CN110327045A - 生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，包括检测台、工控机、采集单元、处理单元以及显示单元，工控机，采集单元处理单元以及显示单元均电连接，且均设置于检测台上，工控机上还设置有通讯模块。以及使用该装置健康检测的方法，通过集成了多种检测功能、并结合了最前沿的物联网传感器技术的一站式检测、智能定量分析、智能评估、智能诊断平台。本装置主要是综合了身高、体重、体脂等身体成分、足底压力云图和身体多方位照片等要素信息检测方法，获取、储存、分析和管理测试者的身体状况，并可与远程的医生专家结合，推出量身定制的矫正方案或康复方案、建议合适的矫正支具、制定长期的美体健康方案等。

Description

生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置及其方法。

背景技术

据研究表明足形与多种疾病相关，例如软骨磨损、走路蹒跚、脊柱弯曲等。在现代的中国越来越多的人对自己的脚型相关的疾病越来越重视。人的生物力学直接与脚型相关，常见的缺陷型脚型有高弓足与扁平足。脚型的直接测量方法一般有两种，分别是基于足底压力分布的足弓指数测量方法与足弓高于脚长关联的测量方法。压力分布的测量方式，要借助于压力垫上阵列分布的传感器，根据传感器上的数据进行分析，但是现有的算法大都是手动标记测量而不是自动化测量。基于足弓高度的测量方式是基于手工测量，先得到脚长的然后基于足弓指数与足弓高的对应关系得到相应的数据。

现有的技术主要是基于人的手动测量方式，虽然有的设备可以得到足底压力数据，但是这些设备无法达到对生物力线、足踝疾病智能化诊断，同时获得的数据精确度较低，种类较少，测试体系单一、不综合、效率低且仪器多造价成本高。目前市面上没有将图像以及压力数据、身高、体重、身体成分等传感器信息综合测量评价诊断的设备仪器，不能对信息进行数据提取和分析，不利于多信息的融合测量。因此目前足踝疾病的分析判定主要还是靠医生亲自对人体足踝部分和足底数据采集，耗费较多的医疗资源。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，以及该装置的使用方法，通过该装置并结合使用方法，能够一站式检测、智能定量分析、智能评估，给出更精准的医疗诊断，帮助医生或使用者进行更准确的判断和依据。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以解决：生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，包括检测台、工控机、采集单元、处理单元以及显示单元，所述的工控机，所述的采集单元，所述的处理单元以及所述的显示单元均电连接，且均设置于所述的检测台上，所述的工控机上还设置有通讯模块。

上述技术方案中，所述的检测台包括底板以及多块侧板，所述的侧板和所述的底板连接包围形成具有独立空间的检测区。

上述技术方案中，所述的侧板包括第一侧板、第二侧板、第三侧板以及第四侧板，所述的第二侧板上一体设置有缺口，所述的第三侧板上一体设置有高于所述第一侧板、所述第二侧板以及所述第四侧板高度的突出部。

上述技术方案中，所述底板上设置有由上至下布置的压力垫和钢化玻璃板形成的站立区。

上述技术方案中，所述的采集单元包括摄像头以及压力传感器、力敏传感器、超声波传感器、体脂传感器。

上述技术方案中，所述的显示单元、所述的超声波传感器均设置于所述的突出部上，所述的体脂传感器位于所述突出部两侧的围栏上。

上述技术方案中，所述的摄像头设置于所述的侧板上，所述的压力传感器均布于所述钢化玻璃板下底面的四角处，所述力敏传感器阵列布置于所述压力垫的上表面。

通过使用上述装置健康检测方法，包括如下步骤：

步骤一：通过显示单元获取并核实待测者信息，并确认待测者的双脚站立位置；

步骤二：待测者通过采集单元获取基础信息后，由显示单元引导待测者发布第一轮检测命令，采集单元对待测者进行第一轮次检测，显示单元实时显示第一组图像信息；

步骤三：待第一组图像信息显示完毕后，显示单元引导待测者变换站立姿势，采集单元对待测者进行第二轮次检测，并显示第二组图像信息；

步骤四：待第一组及第一组图像信息显示完毕后，显示单元引导待测者变换站立位置及站立姿势，然后引导待测者向采集单元发布第三轮检测命令，采集单元待待测者完成第三轮检测，显示单元随后显示第三组图像信息；

