CN111466673A - 一种具有跌倒报警检测设备及其防跌倒检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有跌倒报警检测设备及其防跌倒检测方法,包括置于鞋体内且与足底相接触的鞋垫以及穿戴在患者腰部上的腰带，在腰带内嵌入设置有报警接收装置，在鞋垫内嵌入设置有智能检测模块，所述智能检测模块包括智能处理模块和压力检测单元，所述鞋垫具有与足底相接触的脚跟垫部和脚掌垫部，所述鞋垫的厚度由脚跟垫部的表面向脚掌垫部的表面厚度逐渐减小，在脚跟垫部内嵌入设置所述智能处理模块，在脚跟垫部和脚掌垫部分别嵌入设置所述压力检测单元，本发明通过采集患者足底的压力信号进行分析处理，以便判定患者是否发生跌倒，并发出报警信号。本发明的能够及时准确判断患者发生跌倒并及时发出报警信息，减少患者因跌倒导致的伤害程度的加深。

Description

一种具有跌倒报警检测设备及其防跌倒检测方法
技术领域
本发明属于防跌倒与康复器具领域，特别涉及一种具有跌倒报警检测设备及其防跌倒检测方法。
背景技术
众所周知，跌倒检测及其报警系统为老年人患者(如脑卒中、患有心血管、脑血管疾病或跌倒时头部触地等原因)发生跌倒行为及时提供救护措施，跌倒的老人处于意识模糊的状态，跌倒检测报警系统可以及时准确掌握患者的跌倒情况，提醒照看者及时救护，减少了患者发生跌倒后因救护不及时导致的伤害程度的加深。目前，市场上投入了很多关于防跌倒的检测设备，而其中的绝大多数产品均采用可穿戴设备的设计，例如手机、手表、腕带、腰带等。对于老年人患者来说，这类智能可穿戴设备并不属于日常出门的必需品，随时都携带并不现实，而且设计的缺陷十分明显，佩戴起来也繁琐、不舒适。以具有跌倒检测功能的智能手表为例，与老年人平常佩戴的普通手表相比，其设置时间等方面的繁杂程度并不适用于老年人使用，且产品大多准确性不高，容易造成错误判断，无法满足现有用户的实际需求，而且，检测报警系统的结构相对复杂，所需花费的设计、生产成本也较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种具有跌倒报警检测设备及其防跌倒检测方法，本发明能够及时准确判断患者发生跌倒并及时发出报警信息，减少患者因跌倒导致的伤害程度的加深。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种具有跌倒报警检测设备,包括置于鞋体内且与足底相接触的鞋垫以及穿戴在患者腰部上的腰带，在腰带内嵌入设置有报警接收装置，在鞋垫内嵌入设置有智能检测模块，所述智能检测模块包括智能处理模块和压力检测单元，所述鞋垫具有与足底相接触的脚跟垫部和脚掌垫部，所述鞋垫的厚度由脚跟垫部的表面向脚掌垫部的表面厚度逐渐减小，在脚跟垫部内嵌入设置所述智能处理模块，在脚跟垫部和脚掌垫部分别嵌入设置所述压力检测单元，所述压力检测单元的检测输出端与所述智能处理模块连接，所述报警接收装置与所述智能处理模块进行无线连接。
上述方案进一步优选的，所述智能处理模块包括信号处理模块、信号采集模块、信号发射模块和供电单元，所述供电单元的供电输出端分别与所述信号处理模块、信号采集模块、信号发射模块和压力检测单元连接，所述压力检测单元的检测输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块的检测输入端连接，所述信号处理模块的信号输出端与所述发射模块的信号输入端连接，所述报警接收装置包括接收控制模块、蓝牙接收模块、延时电路和报警模块，所述蓝牙接收模块、延时电路和报警模块分别与所述进行连接，所述信号处理模块通过信号发射模块和蓝牙接收模块与所述接收控制模块进行无线连接。
上述方案进一步优选的，所述压力检测单元包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别连接形成桥氏连接，其输入端连接所述供电单元，其输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块连接，所述第一压力传感器设置于脚跟垫部内，所述第二压力传感器设置于脚掌垫部的中央位置，所述第三压力传感器和第四压力传感器设置于脚掌垫部的前端两侧。
