CN104382308A - 一种拐杖 - Google Patents
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- G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
- A45B—WALKING STICKS; UMBRELLAS; LADIES' OR LIKE FANS
- A45B2200/00—Details not otherwise provided for in A45B
- A45B2200/05—Walking sticks
Abstract
本发明提供了一种拐杖，其中，拐杖具有手柄、杖身与底座，其中，所述杖身设置蓄电池及报警装置，所述蓄电池连接所述报警装置，用于为其供电；所述手柄设置报警按键，所述报警按键连接所述报警装置，用于在按压时控制所述报警装置进行报警。采用上述方案，本发明通过设置报警装置，当用户发生危险时可以及时报警，以避免一些极端事故的发生，例如，狗吃老人、摔倒无人扶等，遇到威胁时也可以起到一定的警示作用，具有较大的应用空间，实用性强。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及拐杖的改进，尤其涉及的是，一种拐杖。
背景技术
[0002] 随着我国社会的发展和人口老龄化的加剧，出现的空巢老人或独居老人家庭越来 越多，已经成为一个不容忽视的社会问题，他们没有子女在身边照顾，自己生活的安全保障 要求越来越多。不断增多的"空巢老人"使现有的养老体系面临三大挑战：生活保障、日常 照料服务、精神慰藉。
[0003] 老年人健康问题成为当今社会最受关注的问题之一。然而由于老人机能退化，容 易受到末梢神经病、晕眩或内耳疾病、视觉或肌肉力量减弱等因素的干扰，跌倒成为了老人 健康受到伤害的最主要的原因。老人跌倒后得不到及时的救助是危及他们生命安全的主要 原因。
[0004] 近年来，可穿戴设备逐渐进入大众视野，并成为新的发展趋势。可穿戴技术是主 要探索和创造能直接穿在身上、或是整合进用户的衣服或配件的设备的科学技术。例如 Google Pro ject Glass,具有和智能手机一样的功能，可以通过声音控制拍照，视频通话和 辨明方向以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等，功能强大且方便携带。对于老年人而 言，拐杖是他们随身携带的一种设备，因此可以利用拐杖的便携优势，开发具有多种功能的 拐杖来实现对老人所在位置的实时监控，便于家人、医护人员及时确定老人所在位置，做出 相应的决策。现有技术的缺点主要为对老人身体健康监测方面做的不够到位，缺少对老人 血压和心率的监测，其实这是老人健康安全面临的最大挑战；不能满足智能远程监护老人 的健康状态并及时发送救助短信要求；同时基于穿戴式的跌倒检测给老人的行动带了极大 不便，大大干扰了老人的正常生活。
[0005] 目前，针对拐杖已经做出多方面的研究。比如，一种拐杖（CN 103126217 A)，该拐 杖底端带有防滑头，上部装有一根挂带，通过挂带可以将拐杖挂在肩上，随时松开双手办理 其他事情，使用更加方便。导向拐杖（CN 102907831 A)，包括拐杖杆、拐杖把手和拐杖头，在 拐杖把手上镶入设置有指南针，拐杖头上设置按摩小磁石，为老人或者残疾人使用提供按 摩和导向作用。以上为纯机械式拐杖，仅对拐杖主体稍加改进，以令使用拐杖的老人或者残 疾人更加安全，便利。
[0006] 另外，随着技术的发展，对于拐杖的改进研究已经不局限于结构上的优化，多功能 拐杖的发明也越来越多。多功能拐杖（CN 203058593 U)，将拐杖和微型收音机、定位仪和手 电筒相结合，实现的一种多功能拐杖，可以使老人随时听广播，满足其娱乐需求，而且能够 根据定位仪定位，实现智能化，使得家人随时知道老人所处位置，手电筒的使用也保证了老 人在光线较暗时行动的安全。一种拐杖（CN 103462315 A)，其在拐杖本体上设有电源装置， 水平传感器装置，警报器，RFID标签，中央处理器。通过水平传感器采集拐杖信息，判断老 人是否摔倒；老人摔倒后，报警装置发出警报；通过设置RFID标签，配合分布式阅读器，可 以实现对老人的定位。
