CN110839982A - 一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生活用品技术领域，公开了一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，包括防护带、设置于防护带的安全气囊、以及用于为安全气囊充气的自动充气机构；还包括安全电子锁机构，所述安全电子锁机构包括霍尔传感器和磁性构件，所述霍尔传感器设置于所述防护带的一端，所述磁性构件设置于所述防护带的另一端，所述防护带的一端与另一端扣合时霍尔传感器与磁性构件能够结合发生电磁感应，输出霍尔电压，为所述自动充气机构提供触发信号。本发明采用安全电子锁机构，通过霍尔传感器与磁性构件结合发生电磁感应，输出感应信号至控制电路触发自动充气机构，以避免不小心误操作触发自动充气机构，导致无效的防护。
Description
技术领域
本发明涉及生活用品技术领域，具体而言，涉及一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置。
背景技术
随着社会老龄化加快，老年人增加，老人出行跌倒的问题尤为突出。由于很多老人患有基础病，行动不便，容易跌倒，造成髋骨断裂、瘫痪或终身残疾，严重的甚至造成死亡。而且，无人看护的老人在摔倒后不能得到及时救治，延误病情。目前的老人防护用具主要有防摔护肘、防摔马甲和防摔腰带等，这些防护用具能够避免老人因摔倒而负伤。
公开号为CN204908084U的中国专利，公开了一种具有防摔、定位和报警功能的腰带，包括腰带本体和腰带扣，腰带扣设置在腰带本体的一端；所述腰带本体内设置充气气囊、充气机构和控制电路，腰带本体开设裂口以供充气气囊充满气而从裂口弹出；所述充气机构包括贮气罐、喷嘴和电磁阀，贮气罐的出气口和喷嘴的一端连接，喷嘴的另一端和电磁阀的进气孔连接，电磁阀的出气孔和充气气囊的进气口连接；所述控制电路包括电源模块、传感器模块、通讯模块、GPS模块、扬声器、微处理器以及信号驱动器，微处理器分别和电源模块、传感器模块、通讯模块、GPS模块、信号驱动器的输入端、扬声器连接，信号驱动器的输出端和电磁阀电性连接。老人出现摔倒时，微处理器立刻触发电磁阀，使贮气罐迅速给充气气囊充气，充气气囊充气后立刻弹出以保护老人。与此同时，微处理器通过通讯模块向家人推送报警信息，并且启动扬声器报警，家人还可根据GPS可以定位老人摔倒位置。
上述具有防摔、定位和报警功能的腰带的缺陷是，当误操作打开了相应按钮开关，在穿戴腰带时或腰带放置于非静止的环境中时，由于外力因数使腰带处于运动状态，此时传感器模块会检测到腰带本体的角速度和加速度，触发电磁阀，使贮气罐给充气气囊充气，充气气囊被弹出，导致无效的防护。
发明内容
本发明提供一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，通过安全电子锁机构防止误操作。
本发明采用的技术方案为：一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，包括防护带、设置于防护带的安全气囊、以及用于为安全气囊充气的自动充气机构；还包括安全电子锁机构，所述安全电子锁机构包括霍尔传感器和磁性构件，所述霍尔传感器设置于所述防护带的一端，所述磁性构件设置于所述防护带的另一端，所述防护带的一端与另一端扣合时霍尔传感器与磁性构件能够结合发生电磁感应，输出霍尔电压，为所述自动充气机构提供触发信号。
进一步的，所述安全气囊包括左安全气囊和右安全气囊，所述左安全气囊与右安全气囊能够围合成环形。
进一步的，还包括控制电路，所述控制电路包括微处理器、用于采集人体运动数据的传感器模组、以及信号驱动器，所述传感器模组、信号驱动器以及霍尔传感器均与所述微处理器电连接。
进一步的，所述自动充气机构包括气瓶、设置于气瓶上的刺破机构、以及用于驱动所述刺破机构的驱动机构，所述驱动机构与所述信号驱动器电连接。
进一步的，还包括自动放气机构，所述自动放气机构包括安装于安全气囊出气口的电磁阀，所述电磁阀与所述信号驱动器电连接。
进一步的，所述控制电路还包括通信模块、定位模块以及显示模块，所述通信模块、定位模块和显示模块分别与所述微处理器电连接。
进一步的，所述传感器模组包括用于采集人体运动惯性数据的MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪传感器、用于采集人体倾斜角度数据的倾角传感器、以及用于采集安全气囊内部空气压力的压力传感器。
