[发明专利]基于步行发电的便携式无线摔倒监护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医学工程技术领域的医疗监护系统，具体涉及一种基于步行发电的便携式无线摔倒监测报警系统。

背景技术

随着中国逐步进入老龄化社会，老年人的健康问题越来越多，其中意外摔倒问题日益凸显。据报道，意外摔倒是65岁以上人群主要的健康威胁以及死亡原因。在因摔倒而需要医疗护理的人群中，65岁及以上的占到超过30％，而因摔倒致死的人群中，40％是80岁以上的老者。在超过85岁的人群中，2/3的意外摔倒直接导致死亡。同时报告显示，在老年之家和养老院中，66％的居民每年至少会有一次意外摔倒。而这并不包括未报告的情况，因此这个数字还是可能被低估的。可见，预防摔倒是非常重要的，但一旦发生时，及时的医疗救护也很重要。因而设计一种摔倒监测报警系统，对患者进行实时监测显得尤为重要。目前对于监测老年人摔倒的监测装备在临床上应用还不是非常普遍，而且很多的设备使用的技术偏落后。然而随着计算机技术和微电子技术的发展，人们对于电子设备的要求更高，如要求设备轻便、微小、功耗低、能源无污染、安全等问题。而现在较多的设备功耗都较大、依赖于原电池供电、且体积较大。

通过对现在技术文献的检索发现，专利申请号为200910145045.7的中国专利，专利名称为《一种人体摔倒自动检测并报警的装置及其信息处理方法》，及专利申请号为200910116653.5，专利名称为《一种人体摔倒自动检测报警系统及其信息处理方法》，这两项专利的系统都包括一个中央处理系统、摔倒信号采集系统，和无线发射系统。由于该系统要处理和收集的信息较多，而且传统电池供电，设备不够轻便同时电池需要更换充电，不符合环保要求，同时该设备功耗相对较大，而利用新型能源供电体积轻便的摔倒监测报警系统目前尚属空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于步行发电的便携式无线摔倒监测及报警系统，其采用人体能发电，系统集成度高功耗低，因而能极大地满足医院和家庭医疗监护的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于步行发电的无线监测报警装置，包括：

能量采集与存储模块，用于通过步行来采集并存储电能；

加速度传感器，用于采集肢体的三维加速度信息；

中央处理器，用于接收加速度传感器输入的信息，根据信息判断人体是否摔倒；

定位系统，用于与中央处理器相连接，当人体被判断为摔倒时，记录摔倒的位置；

无线模块，用于发送摔倒的位置；

无线终端，用于接收无线模块发送的信号。

进一步地，本发明还包括一报警系统，用于与中央处理器相连接，当人体被判断摔倒时，发出呼救声音。

进一步地，所述的能量采集与存储模块采用了PZT和PVDF两种材料，集成到一个鞋底套上，通过人行走时脚尖和脚跟对材料的挤压来产生电压。

进一步地，所述的中央处理器包括一摔倒识别模块，其接收加速度传感器输入的信息，根据信息通过运算判断人体是否摔倒，若信号量超过预先设定阀值，则判定为摔倒。

进一步地，所述的中央处理器还包括：

运算放大器、对加速度传感器进来的信号进行放大；

AD转换器、进行信号转换；

MAC模块，进行运算，并将运算结果传给摔倒识别模块。

进一步地，所述的定位系统采用GPS定位或者使用摄像头记录环境信息来定位。

进一步地，所述的无线模块采用手机网络协议，通过GSM/GPRS网络将摔倒位置发送给无线终端。

与现有技术相比，该发明的优点表现如下：

1、能源环保，该装置通过人体行走供能，因而免去了更换电池的麻烦，节省买电池的成本，而且环保。由于人体在行走的时间是很多的，因而由此产生的电足够设备的供应。

2、功耗低，该发明采用的微处理器属于低功耗型的处理器，处理器能实时根据工作状态与否来进行调节，进入省电模式或者睡眠模式，极大地减小了设备的功耗。

3、体积小，重量轻。由于本设计集成度都很高，且每个部件都很微小，所以整个设备轻小便携，在使用过程中并不会给使用者带来不适。

4、监测正确率高。本发明在判断收集的信号准确率高。另外，判定为摔倒信号后，系统既可以启动报警系统，发出求救信号，还可以将摔倒信息与摔倒地点及时传输给医生或者亲人等，使得患者可以第一时间得到最好的救助。

附图说明

图1系统设计总结构图

图2基于PZT和PVDF材料的应用模型

图3能量收集与存储系统电路设计