CN105491941B - 用于收集用于姿势描记术的数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于收集用于姿势描记术的数据的方法和设备。所述设备的特征在于，能够磁化的本体（3）和加速度传感器（2）处于平台（1）处，所述加速度传感器经由A/D转换器（4）连接到计算机（5）上，电磁铁（11）处于所述平台（1）之下，所述电磁铁以能够在与所述平台（1）的平面平行的两个轴上移位的方式被安置，其中所述电磁铁经由电路（9）连接到A/D转换器（4）和电流供应部（10）上，存在连接到所述A/D转换器（4）上的时间上可变的显示器（7）以及连接到所述计算机（5）上的数字摄像机（14）。利用根据本发明的方法和设备从现在起可能的是，使姿势描记测量标准化，同时地检测平台（1）的加速度和位置以及执行更可变的激发。

Description

用于收集用于姿势描记术的数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于收集用于姿势描记术的数据的方法和设备。

背景技术

用于姿势描记术的设备被用于确定站立中的平衡调节的功能能力，其中例如下肢通过力作用而承受负荷。根据现有技术的设备例如包括能够振动的平台，作为受试者的健康的人、病人或者动物可以站到所述平台上。因此，能够振动的平台在其角落处与弹簧连接。可选地，这种设备可以装备机械激发单元，所述机械激发单元可以被安装在平台的两个水平轴之一中。这种设备从Haider-Bioswing GmbH公司已知。

然而，根据现有技术的设备具有缺点。

根据现有技术的设备不能实现研究的范围中的测量的个体内和个体间的可比较性。

平台的移动的测量通过加速度传感器来实现，其中为了对测量进行量化所经过的距离根据测量值被计算。因此附加地引起计算误差。根据受试者的方向仅仅要么侧面激发要么正面激发是可能的。与在两个水平轴上的偏转的组合是不能执行的。激发单元必须被机械地释放，以便开始测量。根据现有技术的设备虽然可以被用于治疗的目的，然而所述设备没有被设置用于并且也不适合于在诊断中使用。

发明内容

因此本发明的任务是克服现有技术的缺点。尤其应当在姿势描记术中能够实现测量的标准化。此外，平台移动的检测应当借助于位置确定与加速度测量同步地实现。应当提供如下设备，利用所述设备可以确定用于协调紊乱的诊断的参数或者测量数据。

从权利要求1和并列的权利要求的前序部分出发，所述任务根据本发明利用在特征部分中被说明的特征来解决。

利用根据本发明的方法和设备从现在起可能的是，通过使用于测量的初始位置的零位置标准化来使姿势描记测量标准化，限制计算误差以及相对于受试者不仅在侧面、正面、对角线方向上而且在任意的方向上和以任意的强度能够实现激发。可以取消激发单元的机械的或者手动的释放。能够实现用于确定用于诊断目的的测量数据和/或参数的设备的使用。

本发明的有利的改进方案在从属权利要求中被说明。

下面以本发明的一般的形式来描述本发明。

利用根据本发明的设备和方法可以分析受试者的平衡的功能。在本发明的意义上的受试者可以被理解为健康的人、病人或者动物。

根据本发明的设备包括能够振动的平台，受试者可以站到所述平台上。振动能力可以通过悬挂在弹簧上被给定。

平台与电磁铁处于相互作用中，所述电磁铁优选地被安置在平台之下并且所述电磁铁可以经由电流供应部经由电路被接通和断开。电磁铁能够在两个优选地彼此垂直地延伸的轴上与平台的平面平行地移位。由此所述平台能够被偏转。为此电磁铁可以被装配在两个被彼此垂直地堆叠的轨道上，所述轨道能够实现电磁铁在两个彼此垂直的轴上的移动。

电磁铁与电流供应部连接。所述电流供应部例如可以是电源部分或者电池。

在一种特殊的实施方式中，平台可以处于框架或者托架中，在所述框架或者托架中所述平台利用弹簧被悬挂。

板（a）处于框架之下，所述板与框架或者托架固定地连接，使得所述板的位置被固定。

轨道例如处于该板（a）上，另一板（b）处于所述轨道上。板（b）于是在板（a）上在两个相反的方向上可移动。

在该特殊的实施方式中另一板（c）处于板（b）上，所述板（c）在板（b）上经由轨道在两个相反的方向上可移动，其垂直于如下方向延伸，在所述方向上所述板（b）可以移动。电磁铁处于板（c）上。通过这种这里示例性地所示出的布置，电磁铁可以在平台之下被带到所预期的位置中。

