專(zhuān)利名稱(chēng)：一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置及其摹擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)多個(gè)加速度傳感器摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)下，通過(guò)加速度傳感器檢測(cè)胎兒胎動(dòng)信息時(shí)，常因?yàn)樵袐D自身的走動(dòng)、轉(zhuǎn)身、呼吸、咳嗽等干擾導(dǎo)致單個(gè)加速度傳感器無(wú)法準(zhǔn)確判別胎兒胎動(dòng)；但完全讓孕婦靜臥不動(dòng)持續(xù)一個(gè)多小時(shí)又是很難實(shí)現(xiàn)的事情；由此便造成準(zhǔn)確檢測(cè)胎動(dòng)極為不便甚至無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)的缺陷，提供一種能夠分別感知腹壁表面各處的微小變化和動(dòng)作，摹擬出整個(gè)腹壁表面的動(dòng)作和變化的摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置。本發(fā)明為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，包括N個(gè)加速度傳感器、信號(hào)處理電路、 ARM芯片、時(shí)間芯片、USB接口、用于向ARM供電的電源、用于向時(shí)間芯片供電的電池，所述N 為大于2的自然數(shù)；其中，所述N個(gè)加速傳感器并聯(lián)后與信號(hào)處理電路的輸入端相連接，所述信號(hào)處理器的輸出端與ARM芯片相連接，所述時(shí)間芯片的輸出端與ARM芯片的輸入端相連接，所述ARM芯片的輸出端通過(guò)USB接口連接外部PC機(jī)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述信號(hào)處理電路包括惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路、高通隔直電路、信號(hào)放大電路、低通濾波電路和二級(jí)放大電路，所述加速傳感器并聯(lián)后輸出端與惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸出端與高通隔直電路的輸入端相連，高通隔直電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端與低通濾波電路的輸入端相連，低通濾波電路的輸出端與二級(jí)放大器的輸入端相連，二級(jí)放大器的輸出端與ARM芯片的輸入端相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述ARM芯片采用LPC1574型芯片。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述加速傳感器采用MMA6271Q型加速傳感器。一種采用本發(fā)明的摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置來(lái)摹擬腹壁表面動(dòng)作的方法，包括以下步驟
步驟A，檢測(cè)獲取每個(gè)加速度傳感器的三軸加速度數(shù)值，所述三軸加速度數(shù)值為三維空間數(shù)值；
步驟B，將步驟A獲取的三軸加速度數(shù)值轉(zhuǎn)化成一個(gè)矢量值來(lái)代表每個(gè)加速度傳感器所在的空間位置；
步驟C，根據(jù)不同時(shí)間間隔檢測(cè)出的加速度傳感器數(shù)據(jù)，不斷更新并存儲(chǔ)步驟B所述的
矢量值；
步驟D，重復(fù)步驟A至步驟C，得到加速度傳感器在三維空間的三個(gè)方向上加速度數(shù)值的變化，通過(guò)矢量運(yùn)算計(jì)算出該傳感器所在位置的變化軌跡；
步驟E，通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有加速度傳感器的空間位置變化軌跡，摹擬得到加速度傳感器所在腹壁位置的變化軌跡，判斷出整體腹壁皮膚的不同動(dòng)作數(shù)據(jù)信息；
步驟F，將步驟E得到的動(dòng)作數(shù)據(jù)信息傳輸給外部計(jì)算機(jī)，采用圖形軟件摹擬呈現(xiàn)腹壁的運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種通過(guò)多個(gè)加速度傳感器摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置能夠準(zhǔn)確判斷腹壁自身的前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)張、收縮等動(dòng)作以及由于胎兒胎動(dòng)導(dǎo)致的腹壁表面突起、振動(dòng)等局部變化。對(duì)腹壁表面動(dòng)作和變化的立體摹擬，有助于準(zhǔn)確區(qū)分胎兒胎動(dòng)對(duì)腹壁表面的影響以及孕婦自身導(dǎo)致的腹壁動(dòng)作，能夠準(zhǔn)確判斷胎動(dòng)，并且立體、直觀(guān)、生動(dòng)，部分具備了 B超的效果而毫無(wú)B超的輻射影響，具有較高的科研價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的裝置模塊結(jié)構(gòu)圖。