[實用新型]人體運動信號的無線采集與實時分析系統

有效

• 申請號: 201420256422.0
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN203898286U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 向馗;王士濤;李寧;唐志偉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/0488;A61B5/11;G01C23/00;G08C17/02
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅;任小燕

技術領域

本實用新型涉及一種人體運動信號的無線采集與實時分析系統。

背景技術

人體步態分析系統提供了人體在運動時的空間軌跡和受力情況，為運動員的訓練、運動姿態分析等提供分析數據；同時人體的生理功能、疾病、甚至精神狀態等各種因素都會不同程度地影響人體的步態，有關人體步態的研究分析能夠為人工假肢、康復醫學提供理論依據；因此，研究人體多關節運動信息的獲取和足底壓力對于步態分析、康復醫療、臨床醫學均具有積極意義和重要價值。而目前國內對步態行走和震顫的研究相對落后，因此本裝置的開發和應用具有重要意義。

實用新型內容

為實現實時地獲取人體的步態信息，本實用新型提供了一種可實現人體運動信號的無線采集與實時分析系統，可實現對各個關節運動信息的無線采集，并在上位機即刻處理與顯示；可準確、清晰地獲取人體的步態信息，為相關應用提供技術數據支持。

本實用新型的技術原理是：人體下肢可看成一個四構件六自由度的剛體系統，它包括三個方向上的直線運動，三個旋轉軸的旋轉運動。直線運動能夠用線位移、線速率、線加速度來表述，旋轉運動能夠用角位移、角速率、角加速度來表述。

人體多關節運動信息采集裝置在硬件設計上要滿足以下幾個要點：(1)加速度傳感器、地磁傳感器和角速率傳感器具有高精度的采樣；(2)抑制系統內的各種噪聲干擾，比如傳感器噪聲和電源噪聲等；(3)多關節信號采集，應采用總線形式傳遞。(4)測量人體步態行走，便于攜帶采用無線傳輸。

本實用新型的技術方案如下。

人體運動信號的無線采集與實時分析系統，包括信息采集單元、信息傳輸單元和信息處理單元，所述信息采集單元設置在人體上，所述信息傳輸單元包括設置在人體上的Zigbee子節點和遠端上位機的Zigbee主節點，所述信息處理單元包括設置在人體上的MSP430單片機、485芯片以及遠端上位機、與遠端上位機相連的計算機。所述信息處理單元所采集的信號交給MSP430單片機和485芯片處理，經過處理的信號通過485總線的形式和帶有485接口的Zigbee子節點連接，人體上的Zigbee子節點將信號傳輸給遠端上位機的Zigbee主節點，遠端上位機對信號進行解算與實施圖形化顯示，并與計算機相連由計算機對信號做進一步處理。

進一步地，所述信息采集單元包括位移信息采集模塊和生理信息采集模塊。

進一步地，所述位移信息采集模塊包括加速度計、陀螺儀和地磁傳感器。

進一步地，所述生理信息采集模塊包括心率傳感器、血壓傳感器、肌肉電位傳感器。

進一步地，設置在人體同一個部位的信息采集單元、MSP430單片機、485芯片和Zigbee子節點集成在一塊電路板，形成一個測量節點。

本實用新型的有益效果是，可以實時利用加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器對人體的運動信號如運動速度、加速度、地磁信號等信號進行采集與分析，通過Zigbee無線通訊技術對數據進行無線傳輸，同時上位機對信號進行解算與實施圖形化顯示，攜帶方便，實時性好，可為相關領域的應用提供技術數據支持。

實現了用綜合同步方法采集同時發生的各種人體體質數據(如：心率、肌電等參數)、各種人體運動數據(如：速度、加速度、位移、力值、時間等參數)；用系統控制操作軟件即時合成存儲；用實時直播和回放2種模式播放用綜合同步方法采集的各種人體體質數據(如：心率、肌電、腦電等參數)、各種人體運動數據(如：速度、加速度、位移、力值等參數)

附圖說明

圖1是人體攜帶測量節點的側面圖。

圖2是人體攜帶測量節點的正面圖。

圖3是基于zigbee技術數據的無線傳輸網絡示意圖。

圖4是本實用新型所提供的人體運動信號的無線采集與實時分析系統功能流程框圖。

附圖標記：1.上肢肩關節測量節點一，2.上肢肘關節測量節點一，3.下肢胯關節測量節點一，4.下肢膝關節測量節點一，5.上肢肩關節測量節點二，6.上肢肘關節測量節點二，7.下肢胯關節測量節點二，8.下肢膝關節測量節點二，9.Zigbee子節點，10.Zigbee主節點，11.遠端上位機。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。