CN115153521A

CN115153521A - 一种摔倒检测报警装置

Info

Publication number: CN115153521A
Application number: CN202211092580.2A
Authority: CN
Inventors: 张道宫
Original assignee: Shandong Second People's Hospital Shandong Ear Nose Throat Hospital Shandong Ear Nose Throat Research Institute
Current assignee: Shandong Second People's Hospital Shandong Ear Nose Throat Hospital Shandong Ear Nose Throat Research Institute
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2022-10-11

Abstract

本发明公开了一种摔倒检测报警装置，包括支撑板，支撑板作为人员行走面；支撑板上设置有传感组件，所述支撑板上开有均匀分布的圆柱形内凹孔，内凹孔底面中心开有贯穿支撑板的通孔；所述传感组件包括顶板、柱形囊、气压传感器和定位板；所述顶板为圆形弹性板，顶板数量与内凹孔数量相同，顶板的底面中心与柱形囊固定连接；柱形囊穿过在支撑板的通孔，柱形囊下端固定在定位板上；柱形囊顶端位于支撑板的内凹孔内，初始状态下使顶板顶面与支撑板板面平齐，且顶板与内凹孔内地面之间留有间隙；所述柱形囊底端连通气压传感器；所述气压传感器用于将气压信息发送至控制器；控制器用于形成指令发送至报警器。该装置检测结果更及时，准确。

Description

一种摔倒检测报警装置

技术领域

本发明涉及一种肢体康复训练过程中，病患摔倒的预判报警装置。

背景技术

病患在进行肢体康复训练过程中，需要大量的行走练习。练习过程中，摔倒的情况常有发生。因为训练相比正常人来说摔倒的次数更多，因此并不适用于常见的摔倒报警以及保护装置。这些设备高频频次的使用下，精密件的故障率过高。如一些使用重力感应，激光检测等设备的摔倒报警装置。这些精密的部件短时间高频的摔打，故障率过高。

因为康复训练是在室内的特定路线进行训练。如果使用地面设备进行摔倒预判和保护，则不再依赖穿戴设备。也能够使用一些不依赖与精密部件预判体态的高精度装置。如现有技术，CN110288806B一种防摔伤的方法，通过在地板地面安装重力传感器，对检测到的重力信息进行比对，来判断人是否摔倒。这种装置的稳定性相比精密件的稳定性就高的多。但其问题也较多，地板是整块的，重力传感器无法精确的感知人体站立时站立点的精确重量，因为地板会吧重力分散传递给多个点位，使得实时监测的重力数据基本上始终是人体总重，即使是摔倒的过程中，给重力监测判断重力减少的时间过短，给预判之后的保护操作的时间太短，来不及爆出气囊进行保护。

发明内容

本申请实施例通过提供一种摔倒检测报警装置，解决了现有技术中实时监测重力不准确无法及时的判断摔倒的状态，后续保护措施不及时的问题，实现了及时判断摔倒状态，能够进行及时保护的效果。

本申请实施例提供了一种摔倒检测报警装置，包括支撑板，支撑板作为人员行走面；支撑板上设置有传感组件，

所述支撑板上开有均匀分布的圆柱形内凹孔，内凹孔底面中心开有贯穿支撑板的通孔；

所述传感组件包括顶板、柱形囊、气压传感器和定位板；

所述顶板为圆形弹性板，顶板数量与内凹孔数量相同，顶板的底面中心与柱形囊固定连接；

柱形囊穿过在支撑板的通孔，柱形囊下端固定在定位板上；柱形囊顶端位于支撑板的内凹孔内，初始状态下使顶板顶面与支撑板板面平齐，且顶板与内凹孔内地面之间留有间隙；

所述柱形囊底端连通气压传感器；

所述气压传感器用于将气压信息发送至控制器；

控制器用于形成指令发送至报警器。

进一步的，所述顶板为塑料或是硬质的橡胶片，其外径与内凹孔内径差值不大于5mm。

进一步的，所述柱形囊的直径是顶板直径的0.3-1倍。

进一步的，所述顶板的直径不大于15厘米。

进一步的，还包括保护组件，其包括气囊盒和支撑管；所述支撑管上部固定在支撑板内，位于四个相邻的内凹孔之间；所述气囊盒固定在支撑管之上，气囊盒顶面与支撑板板面平齐，气囊盒内收纳气囊；气囊通过软管与气泵连通，软管穿过支撑管，从支撑管下部伸出；