平台具有能够磁化的本体、例如铁磁金属体，例如以金属板的形式，所述金属板对磁铁作出反应。能够磁化的本体或者由铁磁材料构成的金属板例如可以被粘附到平台上。优选地，金属体被固定在平台下面。

所述设备此外可以具有计算机，所述计算机操控电磁铁的接通和断开。这可以经由模拟/数字转换器卡（A/D转换器卡）和电路来实现。电流供应部可以与A/D转换器或者电路连接。

在本发明的意义上的A/D转换器应被理解为如下转换器，所述转换器拥有具有A/D变换器的接口和D/A变换器。

信号应当可以因此以从模拟到数字以及从数字到模拟的方式被转换。

此外，所述设备可以具有提升装置，所述提升装置能够实现电磁铁的提升。利用该提升装置，电磁铁可以被引向能够磁化的本体或者能够磁化的板。

在平台上安置有加速度传感器，所述加速度传感器经由A/D卡连接到计算机上。

平台优选地装备有至少一个位置标记，所述位置标记能够实现平台的准确的位置的检测。有利地，在平台上安置有多个位置标记、例如两个、三个或者四个位置标记。三个、四个或者更多位置标记具有可以定义平面的优点，由此测量变得更精确。

所述设备包括数字摄像机。

数字摄像机检测平台处的位置标记的位置。由这些位置在图像序列上检测平台的移动。

此外，所述设备包括时间上可变的显示器，所述时间上可变的显示器由数字摄像机检测。

时间上可变的显示器可以是保持器，在所述保持器上安置有发光装置，所述发光装置在不同的时间点产生不同的图案，所述图案可以由数字摄像机登记。多个LED灯例如可以按预给定的时间序列以不同的图案和/或颜色发光。时间上可变的显示器也可以是时钟或者时间上变化的图案，所述图案可以通过显示板被示出。

时间上可变的显示器经由A/D卡连接到计算机上。

给时间上可变的显示器优选地分配至少一个附加的位置标记，所述位置标记利用数字摄像机来记录并且所述位置标记对于计算机来说使识别可变的时间显示器的位置简化。

数字摄像机可以记录受试者的移动。

附图说明

图以示意性的形式示出根据本发明的设备。

图1示出所述设备的示意图。

具体实施方式

图1示出平台1，所述平台装备有加速度传感器2并且在所述平台上安置有铁磁金属板形式的能够磁化的本体3。加速度传感器2连接在A/D转换器4上。该A/D转换器与计算机5连接。位置标记6处于平台1上。此外，时间上可变的显示器7连接到A/D转换器4上，所述显示器同样拥有位置标记8。A/D转换器4与电路9连接。电路9与电源部分10连接并且与电磁铁11连接。电磁铁11处于能够在两个轴上移位的板12上，所述板被定位在另一板13上。此外，所述设备包括数字摄像机14，所述数字摄像机连接到计算机5上。

在根据本发明的方法中所述平台首先被固定。

为此，电磁铁经由电流供应部和电路被供应电流。

优选地，电磁铁通过提升机构被引向电磁本体，所述电磁本体处于平台的下侧上。这造成登上平台的受试者不遭受大的波动。因此也保证在测量开始时的所定义的零位置。测量的标准化可以由此实现。

受试者定位在被固定的平台上并且采取所期望的姿态。

随着测量的开始，电流被断开，其中电磁铁被消磁。

如果当平台处于静止位置中时电流被断开，则不发生激发。

如果激发作为测量过程的初始状况是所期望的，则电磁铁在断开之前在其位置方面被改变，使得平台通过能够磁化的本体和电磁铁之间的相互作用移动到所预期的初始位置中。

在平台的所预期的最终位置中电磁铁被断开。相对于静止位置，现在存在延长，由于所述延长平台可以振动。电磁铁的接通和断开可以经由计算机被操控。

受试者在平台（1）借助于电磁铁（11）被固定了之后登上平台（1）。

平台通过电磁铁的固定可以在零位置中或者在被偏转的位置中实现。

在被偏转的位置中电磁铁的断开导致激发。如果当平台在零位置中时电磁铁被断开，则不发生激发。

平台的固定具有如下结果：用于测量的初始位置被定义并且受试者从静止位置进入如下状况，在所述状况中不发生激发或者替代地在所述状况中激发被触发。由此所述方法可以被用于诊断目的，因为个体内和个体间的可比较性被保证。例如不同年龄的或者具有不同病像的人群可以被比较。

