本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中風(fēng)（Stroke）也叫腦卒中。腦卒中是一種致殘率很高的疾病，其愈后有著不同程度的偏癱、智能減退、眩暈、失語(yǔ)等癥狀直接影響患者的生活質(zhì)量，給家庭和工作帶來(lái)了很大的困難。因此，腦卒中患者要盡早采取康復(fù)訓(xùn)練。

腦卒中患者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的過(guò)程中，往往需要通過(guò)肌電檢測(cè)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的生理信息，以便為醫(yī)師正確診斷病情和制定科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練方案提供基本依據(jù)。目前，醫(yī)院所使用的肌電檢測(cè)裝置往往存在信噪比低、長(zhǎng)期佩戴不舒適、易受到光照、背景等外界環(huán)境的干擾、抗運(yùn)動(dòng)干擾能力差等缺點(diǎn)；同時(shí)，在測(cè)量多重生理信號(hào)時(shí)，使用者必須在身上通過(guò)電線連接所有的傳感器，通?？赡苓€需要一臺(tái)較龐大的主機(jī)，這將嚴(yán)重限制使用者的行動(dòng) ；再者，若需要在測(cè)量期間移動(dòng)時(shí)，醫(yī)護(hù)人員就必須重新對(duì)連接線進(jìn)行配接，這也給醫(yī)護(hù)人員造成很多麻煩。

因此，構(gòu)建一種無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確地采集腦卒中患者的運(yùn)功功能，已成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種低功耗、低負(fù)荷的無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集和無(wú)線傳輸。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)，包括多通道肌電采集裝置、多通道姿態(tài)采集裝置、足底壓力檢測(cè)裝置及控制裝置，所述控制裝置與多通道肌電采集裝置、多通道姿態(tài)采集裝置及足底壓力檢測(cè)裝置分別相連；所述多通道肌電采集裝置，用于采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同肌肉的電生理活動(dòng)信號(hào)；所述多通道姿態(tài)采集裝置，用于采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中目標(biāo)關(guān)節(jié)的活動(dòng)信號(hào)，所述目標(biāo)關(guān)節(jié)包括雙側(cè)腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)以及頸椎、腰椎及胸椎關(guān)節(jié)；所述足底壓力檢測(cè)裝置，用于采用運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力的分布信號(hào)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述控制裝置包括控制器及無(wú)線傳輸裝置，所述控制器通過(guò)無(wú)線傳輸裝置分別與所述多通道肌電采集裝置、多通道姿態(tài)采集裝置及足底壓力檢測(cè)裝置相連。

作為上述方案的改進(jìn)，所述無(wú)線傳輸裝置為2.4GHz無(wú)線傳輸裝置。

作為上述方案的改進(jìn)，所述多通道肌電采集裝置包括電極貼片及肌電放大電路，所述電極貼片與肌電放大電路之間通過(guò)導(dǎo)線電連接。

作為上述方案的改進(jìn)，所述電極貼片包括基材層、包覆于所述基材層上表面的貼附層及封裝于所述基材層上的電極，所述貼附層上開(kāi)設(shè)有與所述電極相對(duì)應(yīng)的通孔，所述電極通過(guò)導(dǎo)線與肌電放大電路相連。

作為上述方案的改進(jìn)，所述多通道姿態(tài)采集裝置包括陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)及A/D轉(zhuǎn)換器，所述陀螺儀、加速度計(jì)及磁力計(jì)分別與A/D轉(zhuǎn)換器電連接。

作為上述方案的改進(jìn)，所述足底壓力檢測(cè)裝置包括依次相連的傳感鞋墊、模數(shù)轉(zhuǎn)換采集器及信號(hào)放大調(diào)理電路。

作為上述方案的改進(jìn)，所述傳感鞋墊包括鞋墊本體及嵌于所述鞋墊本體內(nèi)的壓力傳感器陣列。

實(shí)施本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型通過(guò)將多通道肌電采集裝置、多通道姿態(tài)采集裝置、足底壓力檢測(cè)裝置及控制裝置相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集和無(wú)線傳輸，用以定量評(píng)估患者運(yùn)動(dòng)控制與完成效度，以助臨床判別跌倒風(fēng)險(xiǎn)，確定患者生活活動(dòng)范圍，明確患者的治療潛力以及治療方向。