上述方案进一步优选的，在所述第一压力传感器的周围、第二压力传感器的周围、第三压力传感器的周围和第四压力传感器的周围分别设置有若干段弹性支撑条。
上述方案进一步优选的，在所述脚掌垫部的内嵌入设置有若干条波浪状的缓冲部。
上述方案进一步优选的，所述缓冲部呈横向和/或竖向内嵌入在所述脚掌垫部内，所述缓冲部为气囊或弹性支持条。
上述方案进一步优选的，所述信号发射模块为蓝牙发射模块、WIFI发射模块或GPRS发射模块。
上述方案进一步优选的，所述报警接收装置还包括按键模块，所述按键模块与所述接收控制模块连接。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种具有跌倒报警检测设备进行防跌倒检测方法,包括以下步骤：
步骤1：通过压力检测单元采集患者足底的压力信号，并将压力信号送入智能处理模块进行分析处理；
步骤2：所述智能处理模块对输入的压力信号转换成电信号并获取足底的压力数据大小，压力数据大小为0或为1，根据压力数据大小获取患者行走状态，以便确定跌倒检测结果，从而判定患者是否发生跌倒；
步骤3：若跌倒检测结果为跌倒状态时，所述智能处理模块生成报警信息，且该智能处理模块同时输出报警信号至报警接收装置的接收控制模块进行报警；
步骤4：所述报警接收装置的接收控制模块接收到报警信号后，等待10 秒后，接收控制模块将报警信号送入报警模块；
步骤5：所述报警模块发出报警信号后，患者也可按下按键模块发出触发信号进行再次报警。
上述方案进一步优选的，还包通过压力检测单元患者足底的压力的变化量，判断患者足底的压力是否在设定的范围之内变化，以获取患者当前行走状态，智能处理模块发出当前的行走的预警信息。
综上所述，本发明由于采用了以上技术方案，有益效果在于：
本发明能够及时准确判断患者发生跌倒并及时发出报警信息，减少了错误判断的发生概率，提高了跌倒检测的准确性，患者亦可在意识清醒状态下进行报警，照看者可及时有效地对患者进行救护，减缓了患者发生跌倒以后的伤害程度，同时该产品具有结构简单、便捷方便的特点，而且制作简单便捷，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种具有跌倒报警功能的智能鞋垫的检测使用结构示意图。
图2是本发明的鞋体与鞋垫之间的位置结构示意图；
图3是本发明的一种具有跌倒报警功能的智能鞋垫的结构示意图。
图4是本发明的一种具有跌倒报警功能的智能鞋垫的另一实施例结构示意图。
图5是本发明的智能处理模块的原理图。
图6是本发明的自动报警模块的原理图。
图7是本发明的信号发射模块的原理图。
图8是本发明的压力检测单元和信号采集模块的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
根据本发明的一个方面，结合图1和图2，提供了一种具有跌倒报警功能的智能鞋垫,包括置于鞋体100内且与足底相接触的鞋垫1以及穿戴在患者上的腰带101，在腰带101内嵌入设置有报警接收装置102，在鞋垫1内嵌入设置有智能检测模块2，所述智能检测模块包括智能处理模块和压力检测单元，所述鞋垫1具有与足底相接触的脚跟垫部10和脚掌垫部11，所述鞋垫1的厚度由脚跟垫部10的表面向脚掌垫部11的表面厚度逐渐减小，在脚跟垫部10 内嵌入设置所述智能处理模块，在脚跟垫部10和脚掌垫部11分别嵌入设置所述压力检测单元，所述压力检测单元的检测输出端与所述智能处理模块连接；所述报警接收装置102与所述智能处理模块进行无线连接；在本发明钟，在使用鞋垫时，将鞋垫1置入鞋体100内，患者穿入鞋体100内行走，从而使足底紧压在鞋垫1上；压力检测单元用于采集的足底压力信号，并将压力信号送入智能处理模块进行比较分析，从而判断患者是否发生跌倒，当压力检测单元采集的足底压力信号(两只脚)为1，则可判定患者不发生跌倒，当压力检测单元采集的足底压力信号(两只脚)为0，即可判定患者发生跌倒，所述智能处理模块2输出报警信号至报警接收装置102进行报警，提醒照看者为跌倒者及时提供救护。
