面向老年人跌倒检测与预警的智能服装研究

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当今世界面临着日益严峻的人口老龄化问题,随着年龄的增长,老年人会发生身体各系统功能衰退、平衡协调能力减弱及视力变差等机能性的减弱,从而会引发一系列的疾病及危害人体健康的事情,其中跌倒是全球老年人面临的主要健康问题。老人跌倒后若不能及时得到有效的救治,将会对老人造成更大的伤害,因此,开展面向老年人的跌倒检测与预警的研究工作很有必要,同时研制方便使用的具有跌倒检测与预警功能的智能服装具有重要意义。
  本文主要目的是研制一款面向老年人跌倒检测与预警的智能服装,其研究主要包括三个方面。首先结合防护服的设计模型,提出一个智能服装的设计框架。设计框架围绕感知和反应两个核心能力展开,先确定智能服装具有哪方面的感知能力,再确定如何实现感知和反应能力,而后在服装设计时,考虑如何有机地整合上述装置,并完成一个智能服装的研制。
  其次以智能服装设计框架为指导,针对老年人的生理特点分析老年人跌倒原因和人体跌倒过程,确定可以通过对人体行为状态的感知从而开展面向老年人跌倒检测与预警的智能服装的研究工作。利用惯性传感器感知人体状态,获取人体行为数据,建立基于BP神经网络的跌倒检测与预警模型。利用跌倒检测模块检测人体跌倒行为的发生,利用跌倒预警模块来检测人体异常步态的发生,构建的模型通过灵敏度和特异度两个指标来评价,评价结果为两项指标的数值均在98%左右,表明跌倒检测和预警模型具有可行性。
  最后以服装为载体,将跌倒检测及预警模块与服装进行整合,研究出一款面向老年人跌倒检测与预警的智能服装。整合过程中一个核心问题是人体活动时服装对检测模块的影响,通过实验研究了服装的材质和松量对模型的影响,得到整合后的模型和未与服装整合的模型的两项指标即灵敏度和特异度的数值均在98%左右的结果,实验结果表明一定范围内的服装材质、松量对模型影响不大,在此基础上确定最终的智能服装设计方案。
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