CN111179550A - 一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，具体涉及老人跌倒防护设备领域，包括检测组件和防护组件，所述防护组件包括护肩组件、护肘组件、护腕组件、护腰胯组件、护膝组件、护腱组件以及安装于各防护组件上的防护气囊，所述防护气囊由气体发生机构进行充气；所述检测组件包括安装于各个防护组件中的压力传感器、报警器以及安装于护腰胯组件上的控制盒，所述控制盒内部安装有单片机、加速度传感器。本发明通过在老人容易骨折的部位均设置防护组件，且通过魔术贴粘接固定，穿戴方便，与皮肤接触面积小，四季皆可穿戴，并利用加速度传感器检测跌倒，通过蓝牙模块控制气体发生机构开启，给防护气囊充气，实现防护。

Description

一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备
技术领域
本发明实施例涉及老人跌倒防护设备领域，具体涉及一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备。
背景技术
由于老年人肌力严重衰退、下肢无力、步态不稳、骨质疏松、反应迟钝，因而极易发生骨折，老年人跌倒后最容易出现骨折的部位有：
1、脊椎压迫性骨折骨质酥松后造成的脊椎压迫性骨折好发在胸椎及腰椎交界处，多发时会造成严重的驼背变形。脊椎压迫性骨折的发生引发的后续后果包括将来其他部位骨折的机会增加，慢性背痛，生活品质变差，甚至死亡等，严重或多节的脊椎压迫性骨折则视其脊椎压迫症状而需手术治疗；
2、桡骨远程骨折平衡的失调加上骨质疏松使得年老女性有很高的桡骨远程骨折的机会。这是老年人骨质疏松性骨折中最常见的一种。当人要摔倒时，多会反射性地伸出手掌触地来支撑保护身体。这时，身体的重力会集中在前臂远端的桡骨上而发生骨折；
3、髋部骨折髋部是下肢和躯干的连接部位，人在摔倒瞬间，骨质疏松的老年人很容易造成股骨粗隆或股骨颈的骨折。髋部骨折约占所有骨折住院病人的30％，每年花费在髋部骨折的医疗费用与资源非常可观。而用现代的医疗水准，与髋部骨折直接相关的一年死亡率也高达20％；
4、肱骨近端骨折据统计学研究，77％的肱骨近端骨折发生在女性，而肽骨近端骨折的发生率在50岁以后也以倍数增加，显示此骨折与骨质疏松有密切的关系。
由于上述跌倒容易发生骨折的部位分布在人体的各个位置，因此对于这些部位的防护不容易同时进行。
专利公众号CN207425073U的实用新型专利公开了一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，该专利包括衣服本体，衣服本体包括内层与外层，在内层与外层之间设有安全气囊，通过加速度传感器采集老人跌倒的运动数据并传送至控制器，控制器向传爆管发出信号，并通过传爆管引爆安全气囊中的化学物质并产生大量气体，通过安全气囊对跌倒的老人起到缓冲保护作用。
但是该专利还存在以下缺点：整个防护设备设置为背心的形式，只能够防护脊椎，对其他部位无法防护，且即使将整个设备制成上衣和下衣的形状，那么整体设备所需成本就比较高了，而且不适宜在炎热的季节穿戴，也不方便使用。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，通过在老人容易骨折的部位均设置防护组件，且通过魔术贴粘接固定，穿戴方便，与皮肤接触面积小，四季皆可穿戴，并利用加速度传感器检测跌倒，通过蓝牙模块控制气体发生机构开启，给防护气囊充气，实现防护，以解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，包括检测组件和防护组件，所述防护组件包括护肩组件、护肘组件、护腕组件、护腰胯组件、护膝组件、护腱组件以及安装于各防护组件上的防护气囊，所述防护气囊由气体发生机构进行充气；
护肩组件、护肘组件、护腕组件、护腰胯组件、护膝组件、护腱组件均由防护减震垫配合魔术贴制成，每个防护气囊均由多个条形气囊和一个进气管组成，进气管设置于多个条形气囊一端且与条形气囊相连通；
检测组件包括安装于各个防护组件中的压力传感器、报警器以及安装于护腰胯组件上的控制盒，所述控制盒内部安装有单片机、加速度传感器，所述压力传感器、报警器和气体发生机构均通过蓝牙模块与单片机连接，所述加速度传感器通过模数转换器与单片机连接。
进一步地，所述护肩组件设置为马甲状，包括前襟部和肩膀部，在前襟部和肩膀部均设有用于将护肩组件穿戴固定在肩膀处的魔术贴，所述护肩组件后侧底部一体化连接有上脊椎防护垫，所述护肩组件上的条形气囊底端延伸至上脊椎防护垫内。
