记录人体步态信息的微型测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种记录人体步态信息的微型测量装置，包括用于封装和支撑各部件的基底、用于采集人体步态信息的传感器、用于采集传感器所测量数据的数据采集器、用于存储采集器采集到的数据的数据存储器、用于控制采集、存储及与外接计算机通讯过程的控制器、用于与外部计算机连接的计算机接口和电源；本发明专利技术将人体步态信息的记录和显示、处理设备相分离，具有成本低，易推广、体积小、易携带的优点，可实现对人体步态参数全天时的监测与记录；用户可自由选择对人体的步态信号、行走姿态、活动状况、平衡感等多种生理信息的监测与记录，具有应用广泛、使用方便等优点，在几乎所有需要长时记录应力、应变信息的相关场合均有重要用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种记录人体步态信息的微型测量装置，特别涉及一种记录人体步态频率、相位、与地接触力量等参数从而获取人体运动生理信息的人体步态信息微型测量装置。
技术介绍
对人体或动物行走、奔跑状态进行长时监测和评估，一直是多个领域共同关注的课题。恰当地解读出其中的规律，具有重要的医学生理学意义。迄今，对人体行走、奔跑等状态的监测和评估，主要局限于实验室或医院，通常体现为一个短时的测试行为，所获得的信息仅代表被测者受检当时的状态；在此过程中，受试者需要在周身设置多路传感器及导线(包括电学或光路信号线)，测试过程十分麻烦。关于测量人体步态的技术，归纳起来，基本不外乎如下几类：(1)电学装置：人体直立于踏板上，踏板可呈静止或运动状态，其上设置有各类传感器，这样，人体通过在踏板上模拟各种运动方式，造成对踏板的作用，于是传感器采集到踏板上对应的状态参数响应，通过数据连线传输到计算机上，显示于屏幕，由此可分析人体的运动特性；(2)光学装置：此类方法通过摄影装置将人体的运动状态直接拍摄下来，通过所编制的计算机图像解读软件来加以分析，从中提炼出人体的步态信息；(3)声学装置：通过声学传感器测量人体的运动状态，之后通过数据分析提炼出人体的步态参数。不难看出，上述这些方法，均有一个共同特点，即依赖于一套完备的测试仪器及计算机分析系统，整套测试装置体积通常庞大，测量费用高，测试过程复杂，操作困难，用于大规模人体测试受到很大限制。因此，这类系统目前主要仅用于实验目的，难以推广到具有医学诊断目的的个体化、随意化的步态测量和分析上。剖析起来，造成上述现状的原因主要是缺乏微型化、低成本化及便携化测试仪器。实际上，这一技术瓶颈在将测量和分析过程分开处理后可以得到圆满克服。-->
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的人体步态生理参数监测装置过于庞大、不易携带、无法对人体进行长时无干扰、无间断监测的缺陷，提供一种微型、低成本、方便携带的人体步态信息测量装置。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种记录人体步态信息的微型测量装置，包括用于封装和支撑各部件的基底、用于采集人体步态信息的传感器、用于采集传感器所测量数据的数据采集器、用于存储采集器采集到的数据的数据存储器、用于控制采集、存储及与外接计算机通讯过程的控制器、用于与外部计算机连接的计算机接口和电源。上述技术方案中，所述电源为微型电源，所述的微型电源为钮扣电池、干电池、温差电池或压电电池。上述技术方案中，所述的传感器为压电传感器。上述技术方案中，所述的数据采集器为A/D转换电路。进一步地，所述传感器的数量大于1个，所述数据采集器对每个传感器都有独立的数据采集通道。进一步地，所述数据采集器为集成化的A/D转换电路。上述技术方案中，所述的数据存储器为紫外线可擦除可编程只读存储器、电可擦写存储器、快闪存储器、静态读写存储器或动态读写存储器。上述技术方案中，所述的控制器为微型嵌入式PLC可编程逻辑控制器。上述技术方案中，所述的计算机接口为有线接口或无线接口，所述的有线接口包括USB、串口、并口、PCI/SCSI/SATA/ATA/ISA/AGP、IEEE802.2、IEEE 802.3、IEEE 802.5、Modem/RJ-11、MemSlot、PCMCIA和PS/2；所述的无线接口包括IEEE802.11a/b/g/n、IEEE802.15/16、红外接口、GSM/GPRS接口和CDMA/WCDMA/CDMA2000/TDS-CDMA接口。本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置可置于鞋底或鞋垫之下，通过测量脚底与地面的动态冲击力，从而对人体运动过程中的步态实施记录，也可以分别或同时在膝关节或髋关节等部位设置多个本专利技术的测量装置，通过同时对人体各个部位信息的组合分析，可以得出并可以电影方式重现出整个人体运动状态的完整信息。因此，本专利技术提供的记录人体步态信息的微型测量装置不受特定使用方式的限制。我们知道，人体运动的频率、相位及幅度大小，代表着其自身的活动强-->度、脚底与地面的撞击力、奔跑或步行状态等。