[发明专利]一种具有分析功能的无线可穿戴式步态信号监测系统

说明书

一种具有分析功能的无线可穿戴式步态信号监测系统，包括鞋垫衬底，在鞋垫衬底表面固定有四个柔性传感器和信号处理系统，其中，四个柔性传感器位于足底的第一趾骨头、第二跖骨头、足跟和足弓对应的位置；柔性传感器信号输出和信号处理系统信号输入连接，信号处理系统信号输出和上位机连接；信号处理系统包括核心处理模块、无线通讯模块、供电模块，供电模块给核心处理模块、无线通讯模块供电，柔性传感器输出信号和核心处理模块输入端连接，核心处理模块输出端通过无线通讯模块和上位机无线连接，上位机进行实时可视化展示并保存；本发明便于穿戴、舒适性强，实现日常生活场景下的长期步态信号监测，实现穿戴者步态参数的量化与步行功能的评估。

技术领域

本发明涉及人体步态信号健康监测与智能诊断技术领域，具体涉及一种具有分析功能的无线可穿戴式步态信号监测系统。

背景技术

步行是一种在全身各部分综合作用下完成的动作，一个完整的步态周期通常根据某一侧脚跟连续两次触地事件的时间间隔来划分，而步态信号通常是指步行过程中产生的各关节角度和速度、足底压力、足底形变率、离地高度等跟随步态呈周期性变化的信号。此外，为了更好的表征步态信号在一个周期内的变化规律，研究人员根据单脚是否与地面接触，将步态周期划分为站立相和摆动相，综合双脚的相位信息还可以进一步得出单支撑相、双支撑相、双脚不对称度等特征。当人体出现步态障碍疾病，这些异常在步态信号中往往会有体现，通过从步态信号中提取特征进行研究，可以为步态疾病的临床诊断提供定量分析的参考值，有助于识别出肉眼难以观察到的早期步态异常。

目前常见的步态监测如肌电仪、测力垫、视觉识别等技术存在使用繁琐、成本高昂、被监测者活动范围受限等缺点，因此，成本低廉、体积较小、使用简便的可穿戴设备在步态监测领域的应用逐渐广泛。

公开号为CN106037753B的专利介绍了一种基于多传感器融合的可穿戴外骨骼系统，通过各关节的角度变化和足底压力评估外骨骼穿戴者的行走稳定性与健康状况，但存在穿戴困难的问题，且设备本身会对人行走运动产生一定的影响，并不适用于检测早期步态异常。公开号为CN106725507B的专利介绍了一种可穿戴人体绊倒检测系统，基于距离传感器实现了人体抬脚高度特征的提取与跌倒检测，但该系统基于几何模型实现足部位姿解算，对传感器的装配精度要求较高，且获取的特征有限，无法实现步态相位的有效划分。公开号为CN205318387U的专利介绍了一种多节点帕金森病症状定量评估装置，使用运动传感器和肌电传感器量化评估运动功能，该装置同样存在操作门槛高，多传感器装配难度大等问题，且没有明确阐述如何基于采集的信号对步态进行量化评估。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种具有分析功能的无线可穿戴式步态信号监测系统，便于穿戴、舒适性强，实现日常生活场景下的长期步态信号监测；有效地实现穿戴者步态参数的量化与步行功能的评估。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种具有分析功能的无线可穿戴式步态信号监测系统，包括鞋垫衬底1，在鞋垫衬底1表面固定有第一柔性传感器2、第二柔性传感器3、第三柔性传感器4、第四柔性传感器5和信号处理系统6，其中，第一柔性传感器2、第二柔性传感器3、第三柔性传感器4、第四柔性传感器5分别位于足底的第一趾骨头、第二跖骨头、足跟和足弓对应的位置；第一柔性传感器2、第二柔性传感器3、第三柔性传感器4、第四柔性传感器5的信号输出和信号处理系统6信号输入连接，信号处理系统6信号输出和上位机7连接；

所述的信号处理系统6包括核心处理模块61、无线通讯模块62、供电模块63，供电模块63向核心处理模块61、无线通讯模块62供电，第一柔性传感器2、第二柔性传感器3、第三柔性传感器4、第四柔性传感器5的输出信号和核心处理模块61的输入端连接，核心处理模块61的输出端与无线通讯模块62的输入端连接，无线通讯模块62的输出端和上位机7无线连接。

所述的上位机7将接收到的多通道信号与分析结果进行实时可视化展示并保存。