进一步地，所述护肘组件对应肘窝处设有肘窝活动口，所述护肘组件顶部和底部均设有用于将护肘组件穿戴固定于手肘关节处的魔术贴，所述护膝组件与护肘组件形状相同，对应的膝盖后侧设有膝盖活动口。
进一步地，所述护腕组件对应的大拇指处设有拇指插口，护腕组件对应的手腕处设有魔术贴，用于将护腕组件固定于手腕处。
进一步地，所述护腰胯组件顶端延伸至人体腰部，底端延伸至人体胯部，且魔术贴设置于腰部两侧，在人体腹部处粘接固定，所述护腰胯组件后侧顶部一体化连接有下脊椎防护垫，所述护腰胯组件上的条形气囊顶端延伸至下脊椎防护垫内。
进一步地，所述护腱组件对应脚跟处设有脚跟放置口，所述护腱组件顶部设有用于将护腱组件穿戴固定于脚腕处的魔术贴。
进一步地，所述进气管和条形气囊对应的防护减震垫外壁设有收纳槽，所述进气管和条形气囊与收纳槽通过条形魔术贴可拆卸连接，所述收纳槽截面设置为鼓形，所述收纳槽外侧设有气囊进出口，所述气囊进出口两侧对称设有橡胶密封带，所述橡胶密封带与防护减震垫固定连接。
进一步地，所述气体发生机构为传爆管或充放两用电动气泵，所述单片机通过蓝牙模块控制传爆管或充放两用电动气泵。
进一步地，所述单片机通过蓝牙模块或无线通讯模块连接终端，所述终端包括手机和电脑。
进一步地，所述单片机包括CPU和存储器，所述CPU用于数据处理，所述存储器用于存储各个压力传感器检测到的超出阈值的数据。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过在老人容易骨折的部位均设置防护组件，且通过魔术贴粘接固定，穿戴方便，与皮肤接触面积小，四季皆可穿戴，并利用加速度传感器检测跌倒，通过蓝牙模块控制气体发生机构开启，给防护气囊充气，实现防护；
2、加速度传感器还可以在每个防护组件内设置，这样能够精细的检测到对应部位摔倒时的倾斜角度等，从而能够根据落地的角度等针对性的给加重着地的部位对应的防护气囊充气，使用后只需要更换充气部分的防护气囊，节约更换成本，还能够单独使用部分防护组件，保护受伤部位或是需要防护的部位等，适用于不同年龄层的人群；
3、通过单片机连接终端，在气囊充气防护后，能够发送警报信号给家人终端或是医生终端，并且在就医时，压力传感器检测各部位着地时的压力，CPU根据压力值判断对应的防护部位的摔倒力量，通过终端提取这些数据，医生能够针对性的快速检查相应部位，能够快速实施救治措施，避免因不知老人受伤部位进行全身检查造成黄金救治时间的错过或是延迟；
4、通过设置防护气囊与收纳槽通过条形魔术贴可拆卸连接，能够方便更换防护气囊，且通过收纳槽截面设置为鼓形，并配合橡胶密封带使用，能够在平时未充气防护时将防护气囊包裹，避免被外部物体损坏，当充气防护时，也不阻碍防护气囊的充气鼓起。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的护肩组件结构示意图；
图2为本发明提供的护肘组件结构示意图；
图3为本发明提供的护腕组件结构示意图；
图4为本发明提供的护腰胯组件后视图；
图5为本发明提供的护腰胯组件侧视图；
图6为本发明提供的护膝组件结构示意图；
图7为本发明提供的护腱组件结构示意图；
图8为本发明提供的未充气时的防护气囊剖视图；
图9为本发明提供的充气时的防护气囊剖视图；
图10为本发明提供的整体系统框图；
图11为本发明提供的单片机结构示意图；
图中：1护肩组件、2护肘组件、3护腕组件、4护腰胯组件、5护膝组件、6护腱组件、7防护气囊、71条形气囊、72进气管、8防护减震垫、9魔术贴、10压力传感器、11报警器、12控制盒、13单片机、14加速度传感器、15上脊椎防护垫、16下脊椎防护垫、17收纳槽、18橡胶密封带、19终端、20气体发生机构、71条形气囊、72进气管。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1-7和图10，本发明的实施例提供一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，包括检测组件和防护组件，所述防护组件包括护肩组件1、护肘组件2、护腕组件3、护腰胯组件4、护膝组件5、护腱组件6以及安装于各防护组件上的防护气囊7，所述防护气囊7由气体发生机构20进行充气和放气；
护肩组件1、护肘组件2、护腕组件3、护腰胯组件4、护膝组件5、护腱组件6均由防护减震垫8配合魔术贴9制成，每个防护气囊7均由多个条形气囊71和一个进气管72组成，进气管72设置于多个条形气囊71一端且与条形气囊71相连通；
