一種具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種新型的具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置，其結構包括：足底壓力傳感器、運動傳感器、CPU處理器、通信模塊、定位模塊及電池；其中CPU處理器分別與足底壓力傳感器、運動傳感器、通信模塊及定位模塊連接；由CPU處理器集中收集、分析傳感器數據，進而判斷用戶是否發生了跌倒；處理模塊可以通過定位模塊確定用戶的位置，并將信息通過通信模塊發送到外界。本實用新型設備小巧、佩戴方便、可推廣性高；該設備使用了運動傳感器，更配合了足底壓力傳感器，并且將該設備固定于足部，因此數據與佩戴者的跌倒情況相關程度更加高；通過定位模塊等擴充器件提高設備的智能程度，在發生跌倒時遠程上報跌倒者位置坐標等重要信息。
【專利說明】
一種具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及電子設備領域，特別地，涉及一種具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝 置。
【背景技術】
[0002] 跌倒是指一種突然意外的倒地現象。跌倒可發生于任何年齡，但老年人更多見，女 性明顯高于男性（1.5:1~2:1)是因為老年女性活動少、肌力差、平衡受損、認識能力受損等 因素比老年男性嚴重所致。由于跌倒可導致心理創傷、骨折及軟組織損傷等嚴重后果，影響 老年人的心身健康，增加家庭和社會的負擔，現已成為老年臨床醫學中一項很受重視的課 題。
[0003] 世界衛生組織認為跌倒是老年人慢性致殘的第三大原因，每年大約有30%的65歲 以上老年人發生過跌倒，15%發生2次以上，并伴有骨折、軟組織操作和腦部傷害等，影響患 者身心健康和生活自理能力、增加家庭的痛苦和負擔。我國已進入老齡化社會，65歲及以上 老年人已達1.5億。按30%的發生率估算每年將有4000多萬老年人至少發生1次跌倒。跌倒是 我國傷害死亡的第四位原因，而在65歲以上的老年人中則為首位。2006年全國疾病監測系 統死因監測數據顯示:我國65歲以上老年人跌倒死亡率男性為49.56/10萬，女性為52.80/ 10萬。老年人跌倒死亡率隨年齡的增加急劇上升。跌倒除了導致老年人死亡外，還導致大量 殘疾，并且影響老年人的身心健康。如跌倒后的恐懼心理可以降低老年人的活動能力，使其 活動范圍受限，生活質量下降。
[0004] 現有的跌倒監護技術大概分為兩類:基于助步器的方法、基于可穿戴設備的方法。 基于助步器的方法是指被保護者的行走過程由助步器保護。助步器可以為簡單的拐杖，也 可以具有更加復雜的結構;但助步器體積大，攜帶、使用不方便;很難普及，因此大量人無法 得到保護。對于具有跌倒風險，但是并未患有行走疾病的人來說，一般并不使用助步器，他 們一旦跌倒，并不能收到保護；智能程度低，無法提供實時聯通、定位等實用的功能。基于可 穿戴設備的方法是指通過在身體上佩戴可穿戴的電子設備，并通過對可穿戴設備中傳感器 數據的分析對佩戴者是否跌倒做出判斷，進而觸發后續處理;但現有的設備準確度低，存在 錯報、漏報的情況，極大的影響了實用性。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種新型的具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置;該 設備可以收集更可靠的跌倒相關的數據，進而對佩戴者是否跌倒做出更加準確的判斷。
[0006] 為實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：提供一種新型的具有跌倒檢 測功能的足部可穿戴裝置;其結構的硬件模塊包括:足底壓力傳感器、運動傳感器、CPU處理 器、通信模塊、定位模塊及電池;上述模塊均需要通過電路連接形成裝置，其中CPU處理器分 別與足底壓力傳感器、運動傳感器、通信模塊及定位模塊連接；由CPU處理器集中收集、分析 傳感器數據，進而判斷用戶是否發生了跌倒；同時，處理模塊可以通過定位模塊確定用戶的 位置，并將信息通過通信模塊發送到外界;足底壓力傳感器、運動傳感器、CPU處理器、通信 模塊機定位模塊分別與電池連接。
[0007] 所述運動傳感器包括加速度傳感器、角速度傳感器或二者的配合使用；所述通信 模塊可選用GPRS模塊、藍牙模塊及4G模塊中的一種或任意幾種；所述定位模塊選用GPS模 塊。
[0008] 該設備需要將足底壓力傳感器置于腳底處，運動傳感器以及其他元器件穩定固定 于設備內測。為達到這樣的效果，本實用新型中所提供的裝置可以給出4種不同形態，分別 為鞋墊形態、鞋子形態、腳環形態及固定卡扣式形態。
[0009] 對于鞋墊形態，壓力傳感器、運動傳感器、CPU處理器、通訊模塊、定位模塊及電池 被固定在鞋墊內部;對于鞋子形態，壓力傳感器被置于鞋底內，運動傳感器、CPU處理器、通 訊模塊、定位模塊及電池等器件可以被固定在鞋子的任何位置;對于腳環形態，運動傳感 器、CPU處理器、通訊模塊、定位模塊及電池等器件被固定在綁帶上，綁帶可以固定在腳腕 處，壓力傳感器被引導到足下;對于固定卡扣式形態，運動傳感器、CPU處理器、通訊模塊、定 位模塊及電池等器件可以通過卡扣固定在鞋幫、褲腿等位置，壓力傳感器被引導到足下。