同時(shí)，本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)獨(dú)特的多通道肌電采集裝置、多通道姿態(tài)采集裝置及足底壓力檢測(cè)裝置，通過(guò)多傳感器的融合，構(gòu)成低功耗、低負(fù)荷的無(wú)線可穿戴傳感設(shè)置，使得檢測(cè)過(guò)程不受光照、背景等外界環(huán)境的干擾，克服了攝像機(jī)監(jiān)測(cè)區(qū)域受限的缺點(diǎn)，靈活性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)的電路示意圖；

圖3是圖1中電極貼片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中電極貼片的另一結(jié)構(gòu)示意圖

圖5是圖1中肌電放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。僅此聲明，本發(fā)明在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本發(fā)明的附圖為基準(zhǔn)，其并不是對(duì)本發(fā)明的具體限定。

參見(jiàn)圖1，圖1顯示了本實(shí)用新型無(wú)線多通道姿態(tài)、肌電、足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)100的具體結(jié)構(gòu)，其包括多通道肌電采集裝置1、多通道姿態(tài)采集裝置2、足底壓力檢測(cè)裝置3及控制裝置4，所述控制裝置4與多通道肌電采集裝置1、多通道姿態(tài)采集裝置2及足底壓力檢測(cè)裝置3分別相連。具體地：

所述多通道肌電采集裝置1，用于采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同肌肉的電生理活動(dòng)信號(hào)，以便醫(yī)師判斷肌肉的激活以及協(xié)同信息。

所述多通道姿態(tài)采集裝置2，用于采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中目標(biāo)關(guān)節(jié)的活動(dòng)信號(hào)，所述目標(biāo)關(guān)節(jié)包括雙側(cè)腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)以及頸椎、腰椎及胸椎關(guān)節(jié)。

所述足底壓力檢測(cè)裝置3，用于采用運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力的分布信號(hào)（如：足與地面的接觸狀況、受力大小、分布以及隨時(shí)間的不同變化等信息），以便醫(yī)師判斷中風(fēng)患者的姿態(tài)平衡狀況。

因此，通過(guò)本實(shí)用新型能夠?qū)⒍嗤ǖ兰‰姴杉b置1、多通道姿態(tài)采集裝置2、足底壓力檢測(cè)裝置3及控制裝置4相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集，對(duì)多個(gè)模塊，數(shù)據(jù)總線進(jìn)行無(wú)縫的操作。

如圖2所示，所述控制裝置4包括控制器41及無(wú)線傳輸裝置，所述控制器41通過(guò)無(wú)線傳輸裝置分別與所述多通道肌電采集裝置1、多通道姿態(tài)采集裝置2及足底壓力檢測(cè)裝置3相連，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集和無(wú)線傳輸。其中，所述控制器41優(yōu)選為STM32控制器41。所述無(wú)線傳輸裝置為2.4GHz無(wú)線傳輸裝置，由于本實(shí)用新型中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，因此，無(wú)線傳輸裝置采用低功耗的2.4GHz無(wú)線傳輸裝置，可支持最大11Mbps和54Mbps的速度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

相應(yīng)地，所述多通道姿態(tài)采集裝置2包括陀螺儀21、加速度計(jì)22、磁力計(jì)23及A/D轉(zhuǎn)換器24，所述陀螺儀21、加速度計(jì)22及磁力計(jì)23分別與A/D轉(zhuǎn)換器24電連接。其中，所述陀螺儀21優(yōu)選為L(zhǎng)PY530或LPR530，量程為±1200°/s；所述加速度計(jì)22優(yōu)選為ADXL345，量程為±16g；所述磁力計(jì)23優(yōu)選為HMC5883，量程為±8Ga。多通道姿態(tài)采集裝置2工作時(shí)，陀螺儀21、加速度計(jì)22及磁力計(jì)23所采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器24進(jìn)行降噪處理后，可得出人體關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

另外，所述足底壓力檢測(cè)裝置3包括依次相連的傳感鞋墊31、模數(shù)轉(zhuǎn)換采集器32及信號(hào)放大調(diào)理電路33。其中，所述傳感鞋墊31包括鞋墊本體及嵌于所述鞋墊本體內(nèi)的壓力傳感器陣列。需要說(shuō)明的是，施加于壓力傳感器上的壓力能夠轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而獲得足底壓力的分布與變化。

