及運動狀態(tài)評估裝置的計步情境示意圖。用戶將本裝置綁于小 腿，可識別并統(tǒng)計健走、跑步、騎行、跳繩、上樓梯及其步數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的性別、年齡、身高 和體重計算對應(yīng)運動的卡路里消耗。
[0138] 圖11是表示計步及運動狀態(tài)評估裝置的鍛煉模式情境示意圖。用戶進行單一類型 動作鍛煉，可將裝置綁于腿部或手臂，如圖中舉啞鈴動作，裝置不限于綁于小腿。進入鍛煉 模式后，裝置識別前S組訓(xùn)練動作并計算出本次鍛煉的參照特征向量。后續(xù)鍛煉過程中，對 動作提取特征并與參照特征進行比較，同時將結(jié)果存儲。用戶結(jié)束本次鍛煉后，可從存儲單 元調(diào)取本次鍛煉的評估信息。
[0139] 圖12是表示計步及運動狀態(tài)評估裝置的康復(fù)模式情境示意圖?？祻?fù)用戶根據(jù)醫(yī)生 的建議制定康復(fù)訓(xùn)練計劃，并根據(jù)計劃設(shè)置計步及運動狀態(tài)評估裝置相關(guān)參數(shù)。在執(zhí)行康 復(fù)訓(xùn)練時，裝置對康復(fù)用戶運動生理信息進行檢測，當(dāng)康復(fù)運動足量時，報警提示用戶及時 休息并記錄本次康復(fù)訓(xùn)練信息?？祻?fù)患者可定期去醫(yī)院復(fù)查并修改康復(fù)計劃。
[0140]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，包括：多通道表面肌電傳感器、運動傳 感器及主控單元;其中： 所述多通道表面肌電傳感器，用于采集肌群表面的肌電信息； 所述運動傳感器，用于運動軌跡信息； 所述主控單元，用于根據(jù)用戶設(shè)定的模式，并結(jié)合多通道表面肌電傳感器與運動傳感 器采集到的信息對用戶運動情況進行分析:若設(shè)定的模式為計步模式，則對采集到的信息 進行特征提取，再通過特征識別來判定當(dāng)前動作并對運動進行計數(shù)統(tǒng)計和卡路里計算;若 設(shè)定的模式為鍛煉模式，則對采集到的信息進行特征提取，并根據(jù)提取到的特征對運動狀 態(tài)進行評估;若設(shè)定的模式為康復(fù)模式，則對采集到的信息進行特征提取，并將提取到的特 征與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)參考模版進行比較，當(dāng)達到一定運動時間或提取到的多組特征異常時，發(fā) 出報警提示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，所述主控單元， 用于根據(jù)用戶設(shè)定的模式，并結(jié)合多通道表面肌電傳感器與運動傳感器采集到的信息對用 戶運動情況進行分析具體包括： 若設(shè)定的模式為計步模式，則對采集到的信息進行特征提取，將提取到的特征與設(shè)定 的年齡、體重及身高下的參考模版進行模式識別，從而判定當(dāng)前動作步行、跑步、騎行、跳躍 或上樓梯，并對不同運動進行計數(shù)統(tǒng)計和卡路里計算； 若設(shè)定的模式為鍛煉模式，則根據(jù)鍛煉模式下開始的前S組動作的信息進行特征提取， 并生成參考特征，在后續(xù)動作過程中，對采集到的信息進行特征提取，并將提取到的特征與 所述參考特征進行比較，對后續(xù)動作的完成質(zhì)量進行評估； 若設(shè)定的模式為康復(fù)模式，則對采集到的信息進行特征提取，將提取到的特征與預(yù)設(shè) 的標(biāo)準(zhǔn)參考模版進行比較，當(dāng)提取到的多組特征異常時，發(fā)出報警提示。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，所述主控單 元對采集到的信息進行處理，處理步驟包括： 當(dāng)采集到新信息后，依次進行活動段分割與特征提取;具體如下： 活動段分割：主控單元初始化各類索引變量，其中Active表示當(dāng)前采集到新信息是否 在活動段內(nèi)，Last表示上一次處理完信息所在的采樣時間，化r表示當(dāng)前處理信息所在的采 樣時間； 如果Cur-Last〉W表示超過W個采樣時間采集到的新信息尚未處理，則開始判斷新信息 是否在活動段內(nèi)；如果Active為1表示前一次處理的信息已經(jīng)在活動段內(nèi)，只要滿足當(dāng)前信 息的樣本賭大于規(guī)定的闊值，則判定當(dāng)前信息同樣為活動段內(nèi)，并根據(jù)分帖處理的方式W 64點為步長，128點為窗長執(zhí)行特征提取的操作;如果在Active為1的情況下當(dāng)前信息樣本 賭小于規(guī)定闊值，則非活動段計數(shù)器加1;如果非活動段計數(shù)器連續(xù)疊加此處達到P則判定 此時活動段已完全退出； 特征提取： 對于肌電信息，提取時域特征絕對值均值MAV，提取頻域特征自回歸A財莫型系數(shù)； 肌電信號的絕對值均值MV計算公式為：式中，MAV指絕對值均值，c表示肌電信號所對應(yīng)的表面肌電傳感器通道，Nf為帖長， SEMGcXi)表示采集到的第C通道肌電信號第i個點的數(shù)值； 肌電信號的A財莫型系數(shù)采用Burg算法計算； 采用分帖技術(shù)提取肌電信息的特征：將一個活動段內(nèi)的肌電信息分成多個片段，每個 片段提取出一組特征，使用長度為化，步長為Sf的移動平均窗從活動段的起始點開始移動， 每次移動時窗內(nèi)所包含的信息均作為當(dāng)前帖內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，直至后面的數(shù)據(jù)不足時結(jié)束， 丟棄不足的部分； 分帖完畢后，每通道肌電信息的每帖數(shù)據(jù)包含5個特征值:1個MAV和4個AR系數(shù)，并使用 長度為化的Hamming窗對每帖數(shù)據(jù)進行濾波，Hamming窗計算公式為：式中，n=[0,化-1]; 對于運動軌跡信息，抽樣并計算均值和標(biāo)準(zhǔn)差;所述運動傳感器集成了 3軸加速度計、3 軸角速度計和3軸磁力計，運動軌跡信息的特征為每通道64個抽樣點，共9個通道;則將9個 通道的第i個抽樣點放在第i行，形成64行9列的特征矩陣，其中，i = [ 1，64]。