[发明专利]步态分析

说明书

技术领域

本发明涉及分析步态的方法和系统。 

背景技术

分析步态时经常期望普遍地监测步态模式，即，与依靠对象在摄像机前踏车上(treadmill)行走形成对比，在对象的自然的环境中监测步态模式。已知的普遍的步态分析系统通常将传感器放置在对象的脚踝、膝部或腰部，目的在于根据腿部运动记录步态模式。然而，由于传感器位置的不同，这些系统往往不能提供准确的测量结果或需要大量的校准来测定可预测的步态模式，例如在受伤后不正常的步态模式。 

发明内容

发明人令人惊讶地发现使用放置在对象头部的加速计，例如使用耳机，可执行有效的步态分析。这样的耳机可被普遍地佩戴，并可例如在伤后恢复的研究中或有关运动的研究中，为步态分析提供对象的步态的准确的测量结果。 

本发明提供一种分析步态的方法，其包括测量表示步态被分析的对象的头部的加速度的信号，以及将变换应用于所测量到的信号以计算表示所述对象的所述步态的步态特征波形。 

在一实施方式中，分析步态的方法可进一步包括将所述步态特征波形与基线特征波形比较以测定两者间的差别。 

在一实施方式中，一个或更多的特征波形可随着时间的过去被存储以 及所述基线特征波形表示一个或更多存储的特征波形，以便监测随着时间的过去所述步态特征波形中的改变。 

在一实施方式中，当所述对象处于直立的姿势时，测量到的步态特征波形可代表在基本上垂直的方向上的加速度。 

在一实施方式中，所述变换可以为傅立叶变换。 

在一实施方式中，所述步态特征波形可以包括前n个谐波的能量的值。 

在一实施方式中，所述变换可以为小波分析。 

在一实施方式中，所述步态特征波形可以用作自组织映射或时空自组织映射的输入。 

在一实施方式中，分析步态的方法可以包括计算所述步态特征波形的熵，并可以使用计算得到的熵比较特征波形。 

本发明还提供一种步态分析系统，其包括加速度传感器以及分析器，所述加速度传感器安装在适于固定到人的头部的传感器壳体中，所述分析器可操作地耦合到传感器并可操作以接收表示来自头部加速度的输出，且对所述头部加速度应用变换来计算表示步态模式的步态特征波形。 

在一实施方式中，步态分析系统可进一步包括可操作以将所述步态特征波形与基线特征波形比较以便测定其间的差别的比较器。 

在一实施方式中，步态分析系统可进一步包括存储器，所述存储器用于存储一个或更多特征波形，基线特征波形表示一个或更多所存储的特征波形，以使得所述比较器可用来监测随着时间的过去所述步态特征波形的改变。 

在一实施方式中，所述传感器壳体适于被安装，以使得当所述对象处于直立的姿势时，所述输出可以表示在基本上垂直的方向上的头部加速度。 

在一实施方式中，步态分析系统可被包括在所述传感器壳体中。 

在一实施方式中，所述传感器壳体可以包括耳塞、耳后夹、耳环、耳夹、助听器或一副眼镜。 

在一实施方式中，所述传感器壳体可以被固定到头巾、帽子或其他的头部用具。 

在一实施方式中，所述变换可以为傅立叶变换。 

在一实施方式中，所述步态特征波形可以包括前n个谐波的能量的值。 

在一实施方式中，所述变换可以为小波分析。 

在一实施方式中，步态分析系统可进一步包括另外的分析器，所述分析器包括可操作以接收作为输入的所述步态特征波形的自组织映射或时空自组织映射。 

分析可包括通过将由检测的头部加速度得到的特征波形(signature)与一个或更多基线(baseline)特征波形比较，测定步态模式的确定的类型。分析还可包括通过存储由加速度信号得到的特征波形，监测对象的步态模式的历史发展，并将以后的特征波形与一个或更多存储的特征波形比较(因此存储的特征波形起基线的作用)。 

优选地，加速度传感器在对象处于直立的姿势时，在基本上垂直的方向感测头部加速度。认为此过程在对象行走或跑步期间，其脚部对地面冲击时，测量了通过脊柱传播到头部的冲击波。 

加速度传感器可以用多种方式安装在头部，例如其可在放置在外耳内的耳机中，在耳附近和耳后佩戴的助听器样式的夹子(clip)中，或在佩戴在耳垂上的耳夹或耳环中。可选择地，加速度传感器可固定到另外形式的头部用具(gear)，例如，头巾或帽子、助听器或眼镜，且加速度传感器可在某些应用中通过外科手术植入。