一种具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种新型的具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置，其结构包括：足底压力传感器、运动传感器、CPU处理器、通信模块、定位模块及电池；其中CPU处理器分别与足底压力传感器、运动传感器、通信模块及定位模块连接；由CPU处理器集中收集、分析传感器数据，进而判断用户是否发生了跌倒；处理模块可以通过定位模块确定用户的位置，并将信息通过通信模块发送到外界。本实用新型设备小巧、佩戴方便、可推广性高；该设备使用了运动传感器，更配合了足底压力传感器，并且将该设备固定于足部，因此数据与佩戴者的跌倒情况相关程度更加高；通过定位模块等扩充器件提高设备的智能程度，在发生跌倒时远程上报跌倒者位置坐标等重要信息。
【专利说明】
一种具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电子设备领域，特别地，涉及一种具有跌倒检测功能的足部可穿戴装 置。
【背景技术】
[0002] 跌倒是指一种突然意外的倒地现象。跌倒可发生于任何年龄，但老年人更多见，女 性明显高于男性（1.5:1~2:1)是因为老年女性活动少、肌力差、平衡受损、认识能力受损等 因素比老年男性严重所致。由于跌倒可导致心理创伤、骨折及软组织损伤等严重后果，影响 老年人的心身健康，增加家庭和社会的负担，现已成为老年临床医学中一项很受重视的课 题。
[0003] 世界卫生组织认为跌倒是老年人慢性致残的第三大原因，每年大约有30%的65岁 以上老年人发生过跌倒，15%发生2次以上，并伴有骨折、软组织操作和脑部伤害等，影响患 者身心健康和生活自理能力、增加家庭的痛苦和负担。我国已进入老龄化社会，65岁及以上 老年人已达1.5亿。按30%的发生率估算每年将有4000多万老年人至少发生1次跌倒。跌倒是 我国伤害死亡的第四位原因，而在65岁以上的老年人中则为首位。2006年全国疾病监测系 统死因监测数据显示:我国65岁以上老年人跌倒死亡率男性为49.56/10万，女性为52.80/ 10万。老年人跌倒死亡率随年龄的增加急剧上升。跌倒除了导致老年人死亡外，还导致大量 残疾，并且影响老年人的身心健康。如跌倒后的恐惧心理可以降低老年人的活动能力，使其 活动范围受限，生活质量下降。
[0004] 现有的跌倒监护技术大概分为两类:基于助步器的方法、基于可穿戴设备的方法。 基于助步器的方法是指被保护者的行走过程由助步器保护。助步器可以为简单的拐杖，也 可以具有更加复杂的结构;但助步器体积大，携带、使用不方便;很难普及，因此大量人无法 得到保护。对于具有跌倒风险，但是并未患有行走疾病的人来说，一般并不使用助步器，他 们一旦跌倒，并不能收到保护；智能程度低，无法提供实时联通、定位等实用的功能。基于可 穿戴设备的方法是指通过在身体上佩戴可穿戴的电子设备，并通过对可穿戴设备中传感器 数据的分析对佩戴者是否跌倒做出判断，进而触发后续处理;但现有的设备准确度低，存在 错报、漏报的情况，极大的影响了实用性。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种新型的具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置;该 设备可以收集更可靠的跌倒相关的数据，进而对佩戴者是否跌倒做出更加准确的判断。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：提供一种新型的具有跌倒检 测功能的足部可穿戴装置;其结构的硬件模块包括:足底压力传感器、运动传感器、CPU处理 器、通信模块、定位模块及电池;上述模块均需要通过电路连接形成装置，其中CPU处理器分 别与足底压力传感器、运动传感器、通信模块及定位模块连接；由CPU处理器集中收集、分析 传感器数据，进而判断用户是否发生了跌倒；同时，处理模块可以通过定位模块确定用户的 位置，并将信息通过通信模块发送到外界;足底压力传感器、运动传感器、CPU处理器、通信 模块机定位模块分别与电池连接。
[0007] 所述运动传感器包括加速度传感器、角速度传感器或二者的配合使用；所述通信 模块可选用GPRS模块、蓝牙模块及4G模块中的一种或任意几种；所述定位模块选用GPS模 块。
[0008] 该设备需要将足底压力传感器置于脚底处，运动传感器以及其他元器件稳定固定 于设备内测。为达到这样的效果，本实用新型中所提供的装置可以给出4种不同形态，分别 为鞋垫形态、鞋子形态、脚环形态及固定卡扣式形态。
[0009] 对于鞋垫形态，压力传感器、运动传感器、CPU处理器、通讯模块、定位模块及电池 被固定在鞋垫内部;对于鞋子形态，压力传感器被置于鞋底内，运动传感器、CPU处理器、通 讯模块、定位模块及电池等器件可以被固定在鞋子的任何位置;对于脚环形态，运动传感 器、CPU处理器、通讯模块、定位模块及电池等器件被固定在绑带上，绑带可以固定在脚腕 处，压力传感器被引导到足下;对于固定卡扣式形态，运动传感器、CPU处理器、通讯模块、定 位模块及电池等器件可以通过卡扣固定在鞋帮、裤腿等位置，压力传感器被引导到足下。