检测组件包括安装于各个防护组件中的压力传感器10、报警器11以及安装于护腰胯组件4上的控制盒12，所述控制盒12内部安装有单片机13和加速度传感器14，所述压力传感器10、报警器11和气体发生机构20均通过蓝牙模块与单片机13连接，所述加速度传感器14通过模数转换器与单片机13连接，加速度传感器14设置为三轴MEMS加速度传感器，压力传感器10设置为I-SCAN薄膜压力传感器，单片机13型号设置为M68HC16，报警器11具体为声光报警器。
进一步地，所述单片机13包括CPU和存储器，所述CPU用于数据处理，所述存储器用于存储各个压力传感器10检测到的超出阈值的数据。
进一步地，所述护肩组件1设置为马甲状，包括前襟部和肩膀部，且在前襟部和肩膀部均设有用于将护肩组件1穿戴固定在老人肩膀处的魔术贴9，所述护肩组件1后侧底部一体化连接有上脊椎防护垫15，所述护肩组件1上的条形气囊71底端延伸至上脊椎防护垫15内。
进一步地，所述护肘组件2对应肘窝处设有肘窝活动口，所述护肘组件2顶部和底部均设有用于将护肘组件2穿戴固定于手肘关节处的魔术贴9，所述护膝组件5与护肘组件2形状相同，对应的膝盖后侧设有膝盖活动口。
进一步地，所述护腕组件3对应的大拇指处设有拇指插口，护腕组件3对应的手腕处设有魔术贴9，用于将护腕组件3固定于手腕处。
进一步地，所述护腰胯组件4顶端延伸至人体腰部，底端延伸至人体胯部，且魔术贴9设置于腰部两侧，在人体腹部处粘接固定，所述护腰胯组件4后侧顶部一体化连接有下脊椎防护垫16，所述护腰胯组件4上的条形气囊71顶端延伸至下脊椎防护垫16内。
进一步地，所述护腱组件6对应脚跟处设有脚跟放置口，所述护腱组件6顶部设有用于将护腱组件6穿戴固定于脚腕处的魔术贴9。
进一步地，所述气体发生机构20具体为传爆管或充放两用电动气泵，所述单片机13通过蓝牙模块控制传爆管或充放两用电动气泵。
实施场景具体为：本发明在使用时，老人可将护肩组件1穿戴至肩膀处，护肘组件2穿戴至手肘处，护腕组件3穿戴至手腕处，护腰胯组件4穿戴至腰胯处，护膝组件5穿戴至膝盖处，护腱组件6穿戴至脚腕处，同时上脊椎防护垫15和下脊椎防护垫16相对设置保护老人后背脊椎，整套防护装置穿戴于老人容易摔伤骨折部位，且通过魔术贴9粘接固定，穿戴方便，并且整个设备穿戴后不影响其他衣物的穿戴，与皮肤接触面积小，四季皆可穿戴；
当老人将要摔倒时，由加速度传感器14采集老人的身体倾斜数据，检测的数据经模数转换器转换后发送给单片机13，由CPU处理数据，判断老人即将摔倒时，通过蓝牙模块控制气体发生机构20开启，当采用传爆管进行瞬时充气时，单片机13控制传爆管电路，使其控制传爆管引燃爆炸药体，通过进气管72给条形气囊71充气，此时鼓起的条形气囊71能够起到防护作用，避免老人容易受伤的部位骨折，同时单片机13通过蓝牙模块控制声光报警器11报警，吸引家人或是周围人的注意，及时送医；
气体发生机构20还可以采用充放两用电动气泵，也能够实现防护气囊7的充气和放气，并且能够多次重复利用，但是充气速度较传爆管慢一点；
另外加速度传感器14还可以在每个防护组件内设置，这样能够精细的检测到对应部位摔倒时的倾斜角度等，从而能够根据落地的角度等针对性的给加重着地的部位对应的防护气囊7充气，实现防护，这样在使用后只需要更换充气部分的防护气囊7，节约更换成本，还能够单独使用部分防护组件，保护受伤部位或是需要防护的部位等，适用于不同年龄层的人群。
参照说明书附图8-9，所述进气管72和条形气囊71对应的防护减震垫8外壁设有收纳槽17，所述进气管72和条形气囊71与收纳槽17通过条形魔术贴9可拆卸连接，所述收纳槽17截面设置为鼓形，所述收纳槽17外侧设有气囊进出口，所述气囊进出口两侧对称设有橡胶密封带18，所述橡胶密封带18与防护减震垫8固定连接。
实施场景具体为：本发明通过设置防护气囊7与收纳槽17通过条形魔术贴9可拆卸连接，能够方便更换防护气囊7，且通过收纳槽17截面设置为鼓形，并配合橡胶密封带18使用，能够在平时未充气防护时将防护气囊7包裹，避免被外部物体损坏，当充气防护时，也不阻碍防护气囊7的充气鼓起。
参照说明书附图10-11，所述单片机13通过蓝牙模块或者无线通讯模块连接终端19，所述终端19包括手机和电脑。
进一步地，所述单片机13包括CPU和存储器，所述CPU用于数据处理，所述存储器用于存储各个压力传感器10检测到的超出阈值的数据。