圖2是信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是ARM中嵌入式軟件的基本流程圖。圖4是通過(guò)加速度傳感器數(shù)值變化計(jì)算出的腹壁各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)腹壁整體幾種常見(jiàn)動(dòng)作方式的判斷示意圖。圖5是通過(guò)測(cè)量到的傳感器在X\Y\Z三個(gè)方向上的加速度值摹擬出傳感器所在位置的矢量形式示意圖。圖6是通過(guò)測(cè)量到的傳感器在不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量到的加速度值摹擬出傳感器所在位置的動(dòng)作軌跡的矢量變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明
如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種通過(guò)多個(gè)加速度傳感器摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，包括2個(gè)以上的加速度傳感器、信號(hào)處理電路、ARM芯片、時(shí)間芯片、電源、電池、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 USB接口。其中電源與ARM芯片相連接，電池與時(shí)間芯片相連接，時(shí)間芯片的輸出端與ARM 芯片的輸入端相連；所述多個(gè)加速傳感器并聯(lián)后再與信號(hào)處理電路的輸入端相連；信號(hào)處理器的輸出端與ARM芯片相連，ARM芯片的輸出端通過(guò)USB接口連接外部PC機(jī)，ARM芯片的輸出端還與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連。其中，加速度傳感器負(fù)責(zé)感知腹壁表面各處的微小變化，信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)將信號(hào)放大濾波后傳輸給ARM芯片，ARM芯片通過(guò)內(nèi)在算法，將各個(gè)加速度傳感器感知的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為腹壁表面整體變化的數(shù)據(jù)，并將其儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，通過(guò)USB接口連接到外部PC 機(jī)上，通過(guò)配套研發(fā)的上位機(jī)軟件，立體摹擬腹壁曲面的動(dòng)作和變化特征，區(qū)分出腹壁整體的前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)張、收縮等動(dòng)作以及腹壁局部的曲張變化。如圖2所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述信號(hào)處理電路包括惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路、高通隔直電路、信號(hào)放大電路、低通濾波電路和二級(jí)放大電路，所述加速傳感器并聯(lián)后輸出端與惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸出端與高通隔直電路的輸入端相連，高通隔直電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端與低通濾波電路的輸入端相連，低通濾波電路的輸出端與二級(jí)放大器的輸入端相連，二級(jí)放大器的輸出端與ARM芯片的輸入端相連。作為優(yōu)選方案，本發(fā)明中的ARM芯片采用LPC1574型芯片，加速傳感器采用 MMA6271Q型加速傳感器。圖4通過(guò)加速度傳感器數(shù)值變化計(jì)算出的腹壁各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)腹壁整體幾種常見(jiàn)動(dòng)作方式的判斷示意圖。圖5是通過(guò)測(cè)量到的傳感器在X\Y\Z三個(gè)方向上的加速度值摹擬出傳感器所在位置的矢量形式示意圖。圖6是通過(guò)測(cè)量到的傳感器在不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量到的加速度值摹擬出傳感器所在位置的動(dòng)作軌跡的矢量變化圖。結(jié)合圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明摹擬腹壁表面動(dòng)作的方法，包括以下步驟 步驟A，檢測(cè)獲取每個(gè)加速度傳感器的三軸加速度數(shù)值，所述三軸加速度數(shù)值為三維
空間數(shù)值；
步驟B，將步驟A獲取的三軸加速度數(shù)值轉(zhuǎn)化成一個(gè)矢量值來(lái)代表每個(gè)加速度傳感器所在的空間位置；
步驟C，根據(jù)不同時(shí)間間隔檢測(cè)出的加速度傳感器數(shù)據(jù)，不斷更新并存儲(chǔ)步驟B所述的