步骤五：检测完成后，处理单元将采集单元获取的数据信息提取并处理后输出至工控机，由工控机控制通讯单元将处理后的数据及图像发送至显示单元，由显示单元引导待测者向工控机发送确认指令；

步骤六：工控机收到确认指令后，由通讯模块向终端发布检测数据，供相关人员查阅、诊断。

上述技术方案中，所述待测者信息包括：个人信息以及检测项目信息。

上述技术方案中，所述基础信息包括身高、体重数据、体脂数据，所述第一组图像信息包括足底云图，左脚前方直视照片、右脚前方直视照片、裸脚前方直视照片、人体左侧躯干直视照片、人体后背直视照片，所述第二组图像信息包括第一单脚照片以及第一单脚足弓内侧照片；所述第三组图像信息包括第二单脚照片以及第二单脚足弓内侧照片。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本结构是一款智能医疗检测诊断装置，集成了多种检测功能、并结合了最前沿的物联网传感器技术的一站式检测、智能定量分析、智能评估、智能诊断平台。本装置主要是综合了身高、体重、体脂等身体成分、足底压力云图和身体多方位照片等要素信息检测方法，获取、储存、分析和管理测试者的身体状况。通过超声波传感器对身高进行精确测量，压力传感器对体重数据的获取，身体成分采用四电极阻抗的方法进行测量，足底压力云图的获取则采用薄膜式压力传感器。装置四周采用多个摄像头对身体多方位照片进行信息要素采集。该装置结合了多传感器的信息，计算出人体相应参数。采集和计算出的所有参数和影像一起由AI医生系统来快速评估生物力学线，诊断出足、踝、腿、膝部的问题，并可与远程的医生专家结合，推出量身定制的矫正方案或康复方案、建议合适的矫正支具、制定长期的美体健康方案等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构仰视图。

图3为去除第一侧板，去除第二侧板、第四侧板部分结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至3对本发明的实施例做进一步说明。

生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，包括检测台、工控机、采集单元、处理单元以及显示单元1，工控机，采集单元，处理单元以及显示单元均电连接，且均设置于检测台上，工控机上还设置有通讯模块。

检测台包括底板2以及多块侧板，侧板和底板2连接包围形成具有独立空间的检测区，侧板包括第一侧板31、第二侧板32、第三侧板33以及第四侧板34，第二侧板32上一体设置有缺口321，第三侧板33上一体设置有高于第一侧板31、第二侧板32以及第四侧板34高度的突出部331，底板2上设置有由上至下布置的压力垫和钢化玻璃板形成的站立区21，采集单元包括摄像头51以及压力传感器、力敏传感器、超声波传感器52、体脂传感器53，显示单元1、超声波传感器52均设置于突出部上，体脂传感器53位于突出部331两侧的围栏4上，摄像头51设置于侧板上，压力传感器均布于钢化玻璃板下底面的四角处，力敏传感器阵列布置于压力垫的上表面。

使用上述装置的健康检测方法，包括如下步骤：

步骤一：通过显示单元获取并核实待测者信息，并确认待测者的双脚站立位置，若待测者为初次检测，可以通过微信扫描显示单元上的二维码，通过个人手机进入程序填写姓名、性别、年龄、测试时间、检测项目信息等也可以直接在显示单元，即显示屏幕上填写，若待测者非初次检测，则仅需核对程序中的姓名、性别、年龄、测试时间、检测项目信息等，信息核实完毕后，按照显示屏提示站入站立区，并按要求站立即双脚靠近设备的标线同时平齐；

步骤二：待测者通过采集单元获取基础信息并确认站立到位后，显示屏幕引导待测者点击显示屏幕中的开始测量字样，身高与体重信息显示在显示屏上，再次有显示屏引导待测者双手紧握体脂传感器，待体脂数据显示后，显示屏中跳出下一步选择字样，待测者点击下一步，显示屏跳转至检测界面，待检测者点击检测字样，采集单元对待测者进行第一轮次检测，显示单元实时显示出足底云图，左脚前方直视照片、右脚前方直视照片、裸脚前方直视照片、人体左侧躯干直视照片、人体后背直视照片；

