一種多功能安全防護(hù)背心的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種多功能安全防護(hù)背心，包括背心本體，設(shè)置在背心本體上的傳感單元，以及設(shè)置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個(gè)碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個(gè)傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開(kāi)啟氣體發(fā)生器的點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器與控制單元相連。上述多功能安全防護(hù)背心，當(dāng)使用者的頭部、臀部和身體遇到碰撞或者外物壓力，能及時(shí)啟用安全氣囊，瞬間包圍受碰撞部位，保護(hù)使用者免受傷害。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多功能安全防護(hù)背心

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全防護(hù)背心，特別是涉及一種適用于老年人的安全防護(hù)背心。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口老齡化的趨勢(shì)日益加快，老年人口越來(lái)越多，面臨著很多老年人安全管理事宜。而對(duì)于老年人的安全管理問(wèn)題，也成為社會(huì)越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)目前敬老院等大型公共場(chǎng)所等對(duì)于人員的進(jìn)出管理和智能化區(qū)域、求助報(bào)警的需求，目前，市場(chǎng)上有各種不同類(lèi)別的解決方案，從最初的GPS定位管理，手機(jī)定位管理，到后來(lái)的無(wú)源RFID、有源RFID無(wú)線射頻管理系統(tǒng)，都不同程度的對(duì)老人院、老年人的管理水平有所提高，雖然目前對(duì)老年人的安全問(wèn)題已得到一些有效的解決，但問(wèn)題依然存在，比如如何保護(hù)老年人意外跌倒，碰撞等一系列瞬間的安全問(wèn)題。老年人不同于其他人群，骨頭等比較脆弱，一旦摔倒或者碰撞后果比較嚴(yán)重，如何防護(hù)老年人瞬間安全的問(wèn)題成為一個(gè)熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)用于防止摔倒以及減小摔倒后帶來(lái)?yè)p害的倒前危險(xiǎn)信息檢測(cè)的研究并不多，尚未出現(xiàn)商業(yè)化產(chǎn)品，主要研究成果為保護(hù)裝置的研發(fā)，對(duì)預(yù)測(cè)算法公布較少。2007年，根據(jù)汽車(chē)事故保護(hù)中的氣囊的啟發(fā)，日本的田村、吉村等學(xué)者開(kāi)始考慮找出老人摔倒前的危險(xiǎn)狀態(tài)，以便留有時(shí)間來(lái)啟動(dòng)氣袋來(lái)減小老人摔倒時(shí)給身體帶來(lái)的傷害；他們只使用了一個(gè)三軸加速度傳感器，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析決定在加速度為某特定閾值的時(shí)候判為自由摔倒?fàn)顟B(tài)，于是在最大沖擊來(lái)臨前保證了接近300ms的裕量，用于保護(hù)措施，當(dāng)然，由于采集的傳感信息單一，故在實(shí)驗(yàn)中誤判問(wèn)題的解決存在很大缺陷。2008年日本Prop公司也推出了一款可穿戴式氣袋(日本資訊網(wǎng))，可以在10ms內(nèi)完成充氣任務(wù)，用于保護(hù)頭部和臀部；但是卻需要人為開(kāi)啟，因而不利于保護(hù)老人。
[0003]此外，對(duì)于頭部的防護(hù)，一般常用的是安全帽，來(lái)防護(hù)頭部受傷。目前安全頭盔外殼的材質(zhì)的硬度不斷地提升，同時(shí)重量也很輕。但是外殼足夠硬，只能保證不破碎，但是其緩沖沖擊力的能力并沒(méi)有提高。
[0004]有鑒于此，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行研究，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出一種多功能安全防護(hù)背心，本案由此產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種多功能安全防護(hù)背心，當(dāng)使用者的頭部、臀部和身體遇到碰撞或者外物壓力，能及時(shí)啟用安全氣囊，瞬間包圍受碰撞部位，保護(hù)使用者免受傷害。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種多功能安全防護(hù)背心，包括背心本體，設(shè)置在背心本體上的傳感單元，以及設(shè)置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個(gè)碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個(gè)傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開(kāi)啟氣體發(fā)生器的點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器與控制單元相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述碰撞預(yù)測(cè)傳感器包括紅外測(cè)距傳感器和速度傳感器，分別用于預(yù)測(cè)距離以及速度，通過(guò)預(yù)測(cè)到的距離和速度來(lái)判斷是否發(fā)生碰撞或者摔倒，其中紅外測(cè)距傳感器可以采用型號(hào)為GP2Y0A21YK0F的傳感器，其預(yù)測(cè)距離大概是4-30cm ;所述速度傳感器可以采用型號(hào)為MMA1360D的傳感器。