随着电磁铁的断开开始测量。

在此，加速度值由加速度传感器来记录并且经由A/D卡被转发到计算机。

数字摄像机不仅记录受试者、具有位置标记的平台，而且记录具有属于其的位置标记的时间上可变的显示器。

数字摄像机的图像信息被转发到计算机。

所测量的加速度数据以及图像信息被存储。

通过以彼此独立的方式测量平台的加速度和位置，不发生计算。因此取消可能的计算误差。

在接着的步骤中计算机将加速度传感器和数字摄像机的同时的测量数据彼此分配。

计算机优选地具有图案识别软件，所述图案识别软件自动地识别图像上的位置标记或者平台。可以由图案识别软件识别的位置标记可以处于平台处、处于时间上可变的显示器处和/或处于受试者处。在一种替代的实施方式中，图案识别软件可以在没有位置标记的情况下识别平台、时间上可变的显示器和/或受试者。

因此，平台的位置被检测。

时间上可变的显示器的位置由计算机识别。通过识别时间上可变的显示器，计算机可以借助于合适的软件提取例如通过发光装置、LED或者其它类型的显示器、如时钟被编码的时间信息。在将发光装置、如LED用作时间上可变的显示器时，多个发光装置可以被并排地布置，所述发光装置以时间上变化的图案发光并且能够实现时间上的分配。

优选地，时间上可变的显示器的识别通过被分配给其的位置标记变得简单。为此，位置标记被计算机识别。时间显示器的位置与位置标记相比是已知的并且被编程。因此，时间信息可以被更容易地识别。

由此图像数据上的具有所属的时间信息的平台的位置数据可用。

时间上可变的显示器的数据与加速度传感器的数据共同地经由A/D卡被转发到计算机并且被存储。因此时间数据和加速度数据被彼此分配。

对此，一个时间点的图像信息以及相同时间点的加速度数据可用。

在另一步骤中，相同时间点的图像以及加速度信息被彼此分配。

补充地，可以测量其它的信号、诸如生物信号、例如肌电图和/或心电图和/或脑电图。

此外，可以测量非生物信号、诸如声音信号、来自节拍发生器的信号和/或来自至少一个其它设备的触发信号。

对于加速度传感器和数字摄像机的采样频率一样的情况来说，值必须被1:1分配。

对于加速度传感器和数字摄像机的采样频率不同的情况来说，要么较高的频率必须经受下采样，要么较低的频率必须被插值。大多发生从较高的频率到较低的频率的下采样。

受试者的移动同样可以利用数字摄像机来记录并且被转交到计算机。在此，可以在受试者的确定的位置处、例如在确定的关节位置处安置标记，所述标记的移动同样可以由数字摄像机来记录并且被转交到计算机。此外，受试者可以采用在打开的或者闭合的眼睛的情况下的预给定的体态。

如此获得的数据可以被分析。

示例：

下面以示例性但是非限制性的方式示出本发明。

根据现有技术的系统利用电磁铁、A/D转换器、Kinect摄像机、网络摄像机和四个位置标记被扩展，使得标准化的被计算机控制的测量开始是可能的，并且不仅可以利用加速度传感器检测平台的加速度，而且可以利用数字摄像机检测所述平台的位置。受试者和/或病人应当在平台上完成对于姿势描记术来说通常的练习（例如，在打开的或者闭合的眼睛的情况下的双腿站立或者向后倾斜头部，单腿站立，在打开的或者闭合的眼睛的情况下在泡沫塑料垫上的双腿站立）。在研发中，没有对平台的主构造进行不可逆的结构上的改变，使得所有的部件是模块化的并且又可以被拆卸。仅仅为了将电磁铁固定在平台的框架上针对附加的螺钉提供了孔（在每个角落处3个，总计12个孔）。电磁铁被装配在承载两个轨道系统的板上，并且可以在两个轴上被偏转。该板处于平台之下并且被固定在所述平台上。电磁铁与A/D转换器连接，使得所述电磁铁的激活/去激活可以利用计算机被控制。因为平台本身不是磁性的，铁磁板（11.5cm×10cm×1cm）被装配（粘接）在平台之下。磁化通过电流供应部经由电路来实现。视频图像与加速度时间序列的同步通过一系列被顺序地激活/去激活的LED来实现。所述LED与自身的位置标记共同地处于单独的保持器上，所述保持器没有被固定在平台上。这些LED在视频图像上被自动地识别。因为LED附加地将时间戳经由A/D转换器卡引导到记录计算机，时间序列和视频序列的同步是可能的。

