官 坤，林建德，馮 濤

（福建工程學(xué)院 設(shè)計(jì)學(xué)院，福建 福州 350118）

0 引言

日趨增長(zhǎng)的老年人數(shù)量?jī)叭灰呀?jīng)成為整個(gè)社會(huì)討論和關(guān)注的日常話題，人們也越來越重視老年人的晚年生活質(zhì)量。社會(huì)老齡化不斷加劇，導(dǎo)致老年人缺少看護(hù)，摔倒后不能及時(shí)救治的問題日益嚴(yán)重。衛(wèi)生部2007年公布的《中國(guó)傷害預(yù)防報(bào)告》指出原因是跌倒。倒受傷的人數(shù)高達(dá)2 500 萬。老年人跌倒后的總病死率比無跌倒損傷的老人高5倍，跌倒是老年人意外傷害的頭號(hào)殺手，且后患無窮。為了能夠使老人在跌倒后能夠得到及時(shí)的救助，設(shè)計(jì)一款符合老人偏好的跌倒警報(bào)設(shè)備是非常有價(jià)值的。

1 研究背景

目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的老人跌落檢測(cè)技術(shù)可以分為3類：（1）基于視頻檢測(cè)技術(shù)；（2）基于可穿戴式傳感技術(shù)；（3）基于環(huán)境（聲音）感知技術(shù)[1]。視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是基于圖像處理，從人體各種姿勢(shì)的圖像信息中提取信號(hào)特征，對(duì)不同姿勢(shì)進(jìn)行SVM分類，最后利用算法對(duì)跌倒、下蹲、坐下等動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別[2]?？纱┐鱾鞲屑夹g(shù)利用內(nèi)置的加速傳感器對(duì)老年人跌倒和活動(dòng)時(shí)的加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)加速度達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警[3]。環(huán)境感知技術(shù)主要是通過音頻來識(shí)別，提出了一種使用20 kHz超聲波檢測(cè)浴室跌倒?fàn)顩r的方法，并進(jìn)行了浴室環(huán)境中的測(cè)試。由于跌倒會(huì)造成失重，身體運(yùn)動(dòng)速度增大，導(dǎo)致產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，造成反射的超聲頻率的偏移。根據(jù)這一頻移判斷人是否跌倒[4]。因此本研究的目的是從用戶角度出發(fā)，采用問卷的形式明確老年人的內(nèi)心訴求以及對(duì)跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的期望，從而優(yōu)化跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備，提升用戶的滿意度。

2 老年人的需求調(diào)研

通過問卷調(diào)查的方式進(jìn)行調(diào)研。收集問卷后，對(duì)問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，了解老年人的居家情況、生活方式以及對(duì)跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的期望。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析老年人的心理訴求，提出跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的修改方案。調(diào)查對(duì)象為武漢50歲以上的中老人，本次問卷一共有43份樣本。

2.1 老年人居家情況

老年人的居家情況如表1所示。

表1 老年人的居家信息

2.2 老年人對(duì)跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的期望

老年人對(duì)跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的期望的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 老年人對(duì)跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備期望

通過以上的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析可知，造成跌倒的主要因素是門檻，其中衛(wèi)生間跟廚房是發(fā)生跌倒的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)于穿戴設(shè)備的輔助功能，大部分受訪者更加偏好心率監(jiān)測(cè)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮添加心率監(jiān)測(cè)模塊，提升老年用戶滿意度。

3 提出設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)功能模塊

根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知受訪者偏好穿戴跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備，故提出一種智能腕表跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)中，傳感器模塊采集了用戶的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、生理特征參數(shù)等數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸發(fā)送至上位機(jī)，經(jīng)過分析計(jì)算后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)數(shù)值達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。心率監(jiān)測(cè)模塊：采用光電透射測(cè)量法。由兩個(gè)綠色波長(zhǎng)的發(fā)光LED和一個(gè)光敏傳感器組成，其原理是基于手臂血管中的血液在脈動(dòng)的時(shí)候會(huì)發(fā)生密度改變而引起透光率的變化。它可以持續(xù)測(cè)量心率，計(jì)算平均心率，記錄最大心率等[5]。

3.2 基于LABVIEW的數(shù)據(jù)采集仿真

LabVIEW是基于G語言開發(fā)的一種具有數(shù)據(jù)流的邏輯程序，需要搭建好整體的程序架構(gòu)。對(duì)于心率、加速度兩個(gè)指標(biāo)，其報(bào)警機(jī)制都是達(dá)到設(shè)定的閾值，因此采用LABVIEW進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。通過搭建模擬信號(hào)創(chuàng)建子VI作為信號(hào)輸入，然后搭建數(shù)據(jù)采集程序框圖模擬系統(tǒng)報(bào)警。心率采集系：創(chuàng)建子VI模擬信號(hào)輸入，信號(hào)輸入范圍是0～255，這是因?yàn)槿嗽诜钦Ｇ闆r下心率可以高達(dá)250次/min，正常人心率是60～100次/min，因此設(shè)定閾值上限為100，閾值下限為60，當(dāng)輸入信號(hào)不在60～100，報(bào)警燈亮。模擬心率數(shù)據(jù)采集如圖1所示。心率采集系統(tǒng)的程序如圖2所示。

圖1 心率數(shù)據(jù)采集

圖2 數(shù)據(jù)采集程序框圖

4 結(jié)語

隨著老年人的身體機(jī)能退化，這很大程度上增加了跌倒的風(fēng)險(xiǎn)，因此跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生?；谇捌趩柧碚{(diào)查，分析老年人的心理狀態(tài)、生活習(xí)慣、居家環(huán)境、跌倒監(jiān)測(cè)設(shè)備的期望等數(shù)據(jù)，明確了老年人的心理訴求。在國(guó)內(nèi)外同領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)上，提出了可穿戴式跌倒手環(huán)。本次選擇用生物傳感器對(duì)老年人進(jìn)行了心率監(jiān)測(cè)，選擇傳統(tǒng)的三軸加速傳感器監(jiān)測(cè)老年人跌倒?fàn)顩r。最后，用LABVIEW搭建了心率監(jiān)測(cè)模塊的上位機(jī)，顯示檢測(cè)到的仿真參數(shù)的波形圖。設(shè)計(jì)智能腕表的目的是為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)老年人在家跌倒且沒人看護(hù)的情況下，此報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得尤為重要，該系統(tǒng)能夠迅速反應(yīng)并通知提前設(shè)置的求助對(duì)象，確保老年人能夠得到快速有效的救助。