CN112773338A - 一种监测人体生理信息的牙套及头部运动数据采集方法 - Google Patents

一种监测人体生理信息的牙套及头部运动数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种监测人体生理信息的牙套，包括牙套本体、用户终端及数字服务平台，牙套本体上设有信号采集单元，用户终端与数字服务平台电连接；信号采集单元包括第一采集单元及第二采集单元，第一采集单元采集唾液化学信息，第二采集单元至少包括加速度传感器及陀螺仪传感器；牙套本体上还设置有集成单元，集成单元包括供电模块、与供电模块分别电连接的无线传输模块及信号转换模块，信号转换模块分别与信号采集单元及无线传输模块电连接，无线传输模块与用户终端电连接，用户终端控制信号采集单元数据采集并接收采集数据。本发明能够采集分析唾液化学信息，同时对头部运动数据进行采集分析，能够为用户提供日常身体保健和习惯矫正的解决方案。

Description

一种监测人体生理信息的牙套及头部运动数据采集方法
技术领域
本发明涉及牙套技术领域，更具体地，涉及一种监测人体生理信息的牙套及头部运动数据采集方法。
背景技术
随着市场经济的高速发展，人们的生活和工作节奏越来越快，时常因工作忙碌或长期的不良生活规律，养成不良的生活习惯，疏于日常锻炼和定期体检，从而在无形中增加患病的风险。因此，一套能在人们日常生活中，监测自身身体情况，帮助改正不良生活习惯的解决方案尤为重要。在人体口腔中分泌有唾液，其主要成分与血清很相似，所以唾液成分变化可以反映疾病及健康状况，如可以用唾液样品代替血样检测艾滋病人相艾滋病毒携带者；唾液溶菌醇含量能极敏感地反映生活环境的优良与否，在卫生不良的居室居住15天，唾液溶菌醇将降至正常水平的1/4；肠道蛔虫病人的唾液二氧化碳含量升高，酸性增强，可通过监测唾液反映病变；测定唾液中钠钾比值可以鉴别交感神经还是副交感神经张力过高等。因此，通过长期多次的追踪采集口腔内唾液的多种参数，便可以实现对一些生理指标变化的监控，及时反映身体的健康状况。然而，目前在口腔内部实现信号采集的设备大多功能单一、难以满足日常长时间佩戴监测的目的，难以实现长期的人体健康监测。中国专利申请，公开号为：CN104921833A公开了一种带有传感器的牙科器械系统，包括：牙科器械，其用于设置在使用者的至少一颗牙齿上；以及至少一个设置在所述牙科器械上的传感器；其中，所述至少一个传感器被配置为监测佩戴所述牙科器械的使用者的生理信息。该技术方案仍存在着检测手段单一，无法满足日常长时间佩戴监测的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中实现口腔内部信号采集的设备功能单一、难以满足日常长时间佩戴监测的目的，难以实现长期的人体健康监测，提供一种监测人体生理信息的牙套。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种监测人体生理信息的牙套，包括牙套本体、用户终端以及数字服务平台，所述牙套本体上设置有信号采集单元，所述用户终端与所述数字服务平台电连接；所述信号采集单元包括第一采集单元以及第二采集单元，所述第一采集单元用于采集唾液化学信息，所述第二采集单元用于采集物理信息，所述第二采集单元至少包括加速度传感器以及陀螺仪传感器；所述牙套本体上还设置有集成单元，所述集成单元包括供电模块、与所述供电模块分别电连接的无线传输模块以及信号转换模块，所述信号转换模块分别与所述信号采集单元以及无线传输模块电连接，所述无线传输模块与所述用户终端电连接，所述用户终端用于控制所述信号采集单元进行数据采集并接收采集的数据；所述数字服务平台接收用户终端发送的数据，并将数据进行分类、处理、智能分析结果反馈以及存储。
在本技术方案中，第一采集单元采集口腔内的化学信息，第二采集单元至少包括加速度传感器以及陀螺仪传感器，加速度传感器以及陀螺仪传感器采集头部运动的物理数据；信号转换模块将第一采集单元、第二采集单元采集的模拟信号转换为数字信号，并通过无线传输模块传输至用户终端，用户终端将接收的数字信号传送至数字服务平台，数字服务平台接收用户终端发送的数据，并将数据进行分类、处理、智能分析结果反馈以及存储。本技术方案能够在采集唾液化学信息的同时，增加了对人体健康状况分析的功能，同时对头部运动数据进行采集以及分析，能够为每个用户提供日常身体保健和习惯矫正的解决方案。