[0007] 然而，对于拐杖的改进，通常是为了老年人使用更加便捷加入夜光或者手电筒功 能，或者为了老年人的娱乐加入MP3、收音机等等。但是，其仅仅利用拐杖便携式的优点，对 于老人的健康方面监护较少，因此，设计一款适合于老人使用的健康方面监护的拐杖尤为 必要。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种有助于健康方面监护的拐杖。
[0009] 本发明的技术方案如下：一种拐杖，其具有手柄、杖身与底座，其中，所述杖身设置 蓄电池及报警装置，所述蓄电池连接所述报警装置，用于为其供电；所述手柄设置报警按 键，所述报警按键连接所述报警装置，用于在按压时控制所述报警装置进行报警。
[0010] 例如，所述报警装置设置声音输出单元，用于在按压报警按键后，所述报警装置通 过所述声音输出单元发出报警音；优选的，所述报警装置设置无线通讯单元，用于通过无线 传输方式，发送远程报警信号。
[0011] 例如，所述报警按键设置自动报警单元、手动报警单元以及取消报警单元；所述手 柄设置总开关，其连接所述蓄电池，用于控制所述蓄电池的供电。
[0012] 例如，还设置与所述报警装置连接的跌倒监测装置，用于判断所述拐杖处于异常 状态时，例如在用户跌倒时，通过所述自动报警单元自动发送报警信号；例如，所述跌倒监 测装置设置与所述自动报警单元连接的加速度传感器，用于判断所述拐杖处于异常状态 时，通过所述自动报警单元自动发送报警信号；从而能够实现跌倒监测功能，通过加速度传 感器，采集老人活动时的加速度值，例如采用跌倒检测判断单元，实现无穿戴式的高精度跌 倒识别，可大大方便老人的正常生活。优选的，所述加速度传感器设置于所述手柄，这样，由 于手柄的位置变化幅度大于杖身的位置变化幅度，使得跌倒监测的效果更好、更有效、更及 时。
[0013] 例如，还设置与所述自动报警单元连接的脉搏波检测器，其用于无创连续测量脉 搏波，以实现血压与心率回归计算，在所述拐杖的用户处于异常状态时，通过所述自动报警 单元自动发送报警信号；这样，能够帮助有效监控用户的身体状况，及时处理，或者提供及 时的护理服务。优选的，所述脉搏波检测器设置于所述手柄，优选的，所述脉搏波检测器设 置于所述手柄的预定位置，例如，贴合在虎口处的血管位置；这样，可以更准确地连续测量 脉搏波，获得更有效的血压、心率回归计算数据，以便于及时发出报警信号。
[0014] 例如，所述脉搏波检测器设置血压与心率监测装置，其用于采用脉搏波压力传感 器采集被测试者桡动脉的脉搏波形2-3分钟，然后选取其中N个较平稳的波形，对每一个脉 搏波形的数据，采用快速傅里叶变换方法，分解其中的基波和谐波波形，提取基波至K次谐 波的频谱特征，例如，频谱特征包括峰值点频率、峰值点幅值、及波形的功率谱等，作为血压 模型的输入变量，通过线性回归分析，建立血压回归模型，并且通过参数辨识，得到模型的 系数；然后根据所检测脉搏信息与所述血压回归模型，实现血压与心率的监测。
[0015] 优选的，所述报警装置设置声音输出单元，用于在按压报警按键后，所述报警装置 通过所述声音输出单元发出报警音；优选的，所述报警装置设置无线通讯单元，用于通过无 线传输方式，发送远程报警信号。
[0016] 优选的，还设置指示单元，用于指示所述拐杖的工作状态。
[0017] 优选的，所述指示单元设置电源指示灯，用于指示所述拐杖的蓄电池的工作状态。
[0018] 优选的，所述指示单元设置工作指示灯，用于指示所述拐杖的各功能装置的工作 状态。
[0019] 优选的，所述指示单元设置报警指示灯，用于指示所述报警装置的工作状态。
[0020] 优选的，所述指示单元设置于所述杖身。
[0021] 优选的，所述指示单元设置于所述杖身的上部。
[0022] 优选的，所述手柄设置凹凸的按摩纹路。
[0023] 优选的，还设置GPS定位装置。
[0024] 优选的，所述GPS定位装置设置于所述杖身。
[0025] 采用上述方案，本发明通过设置报警装置，当用户发生危险时可以及时报警，以避 免一些极端事故的发生，例如，狗吃老人、摔倒无人扶等，遇到威胁时也可以起到一定的警 示作用，具有较大的应用空间，实用性强。
附图说明
