朱磊 雷紫穎 錢周蕾 張育銘 周于凱

老年人不慎摔倒導(dǎo)致骨折會(huì)引起一系列問題，對于老年人的安全防護(hù)，家庭和社會(huì)都不可忽視。為采取適當(dāng)防護(hù)措施，確保老年人即使摔倒也不會(huì)發(fā)生骨折甚至癱瘓，本文設(shè)計(jì)一款能夠防護(hù)老人摔倒的褲子，以緩沖氣囊為主結(jié)合安全防護(hù)帶，緩解摔倒后對人體的沖擊力以減輕其骨折甚至癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。

一、老年人防摔褲的社會(huì)需求

（一）人口老齡化加劇，中國已經(jīng)邁入中度老齡化社會(huì)

“十四五”規(guī)劃期間，我國老年人口將突破3億，將從輕度老齡化邁入中度老齡化。到本世紀(jì)中葉，中國人口老齡化將達(dá)到最高峰，65歲及以上老年人口占比將接近30%。

（二）跌倒是最常見老年人公共健康問題之一

30%的65歲以上老年人每年會(huì)發(fā)生至少一次跌倒，80歲以上的社區(qū)老年人，跌倒發(fā)生率超過40%，跌倒是65歲以上老年人首位傷害死因。

二、老人防摔褲的設(shè)計(jì)目標(biāo)要求

（一）跌倒防護(hù)功能

老年人因人體機(jī)能水平退化，體內(nèi)鈣質(zhì)流失加大骨頭老化，嚴(yán)重者可能伴有骨質(zhì)疏松，老年人跌倒后容易導(dǎo)致骨折。老年人防摔褲是保護(hù)老年人在各種情況下跌倒時(shí)機(jī)體不受傷害的服裝，其主要目的是防止老年人跌倒后產(chǎn)生骨折甚至癱瘓。尤其是當(dāng)老年人發(fā)生髖部骨折和胸腰椎骨折后，并發(fā)癥嚴(yán)重且治愈率低， 因此老年人防摔褲在對這2個(gè)部位的保護(hù)設(shè)計(jì)上尤其重要。

（二）髖部防護(hù)結(jié)構(gòu)

老年髖部骨折是骨科常見的臨床疾病之一，傷后致死率相對較高。Deakin等調(diào)查顯示，髖部骨折后1年死亡率高達(dá)33%。Roberts等統(tǒng)計(jì)顯示，現(xiàn)在老年髖部骨折后30 d死亡率為9.8%，1年死亡率為30.7%。髖部手術(shù)后死亡率也很高。

人體向后摔倒和向側(cè)方摔倒時(shí)對于髖部的損傷是最大的。當(dāng)人體在直立位站立或行走中發(fā)生側(cè)方跌倒， 跌倒者有較大發(fā)生股骨近端骨折的風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)側(cè)方跌倒發(fā)生時(shí)， 觸地側(cè)的股骨近端最先發(fā)生骨折的部位可能為股骨頸位于股骨頭與大轉(zhuǎn)子之間且靠近大轉(zhuǎn)子一側(cè)的部位， 所以老年人防摔褲對于側(cè)腰后臀位置的保護(hù)是髖骨保護(hù)的重點(diǎn)。此外髖部防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量貼合人體， 這樣能夠?qū)⑴鲎伯a(chǎn)生的沖擊力通過更大面積軟組織和骨骼分流和吸收， 減小股骨的負(fù)荷。

三、電子科技在產(chǎn)品中的應(yīng)用

根據(jù)老年人的安全防護(hù)需求，老年人防摔褲還可以增加其他輔助功能模塊， 例如全球定位系統(tǒng) （global positioning system， GPS） 、全球移動(dòng)通信系統(tǒng) （global system for Mobile， GSM） 等， 用以防摔預(yù)警與摔后報(bào)警施救以及增加產(chǎn)品的安全實(shí)用性。

（一）防摔預(yù)警

目前跌倒識別和預(yù)警的方法主要包括3類：①基于視頻監(jiān)測的技術(shù)， 主要通過攝像器材獲取人體運(yùn)動(dòng)影像來判斷;②基于環(huán)境感知的技術(shù)， 主要通過聲波、壓力、振動(dòng)、紅外等來實(shí)現(xiàn)對跌倒的判斷;③基于可穿戴式的傳感技術(shù)， 主要是通過加速度計(jì)量工具、陀螺儀等對人體動(dòng)作進(jìn)行捕捉。其中， 可穿戴式傳感技術(shù)因其成本低、實(shí)用性強(qiáng)和性能高等技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)該成為老年人防摔褲設(shè)計(jì)的首選方案。目前市場上的可穿戴式傳感技術(shù)主要是基于MEMS慣性傳感器來實(shí)現(xiàn)的。

（二）摔倒報(bào)警

產(chǎn)品警報(bào)系統(tǒng)應(yīng)遵循軟件工程的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)報(bào)警器檢測到老人心率與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)異常時(shí)，會(huì)先采取震動(dòng)提醒，其次語音識別重復(fù)詢問使用者是否安全，若無回應(yīng)或肯定回答，將會(huì)開啟鈴聲報(bào)警，吸引路人的注意，并及時(shí)通過全球定位系統(tǒng) （global positioning system， GPS） 確定老人摔倒位置以及通過全球移動(dòng)通信系統(tǒng) （global system for Mobile， GSM）向綁定的監(jiān)護(hù)人發(fā)送信息。

四、緩沖材料的選擇

（一）緩沖性能

材料的緩沖性能是影響其對瞬時(shí)沖擊力的吸收能力的重要因素，因此老年人防摔褲的研究上應(yīng)開發(fā)緩沖材料實(shí)驗(yàn)裝置，用于模擬老年人摔倒時(shí)的受力狀態(tài)。并對前期可取的各種緩沖材料的緩沖性能進(jìn)行重復(fù)對比實(shí)驗(yàn)，得出不同材料對于人體在摔倒后與地面產(chǎn)生壓力的緩沖率，為老年人防摔倒褲在緩沖材料的選擇上提供依據(jù)。在對各種緩沖材料進(jìn)行緩沖性能實(shí)驗(yàn)研究后，選擇出最佳的緩沖材料作為產(chǎn)品防護(hù)墊的材料，而后基于人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)了適合不同體態(tài)的老年人穿戴的防摔褲。

（二）舒適度

此外還應(yīng)該對老年人防摔褲進(jìn)行舒適度的試穿實(shí)驗(yàn)。確保產(chǎn)品穿著舒適，沒有產(chǎn)生皮膚敏感等副作用及透氣性差、穿著不便等不適感，具有很好的依從性。

五、結(jié)論

老人防摔褲的設(shè)計(jì)充分考慮老年人的人體工學(xué)原理，符合老年人摔倒防護(hù)的設(shè)計(jì)要求，對老年人摔倒易骨折損傷部位進(jìn)行了科學(xué)分析， 通過實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)品材料使用以及穿戴的舒適性，對已有的防摔護(hù)具技術(shù)原理與應(yīng)用不足進(jìn)行改進(jìn)，功能更優(yōu)、物美價(jià)廉能較好地滿足日益增長的老年人防護(hù)用品市場需求。

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