优选地，所述第一采集单元包括设于牙套本体上的测pH模块、尿酸分子检测模块以及唾液分子检测模块，所述测pH模块、尿酸分子检测模块以及唾液分子检测模块分别与所述信号转换模块电连接。
优选地，所述第二采集单元还包括设于牙套本体上的测温模块，所述加速度传感器以及陀螺仪传感器设于所述牙套本体上，所述测温模块、加速度传感器以及陀螺仪传感器分别与所述信号转换模块电连接。
优选地，所述牙套本体包括上颌牙套本体与下颌牙套本体，所述上颌牙套本体与下颌牙套本体均设置有牙槽结构，牙槽结构底面咬合处设有牙齿齿槽，所述集成单元设于上颌牙套本体、下颌牙套本体的内侧立边内。
优选地，所述测pH模块、尿酸分子检测模块以及唾液分子检测模块分别位于上颌牙套本体的内侧立边内，所述测温模块、加速度传感器以及陀螺仪传感器分别位于下颌牙套本体内侧立边内。
优选地，所述第一采集单元的检测面外露于所述牙套本体表面，所述第二采集单元密封设置在所述牙套本体内。
优选地，所述用户终端包括对信号采集单元采集情况控制的控制模块、口腔信息传输模块、数据传输模块以及查看显示模块；所述控制模块用于控制信号采集单元采集信号的类别以及采集起止时间；所述口腔信息传输模块用于向信号采集单元传输控制指令，并接收所述无线传输模块传送的采集数据；所述数据传输模块用于实现与所述数字服务平台之间信息和数据的上传与下载，实现储存、分析和反馈；所述查看显示模块用于采集数据及分析结构的查看与显示功能。
优选地，所述数字服务平台包括存储模块、信号分类模块、数据处理模块以及数据分析模块；所述存储模块用于将用户的监测数据储存至内部数据库；所述信号分类模块用于将多种数字信号进行分类；所述数据处理模块用于对采集的原始口腔生理信号进行处理；所述数据分析模块根据采集数据进行行为分析并给出保健建议。
本发明另一方面提出一种应用监测人体生理信息的牙套的头部运动数据采集方法，包括以下步骤：
S1：数字服务平台从用户终端的数据传输模块接收的数字信号首先传输至用户终端的信号分类模块进行信号分类；
S2：完成信号分类后，将与分析头部运动相关的信号传输至数字服务平台的数据处理模块进行数据处理，其具体包括步骤s21至步骤s23；
s21：将第二采集单元中的陀螺仪传感器采集获得的三轴角速度积分，得到姿态角角度；
s22：分别单独处理两路传感器信号，对第二采集单元中的加速度传感器采集的数据运用低通虑波算法，除去短时性快速变化的信号，保留长时性缓慢变化的信号；用高通滤波方法处理积分后的陀螺仪传感器采集的数据，来抑制陀螺仪积分的漂移，针对加速度传感器的高通滤波算法和陀螺仪传感器的低通滤波算法两部分，构成了本发明融合信号的互补滤波；
s23：完成两路信号的叠加和融合，为有效地抑制加速度传感器和陀螺仪传感器的偏差，先用加速度传感器计算的结果与前次融合后的角度，对陀螺仪传感器的角速度进行修正，后再进行积分，得到最终的倾斜角数据；
S3：数字服务平台的数据处理模块完成数据处理后，将其融合处理后的倾斜角数据传输至数据数字服务平台的数据分析模块完成数据统计和整合、判定结果，数据分析模块按照其设定的角度阈值与头部转动的对应关系，统计得到检测结果，生成身体头部运动情况分析结果，传输至用户终端实现检测结果的反馈；同时，检测数据与分析结果也将传输至存储模块的数据库中储存，方便用户后续查询。
优选地，在所述步骤S1中，所述数字服务平台的信号分类模块采用SVM分类器，其构造方法为一对多法，第一采集单元与第二采集单元采集信号，并将采集的信号传输至数字服务平台，采集的不同的信号传输至数字服务平台，分别对应为SVM训练集相应数量类别样本；第一步为抽取训练集，分别抽取其中一类所对应的向量作为正集，其他为负集；第二步，将各训练集分别进行训练，并得到对应的训练结果文件；第三步，利用前述训练结果文件，分别将对应的测试向量进行测试；最后，将测试结果中最大的作为分类结果，即完成对分类器的构造，使用该测试完成的SVM分类器即可实现采集信号的快速分类。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用第一采集单元监测唾液反映的是小分子生理信息，能够在采集唾液化学信息的同时，增加了对人体健康状况分析的功能；同时利用第二采集单元采集头部运动数据，从更大层面上反映身体情况，并对头部运动数据进行采集以及分析；本发明相当于在牙套本体上集成了从小到大的检测对象以及检测范围，能够为用户提供日常身体保健和习惯矫正的解决方案。
