專利名稱：人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，屬于醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)，人口老齡化將愈為顯露。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和文化的交流，人口的流 動性大大加速，使得很多子女不在老人身邊。因而老年人得健康及其醫(yī)療護(hù)理問題逐漸成 為一個重大問題，多數(shù)老年人的健康狀況無法得到及時監(jiān)測。在發(fā)生意外時，如果老年人得 不到即時的救助，甚至?xí){到生命安全。而跌倒是在老年人中常有發(fā)生的一種意外事件。 老人的跌倒會引發(fā)很多安全問題，5% 15%的跌倒造成腦部損傷、軟組織損傷、骨折和脫 臼等，其中最嚴(yán)重的是髖部骨折?，F(xiàn)有的跌倒檢測技術(shù)可分為三類基于視頻的跌倒檢測系統(tǒng)，基于聲學(xué)的跌倒檢 測系統(tǒng)，基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統(tǒng)?；谝曨l的跌倒檢測系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)安裝攝像頭，拍攝人體活動的畫面。通 過圖像處理的方法，檢測是否有跌倒發(fā)生；基于聲學(xué)的跌倒檢測系統(tǒng)是通過分析跌倒時的音頻信號來檢測的；基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統(tǒng)，指穿戴微型課穿戴設(shè)備，如衣服、帽子、首飾 等，來試試檢測人體的活動?；谝曨l的跌倒檢測系統(tǒng)受到區(qū)域限制；基于聲學(xué)的跌倒檢測系統(tǒng)準(zhǔn)確率相對 有待提高。現(xiàn)有基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統(tǒng)，如ht. Cl CN 2168586Y，Int. Cl CN 2249072Y基本是采用水銀開關(guān)進(jìn)行跌倒的檢測；Int. Cl CN 201127606Y，采用僅通過加速 度傳感器方式進(jìn)行跌倒檢測。其缺點僅能對跌倒進(jìn)行檢測，不能對發(fā)生的跌倒的人體進(jìn)行 保護(hù)。大部分傳統(tǒng)的跌倒檢測方式無遠(yuǎn)程無線通信功能，并且不能對跌倒發(fā)生的位置進(jìn)行 定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置。人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒 位置檢測部分和保護(hù)氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護(hù)氣囊； 跌倒檢測部分對人體姿態(tài)進(jìn)行檢測，判斷人體是否跌倒，當(dāng)判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分 通過跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發(fā)生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳 輸部分向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部 分控制保護(hù)氣囊充氣。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)對檢測到的跌倒進(jìn)行定位；
(2)將跌倒信息和跌倒發(fā)生的位置同時進(jìn)行報警；(3)能對發(fā)生的跌倒進(jìn)行保護(hù)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明跌倒檢測部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的加速傳感器和陀螺儀佩戴示意圖；圖4是本發(fā)明的保護(hù)氣囊示意圖；圖5是人體跌倒開始到倒地過程中氣囊工作示意圖。圖中1-跌倒檢測部分 2-跌倒檢測信息傳輸部分 3-跌倒位置檢測部分4-保護(hù)氣囊5-微控制器6-加速度傳感器7-陀螺儀
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，如圖1所示，包括跌倒檢測部分1、 跌倒檢測信息傳輸部分2、跌倒位置檢測部分3和保護(hù)氣囊4。跌倒檢測部分1依次連接跌 倒檢測信息傳輸部分2、跌倒位置檢測部分3和保護(hù)氣囊4。跌倒檢測部分1對人體姿態(tài)進(jìn)行檢測，判斷人體是否跌倒，當(dāng)判斷人體跌倒時，跌 倒位置檢測部分3獲取人體跌倒發(fā)生的地理位置，幫助監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心對被監(jiān)護(hù)人的跌 倒位置進(jìn)行定位，跌倒檢測信息傳輸部分2向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送跌倒報警信息，同時， 保護(hù)氣囊4迅速充氣，以減小倒地時的沖擊，保護(hù)人體髖部、肩部和頭部。如圖2所示，跌倒檢測部分1包括微控制器5、加速度傳感器6和陀螺儀7。加速 度傳感器6用于測量線加速度信號，陀螺儀7用于測量角速度信號，加速度傳感器6和陀螺 儀7佩戴于人體腰部，如圖3所示，微控制器5采用TI的16位超低功耗的MSP430系列單 片機的MSP430F1611，微控制器5對加速度傳感器6和陀螺儀7的信號進(jìn)行采集，得到信號 向量模SVM和運動角速度(由陀螺儀7測得)。SVM = ^ax2 +ay2 +az2其中ax ay ~分別表示χ y ζ三個方向上的線加速度大小，其中ζ方向為垂直方 向，y方向為人體前后向，χ方向為左右方向。