[发明专利]处理肢体运动的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求依据35U.S.C.§119(e)的规定的美国临时申请号为60/638802的优先权，其于2004年12月22日申请，名称为“步态探测的系统和方法”，其的整体在此结合作为参考，并作为本说明书的一部分。

技术领域

本发明在此描述的实施例一般地涉及肢体运动探测，尤其是利用多个传感器信号探测肢体运动。

背景技术

在世界范围内，成千上万的人依赖修复和/或矫正设备补偿残疾，例如截肢或者虚弱，以及协助受伤的肢体康复。矫正设备包括用于支撑、对准、预防、保护、校正畸形，或者提高身体运动部分功能的外部器械。修复设备包括用作所失去的身体部件的人工替代装置，例如胳膊或者腿。

惯用的矫正通常用来支撑人的关节，例如踝或者膝，矫正的运动一般地仅仅基于使用者的能量消耗。一些惯用的修复设备装备有基本的控制器，其人工地运动关节，与被截肢者没有任何相互作用，只能产生基本的运动。这样的基本控制器没有考虑工作环境的动态条件。惯用修复和矫正设备的被动性质典型地导致运动不稳定、残疾人或者被截肢者身体部分的高能量消耗、步态偏差和其它短期和长期的负效应。这对于腿部矫正和修复尤其真实。

为了克服这些缺点，一些设备包括一个或者多个用来监控使用者运动的系统。例如，一些修复膝盖设备包括一个或者多个植入在鞋内底的压力传感器，用来探测在使用者运动中力的变化。响应于这些探测的力的变化，控制单元机械地调整修复膝盖。然而，这样的测量一般地在分析使用者已经完成的步态中有用。而且，因为压力传感器一般地用于探测脚和地面之间的接触，压力传感器在脚的摆动期间不能产生可用的信号。此外，包含压力传感器的鞋内底经常需要与被监控的肢体精确地放置和对准。

发明内容

相应地，存在用于探测和分析与肢体相关的设备的运动的改良的系统和方法的需要。特别地，存在用于精确探测和/或预测相关运动的事件或者阶段的系统和方法的需要，例如通过在姿态阶段和摆动阶段期间，处理代表使用者步幅的离散和/或连续信号。也需要基于设备监控的运动，用于控制与肢体相关的设备的运动的系统。

在某些实施例中，公开了一种分析与肢体相关的设备的运动的系统。这个系统包括至少一个加速度计，配置来产生表示与肢体相关的设备的运动的运动信号的时间序列。这种系统进一步包括与至少一个加速度计通信的处理器模块，处理器模块包括滤波器和比较模块。滤波器配置来处理从至少一个加速度计接收的运动信号的时间序列，并配置来产生多个滤波信号。比较模块配置来比较多个滤波信号与多个取样信号，其中比较模块进一步配置来识别与肢体相关的设备的运动的肢体运动事件。在某些进一步的实施例中，系统被集成到可驱动的修复或者矫正设备中，这些可驱动的修复或者矫正设备可绕关节运动，例如踝关节。

在某些实施例中，公开了一种处理与肢体相关设备的运动相关的信号的方法。该方法包括接收表示与肢体相关的设备的运动的运动信号的时间序列，以及滤波所选择的运动信号的时间序列。该方法进一步包括处理滤波信号，来识别至少一个肢体运动种类(limb-motion category)。

在某些实施例中，公开了一种处理与肢体相关的设备的运动相关的信号的方法。该方法包括接收多个表示与肢体相关的设备的运动的传感器信号。该方法进一步包括利用时间序列分析处理多个传感器信号，并且将被处理的传感器信号与多个运动模式比较，以便使被处理的传感器信号与特定运动模式相关联。

在某些实施例中，公开了一种用于处理与肢体相关设备的运动相关的信号的系统。该系统包括接收表示与肢体相关的设备的运动的运动信号的时间序列的装置。该系统进一步包括用于滤波选择的运动信号的时间序列的装置以及处理滤波信号来识别至少一个肢体运动种类的装置。

在本发明的某些实施例中，公开了一种用于处理与修复踝设备的运动相关的信号的系统。该系统包括接收多个表示与肢体相关的设备的运动的传感器信号的装置。该系统进一步包括利用时间序列分析处理多个传感器信号的装置，以及将被处理的传感器信号与多个运动模式比较，以便使被处理的传感器信号与特定运动模式相关联的装置。