进一步的，所述气瓶具有一开口且所述开口包覆有密封层；所述的刺破机构包括主体、刺破组件和压杆，所述主体设置有内腔以及与所述内腔连通的出气口，所述刺破组件设置于所述内腔；所述压杆的第一端连接所述驱动机构，所述压杆的第二端与所述刺破组件抵接，所述压杆的第一端与第二端之间的杆体与所述主体转轴连接，所述驱动机构能够带动所述压杆的第一端绕转轴转动，以使得所述压杆的第二端能够向刺破组件施加作用力，从而带动穿刺破组件向气瓶的开口方向移动以刺破气瓶开口的密封层。
进一步的，所述气瓶具有一开口且所述开口包覆有密封层；所述驱动机构为一引爆组件；所述刺破机构包括主体和刺破组件，所述主体设置有内腔以及与所述内腔连通的出气口，所述刺破组件设置于所述内腔；所述刺破组件具有一能够容纳引爆组件的容纳腔，所述的容纳腔与所述内腔的腔壁能够贴合形成密闭腔室，所述引爆组件能够在所述容纳腔中爆炸释放气体而向刺破组件施加作用力，从而带动穿刺破组件向气瓶的开口方向移动以刺破气瓶开口的密封层。
进一步的，所述气瓶为高压气瓶，所述高压气瓶内装填有液态二氧化碳。
本发明的有益效果是：
本发明采用安全电子锁机构，通过霍尔传感器与磁性构件结合发生电磁感应，输出感应信号至控制电路的微处理器。微处理器检测霍尔传感器与磁铁是否有电磁感应，即检测霍尔传感器与磁铁是否结合，来判断防护带的锁卡与锁扣是否扣合，只有在锁卡与锁扣扣合时才触发自动充气机构。锁卡与锁扣扣合表示防护带在使用过程中，只在使用防护带时触发自动充气机构。通过安全电子锁机构为自动充气机构提供触发信号，可避免不小心误操作打开开关按钮时，由于外力因数使腰带处于运动状态，触发自动充气机构为安全气囊充气，导致无效的防护。安全电子锁机构与控制电路配合，使本发明具有防误操作的功能。另外，本发明采用双气囊结构，左安全气囊和右安全气囊互为备份，防护更可靠。本发明还配置有自动放气机构，无需手动放气，避免摔倒后的老人一直处于被安全气囊顶撑的状态，增加了使用舒适感。
附图说明
图1为本发明实施例提供的结构布局示意图；
图2为本发明实施例提供的控制电路结构图；
图3为本发明实施例提供的安全电子锁机构的电路结构图；
图4为本发明实施例提供的自动充气机构的结构示意图；
图5为图4的A-A剖视图；
图6为图5中B部的放大图；
图7为本发明另外一种实施方式的自动充气机构的结构示意图。
附图标记：1-防护带，2-安全气囊，3-锁卡，4-锁扣，5-控制电路板，6-显示模块，7-传感器模组，8-霍尔传感器，9-磁性构件，10-气瓶，11-开口，12-密封层，20-刺破机构，21-主体，22-内腔，23-出气口，24-穿刺针，25-压块，26-压杆，27-弹簧，28-限位台阶，29-定位销，30-气嘴，40-引爆组件。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1和图2，一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，包括防护带1、设置于防护带1的安全气囊2、以及用于为安全气囊2充气的自动充气机构。所述安全气囊2包括左安全气囊和右安全气囊，所述左安全气囊与右安全气囊能够围合成环形。本装置还包括控制电路和安全电子锁机构，所述控制电路包括微处理器、用于采集人体运动数据的传感器模组7、通信模块、定位模块、显示模块6以及信号驱动器。所述微处理器、通信模块、定位模块、信号驱动器均设置于控制电路板5上，所述传感器模组7、通信模块、定位模块、显示模块6以及信号驱动器分别与所述微处理器电连接。参照图3，所述安全电子锁机构包括霍尔传感器8和磁性构件9，霍尔传感器8设置于防护带1的一端，磁性构件9设置于防护带1的另一端，霍尔传感器8与所述微处理器电连接。本实施例中，所述磁性构件9采用永久磁铁。霍尔传感器与磁铁结合时发生电磁感应(即霍尔效应)，霍尔传感器内半导体的两端产生电势差(即霍尔电压)，霍尔传感器输出霍尔电压，经电阻R1至三极管Q1的基极，三极管Q1将其放大后输出到微处理器。参照图1，防护带1的一端为锁卡3，设置磁性构件9，防护带1的另一端为锁扣4，设置霍尔传感器8。使用防护带1时，需将锁卡3与锁扣4扣合，使防护带1围合成环形，此时霍尔传感器8与磁性构件9结合；不使用防护带1时，锁卡3与锁扣4是分开状态，则霍尔传感器8与磁性构件9为分开状态。通过微处理器检测霍尔传感器8与磁铁是否有电磁感应，即检测霍尔传感器与磁铁是否结合，可判断防护带的锁卡3与锁扣4是否扣合，只在锁卡3与锁扣4扣合时才触发自动充气机构。即使用防护带1时锁卡3与锁扣4扣合，霍尔传感器8与磁性构件9结合产生霍尔电压，将霍尔电压输出至微处理器，微处理器发出电信号至信号驱动器来驱动自动充气机构。
