传感器所组成的阵列，可采用PVDF等压力敏感器件。具体地，当受试者6踩踏到步垫上时，压力传感器即会返回压力信号，经由控制装置计算出返回信号的压力传感器的空间位置，便可得到受试者6步行时足底的踩踏位置。
[0033]信号采集装置可实现对压力扫描矩阵装置中各个压力传感器的键盘式扫描，获取压力分布图。压力扫描矩阵装置中压力传感器在空间上等距排布成键盘状阵列，信号采集装置经过对阵列逐行逐列扫描获得各个空间位置上压力的数字信号重组成压力分布的图
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[0034]通讯装置采用串行通信，并内嵌有通信协议，负责与外接计算机的通讯，接收外接计算机的指令并交由控制装置实现，将足底压力分布数据上传到外接计算机进行数据分析。
[0035]控制装置对信号采集装置和通讯装置进行控制，负责来自于外接计算机具体执行数据的解释与执行等。控制装置会通过信号采集装置、通讯装置外接计算机实现LED光带的生成、压力扫描矩阵装置的扫描、数据上传等。
[0036]行走避障能力测量装置的工作流程具体如下:
外接计算机发出指令，由控制装置经由通讯装置接收分析后实施(如压力扫描、上传数据、通过光电虚拟障碍产生装置产生光虚拟障碍等)。压力扫描时，控制装置会控制信号采集装置对压力扫描矩阵装置的各个压力传感器进行键盘式扫描，并对回传的数据进行重组得到压力分布数据，也就是受试者踩踏的位置信息；上传数据时，控制装置会将压力扫描矩阵装置采集的压力分布数据经由通讯装置上传到外接计算机；由设定的LED光带形成光虚拟障碍时，控制装置会按照外接计算机指令通过控制光电虚拟障碍产生装置中灯光条带电源的通断来点亮或关闭指定的LED灯带构成的虚拟障碍物。
[0037]如图3所示，本发明的具体实施工作过程如下:
步骤I)检测行走避障能力测试装置是否正常工作，在确认装置正常后，开始扫描压力检测步垫。
[0038]步骤2)当受试者开始测试后，计算机根据上传的步垫压力数据及数据产生的时间计算受试者每一步的步态相关参数。与时间有关的参数有摆动相时间，支撑相时间，步态周期等；与空间相关的参数有步长，步宽，跨步长，足偏角等。以上参数除步态周期、步宽参数外均区分左右脚，即每项参数有左右脚之分，如摆动相时间参数分为左脚摆动相时间和右脚摆动相时间。
[0039]步骤3)在受试者行走过程中，将相邻的两条灯带点亮形成光电虚拟障碍，如附图1中所示，用黑色实心圆所表示的灯带即为为点亮的灯带，两条点亮的灯带构成光电虚拟障碍供受试者跨越。检测步道压力数据，并上传分析。
[0040]步骤4)在步骤3中，光电虚拟障碍出现时，判断受试者脚印是否与光电虚拟障碍的位置有重合，若有重合则认为受试者跨越障碍失败，否者认为受试者成功跨越了障碍。
[0041]在外接计算机端控制和分析软件上计算各步态参数并分析，同时显示步长、位置等信息。
[0042]步骤5)综合所检测的步态参数，计算受试者测试的平均步速，左右脚的平均支撑相时间、摆动相时间、左右脚的平均足偏角，左右脚的平均步长、步宽及跨步长，将这些参数保存并显示给受试者。
[0043]步骤6)对受试者进行多次步态测试，计算其跨越灯光障碍的成功率，即计算跨越障碍成功的次数与障碍出现次数的比值，此参数可用作评估受试者的跨越障碍物的能力。
[0044]实施实例中，步垫长度为3.2米，宽度0.5米，与时间相关的步态参数精度精确为0.02秒，与长度相关的参数精度为0.01米。测试的一组受试者步态参数如下:左摆动相0.60秒，右摆动相0.54秒；左支撑相0.92秒，右支撑相1.01秒；左足偏角15.20度，右足偏角16.16度；左步长23.56厘0.24米，右步长43.51厘0.43米；跨步长67.07厘0.67米；步态周期1.55秒，越障成功率0.64。
[0045]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种行走避障能力测试装置，其特征是:包括用于步态数据检测的压力检测步垫(1)、作为虚拟障碍物的信号采集装置(2)、光电虚拟障碍产生装置(3)、控制装置(4)和通讯装置(5)，受试者(6)步行在压力检测步垫(I)上，光电虚拟障碍发生装置安装在压力检测步垫(I)上；压力检测步垫(I)由下至上的硬质基垫(10)、压力扫描矩阵装置(9)和缓冲软质垫(8)依次压制固定而成；压力检测步垫(I)中的压力扫描矩阵装置(9)经信号采集装置(2)后与控制装置(4)连接，光电虚拟障碍发生装置(3)与控制装置(4)连接，计算机(7)经通讯装置(5)与控制装置(4)连接；光电虚拟障碍发生装置包括多条平行间隔均布的LED光带，每条LED光带的方向垂直于行走方向，每条LED光带结构相同，均由LED灯沿直线间隔均布组成。
2.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的压力扫描矩阵装置由检测步态数据的压力传感器阵列而成。
3.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的压力检测步垫(I)上间隔相同距离设置一条LED光带，相邻两条点亮的LED光带之间构成光电障碍物，控制各条LED光带的点亮和关闭调整障碍物的宽度和位置，以模拟不同难度的障碍物和障碍情况。
4.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的压力检测步垫(I)上每IcmXlcm面积装有一个压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的光电虚拟障碍发生装置(3)的各个LED灯正下方均设有压力传感器。
6.根据权利要求1或2所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的步态数据包括足迹位置、形状、足底压力、支撑相时间和摆动相时间。
7.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的硬质基垫为金属板或者木板。
8.根据权利要求1所述的一种行走避障能力测试装置，其特征是:所述的缓冲软质垫为橡胶垫。
【专利摘要】本发明公开了一种行走避障能力测试装置。人步行在压力检测步垫上，光电虚拟障碍发生装置安装在压力检测步垫上；压力检测步垫中的压力扫描矩阵装置通过信号采集装置与控制装置连接，光电虚拟障碍发生装置与控制装置连接，计算机经通讯装置与控制装置连接；压力检测步垫由硬质基垫、压力扫描矩阵装置和缓冲软质垫压制固定而成；光电虚拟障碍发生装置包括多条平行间隔均布的LED光带，每条LED光带由LED灯沿直线间隔均布组成，LED光带方向垂直于行走方向。本发明设计合理，与以往方法相比，可建立与正常行走一样的状态，直接测量步态参数，且安全可靠不存在受测者跌落的风险，可用于测试老年人跌倒风险等。
【IPC分类】A61B5-11, A61B5-22, A61B5-00
【公开号】CN104545813
【申请号】CN201410848080
【发明人】宁钢民, 贾桂锋, 张晟宇, 张恒义, 金肖青, 陈益丹
【申请人】浙江大学, 浙江医院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日