老年人防摔褲的設計與實現

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生骨折甚至癱瘓，本文設計一款能夠防護老人摔倒的褲子，以緩沖氣囊為主結合安全防護帶，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，中國已經邁入中度老齡化社會

“十四五”規劃期間，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生至少一次跌倒，80歲以上的社區老年人，跌倒發生率超過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，體內鈣質流失加大骨頭老化，嚴重者可能伴有骨質疏松，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生骨折甚至癱瘓。尤其是當老年人發生髖部骨折和胸腰椎骨折后，并發癥嚴重且治愈率低， 因此老年人防摔褲在對這2個部位的保護設計上尤其重要。

（二）髖部防護結構

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等調查顯示，髖部骨折后1年死亡率高達33%。Roberts等統計顯示，現在老年髖部骨折后30 d死亡率為9.8%，1年死亡率為30.7%。髖部手術后死亡率也很高。

人體向后摔倒和向側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生側方跌倒， 跌倒者有較大發生股骨近端骨折的風險;當側方跌倒發生時， 觸地側的股骨近端最先發生骨折的部位可能為股骨頸位于股骨頭與大轉子之間且靠近大轉子一側的部位， 所以老年人防摔褲對于側腰后臀位置的保護是髖骨保護的重點。此外髖部防護結構的設計應該盡量貼合人體， 這樣能夠將碰撞產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、電子科技在產品中的應用

根據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 （global positioning system， GPS） 、全球移動通信系統 （global system for Mobile， GSM） 等， 用以防摔預警與摔后報警施救以及增加產品的安全實用性。

（一）防摔預警

目前跌倒識別和預警的方法主要包括3類：①基于視頻監測的技術， 主要通過攝像器材獲取人體運動影像來判斷;②基于環境感知的技術， 主要通過聲波、壓力、振動、紅外等來實現對跌倒的判斷;③基于可穿戴式的傳感技術， 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， 可穿戴式傳感技術因其成本低、實用性強和性能高等技術優勢應該成為老年人防摔褲設計的首選方案。目前市場上的可穿戴式傳感技術主要是基于MEMS慣性傳感器來實現的。

（二）摔倒報警

產品警報系統應遵循軟件工程的思想進行設計，當報警器檢測到老人心率與運動數據異常時，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 （global positioning system， GPS） 確定老人摔倒位置以及通過全球移動通信系統 （global system for Mobile， GSM）向綁定的監護人發送信息。

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開發緩沖材料實驗裝置，用于模擬老年人摔倒時的受力狀態。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。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品防護墊的材料，而后基于人機工程學設計開發了適合不同體態的老年人穿戴的防摔褲。

（二）舒適度

此外還應該對老年人防摔褲進行舒適度的試穿實驗。確保產品穿著舒適，沒有產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、結論

老人防摔褲的設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， 通過實驗確定產品材料使用以及穿戴的舒適性，對已有的防摔護具技術原理與應用不足進行改進，功能更優、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]《中國發展報告2020：中國人口老齡化的發展趨勢和政策》.

[2]中華現代護理雜志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.