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      適用于姿勢穩(wěn)定度評估與訓練的復健系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:9818045閱讀:616來源:國知局
      適用于姿勢穩(wěn)定度評估與訓練的復健系統(tǒng)的制作方法
      【技術領域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種復健系統(tǒng),尤其涉及一種利用微型慣性組件量測人體姿勢穩(wěn)定評 估與訓練的復健系統(tǒng)。
      【背景技術】
      [0002] 維持姿勢穩(wěn)定度是一般人體質(zhì)量中心(Center of Mass, COM)受到干擾時,最常用 來維持平衡的平衡策略之一,亦是日常生活中常見的功能性動作,對于平衡控制是很大的 挑戰(zhàn)。人體若無法保持姿勢穩(wěn)定,則容易跌倒。目前臨床上人體重心穩(wěn)定度訓練的相關設 備缺乏,導致相關平衡性復健中難以有針對性地進行階段性系統(tǒng)訓練。因此,如何量測人體 姿勢穩(wěn)定度及實時反饋病人復健狀況所最適宜的復健角度范圍,即是本發(fā)明所欲解決的問 題。
      [0003] 現(xiàn)有技術中研究"動作"的實驗室利用人體動作的生物力學分析人體姿勢穩(wěn)定度 是否正常,并且病理動作對身體的控制方式可藉由實驗室之儀器設備來偵測。然而人體姿 勢穩(wěn)定度偵測牽涉復雜的神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)以及各種外在環(huán)境因素影響,因此合理的實驗 設計、實驗設備,與實驗分析者的耐心與細心皆對研究結果影響很大。另外,在實驗分析后, 如何判斷和解讀各類動作分析參數(shù)的數(shù)據(jù),并從眾多的時間與空間參數(shù)、運動學參數(shù)、動力 學參數(shù)與肌肉活動參數(shù)資料中,歸納出合理的解釋,都在考驗人體姿勢穩(wěn)定度研究者的智 慧與經(jīng)驗。
      [0004] 人體姿勢穩(wěn)定度偵測因受到設備及量測環(huán)境的限制,因此一般僅局限于實驗室環(huán) 境以測力板(force plate)測得足底壓力中心(C0P)訊號再經(jīng)運算間接推估出人體質(zhì)量中 心(COM)的變化并搭配復雜的動作分析系統(tǒng)方可精確地獲得人體姿勢穩(wěn)定度參數(shù)。由于人 體動作分析系統(tǒng)是通過記錄固定于人體身上的傳感器,進而推算出人在三維空間中靜態(tài)站 立的晃動軌跡與坐標。該人體動作分析系統(tǒng)不僅價格昂貴,且其人體相對參考坐標的推算 過程與晃動數(shù)據(jù)的后處理相當繁瑣。此外,人體動作分析系統(tǒng)及其外圍設備的架設步驟繁 瑣更需要特定的空間。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術的不足,提供一種構成簡單、使用方便的人體 姿勢穩(wěn)定度評估與訓練系統(tǒng)。
      [0006] 為實現(xiàn)該目的,本發(fā)明的適用于姿勢穩(wěn)定度評估與訓練的復健系統(tǒng)包含:一傳感 器、一微電腦控制器及一無線傳輸單元,該傳感器包含一慣性傳感器。
      [0007] 進一步地,傳感器所量測之身體晃動角度變化,經(jīng)微電腦控制器轉換成模擬訊號 后,由無線傳輸單元與一處理單元進行數(shù)據(jù)交換傳輸。
      [0008] 進一步地,處理單元包含一發(fā)聲器和一顯示屏。
      [0009] 進一步地,傳感器、微電腦控制器、無線傳輸單元被裝在一個殼體內(nèi)。
      [0010] 進一步地,殼體可通過一固定部固定于人體。
      [0011] 進一步地,慣性傳感器為三軸慣性傳感器。
      [0012] 進一步地,三軸慣性傳感器為一三軸加速度計、或三軸陀螺儀、或三軸電子羅盤、 或高度計。
      [0013] 進一步地,三軸慣性傳感器包含三個坐標方向的X、Y、Z軸,定義代表左右方向上 的測量值為a,代表上下方向上的測量值為b,代表前后方向上的測量值為c,人體晃動傾斜 角度值的計算式為:
      [0014]
      [0015] 進一步地,測量到的受測者在前、后、左、右方向上的最大傾斜角度被設定為復健 訓練的目標傾斜角度值。
      [0016] 進一步地,當受測者在某一方向上的傾斜角度超過目標值三次時,系統(tǒng)自動增加 復健角度范圍的值作為新的目標傾斜角度值。
      [0017] 通過本發(fā)明提供的姿勢穩(wěn)定度評估與訓練系統(tǒng),以微型慣性組件被設置于人體上 來感測人體晃動的角度,通過微型慣性組件對人體質(zhì)量中心垂直于地面的傾斜角度進行感 測,因而只需要設置高精密度的微型慣性組件,即可到良好的偵測效果。
      【附圖說明】
      [0018] 圖1為本發(fā)明首選實施方式的復健系統(tǒng)的結構方塊示意圖。
      [0019] 圖2為本發(fā)明首選實施方式的復健系統(tǒng)的架構示意圖。
      [0020] 圖3為本發(fā)明首選實施方式的復健系統(tǒng)的人體晃動傾斜角度計算的示意圖。
      【具體實施方式】
      [0021] 下面結合附圖和【具體實施方式】,對本發(fā)明進行進一步的闡述。
      [0022] 如圖1和圖2所示,本發(fā)明首選實施方式的人體姿勢穩(wěn)定評估與訓練之復健系統(tǒng), 包含有一微型慣性量測單元10和一處理單元20。其中該微型慣性量測單元10包含一個或 一組傳感器101、一微電腦控制器102及無線傳輸單元103。首選地,傳感器101為慣性傳 感器,且為慣性加速度計,在其他實施方式中,也可以是陀螺儀、電子羅盤、高度計等合適的 傳感器。且在本首選實施方式中,傳感器101首選地是三軸慣性傳感器。
      [0023] 當人體晃動時,傳感器101感測病人的人體晃動的角度變化,并輸出傳感器角度 變化感測信號。首選地,傳感器101的三軸慣性傳感器包含X、Y、Z三個軸向。以三軸加速 度計為例,當傳感器位于人體質(zhì)心處時,定義各軸向如下:χ軸加速度為人體質(zhì)心左右移動 的加速度,并定義向左為正值;Y軸加速度為人體質(zhì)心上下移動的加速度,并定義向上為正 值;Z軸加速度為人體質(zhì)心前后移動的加速度,并定義向后為正值。三軸加速度計輸出的加 速度信號經(jīng)與傳感器101相連的微電腦控制器102轉換成模擬信號后,由無線傳輸單元103 傳輸至處理單元20,處理單元20再通過一系列計算得到針對該病人而言最適合的復健角 度范圍值和一最大傾斜角度值,從而方便醫(yī)生或病人根據(jù)該復健角度范圍值調(diào)整復健訓練 的進程安排。
      [0024] 在本發(fā)明的首選實施方式中,無線傳輸單元103為藍牙單元。本領域普通技術人 員可以理解到,無線傳輸單元還可以有很多其他形式,例如WiFi、群峰無線網(wǎng)絡(ZigBee)、 超寬帶(Ultra WideBand ;UWB)、Sub-GHz (1GHz以下頻段)、以及其他合適的形式等。
      [0025]
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