步骤三：待出足底云图，左脚前方直视照片、右脚前方直视照片、裸脚前方直视照片、人体左侧躯干直视照片、人体后背直视照片显示完毕后，显示屏引导待测者点击下一步字样，开始提取左脚照片同时显示屏引导待测者抬起右脚并点击左脚显示区域的检测按钮，左足弓内侧照片显示；采集单元对待测者进行第二轮次检测，并显示第二组图像信息；

步骤四：待第一组及第二组图像信息显示完毕后，显示屏引导待测者点击对应位置的完成按钮，显示屏跳转界面，并提示待测者交换左右脚，右脚踩到对应的指示区域，脚的朝向与表现平齐并抬起左脚，引导检测者点击显示屏上右脚足弓显示区域的检测按钮，等到对应位置的图片显示。点击完成；

步骤五：显示屏引导待测者点击完成按钮，处理单元将采集单元获取的包括左脚脚长、右脚脚长、左脚脚宽、右脚脚宽、左脚的拇指外翻角、右脚的拇指外翻角、左脚的第一跖骨到脚后跟的距离、右脚的第一跖骨到脚后跟的距离以及左右脚压力的占比等数据提取并处理后输出至工控机，由工控机控制通讯单元将处理后的数据及图像发送至显示单元，当显示屏上所有图片显示完毕后，显示屏上出现提交字样，引导待测者点击确认提交；

步骤六：工控机收到待测者发布的确认指令后，由通讯模块向服务器上传对应的数据和图片，医生可通过电脑终端查阅、诊断，待测者也可以通过手持设备端查阅检查信息，同时，还可以是矫正设备的定制方作为矫正器械定制的依据。

上述实施例中，摄像头至少设置8个，并且8个摄像头通过usb接口连接到对应的USB集线器，集线器为10口扩展外接电源，扩展usb的总线连接到工控机上任一的usb数据传输端口；超声波传感器、体脂传感器通过分别通过4根线（两根电源线、两根数据线）连接到处理装置对应的端口上，处理装置采用STM32单片机，STM32数据总线通过usb将相应的信号连接到工控机；对于足底压力传感器直接通过usb与工控机线连接。网络通信段的数据通过工控机上搭载的通讯模块传送到网络端的服务器，通讯模块选用wifi模块。

本装置融合多传感器，整体采用不锈钢材质，四周装有8个摄像头，可以全方位获取患者的足踝部信息，包括位于左脚正前方第三侧板内部，向下的倾斜角度为45度，距离底板的高度为30cm，其作用为获得左脚前方的数据便于计算脚宽与拇指外翻角；右脚前方的摄像头同样位于第三侧板内部，向下的倾斜角度同样为45度，距离底板的高度为30cm，其作用为获得右脚前方的数据便于计算脚宽与拇指外翻角；中间的摄像头位于左脚和右脚两个摄像头的中间，倾斜角度同样为45度，距离底面的高度为30cm，作用为获得双脚站立时前方图片以便于医生联合治疗与诊断；拍摄左脚足弓的摄像头位于第二侧板内部，斜向下的倾斜角度为30度，距离地面的高度为30cm，与左脚中心位置共面，根据得到的图片可以测量左脚的长度；拍摄右脚足弓的摄像头位于第四侧板内部，斜向下的倾斜角度为30度，距离地面的距离为30cm，与右脚中心位置共面，根据得到的图片可以测量右脚的长度；拍摄人体躯干的摄像头位于与左侧躯干共面的显示装置内部，距离底板的高度为90cm，主要的作用是提供给医生一个诊断的参考依据；脚后跟的摄像头位于第一侧板距离底板的距离是10cm，与双脚站立的中心位置共面，主要是便于医生观察患者的生物力线是否有偏差便于治疗；背部的摄像头位于后背的正后方的第一侧板内部，距离底板的距离为80cm，同样与双脚站立的中心位置共面，以供医生协同治疗诊断；底板的站立区内配有压力垫和四个压力传感器，四个压力传感器位于站立区四个角上对称分布，压力传感器上面是厚度为1cm的水平钢化玻璃，钢化玻璃的上面布置压力垫，压力传感器用来测量测试者的体重，而压力垫上分布阵列式力敏传感器，可以生成足底压力图，分析测试者的足弓足型压力占比等数据。生物力线小站的上部，即突出部装有超声波传感器，用来测量身高数据，前部有两个体脂传感器，用来测量体脂数据；超声波传感器位于突出部顶部的下表面，距离站立区200cm；体脂传感器位于显示装置两侧的围栏上，本设备的显示装置为显示屏，当测试者站到测试平台上，在显示屏幕上按照指引进入足立方管理平台进行测试，工控机对STM32单片机下达指令，单片机根据命令解释成相应的时序信号打开对应传感器的串口进行工作，传感器和摄像头采集数据后传给STM32单片机，STM32单片机转换为数字信号传输到工控机，工控机在屏幕上显示测试结果，完成整个测试过程，并将测试结果数据通过wifi模块传至后台云端和后台医生端，由AI系统和后台医生给出分析结果以及身体矫正治疗方案等。