同時(shí)，所述多通道肌電采集裝置1包括電極貼片11及肌電放大電路12，所述電極貼片11與肌電放大電路12之間通過(guò)導(dǎo)線11E電連接。

因此，本實(shí)用新型中控制器41通過(guò)SPI（Serial Peripheral Interface）接口實(shí)現(xiàn)與A/D轉(zhuǎn)換器24的連接，通過(guò)ADC（Analog-to-Digital Converter）接口實(shí)現(xiàn)與肌電放大電路12的連接，通過(guò)TWI（Two-wire Serial Interface）接口實(shí)現(xiàn)與信號(hào)放大調(diào)理電路33的連接，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集。

如圖3及圖4所示，所述電極貼片11包括基材層11B、包覆于所述基材層11B上表面的貼附層11A及封裝于所述基材層11B上的電極11C，所述貼附層11A上開(kāi)設(shè)有與所述電極11C相對(duì)應(yīng)的通孔11D，所述電極11C通過(guò)導(dǎo)線11E與肌電放大電路12相連。

優(yōu)選地，所述基材層11B及貼附層11A由PDMS（polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷）制成，具有良好的延展性，便于拉伸，可有效提升佩戴的舒適度；所述電極由鎳或氧化銀制成，靈敏度高。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中的電極貼片11具有低噪音、低阻抗、粘附能力高的特點(diǎn)，可提高腦卒中患者在長(zhǎng)期佩戴過(guò)程中的舒適度。

如圖5所示，所述肌電放大電路12包括依次串接的電極層電路、細(xì)胞層電路、表皮層電路以及真皮和皮下組織層電路，其中：

所述電極層電路包括電極電源E1、電極電容C1及電極電阻R1，所述電極電容C1與電極電阻R1并聯(lián)，所述電極電源E1的輸出端連接所述電極電容C1及電極電阻R1的輸入端；

所述細(xì)胞層電路包括細(xì)胞電阻R2，所述細(xì)胞電阻R2的輸入端連接所述電極電容C1及電極電阻R1的輸出端；

所述表皮層電路包括表皮電源E3、表皮電容C3及表皮電阻R3，所述表皮電容C3及表皮電阻R3并聯(lián)，所述表皮電源E3的輸入端連接所述細(xì)胞電阻R2的輸出端，所述表皮電源E3的輸出端連接所述表皮電容C3及表皮電阻R3的輸入端；

所述真皮和皮下組織層電路包括皮下電阻R4，所述皮下電阻R4的輸入端連接所述表皮電容C3及表皮電阻R3的輸出端。

進(jìn)一步，所述肌電放大電路12包括還包括汗腺層電路，所述汗腺層電路與表皮層電路并聯(lián)；所述汗腺層電路包括汗腺電源E5、汗腺電容C5及汗腺電阻R5，所述汗腺電源E5的輸入端連接所述細(xì)胞電阻R2的輸出端，所述汗腺電源E5的輸出端連接所述汗腺電容C5及汗腺電阻R5的輸入端，所述汗腺電容C5及汗腺電阻R5的輸出端連接所述皮下電阻R4的輸入端。

與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本實(shí)用新型中肌電放大電路12采用獨(dú)立的電源系統(tǒng)（如電極電源E1、表皮電源E3及汗腺電源E5），形成具有低噪聲、抗運(yùn)動(dòng)干擾能力強(qiáng)、高共模抑制比的肌電放大電路12。

由上可知，本實(shí)用新型通過(guò)將多通道肌電采集裝置1、多通道姿態(tài)采集裝置2、足底壓力檢測(cè)裝置3及控制裝置4相互結(jié)合，構(gòu)成無(wú)線可穿戴傳感設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、表面肌電、足底壓力的有效采集和無(wú)線傳輸；同時(shí)，本實(shí)用新型不會(huì)受到光照、背景等外界環(huán)境的干擾，克服了攝像機(jī)監(jiān)測(cè)區(qū)域受限的缺點(diǎn)，靈活性強(qiáng)。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。