在本发明中，如图3和图4所示，所述压力检测单元包括第一压力传感器 3、第二压力传感器4、第三压力传感器5和第四压力传感器6，所述第一压力传感器3、第二压力传感器4、第三压力传感器5和第四压力传感器6分别连接形成桥氏连接，其输入端连接所述供电单元，其输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块连接；所述第一压力传感器3设置于脚跟垫部10内，所述第二压力传感器4设置于脚掌垫部11的中央位置，所述第三压力传感器5和第四压力传感器6设置于脚掌垫部11的前端两侧；在所述第一压力传感器3 的周围、第二压力传感器4的周围、第三压力传感器5的周围和第四压力传感器6的周围分别设置有若干段弹性支撑条8，该段弹性支撑条8对所在压力传感器在检测时，减轻了传感器的支持压力，起到较好的缓冲作用，述脚掌垫部 11的内嵌入设置有若干条波浪状的缓冲部9，所述缓冲部100呈横向和/或竖向内嵌入在所述脚掌垫部11内，所述缓冲部为气囊或弹性支持条，使患者的脚部穿戴鞋垫1时，所述缓冲部9对鞋垫1的脚跟垫部10起到支撑和缓冲作用，鞋垫与鞋体内部底面接触时，起到缓冲作用，也可有效缓解脚掌垫部11 所受的外界压力，足底踩在鞋垫表面时穿戴更舒服。
在本发明中，结合图1和图5，所述智能处理模块2包括信号处理模块、信号采集模块、信号发射模块和供电单元，所述供电单元的供电输出端分别与所述信号处理模块的电源端、信号采集模块的电源端、信号发射模块的电源端和压力检测单元的电源端连接，所述信号发射模块为蓝牙发射模块、WIFI发射模块或GPRS发射模块，所述压力检测单元的检测输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块的检测输入端连接，所述信号处理模块的信号输出端与所述发射模块的信号输入端连接，所述报警接收装置包括接收控制模块、蓝牙接收模块、延时电路和报警模块，所述蓝牙接收模块、延时电路和报警模块分别与所述进行连接，所述信号处理模块通过信号发射模块和蓝牙接收模块与所述接收控制模块进行无线连接；所述信号处理模块和接收控制模块采用单片机控制器，信号处理模块所述采用的单片机控制器，单片机控制器的型号为AT89C52，所述压力检测单元采集足底压力信号送入所述信号采集模块进行放大处理，所述信号采集模块进行放大处理后的压力信号再送入信号处理模块(AT89C52)进行比较分析处理，判断则可判定患者是否发生跌倒；所述信号处理模块 (AT89C52)输出报警信号通过信号发射模块、蓝牙接收模块、接收控制模块，并通过接收控制模块输出至报警模块进行报警，提醒照看者为跌倒者及时提供救护；在本发明中，如图6所示，所述报警模块包括继电器RL1、二极管D1、二极管D2和蜂鸣器BUZ组成，当信号处理模块2接收患者发出跌倒信号时，接收控制模块102(AT89C52)的P0.0引脚输出高电平控制信号，使继电器RL1 闭合导通10s后，接收控制模块102(AT89C52)的P1.1引脚输出低电平控制信号，当延时继电器模块输出高电平10s后，施加一定的电压(5V)送入蜂鸣器BUZ 产生报警，若信号处理模块2(AT89C52)的P0.0引脚输出低电平控制信号平，使二极管D1和二极管D2导通，则蜂鸣器BUZ不产生报警，所述信号发射模块优选为无线蓝牙发射模块，该无线蓝牙发射模块包括蓝牙发射芯片、声表谐振器SAW、三极管Q1、可调电感L1、电容C2、发射电容C1、发射天线、二极管 D1和电阻R1；在本发明中，如图7所示，所述信号处理模块(AT89C52)输出报警信经蓝牙发射芯片，蓝牙发射芯片输出的信号通过电阻R1和限压二极管 D1进行分压输，再讲报警信号送入出三极管Q1、发射电容C1和发射天线ANT；信号处理模块2(AT89C52)输出控制信号使经过电阻R1和限压二极管D3进行分压输，使三极管Q1导通，此时,由声表谐振器SAW、三极管Q1、电容C2、和电感L1组成的信号振荡模块，信号振荡模块发生振荡时，产生315M的振荡频率信号经过耦合发射电容C1和发射天线ANT发送至蓝牙接收模块提醒照看者为跌倒者及时提供救护，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在-25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。
