CN112168175A

CN112168175A - 一种跌倒风险综合评估设备

Info

Publication number: CN112168175A
Application number: CN202011081362.XA
Authority: CN
Inventors: 范显荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2021-01-05

Abstract

本发明公开了一种跌倒风险综合评估设备，包括坐具、接收处理器、两个电子计米器、束带；所述两个电子计米器安装在坐具的左右两侧，所述两个电子计米器的线缆通过束带与人体活动连接，所述接收处理器包括第一微控制器、第一单片无线收发器芯片、六轴传感器、第二微控制器、第二单片无线收发器芯片、第三微控制器、第三单片无线收发器芯片、USB转串口模块；所述电子计米器根据脉冲信号个数计算相对距离，并传输给第一微控制器；本发明设计合理，能采集更多的数据，是对传统的起立行走计时测评数据的有益补充，在以起立行走计时测评为基础，并配合本发明使用时，能对受测者的跌倒风险作出更精确的评估。

Description

一种跌倒风险综合评估设备

技术领域

本发明涉及一种跌倒风险综合评估设备。

背景技术

目前在临床医学上跌倒风险的初筛评估通常是釆用起立行走计时测评（英文名称为Time Up And Go Test），用计时器计算受测者完成：从坐位改变为立位、直行3米至标志点转弯、直行走回起点、从立位改变回坐位等预设动作所需要的时间，来评估受测者跌倒的风险程度。上述测评方式，主要是以完成时间为依据的评估，欠缺对测评者在完成预设动作过程的实时动态记录，测评结果的精确度及广义应用度有待商榷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种设计合理、能采集更多的数据、精确度更高的跌倒风险综合评估设备。

一种跌倒风险综合评估设备，包括坐具、接收处理器、两个电子计米器、束带；所述两个电子计米器安装在坐具的左右两侧，所述两个电子计米器的线缆通过束带与人体活动连接，所述接收处理器包括第一微控制器、第一单片无线收发器芯片、六轴传感器、第二微控制器、第二单片无线收发器芯片、第三微控制器、第三单片无线收发器芯片、USB转串口模块；所述电子计米器根据脉冲信号个数计算相对距离，并传输给第一微控制器；第一微控制器将处理后的信息传输给第一单片无线收发器芯片；所述六轴传感器用于采集人行走的步数、步态频率、动作变化的实时情况及变化发生的对应时间点和偏航角、仰俯角、横滚角的信息，并将信息传输给第二微控制器；第二微控制器将处理后的信息传输给第二单片无线收发器芯片；所述第三单片无线收发器芯片用于接收所述第一单片无线收发器芯片、所述第二单片无线收发器芯片传输的信息，并将信息传输给第三微控制器，第三微控制器将处理后的信息经USB转串口模块传输给计算机；所述第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器是运算和控制的核心，是信息处理、程序运行的执行单元。

所述第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器是STM32F103微控制器；所述第一单片无线收发器芯片、第二单片无线收发器芯片、第三单片无线收发器芯片是NRF24L01单片无线收发器芯片；所述USB转串口模块是CH340USB转串口模块；所述六轴传感器是MPU-6050六轴传感器。

所述束带上设有滑槽，所述滑槽上安装有滑块；所述滑块上设有挂钩，所述两个电子计米器的线缆通过束带上的挂钩与人体活动连接。

所述坐具包括坐板、立架、肩膀阻力臂、底座、重量变送器、连接钩；所述立架安装在底座上；所述肩膀阻力臂为两个，平行安装在立架上；所述重量变送器为两个，平行安装在底座的前端。

本发明的有益效果是：六轴传感器可以携带在受测者左右脚部的小腿处，用于采集受测者行走时的步数、步态频率、动作变化的实时情况及变化发生的对应时间点和偏航角、仰俯角、横滚角的信息，并进行存储；两个电子计米器与接收处理器连接，可以用最短为1次／30毫秒的精确度来采集受测者的行走动态数据，最终形成受测者的运动轨迹信息，并进行存储，接收处理器可以与计算的USB接口连接，通过计算机读取信息；两个重量变送器可以采集和显示受测者左右脚的瞬间（最短为1次／30毫秒来采集受测者的重力变化信息）力度值；本发明可采集多种数据，从而可以从多个角度、更加精确的评估受测者的跌倒风险。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的坐具的结构示意图；