附图说明
图1为本发明监测人体生理信息的牙套的结构方框图；
图2为本发明中牙套本体的分解图；
图3为本发明中信号采集单元的结构方框图；
图4为本发明中信号采集单元、集成单元、用户终端以及数字服务平台的连接关系方框图；
图5为图2中沿A-B的切面结构示意图；
图6为图2中沿A’—B’的切面结构示意图；
图7为图2中沿A”—B”的切面结构示意图。
附图中：1、牙套本体；2、用户终端；3、数字服务平台；4、信号采集单元；41、第一采集单元；42、第二采集单元；421、加速度传感器；422、陀螺仪传感器；5、集成单元；51、供电模块；52、无线传输模块；53、信号转换模块；54、指示灯；411、测pH模块；412、尿酸分子检测模块；413、唾液分子检测模块；423、测温模块；13、牙槽结构；14、牙齿齿槽；21、控制模块；22、口腔信息传输模块；23、数据传输模块；24、查看显示模块；31、存储模块；32、信号分类模块；33、数据处理模块；34、数据分析模块；11、上颌牙套本体；12、下颌牙套本体；63、左侧第二磨牙；64、右侧第二磨牙；65、切牙。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1、图2、图3、图4所示，一种监测人体生理信息的牙套，包括牙套本体1、用户终端2以及数字服务平台3，牙套本体1上设置有信号采集单元4，用户终端2与数字服务平台3电连接；信号采集单元4包括第一采集单元41以及第二采集单元42，第一采集单元41用于采集唾液化学信息，第二采集单元42用于采集物理信息，第二采集单元42至少包括加速度传感器421以及陀螺仪传感器422；牙套本体1上还设置有集成单元5，集成单元5包括供电模块51、与供电模块51分别电连接的无线传输模块52以及信号转换模块53，信号转换模块53分别与信号采集单元4以及无线传输模块52电连接，无线传输模块52与用户终端2电连接，用户终端2用于控制信号采集单元4进行数据采集并接收采集的数据；数字服务平台3接收用户终端2发送的数据，并将数据进行分类、处理、智能分析结果反馈以及存储。第一采集单元41采集口腔内的化学信息，第二采集单元42至少包括加速度传感器421以及陀螺仪传感器422，加速度传感器421以及陀螺仪传感器422采集头部运动的物理数据；信号转换模块53将第一采集单元41、第二采集单元42采集的数据转换为数字信号，并通过无线传输模块52传输至用户终端2，用户终端2将接收的数字信号传送至数字服务平台3，数字服务平台3接收用户终端2发送的数据，并将数据进行分类、处理、智能分析结果反馈以及存储。本技术方案能够在采集唾液化学信息的同时，增加了对人体健康状况分析的功能，同时对头部运动数据进行采集以及分析，能够为每个用户提供日常身体保健和习惯矫正的解决方案。
需要说明的是，集成单元5内部设置有用于显示供电模块51电量及使用情况的指示灯54，在供电模块51电量充足正常使用时，指示灯54为蓝色光；电量不足时为红色光闪烁状态；充电时为红灯常亮状态；充电完成时为蓝色光常亮状态。为了便于对供电模块51的通电状态进行控制，牙套本体1的内侧立边表面设置有电源开关按键。此外，牙套本体1采用医用硅胶材料制成，耐腐蚀且质地柔软，易于佩戴。
其中，如图3所示，第一采集单元41包括设于牙套本体1上的测pH模块411、尿酸分子检测模块412以及唾液分子检测模块413，测pH模块411、尿酸分子检测模块412以及唾液分子检测模块413分别与信号转换模块53电连接。在本实施例中，测pH模块411用于检测唾液中的pH值，尿酸分子检测模块412用于检测唾液中的尿酸含量，唾液分子检测模块413用于检测唾液分子。
另外，第二采集单元42还包括设于牙套本体1上的测温模块423，加速度传感器421以及陀螺仪传感器422设于牙套本体1上，测温模块423、加速度传感器421以及陀螺仪传感器422分别与信号转换模块53电连接。
