老年人防摔裤的设计与实现

朱磊 雷紫颖 钱周蕾 张育铭 周于凯

老年人不慎摔倒导致骨折会引起一系列问题，对于老年人的安全防护，家庭和社会都不可忽视。为采取适当防护措施，确保老年人即使摔倒也不会发生骨折甚至瘫痪，本文设计一款能够防护老人摔倒的裤子，以缓冲气囊为主结合安全防护带，缓解摔倒后对人体的冲击力以减轻其骨折甚至瘫痪的风险。

一、老年人防摔裤的社会需求

（一）人口老龄化加剧，中国已经迈入中度老龄化社会

“十四五”规划期间，我国老年人口将突破3亿，将从轻度老龄化迈入中度老龄化。到本世纪中叶，中国人口老龄化将达到最高峰，65岁及以上老年人口占比将接近30%。

（二）跌倒是最常见老年人公共健康问题之一

30%的65岁以上老年人每年会发生至少一次跌倒，80岁以上的社区老年人，跌倒发生率超过40%，跌倒是65岁以上老年人首位伤害死因。

二、老人防摔裤的设计目标要求

（一）跌倒防护功能

老年人因人体机能水平退化，体内钙质流失加大骨头老化，严重者可能伴有骨质疏松，老年人跌倒后容易导致骨折。老年人防摔裤是保护老年人在各种情况下跌倒时机体不受伤害的服装，其主要目的是防止老年人跌倒后产生骨折甚至瘫痪。尤其是当老年人发生髋部骨折和胸腰椎骨折后，并发症严重且治愈率低， 因此老年人防摔裤在对这2个部位的保护设计上尤其重要。

（二）髋部防护结构

老年髋部骨折是骨科常见的临床疾病之一，伤后致死率相对较高。Deakin等调查显示，髋部骨折后1年死亡率高达33%。Roberts等统计显示，现在老年髋部骨折后30 d死亡率为9.8%，1年死亡率为30.7%。髋部手术后死亡率也很高。

人体向后摔倒和向侧方摔倒时对于髋部的损伤是最大的。当人体在直立位站立或行走中发生侧方跌倒， 跌倒者有较大发生股骨近端骨折的风险;当侧方跌倒发生时， 触地侧的股骨近端最先发生骨折的部位可能为股骨颈位于股骨头与大转子之间且靠近大转子一侧的部位， 所以老年人防摔裤对于侧腰后臀位置的保护是髋骨保护的重点。此外髋部防护结构的设计应该尽量贴合人体， 这样能够将碰撞产生的冲击力通过更大面积软组织和骨骼分流和吸收， 减小股骨的负荷。

三、电子科技在产品中的应用

根据老年人的安全防护需求，老年人防摔裤还可以增加其他辅助功能模块， 例如全球定位系统 （global positioning system， GPS） 、全球移动通信系统 （global system for Mobile， GSM） 等， 用以防摔预警与摔后报警施救以及增加产品的安全实用性。

（一）防摔预警

目前跌倒识别和预警的方法主要包括3类：①基于视频监测的技术， 主要通过摄像器材获取人体运动影像来判断;②基于环境感知的技术， 主要通过声波、压力、振动、红外等来实现对跌倒的判断;③基于可穿戴式的传感技术， 主要是通过加速度计量工具、陀螺仪等对人体动作进行捕捉。其中， 可穿戴式传感技术因其成本低、实用性强和性能高等技术优势应该成为老年人防摔裤设计的首选方案。目前市场上的可穿戴式传感技术主要是基于MEMS惯性传感器来实现的。

（二）摔倒报警

产品警报系统应遵循软件工程的思想进行设计，当报警器检测到老人心率与运动数据异常时，会先采取震动提醒，其次语音识别重复询问使用者是否安全，若无回应或肯定回答，将会开启铃声报警，吸引路人的注意，并及时通过全球定位系统 （global positioning system， GPS） 确定老人摔倒位置以及通过全球移动通信系统 （global system for Mobile， GSM）向绑定的监护人发送信息。

四、缓冲材料的选择

（一）缓冲性能

材料的缓冲性能是影响其对瞬时冲击力的吸收能力的重要因素，因此老年人防摔裤的研究上应开发缓冲材料实验装置，用于模拟老年人摔倒时的受力状态。并对前期可取的各种缓冲材料的缓冲性能进行重复对比实验，得出不同材料对于人体在摔倒后与地面产生压力的缓冲率，为老年人防摔倒裤在缓冲材料的选择上提供依据。在对各种缓冲材料进行缓冲性能实验研究后，选择出最佳的缓冲材料作为产品防护垫的材料，而后基于人机工程学设计开发了适合不同体态的老年人穿戴的防摔裤。

（二）舒适度

此外还应该对老年人防摔裤进行舒适度的试穿实验。确保产品穿着舒适，没有产生皮肤敏感等副作用及透气性差、穿着不便等不适感，具有很好的依从性。

五、结论

老人防摔褲的设计充分考虑老年人的人体工学原理，符合老年人摔倒防护的设计要求，对老年人摔倒易骨折损伤部位进行了科学分析， 通过实验确定产品材料使用以及穿戴的舒适性，对已有的防摔护具技术原理与应用不足进行改进，功能更优、物美价廉能较好地满足日益增长的老年人防护用品市场需求。

参考文献

[1]《中国发展报告2020：中国人口老龄化的发展趋势和政策》.

[2]中华现代护理杂志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.