[0010] 本實用新型的有益效果是:設備小巧、佩戴方便、可推廣性高；該設備使用了運動 傳感器，更配合了足底壓力傳感器，并且將該設備固定于足部，因此數據與佩戴者的跌倒情 況相關程度更加高;通過定位模塊等擴充器件提高設備的智能程度，在發生跌倒時遠程上 報跌倒者位置坐標等重要信息。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型的設備結構不意圖；
[0012] 圖2是本實用新型的鞋墊形態結構示意圖；
[0013] 圖3是本實用新型的鞋子形態結構示意圖；
[0014] 圖4本實用新型腳環形態結構示意圖；
[0015] 圖5是本實用新型固定卡扣式形態結構示意圖；
[0016] 圖中：1、鞋墊;2、壓力傳感器;3、CPU處理器;4、運動傳感器;5、通訊模塊;6、定位模 塊;7、電池;8、鞋子;9、鞋底裝置;10、固定扣；11、綁帶；12、固定卡扣。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例進一步詳細說明本實用新型的內容，并給出具體實施例。 本實施例不以任何方式限制本實用新型的應用方式。
[0018] 如圖圖2的鞋墊1形式為例，其結構的硬件模塊包括:足底壓力傳感器2、CPU處理器 3、運動傳感器4、通信模塊5、定位模塊6及電池7;上述模塊均需要通過電路連接形成裝置， 其中CHJ處理器3分別與足底壓力傳感器2、運動傳感器4、通信模塊5及定位模塊6連接；由 CPU處理器3集中收集、分析傳感器數據，進而判斷用戶是否發生了跌倒；同時，CPU處理器3 可以通過定位模塊6確定用戶的位置，并將信息通過通信模塊5發送到外界;CPU處理器3、運 動傳感器4、通信模塊5及定位模塊6分別與電池7連接。
[0019] 具體跌倒檢測步驟如下：
[0020] (1)通過處理器不斷采集加速度傳感器、壓力傳感器的數值。
[0021] (2)通過加速度傳感器判斷穿戴者的該腳是否處于"大仰角狀態"。判斷方法為：
[0022] 定義加速度傳感器的坐標系:從腳跟指向腳尖的方向為X軸正方向，從身體右側指 向身體左方的方向為y軸正方向，從腳底指向腳背的方向為z軸正方向；
[0023] 分別用ax，ay，az表示沿X、y、z軸的加速度測量值；
[0024] 定義腳的仰角：θ=
[0025] 若θ>=50°，則認為穿戴者的該腳處于"大仰角狀態"。
[0026] (3)通過足底壓力傳感器判斷穿戴者足底是否離開地面。
[0027] 用pi，ρ2，ρ3表示三個壓力傳感器的輸出數值;meanl，mean2，mean3表示三個壓力 傳感器的平均數值；
[0028]若 pl〈0.2*meanl 且 p2〈0.2*mean2 且 p3〈0.2*mean3,則判斷腳底離開了地面。 [0029] (4)判斷是否跌倒，判斷依據為：
[0030] 若左腳仰角θ>=50°且左腳離開了地面且右腳仰角θ>=50°且右腳離開了地 面，則判斷穿戴者已經跌倒。
[0031] (5)循環執行，即跳轉回第1步。
[0032] 如圖3所示，對于鞋子8形態，壓力傳感器2被置于鞋底內，CPU處理器3、運動傳感器 4、通信模塊5、定位模塊6及電池7等器件可以被固定在鞋子的任何位置;對于腳環形態，CPU 處理器3、運動傳感器4、通信模塊5、定位模塊6及電池7等器件被固定在綁帶11上，綁帶11可 以固定在腳腕處，壓力傳感器2被引導到足下，綁帶11通過固定扣10連接;對于固定卡扣式 形態，CPU處理器3、運動傳感器4、通信模塊5、定位模塊6及電池7器件可以通過固定卡扣12 固定在鞋幫、褲腿等位置，壓力傳感器被引導到足下。
[0033]本實用新型所提供的設備小巧、佩戴方便、可推廣性高；該設備使用了運動傳感 器，更配合了足底壓力傳感器，并且將該設備固定于足部，因此數據與佩戴者的跌倒情況相 關程度更加高;通過定位模塊等擴充器件提高設備的智能程度，在發生跌倒時遠程上報跌 倒者位置坐標等重要信息。
【主權項】
1. 一種新型的具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置，其特征在于，結構包括:壓力傳感 器、運動傳感器、CPU處理器、通信模塊、定位模塊及電池；上述模塊均需要通過電路連接形 成裝置，其中CPU處理器分別與足底壓力傳感器、運動傳感器、通信模塊及定位模塊連接;壓 力傳感器、運動傳感器、CPU處理器、通信模塊及定位模塊分別與電池連接； 所述運動傳感器包括加速度傳感器、角速度傳感器或二者的配合使用； 所述通信模塊可選用GPRS模塊、藍牙模塊及4G模塊中的一種或任意幾種； 所述定位模塊選用GPS模塊。2. 根據權利要求1所述的一種新型的具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置，其特征在 于，該可穿戴裝置需將足底壓力傳感器置于腳底處，運動傳感器以及其他元器件穩定固定 于裝置內測。3. 根據權利要求1所述的一種新型的具有跌倒檢測功能的足部可穿戴裝置，其特征在 于，所述足部可穿戴裝置可選用鞋墊形態、鞋子形態、腳環形態及固定卡扣式形態中的任意 一種。
【文檔編號】G08B21/04GK205510416SQ201620162503
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】李志男, 李勤, 丁正, 楊志勇
【申請人】深圳創感科技有限公司