[0010] 本实用新型的有益效果是:设备小巧、佩戴方便、可推广性高；该设备使用了运动 传感器，更配合了足底压力传感器，并且将该设备固定于足部，因此数据与佩戴者的跌倒情 况相关程度更加高;通过定位模块等扩充器件提高设备的智能程度，在发生跌倒时远程上 报跌倒者位置坐标等重要信息。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型的设备结构不意图；
[0012] 图2是本实用新型的鞋垫形态结构示意图；
[0013] 图3是本实用新型的鞋子形态结构示意图；
[0014] 图4本实用新型脚环形态结构示意图；
[0015] 图5是本实用新型固定卡扣式形态结构示意图；
[0016] 图中：1、鞋垫;2、压力传感器;3、CPU处理器;4、运动传感器;5、通讯模块;6、定位模 块;7、电池;8、鞋子;9、鞋底装置;10、固定扣；11、绑带；12、固定卡扣。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型的内容，并给出具体实施例。 本实施例不以任何方式限制本实用新型的应用方式。
[0018] 如图图2的鞋垫1形式为例，其结构的硬件模块包括:足底压力传感器2、CPU处理器 3、运动传感器4、通信模块5、定位模块6及电池7;上述模块均需要通过电路连接形成装置， 其中CHJ处理器3分别与足底压力传感器2、运动传感器4、通信模块5及定位模块6连接；由 CPU处理器3集中收集、分析传感器数据，进而判断用户是否发生了跌倒；同时，CPU处理器3 可以通过定位模块6确定用户的位置，并将信息通过通信模块5发送到外界;CPU处理器3、运 动传感器4、通信模块5及定位模块6分别与电池7连接。
[0019] 具体跌倒检测步骤如下：
[0020] (1)通过处理器不断采集加速度传感器、压力传感器的数值。
[0021] (2)通过加速度传感器判断穿戴者的该脚是否处于"大仰角状态"。判断方法为：
[0022] 定义加速度传感器的坐标系:从脚跟指向脚尖的方向为X轴正方向，从身体右侧指 向身体左方的方向为y轴正方向，从脚底指向脚背的方向为z轴正方向；
[0023] 分别用ax，ay，az表示沿X、y、z轴的加速度测量值；
[0024] 定义脚的仰角：θ=
[0025] 若θ>=50°，则认为穿戴者的该脚处于"大仰角状态"。
[0026] (3)通过足底压力传感器判断穿戴者足底是否离开地面。
[0027] 用pi，ρ2，ρ3表示三个压力传感器的输出数值;meanl，mean2，mean3表示三个压力 传感器的平均数值；
[0028]若 pl〈0.2*meanl 且 p2〈0.2*mean2 且 p3〈0.2*mean3,则判断脚底离开了地面。 [0029] (4)判断是否跌倒，判断依据为：
[0030] 若左脚仰角θ>=50°且左脚离开了地面且右脚仰角θ>=50°且右脚离开了地 面，则判断穿戴者已经跌倒。
[0031] (5)循环执行，即跳转回第1步。
[0032] 如图3所示，对于鞋子8形态，压力传感器2被置于鞋底内，CPU处理器3、运动传感器 4、通信模块5、定位模块6及电池7等器件可以被固定在鞋子的任何位置;对于脚环形态，CPU 处理器3、运动传感器4、通信模块5、定位模块6及电池7等器件被固定在绑带11上，绑带11可 以固定在脚腕处，压力传感器2被引导到足下，绑带11通过固定扣10连接;对于固定卡扣式 形态，CPU处理器3、运动传感器4、通信模块5、定位模块6及电池7器件可以通过固定卡扣12 固定在鞋帮、裤腿等位置，压力传感器被引导到足下。
[0033]本实用新型所提供的设备小巧、佩戴方便、可推广性高；该设备使用了运动传感 器，更配合了足底压力传感器，并且将该设备固定于足部，因此数据与佩戴者的跌倒情况相 关程度更加高;通过定位模块等扩充器件提高设备的智能程度，在发生跌倒时远程上报跌 倒者位置坐标等重要信息。
【主权项】
1. 一种新型的具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置，其特征在于，结构包括:压力传感 器、运动传感器、CPU处理器、通信模块、定位模块及电池；上述模块均需要通过电路连接形 成装置，其中CPU处理器分别与足底压力传感器、运动传感器、通信模块及定位模块连接;压 力传感器、运动传感器、CPU处理器、通信模块及定位模块分别与电池连接； 所述运动传感器包括加速度传感器、角速度传感器或二者的配合使用； 所述通信模块可选用GPRS模块、蓝牙模块及4G模块中的一种或任意几种； 所述定位模块选用GPS模块。2. 根据权利要求1所述的一种新型的具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置，其特征在 于，该可穿戴装置需将足底压力传感器置于脚底处，运动传感器以及其他元器件稳定固定 于装置内测。3. 根据权利要求1所述的一种新型的具有跌倒检测功能的足部可穿戴装置，其特征在 于，所述足部可穿戴装置可选用鞋垫形态、鞋子形态、脚环形态及固定卡扣式形态中的任意 一种。
【文档编号】G08B21/04GK205510416SQ201620162503
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】李志男, 李勤, 丁正, 杨志勇
【申请人】深圳创感科技有限公司