气囊膨胀后能够抵触相邻的气囊。

进一步的，所述气囊膨胀后顶面为球面，膨胀后的球面底边直径大于相邻两个气囊盒之间的间距。

进一步的，所述支撑板包括板体和支撑部，所述板体底面边角处固定支撑部；支撑部为囊体，其内填充液体或气体；支撑部与泄压泵连通，泄压泵用于支撑部内介质的填充和排放；泄压泵能够在.秒内使支撑部排出的介质，使板体在0.2秒内能够下移不少于5厘米；

相邻的顶板之间的间距不大于厘米。

进一步的，所述支撑部截面为长方形，单个支撑部带有多个装有电磁阀的管道，管道与一个负压罐连通，泄压泵与负压罐底端连通。

进一步的，所述板体包括硬质板、包裹囊和支撑囊，

所述硬质板位于包裹囊内；包裹囊厚度比硬质板的厚度大；

包裹囊内填充介质与支撑部内的介质相同；

所述支撑囊顶端与硬质板地面固定连接，支撑囊底端与支撑部底面固定连接；支撑囊数量不少于与支撑部的数量；支撑囊穿过包裹囊以及支撑部的位置处与包裹囊和支撑部囊体密封固定连接；支撑囊膨胀能够将硬质板顶面顶至紧贴包裹囊内顶面；

支撑囊内填充的介质与支撑部内的介质相同；支撑囊通过多个带有电磁阀的管道与支撑部的管道一一对应，使支撑囊与支撑部能够同步泄压。

进一步的，所述硬质板为硬质塑料板，所述包裹囊的厚度比硬质板的厚度大5-15厘米。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过利用多点的气压实时监测，来判断人员是否摔倒。能够准确的判定个点的真实压力，数值及时准确，预判结果更精准。

附图说明

图1 本发明结构示意图；

图2 脚部与传感组件配合结构示意图；

图3 工作过程示意图；

图4 电控部件电连接示意图；

图5 传感组件与保护组件组合结构示意图；

图6 气囊膨胀时的状态示意图；

图7 人在本发明上行走时的示意图；

图8 为人摔倒时板体下移的状态示意图；

图9 板体下移后传感组件和保护组件结构示意图；

图10 板体包括硬质板和包裹囊时的结构示意图；

图11 硬质板下移后的板体状态示意图。

图中，支撑板100、板体110、硬质板111、包裹囊112、支撑囊113、支撑部120；传感组件200、顶板210、柱形囊220、气压传感器230、定位板240；保护组件300、气囊盒310、气囊311、支撑管320。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

通过利用多点的气压实时监测，来判断人员是否摔倒。能够准确的判定个点的真实压力，数值及时准确，预判结果更精准。

实施例一

如图1-4所示，一种摔倒检测报警装置，包括支撑板100，支撑板100作为人员行走面；支撑板100上设置有传感组件200，

所述支撑板100上开有均匀分布的圆柱形内凹孔，内凹孔底面中心开有贯穿支撑板100的通孔；

所述传感组件200包括顶板210、柱形囊220、气压传感器230和定位板240；

所述顶板210为圆形弹性板，顶板210数量与内凹孔数量相同，顶板210的底面中心与柱形囊220固定连接；

柱形囊220穿过在支撑板100的通孔，柱形囊220下端固定在定位板240上；柱形囊220顶端位于支撑板100的内凹孔内，初始状态下使顶板210顶面与支撑板100板面平齐，且顶板210与内凹孔内地面之间留有间隙；

所述柱形囊220底端连通气压传感器230；

所述气压传感器230用于将气压信息发送至控制器；

控制器用于形成指令发送至报警器。

实际工作过程如下：

步骤一、人员先踩到支撑板100上，这样会产生初始的气压数据值，这个数据值会有多个，因为人在上面会动，以初始行走的3-5步中最小气压值P1作为初始气压值P1；同时记录有压力变化的传感器数量值；

步骤二、检测实时气压数据PX，多个气压数值PX中有比P1小，且差值大于预设比例，如差值超多了P1的5%时，预判为摔倒状态，此时控制器启动报警器报警，如果PX均大于P1则判断没有摔倒。

当然P1可以进行修改，收集到的没有摔倒状态下，PX值小于P1，但差值没有超过P15%时，则将更小的PX值作为新的初始气压值P1。

控制器使用常见市售产品即可，如西门子S7-200 SMART。

这种装置，利用在支撑板上直接与人接触的方式，能够多点单独检测人体接触点的气压变化，准确度更高，更容易判断人的行走状态，误判和漏判的概率更低。也具备后续软件深度学习的可能，如不同的病患，康复训练过程中，行走姿态不同，多点压力之间的数值和比例不同，通过多次检测摔倒的结果能够得出其最大气压值和最小值之间的差值范围。在摔倒之前的状态时可通过最大气压和最小气压之间的差值进行准确判断。

