一种整合生理参数监测的平衡功能测评装置及方法_3

文档序号:9772431阅读:来源:国知局
[0047]终端显示单元是将测量结果用数据和图形的方式显示出来。终端显示单元包括两种显示模式,分别是各个单元测量结果数据显示和整体平衡能力检测结果数据显示。单元测量结果数据显示可以展现单个测量单元的输出数据。例如,可以显示躯干测量单元的输出数据,即单个陀螺仪数据和单个加速度计数据;可以显示双侧手臂测量单元的输出数据,即单轴陀螺仪数据;可以显示生理参数测量模块的输出数据,即心率和血压的数值,以及处理后得到的心率和血压变化幅度值。整体平衡能力检测结果数据显示可以展示出经过数据整合处理单元后的输出数据,即由四个单元数据经过融合集成所得到的最终整体平衡能力检测结果。该单元由软件实现,位于终端设备上,不限于计算机,可以是智能手机、平板电脑等等。
[0048]按照本发明,提供了一种整合生理参数监测的平衡功能测评方法,该方法包括:
[0049]装置佩戴步骤,即把躯干测量单元佩戴在腰部,把手臂测量单元佩戴在双上臂下部处,把生理参数测量模块佩戴在手腕处。
[0050]眼镜佩戴步骤,即把干扰视觉的虚拟现实眼镜佩戴在眼部。
[0051 ]站立步骤,即双脚站立在干扰本体觉的厚体海绵上,双臂自然下垂。
[0052]平衡功能测试步骤,即观看虚拟现实眼镜里播放一段长度约为三分钟左右的3D视频,本发明装置通过各个单元的传感器获得人体相应部位的信号数据并进行整理融合。
[0053]结果输出步骤,即测试结束后,本装置输出人体平衡能力测试结果。若任意一脚移动,则测试结果为“跌倒,平衡能力分数为零”;若双脚均未移动,则显示测量结果。测量结果显示有两种模式。模式一为各个测量单元结果数据显示,可以显示单个或多个部位的测量单元输出数据;模式二为整体平衡能力检测结果数据显示,可以显示各个测量单元的数据经过数据整合处理单元后得到的最终整体平衡能力检测结果。通过结果不仅可以判断患者前庭受损程度,而且可以通过中枢代偿状态评估,选择和设计适合患者的前庭康复治疗最佳方案。
[0054]本发明通过在三维空间内测量人体重心的变化幅度,可以准确得到平衡功能测量结果;通过测量双侧手臂与躯干部位在翻转方向的夹角,得到人体重心在翻转方向的精确变化幅度,提高了测量装置的灵敏性;通过整合与人体重心变化同时获得的人体生理参数即心率和血压的变化幅度值,增加了一项客观评估人体维持稳定性的指标,进一步提高平衡能力测量结果准确性。本装置操作简单,较易掌握使用方法;该装置对检测场所无条件限制(例如磁场、光线等),扩大了检测地点的使用范围;因采用MEMS传感器,故装置整体体积小、质量轻,便于移动携带,很大程度上提高了装置使用的灵活性;MEMS传感器价格便宜,所以装置成本低,易于在各类规模的医疗机构中推广使用。
[0055]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,将结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0056]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
[0057]如图1所示,为本发明采用的姿态角示意图。图1(a)是标准坐标轴方向,X轴代表前后方向,y轴代表左右方向,z轴代表上下方向。图1(b)是坐标轴发生了俯仰方向(S卩Pitch,运动方向是围绕Y轴旋转)的偏移,即y轴不变,X轴有前后方向变化,导致X轴和z轴组成的平面在前后方向发生偏移,偏移角度为Θ1。图1(c)是坐标轴发生了翻转方向(S卩Roll,运动方向是围绕X轴旋转)的偏移,即X轴不变,y轴有左右方向变化,导致y轴和z轴组成的平面在左右方向发生偏移,偏移角度为Θ2。图1(b)和(c)中的坐标轴偏移在本发明中都有涉及,分别对应人体及其部位的前后晃动和左右晃动。
[0058]如图2所示,为本发明提供的整合生理参数监测的人体平衡功能测评装置中单元节点设备的外部结构示意图,是躯干测量单元100、手臂测量单元200和生理参数测量模块300的外部结构。所有佩戴在人体躯干、双上臂下部和手腕部位的设备都采用此设备盒的外部结构设计。从图2可知,单元节点设备包括单元节点设备盒外壳001、单元节点弹性绑带
