CN113841979A - 一种智能健康拐杖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能健康拐杖，包括杖体，所述杖体一端设有支撑端，所述杖体另一端设有手握端，所述支撑端设有支撑底座，所述支撑底座包括滑轮底座、四脚底座以及金属头底座，所述支撑端能够选择任意其中一种底座连接固定。

Description

一种智能健康拐杖

技术领域

本发明属于拐杖技术领域，具体涉及一种智能健康拐杖。

背景技术

由于生活水平的提高，人的寿命不断提高，世界都在逐渐进入老龄社会。老人由于年龄问题，身体机能衰退下降，走路不方便，常会站立不稳。其发生规律是年龄越大，跌倒的发生率越高。根据分析得出，老年人跌倒的原因有很多，比如对周边环境的不熟悉、视力障碍等等。另外，老年人通常患有心脑血管疾病，如冠心病、高血压、动脉硬化、椎基底动脉供血不足、心律紊乱等，都有可能使脑供血产生障碍，导致大脑暂时性的缺血缺氧，从而使得突然发生脑功能失调，短暂性的意识丧失，从而使得跌倒产生。同时长期服用药物，也可能出现“降压供血不良综合征”从而出现头晕而跌倒。步态失调也是跌倒的重要原因，当老年人因为骨骼变形，导致身体重心的前移，致使身体处于前倾状态，跌倒很容易发生。老年人洒后跌倒也是重要原因，醉酒之后更是如此：此外，在洗澡当中，洗澡时间控制不当、长时间卧床不起、大便后突然改变身体姿态等情况，都有可引起短暂性脑贫血，从而发生跌倒。这时候手杖对老人来说更是一种心理上的需要。人到了一定的年龄，身边会有很多人离开，特别是老人，特别显的孤苦伶仃，这时候就需要一个手杖来支撑。

但是目前我国老龄产品市场处于发展初始阶段市场体系仍不完善，老龄产品设计也存在着诸多问题。在互联网时代老龄产品设计需适应时代要求借助互联网思维进行转变。本项目通过对目前我国老龄产品市场及老龄产品设计进行分析，寻求老龄产品设计的发展与革新，从而满足老年消费者的需求，提升老年消费者的生活品质。

发明内容

本发明解决的问题：连接端的支撑底座能够与滑轮底座、四脚底座以及金属头底座任意一种底座连接固定。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案：一种智能健康拐杖，包括杖体，所述杖体一端设有支撑端，所述杖体另一端设有手握端，所述支撑端设有支撑底座，所述支撑底座包括滑轮底座、四脚底座以及金属头底座，所述支撑端能够选择任意其中一种底座连接固定，所述手握端具有照明灯头，所述照明灯头包括灯体、控制主板以及光源，所述灯体内侧设有所述控制主板，所述控制主板设有所述光源，所述手握端内侧设有圆形灯体放置槽，所述灯体设置为圆形结构，所述灯体设于所述灯体放置槽的内侧，所述光源工作产生照明灯光，所述杖体设有活动腔室，所述活动腔室内设有若干条滑轨，所述活动腔室内设有方便药盒，所述方便药盒设有放置空腔，所述方便药盒表面设有若干滑槽，所述滑槽内设有所述滑轨。

本发明的技术效果和优点：所述支撑底座与所述杖体连接达到助行功能，助行功能是老龄智能拐杖最基本的功能，拐杖能够显著提升老年消费者行动能力，为老年人生活提供帮助，该产品严格采用人机工程学原理，以提供舒适方便的产品体验为目标。可更换所述支撑底座，所述滑轮底座类似助行器，向前倾斜利用所述滑轮省力前进，需要固定时向后倾斜使所核爆支撑杆落地，所述四脚底座适合年纪更大、腿脚更加不便的老人，这种底座更加稳定。所述金属头底座适合在凹凸不平整的路面使用，如登山环境中使用。

附图说明

图1为本发明的拐杖整体结构示意图。

图2为本发明的拐杖剖面结构示意图。

图3为本发明的滑轮底座结构示意图。

图4为本发明的四脚底座结构示意图。

图5为本发明的金属头底座结构示意图。

图6为本发明的方便药盒结构示意图。

图7为本发明的拐杖硬件模块流程图。

图8为本发明的拐杖配件模块逻辑结构示意图。

图9为本发明的人体生命体征数据的采集示意图。

图10为本发明的传感器层，网络层，平台层和应用层示意图。

图11为本发明的健康监测流程图。

图12为本发明的健康数据的采集与处理示意图。

图13为本发明的健康数据的采集与处理示意图。

图14为本发明的脉搏波信号的采集与处理示意图。

具体实施方式

如图1至14所示，一种智能健康拐杖，包括杖体100，所述杖体100一端设有支撑端200，所述支撑端200与地面接触，所述杖体100另一端设有手握端300，所述手握端300与人们手部接触。

所述支撑端200设有支撑底座210，所述支撑底座210包括滑轮底座220、四脚底座230以及金属头底座240，所述支撑端200能够选择任意其中一种底座连接固定。

所述滑轮底座220包括连接板221、滑轮222以及支撑杆223，所述连接板221一端表面设有所述滑轮222与所述支撑杆223，所述连接板221另一端表面能够与所述支撑端200连接。