Claims (14)

1.用于收集用于姿势描记术的数据的设备，所述设备具有能够振动的平台，受试者能够站到所述平台上，

其特征在于，

能够磁化的本体（3）和加速度传感器（2）处于所述平台（1）处，所述加速度传感器经由A/D转换器（4）连接到计算机（5）上，电磁铁（11）处于所述平台（1）之下，所述电磁铁以能够在与所述平台（1）的平面平行的两个轴上移位的方式被安置，其中所述电磁铁（11）经由电路（9）连接在所述A/D转换器（4）上，所述平台（1）能够通过被供应电流的所述电磁铁（11）被保持在固定的位置中，存在连接到所述A/D转换器上以转交其时间信息的时间上可变的显示器（7）以及连接到所述计算机（5）上的用于拍摄所述平台的位置、所述受试者的移动以及所述时间上可变的显示器的数字摄像机（14），以及存在用于所述电磁铁的电流供应部（10）。

2.根据权利要求1所述的设备，

其特征在于，

所述设备具有提升装置，所述提升装置能够实现将所述电磁铁（11）提升到所述平台（1）处。

3.根据权利要求1或2之一所述的设备，

其特征在于，

所述平台（1）具有至少一个位置标记（6）。

4.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述时间上可变的显示器（7）具有至少一个位置标记（8）。

5.根据权利要求4所述的设备，

其特征在于，

所述时间上可变的显示器（7）是时钟或者具有以预给定的时间间隔变化的图案的显示器。

6.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述能够磁化的本体（3）是铁磁金属体，其被安置在所述平台（1）的下侧上。

7.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

用于所述电磁铁（11）的所述电路（9）经由所述A/D转换器（4）连接到所述计算机（5）上。

8.用于收集用于姿势描记术的数据的方法，

其特征在于，

受试者站到能够振动的平台（1）上，所述平台通过被供应电流的电磁铁（11）被保持在固定的位置中，所述电磁铁（11）被断开，所述平台（11）的移动通过加速度传感器（2）来登记并且经由A/D转换器（4）被转发到计算机（5），时间上可变的显示器（7）被实施，所述时间上可变的显示器的时间信息经由所述A/D转换器（4）被转交到所述计算机（5）并且所述平台（1）的位置、所述受试者的移动以及所述时间上可变的显示器通过数字摄像机（14）来拍摄，其中所述数字摄像机（14）的数据被转交到所述计算机（5）并且由所述计算机（5）所获得的数据通过软件在时间上被彼此分配。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

所述平台（1）在其位置方面通过在所述平台（1）下面的所述电磁铁（11）的位置的移位来移位并且所述电磁铁（11）在所述受试者已经站到所述平台（11）上之后被关断。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

所述受试者采用在打开的或者闭合的眼睛的情况下的预给定的体态。

11.根据权利要求8至10之一所述的方法，

其特征在于，

借助于所述平台（1）处的位置标记（6）使通过所述计算机对所述平台（1）的位置识别变得简单。

12.根据权利要求8至10之一所述的方法，

其特征在于，

通过所述时间上可变的显示器（7）处的位置标记（8）使通过所述计算机（5）对所述时间上可变的显示器（7）的位置识别变得简单。

13.根据权利要求8至10之一所述的方法，

其特征在于，

所述时间上可变的显示器的图案在图像上被识别。

14.根据权利要求8至10之一所述的方法，

其特征在于，

相同时间点的图像信息和加速度信息被彼此分配。