此外，使用气压传感器，相比于重力传感器其灵敏度相当，但损耗更小，故障率低。

所述顶板210为塑料或是硬质的橡胶片，其外径与内凹孔内径差值不大于5mm。顶板的材质可以和支撑板的板面材质相同。

所述柱形囊220的直径是顶板210直径的0.3-1倍。

所述顶板210的直径不大于15厘米。这样，单脚踩上去之后基本会踩到至少两个顶板。当人体摔倒时能够瞬时捕捉到，缺失至少一个气压传感器的数值，也能作为预判摔倒的前置条件之一。即中心不稳时，支撑脚单点支撑另一支撑点施压，支撑点的压力并没有持续增加，说明人体重心并没有移到支撑点上，而是发生了偏移，这样基本就可以判定为摔倒状态。这种判断过程，所需的时间更短，不需要在气压比对之后进行判断，而是单点失压，另一点压力没有增加时就预判为摔倒状态，进行报警，保护更加及时。

实施例二

现有技术CN110288806B一种防摔伤的方法的保护设施为气囊，但其为提供气囊的形态。结合实施例一的方案，对气囊的结构做限定，如图1-6所示。

所述保护组件300包括气囊盒310和支撑管320；所述支撑管320上部固定在支撑板100内，位于四个相邻的内凹孔之间；所述气囊盒310固定在支撑管320之上，气囊盒310顶面与支撑板100板面平齐，气囊盒310内收纳气囊311；气囊311通过软管与气泵连通，软管穿过支撑管320，从支撑管320下部伸出；

气囊311膨胀后能够抵触相邻的气囊。

所述气囊311膨胀后顶面为球面，膨胀后的球面底边直径大于相邻两个气囊盒310之间的间距。

这样，多个气囊膨出后，能够承接摔倒的人员。此外，结合前述的学习功能，可以检测人员摔倒的位置。通过比对气压值以及检测点位的位置，能够基本判断人员会往哪个方向摔倒。这样可以有针对性的膨胀所需的气囊311即可。

实施例三

气囊的膨出，尤其是所有气囊膨出，所需的气压非常大，对设备要求过高。尤其是要瞬时膨出，常用的气泵基本不具备这个功能。需要更大功率空气压缩机储备气压完成工作。这对整个装置系统的要求更高，后期的维护成本也非常大。整个装置尤其是气囊的耐高压能力要求较高。气囊和管道的材质都需要谨慎选择。因此，对支撑板100做进一步的改良，如图7-9所示。

所述支撑板100包括板体110和支撑部120，所述板体110底面边角处固定支撑部120；支撑部120为囊体，其内填充液体或气体；支撑部120与泄压泵连通，泄压泵用于支撑部120内介质的填充和排放；泄压泵120能够在0.2秒内使支撑部120排出的介质，使板体110在0.2秒内能够下移不少于5厘米；

相邻的顶板210之间的间距不大于1厘米。

这样，支撑板的板体110能够快速下移，能够及时响应摔倒状态。因为顶板210可以选用橡胶或是弹性塑料，其底部是由气囊支撑的。当板体110下移后，可以利用柱形囊220和顶板210来完成人体的缓冲。

这种方式，相比于瞬时膨胀的气囊，实现难度更低，设备稳定性更高。但保护的效果并不低，与气囊保护效果基本相当。

所述支撑部120截面为长方形，单个支撑部120带有多个装有电磁阀的管道，管道与一个负压罐连通，泄压泵与负压罐底端连通。

负压罐可以用泄压泵或是真空泵预先抽真空，当需要泄压时，多个电磁阀同时打开，能够对支撑部进行瞬时泄压，达到板体瞬时下移的效果。

实施例四

为了进一步的提高保护效果，对板体做进一步的改良。如图10-11。

所述板体110包括硬质板111、包裹囊112和支撑囊113，

所述硬质板111位于包裹囊112内；包裹囊112厚度比硬质板111的厚度大；

包裹囊112内填充介质与支撑部120内的介质相同；

所述支撑囊113顶端与硬质板111地面固定连接，支撑囊113底端与支撑部120底面固定连接；支撑囊113数量不少于与支撑部120的数量；支撑囊113穿过包裹囊112以及支撑部120的位置处与包裹囊112和支撑部120囊体密封固定连接；支撑囊113膨胀能够将硬质板111顶面顶至紧贴包裹囊112内顶面；

