[發(fā)明專利]一種人體坐站轉移能力測量裝置、測量方法及電子設備

在審

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• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113080946A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 王勇;袁妍;劉鵬;葛亮;劉正士
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/103;A61B5/00;A61B5/22
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 朱艷

本發(fā)明提供一種人體坐站轉移能力測量裝置、測量方法及電子設備，具體涉及醫(yī)療康復技術領域，所述人體坐站轉移能力測量裝置包括測力踏板，所述測力踏板設置于人體足底；至少三個姿態(tài)傳感器，分別設置于人體的小腿、大腿及軀干位置；上位機，分別與所述姿態(tài)傳感器及所述測力踏板連接，所述上位機用于根據(jù)接收的人體坐站轉移運動過程中所述測力踏板測得的足底力數(shù)據(jù)和各所述姿態(tài)傳感器測量的人體的小腿、大腿及軀干位置的運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，來獲取踝關節(jié)、膝關節(jié)及髖關節(jié)處的關節(jié)角度數(shù)據(jù)和關節(jié)力矩。本發(fā)明可根據(jù)各關節(jié)處的力矩來判斷坐站轉移過程中人體下肢運動能力、肌力以及平衡能力，具有安裝簡單，成本低，簡潔實用，易于臨床推廣。

技術領域

本發(fā)明涉及人體功能性評估技術領域，具體地說涉及一種坐站轉移能力測量裝置、測量方法及電子設備。

背景技術

坐站轉移運動是人類最基本的功能性活動，是人類獨立進行日常生活活動的基本前提，從生物力學的角度來看，坐站轉移運動需要不同肌肉之間的相互協(xié)調，以及需要足夠的肌肉力量來提升身體重心運動；對于腦卒中偏癱患者而言，坐站轉移能力是決定其能否獨立生活的重要功能基礎；因此，對于坐站轉移能力的評估就顯得尤為重要。在臨床上，關節(jié)力矩是評估坐站轉移能力的常用指標，在康復訓練器材的設計上，關節(jié)力矩對于驅動器的選擇具有重要意義，近年來一些學者也開始了坐站轉移運動輔助訓練器材的研究，然而，建立一個有效的人類日常活動的動力學模型是設計殘疾人輔助裝置的關鍵步驟，因此，分析人體坐站轉移運動對于康復評估和康復訓練器材的設計就顯得至關重要。

目前，在人體坐站轉移運動分析中，大都采用運動捕捉系統(tǒng)采集人體的關節(jié)角度信息，然而基于攝像機的運動捕捉系統(tǒng)雖然測量精度高，但是價格昂貴，測量環(huán)境要求高，反射標記的安裝耗時長，對于安裝位置要求較高，而且容易被遮擋，同時需要專用的實驗室空間，后處理(包括反射標記的識別、跟蹤、空間坐標的計算)時間長，不利于作為一種臨床的技術手段。

發(fā)明內容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種人體坐站轉移能力測量裝置、測量方法及電子設備，用于解決現(xiàn)有技術中裝置價格昂貴、測量環(huán)境要求高、反射標記的安裝耗時長、對于安裝位置要求較高、容易被遮擋、需要專用的實驗室空間，后處理時間長的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種人體坐站轉移能力測量裝置，包括：

測力踏板，所述測力踏板設置于人體足底；

至少三個姿態(tài)測量裝置，分別設置于人體的小腿、大腿及軀干位置；

上位機，分別與所述姿態(tài)測量裝置及所述測力踏板連接，所述上位機用于根據(jù)接收的人體坐站轉移運動過程中所述測力踏板測得的足底力數(shù)據(jù)和各所述姿態(tài)測量裝置測量的人體的小腿、大腿及軀干位置的運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，來獲取踝關節(jié)、膝關節(jié)及髖關節(jié)處的關節(jié)角度數(shù)據(jù)和關節(jié)力矩。

在一可選實施例中，所述測力踏板包括二維力測量裝置或多維力測量裝置。

在一可選實施例中，所述姿態(tài)測量裝置包括兩軸加速度傳感器和單軸陀螺儀的組合、或由3軸陀螺儀與3軸加速度傳感器組成的六軸慣性傳感器，或由3軸加速度計、3軸陀螺儀和3軸電子羅盤組成的九軸姿態(tài)傳感器。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明還提供了人體坐站轉移能力測量方法，其特征在于，包括步驟：

利用測力踏板測量人體坐站轉移運動過程中的足底力數(shù)據(jù)，利用姿態(tài)測量裝置測量的人體坐站轉移運動過程中人體的小腿、大腿及軀干位置的運動姿態(tài)數(shù)據(jù)；

利用所述足底力數(shù)據(jù)及所述運動姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取人體坐站轉移過程中的踝關節(jié)、膝關節(jié)及髖關節(jié)處的關節(jié)角度數(shù)據(jù)和關節(jié)力矩。

在一可選實施例中，在利用測力踏板測量人體坐站轉移運動過程中的足底力數(shù)據(jù)的步驟中，所述足底力數(shù)據(jù)包括人體足底水平力和法向力以及力的作用位置。