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，所述根據(jù) 鍛煉模式下開始的前S組動作的信息進行特征提取，并生成參考特征，在后續(xù)動作過程中， 對采集到的信息進行特征提取，并將提取到的特征與所述參考特征進行比較，對后續(xù)動作 的完成質(zhì)量進行評估包括： 對鍛煉模式下開始的前S組動作的信息進行特征提取，并計算特征集合的質(zhì)屯、，將質(zhì)屯、 作為參考特征； 對第S組之后的信息進行特征提取，并計算提取到的特征與所述參考特征的歐氏距離， 將該歐氏距離在預(yù)設(shè)的評分表中索引，從而獲得相應(yīng)的評分。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，對采集到 的信息進行特征提取，將提取到的特征與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)參考模版進行比較，當(dāng)提取到的多組 特征異常時，發(fā)出報警提示包括： 所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)參考模版為根據(jù)用戶的性別、年齡、身高與體重所設(shè)定； 當(dāng)完成特征提取后，將提取出的特征與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)參考模版進行比較，來判斷該動作 是否有效并統(tǒng)計有效動作;若連續(xù)提取出的多組特征與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)參考模版的差異均大于 闊值時，自動報警提示用戶休息，并記錄本次康復(fù)訓(xùn)練的持續(xù)時間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，所述主控單 元定時讀取多通道表面肌電傳感器與運動傳感器采集到的信息;其中： 多通道表面肌電傳感器采集到的信息通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)定時器中 斷程序中W Ik化更新ADC采樣標(biāo)志位時，主控單元通過通信接口讀取一組ADC轉(zhuǎn)換后的信 息，待轉(zhuǎn)換后的所有通道的信息均讀取完畢后清除ADC采樣標(biāo)志，并將信息存入數(shù)據(jù)緩存； 當(dāng)定時器中斷程序中WlOOHz更新運動傳感器采樣標(biāo)志位時，主控單元通過通信接口 讀取一組運動傳感器采集到的信息，待讀取完后清除運動傳感器采樣標(biāo)志，并將信息存入 數(shù)據(jù)緩存。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，該裝置還包 括： 通信模塊，用于實現(xiàn)主控單元與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸； 當(dāng)主控單元在讀取多通道表面肌電傳感器與運動傳感器采集到的信息時，若用戶配置 了的實時顯示采集信號，則主控單元通過通信模塊，將實時數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，該裝置還包括： 程序存儲單元與數(shù)據(jù)存儲卡； 所述程序存儲單元，用于供系統(tǒng)啟動和運行過程中存取數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)存儲卡，用于存儲特征識別、比較時所需要的參考模版與標(biāo)準(zhǔn)參考模版，W及 多通道表面肌電傳感器與運動傳感器采集到的信息及分析結(jié)果。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其特征在于，該裝置還包 括： 顯示面板，所述顯示面板包括:調(diào)節(jié)按鈕與顯示屏； 所述調(diào)節(jié)按鈕用于設(shè)定當(dāng)前模式為計步模式、鍛煉模式或康復(fù)模式;所述顯示屏用于 顯示各個模式下的運動信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計步及運動狀態(tài)評估裝置，其通過運動傳感器采集運動姿態(tài)特征，通過多通道表面肌電傳感器采集肌肉活動水平，結(jié)合運動姿態(tài)與肌肉活動程度，對不同運動模式下步態(tài)進行計數(shù)并計算卡路里的消耗。結(jié)合表面肌電的計步器及分析裝置相對現(xiàn)有的計步器更為專業(yè)，可提供更多的肌肉生理信息，尤其適用于運動和康復(fù)評估。
【IPC分類】A61B5/11, A63B71/06, A61B5/0488
【公開號】CN105561567
【申請?zhí)枴緾N201511017130
【發(fā)明人】陳思同, 陳香
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月29日