設(shè)定人體安全時SVM和運動角速度的閾值，本發(fā)明中SVM閾值為1. 8g_2. 2g，運動 角速度閾值為0. 5rad/s-0. 55rad/s,當(dāng)SVM和人體運動角速度超過設(shè)定閾值時，微控制器5 判斷人體發(fā)生跌倒。微控制器5控制保護(hù)氣囊4快速充氣，保護(hù)氣囊4背放在人體后背部， 其形狀如圖4所示。跌倒位置檢測部分3采用GPS模塊對跌倒位置進(jìn)行定位，將人體跌倒 發(fā)生的地理位置輸出給微控制器5，方便監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心對被監(jiān)護(hù)人的跌倒位置進(jìn)行定 位。微控制器5控制跌倒檢測信息傳輸部2向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送跌倒報警信息和人體 跌倒的地理位置，跌倒檢測信息傳輸部2采用GSM模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信。如圖5所示，當(dāng)人體發(fā)生跌倒，并已經(jīng)傾斜至一定角度時，如圖5(b)，由此造成的加速度的SVM特征值的變化和角速度的變化可判斷跌倒的發(fā)生。此時保護(hù)氣囊4在跌倒檢 測部分1的微控制器5控制下開始迅速充氣。如圖5(c)、圖5(d)所示，保護(hù)氣囊4在人體 跌倒過程中逐漸展開，迅速膨脹。如圖(e)所示，在人體倒地前，保護(hù)氣囊4完全展開，在倒 地時是人體的髖部、肩部和頭部得到保護(hù)。在人體倒地后將氣體慢慢排出。
權(quán)利要求
1.人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸 部分、跌倒位置檢測部分和保護(hù)氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護(hù)氣囊；跌倒 檢測部分對人體姿態(tài)進(jìn)行檢測，判斷人體是否跌倒，當(dāng)判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分通過 跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發(fā)生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳輸部 分向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部分控 制保護(hù)氣囊充氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，所述的跌倒檢 測部分包括微控制器、加速度傳感器和陀螺儀；加速度傳感器用于測量線加速度信號，陀螺 儀用于測量角速度信號，加速度傳感器和陀螺儀佩戴于人體腰部，微控制器對加速度傳感 器和陀螺儀的信號進(jìn)行采集，得到信號向量模SVM和運動角速度；SVM = ^jaJTaJTaJ其中ax ay ~分別表示χ y ζ三個方向上的線加速度大小，其中ζ方向為垂直方向，y 方向為人體前后向，χ方向為左右方向；設(shè)定人體安全時SVM和運動角速度的閾值，當(dāng)SVM 和人體運動角速度超過設(shè)定閾值時，微控制器判斷人體發(fā)生跌倒，微控制器控制保護(hù)氣囊 充氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，所述的微控制 器采用TI的16位超低功耗的MSP430系列單片機的MSP430F1611。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，所述的SVM閾值 為 1. 8g-2. 2g，運動角速度閾值為 0. 5rad/s-0. 55rad/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，所述的跌倒 位置檢測部分采用GPS模塊對跌倒位置進(jìn)行定位，將人體跌倒發(fā)生的地理位置輸出給跌倒 檢測部分的微控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，其特征在于，所述的跌倒 檢測信息傳輸部向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送信息，采用GSM模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人體跌倒檢測保護(hù)與報警裝置，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護(hù)氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護(hù)氣囊；跌倒檢測部分對人體姿態(tài)進(jìn)行檢測，判斷人體是否跌倒，當(dāng)判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分通過跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發(fā)生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳輸部分向監(jiān)護(hù)人或監(jiān)護(hù)中心發(fā)送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部分控制保護(hù)氣囊充氣。本發(fā)明的優(yōu)點在于對檢測到的跌倒進(jìn)行定位；將跌倒信息和跌倒發(fā)生的位置同時進(jìn)行報警；能對發(fā)生的跌倒進(jìn)行保護(hù)。
文檔編號G08B21/04GK102117533SQ20111005932
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者楊松巖, 樊瑜波, 牛海軍 申請人:北京航空航天大學(xué)