一种便携式无线步态数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及临床医学领域，特别是一种应用于采集糖尿病神经病变患者步态数据的装置。

背景技术：

2008年中华医学会糖尿病分会组织的全国流行病学调查显示，20岁以上人群中糖尿病的患病率已高达9.7％，2010年患病率攀升至11.6％，跃居世界第一。长期高血糖导致的各种慢性并发症是影响患者生活质量乃至威胁患者生命的重要原因，其中糖尿病足溃疡以及由此带来的截肢和死亡是糖尿病患者最严重的慢性并发症之一，糖尿病人群足底压力异常及其导致的胼胝、鸡眼是糖尿病足溃疡发生的重要原因，而由长期高血糖引起的周围神经病变和足骨质改变导致的足骨关节畸形又是足部压力和步态异常的原因。

目前国内已存在平板式或鞋垫式足底压力采集装置采集糖尿病患者的足压数据，但是平板式采集装置需要铺设于地面供病患行走，而鞋垫式采集装置需要把采集装置放置于病患鞋内，操作复杂、耗时，且卫生情况堪忧。国内尚未有置于病患腰间、针对糖尿病神经病变检测的步态采集装置，特别是一种便携式无线步态采集装置，对早期糖尿病患者神经病变和糖尿病足的步态数据进行采集，并能够无线上传病患步态数据，包括行走速度、行走距离、步幅、每步耗时、步履稳定性、双侧对称性、连续性、机械能、步率、步态变异度等数据，用于后台对糖尿病足病引起的步态异常和足底压力进行分析诊断。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于糖尿病神经病变检测检测的便携式无线步态数据采集装置，该装置可佩戴于患者的腰间，可以一次性采集行走速度、行走距离、步幅、每步耗时、步履稳定性、双侧对称性、连续性、机械能、步率、步态变异度等参数，并能够实时将采集的数据无线上传至后台分析诊断系统。

一种便携式无线步态数据采集装置，包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器、滤波模块、A/D转换模块、采集处理模块、存储模块、无线通信模块；其中三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器分别与滤波模块连接，通过滤波模块去除杂波，再接入A/D转换模块后，连接到采集处理模块，采集处理模块将采集到的数据信息，存放在存储模块进行存储，同时采集处理模块将采集到的数据信息进行匹配处理及高精度计算后通过无线通信模块将计算结果和原始数据上传至上位机。

三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器分别用于采集装置旋转运动数据，采集装置直线加速度数据，采集装置所处位置磁感应数据。

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1是本实用新型组成结构示意图。

图2是本实用新型滤波模块电路图。

具体实施方式

结合图1，本实用新型一种便携式无线步态数据采集装置，包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器、滤波模块、A/D转换模块、采集处理模块、存储模块、无线通信模块；其中三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器分别与滤波模块连接，通过滤波模块去除杂波，再接入A/D转换模块后，连接到采集处理模块，采集处理模块将采集到的数据信息，存放在存储模块进行存储，同时采集处理模块将采集到的数据信息进行匹配处理及高精度计算后通过无线通信模块将计算结果和原始数据上传至上位机。本装置还包括设备状态指示灯，用于指示当前装置的电源状态、工作状态、通信状态。存储模块能够存储2小时的数据信息。

所述三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器分别用于采集装置旋转运动数据，采集装置直线加速度数据，采集装置所处位置磁感应数据。

所述采集处理模块，采用嵌入式和高速率信号采集卡组成，并与其余模块整个装在装置盒内；能够采集三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器数据，并对三类传感器数据进行匹配处理及高精度计算；能够检测数据、工作状态和故障信息，按要求将数据通过无线通信模块上传至上位机；采集处理模块具备数据自动缓存功能，能够保存一定数量的数据，上传过程中通信中断时，能重发数据，保持数据的唯一性和完整性；装置具有状态指示灯能够指示当前装置的电源状态、工作状态、通信状态。

所述滤波模块，输入端配接三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、三轴磁力传感器，消除杂波对三类传感器采集数据的影响，并将滤波后的信号通过输出端传输至A/D转换模块；

所述A/D转换模块，输入端与滤波模块连接，输出端与采集处理模块连接，对于通过滤波模块输入的模拟信号，A/D转换模块通过取样、保持、量化及编码4个过程，采用逐次逼近法进行模数转换，并将转换后的数字信号传输至采集处理模块。

所述无线通信模块，支持TCP/IP通信，采集处理模块通过无线通信模块将采集的原始数据及处理后的数据发送至上位机，包括每一次测量的行走速度、行走距离、步幅、每步耗时、步履稳定性、双侧对称性、连续性、机械能、步率、步态变异度等信息。

结合图2，滤波主要针对电压信号，所以在输入端加入了精密电阻R1和电压跟随器U1，电流信号首先通过精密电阻转换为1V-5V电压信号，再经过电压跟随器进行阻抗匹配后进入滤波电路滤去高频干扰。在滤波电路中，电阻R2、R3、电容C1、C2以及运放U2构成二阶低通滤波器，电压信号经过滤波器进行低通滤波，滤波完成后，信号通过输出端输出。

具体连接关系：电压跟随器U1的反向输入端连接电阻R1后接地，U1的正向输入端与输出端连接；电阻R2一端与U1的输出端连接，另一端通过电阻R3与U2的反向输入端相连；电容C1的一端分别连接U2的正向输端和输出端，另一端通过R2与U1的输出端相连；电阻R3一端与U2的反向输入端相连，另一端通过R2与U1的输出端相连。电容C2一端与U2的反向输入端连接，另一端接地。