[發(fā)明專利]一種基于步態(tài)加速度信號(hào)的疲勞檢測(cè)方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110205661.4
• 申請(qǐng)日: 2011-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102389310A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李月香;袁濤;李美俊;王曉波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué);清華大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疲勞檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種基于步態(tài)加速度信號(hào)的疲勞檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏在逐步加快，來(lái)自多方面的壓力也越來(lái)越大，很多人的疲勞感在加劇。因此疲勞已經(jīng)被公認(rèn)為是一種嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。在疲勞狀態(tài)下工作效率低，易于引發(fā)安全事故。進(jìn)入疲勞狀態(tài)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)身體造成一定的損害，不利于體力的恢復(fù)，影響身體健康。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)疲勞狀態(tài)檢測(cè)的常用方法主要有下述幾種。(1)主觀判斷法。如自測(cè)，調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)被測(cè)試者的工作效率等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)性測(cè)定等方法。(2)生理反應(yīng)測(cè)試法。根據(jù)人體對(duì)各種刺激的反應(yīng)程度進(jìn)行判斷，主要有閃頻值檢查法(眨眼的速度)、膝腱反射機(jī)能檢查法，兩點(diǎn)刺激敏感閾值檢測(cè)法等。(3)生理參數(shù)測(cè)定法。是在人體不同位置皮膚上貼電極采集生理信號(hào)進(jìn)行分析和判斷的方法。(4)生物化學(xué)法。是通過(guò)檢查人的血液、尿液、汗液、唾液、油脂、酶等液體成分的變化進(jìn)行疲勞判斷。以上方法存在容易受主觀因素影響、操作需要特定條件、需要體內(nèi)取樣容易引起身體不適感等不足，而且也無(wú)法做到隨時(shí)檢測(cè)和被測(cè)試者自己檢測(cè)。

檢索文獻(xiàn)得知，近年來(lái)國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)針對(duì)特定人群(帕金森病人、小學(xué)生、癌癥患者、老年人等)疲勞前后步態(tài)參數(shù)的變化進(jìn)行了定性的研究。采用的方法是用標(biāo)尺、秒表等工具測(cè)量受試者的疲勞前和疲勞后步長(zhǎng)、步寬、步速、步幅等步態(tài)參數(shù)的變化。該方法操作繁瑣，也無(wú)法自行隨時(shí)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于步態(tài)加速度信號(hào)的疲勞檢測(cè)方法及裝置，可以隨時(shí)且方便地檢測(cè)人是否進(jìn)入疲勞狀態(tài)并進(jìn)行提醒，避免因疲勞而造成的工作失誤、身體損傷等危害。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于步態(tài)加速度信號(hào)的疲勞檢測(cè)方法，步驟為：

1.獲取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)：采集人在無(wú)疲勞感時(shí)平地行走的步態(tài)加速度信號(hào)并進(jìn)行去噪聲和規(guī)格化處理，得到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

2.確定疲勞閾值：采集人在疲勞狀態(tài)時(shí)的平地行走的步態(tài)加速度信號(hào)并進(jìn)行去噪聲和規(guī)格化處理，得到疲勞數(shù)據(jù)，用相關(guān)系數(shù)法求得疲勞數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，作為疲勞閾值；

3.進(jìn)行疲勞檢測(cè)：檢測(cè)時(shí)，采集人平地行走時(shí)的步態(tài)加速度信號(hào)并進(jìn)行去噪聲和規(guī)格化處理后得到檢測(cè)數(shù)據(jù)，用相關(guān)系數(shù)法求得檢測(cè)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，與疲勞閾值進(jìn)行比較，結(jié)果低于疲勞閾值時(shí)，進(jìn)行疲勞提醒。

所述的規(guī)格化處理是指去除采集到的步態(tài)加速度信號(hào)中前段和后段的非穩(wěn)定信號(hào)，然后根據(jù)足跟著地時(shí)產(chǎn)生的加速度信號(hào)最大值，將中間段信號(hào)劃分為若干步(因?yàn)槠降匦凶叩牟綉B(tài)加速度信號(hào)在足跟著地時(shí)出現(xiàn)最大值，因此將某一個(gè)最大值到下一個(gè)最大值之間的信號(hào)劃分為一步)；最后對(duì)每一步中的信號(hào)進(jìn)行歸一化處理，使每一步中的信號(hào)個(gè)數(shù)相同，波形不變。

如果用于對(duì)某一特定人群進(jìn)行疲勞檢測(cè)時(shí)，須將該特定人群中的多個(gè)個(gè)體的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均后作為該特定人群的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，多個(gè)個(gè)體的疲勞閾值平均后作為該特定人群的疲勞閾值。

一種實(shí)現(xiàn)上述基于步態(tài)加速度信號(hào)的疲勞檢測(cè)方法的裝置，包括單片機(jī)，所述的單片機(jī)分別與加速度傳感器、存儲(chǔ)器、按鍵、指示燈、模式選擇開(kāi)關(guān)和蜂鳴器連接，單片機(jī)對(duì)加速度傳感器采集的步態(tài)加速度信號(hào)進(jìn)行讀取并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，然后對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述的模式選擇開(kāi)關(guān)用于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、疲勞數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)三種模式的選擇；所述的按鍵用于啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集操作；所述的蜂鳴器，用于檢測(cè)到疲勞時(shí)進(jìn)行發(fā)聲提醒。該裝置還包括電池。

如果還用于對(duì)特定人群進(jìn)行疲勞檢測(cè)時(shí)，可以設(shè)置類別選擇開(kāi)關(guān)，用于集體和個(gè)體的選擇。

本發(fā)明的有益效果：佩戴本發(fā)明疲勞檢測(cè)裝置，可以隨時(shí)且方便地檢測(cè)人是否進(jìn)入疲勞狀態(tài)并進(jìn)行提醒，從而避免因疲勞而造成的工作失誤、身體損傷等危害。本發(fā)明可用于家庭對(duì)老年人的監(jiān)護(hù)，以避免過(guò)度疲勞造成一些意外傷害；用于醫(yī)院對(duì)一些特定病人的康復(fù)進(jìn)行監(jiān)護(hù)，以避免過(guò)量運(yùn)動(dòng)；用于對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中的疲勞狀態(tài)監(jiān)測(cè)；用于生產(chǎn)線員工疲勞狀態(tài)監(jiān)測(cè)，避免因疲勞帶來(lái)安全問(wèn)題；用于個(gè)體對(duì)自身疲勞狀態(tài)的監(jiān)測(cè)等。

附圖說(shuō)明

圖1是固化于疲勞檢測(cè)裝置電路板上單片機(jī)中的監(jiān)控程序流程圖

圖2是檢測(cè)裝置前面板示意圖

圖3是檢測(cè)裝置后面板示意圖

圖4是電路主要模塊連接圖

(圖5～圖13是檢測(cè)裝置的電路原理圖)

圖5是單片機(jī)和按鍵、指示燈電路

圖6是加速度傳感器電路

圖7是鐵電存儲(chǔ)器電路