一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法，采用集成传感器，放置于头、肩部、颈椎、胸椎、腰椎和骨盆相对固定位置，并采用标准化测试姿势，分别进行脊柱的静态和动态定量化功能测试。静态测试主要测量脊柱的侧弯程度；动态测试主要测试颈部和腰部的前后左右和旋转的角度，从而评价颈椎和腰椎的运动受限程度和运动痛点的角度，为脊柱健康评价和康复治疗提供量化数据。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法
本专利技术涉及智能穿戴设备领域，具体涉及一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法。
技术介绍
据流行病调查研究发现，我国中老年人群中97％患有脊椎疾病，在40岁以下的人群中，40％以上的人脊椎患有各种疾病,我国青少年脊柱侧弯发生率高达20％以上。随着手机、电子办公产品的快速发展和生活习惯的改变，我国各类人群脊柱疾病发病率还会不断攀升。为了减少脊柱疾病发病率，做好脊柱健康管理，预防工作至关重要。目前脊柱检测设备大都配置在医院，主要以X光、CT和MRI检测为主，这些设备价格少则几十万，多则几百万，甚至几千万，不利于普及筛查工作。本专利技术目标是通过人工智能传感器技术，研制一种可穿戴脊柱健康定量测评系统，广泛用于普及脊柱健康筛查，为脊柱健康干预和管理提供科学依据。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法,包括集成传感器、和可穿戴装置，所述集成传感器是由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成，所述集成传感器镶嵌在可穿戴装置内部。进一步，所述三轴加速度传感器，用于载体三自由度的加速度数据采集；进一步，所述三轴陀螺仪，用于载体三自由度任意转动姿态数据采集；进一步，所述三轴磁力计，用于测量传感器周围的磁场强度，防止磁场干扰，提供航向角修正信息。进一步，所述可穿戴装置包括帽式穿戴装置和扎带式穿戴装置，所述帽式穿戴装置可用于镶嵌后脑位置集成传感器；所述扎带式穿戴装置，用于固定肩部、颈椎、胸椎、腰椎和骨盆位置集成传感器。所述集成传感器可以采集加速度、角速度、磁力值等数值，经算法融合后输出更高精度的姿态角以及偏航角。本公开至少一实施例还公开了一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置的测量方法：(1)使用集成传感器进行定点(8个人体标志点)数据采集；(2)将测试动作标准化，标准静态站位，用于测量脊柱是否侧弯；颈部运动：前屈、后仰、左屈、右屈、左转、右转，评估是否运动受限；腰部运动：前屈、后仰、左转、右转，评估是否运动受限；(3)采用大样本不同人群的测试及大数据分析并进行分类，大样本测试青少年(小于20岁)、成年甲组(20-39岁)、成年乙组(40-59)、老年(60-70)；(4)评价标准建立及信度和效度验证；在大数据分析的基础上，制定不同人群脊柱健康测评标准，对测评标准进行信度和效度验证，确保评价标准的可靠性；(5)通过反向运动学、卡尔曼滤波、生物力学等算法，可以实时显示3D人体测量动作、各项数据及转发数据，开发出的系统可在Unity、UE、MotionBuilder、Maya、3dMax等软件进行兼容运行；(6)通过数据融合算法输出高精度测量值，对照脊柱健康标准指标体系，进行脊柱健康的定量测评。本专利技术有益之处在于：可实现评价标准建立及信度和效度验证；在大数据分析的基础上，制定不同人群脊柱健康测评标准；对测评标准进行信度和效度验证，确保评价标准的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施方式提供的由三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计组成的集成传感器结构示意图；图2为本专利技术实施方式提供的结构原理示意图；图中：1、帽式穿戴装置；2、扎带式穿戴装置。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。本专利技术提供一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置及其测量方法,包括集成传感器和可穿戴装置，所述集成传感器是由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成，所述集成传感器镶嵌在可穿戴装置内部，可穿戴装置可以固定有可调粘带、纽扣或磁力吸附装置等各种固定方式，集成传感器背面也可以固定有粘贴、纽扣或磁力吸附装置等各种固定方式，以方便技术人员调整传感器固定位置，使传感器准确固定在规定位置，以保证测试的精度。