其中，如图2、图5至图7所示，牙套本体1包括上颌牙套本体11与下颌牙套本体12，上颌牙套本体11与下颌牙套本体12均设置有牙槽结构13，牙槽结构13底面咬合处设有牙齿齿槽14，集成单元5设于上颌牙套本体11、下颌牙套本体12的内侧立边内。测pH模块411、尿酸分子检测模块412以及唾液分子检测模块413分别位于上颌牙套本体11的内侧立边内，测温模块423、加速度传感器421以及陀螺仪传感器422分别位于下颌牙套本体12内侧立边内。在本实施例中，由于腮腺是人体分泌唾液的主要场所，其腮导管位于人体上颌第二磨牙上方位置，可将唾液分泌输送至口腔内部，因此，在腮导管下方对应的牙齿位置处嵌有高灵敏度的第一采集单元41，可使检测更灵敏有效。测pH模块411位于上颌牙套本体11左侧第二磨牙63位置内侧立边内，用于检测口腔内唾液的酸碱性，可用于反映牙齿健康状况，如是否存在龋齿，还可以作为判断身体体质是否健康的参考依据。尿酸分子检测模块412位于上颌牙套本体11右侧第二磨牙64位置内侧立边内，可用于某些疾病的筛查与监控，如代谢综合征等。测温模块423位于下颌牙套本体11对应切牙65位置内侧立边内，用于测量口腔温度，反映身体体温情况。加速度传感器421、陀螺仪传感器422分别位于下颌牙套本体12左侧第二磨牙63、右侧第二磨牙64位置内侧立边内，二者协同采集数据，经处理可分析人体头部的运动情况，如在夜间佩戴牙套时，可用于初步表征睡眠过程中的翻身情况，反映用户睡眠质量，便于矫正不良睡眠习惯。
另外，第一采集单元41的检测面外露于牙套本体1表面，第二采集单元42密封设置在牙套本体1内。第一采集单元41因其采集特性，其模块本体包裹在牙套本体1内，检测面暴露在牙套表面，直接接触口腔内唾液等物质实现检测。为保证第二采集单元42的高效可靠使用，第二采集单元42最好密封包裹在牙套本体1内。
其中，用户终端2包括对信号采集单元4采集情况控制的控制模块21、口腔信息传输模块22、数据传输模块23以及查看显示模块24；控制模块21用于控制信号采集单元4采集信号的类别以及采集起止时间；口腔信息传输模块22用于向信号采集单元4传输控制指令，并接收无线传输模块52传送的采集数据；数据传输模块23用于实现与数字服务平台3之间信息和数据的上传与下载，实现储存、分析和反馈；查看显示模块24用于采集数据及分析结构的查看与显示功能。
另外，数字服务平台3包括存储模块31、信号分类模块32、数据处理模块33以及数据分析模块34；存储模块31用于将用户的监测数据储存至内部数据库；信号分类模块32用于将多种数字信号进行分类；数据处理模块33用于对采集的原始口腔生理信号进行处理；数据分析模块34根据采集数据进行行为分析并给出保健建议。
实施例2
一种应用实施例1中的监测人体生理信息的牙套的头部运动数据采集方法，包括以下步骤：
S1：数字服务平台3从用户终端2的数据传输模块23接收的数字信号首先传输至用户终端2的信号分类模块32进行信号分类；
S2：完成信号分类后，将与分析头部运动相关的信号传输至数字服务平台3的数据处理模块33进行数据处理，由于加速度传感器421在静态线性加速度检测上表现好，但受动态加速度影响较大，并不适合跟踪动态角度运动；而陀螺仪传感器422检测动态性能良好，能够提供瞬间的动态角度变化，但因其本身固有的特性、温度、积分过程的影响，会累积漂移误差。因此，为实现本发明中头部运动情况检测的功能，数据处理模块33采用互补滤波算法，通过融合陀螺仪和加速度计的输出信号，补偿加速度传感器421的动态误差和陀螺仪的漂移误差，得到一个更优的分析结果。数据处理模块33的处理步骤如下，其具体包括步骤s21至步骤s23；
s21：将第二采集单元42中的陀螺仪传感器422采集获得的三轴角速度积分，得到姿态角角度；
s22：分别单独处理两路传感器信号，对第二采集单元42中的加速度传感器421采集的数据运用低通虑波算法，除去短时性快速变化的信号，保留长时性缓慢变化的信号；用高通滤波方法处理积分后的陀螺仪传感器422采集的数据，来抑制陀螺仪积分的漂移，针对加速度传感器421的高通滤波算法和陀螺仪传感器422的低通滤波算法两部分，构成了本发明融合信号的互补滤波。其中，所采用的低通滤波(LPF)与高通滤波(HPF)的通用滤波传递函数为：
Figure BDA0002924148260000081
