本發明涉及老年人防跌倒預警技術，尤其涉及一種基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統。

背景技術：

1、老年人跌倒預防是一個重要的健康課題。醫學實踐顯示，老年人跌倒可引發軟組織損傷、骨折、內臟出血，嚴重的可導致死亡。同時跌倒常導致老年人承受巨大精神壓力，如害怕再次跌倒、感到焦慮、情緒壓抑，其受傷后行動受限常導致社交隔離，它們都極大影響老人的生活質量。

2、當前借助技術手段實現的跌倒預防常包括：環境適老化改造，如增加扶手、增加地板摩擦力、個人佩戴如跌倒氣囊等防護裝備等。雖然這些技術手段能夠一定程度上降低跌倒風險，但它們都無法精準根據個人狀況提供實時的行為指導、危險預警及自動求助。

3、另外，研究發現，老年人夜間起床是發生意外跌倒的高發情景，其主要原因是剛剛睡醒，清醒程度不高，對身體的控制力度不足，所以有必要針對這個特殊情景提供可靠的跌倒預防方案。

4、基于上述問題，本發明人同時利用可穿戴傳感器和環境智能化改造，將人體生物指標與外部防跌倒設施以物聯網協同起來，實現人機一體化的跌倒風險預警、跌倒求助服務。

技術實現思路

1、為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，該系統包括可穿戴光電容積描記傳感器、人體感應傳感器、步態傳感器和評估模塊，能夠在使用者準備起床后判斷其清醒狀態，當判斷其處于清醒狀態時，允許使用者步行，當判斷其處于不清醒狀態時，提示使用者暫緩起床，若使用者不顧提醒，開始步行，則進一步用聲光等形式發出預警，喚醒使用者，避免使用者跌倒的情況發生，從而完成本發明。

2、具體來說，本發明的目的在于提供一種基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，該系統包括：

3、可穿戴光電容積描記傳感器1，其搭載在使用者長期佩戴的可穿戴設備上，用于實時獲取使用者的脈搏間期序列；

4、人體感應傳感器2，其安裝在使用者的床腳位置，用于監測使用者是否準備起床，并且在使用者準備起床時發送評估指令；

5、評估模塊3，其用于在接收到評估指令后調取最近一個時間單位的脈搏間期序列，并據此判斷使用者的自主神經喚醒水平，當該自主神經喚醒水平低于設定的適于步行值時，進入警報狀態。

6、其中，所述最近5個時間單位為從發現使用者準備起床時起算，向前回溯5個時間單位；

7、所述時間單位優選為1分鐘。

8、其中，基于每個時間單位的脈搏間期序列數據，通過下式(一)獲得對應獲得一個使用者的自主神經喚醒水平：

9、

10、其中，al表示自主神經喚醒水平；

11、表示sai序列的平均值，

12、表示pai序列的平均值，

13、a表示常數。

14、其中，評估模塊3中，獲得5個自主神經喚醒水平后，逐一與適于步行值進行比較，當有3個及以上的自主神經喚醒水平大于所述適于步行值時，認為此時使用者處于清醒狀態，無需額外的操作處理，當3個及以上的自主神經喚醒水平低于設定的適于步行值時，進入警報狀態。

15、其中，所述適于步行值預存在所述評估模塊3中，

16、優選地，所述適于步行值是可變的，通過采集使用者同類人群的平均值作為初始值。

17、其中，所述適于步行值的更新方法為：

18、通過可穿戴光電容積描記傳感器1實時采集使用者在日常清醒狀態下的脈搏間期序列，

19、按照時間單位劃分為多組數據，基于每組數據都獲得對應的自主神經喚醒水平，

20、將獲得的自主神經喚醒水平按照從高至低排序，選擇排在第95％的數值作為適于步行值。

21、其中，在評估模塊3判斷自主神經喚醒水平大于或等于設定的適于步行值時，指示器呈現出“可以起床”信號；

22、所述“可以起床”信號包括綠燈、表達可以步行的音效或語音。

23、其中，在所述警報狀態中，通過指示器呈現“暫緩起床”信號。

24、在所述警報狀態中，當檢測到使用者開始步行時，指示器呈現“停止步行”信號；

25、所述“停止步行”信號包括震動、紅燈、表達停止步行的音效或語音。

26、其中，該系統還包括步態傳感器4，其安裝在使用者的兩只鞋上；

27、所述步態傳感器4用于檢測并記錄使用者的足部運動信息，包括足部空間運動軌跡和足部旋轉角度。

28、本發明所具有的有益效果包括：

29、(1)根據本發明提供的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，該系統能夠對使用者起床時精神狀態是否符合安全步行標準進行評估，并具有跌倒預警功能，最終對起夜、起床等跌倒高危場景提供重點防范；

30、(2)根據本發明提供的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，該系統通過使用者起身檢測、清醒水平實時檢測和站立、步行前等待引導，令使用者通過一套引導流程完成步行前的精神狀態準備，從而基本消除起夜、起床等跌倒高危場景下的跌倒風險。

技術特征：

1.一種基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，該系統包括：

2.根據權利要求1所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

4.根據權利要求3所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

6.根據權利要求5所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

7.根據權利要求1所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

8.根據權利要求1所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

9.根據權利要求8所述的基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，其特征在于，

技術總結
本發明公開了一種基于老年人生物特征的智能跌倒預防系統，該系統包括可穿戴光電容積描記傳感器、人體感應傳感器、步態傳感器和評估模塊，能夠在使用者準備起床后判斷其清醒狀態，當判斷其處于清醒狀態時，允許使用者步行，當判斷其處于不清醒狀態時，提示使用者暫緩起床，若使用者不顧提醒，開始步行，則進一步用聲光等形式發出預警，喚醒使用者，避免使用者跌倒的情況發生。

技術研發人員：李風華,劉正奎,晏陽
受保護的技術使用者：中國科學院心理研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28