关于老年人跌倒状况和保护装置研究的思考

刘万鑫 郑远烊 范玉龙 肖珊 朴华杰 成都理工大学

关键字：老年人 跌倒 保护装置 报警装置

1 前言

据世界卫生组织(WHO)报告，跌倒是全球老年人面临的主要健康问题，且它在老年人意外伤害中的发生率和死亡率均居首位。现如今，我国的城市化进程以及生活节奏都在不断加快，这也一定程度上弱化了我国传统的家庭养老观念。进而，这也增加老人意外摔倒，错过最佳救治时间的概率。因此，对于老年人室外摔倒状况和保护装置的研究无疑是具有重大价值的。

2 老年人跌倒状况研究

有研究表明,居住在社区的65岁以上老年人,发生跌倒率为28%~35%,且跌倒发生率随着年龄的增加而上升,在75岁以上老年人跌倒发生率达40%左右。俨然，跌倒这一问题已成为老年人独立生活的一大障碍。

有研究将跌倒的危险因素分为4大类：环境因素、药物因素、随年龄增长发生的身体条件的改变及缺乏锻炼。但是老年人跌倒的发生并不是单个因素引发的，而是多因素交互作用的结果，而且根据它

发生的普遍性以及影响因素的不可避免性，可以认为它不是一种意外，而应该说是一种“社会流行性病”。

3 跌倒保护装置的研究现状

老年人跌倒问题的解决方式可以分为三个方向：防止跌倒、跌倒保护以及倒后求助。针对这三个不同的方向，在国内外也都有售卖一些不同种类的跌倒保护装置或者设备，而且市场规模在不断扩大，这些产品的主要作用是缓冲，以减小跌倒时的冲击力进而保护用户。而市场上已有的，并且效用较好的跌倒保护装置或设备，便主要有如下几种：可穿戴安全气囊Hip Air、b-shoe自平衡老人鞋、海绵材料防摔保护垫。

3.1 可穿戴安全气囊Hip Air

Hip Air是一款由法国Helite公司制造的可穿戴安全气囊，如图1，它可以很好地减轻老人跌倒时臀部受到的伤害，一经发售便引起广泛关注。为了能够更好地保护臀部同时还便于携带使用，Hip Air在设计时，便以人体工程学为基础，被设计成腰带。如果用户跌倒了，传感器会检测到运动，并自动展开侧面的安全气囊，其原理和汽车的安全气囊相似。Hip Air的算法可以在200毫秒内检测到跌倒，气囊可以在80毫秒内迅速展开，所以在用户受到地面冲击之前，保护措施已经准备就绪了。这款腰带符合人体工程学，重量轻，易于使用，并允许自由移动。弗吉尼亚理工大学的研究人员发现，Hip Air气囊可以将跌倒导致的伤害减少85%。

图2 b-shoe自平衡老人鞋

图1 可穿戴式安全气囊Hip Air

3.3 海绵材料防摔保护垫

海绵材料可用作股骨保护器中防护垫的备选材料。而且其能够重复使用，缓冲性较好，易与服装组合，但美观度低，长期穿戴缓冲性能会降低，需要进行更换。需要进行更换。

4 设计构想

根据调研，发现已有的老年人跌倒保护产品存在以下几个问题：（1）容易误判、造成附加伤害；（2）防摔功能较为薄弱；（3）对于老年人的后续施救或者求助方案几乎没有。

根据已有产品问题以及老年人跌倒的状况，希望设计一套可以防止老年人跌倒的可穿戴式保护装置及报警装置。保护装置是采用符合人体工程学的轻质下肢支撑装置，灵感来自于动力外骨骼及康复机器人，材质以较轻的碳素纤维为主，轻质气弹簧作为受力缓冲机构，如图3。报警装置是安置在拐杖内的物联网模块，当保护装置没有保护成功时，将位置信息及报警信息发送给亲属，同时向外界发射出求救信号，表明老人的摔倒是在施救者施救前发生的，消除路人施救时产生的顾虑。

5 结语

每年约有30%的65岁以上老人发生一次跌倒，且跌倒对身体造成的危害不可小觑，会引发一连串的其他疾病，需要消耗高额的医疗资源、为社会及家庭带来沉重的负担。因此防止老年人摔倒成了一项迫在眉睫的任务。

在充分调研老年人跌倒概率、因素以及特点的基础上我们提出了一种关怀式老年人摔倒保护及报警设备具有全套的防护及报警功能。能防止老年人一定程度的摔倒，且当防护无效时，能够及时向亲属报警，且向路人寻求救护。使老人在发生危险时，能尽快获得救护，以避免其他伤害的发生。在解决老年人跌倒问题上，本项目的市场价值和社会价值都是巨大的。

3.2 b-shoe自平衡老人鞋

以色列的一家初创公司利用人在失去平衡后倒时，身体本能后退一步的原理，发明了一种b-shoe自平衡老人鞋，如图2。这双鞋内置有压力传感器、驱动单元、可充电电池以及微处理器。处理器中先进的算法，可以分析行进中的老人是否要摔倒，并在要摔倒的一瞬间做出判断，迅速驱动鞋根部的履带，将老人的一只脚往后移动一定距离，让老人得以保持平衡。另外，鞋子会使用超轻材料制作内置零件，以提高鞋子的舒适性。