本装置结合了目前市面上的身高、体重、体脂测量，并且同时添加了足底压力云图、足踝部信息数据采集和身体多方位照片获取等功能，对获取上来的数据进行分析从而获得精确地结果，多传感器相互融合，信息叠加汇总分析，不仅对生物力线、糖尿病、足踝疾病的诊断有了更准确可靠的数据支持，而且可以适用于康复科/内分泌科/神经内科/骨科/运动训练/物理治疗/再生医学/步态实验室/个性化鞋类定制等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，包括检测台、工控机、采集单元、处理单元以及显示单元（1），所述的工控机，所述的采集单元，所述的处理单元以及所述的显示单元均电连接，且均设置于所述的检测台上，所述的工控机上还设置有通讯模块。

2.根据权利要求1所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述的检测台包括底板（2）以及多块侧板，所述的侧板和所述的底板（2）连接包围形成具有独立空间的检测区。

3.根据权利要求2所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述的侧板包括第一侧板（31）、第二侧板（32）、第三侧板（33）以及第四侧板（34），所述的第二侧板（32）上一体设置有缺口（321），所述的第三侧板（33）上一体设置有高于所述第一侧板（31）、所述第二侧板（32）以及所述第四侧板（34）高度的突出部（331）。

4.根据权利要求3所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述底板（2）上设置有由上至下布置的压力垫和钢化玻璃板形成的站立区（21）。

5.根据权利要求4所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述的采集单元包括摄像头（51）以及压力传感器、力敏传感器、超声波传感器（52）、体脂传感器（53）。

6.根据权利要求5所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述的显示单元（1）、所述的超声波传感器（52）均设置于所述的突出部上，所述的体脂传感器（53）位于所述突出部（331）两侧的围栏（4）上。

7.根据权利要求6所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测装置，其特征在于，所述的摄像头（51）设置于所述的侧板上，所述的压力传感器均布于所述钢化玻璃板下底面的四角处，所述力敏传感器阵列布置于所述压力垫的上表面。

8.生物力线小站融合多传感器信息的健康检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：通过显示单元获取并核实待测者信息，并确认待测者的双脚站立位置；

步骤二：待测者通过采集单元获取基础信息并确认站立到位后，由显示单元引导待测者发布第一轮检测命令，采集单元对待测者进行第一轮次检测，显示单元实时显示第一组图像信息；

步骤三：待第一组图像信息显示完毕后，显示单元引导待测者变换站立姿势，采集单元对待测者进行第二轮次检测，并显示第二组图像信息；

步骤四：待第一组及第二组图像信息显示完毕后，显示单元引导待测者变换站立位置及站立姿势，然后引导待测者向采集单元发布第三轮检测命令，采集单元待待测者完成第三轮检测，显示单元随后显示第三组图像信息；

步骤五：检测完成后，处理单元将采集单元获取的数据信息提取并处理后输出至工控机，由工控机控制通讯单元将处理后的数据及图像发送至显示单元，由显示单元引导待测者向工控机发送确认指令；

步骤六：工控机收到确认指令后，由通讯模块向服务器上传对应的数据和图片，相关人员可通过终端查阅、诊断。

9.根据权利要求8所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测方法，其特征在于，所述待测者信息包括个人信息以及检测项目信息。

10.根据权利要求8所述的生物力线小站融合多传感器信息的健康检测方法，其特征在于，所述基础信息包括身高、体重数据、体脂数据，所述第一组图像信息包括足底云图，左脚前方直视照片、右脚前方直视照片、裸脚前方直视照片、人体左侧躯干直视照片、人体后背直视照片，所述第二组图像信息包括第一单脚照片以及第一单脚足弓内侧照片，所述第三组图像信息包括第二单脚照片以及第二单脚足弓内侧照片。