[0008]作為優(yōu)選，所述運(yùn)動(dòng)傳感器是一個(gè)基于“紅外釋電原理”的人體檢測(cè)傳感器，它無(wú)法檢測(cè)人的運(yùn)動(dòng)速度和方向，只能檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中的人體。運(yùn)動(dòng)傳感器可以采用型號(hào)為AMN34112、AMN44121 的傳感器。
[0009]作為優(yōu)選，所述背心本體的后背上端的衣領(lǐng)部、后背下端的腰部、前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部均安裝有碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器以及安全氣囊。
[0010]作為優(yōu)選，所述體征監(jiān)測(cè)傳感器安裝在背心本體其中一側(cè)的肩部，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體靜止運(yùn)動(dòng)時(shí)姿勢(shì)的檢測(cè)。具體可以采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。
[0011]作為優(yōu)選，所述背心張力傳感器采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體另外一側(cè)的肩部，具體可以選擇品牌為L(zhǎng)ONGLV型號(hào)為L(zhǎng)0NGLV-1的安全帶專(zhuān)用拉力傳感器。
[0012]作為優(yōu)選，所述控制單元包括微處理器，以及與微處理器相連的電源電路、指示電路、點(diǎn)火器接口，碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器、背心張力傳感器分別與微處理器相連，點(diǎn)火器通過(guò)點(diǎn)火器接口與微處理器相連。
[0013]作為優(yōu)選，上述控制單元進(jìn)一步包括一備用電源電路，當(dāng)原始電源電路出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器會(huì)直接開(kāi)啟備用電源電路，保證多功能安全防護(hù)背心的正常工作。
[0014]上述多功能安全防護(hù)背心使用時(shí)，當(dāng)使用者即將碰撞或者有跌倒趨勢(shì)時(shí)，碰撞預(yù)測(cè)傳感器首先進(jìn)行檢測(cè):預(yù)測(cè)距離，以及碰撞的強(qiáng)度，并預(yù)測(cè)是頭部碰撞、臀部碰撞還是身體碰撞，同時(shí)將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給控制單元，判斷是否啟用安全氣囊，如果啟用，則啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器和背心張力傳感器，上述傳感器同時(shí)將采集到的信號(hào)反饋給控制單元的微處理器，微處理器經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后，通過(guò)點(diǎn)火器接口開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火器，點(diǎn)火器作用于氣體發(fā)生器，最終打開(kāi)對(duì)應(yīng)的安全氣囊，保護(hù)使用者免受傷害。為維持并達(dá)到最大的可靠性，設(shè)立備用電源電路，一旦原電源失效，則自動(dòng)啟用備用電源，同時(shí)指示電路的指示燈變黃，提示用戶充電；微處理器每隔一定的間隔向點(diǎn)火器接口“詢(xún)問(wèn)”，即發(fā)出串口信令，如果點(diǎn)火器正常，則會(huì)發(fā)回反饋指令，如果點(diǎn)火器失效，則不會(huì)發(fā)回指令。微處理器籍此知道點(diǎn)火器正常與否，如果正常，指令指示燈綠燈閃爍(使用原配電源時(shí))、或按黃燈閃爍(使用備用電源時(shí))，如果點(diǎn)火器失效，則紅燈閃爍。
[0015]上述多功能安全防護(hù)背心當(dāng)使用者跌倒時(shí)，能根據(jù)不同情況迅速啟用不同位置的隱形安全氣囊:如果頭部遇到碰撞或者外物壓力，能及時(shí)利用背心本體后背上端的衣領(lǐng)部彈出安全氣囊，形成頭盔，保護(hù)頭部受傷；如果身體摔倒或者碰撞，能及時(shí)啟用背心本體前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部的安全氣囊，瞬間包圍身體；如果是臀部撞擊，則迅速啟用隱藏于背心本體后背下端腰部的安全氣囊，包住老人臀部，起到安全防護(hù)的作用。上述多功能安全防護(hù)背心在老人意外摔倒的時(shí)候能保護(hù)老人頭部、身體、臀部不受傷，因?yàn)槔夏耆怂さ共煌谛『?，隨著年齡的增大，骨質(zhì)比較脆弱，大多數(shù)老人稍微不當(dāng)心，摔倒就骨折等后果比較嚴(yán)重，該防護(hù)背心能緩沖摔倒的沖力，安全氣囊能很好的保護(hù)身體。
[0016]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)施例的多功能安全防護(hù)背心結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實(shí)施例的控制單元電路框圖；