图3是本发明的束带的结构示意图；

图4是本发明的接收处理器的电路方框图；

图5本发明的STM32F103微控制器的电路原理图；

图6本发明的NRF24L01单片无线收发器芯片的电路原理图；

图7本发明的CH340USB转串口模块的电路原理图。

具体实施方式

参照图1～图7，一种跌倒风险综合评估设备，包括坐具1、接收处理器2、两个电子计米器3、束带4；所述坐具1包括坐板5、立架7、肩膀阻力臂8、底座9、重量变送器10、连接钩12；受测者坐在坐板5上，双脚踏在左、右重量变送器10上，同时受测者腰部系着束带4，两个电子计米器3的线缆通过束带4上的挂钩15与受测者活动连接，然后受测者做起立动作，观察其从坐位变至立位的体位变化过程的重力变化情况，从重力变化幅度中可体现其体位变化的控制能力；同时，电子计米器3也实时记录其体位变化过程中躯体姿态变化的平稳度，从体位变化过程的平稳度中亦能评价其体位变化的控制能力。采集此两种同时、实时的双重数据能对受测者的体位变化控制能力作出更准确的评估，且此双重数据还能评估出受测者个性化的安全座高；另外，受测者腰部系着束带4，两个电子计米器3的线缆通过束带4上的挂钩15与受测者活动连接后进行：步行至标志点、绕标志点转弯、返回起点、立位变回坐位等固定动作时，两个计米器瞬时获取各自数值，两个固定距离的电子计米器3的线缆通过束带4上的挂钩15构成一个三角形，利用三角函数公式的算法，可瞬时计算出受测者的实时坐标点，各点的连线构成受测者在完成上述固定动作时的动态轨迹，从而评价出其完成上述固定动作时的步态稳定性、方向感、方向纠错能力等能力情况；受测者站在重量变送器10上，肩膀向上顶住肩膀阻力臂8时重量变送器10可以显示其左右脚的瞬间重力变化值，以获取受测者下肢力量数据；连接钩12用于与有手柄的拉绳连接，受测者站在重量变送器10上，作弯腰体位，双手握住拉绳的手柄并施力时重量变送器10可以感应并显示其左右脚的瞬间重力变化值，以获取受测者的背部力量情况，推测躯体重心变化的可能性；所述立架7安装在底座9上，所述坐板5与立架7的两侧活动连接；所述肩膀阻力臂8为两个，平行安装在立架7上；所述重量变送器10为两个，平行安装在底座9的前端；所述束带4上设有滑槽13，所述滑槽13上安装有滑块14，当受测者移动时，所述滑块14能沿滑槽13的长度方向移动；所述滑块14上设有挂钩15，所述两个电子计米器3的线缆通过束带4上的挂钩15与受测者活动连接；所述两个电子计米器3以固定距离安装在坐具1的左右两侧；所述两个六轴传感器18放置于受测者的左右小腿处，採集受测者在长距离步行测评时双下肢的步数、步态频率、动作变化的实时情况及变化发生的对应时间点和偏航角、仰俯角、横滚角的信息，获取双下肢肌肉耐力出现疲劳拐点的数据，用量化数据分析受测者不会发生跌倒风险的安全行走距离及安全步行时长；所述接收处理器2包括第一微控制器16、第一单片无线收发器芯片17、六轴传感器18、第二微控制器19、第二单片无线收发器芯片20、第三微控制器21、第三单片无线收发器芯片22、USB转串口模块11；所述电子计米器3根据脉冲信号个数计算相对距离，并传输给第一微控制器16；第一微控制器16将处理后的信息传输给第一单片无线收发器芯片17；所述六轴传感器18用于采集人行走的步数、步态频率、动作变化的实时情况及变化发生的对应时间点和偏航角、仰俯角、横滚角的信息，并将信息传输给第二微控制器19；第二微控制器19将处理后的信息传输给第二单片无线收发器芯片20；所述第三单片无线收发器芯片22用于接收所述第一单片无线收发器芯片17、所述第二单片无线收发器芯片20传输的信息，并将信息传输给第三微控制器21，第三微控制器21将处理后的信息经USB转串口模块11传输给计算机；所述第一微控制器16、第二微控制器19、第三微控制器21是运算和控制的核心，是信息处理、程序运行的执行单元。