所述三轴加速度传感器，用于载体三自由度的加速度数据采集；所述三轴陀螺仪，用于载体三自由度任意转动姿态数据采集；所述三轴磁力计，用于测量传感器周围的磁场强度，防止磁场干扰，提供航向角修正信息。所述可穿戴装置包括帽式穿戴装置1和扎带式穿戴装置2，所述帽式穿戴装置1可用于镶嵌后脑位置集成传感器；所述扎带式穿戴装置2用于固定肩部、颈椎、胸椎、腰椎和骨盆位置集成传感器。所述集成传感器可以采集加速度、角速度、磁力值等数值，经算法融合后输出更高精度的姿态角以及偏航角。该可穿戴式脊柱健康定量测评装置可以搭载测试评估系统，软件运行平台可以在windows7以及windows10等系统，采用C++/C以及OpenGL、QT等开发语言，数据存储采用Mysql等主流关系型数据库。集成传感器安装于头后中部，第七颈椎，第三胸椎和第三腰椎，这四个集成传感器的连线构成脊柱的垂直轴；集成传感器安装于肩胛骨左上沿和肩胛骨右上沿的连线构成肩水平线，它与脊柱垂直轴成90°角；集成传感器安装于骨盆左髂骨上脊处和骨盆右髂骨上脊处，连线构成骨盆水平线，它与脊柱垂直轴成90°角，与肩线成水平状。所述集成传感器安装于头后中部，第七颈椎，第三胸椎，第三腰椎，这四个集成传感器构成了脊柱的垂直线，在进行静态标准姿势测量时，如果上述传感器的位置偏离了垂直线，就意味着脊柱在此处产生了侧弯，侧弯的程度可通过肩水平线和骨盆水平线与脊柱垂直轴形成的夹角变化进行可量化的评价。除了进行脊柱的静态测试外，还可以进行颈部和腰部的动态定量测试。颈部动态定量测试包括头部前倾和后仰、头部左弯和右弯、以及头部左旋和右旋。头部前倾、后仰和左弯、右弯由安装于头后中部，第七颈椎集成传感器进行定量测量，头部的左旋由头后中部集成传感器和肩胛骨左上沿集成传感器进行定量测量，头部右旋由头后中部集成传感器和肩胛骨右上沿集成传感器进行定量测量。以上测试，如在某个位置发生痛点，软件会自动记录痛点的位置(角度)。腰部动态定量测试包括腰部前倾和后仰、腰部左弯和右弯、以及腰部左旋和右旋。腰部前倾、后仰和左弯、右弯由第三胸椎集成传感器，位于第三腰椎集成传感器进行定量测量，腰部的左旋由第三腰椎集成传感器和位于骨盆左髂骨上脊处传感器进行定量测量，腰部右旋由第三腰椎集成传感器和和位于骨盆右髂骨上脊处传感器进行定量测量。以上测试，如在某个位置发生痛点，软件会自动记录痛点的位置(角度)。除此之外，本公开至少一实施例还公开了一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置的测量方法，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，包括集成传感器和可穿戴装置，所述集成传感器是由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成，所述集成传感器镶嵌在可穿戴装置内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，包括集成传感器和可穿戴装置，所述集成传感器是由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成，所述集成传感器镶嵌在可穿戴装置内部。


2.如权利要求1所述的一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，所述三轴加速度传感器，用于载体三自由度的加速度数据采集。


3.如权利要求1所述的一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，所述三轴陀螺仪，用于载体三自由度任意转动姿态数据采集。


4.如权利要求1所述的一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，所述三轴磁力计，用于测量传感器周围的磁场强度，防止磁场干扰，提供航向角修正信息。


5.如权利要求1所述的一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，所述可穿戴装置包括帽式穿戴装置和扎带式穿戴装置，所述帽式穿戴装置可用于镶嵌后脑位置集成传感器；所述扎带式穿戴装置，用于固定肩部、颈椎、胸椎、腰椎和骨盆位置集成传感器。


6.如权利要求1所述的一种可穿戴式脊柱健康定量测评装置,其特征在于，所述集成传感器可以采集加速度、角速度、磁力值...

【专利技术属性】
技术研发人员：师浩钧，李卫平，王丹丹，韩淑芳，
申请(专利权)人：山东漾生智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37