支撑囊113内填充的介质与支撑部120内的介质相同；支撑囊113通过多个带有电磁阀的管道与支撑部120的管道一一对应，使支撑囊113与支撑部120能够同步泄压。

这样，在支撑部120泄压时，支撑囊113也泄压，板体110整体下移，同时硬质板111在包裹囊112内也下移，使板体110的上表面是一个柔性面。进一步提高的保护能力。

所述硬质板111为硬质塑料板，所述包裹囊112的厚度比硬质板111的厚度大5-15厘米。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种摔倒检测报警装置，包括支撑板（100），支撑板（100）作为人员行走面；支撑板（100）上设置有传感组件（200），其特征在于，

所述支撑板（100）上开有均匀分布的圆柱形内凹孔，内凹孔底面中心开有贯穿支撑板（100）的通孔；

所述传感组件（200）包括顶板（210）、柱形囊（220）、气压传感器（230）和定位板（240）；

所述顶板（210）为圆形弹性板，顶板（210）数量与内凹孔数量相同，顶板（210）的底面中心与柱形囊（220）固定连接；

柱形囊（220）穿过在支撑板（100）的通孔，柱形囊（220）下端固定在定位板（240）上；柱形囊（220）顶端位于支撑板（100）的内凹孔内，初始状态下使顶板（210）顶面与支撑板（100）板面平齐，且顶板（210）与内凹孔内地面之间留有间隙；

所述柱形囊（220）底端连通气压传感器（230）；

所述气压传感器（230）用于将气压信息发送至控制器；

控制器用于形成指令发送至报警器。

2.根据权利要求1所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述顶板（210）为塑料或是硬质的橡胶片，其外径与内凹孔内径差值不大于5mm。

3.根据权利要求1所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述柱形囊（220）的直径是顶板（210）直径的0.3-1倍。

4.根据权利要求1所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述顶板（210）的直径不大于15厘米。

5.根据权利要求1所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，还包括保护组件（300），其包括气囊盒（310）和支撑管（320）；所述支撑管（320）上部固定在支撑板（100）内，位于四个相邻的内凹孔之间；所述气囊盒（310）固定在支撑管（320）之上，气囊盒（310）顶面与支撑板（100）板面平齐，气囊盒（310）内收纳气囊（311）；气囊（311）通过软管与气泵连通，软管穿过支撑管（320），从支撑管（320）下部伸出；

气囊（311）膨胀后能够抵触相邻的气囊。

6.根据权利要求5所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述气囊（311）膨胀后顶面为球面，膨胀后的球面底边直径大于相邻两个气囊盒（310）之间的间距。

7.根据权利要求1-6任一项所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述支撑板（100）包括板体（110）和支撑部（120），所述板体（110）底面边角处固定支撑部（120）；支撑部（120）为囊体，其内填充液体或气体；支撑部（120）与泄压泵连通，泄压泵用于支撑部（120）内介质的填充和排放；泄压泵（120）能够在0.2秒内使支撑部（120）排出的介质，使板体（110）在0.2秒内能够下移不少于5厘米；

相邻的顶板（210）之间的间距不大于1厘米。

8.根据权利要求7所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述支撑部（120）截面为长方形，单个支撑部（120）带有多个装有电磁阀的管道，管道与一个负压罐连通，泄压泵与负压罐底端连通。

9.根据权利要求7所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述板体（110）包括硬质板（111）、包裹囊（112）和支撑囊（113），

所述硬质板（111）位于包裹囊（112）内；包裹囊（112）厚度比硬质板（111）的厚度大；

包裹囊（112）内填充介质与支撑部（120）内的介质相同；

所述支撑囊（113）顶端与硬质板（111）地面固定连接，支撑囊（113）底端与支撑部（120）底面固定连接；支撑囊（113）数量不少于与支撑部120的数量；支撑囊（113）穿过包裹囊（112）以及支撑部（120）的位置处与包裹囊（112）和支撑部（120）囊体密封固定连接；支撑囊（113）膨胀能够将硬质板（111）顶面顶至紧贴包裹囊（112）内顶面；

支撑囊（113）内填充的介质与支撑部（120）内的介质相同；支撑囊（113）通过多个带有电磁阀的管道与支撑部（120）的管道一一对应，使支撑囊（113）与支撑部（120）能够同步泄压。

10.根据权利要求9所述的摔倒检测报警装置，其特征在于，所述硬质板（111）为硬质塑料板，所述包裹囊（112）的厚度比硬质板（111）的厚度大5-15厘米。