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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201621354337.3 (22)申请日 2016.12.12 (73)专利权人 施则威 地址 100120 北京市东城区六铺炕12-3- 601 (72)发明人 施则威 (51)Int.Cl. A61B 5/11(2006.01) (54)实用新型名称 穿戴式人体平衡能力监测仪 (57)摘要 穿戴式人体平衡能力监测仪包括： 腰部监测 装置， 固定在腰部穿戴件上， 并具有检测人体行 走时腰部加速度的腰部加速度传感器； 左脚监测 装置， 固定在左脚穿戴件上， 并具有检测人体行 。
2、走时左脚加速度的左脚加速度传感器； 右脚监测 装置， 固定在右脚穿戴件上， 并具有检测人体行 走时右脚加速度的右脚加速度传感器； 显示装 置， 固定在手腕穿戴件上， 并具有显示器， 当穿戴 式人体平衡监测仪穿戴在行走的人体上时， 腰部 监测装置、 左脚监测装置、 右脚监测装置分别实 时检测腰部、 左右脚的加速度， 并分别将检测的 腰部、 左右脚的加速度发送给显示装置， 显示装 置接收腰部、 左右脚的加速度， 并在显示器上显 示基于腰部、 左右脚的加速度计算的人体行走平 衡能力值。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 206979491 U 2018.02.09 CN 206979491。
3、 U 1.一种穿戴式人体平衡能力监测仪， 其特征在于， 所述穿戴式人体平衡能力监测仪包 括： 腰部穿戴件， 用于穿戴在腰部； 左脚穿戴件， 用于穿戴在左脚踝处； 右脚穿戴件， 用于穿 戴在右脚踝处； 手腕穿戴件， 用于穿戴在手腕处； 其特征在于， 所述腰部穿戴件上设置有腰部监测装置， 其包括： 腰部加速度传感器， 用于检测人体行 走时腰部的加速度； 以及腰部通信单元， 用于发送通过腰部加速度传感器获得的加速度数 据； 所述左脚穿戴件上设置有左脚监测装置， 其包括： 左脚加速度传感器， 用于检测人体行 走时左脚的加速度； 以及左脚通信单元， 用于发送通过左脚加速度传感器获得的加速度数 据； 所述。
4、右脚穿戴件上设置有右脚监测装置， 其包括： 右脚加速度传感器， 用于检测人体行 走时右脚的加速度； 以及右脚通信单元， 用于发送通过右脚加速度传感器获得的加速度数 据； 所述手腕穿戴件上设置有显示装置， 其包括： 手腕通信模块， 用于接收所述腰部加速 度、 左脚加速度以及右脚加速度； 处理模块， 用于根据接收的所述腰部加速度、 左脚加速度 以及右脚加速度计算人体行走平衡能力值， 以及显示模块， 用于显示所述人体行走平衡能 力值。 2.根据权利要求1所述的穿戴式人体平衡能力监测仪， 其特征在于， 所述腰部加速度传感器、 所述左脚加速度传感器以及所述右脚加速度传感器分别是三 轴加速度传感器、 六轴。
5、加速度传感器、 九轴加速度传感器中的任意一种。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 206979491 U 2 穿戴式人体平衡能力监测仪 技术领域 0001 本实用新型涉及监测行走时人体的平衡能力及其变化的穿戴式人体平衡能力监 测仪。 背景技术 0002 老年人因衰老、 疾病、 长期服药等原因， 平衡机能逐渐退化， 步行中的不良动作时 常出现， 摔倒危险逐渐增加。 平衡机能退化过程又因人而异， 没有一刀切的时间点， 老年人 对自己的身体状况往往认识不清， 在平衡能力退化到警戒位置时， 没有及时采取预防措施， 遇到紧急情况时便力不从心， 步态失调， 导致摔倒而酿成惨剧。 如果能通过行走姿态。
6、实时判 断一个人平衡状态的好坏， 就能够将摔倒风险高的老年人甄别出来， 将老年人平衡能力衰 退的趋势显现出来， 提示其小心谨慎， 加强防护， 避免跌倒摔伤。 0003 另外， 有些疾病不会突然发病而是慢慢渐进变化， 隐匿性强， 最初人体是无法感受 到的， 但会影响人体的生理机能， 比如引起人行走、 跑动时的平衡能力发生变化。 如果能够 实时监测行走姿态， 及时发现平衡能力的不正常恶化， 能够在更早的时间发现疾病， 这样能 够更好地治疗疾病， 减少病患的痛苦。 0004 然而， 人体平衡影响因素多， 牵扯关系复杂， 研究难度很大。 平衡能力测量， 目前常 见的是Berg平衡量表(Berg Bal。
