[發明專利]一種穿戴式跌倒預測防護系統及其預測方法

在審

• 申請號: 201810703932.0
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108652637A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 娜日蘇;周闖;王勤;雷中貴;周子燕;王志雄
• 申請（專利權）人: 源珈力醫療器材國際貿易（上海）有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00;A41D13/00;A41D27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，包括連帽防護衣本體，所述的連帽防護衣本體由內襯(8)和外套(9)組成，所述的內襯(8)和外套(9)之間裝有折疊氣囊，所述連帽防護衣本體的上端衣帽內裝有頭部傳感器(1)，所述連帽防護衣本體的下端腰部處設有控制模塊(6)、氣體發生器(5)和電源模塊(7)，所述的控制模塊(6)包括中央處理器和腰部傳感器，所述的頭部傳感器(1)、腰部傳感器、氣體發生器(5)和電源模塊(7)通過導線(3)均與中央處理器連接，所述的氣體發生器(5)與折疊氣囊連接。

2.根據權利要求1所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述的折疊氣囊有兩個，兩個折疊氣囊分別置于連帽防護衣本體的前側和后側，所述折疊氣囊的形狀呈I形，所述的折疊氣囊縫合在內襯(8)上，其中置于連帽防護衣本體后側的折疊氣囊上端延伸至連帽防護衣本體的上端衣帽內。

3.根據權利要求1所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述連帽防護衣本體的上端衣帽內設有頭箍尼龍搭扣(2)，所述的頭箍尼龍搭扣(2)置于內襯(8)和外套(9)之間且縫合在外套(9)上，所述的頭部傳感器(1)固定在頭箍尼龍搭扣(2)的中部。

4.根據權利要求2所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述連帽防護衣本體的下端腰部處設有腰帶(4)，所述的外套(9)上設有若干腰帶(4)扣，所述的腰帶(4)穿過腰帶(4)扣置于外套(9)上，所述的氣體發生器(5)有兩個且均置于腰帶(4)上，兩個氣體發生器(5)分別置于連帽防護衣本體的左右兩側，兩個氣體發生器(5)分別與兩個折疊氣囊一一對應連接，所述的控制模塊(6)和電源模塊(7)均固定安裝在腰帶(4)上。

5.根據權利要求1所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述的電源模塊(7)采用的是可充電式鋰電池。

6.根據權利要求1所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述的頭部傳感器(1)和腰部傳感器均為六軸慣性傳感器，所述的六軸慣性傳感器包含了三軸加速度計以及三軸陀螺儀。

7.根據權利要求1所述的一種穿戴式跌倒預測防護系統，其特征是，所述連帽防護衣本體的胸部處設有胸部傳感器，所述的胸部傳感器通過導線(3)與控制模塊(6)連接，所述的胸部傳感器為六軸慣性傳感器，所述的六軸慣性傳感器包含了三軸加速度計以及三軸陀螺儀。

8.一種穿戴式跌倒預測方法，其特征是，具體包括如下步驟：

(1)角度閾值判斷：控制模塊的中央處理器通過頭部傳感器和腰部傳感器將頭部和腰部采集到的原始加速度與角速度數據進行處理，得到修正后的俯仰角角度數據，再與中央處理器內部設定的腰部角度閾值16°進行比較，若超過，則進行步驟(2)；若未超過，則繼續進行步驟(1)的操作；

(2)相關系數閾值判斷：在跌倒過程中，人體頭部與軀干段的角度變化具有相關性，設定相關系數閾值為0.9，若相關系數達到0.9，則進行步驟(3)；若相關系數未達到0.9，則返回到步驟(1)中；

(3)角速度閾值判斷：人體彎腰時腰部的角速度不超過50°/s，設定腰部的角速度閾值為50°/s，若超過，則判斷為跌倒，中央處理器發送信號到氣體發生器，氣體發生器給折疊氣囊供氣以達到防護的效果；若未超過，判斷為彎腰，則返回到步驟(1)中。

9.根據權利要求8所述的一種穿戴式跌倒預測方法，其特征是，在步驟(1)中，若腰部角度值達到設定的角度閾值16°，則求出腰部角度值16°之前100ms內的頭部和腰部兩者角度的相關系數，計算公式為：

式中：N為100ms內采集的數據個數，θ_1i與θ_2i分別代表兩個部位在同一動作時采集到的第i個角度，和分別為同一動作時頭部腰部兩組俯仰角數據的平均值，S_θ1，S_θ2分別為同一動作時頭部腰部俯仰角數據組的標準差。