朱磊 雷紫穎 錢周蕾 張育銘 周于凱

老年人不慎摔倒導致骨折會引起一系列問題，對于老年人的安全防護，家庭和社會都不可忽視。為采取適當防護措施，確保老年人即使摔倒也不會發(fā)生骨折甚至癱瘓，本文設(shè)計一款能夠防護老人摔倒的褲子，以緩沖氣囊為主結(jié)合安全防護帶，緩解摔倒后對人體的沖擊力以減輕其骨折甚至癱瘓的風險。

一、老年人防摔褲的社會需求

（一）人口老齡化加劇，中國已經(jīng)邁入中度老齡化社會

“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。到本世紀中葉，中國人口老齡化將達到最高峰，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)計目標要求

（一）跌倒防護功能

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

（二）髖部防護結(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33%。Roberts等統(tǒng)計顯示，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)方摔倒時對于髖部的損傷是最大的。當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險;當側(cè)方跌倒發(fā)生時， 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)腰后臀位置的保護是髖骨保護的重點。此外髖部防護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(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） 、全球移動通信系統(tǒng) （global system for Mobile， GSM） 等， 用以防摔預警與摔后報警施救以及增加產(chǎn)品的安全實用性。

（一）防摔預警

目前跌倒識別和預警的方法主要包括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動影像來判斷;②基于環(huán)境感知的技術(shù)， 主要通過聲波、壓力、振動、紅外等來實現(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量工具、陀螺儀等對人體動作進行捕捉。其中， 可穿戴式傳感技術(shù)因其成本低、實用性強和性能高等技術(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慣性傳感器來實現(xiàn)的。

（二）摔倒報警

產(chǎn)品警報系統(tǒng)應(yīng)遵循軟件工程的思想進行設(shè)計，當報警器檢測到老人心率與運動數(shù)據(jù)異常時，會先采取震動提醒，其次語音識別重復詢問使用者是否安全，若無回應(yīng)或肯定回答，將會開啟鈴聲報警，吸引路人的注意，并及時通過全球定位系統(tǒng) （global positioning system， GPS） 確定老人摔倒位置以及通過全球移動通信系統(tǒng) （global system for Mobile， GSM）向綁定的監(jiān)護人發(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)緩沖材料實驗裝置，用于模擬老年人摔倒時的受力狀態(tài)。并對前期可取的各種緩沖材料的緩沖性能進行重復對比實驗，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行緩沖性能實驗研究后，選擇出最佳的緩沖材料作為產(chǎn)品防護墊的材料，而后基于人機工程學設(shè)計開發(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行舒適度的試穿實驗。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)計充分考慮老年人的人體工學原理，符合老年人摔倒防護的設(shè)計要求，對老年人摔倒易骨折損傷部位進行了科學分析， 通過實驗確定產(chǎn)品材料使用以及穿戴的舒適性，對已有的防摔護具技術(shù)原理與應(yīng)用不足進行改進，功能更優(yōu)、物美價廉能較好地滿足日益增長的老年人防護用品市場需求。

參考文獻

[1]《中國發(fā)展報告2020：中國人口老齡化的發(fā)展趨勢和政策》.

[2]中華現(xiàn)代護理雜志2012年11月16日第18卷第32期China J Mod Nurs，November 16，2012，Vol.18，No.32.

[3]Deakin DE，Boulton C，Moran CG.Mortality and causes of death among ?patients with isolated limb and pelvicfractures[J].Injury，2007，38（3）：312-317.

[4]Roberts SE， Goldacre MJ.Time trends and demography of mortality ?after fractures neck of femur in an English population 1968-98：database study[J].BMJ，2003，327：771-775.