002、单元节点设备充电接口 003、单元节点设备启动/停止按键004、单元节点设备启动LED显示灯005和单元节点设备电源不足LED显示灯006。单元节点设备由可以调节长度的单元节点弹性绑带002固定在身体某部位。当需要使用单元节点设备时,按下单元节点设备启动/停止按键004,同时单元节点设备启动LED显示灯005自动打开;当不需要使用单元节点设备盒时,再次按下单元节点设备启动/停止按键004,同时单元节点设备启动LED显示灯005自动关闭。若单元节点设备盒电源不足,则单元节点设备电源不足LED显示灯006自动打开,这时需要把单元节点设备充电接口 003连接到外部电源;若电源充足,则单元节点设备电源不足LED显示灯006自动关闭。
[0059]如图3所示,为本发明提供的整合生理参数监测的人体平衡功能测评装置中穿戴躯干测量单元100、手臂测量单元200和生理参数测量模块300的测试部位和穿戴方法的简易示意图。通过临床检查发现:躯干和手臂是人体重心改变需要考虑的重要部位。在本发明中,把躯干测量单元100佩戴在人体腰间,把手臂测量单元200佩戴在双上臂下部。通过测量双侧手臂与躯干部位在翻转方向的夹角变化幅度,得到人体重心在翻转方向的变化幅度。人体在维持平衡的过程中不仅需要考虑人体重心幅度变化大小,还需要考虑心理因素对人体平衡能力的影响,本发明根据生理参数的监测数据来反映心理因素对平衡功能的影响。从图3可知,把生理参数测量模块300佩戴在手腕处来测量生理参数即心率和血压。躯干测量单元100、手臂测量单元200和生理参数测量模块300通过可以调节长度的单元节点弹性绑带002分别固定在人体相应部位。
[0060]如图4所示,为本发明中实施例的干扰视觉的示意图。因为人体的平衡能力主要与人体的前庭觉、视觉和本体觉有关。要想测量前庭功能是否正常,就需要排除视觉对平衡功能的维持作用。在实施例中,通过佩戴虚拟现实眼镜500来干扰视觉,以排除视觉对维持平衡的影响。
[0061]如图5所示,为本发明中实施例的干扰本体觉的示意图。因为人体的平衡能力主要与人体的前庭觉、视觉和本体觉有关。要想测量前庭功能是否正常,不仅需要排除视觉对平衡功能的维持作用,而且需要排除本体觉对平衡功能的维持作用。在实施例中,通过站立在厚体海绵600上来干扰本体觉,以排除本体觉对维持平衡的影响。
[0062]如图6所示,为本发明提供的整合生理参数监测的人体平衡功能测评装置中躯干测量单元100的结构框图。在平衡能力检测过程中,人体通过躯干的摆动来维持身体平衡,同时通过降低身体重心,即躯干的上下移动,来维持身体平衡。从图6可知,躯干测量单元100包括运动传感器组合110、第一微处理器103、第一无线通信模块104和第一电源模块105,其中运动传感器组合110包括第一单轴陀螺仪101和单轴加速度计102。第一单轴陀螺仪101测量人体躯干前后摆动角加速度大小,即俯仰角加速度大小;单轴加速度计102测量人体躯干上下移动线性加速度大小;第一微处理器103接收来自第一单轴陀螺仪101和单轴加速度计102的数据信息,经过数据处理后,发送到第一无线通信模块104;第一无线通信模块104用于传输第一微处理器103与第四无线通信模块403之间的数据和命令,其具体功能包括:将第一微处理器103输出的传感器数据和问询命令传送给第四无线通信模块403;若第四无线通信模块403发送反馈命令给第一无线通信模块104,则表示第四无线通信模块403继续接受传感器数据;如果经过三次问询,第一无线通信模块104还未收到第四无线通信模块403发送的反馈命令,则躯干测量单元100恢复低功耗待机状态;第一电源模块105为运动传感器组合110、第一微处理器103和第一无线通信模块104提供电源,保证正常工作电压。
[0063]如图7所示,为本发明提供的整合生理参数监测的人体平衡功能测评装置中手臂测量单元200的结构框图。在平衡能力检测过程中,人体通过双上臂下部的左右摆动来维持水平面的身体平衡。通过测量双侧手臂与躯干部位在翻转方向的夹角,得到人体重心在翻转方向的变化幅度。从图7可知,手臂测量单元200包括第二单轴陀螺仪201、第二微处理器202、第二无线通信模块203和第二电源模块204。第二单轴陀螺仪201测量双上臂下部左右摆动角加速度大小,即翻转角加速度大小;第二微处理器202接收来自单轴陀螺仪201的数据信息,发送到第二无线通信模块203;第二无线通信模块203用于传输第二微处理器202与第四无线通信模块403之间的数据和命令,其具体功能包括:将第二微处理器202输出的传感器数据和问询命令传
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1