[發明專利]基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析系統及方法

有效

• 申請號: 202010420743.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111631722B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 余霞;安東來;陳旭;唐舟卓;李文卓;夏心悅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00;G16H50/30;G16H40/67;G16H10/60;G16H10/20;G16H30/20;H04L29/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦;張濤

基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析系統和方法，包括鞋墊，其跟部下有變形器；光纖微彎壓力傳感器，用于采集足底壓力數據；Arduino yun板，用于對足底壓力數據進行處理和無線遠程傳輸；服務器，接收來自Arduino yun板處理后的數據，并進一步通過步態相關的處理分析后將數據傳輸到手機APP軟件界面顯示。手機APP軟件，用于顯示步態分析信息。此外，提供了一種時域與頻域相結合的步態處理方法，完成了一種用于顯示病患步態分析信息的面向醫師用戶群體的APP設計。本發明具有輸出不受射頻干擾與電磁干擾，靈敏度高，可拆卸，方便維修，使用舒適，無線傳輸，方便查看步態信息等優點。

技術領域

本發明涉及康復檢測領域，特別是涉及一種基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析系統和方法。

背景技術

步態是反映下肢運動能力最直觀的因素，客觀準確的步態分析可為多種引起異常步態的疾病提供定量評定。在這其中，帕金森患者肢體的僵直和震顫會導致典型帕金森步態，如慌張步態、凍結步態、凝滯步態等，給患者日常生活帶來極大不便。因此，研究步態特征，對于帕金森病理的理解以及對帕金森患者的病情判斷有著很大的幫助。

而足底壓力傳感器通過采集患者行走時足底壓力的數據，來實現基本的步態數據處理與分析。傳統的足底壓力傳感器的主要為壓電式或者壓阻式的傳感器，主要為金屬器件，易受射頻干擾與電磁干擾，且質地堅硬，與人體接觸時并不舒適。此外，傳統的足底壓力傳感器系統只針對時域進行分析處理，而忽略了頻域的信息。再者，一般的足底壓力傳感器系統沒有考慮到使用者查看信息的便利性。由此，我們設計了一種基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析系統及方法來應對上述問題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析系統及方法。

本發明的技術方案如下：

基于光纖微彎壓力傳感的帕金森病人步態分析的系統，其特征在于，包括柔性壓力裝置，所述柔性壓力裝置包括左腳鞋墊和右腳鞋墊，所述左腳鞋墊的跟部下方設置有左變形器，所述右腳鞋墊的跟部下方設置有右變形器，所述左變形器內設置有左腳微彎壓力傳感光纖，所述右變形器內設置有右腳微彎壓力傳感光纖，所述左腳微彎壓力傳感光纖的一端和所述右腳微彎壓力傳感光纖的一端分別通過分光器連接激光器，所述左腳微彎壓力傳感光纖的另一端通過左探測器連接中央處理器的第一信號輸入管腳，所述右腳微彎壓力傳感光纖的另一端通過右探測器連接所述中央處理器的第二信號輸入管腳，所述中央處理器連接服務器，所述服務器連接手機APP軟件客戶端。

所述中央處理器采用Arduino yun板，所述Arduino yun板上的A0管腳為所述第一信號輸入管腳，所述Arduino yun板上的A1管腳為所述第二信號輸入管腳，所述Arduinoyun板對探測器傳送過來的足底壓力數據進行處理和無線遠程傳輸，所述服務器對所述Arduino yun板處理后的足底壓力數據進行步態分析后將步態分析結果信息傳輸給所述手機APP軟件客戶端以在所述手機APP軟件界面上顯示。

所述激光器與所述分光器之間采用耦合器連接，所述左變形器和右變形器均包括上下鋸齒咬合結構，微彎壓力傳感光纖位于所述上下鋸齒咬合結構的咬合面上，當變形器受到壓力時，光纖因受到擠壓而發生相應的微彎，造成光纖光信號的微彎損耗，由所述探測器將微彎損耗的光纖光信號轉換為電信號傳送給所述Arduino yun板；所述左變形器和右變形器均包括燕尾槽與燕尾體相嵌合的可拆卸結構，所述變形器的材料為復模工藝制作的邵氏硬度為70度的軟膠。

一種時域與頻域相結合的步態處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，數據預處理，利用Butterworth低通濾波器對原始壓力數據進行低通濾波以去除噪點的干擾；