[0026] 图1是本发明拐杖一实施例的结构示意图； 图2是本发明拐杖一实施例的硬件框架结构设计示意图； 图3A是本发明拐杖一实施例的血压回归模型建立示意图； 图3B是本发明拐杖一实施例的硬件框架结构设计示意图； 图4是本发明拐杖一实施例的跌倒监测流程示意图； 图5是本发明拐杖一实施例的跌倒监测电路示意图； 图6是本发明拐杖一实施例的远程通信流程示意图； 图7是本发明拐杖一实施例的报警流程示意图； 图8是本发明拐杖一实施例的报警电路示意图； 图9是本发明拐杖一实施例的电源装置电路示意图； 图10是本发明实现方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0027] 为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。 本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式 来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明 的公开内容的理解更加透彻全面。
[0028] 需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一 个元件,或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连 接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中 的其它元件连接到该另一个元件。
[0029] 本发明的一个例子是，一种拐杖，其具有手柄、杖身与底座，优选的，所述底座设置 防滑部与减震部，例如，所述防滑部为具有若干摩擦条的橡胶垫；又如，所述减震部包括弹 性件及其弹性套，所述弹性件设置于所述弹性套内，用于缓冲减震，提高拐杖的舒适程度。
[0030] 本发明的又一个例子是，一种拐杖的实现方法，其包括以下步骤：在按压手柄上的 报警按键时，控制报警装置进行报警。例如，报警时还包括步骤：发出报警音，和/或，发送 远程报警信号；又如，控制报警装置进行报警还包括步骤：自动报警、手动报警以及取消报 警；又如，还包括步骤：开启或者关闭拐杖的报警功能。又如，还包括步骤：血压与心率监 测；其中，无创连续测量脉搏波，例如，采用脉搏波压力传感器采集被测试者桡动脉的脉搏 波形2-3分钟，然后选取其中N个较平稳的波形，对每一个脉搏波形的数据，采用快速傅里 叶变换方法，分解其中的基波和谐波波形，提取基波至K次谐波的频谱特征，例如，频谱特 征包括峰值点频率、峰值点幅值、及波形的功率谱等，作为血压模型的输入变量，通过线性 回归分析，建立血压回归模型，并且通过参数辨识，得到模型的系数；然后根据所检测脉搏 信息与所述血压回归模型，实现血压与心率的监测。例如，还包括步骤：跌倒监测；判断所 述拐杖处于异常状态时，通过所述自动报警单元自动发送报警信号。又如，还包括步骤：发 送求助短信。又如，还包括步骤：发送地理位置信息。
[0031] 其中，所述杖身设置蓄电池及报警装置，所述蓄电池连接所述报警装置，用于为其 供电；所述手柄设置报警按键，所述报警按键连接所述报警装置，用于在按压时控制所述报 警装置进行报警。这样，当发生特殊状况时，或者处于异常状态时，用户只需要按压报警按 键，即可控制所述报警装置进行报警。使用非常方便。例如，所述报警装置设置声音输出 单元，用于在按压报警按键后，所述报警装置通过所述声音输出单元发出报警音，例如"救 命"、"帮帮我"、"Help"等；优选的，所述报警装置设置无线通讯单元，用于通过无线传输方 式，发送远程报警信号，例如，所述无线通讯单元，用于发送远程报警信号到远方的服务器 或者监控设备。优选的，所述无线通讯单元设置短消息发送装置，用于发送短消息到预设置 的手机接收方。优选的，所述报警装置设置存储器，用于存储预设置的手机接收方信息。这 样，解决了用户的监护人不在身边，老人跌倒后不能及时实施救助的问题；用户通常为老人 或者虚弱人士或者需要用拐杖的相关人士。又如，在老人跌倒后，能够及时发出报警信息， 并以短信或电话语音的方式远程通知老人的家属或急救中心。例如，短消息发送装置包括 GSM远程短信通知装置，采用GSM远程短信方式发送短消息。
[0032] 为了实现对于报警的有效控制，增强用户体验，例如，所述报警按键设置自动报警 单元、手动报警单元以及取消报警单元；例如，在按压所述报警按键时，轮流选择自动报警 单元、手动报警单元或者取消报警单元；又如，在按压所述报警按键时，由用户选择自动报 警单元、手动报警单元或者取消报警单元；这样，可以实现在异常情况下的自动报警或者手 动报警，还可以在异常情况消失后，用户自己选择是否取消报警，非常实用。
[0033] 为了合理地进行控制，节约能耗，延长使用时间，所述手柄设置总开关，其连接所 述蓄电池，用于控制所述蓄电池的供电。这样，在不使用或者不需要进行报警或者其它控制 的情况下，切断供电电路，控制所述蓄电池不再供电，在使用或者需要进行报警时，连通供 电电路，控制所述蓄电池供电；例如在家里不用该拐杖的时候，可以关闭总开关，停止供电。