参照图4至图6，所述自动充气机构包括气瓶10、设置于气瓶10上的刺破机构20、以及用于驱动所述刺破机构20的驱动机构(附图未示出)，所述驱动机构与控制电路的信号驱动器电连接。所述气瓶10设置有两个，两个气瓶10分别为左安全气囊2和右安全气囊2充气，气瓶10具有一开口11且所述开口11包覆有密封层12。所述气瓶10为高压气瓶10，高压气瓶10内装填有液态二氧化碳。所述刺破机构20包括主体21，所述主体21开设有内腔22以及与内腔22连通的出气口23，所述内腔22设置穿刺针24和压块25，所述穿刺针24对应于所述气瓶10的开口11。主体21的内腔22设置有弹簧27，所述弹簧27套设于所述穿刺针24上，内腔22的侧壁设置有限制弹簧27和穿刺针24移动距离的限位台阶28。弹簧27的设置可以起到减震的效果，避免偶然的外力因素导致穿刺针24移动，意外刺破气瓶10开口11的密封层12。所述驱动机构通过压杆26与所述刺破机构20连接，具体为，压杆26的第一端与驱动机构连接，压杆26的第二端与所述主体21通过定位销29活动连接，且与压块25抵接。所述驱动机构可以采用多种结构来实现，例如，采用电机以及与电机输出轴连接的螺杆，螺杆上设置螺纹导向法兰，压杆的第一端与螺纹导向法兰连接，压杆的第二端与刺破机构连接。电机带动螺杆转动，从而使与螺纹导向法兰连接的压杆抬高或下压。所述自动充气机构设置有气嘴30，气嘴30的进气口与刺破机构20的出气口23连通，气嘴30的出气口23与安全气囊2的充气口连接。通过驱动机构抬高压杆26向压块25施加作用力，压块25向下运动，从而带动穿刺针24向气瓶10方向移动以刺破气瓶10开口11的密封层12，气瓶10内的液态二氧化碳瞬间释放为二氧化碳气体，经出气口23排出，为安全气囊2充气。
所述自动充气机构另外一种实施方式，包括气瓶10、刺破机构20和驱动机构，气瓶10具有一开口11且开口11包覆有密封层12。
驱动机构为一引爆组件40，引爆组件40可以采用类似于雷管以及引爆器等组成结构来实现，也可以采用其他能够在密闭空间能够通过爆炸来释放气体发生装置来实现。
刺破机构20包括主体21和刺破组件，主体21设置有内腔22以及与内腔22连通的出气口23，刺破组件设置于内腔22；刺破组件具有一能够容纳引爆组件40的容纳腔，的容纳腔与内腔22的腔壁能够贴合形成密闭腔室，引爆组件40能够在容纳腔中爆炸释放气体而向刺破组件施加作用力，从而带动穿刺破组件向气瓶10的开口11方向移动以刺破气瓶10开口11的密封层12。引爆组件40在容纳腔中，通过引爆器能够使其爆炸，释放大量气体，在气体压力的作用下，能够推动刺破组件向气瓶10的开口11方向移动以刺破气瓶10开口11的密封层12。当气瓶10释放气体的同时，利用其压力能够将刺破组件推回至初始位置，以全部打开出气口23，实现快速释放气瓶10中的二氧化碳气体。
本实施方式中，刺破组件包括穿刺针24，穿刺针24的末端设置容纳腔，穿刺针24的侧壁与内腔22的腔壁之间设置有密封圈，从而能够将容纳腔和连通气瓶10的开口11的内腔22相互隔离，使得引爆组件40引爆时，气压能够拖动穿刺针24能够在内腔22中移动。
本保护装置还包括自动放气机构(附图未示出)，所述自动放气机构包括安装于安全气囊2出气口的电磁阀，所述电磁阀与所述信号驱动器电连接。
本实施例中，所述传感器模组7包括用于采集人体运动惯性数据的MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪传感器、用于采集人体倾斜角度数据的倾角传感器、以及用于采集安全气囊内部空气压力的压力传感器。所述通讯模块可采用GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、TD-SCDMA模块以及WCDMA模块任意一种或者结合，用于拨打电话和数据传送。控制电路和安全电子锁机构通过电源模块(例如，锂电池)供电，显示模块6用于显示电池电量，通讯信号强度以及通讯状态。所述微处理器可采用ARM处理器、DSP处理器或单片机。