圖3為本實(shí)施例的多功能安全防護(hù)背心工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1-2所示，一種多功能安全防護(hù)背心，包括背心本體1，設(shè)置在背心本體I上的傳感單元2，以及設(shè)置在背心本體I內(nèi)腔的安全氣囊單元3，其中，所述傳感單元2包括數(shù)個(gè)碰撞預(yù)測(cè)傳感器21、運(yùn)動(dòng)傳感器22、體征監(jiān)測(cè)傳感器23、背心張力傳感器24，以及與上述各個(gè)傳感器相連的控制單元，所述控制單元包括微處理器25，以及與微處理器25相連的電源電路26、指示電路27、點(diǎn)火器接口 28，碰撞預(yù)測(cè)傳感器21、運(yùn)動(dòng)傳感器22、體征監(jiān)測(cè)傳感器23、背心張力傳感器24分別與微處理器25相連。所述安全氣囊單元3包括安全氣囊31、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器32，以及用于開(kāi)啟氣體發(fā)生器的點(diǎn)火器33，所述點(diǎn)火器33通過(guò)點(diǎn)火器接口 28與微處理器25相連。在本實(shí)施例中，上述控制單元進(jìn)一步包括一備用電源電路29，當(dāng)原始電源電路26出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器25會(huì)直接開(kāi)啟備用電源電路26，保證多功能安全防護(hù)背心的正常工作。
[0019]所述背心本體I的后背上端的衣領(lǐng)部11、后背下端的腰部12、前胸上端兩側(cè)的衣襟部13以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部14均安裝有碰撞預(yù)測(cè)傳感器21、運(yùn)動(dòng)傳感器22以及安全氣囊31。
[0020]在本實(shí)施例中，所述碰撞預(yù)測(cè)傳感器21包括紅外測(cè)距傳感器和速度傳感器，分別用于預(yù)測(cè)距離以及速度，通過(guò)預(yù)測(cè)到的距離和速度來(lái)判斷是否發(fā)生碰撞或者摔倒，其中紅外測(cè)距傳感器采用型號(hào)為GP2Y0A21YK0F的傳感器，其預(yù)測(cè)距離大概是4-30cm ;所述速度傳感器采用型號(hào)為MMA1360D的傳感器。
[0021]所述運(yùn)動(dòng)傳感器22是一個(gè)基于“紅外釋電原理”的人體檢測(cè)傳感器，它無(wú)法檢測(cè)人的運(yùn)動(dòng)速度和方向，只能檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中的人體，在本實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器22采用型號(hào)為AMN34112的傳感器，也可以采用AMN44121傳感器。
[0022]所述體征監(jiān)測(cè)傳感器23安裝在背心本體I其中一側(cè)的肩部15，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體靜止運(yùn)動(dòng)時(shí)姿勢(shì)的檢測(cè)。具體可以采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。
[0023]所述背心張力傳感器24采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體I另外一側(cè)的肩部16，具體可以選擇品牌為L(zhǎng)ONGLV型號(hào)為L(zhǎng)0NGLV-1的安全帶專(zhuān)用拉力傳感器。背心張力傳感器24由安全帶專(zhuān)用拉力傳感器替代，采用超輕鈦合金結(jié)構(gòu)，可以極大地降低碰撞測(cè)試中的誤差，該傳感器外表非常光滑，可以降低摩擦，有效防止掛住安全氣囊，保護(hù)身體。
[0024]安全氣囊單元3的工作原理同汽車(chē)安全氣囊的相類(lèi)似，微控制器25發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)點(diǎn)火器接口 28、點(diǎn)火器33啟動(dòng)疊氮化鈉和硝酸鉀混合的氣體發(fā)生器32，氮?dú)饨?jīng)充氣管被過(guò)濾后，充入安全氣囊層，安全氣囊31膨脹，裂開(kāi)背心本體I內(nèi)外織物層的縫合線，迅速把人體包圍保護(hù)住。
[0025]上述多功能安全防護(hù)背心使用時(shí)，當(dāng)使用者即將碰撞或者有跌倒趨勢(shì)時(shí)，碰撞預(yù)測(cè)傳感器21首先進(jìn)行檢測(cè):預(yù)測(cè)距離，以及碰撞的強(qiáng)度，并預(yù)測(cè)是頭部碰撞、臀部碰撞還是身體碰撞，同時(shí)將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給控制單元，判斷是否啟用安全氣囊，如果啟用，則啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)傳感器22、體征監(jiān)測(cè)傳感器23和背心張力傳感器24，上述傳感器同時(shí)將采集到的信號(hào)反饋給控制單元的微處理器25，微處理器25經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后，通過(guò)點(diǎn)火器接口 28開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火器33，點(diǎn)火器33作用于氣體發(fā)生器32，最終打開(kāi)對(duì)應(yīng)的安全氣囊31，保護(hù)使用者免受傷害。在本實(shí)施例中，為維持并達(dá)到最大的可靠性，設(shè)立備用電源電路29，一旦原電源失效，則自動(dòng)啟用備用電源，同時(shí)指示電路27的指示燈變黃，提示用戶充電；微處理器25每隔一定的間隔向點(diǎn)火器接口 28“詢(xún)問(wèn)”，即發(fā)出串口信令，如果點(diǎn)火器33正常，則會(huì)發(fā)回反饋指令，如果點(diǎn)火器33失效，則不會(huì)發(fā)回指令。微處理器25籍此知道點(diǎn)火器33正常與否，如果正常，指令指示燈綠燈閃爍(使用原配電源時(shí))、或按黃燈閃爍(使用備用電源時(shí))，如果點(diǎn)火器失效，則紅燈閃爍。