[0034] 为了实现跌倒监测，例如，还设置与所述报警装置连接的跌倒监测装置，用于判断 所述拐杖处于异常状态时，例如在用户跌倒时，通过所述自动报警单元自动发送报警信号； 例如，所述跌倒监测装置设置与所述自动报警单元连接的加速度传感器，用于判断所述拐 杖处于异常状态时，例如在用户跌倒时，通过所述自动报警单元自动发送报警信号；从而能 够实现跌倒监测功能，通过加速度传感器，采集老人活动时的加速度值，例如采用跌倒检测 判断单元，实现无穿戴式的高精度跌倒识别，可大大方便老人的正常生活。优选的，所述加 速度传感器设置于所述手柄，这样，由于手柄的位置变化幅度大于杖身的位置变化幅度，使 得跌倒监测的效果更好、更有效、更及时。
[0035] 例如，还设置与所述自动报警单元连接的脉搏波检测器，其用于无创连续测量脉 搏波，例如实现血压、心率回归计算，在所述拐杖的用户处于异常状态时，通过所述自动报 警单元自动发送报警信号；这样，能够帮助有效监控用户的身体状况，及时处理，或者提供 及时的护理服务，例如，通过对使用者的血压、心率进行实时监测，判断老人的健康指标是 否合格。例如，实时检测老人的血压、心率是否正常等。优选的，所述脉搏波检测器设置于 所述手柄，优选的，所述脉搏波检测器设置于所述手柄的预定位置，例如，贴合在虎口或者 大拇指处的血管位置；这样，可以更准确地连续测量脉搏波，获得更有效的血压、心率回归 计算数据，以便于及时发出报警信号。例如，所述脉搏波检测器设置血压与心率监测装置， 其用于采用脉搏波压力传感器采集被测试者桡动脉的脉搏波形2-3分钟，然后选取其中N 个较平稳的波形，对每一个脉搏波形的数据，采用快速傅里叶变换方法，分解其中的基波和 谐波波形，提取基波至K次谐波的频谱特征，例如，频谱特征包括峰值点频率、峰值点幅值、 及波形的功率谱等，作为血压模型的输入变量，通过线性回归分析，建立血压回归模型，并 且通过参数辨识，得到模型的系数；然后根据所检测脉搏信息与所述血压回归模型，实现血 压与心率的监测。
[0036] 为了使得用户能够清楚该拐杖的工作状态，优选的，还设置指示单元，用于指示所 述拐杖的工作状态。优选的，所述指示单元设置电源指示灯，用于指示所述拐杖的蓄电池的 工作状态。优选的，所述指示单元设置工作指示灯，用于指示所述拐杖的各功能装置的工作 状态。优选的，所述指示单元设置报警指示灯，用于指示所述报警装置的工作状态。这样， 用户可以清楚地知道其拐杖工作是否正常。各功能装置包括上述或者下述实现各种功能的 装置，包括自动报警单元、报警装置、GPS定位装置等。例如，所述指示单元设置于所述手柄； 优选的，所述指示单元设置于所述杖身。优选的，所述指示单元设置于所述杖身的上部。这 样，可以便于用户自行观察该拐杖的工作状态。
[0037] 为了便于稳固把持该拐杖，优选的，所述手柄设置凹凸的按摩纹路。这样，一方面 可以更稳妥地握住该拐杖，另一方面可以在用户使用时，产生一定的按摩作用，使得用户且 行且健身。
[0038] 优选的，还设置GPS定位装置。优选的，所述GPS定位装置设置于所述杖身。例 如，根据对老人的GPS定位跟踪，通过短信或者图片、地图标记等方式，把老人跌倒的地理 位置信息及时传送给老人家属或急救中心，方便实施快速救助。又如，配合报警装置、无线 通讯单元、加速度传感器、和/或脉搏波检测器等，可以实现综合的智能健康管理功能；这 样，在老人跌倒后，能够及时发出报警信息，并以短信或电话语音的方式远程通知老人的家 属或急救中心。为了节约能耗，延长充电后的使用周期，优选的，所述GPS定位装置连接所 述报警装置并由其控制所述GPS定位装置的开启，例如，所述报警装置进行报警时，开启所 述GPS定位装置，根据对老人的GPS定位跟踪，通过短信或者图片、地图标记等方式，把老人 跌倒的地理位置信息及时传送给老人家属或急救中心等。优选的，为了节约能耗，优选的， 在发送地理位置信息后，关闭所述GPS定位装置。
