[发明专利]基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析系统及方法

说明书

基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析系统和方法，包括鞋垫，其跟部下有变形器；光纤微弯压力传感器，用于采集足底压力数据；Arduino yun板，用于对足底压力数据进行处理和无线远程传输；服务器，接收来自Arduino yun板处理后的数据，并进一步通过步态相关的处理分析后将数据传输到手机APP软件界面显示。手机APP软件，用于显示步态分析信息。此外，提供了一种时域与频域相结合的步态处理方法，完成了一种用于显示病患步态分析信息的面向医师用户群体的APP设计。本发明具有输出不受射频干扰与电磁干扰，灵敏度高，可拆卸，方便维修，使用舒适，无线传输，方便查看步态信息等优点。

技术领域

本发明涉及康复检测领域，特别是涉及一种基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析系统和方法。

背景技术

步态是反映下肢运动能力最直观的因素，客观准确的步态分析可为多种引起异常步态的疾病提供定量评定。在这其中，帕金森患者肢体的僵直和震颤会导致典型帕金森步态，如慌张步态、冻结步态、凝滞步态等，给患者日常生活带来极大不便。因此，研究步态特征，对于帕金森病理的理解以及对帕金森患者的病情判断有着很大的帮助。

而足底压力传感器通过采集患者行走时足底压力的数据，来实现基本的步态数据处理与分析。传统的足底压力传感器的主要为压电式或者压阻式的传感器，主要为金属器件，易受射频干扰与电磁干扰，且质地坚硬，与人体接触时并不舒适。此外，传统的足底压力传感器系统只针对时域进行分析处理，而忽略了频域的信息。再者，一般的足底压力传感器系统没有考虑到使用者查看信息的便利性。由此，我们设计了一种基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析系统及方法来应对上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析系统及方法。

本发明的技术方案如下：

基于光纤微弯压力传感的帕金森病人步态分析的系统，其特征在于，包括柔性压力装置，所述柔性压力装置包括左脚鞋垫和右脚鞋垫，所述左脚鞋垫的跟部下方设置有左变形器，所述右脚鞋垫的跟部下方设置有右变形器，所述左变形器内设置有左脚微弯压力传感光纤，所述右变形器内设置有右脚微弯压力传感光纤，所述左脚微弯压力传感光纤的一端和所述右脚微弯压力传感光纤的一端分别通过分光器连接激光器，所述左脚微弯压力传感光纤的另一端通过左探测器连接中央处理器的第一信号输入管脚，所述右脚微弯压力传感光纤的另一端通过右探测器连接所述中央处理器的第二信号输入管脚，所述中央处理器连接服务器，所述服务器连接手机APP软件客户端。

所述中央处理器采用Arduino yun板，所述Arduino yun板上的A0管脚为所述第一信号输入管脚，所述Arduino yun板上的A1管脚为所述第二信号输入管脚，所述Arduinoyun板对探测器传送过来的足底压力数据进行处理和无线远程传输，所述服务器对所述Arduino yun板处理后的足底压力数据进行步态分析后将步态分析结果信息传输给所述手机APP软件客户端以在所述手机APP软件界面上显示。

所述激光器与所述分光器之间采用耦合器连接，所述左变形器和右变形器均包括上下锯齿咬合结构，微弯压力传感光纤位于所述上下锯齿咬合结构的咬合面上，当变形器受到压力时，光纤因受到挤压而发生相应的微弯，造成光纤光信号的微弯损耗，由所述探测器将微弯损耗的光纤光信号转换为电信号传送给所述Arduino yun板；所述左变形器和右变形器均包括燕尾槽与燕尾体相嵌合的可拆卸结构，所述变形器的材料为复模工艺制作的邵氏硬度为70度的软胶。

一种时域与频域相结合的步态处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，数据预处理，利用Butterworth低通滤波器对原始压力数据进行低通滤波以去除噪点的干扰；