所述滑轮底座220向前倾斜利用所述滑轮222省力前进，需要固定时向后倾斜使所述支撑杆223落地。

所述四脚底座230包括连接块231、固定板232以及若干支撑柱233，所述固定板232一端与所述支撑柱233连接，所述固定板232另一端与所述连接块连231接，所述连接块231能够与所述支撑端200连接。

所述四脚底座230适合年纪更大、腿脚不便的老人，这种底座更加稳定。

所述金属头底座240包括连接杆241、平行块242以及金属头243，所述平行块242一端设有所述金属头243，所述平行块242另一端设有所述连接杆241，所述连接杆241能够与所述支撑端200连接。

所述金属头底座240适合在凹凸不平整的路面使用，如登山环境中使用。

所述手握端300具有照明灯头310、显示屏320以及控制按键330，所述照明灯头310包括灯体311、控制主板312以及光源313，所述灯体311内侧设有所述控制主板312，所述控制主板312设有所述光源313。

所述手握端300内侧设有圆形灯体放置槽301，

所述灯体311设置为圆形结构，所述灯体311设于所述灯体放置槽301的内侧，所述光源313工作产生照明灯光。

在具体实施的时候，所述手握端300的前端设有节能、省电所述照明灯头310，圆形结构的所述灯体311与圆形结构的所述灯体放置槽301相配合，使其可以进行45°范围内进行调节，满足上、下台阶和平地等多个环境的使用。

所述控制按键330具有电源键331、第一调节按键332以及第二调节按键333，所述电源键331控制开关，所述第一调节按键332以及所述第二调节按键333能够控制音量的大小。

所述杖体100设有活动腔室110，所述活动腔室110内设有若干条滑轨111。

所述活动腔室110内设有方便药盒120，所述方便药盒120设有放置空腔121，所述方便药盒表面设有若干滑槽122，所述滑槽122内设有所述滑轨111。

在具体实施的时候，所述方便药盒120内能够存放老年人的药物，特别是一些救急药品，在需要使用的时候，从所述杖体100拉出所述方便药盒120就能够取出药品，取完药后将所述方便药盒120收回所述杖体100即可，使用方药体现出对老年人的关心与体贴。

所述杖体100内设有音响150，所述音响150能够播放音乐、导航以及闹钟。

所述杖体100还包括拐杖硬件模块400，所述拐杖硬件模块400包括健康传感器410、加速度传感器420、GPS 定位模块430以及单片机440，

所述健康传感器410、所述加速度传感器420和 所述GPS 定位模块430分别动态采集老人健康信息、身体姿态信息以及所处地理位置信息，通过所述单片机440的无线通信模块将感测信息无线传输至服务器端。

所述单片机440与所述显示屏320、所述音响150以及所述按键330连接。

所述健康传感器410监测传感模组在系统中负责人体生命体征数据的采集；它是一款一体化多参数健康监测模块。

它测量和处理包括 ECG（心电），RESP（呼吸），HR（心率），PPG（脉搏波），SPO2（血氧），GSR（皮电），BIA（人体阻抗分析），体重，体温，EMG(肌电),EEG(脑电)或其它类型的传感器信号（如压电传感器,实现非接触式心率，呼吸等测量）。所述健康传感器410可支持 8 电极或以上接入，实现人体电及阻抗活动的相关应用和其它一些特定传感器信号处理。

可选的，该模块集成红（660nm）、绿（520nm）和红外（940nm）三种光收发传感电路，实现 PPG 相关应用；

可选的，该模块集成红外热电非接触式温度测量传感器，在 37℃附近精度达到±0.2℃，满足体温医用级要求。

同时，模块内嵌带生物模拟前端和 24 位模数转换器的 MCU/DSP单元，运行的算法核能完成滤波、人体综合行为判定等数据分析等。硬件接口支持 SPI/I2C/UART 可选。

所述健康传感器410有集成生物模拟前端， 多功能模拟放大器，兼容多样化传感器信号接入处理， 两级 PGA 电路，单级最大放大倍数 128， 多通道 24-bit Delta SigmaA/D 转换，

集成单导心电（ECG），可支持右腿驱动，支持导联脱落检测， 可扩展支持多导联。

支持一对肌电（EMG）或脑电（EEG）电极测量， 可扩展支持参考驱动，支持电极脱落检测。

多电极生物阻抗测量，内置 DAC 和多频率波形发生电路，支持 RESP(呼吸),BIA(人体阻抗分析)和皮肤电(GSR) 等。

脉搏波(PPG)电路，– 支持 520nm,660nm 和 940nm 三波长 led，灵活的时序控制器，支持心率（HR），血氧（SPO2）和活体检测等模式。

医用体温测量， 支持内嵌红外非接触式体温测量，支持额温或耳温等方式，在 37℃附近精度达到±0.2℃，支持扩展接触式电子体温测量（如 NTC），通讯接口，SPI/UART/I2C 可选。