所述第一微控制器16、第二微控制器19、第三微控制器21是STM32F103微控制器；所述第一单片无线收发器芯片17、第二单片无线收发器芯片20、第三单片无线收发器芯片22是NRF24L01单片无线收发器芯片；所述USB转串口模块11是CH340USB转串口模块；所述六轴传感器18是MPU-6050六轴传感器。

本发明中的电子计米器3、六轴传感器18、重量变送器10都为现有技术，可以直接在市场上购买；重量变送器10可采用意大利conhon品牌、称重仪表型号为DGTQ的DGTQ数字重量变送器；其中，电子计米器3是将长度的测量转换为固定频率下对计数点次数的测量，若实现测量长度的功能只需将目标磁铁经过探头的次数统计出来即可，计数器主要采用CMOS电路(包括专用CMOS芯片)或单片机构成，通过面板指轮开关或按键预置所需计数值，当计数器接通工作电源后由计数输入端子输入计数信号，当输入信号显示值与预置数相符后，计数器符合电路给出符合信号，驱动内部执行继电器动作，继电器触头则对所需控制电路进行控制；STM32F103微控制器属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体(ST)公司出品，其内核是Cortex-M3；NRF24L01单片无线收发器芯片是由NORDIC生产的工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片，无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器；CH340USB转串口模块是一个USB总线的转接芯片，可以实现USB转串口、USB 转IrDA 红外或者USB转打印口；MPU-6000(6050)六轴传感器是六轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间。当连接到三轴磁强计时，MPU-60X0提供完整的9轴运动融合输出到其主I2C或SPI端口(SPI仅在MPU-6000上可用)，其工件原理是：一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的，人们根据这个道理，用它来保持方向，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并将数据信号传给第二STM32F103微控制器。

Claims

1.一种跌倒风险综合评估设备，包括坐具、接收处理器、两个电子计米器、束带；所述两个电子计米器安装在坐具的左右两侧，所述两个电子计米器的线缆通过束带与人体活动连接，其特征在于：所述接收处理器包括第一微控制器、第一单片无线收发器芯片、六轴传感器、第二微控制器、第二单片无线收发器芯片、第三微控制器、第三单片无线收发器芯片、USB转串口模块；所述电子计米器根据脉冲信号个数计算相对距离，并传输给第一微控制器；第一微控制器将处理后的信息传输给第一单片无线收发器芯片；所述六轴传感器用于采集人行走的步数、步态频率、动作变化的实时情况及变化发生的对应时间点和偏航角、仰俯角、横滚角的信息，并将信息传输给第二微控制器；第二微控制器将处理后的信息传输给第二单片无线收发器芯片；所述第三单片无线收发器芯片用于接收所述第一单片无线收发器芯片、所述第二单片无线收发器芯片传输的信息，并将信息传输给第三微控制器，第三微控制器将处理后的信息经USB转串口模块传输给计算机；所述第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器是运算和控制的核心，是信息处理、程序运行的执行单元。

2.根据权利要求1所述的跌倒风险综合评估设备，其特征在于：所述第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器是STM32F103微控制器；所述第一单片无线收发器芯片、第二单片无线收发器芯片、第三单片无线收发器芯片是NRF24L01单片无线收发器芯片；所述USB转串口模块是CH340USB转串口模块；所述六轴传感器是MPU-6050六轴传感器。

3.根据权利要求1或2所述的跌倒风险综合评估设备，其特征在于：所述束带上设有滑槽，所述滑槽上安装有滑块；所述滑块上设有挂钩，所述两个电子计米器的线缆通过束带上的挂钩与人体活动连接。

4.根据权利要求3所述的跌倒风险综合评估设备，其特征在于：所述坐具包括坐板、立架、肩膀阻力臂、底座、重量变送器、连接钩；所述立架安装在底座上；所述肩膀阻力臂为两个，平行安装在立架上；所述重量变送器为两个，平行安装在底座的前端。