[0026]上述多功能安全防護(hù)背心當(dāng)使用者跌倒時(shí)，能根據(jù)不同情況迅速啟用不同位置的隱形安全氣囊:如果頭部遇到碰撞或者外物壓力，能及時(shí)利用背心本體后背上端的衣領(lǐng)部11彈出安全氣囊，形成頭盔，保護(hù)頭部受傷；如果身體摔倒或者碰撞，能及時(shí)啟用背心本體前胸上端兩側(cè)的衣襟部13以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部14的安全氣囊，瞬間包圍身體；如果是臀部撞擊，則迅速啟用隱藏于背心本體后背下端腰部12的安全氣囊，包住老人臀部，起到安全防護(hù)的作用。上述多功能安全防護(hù)背心在老人意外摔倒的時(shí)候能保護(hù)老人頭部、身體、臀部不受傷，因?yàn)槔夏耆怂さ共煌谛『ⅲS著年齡的增大，骨質(zhì)比較脆弱，大多數(shù)老人稍微不當(dāng)心，摔倒就骨折等后果比較嚴(yán)重，該防護(hù)背心能緩沖摔倒的沖力，安全氣囊能很好的保護(hù)身體。
[0027]上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專(zhuān)利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:包括背心本體，設(shè)置在背心本體上的傳感單元，以及設(shè)置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個(gè)碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個(gè)傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開(kāi)啟氣體發(fā)生器的點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器與控制單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述碰撞預(yù)測(cè)傳感器包括紅外測(cè)距傳感器和速度傳感器，分別用于預(yù)測(cè)距離以及速度。
3.如權(quán)利要求2所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述紅外測(cè)距傳感器采用型號(hào)為GP2Y0A21YK0F的傳感器；所述速度傳感器采用型號(hào)為MMA1360D的傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)傳感器采用型號(hào)為AMN34112或AMN44121的傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述背心本體的后背上端的衣領(lǐng)部、后背下端的腰部、前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部均安裝有碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器以及安全氣囊。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述體征監(jiān)測(cè)傳感器安裝在背心本體其中一側(cè)的肩部，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體靜止運(yùn)動(dòng)時(shí)姿勢(shì)的檢測(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:體征監(jiān)測(cè)傳感器采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述背心張力傳感器采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體另外一側(cè)的肩部，具體選擇品牌為L(zhǎng)ONGLV型號(hào)為L(zhǎng)0NGLV-1的安全帶專(zhuān)用拉力傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述控制單元包括微處理器，以及與微處理器相連的電源電路、指示電路、點(diǎn)火器接口，碰撞預(yù)測(cè)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、體征監(jiān)測(cè)傳感器、背心張力傳感器分別與微處理器相連，點(diǎn)火器通過(guò)點(diǎn)火器接口與微處理器相連。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多功能安全防護(hù)背心，其特征在于:所述控制單元進(jìn)一步包括一備用電源電路，當(dāng)原始電源電路出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器會(huì)直接開(kāi)啟備用電源電路，保證多功能安全防護(hù)背心的正常工作。
【文檔編號(hào)】A41D13/00GK104287116SQ201410470168
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陸成剛, 杜煥強(qiáng), 洪榛, 鄭炯 申請(qǐng)人:浙江航天長(zhǎng)峰科技發(fā)展有限公司