7、ance Scale,BBS)或Tinetti量表法(Tinetti Performance Oriented Mobility Assessment,Tinetti POMA)， 被测试者需在特定的场景下做指定动 作， 比如起身、 坐下、 轻推、 闭眼、 3米行走等等， 由测试人员根据动作完成质量打分， 主观判 断的成分比较多。 此外还有仪器测量， 通常是让受测者在实验平台， 如压力平台上完成指定 动作， 由仪器记录相关数据， 比如在睁眼、 闭眼、 受到干扰刺激时的重心漂移情况， 或者在跑 步机上完成指定动作时的步幅、 步频等。 仪器测量的客观性有了较大提高， 但和量表法一 样， 所测量的仍。
8、然是一些间接指标， 并且， 由于设备体积造价所限， 大众化普及十分困难。 0005 以上现有平衡能力测量方法及各种各样的改进版， 其本质上测试的都是特定场 景， 而不是被测试者日常行走中平衡能力的真实表现， 因此， 没有解决常态化、 便捷化、 不干 扰受测者日常活动， 直接测试真实情景下的人体平衡能力的难题。 发明内容 0006 因此， 急需开发出能够从日常的行走动作中监测人体平衡能力的装置。 0007 为了解决上述的问题， 本实用新型提供一种穿戴式行走平衡能力监测仪， 用于穿 戴在人体上来监测人体行走时的平衡能力， 所述穿戴式行走平衡能力监测仪包括： 0008 腰部穿戴件， 用于穿戴在腰部；。
9、 0009 腰部监测装置， 固定在腰部穿戴件上， 并包括： 检测人体行走时的腰部加速度的腰 部加速度传感器、 以及发送所述腰部加速度的腰部通信模块； 0010 左脚穿戴件， 用于穿戴在左脚踝处； 0011 左脚监测装置， 固定在左脚穿戴件上， 并包括： 检测人体行走时的左脚加速度的左 说 明 书 1/4 页 3 CN 206979491 U 3 脚加速度传感器、 以及发送所述左脚加速度的左脚通信模块； 0012 右脚穿戴件， 用于穿戴在右脚踝处； 0013 右脚监测装置， 固定在右脚穿戴件上， 并包括： 检测人体行走时的右脚加速度的右 脚加速度传感器、 以及发送所述右脚加速度的右脚通信模块； 。
10、0014 手腕穿戴件， 用于穿戴在手腕处； 以及 0015 显示装置， 固定在手腕穿戴件上， 并包括： 接收所述腰部加速度、 左脚加速度以及 右脚加速度的通信模块、 基于接收的所述腰部加速度、 左脚加速度以及右脚加速度计算人 体行走平衡能力值的处理器、 以及显示所述人体行走平衡能力值的显示器， 0016 其中， 当所述穿戴式行走平衡能力监测仪被穿戴在行走的人体上时， 所述腰部监 测装置、 左脚监测装置、 右脚监测装置分别实时检测所述腰部、 左右脚的加速度， 并分别将 检测的所述腰部、 左右脚的加速度发送给所述显示装置， 所述显示装置接收所述腰部、 左右 脚的加速度， 并在显示器上显示基于所述腰。
11、部、 左右脚的加速度计算的所述人体行走平衡 能力值。 0017 优选地， 所述腰部加速度传感器、 所述左脚加速度传感器以及所述右脚加速度传 感器可以分别是三轴加速度传感器、 六轴加速度传感器、 九轴加速度传感器中的任意一种。 0018 人在行走时， 左右脚构成支撑面， 而腰是身体重心所在位置， 是整个身体的代表。 根据本实用新型， 直接提取人体上腰部及左右脚三个点位的运动数据， 能够以最少的观察 点描述整个身体的总体平衡状态， 具有简单、 便捷、 直接的优点， 由于仅采集人体的腰部、 左 右脚在人体行走时的加速度， 因此能够做到在日常行走中不干扰受测对象的情况下监测人 体平衡能力， 并且通过显。