所述加速度传感器420当被监护人发生跌倒行为时，其所携带的加速度传感器420装置获得的加速度和角速度信号发生急剧变化，明显强于日常生活中正常行为所产生的变化，以此作为系统判定被监护人身体姿态的标准。

所述GPS 定位模块430，本系统选择A7 GPS+GSM+GPRS 三合一模组来进行 GPS 定位与无线通信，工作电压为 5V，通过单独接外部电源或者直接连接所述单片机440两种方式进行供电。A7 模块的所有硬件接口由 ZIF 插口引出，有利于降低系统的硬件电路部分设计的复杂度，其 50 欧阻抗的天线和 SIM 卡座都可以很方便的连接到该模块上。

所述杖体100还设有监测系统，所述监测系统采用分层的思想对系统进行设计，依照功能的不同将系统划分为四个层次，分别是传感器层，网络层，平台层和应用层。四个层次之间相互独立又互相联系，并且互联方式也各不相同，传感器与智能拐杖终端之间采用有线连接进行数据传输，拐杖终端与远程的服务器之间采用 4G 网络进行连接与通讯，与监护人之间采用基于移动网络的手机短消息通信。

所述监测系统并配合硬件完成数据采集，本地分析和上传。从多生理信息测量采集和调理、系统软件设计和通讯协议设计等方面，

(1)ECG、PPG 信号、呼吸信号等多生理信号的检测与分析，以及实时获得心率、心电、呼吸率、阻抗、血氧和血压趋势等多生理参数。

(2)系统软件整体设计以及各模块的软件设计。

(3)将采集的多生理信号通过蓝牙/WIFI 等无线方式实现数据传输。

所述监测系统流程图如下：

第一部分：系统初始化。这部分涉及到各模块的初始化，包括硬件模块初始化和所述显示模块的初始化。

第二部分：健康信号采集与参数提取算法部分。多参数体征传感模组负责脉搏波，心电，阻抗等人体数据采集；主控 SOC 负责对原始信号预处理，特征值提取并计算心率、血氧，体脂，血压和体温等。对于血氧，还需对其公式进行标定，利用标定后的公式计算血氧值。对于血压，则需进行建模实验，建立血压与脉搏波传导时间 PTT 的数学关系表达式，之后测量时带入所建立的拟合公式计算其血压值。

第三部分：数据存储、显示屏显示以及蓝牙/WIFI 发送部分。将从5s 脉搏波原始数据计算得到的健康参数送入 显示屏中实时显示，同时进行历史数据的保存，用户还可通过低功耗蓝牙或 WIFI 无线方式将实时数据发送到手机端或云计算平台。

Claims (8)

1.一种智能健康拐杖，其特征在于：包括杖体（100），所述杖体（100）一端设有支撑端（200），所述杖体（100）另一端设有手握端（300），

所述支撑端（200）设有支撑底座（210），所述支撑底座（210）包括滑轮底座（220）、四脚底座（230）以及金属头底座（240），所述支撑端（200）能够选择任意其中一种底座连接固定，

所述手握端（300）具有照明灯头（310），

所述照明灯头（310）包括灯体（311）、控制主板（312）以及光源（313），所述灯体（311）内侧设有所述控制主板（312），所述控制主板（312）设有所述光源（313），

所述手握端（300）内侧设有圆形灯体放置槽（301），

所述灯体（311）设置为圆形结构，所述灯体（311）设于所述灯体放置槽（301）的内侧，所述光源（313）工作产生照明灯光，

所述杖体（100）设有活动腔室（110），所述活动腔室（110）内设有若干条滑轨（111），所述活动腔室（110）内设有方便药盒（120），所述方便药盒（120）设有放置空腔（121），所述方便药盒（120）表面设有若干滑槽（122），所述滑槽（122）内设有所述滑轨（111）。

2.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述滑轮底座(220)包括连接板(221)、滑轮(222)以及支撑杆(223)，所述连接板（221）一端表面设有所述滑轮(222)与所述支撑杆(223)，所述连接板(221)另一端表面能够与所述支撑端(200)连接。

3.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述四脚底座(230)包括连接块(231)、固定板(232)以及若干支撑柱(233)，所述固定板(232)一端与所述支撑柱(233)连接，所述固定板(232)另一端与所述连接块连(231)接，所述连接块(231)能够与所述支撑端(200)连接。

4.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述金属头底座(240)包括连接杆(241)、平行块(242)以及金属头(243)，所述平行块(242)一端设有所述金属头(243)，所述平行块(242)另一端设有所述连接杆(241)，所述连接杆(241)能够与所述支撑端(200)连接。

5.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述手握端(300)具有控制按键(330)， 所述控制按键(330)具有电源键(331)、第一调节按键(332)以及第二调节按键(333)。

6.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述杖体(100)内设有音响(150)。

7.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述手握端（300）设有显示屏（320）。

8.根据权利要求1所述一种智能健康拐杖，其特征在于：所述杖体（100）包括拐杖硬件模块（400），所述拐杖硬件模块（400）包括健康传感器（410）、加速度传感器（420）、GPS 定位模块(430)以及单片机(440)，

所述单片机(440)与所述显示屏(320)、所述音响(150)以及所述按键（330）连接。

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