在本发明中，如图8所示，所述第一压力传感器3、第二压力传感器4、第三压力传感器5和第四压力传感器6是分别由应变片电阻R组成的应变测量电路；当弹性敏应变片电阻R受到压力作用时，将产生应变，嵌入设置在鞋垫内的应变片电阻R也会产生应变，表现为电阻值的变化。该应变片电阻R的变形转化为阻值的变化；把应变片电阻R按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值(5V)，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。图8中的运算放大器U2，运算放大器U2采用的型号为OP07，运算放大器U2输出失调电压为2mV，通过滑动变阻器R8可调节输出失调电压的大小，采集的应变信号经电阻R5和电容C3滤波后送入信号处理模块(AT89C52)的信号采集输入端进行量化处理，当采集的足底压力信号(两只脚的压力信号)为0，即可判定患者发生跌倒，所述蓝牙接收模块接收到的报警信号输出至接收控制模块，接收控制模块对报警信号进行确并输出至报警模块进行报警，提醒照看者为跌倒者及时提供救护。
在本发明中，如图6所示，所述报警接收装置还包括按键模块S1，所述按键模块S1与所述接收控制模块连接,当老人跌倒后，如果意识清醒，也可以直接按下按键模块S1，按键模块S1发出触发信号后，延时继电器RL1延时 10秒后闭合，从而可以施加一定的电压(5V)，接收控制模块102(AT89C52)输出触发信号送入蜂鸣器BUZ，从而触发蜂鸣器BU进行报警，从而实现手动报警功能。
在本发明中，结合图1、图2、图3和图5，本发明提供了一种利用所述具有跌倒报警检测装置进行防跌倒检测方法,其检测步骤如下；首先，通过压力检测单元采集患者足底的压力信号，并将压力信号送入智能处理模块进行分析处理；所述智能处理模块对输入的压力信号转换成电信号并获取足底的压力数据大小，压力数据大小为0或为1，根据压力数据大小获取患者行走状态，以便确定跌倒检测结果，压力检测单元采集的足底压力信号(两只脚)为1，则可判定患者不发生跌倒，当压力检测单元采集的足底压力信号(两只脚)为0，从而判定患者是否生跌倒，所述智能处理模块2输出报警信号至报警接收装置 102进行报警，从而提醒照看者为跌倒者及时提供救护；其中，本发明还通过压力检测单元患者足底的压力的变化量，判断患者足底的压力是否在设定的范围之内变化，以获取患者当前行走状态，智能处理模块发出当前的行走的预警信息，可实现患者当前的行走状态检测和跌倒迅速反应，从而作出相应的报警和预警，并发出报警信息至报警模块进行预警提醒，能及时合理地改善跌倒前检测，本发明的检测方法在跌倒的初始阶段就能捕捉到跌倒信息，有利于提高跌倒检测的效率。其次，若跌倒检测结果为跌倒状态时，所述智能处理模块生成报警信息，且该智能处理模块同时输出报警信号至报警接收装置的接收控制模块进行报警；最后，所述报警接收装置的接收控制模块接收到报警信号后，等待10秒后，接收控制模块将报警信号送入报警模块；所述报警模块发出报警信号后，患者接按下按键模块发出触发信号进行再次报警；在本发明中，当信号处理模块2接收患者发出跌倒信号时，接收控制模块102(AT89C52)的P0.0 引脚输出高电平控制信号，使继电器RL1闭合导通10s后，接收控制模块102 (AT89C52)的P1.1引脚输出低电平控制信号，当延时继电器模块输出高电平 10s后，施加一定的电压(5V)送入蜂鸣器BUZ产生报警。