因此，通过设置于人体不同部位如脚底、膝关节或髋关节等部位的多个步态测量装置的传感器(而每一部位传感器可还可根据需要设置在多个特定部位)的联合测试，采集并综合分析这几类参数，可以得出对整个人体运动状态的完整信息。近年来，随着计算机、微系统技术、大容量微存储技术与传感技术的飞速发展，使得方便而灵活地对海量动态信息进行采集并实现事后综合分析不再成为一件难事。而与此同时，用于执行任务的器件价格得以大大降低，这使得人们能以一种相对简便的方式完整记录自身在正常生活状态或荷载状态、病变状态、运动状态等情况下的步态信息，之后再借助于计算机对数据予以复现成为可能。因此，本专利技术将人体步态信息的测量和分析过程分开处理，通过设置于鞋垫之下或身体各部位的人体步态测量装置对人体运动信息进行长期监测，即可弥补短时测量和评估的不足。由此可大大降低测量的成本。本专利技术可根据需要对人体行走及奔跑信号进行采集，之后再通过连接计算机，利用预先编制好的计算机软件对数据予以回放及评估，从而得出人体运动状态的更完整合理的结论。实际上，人体步态信号携带有脚底与地面的冲击力、体重甚至是代谢状况等信息，由此发展的测量装置在许多行业均可望发挥重要作用。比如，用于老年人、残疾人、儿童活动状况(包括婴儿蹒跚学步)评估，军队拉练、体育训练强度、体能测试，以及人体特殊状态下的运动生理学，如登山、旅游、马拉松、滑雪、滑冰、舞蹈、甚至是宇航员在太空、月球行走时的步行力测试，实现人体运动状态的全程自测化(Do it yourself-DIY)等；在体育运动中，该测量装置甚至可用于记录田径比赛成绩并分析运动员比赛过程中的详细步态及生理状况等，相当于运动员随身携带的记分器。甚至，基于这种压电芯片的测量装置还可设计成胶囊式，以口服方式吞咽到消化道中，从而测取并记录消化道各部位如腔体及肠道等的蠕动频率，以提供人体消化方面的宝贵信息，完成采集任务的测量装置最终沿直肠排泄出。本专利技术的优点在于：1、本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置将人体步态信息的记录和显示、处理设备相分离，具有体积小、易携带的优点，可实现对人体步态参数全天时的监测与记录。2、本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置成本低，易推广。-->3、本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置可供用户自由选择对人体的步态信号、行走姿态、活动状况、平衡感等多种生理信息的监测与记录，具有应用广泛、使用方便等优点。4、本专利技术提供的记录人体步态信息的微型测量装置由于压电传感器的高灵敏性，在几乎所有需要长时记录应力、应变信息的相关场合均有重要用途。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中：图1为本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置结构图；图面说明：1基底           2压电传感器      3数据采集器4数据存储器     5控制器          33微型电源6计算机接口具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：图1为本专利技术的记录人体步态信息的微型测量装置的一个实施例，该记录人体步态信息的微型测量装置包括：用于封装和支撑所有部件的基底1，用于采集人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记录人体步态信息的微型测量装置，包括：　基底，用于封装和支撑各部件；　传感器，用于采集人体步态信息；　数据采集器，用于采集传感器所测量数据；　数据存储器，用于存储采集器采集到的数据；　控制器，用于控制采集、存储及与外接计算机通讯过程；　计算机接口，用于与外部计算机连接；和　电源，用于为整个测量装置提供工作能源。

【技术特征摘要】
1、一种记录人体步态信息的微型测量装置，包括：基底，用于封装和支撑各部件；传感器，用于采集人体步态信息；数据采集器，用于采集传感器所测量数据；数据存储器，用于存储采集器采集到的数据；控制器，用于控制采集、存储及与外接计算机通讯过程；计算机接口，用于与外部计算机连接；和电源，用于为整个测量装置提供工作能源。2、根据权利要求1所述的记录人体步态信息的微型测量装置，其特征在于，所述传感器还与所述计算机接口电连接。3、根据权利要求1所述的记录人体步态信息的微型测量装置，其特征在于，所述电源为钮扣电池、干电池、温差电池或压电电池。4、根据权利要求1所述的记录人体步态信息的微型测量装置，其特征在于，所述的传感器为压电传感器。5、根据权利要求1所述的记录人体步态信息的微型测量装置，其特征在于，所述的数据采集器为A/D转换电路。6、根据权利要求1所述的记录人体步态信息的微型测量装置，其特征在于，包括多个传感器，所述数据采集器对每个传感器都有独立的数据采集通道。7、根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]