[0039] 优选的，所述杖身还设置与所述蓄电池连接的收音装置，用于通过短波、中波或者 WIFI方式收音并播放，从而可以获得收音效果，非常实用，还能实现丰富精神文明享受，以 免用户无聊。例如，经试制，已经造出了试用款拐杖，可以随时监测心电信息，通过小区WIFI 无线传输方式保证心电信号的正常传入医生的监护病例资料，简单的病例分析功能。另外， 拐杖还集成了摔倒检测算法和GPS定位装置，例如采用跌倒检测判断单元，实现摔倒检测 算法，一旦老人心电出现问题或者摔倒，可以蜂鸣器报警和短信通知其位置。为了满足老人 娱乐需求，还可以通过WIFI接收曲艺节目，供老人收听戏曲等。这样，在为老人提供基本的 物理支撑外，同时具有对老人的血压和心率实现连续测量，能够对老人的血压和心率进行 实时监测。针对老人容易跌倒的问题，通过安装在拐杖上的加速度传感器实现老人跌倒与 否的检测，可以及时准确判断出老人的正常行为和意外跌倒。利用GPS定位跟踪和GSM远 程短信通知功能，可以将跌倒老人的位置信息或老人健康状态的异常情况以短信或语音留 言方式及时发送给老人的家属和急救中心，缩短老人跌倒后的救助时间。实现对老人的身 体健康状态进行及时的预防和救助功能。
[0040] 本发明在提高拐杖基本的支撑功能时，重点对老人的身体健康状态进行实时监 测；同时，针对困扰绝大多数独居老人的跌倒后救助不及时的问题，提出监测加速度来判断 老人是否发生跌倒。为了缩短救助时间，本发明还引入GSM远程短信通知装置，可以实现老 人家属或急救中心了解老人最新的健康状态。最后本发明的推广还有助于促进老年人培养 定期检查身体的好习惯。真正做到对老人健康状态的监护和关心，为切实提高独居老人的 健康安全水平提供一条可行的技术途径。
[0041] 例如，一种智能的拐杖如图1所示，包括以下部件。
[0042] 总开关101，实现拐杖内部所有组成部分的电源开通与关断。
[0043] 设置按键102,主要由"系统自检"、"手动报警"及"取消报警"等按键组成。可以 完成拐杖的上电检查，认为手动报警，及时取消误报警等功能。增加了拐杖的实用性和可靠 性。
[0044] 液晶显示103,主要用于显示血压与心率监测结果、跌倒监测结果等，方便使用者 查阅核实监测结果在，增强实用性和可操作性。
[0045] 指示灯104,主要有电源指示灯、工作指示灯和报警指示灯等组成，在拐杖充电、正 常工作和报警时都对应有不同的提示信号，可方便查看拐杖的工作状况，同时提高了拐杖 的警示作用。
[0046] 手柄105,依照人体工学设计，增加按摩纹路，使用非常舒适，可以起到按摩老人手 掌的功效。
[0047] GPS定位装置106,利用GPS全天候定位功能，实现跌倒者的地理位置定位，为老人 的家属或救助中心提供可靠的救助指示，提高救助成功率。
[0048] GSM收发装置107,根据健康状态监测的结果和获取的GPS位置信息，以短信或语 音提示的方式，远程向老人家属或急救中心及时汇报老人健康状态的异常信息。为独居老 人建立一道人生安全防护屏障。
[0049] 跌倒监测装置108,通过加速度传感器实现老人跌倒时的加速度异常监测判断，完 成对老人跌倒行为的识别，根据判断结果，可以及时的发出救助信息。
[0050] 血压、心率监测装置109,通过监测老人桡动脉出的脉搏波，建立血压回归方程。在 后期使用中，将监测结果回带入血压回归方程，可以快速得到老人的血压、心率实时监测结 果，实现老人健康状态的方便监测。
[0051] 含存储单元的MCU装置110,是整个系统实现的中央处理单元，并包含一定了内部 存储单元。内部存储单元可以存放老人的近期身体检查报告和跌倒指标预设值，通过监测 值和阈值之间的对比判断，可实现老人健康状态的快速判断。
[0052] 电源装置111，整个系统由内置可充电电池供电。
[0053] 底座112,经特殊设计，有防滑和减震功能，减少老人行进中对信号检测的干扰。
[0054] 智能的拐杖的硬件框架结构设计如图2所示，主要包括心率与血压检测装置、摔 倒检测装置、GPS定位装置、GSM远程通知装置、显示装置、电源和按键设置装置等，实现对 血压、心率的实时检测和老人跌倒时的加速度变化检测，利用GPS和GSM结合，实现老人健 康状态信息的早预防，并在老人发生生命危险时及时定位老人的位置信息，实现对老人的 快速救助。
[0055] 下面举例说明血压与心率监测装置的设计，建立血压回归模型如图3A所示，采集 脉搏波信号，进行FFT变换，然后提取波形频域特征，作线形回归分析，然后建立血压模型， 即血压回归模型；基于脉搏波的血压监测如图3B所示，采集脉搏波信号，进行FFT变换，然 后提取波形频域特征，将其输入到血压回归模型，得到舒展压（即舒张压）和收缩压得回归 值；然后判断是否超出血压正常范围，否则继续采集脉搏波信号，是则进行报警，例如通过 指示灯及语音提示进行报警，开启GPS定位功能，并发送GSM远程监护通知，例如，通过短信 及语音提示发送GSM远程监护通知。其中，血压与心率监测装置主要是实现老人血压和心 率的监测，根据监测值和阈值比较，若超出正常波动范围及时发出报警信息。达到对老人的 血压、心率的实时监测。