老人穿戴本保护装置时，首先将防护带1置于腰间，将锁卡3与锁扣4卡合，此时霍尔传感器8与磁性构件9结合，发生电磁感应，输出感应信号至微处理器。微处理器对传感器模组7采集的人体运动数据以及人体倾斜角度数据进行分析，当其大于设定的阈值时(老人摔倒时)，微处理器输出控制信号至信号驱动器，通过信号驱动器驱动自动充气机构为安全气囊充气。自动充气机构能够在200毫秒以内将安全气囊充满，安全气囊将老人腰部及髋骨部包裹着，在安全气囊的缓冲减震作用下，老人不会摔伤。安全气囊充满20秒以后，微处理器输出控制信号至信号驱动器，通过信号驱动器控制电磁阀打开，释放安全气囊内的气体，避免摔倒后的老人一直处于被安全气囊顶撑的状态。同时，微处理器通过定位模块获取当前的位置信息，通过通讯模块联系老人家属，例如拨打电话或短信通知家属老人摔倒的位置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，包括防护带、设置于防护带的安全气囊、以及用于为安全气囊充气的自动充气机构；其特征在于：还包括安全电子锁机构，所述安全电子锁机构包括霍尔传感器和磁性构件，所述霍尔传感器设置于所述防护带的一端，所述磁性构件设置于所述防护带的另一端，所述防护带的一端与另一端扣合时霍尔传感器与磁性构件能够结合发生电磁感应，输出霍尔电压，为所述自动充气机构提供触发信号。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述安全气囊包括左安全气囊和右安全气囊，所述左安全气囊与右安全气囊能够围合成环形。
3.根据权利要求1所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：还包括控制电路，所述控制电路包括微处理器、用于采集人体运动数据的传感器模组、以及信号驱动器，所述传感器模组、信号驱动器以及霍尔传感器均与所述微处理器电连接。
4.根据权利要求3所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述自动充气机构包括气瓶、设置于气瓶上的刺破机构、以及用于驱动所述刺破机构的驱动机构，所述驱动机构与所述信号驱动器电连接。
5.根据权利要求3所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：还包括自动放气机构，所述自动放气机构包括安装于安全气囊出气口的电磁阀，所述电磁阀与所述信号驱动器电连接。
6.根据权利要求3所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述控制电路还包括通信模块、定位模块以及显示模块，所述通信模块、定位模块和显示模块分别与所述微处理器电连接。
7.根据权利要求3所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述传感器模组包括用于采集人体运动惯性数据的MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪传感器、用于采集人体倾斜角度数据的倾角传感器、以及用于采集安全气囊内部空气压力的压力传感器。
8.根据权利要求4所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述气瓶具有一开口且所述开口包覆有密封层；所述的刺破机构包括主体、刺破组件和压杆，所述主体设置有内腔以及与所述内腔连通的出气口，所述刺破组件设置于所述内腔；所述压杆的第一端连接所述驱动机构，所述压杆的第二端与所述刺破组件抵接，所述压杆的第一端与第二端之间的杆体与所述主体转轴连接，所述驱动机构能够带动所述压杆的第一端绕转轴转动，以使得所述压杆的第二端能够向刺破组件施加作用力，从而带动穿刺破组件向气瓶的开口方向移动以刺破气瓶开口的密封层。
9.根据权利要求4所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述气瓶具有一开口且所述开口包覆有密封层；所述驱动机构为一引爆组件；所述刺破机构包括主体和刺破组件，所述主体设置有内腔以及与所述内腔连通的出气口，所述刺破组件设置于所述内腔；所述刺破组件具有一能够容纳引爆组件的容纳腔，所述的容纳腔与所述内腔的腔壁能够贴合形成密闭腔室，所述引爆组件能够在所述容纳腔中爆炸释放气体而向刺破组件施加作用力，从而带动穿刺破组件向气瓶的开口方向移动以刺破气瓶开口的密封层。
10.根据权利要求4所述的可穿戴式老人防摔及髋骨部保护装置，其特征在于：所述气瓶为高压气瓶，所述高压气瓶内装填有液态二氧化碳。
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