实施场景具体为：本发明在气囊充气防护后，能够发送警报信号给家人终端19或是医生终端19，并且在就医时，压力传感器10检测各部位着地时的压力，CPU根据压力值判断对应的防护部位的摔倒力量，通过终端19提取这些数据，医生能够针对性的快速检查相应部位，能够快速实施救治措施，避免因不知老人受伤部位进行全身检查造成黄金救治时间的错过或是延迟。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，包括检测组件和防护组件，其特征在于：所述防护组件包括护肩组件(1)、护肘组件(2)、护腕组件(3)、护腰胯组件(4)、护膝组件(5)、护腱组件(6)以及安装于各防护组件上的防护气囊(7)，所述防护气囊(7)由气体发生机构(20)充气；
护肩组件(1)、护肘组件(2)、护腕组件(3)、护腰胯组件(4)、护膝组件(5)、护腱组件(6)均由防护减震垫(8)配合魔术贴(9)制成，每个防护气囊(7)均由多个条形气囊(71)和一个进气管(72)组成，进气管(72)设置于多个条形气囊(71)一端且与条形气囊(71)相连通；
检测组件包括安装于各个防护组件中的压力传感器(10)、报警器(11)以及安装于护腰胯组件(4)上的控制盒(12)，所述控制盒(12)内部安装有单片机(13)、加速度传感器(14)，所述压力传感器(10)、报警器(11)和气体发生机构(20)均通过蓝牙模块与单片机(13)连接，所述加速度传感器(14)通过模数转换器与单片机(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述护肩组件(1)设置为马甲状，包括前襟部和肩膀部，在前襟部和肩膀部均设有用于将护肩组件(1)穿戴固定在肩膀处的魔术贴(9)，所述护肩组件(1)后侧底部一体化连接有上脊椎防护垫(15)，所述护肩组件(1)上的条形气囊(71)底端延伸至上脊椎防护垫(15)内。
3.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述护肘组件(2)对应肘窝处设有肘窝活动口，所述护肘组件(2)顶部和底部均设有用于将护肘组件(2)穿戴固定于手肘关节处的魔术贴(9)，所述护膝组件(5)与护肘组件(2)形状相同，对应的膝盖后侧设有膝盖活动口。
4.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述护腕组件(3)对应的大拇指处设有拇指插口，护腕组件(3)对应的手腕处设有魔术贴(9)，用于将护腕组件(3)固定于手腕处。
5.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述护腰胯组件(4)顶端延伸至人体腰部，底端延伸至人体胯部，且魔术贴(9)设置于腰部两侧，在人体腹部处粘接固定，所述护腰胯组件(4)后侧顶部一体化连接有下脊椎防护垫(16)，所述护腰胯组件(4)上的条形气囊(71)顶端延伸至下脊椎防护垫(16)内。
6.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述护腱组件(6)对应脚跟处设有脚跟放置口，所述护腱组件(6)顶部设有用于将护腱组件(6)穿戴固定于脚腕处的魔术贴(9)。
7.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述进气管(72)和条形气囊(71)对应的防护减震垫(8)外壁设有收纳槽(17)，所述进气管(72)和条形气囊(71)与收纳槽(17)通过条形魔术贴(9)可拆卸连接，所述收纳槽(17)截面设置为鼓形，所述收纳槽(17)外侧设有气囊进出口，所述气囊进出口两侧对称设有橡胶密封带(18)，所述橡胶密封带(18)与防护减震垫(8)连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述气体发生机构(20)为传爆管或充放两用电动气泵，所述单片机(13)通过蓝牙模块控制传爆管或充放两用电动气泵。
9.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述单片机(13)通过蓝牙模块或无线通讯模块连接终端(19)，所述终端(19)包括手机和电脑。
10.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的老人跌倒检测及防护设备，其特征在于：所述单片机(13)包括CPU和存储器，所述CPU用于数据处理，所述存储器用于存储各个压力传感器(10)检测到的超出阈值的数据。
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