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有跌倒报警检测设备,其特征在于：包括置于鞋体内且与足底相接触的鞋垫以及穿戴在患者腰部上的腰带，在腰带内嵌入设置有报警接收装置，在鞋垫内嵌入设置有智能检测模块，所述智能检测模块包括智能处理模块和压力检测单元，所述鞋垫具有与足底相接触的脚跟垫部和脚掌垫部，所述鞋垫的厚度由脚跟垫部的表面向脚掌垫部的表面厚度逐渐减小，在脚跟垫部内嵌入设置所述智能处理模块，在脚跟垫部和脚掌垫部分别嵌入设置所述压力检测单元，所述压力检测单元的检测输出端与所述智能处理模块连接，所述报警接收装置与所述智能处理模块进行无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有跌倒报警检测设备,其特征在于：所述智能处理模块包括信号处理模块、信号采集模块、信号发射模块和供电单元，所述供电单元的供电输出端分别与所述信号处理模块、信号采集模块、信号发射模块和压力检测单元连接，所述压力检测单元的检测输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块的检测输入端连接，所述信号处理模块的信号输出端与所述发射模块的信号输入端连接，所述报警接收装置包括接收控制模块、蓝牙接收模块、延时电路和报警模块，所述蓝牙接收模块、延时电路和报警模块分别与所述进行连接，所述信号处理模块通过信号发射模块和蓝牙接收模块与所述接收控制模块进行无线连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：所述压力检测单元包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别连接形成桥氏连接，其输入端连接所述所述供电单元，其输出端通过信号采集模块与所述信号处理模块连接，所述第一压力传感器设置于脚跟垫部内，所述第二压力传感器设置于脚掌垫部的中央位置，所述第三压力传感器和第四压力传感器设置于脚掌垫部的前端两侧。
4.根据权利要求3所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：在所述第一压力传感器的周围、第二压力传感器的周围、第三压力传感器的周围和第四压力传感器的周围分别设置有若干段弹性支撑条。
5.根据权利要求1所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：在所述脚掌垫部的内嵌入设置有若干条波浪状的缓冲部。
6.根据权利要求5所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：所述缓冲部呈横向和/或竖向内嵌入在所述脚掌垫部内，所述缓冲部为气囊或弹性支持条。
7.根据权利要求2所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：所述信号发射模块为蓝牙发射模块、WIFI发射模块或GPRS发射模块。
8.根据权利要求1所述的一种具有跌倒报警检测设备，其特征在于：所述报警接收装置还包括按键模块，所述按键模块与所述接收控制模块连接。
9.一种利用权利要求1至8所述的一种具有跌倒报警检测设备进行防跌倒检测方法,其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过压力检测单元采集患者足底的压力信号，并将压力信号送入智能处理模块进行分析处理；
步骤2：所述智能处理模块对输入的压力信号转换成电信号并获取足底的压力数据大小，压力数据大小为0或为1，根据压力数据大小获取患者行走状态，以便确定跌倒检测结果，从而判定患者是否生跌倒；
步骤3：若跌倒检测结果为跌倒状态时，所述智能处理模块生成报警信息，且该智能处理模块同时输出报警信号至报警接收装置的接收控制模块进行报警；
步骤4：所述报警接收装置的接收控制模块接收到报警信号后，等待10秒后，接收控制模块将报警信号送入报警模块，；
步骤5：所述报警模块发出报警信号后，患者也可按下按键模块触发信号进行再次报警。
10.根据权利要求9所述的一种具有跌倒报警检测设备的防跌倒检测方法,其特征在于：还包括通过压力检测单元患者足底的压力的变化量，判断患者足底的压力是否在设定的范围之内变化，以获取患者当前行走状态，智能处理模块发出当前的行走的预警信息。
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