12、示器实时显示人体平衡能力分值。 由此， 使得监测仪结构简单、 成 本低， 并能够将行走平衡能力的检测常态化、 便捷化， 能够直接测试真实情景下的人体平衡 能力。 附图说明 0019 图1是示出根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪及其穿戴方式 的示意图。 0020 图2是示出根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪的腰部、 左右 脚监测装置以及显示装置的结构框图。 0021 图3是示出根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪的人体平衡能 力显示示例图。 具体实施方式 0022 下面， 参照附图， 对根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪1进行 详细说明。 这。
13、里， 将人体腰部设为A点， 左脚踝设为B点， 右脚踝设为C点， 将前后方向设为x方 向， 左右方向设为y方向并将上下方向设为z方向。 0023 图1是示出根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪及其穿戴方式 的示意图， 图2是示出根据本实用新型的实施例的穿戴式人体平衡能力监测仪的腰部、 左右 脚监测装置以及显示装置的结构框图。 0024 如图1所示， 穿戴式人体平衡能力监测仪1穿戴在身体上使用。 该穿戴式人体平衡 说 明 书 2/4 页 4 CN 206979491 U 4 能力监测仪1包括： 腰部穿戴件11， 用于穿戴在腰部； 腰部监测装置12， 固定在腰部穿戴件11 上； 左脚穿戴。
14、件13， 用于穿戴在左脚踝处； 左脚监测装置14， 固定在左脚穿戴件13上； 右脚穿 戴件15， 用于穿戴在左脚踝处； 右脚监测装置16固定在右脚穿戴件15上； 手腕穿戴件17， 用 于穿戴在手腕处； 监测装置18， 固定在手腕穿戴件17上。 0025 腰部穿戴件11可以是任意的可固定到人体腰部或者人所穿着的衣物上的固定件， 例如可以是绑带、 腰带、 魔术贴等等， 从而通过绑、 系、 粘贴等方式进行穿戴。 0026 左右脚穿戴件13、 15可以是任意的可固定到腿部的穿戴件， 这里具体举例为脚踝 处或者人所穿着的衣物上的固定件， 例如可以是绑带、 脚环、 魔术贴等等， 从而通过绑、 系、 扣、 。
15、粘贴等方式进行穿戴。 0027 手腕穿戴件17可以是任意的可固定到手臂， 这里具体举例为手腕处或者人所穿着 的衣物上的固定件， 例如可以是绑带、 手环、 魔术贴等等， 从而通过绑、 系、 扣、 粘贴等方式进 行穿戴。 0028 这里， 以腰部穿戴件11、 左右脚穿戴件13、 15为绑带， 手腕穿戴件17为手环为例。 0029 如图2所示， 腰部监测装置12包括腰部加速度传感器121和腰部通信模块122。 腰部 加速度传感器121检测人体行走时腰部的加速度， 获得腰部的xyz各方向加速度数据。 腰部 通信模块122将通过腰部加速度传感器121获得的腰部的xyz各方向加速度数据发送给显示 装置18。
16、。 0030 左脚监测装置14包括左脚加速度传感器141和左脚通信模块142。 左脚加速度传感 器141检测人体行走时左脚的加速度， 获得左脚的xyz各方向加速度数据。 左脚通信模块142 将通过左脚加速度传感器141获得的左脚的xyz各方向加速度数据发送给显示装置18。 0031 右脚监测装置16包括右脚加速度传感器161和右脚通信模块162。 右脚加速度传感 器161检测人体行走时右脚的加速度， 获得右脚的xyz各方向加速度数据。 右脚通信模块162 将通过右脚加速度传感器161获得的右脚的xyz各方向加速度数据发送给显示装置18。 0032 监测装置18包括通信模块181、 处理器182。
17、以及显示器183。 通信模块181接收分别 由腰部通信模块122、 左脚通信模块142、 右脚通信模块162发来的腰部、 左脚以及右脚的xyz 各方向加速度数据， 将其传给处理器182。 处理器182基于来自通信模块181的腰部、 左脚以 及右脚的xyz各方向加速度数据评估人体行走平衡能力。 显示器183显示处理器182所评估 的人体行走平衡能力。 0033 这里， 腰部加速度传感器、 左脚加速度传感器以及右脚加速度传感器可以使用通 常的加速度传感器即可， 例如可以使用三轴加速度传感器、 六轴加速度传感器、 九轴加速度 传感器中的任意一种。 0034 腰部通信模块、 左脚通信模块以及右脚通信模。