[0056] 例如，首先利用脉搏波压力传感器，采集被测试者桡动脉的脉搏波形，2-3分钟。选 取其中N个较平稳的波形。对每一个脉搏波数据，利用快速傅里叶变换方法，分解出波形中 的基波和谐波波形，提取基波至K次谐波的峰值点频率、峰值点幅值、及波形的功率谱等频 谱特征，作为血压模型的输入变量，通过线性回归分析，建立血压回归模型，通过参数辨识， 得到模型的系数。根据所检测脉搏信息，可以很容易导出被测试者的心率。当再次使用拐 杖时，只须使用者和脉搏波传感器接触良好，采集数据桡动脉处的脉搏波数据，利用回归模 型，即可得到拐杖使用这的此时的血压值。通过显示屏，可以很方便的显示被测试者血压的 高压值和低压值，使用者可以很方便查看自己的血压值和心率值。优选的，血压与心率监测 装置还设置中央处理单元，用于控制采集脉搏波信号，进行FFT变换，然后提取波形频域特 征，作线形回归分析，然后建立血压模型；以及用于控制采集脉搏波信号，进行FFT变换，然 后提取波形频域特征，将其输入到血压回归模型，得到舒张压和收缩压得回归值；然后判断 是否超出血压正常范围等；还用于比较当前值和历史血压值的功能，如超出正常血压的波 动范围或心率的正常范围，则拐杖会自动语音提示老人注意血压高出预警值，同时通过GSM 装置向老人的家属或医疗中心发送老人的血压值的最新监测动态，方便及时采取合理的防 范措施。
[0057] 下面举例说明跌倒监测装置设计，其中，跌倒监测流程如图4所示，进行加速度值 采集，将加速度的当前值和阈值进行比较，判断当前值是否大于等于阈值，否则继续进行加 速度值采集，是则进行延时，做倾向分析，判断是否偏离正常，即是否发生异常状况，否则继 续进行加速度值采集，是则认为用户跌倒，进行跌倒报警，然后复位，继续进行加速度值采 集。需要说明的是，跌倒被认为一种非自主性或无法控制的摔倒行为。由于老年人的身体 机能下降，身体的柔软度会变差。当身体不自主的失去平衡时，无法控制身体向某个方向的 倾斜，即发生跌倒。在跌倒的瞬间，比正常动作的时间要短很多，倾斜致使身体产生的瞬间 移动，会使身体产生一定的加速度值。因此，依据跌倒时产生的加速度值的大小，和正常起 居动作产生加速度值的比较，可以作为判断老年人跌倒的重要依据。
[0058] 例如，利用ADXL345型加速度传感器实时获取人体加速度数据，检测老人活动时 加速度的大小，通过和设定阈值的比较，来判断当前加速度值是否超出阈值范围，若无超 出，则返回继续监测加速度值的变化。若检测到有加速度值超出正常范围，延时一段时间， 通过跌倒算法再次判断是否发生倾斜度超出了正常活动范围。若没有超出正常倾斜范围， 则返回继续监测。若超出了正常范围，确定不是干扰信号，则立即发出跌倒报警，直到人为 取消报警，重新开始下一次的跌倒监测任务。其中，阈值的设置可采用实验数据或者对应于 各用户分别设置和调整，在此不作额外限制。下面再给出一个跌倒监测电路的具体例子，例 如，跌倒监测电路如图5所示，其主要包括ADXL345型加速度传感器。
[0059] 又如，GPS装置和GSM装置的远程通信流程如图6所示，包括以下步骤：开启GPS 定位，判断是否收到有效定位信息，否则继续定位以判断是否收到有效定位信息，是则建立 GSM网络，通过GSM网络发送定位信息，判断是否发送成功，否则继续发送或者继续判断，是 则关闭网络。例如，GPS装置用于通过中继服务器，不断查询跌倒检测设备的通信请求，获取 跌倒检测设备发送来的跌倒位置信息，将其转换为地址信息，同时存储为短信允许的方式， 方便以短信方式能将老人跌倒的地址信息及时传递给老人家属和急救中心。又如，GSM装 置用于当检测到跌倒需要发送报警信息或老人主动按下报警按键时，通过GSM装置，将获 取的GPS信息和报警信息发送给老人的家属或急救中心，及时对老人的险情做出救助。最 大程度的降低老人的健康损伤。
[0060] 下面给出几个现有可用资源，可以实现将系统服务器接收到的报警信息和跌 倒者经纬度信息转换成短信消息，发送给老人的家属或急救中心。（a)使用新浪提供的 Web-Service接口，不过需要注册新浪短信服务。（b)使用短信猫，使用这种方法需要配备 相应的硬件设备。（c)使用中国网建的SMS短信平台，不过也需要注册相应的账号。例如 在选择中国网建SMS短信注册一个账号，填写预设的手机号码作为短信接收的指定手机号 码。这样老人的监护人或急救中心就可以接收到系统发送的救助短信了。