矢量值；
步驟D，重復(fù)步驟A至步驟C，得到加速度傳感器在三維空間的三個(gè)方向上加速度數(shù)值的變化，通過(guò)矢量運(yùn)算計(jì)算出該傳感器所在位置的變化軌跡；
步驟Ε，通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有加速度傳感器的空間位置變化軌跡，摹擬得到加速度傳感器所在腹壁位置的變化軌跡，判斷出整體腹壁皮膚的不同動(dòng)作數(shù)據(jù)信息；
步驟F，將步驟E得到的動(dòng)作數(shù)據(jù)信息傳輸給外部計(jì)算機(jī)，采用圖形軟件摹擬呈現(xiàn)腹壁的運(yùn)動(dòng)軌跡。
權(quán)利要求
1.一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，其特征在于包括N個(gè)加速度傳感器、信號(hào)處理電路、ARM芯片、時(shí)間芯片、USB接口、用于向ARM供電的電源、用于向時(shí)間芯片供電的電池，所述N為大于2的自然數(shù)；其中，所述N個(gè)加速傳感器并聯(lián)后與信號(hào)處理電路的輸入端相連接，所述信號(hào)處理器的輸出端與ARM芯片相連接，所述時(shí)間芯片的輸出端與ARM芯片的輸入端相連接，所述ARM芯片的輸出端通過(guò)USB接口連接外部PC機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理電路包括惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路、高通隔直電路、信號(hào)放大電路、低通濾波電路和二級(jí)放大電路，所述加速傳感器并聯(lián)后輸出端與惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，惠斯通電橋轉(zhuǎn)換電路的輸出端與高通隔直電路的輸入端相連，高通隔直電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端與低通濾波電路的輸入端相連，低通濾波電路的輸出端與二級(jí)放大器的輸入端相連，二級(jí)放大器的輸出端與ARM芯片的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，其特征在于所述ARM芯片采用LPC1574型芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，其特征在于所述加速傳感器采用MMA6271Q型三軸加速傳感器。
5.一種采用權(quán)利要求1所述的裝置摹擬腹壁表面動(dòng)作的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A，檢測(cè)獲取每個(gè)加速度傳感器的三軸加速度數(shù)值，所述三軸加速度數(shù)值為三維空間數(shù)值；步驟B，將步驟A獲取的三軸加速度數(shù)值轉(zhuǎn)化成一個(gè)矢量值來(lái)代表每個(gè)加速度傳感器所在的空間位置；步驟C，根據(jù)不同時(shí)間間隔檢測(cè)出的加速度傳感器數(shù)據(jù)，不斷更新并存儲(chǔ)步驟B所述的矢量值；步驟D，重復(fù)步驟A至步驟C，得到加速度傳感器在三維空間的三個(gè)方向上加速度數(shù)值的變化，通過(guò)矢量運(yùn)算計(jì)算出該傳感器所在位置的變化軌跡；步驟E，通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有加速度傳感器的空間位置變化軌跡，摹擬得到加速度傳感器所在腹壁位置的變化軌跡，判斷出整體腹壁皮膚的不同動(dòng)作數(shù)據(jù)信息；步驟F，將步驟E得到的動(dòng)作數(shù)據(jù)信息傳輸給外部計(jì)算機(jī)，采用圖形軟件摹擬呈現(xiàn)腹壁的運(yùn)動(dòng)軌跡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種摹擬腹壁表面動(dòng)作的裝置，包括N個(gè)加速度傳感器、信號(hào)處理電路、ARM芯片、時(shí)間芯片、USB接口、用于向ARM供電的電源、用于向時(shí)間芯片供電的電池，所述N為大于2的自然數(shù)；其中，所述N個(gè)加速傳感器并聯(lián)后與信號(hào)處理電路的輸入端相連接，所述信號(hào)處理器的輸出端與ARM芯片相連接，所述時(shí)間芯片的輸出端與ARM芯片的輸入端相連接，所述ARM芯片的輸出端通過(guò)USB接口連接外部PC機(jī)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種摹擬方法，通過(guò)多個(gè)加速度傳感器摹擬腹壁表面動(dòng)作，能夠分別感知腹壁表面各處的微小變化和動(dòng)作，摹擬出整個(gè)腹壁表面的動(dòng)作和變化，并可以通過(guò)電腦軟件立體直觀(guān)地加以呈現(xiàn)出來(lái)。
文檔編號(hào)A61B5/11GK102551730SQ20111042045
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者李琦, 鄒毅 申請(qǐng)人:無(wú)錫市仁科醫(yī)療電子有限公司