18、块可以使用能够进行无线通信的通 信模块， 例如蓝牙通信模块、 射频模块等等。 0035 下面， 对处理器182基于腰部、 左脚以及右脚的xyz各方向加速度数据评估人体行 走平衡能力的过程进行说明。 0036 处理器182在接收到腰部、 左脚以及右脚的xyz各方向加速度数据， 通过傅里叶变 换， 将获得的腰部、 左脚以及右脚的xyz各方向加速度数据分别转换成频谱数据， 获得9轴频 谱数据(一个检测点的一个方向的频谱数据为1轴数据)。 0037 接着， 处理器182从腰部、 左脚及右脚每一点的xyz各方向的频谱数据、 即9轴中的 说 明 书 3/4 页 5 CN 206979491 U 5 每一轴。
19、频谱数据分别分解该轴的主频分量和谐波分量， 用谐波分量强度的方均根值除以主 频分量强度， 得到该轴的谐波畸变率， 再求取各轴谐波畸变率的平均值。 0038 另外， 处理器182基于9轴频谱数据， 用相关系数标准公式计算左脚及右脚频谱序 列值之间xyz三个方向的相关系数， 以及左右脚合成频谱与腰部频谱序列值之间xyz三个方 向的相关系数， 并求取各相关系数的平均值。 0039 然后， 处理器182利用所设定的指数函数， 将上述求得的平均谐波畸变率和平均相 关系数带入计算， 获得一个0100的分值， 即为平衡能力值I， 其中谐波畸变率与I负相关， 相关系数与I正相关。 处理器182将计算所得平衡能。
20、力值I实时发送给显示器183进行显示， I 越高， 表明平衡能力越好。 0040 图3是示出根据本实用新型的实施例所获得的人体平衡能力显示示例图。 如图3所 示， 可以显示某时刻的具体分值， 也可以同时显示平衡能力值的实时曲线， 从而不仅能够知 道当前的平衡能力， 而且还能够监测平衡能力变化。 0041 根据本实用新型的实施例1， 由于只需检测行走时腰部、 左右脚三点的加速度， 并 利用腰部、 左右脚三点的加速度频谱特性进行行走平衡能力监测， 因此能够以较少的检测 点进行行走平衡能力的自动监测。 从而， 被测试者无需在特定的场景下做指定动作， 直接测 试真实情景下的人体平衡能力， 能够使得人体。
21、平衡能力的监测常态化、 便捷化。 0042 本实用新型中所述的显示例如可以是文字和/或图像的显示或者它们的组合等。 0043 在本实用新型的实施例中， 示出了腰部监测装置被穿戴在腰部的例子， 但是， 腰部 监测装置也可以穿戴在其他部位， 只要能够检测到人体行走时腰部的加速度即可， 优选穿 戴在前腰或后腰的中央位置。 0044 在本实用新型的实施例中， 示出了左脚监测装置和右脚监测装置被穿戴在左右脚 踝的例子， 但是， 左脚监测装置和右脚监测装置可以穿戴在左右下肢的任意部位， 只要能够 检测到人体行走时左右下肢的加速度即可， 例如也可以穿戴在脚上， 或者小腿、 大腿等部 位。 另外， 也可以安装。
22、在鞋、 鞋垫、 袜子、 脚环等上。 0045 本领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施， 并不能以此来限制本 实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作出的等同变换或修饰， 都应涵盖在 本实用新型的保护范围之内。 0046 在本说明书中， 虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式， 但是本领域技术人 员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变形， 这样的修改和变 形均落入由所述权利要求所限定的范围之内。 说 明 书 4/4 页 6 CN 206979491 U 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 206979491 U 7 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 206979491 U 8 。