[0061] 另外，为了确保老人家属能及时看到短信息，GSM装置还设置了应答功能，当发出 去的短信没有得到回复，系统在1分钟之后会继续想预留号码拨打电话，并语音提醒老人 的地理位置和健康状态信息。以免不能及时通知到老人的家属和急救中心。
[0062] 下面举例说明报警装置设计，报警电路如图8所示，报警流程如图7所示，检测到 跌倒时，蜂鸣器响，并进行30秒倒计时，如果发生用户输入，要求取消报警，则取消报警，返 回主循环；如果发生用户输入，要求报警，则发布报警信息，返回主循环；如果未发生用户 输入，则判断是否30秒结束，否则继续响够30秒，是则发布报警信息，返回主循环。例如， 当监测到老人血压、心率异常或跌倒需要出报警时，系统须准确无误的发布报警信息，虚报 报警容易造成家人或急救中心的恐慌，同时漏报警则又降低了对老人的防护作用。通过将 报警等级划分，设定手动报警和自动报警混合模式。既可以实现老人自救助的手动报警，提 高对老人安全的预防能力和缩短救助时间；又可以在老人发生严重事故时系统自动报警功 能，真正实现智能监测效能。
[0063] 例如，针对不同等级报警的需要，报警处理分为以下几种处理方式。
[0064] (a)当监测到血压、心率异常或跌倒时，系统启动30秒的倒计时，打开红色报警 灯，快速闪速。并打开蜂鸣器，每3秒钟响一次。如果没有接收的任何输入，30秒结束后， 系统自动报警，将启动GPS定位功能和GSM短信发送功能，将获取的位置信息转化为地址信 息，并通过短信方式，发送到老人的家属或救助中心，及时通知他们老人出现跌倒或血压、 心率异常，需要及时救助。
[0065] (b)进入30秒倒计时后，系统可以响应用户输入。分别有"手动报警"和"取消报 警"按键。如果老人意识还清醒，需要快速报警，则可以按下"手动报警"按键，实现上述的 自动报警功能。
[0066] (c)如果此次为虚假报警，老人则可在30秒内按下"取消报警"按键，系统关闭30 秒倒计时，取消指示灯警示和蜂鸣器的蜂鸣报警，则不会向老人家属或救助中心发送救助 短信，直接返回重新监测状态。
[0067] 下面继续举例说明电源装置设计，电源装置的电路图如图9所示，为延长电源的 工作时间和系统便于实现，采用可充电电源作为拐杖的系统的供电源。例如，电源电路采用 电源芯片LM2576和LM1117作为电源电路的主要部件，用于将24V的直流输入电压变换到 直流5V，再变化到直流3. 3V，并提供高达IA的输出电流，充分保证系统的电源供应。在微 控系统中，电源在开关时引起的电流、电压的变化沿电源线传播，会形成电源噪声对系统产 生严重影响。在电源电路设计时，在关键部位配置合理的去耦电容，滤除电源波动在芯片电 源引脚引起的电压扰动，减低电路中电流冲击的峰值，可以有效降低电源噪声干扰，对提高 整机系统的可靠性，整体性能指标都有十分明显的效果。
[0068] 同时，接地设计也是提高整机雄可靠性的重要环节。地线容易形成电磁干扰的主 要原因在于地线存在阻抗，当电流流经地线时，会在地线上产生电压，从而产生地线环路电 流，形成地线的环路干扰。当多个电路共用一段地线时，会形成公共阻抗耦合，从而形成地 线噪声。采用数字电路、模拟电路、射频电路三种电路共地后汇总接电源地设计。可以大大 减少不同性质电路的相互干扰，从而降低电源的干扰。
[0069] 优选的，还包括液晶显示装置，其分别与所述蓄电池、所述报警装置及其他功能装 置连接，用于显示血压、心率监测值，及给出判断结果，如偏高或偏低等；对于跌倒监测结果 则显示有跌倒或无跌倒的监测结果。同时，液晶显示内容还包含整个系统工作正常显示、短 信发送成功显示、报警显示及系统自检结果等。
[0070] 又如，拐杖的实现方法的流程图如图10所示，包括系统初始化、血压与心率监测、 跌倒监测、求助短信发送以及不同等级的报警、显示等部分。例如，进行系统初始化，判断 初始化是否正常，否则发送相应等级的报警信息，是则连接脉搏波传感器，判断传感器连接 是否良好，否则发送相应等级的报警信息，是则读取用户脉搏数据，建立脉搏-血压回归模 型，即血压回归模型，判断血压是否在正常范围，否则发送救助信息，即求助信息，判断是否 有应答，是则发送相应等级的报警信息，否则拨打预设号码和/或给出语音提示，然后发送 相应等级的报警信息；判断血压在正常范围时，判断心率是否在正常范围，否则发送救助信 息，判断是否有应答，是则发送相应等级的报警信息，否则拨打预设号码和/或给出语音提 示，然后发送相应等级的报警信息；判断心率在正常范围时，读取加速度传感器数据，判断 是否跌倒，否则返回健康状态监测结果，继续检测脉搏、血压与心率；是则发送救助信息，判 断是否有应答，是则发送相应等级的报警信息，否则拨打预设号码和/或给出语音提示，然 后发送相应等级的报警信息。其中，相应等级的报警信息，根据实际情况灵活设置，例如蜂 鸣音、短消息报警等。
[0071] 又如，系统开启时，首先进行系统初始化，确保各系统各部分都能正常工作，如电 源充足、传感器接触良好等。其次，老人或其他使用者将脉搏波传感器与手腕桡动脉处连 接，根据之前已经建立好的血压回归模型，即可测试使用者的血压和心率值。通过和老人 身体健康状况对应的各指标阈值比较，可以判断出监测结果是否超出正常范围。再次，对加 速度传感器的监测值和老人正常行为活动的加速度比较，判断老人的当前活动是否发生跌 倒。跌倒即发出报警信息。
[0072] 例如，对于上述不同等级和/或不同过程的报警信息，按等级分指示灯报警、指示 灯和蜂鸣器双从报警及发送救助短信或语音提示报警三种。系统初始化失败或传感器接触 不良仅给出指示灯报警；血压异常货跌倒则启动倒计时30秒双从报警；若在30秒内不取 消报警，则自动转入自动报警，启动GPS定位功能，获取位置信息，通过GSM向老人家属或急 救中心发送救助短信。为了确保短信能被及时发现，在短信发送出去1分钟内得不到回复 时，则自动拨出预设号码，语音提示对方老人位置信息和健康状态等。同时，自动、手动混合 式的报警系统设置，也有利于在老人们感到不舒服时的自动救助，提高老人的健康安全。
[0073] 选取四种年龄段不同，身体健康状态也不同的测试者，分别采用本分明的血压测 量方法和传统血压振动测量方法对比分析，比较两种测量方法对高压、低压值的测量误差 分析，分析结果对比如下表1所示。
[0074] 表 1 由上表统计结果可知，脉搏波测量血压结果和传统方法的测量结果相差仅有5%的误 差范围，其测量精度是比较高的。与传统方法相比，基于脉搏波测量血压方法更方便、快捷， 可以实现无创连续监测效果。这对于人体在不同时间段的血压值会发生波动变化，老人夜 间的健康监护措施效果不佳提供极好的改善途径。基于此技术，能实现老人健康状态的全 天候监测，将大大提高老年人的身体健康指数。
[0075] 此外，还选取年龄在30左右的十名志愿者，其中六男四女，身高正在155~180cm之 间，体重在42-76Kg之间。每一名志愿者各做向前跌倒、向后跌倒、向左跌倒和向右跌倒10 次，统计计算结果得，报警准确率都在95%以上。实验结果证明，本发明的跌倒监测系统具 有较好的监测效果，可靠性高。
[0076] 进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的 拐杖。
[0077] 需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例， 均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加 以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1. 一种拐杖，其具有手柄、杖身与底座，其特征在于， 所述杖身设置蓄电池及报警装置，所述蓄电池连接所述报警装置，用于为其供电； 所述手柄设置报警按键，所述报警按键连接所述报警装置，用于在按压时控制所述报 警装置进行报警。
2. 根据权利要求1所述拐杖，其特征在于，还设置指示单元，用于指示所述拐杖的工作 状态。
3. 根据权利要求2所述拐杖，其特征在于，所述指示单元设置电源指示灯，用于指示所 述拐杖的蓄电池的工作状态。
4. 根据权利要求2所述拐杖，其特征在于，所述指示单元设置工作指示灯，用于指示所 述拐杖的各功能装置的工作状态。
5. 根据权利要求2所述拐杖，其特征在于，所述指示单元设置报警指示灯，用于指示所 述报警装置的工作状态。
6. 根据权利要求2所述拐杖，其特征在于，所述指示单元设置于所述杖身。
7. 根据权利要求6所述拐杖，其特征在于，所述指示单元设置于所述杖身的上部。
8. 根据权利要求1所述拐杖，其特征在于，所述手柄设置凹凸的按摩纹路。
9. 根据权利要求1至8任一所述拐杖，其特征在于，还设置GPS定位装置。
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