s23：完成两路信号的叠加和融合，为有效地抑制加速度传感器421和陀螺仪传感器422的偏差，先用加速度传感器421计算的结果与前次融合后的角度，对陀螺仪传感器422的角速度进行修正，后再进行积分，得到最终的倾斜角数据；数据处理模块33采用的互补滤波算法是在短时间内采用陀螺仪传感器422得到的角度做为最优，且定时通过加速度传感器421采样的角度进行校正得到结果，对于其他无需互补滤波算法进行融合的生理信号，数据处理模块33也将对其应用加权平滑的方法来平滑和均衡传感器数据，即给变化较快的信号乘上一个较小的权重系数，以削弱突变信号对整体产生的影响，使得检测结果更优；
S3：数字服务平台3的数据处理模块33完成数据处理后，将其融合处理后的倾斜角数据传输至数据数字服务平台3的数据分析模块34完成数据统计和整合、判定结果，数据分析模块34按照其设定的角度阈值与头部转动的对应关系，统计得到检测结果，生成身体头部运动情况分析结果，传输至用户终端2实现检测结果的反馈；同时，检测数据与分析结果也将传输至存储模块31的数据库中储存，方便用户后续查询；
其中，在步骤S1中，数字服务平台3的信号分类模块32采用SVM分类器，其构造方法为一对多法，第一采集单元41与第二采集单元42采集信号，并将采集的信号传输至数字服务平台3，采集的不同的信号传输至数字服务平台3，分别对应为SVM训练集相应数量类别样本；第一步为抽取训练集，分别抽取其中一类所对应的向量作为正集，其他为负集；第二步，将各训练集分别进行训练，并得到对应的训练结果文件；第三步，利用前述训练结果文件，分别将对应的测试向量进行测试；最后，将测试结果中最大的作为分类结果，即完成对分类器的构造，使用该测试完成的SVM分类器即可实现采集信号的快速分类。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监测人体生理信息的牙套，其特征在于：包括牙套本体(1)、用户终端(2)以及数字服务平台(3)，所述牙套本体(1)上设置有信号采集单元(4)，所述用户终端(2)与所述数字服务平台(3)电连接；所述信号采集单元(4)包括第一采集单元(41)以及第二采集单元(42)，所述第一采集单元(41)用于采集唾液化学信息，所述第二采集单元(42)用于采集物理信息，所述第二采集单元(42)至少包括加速度传感器(421)以及陀螺仪传感器(422)；所述牙套本体(1)上还设置有集成单元(5)，所述集成单元(5)包括供电模块(51)、与所述供电模块(51)分别电连接的无线传输模块(52)以及信号转换模块(53)，所述信号转换模块(53)分别与所述信号采集单元(4)以及无线传输模块(52)电连接，所述无线传输模块(52)与所述用户终端(2)电连接，所述用户终端(2)用于控制所述信号采集单元(4)进行数据采集并接收采集的数据；所述数字服务平台(3)接收用户终端(2)发送的数据，并将数据进行分类、处理、智能分析结果反馈以及存储。
2.根据权利要求1所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述第一采集单元(41)包括设于牙套本体(1)上的测pH模块(411)、尿酸分子检测模块(412)以及唾液分子检测模块(413)，所述测pH模块(411)、尿酸分子检测模块(412)以及唾液分子检测模块(413)分别与所述信号转换模块(53)电连接。
3.根据权利要求2所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述第二采集单元(42)还包括设于牙套本体(1)上的测温模块(423)，所述加速度传感器(421)以及陀螺仪传感器(422)设于所述牙套本体(1)上，所述测温模块(423)、加速度传感器(421)以及陀螺仪传感器(422)分别与所述信号转换模块(53)电连接。
4.根据权利要求3所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述牙套本体(1)包括上颌牙套本体(11)与下颌牙套本体(12)，所述上颌牙套本体(11)与下颌牙套本体(12)均设置有牙槽结构(13)，牙槽结构(13)底面咬合处设有牙齿齿槽(14)，所述集成单元(5)设于上颌牙套本体(11)、下颌牙套本体(12)的内侧立边内。
5.根据权利要求4所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述测pH模块(411)、尿酸分子检测模块(412)以及唾液分子检测模块(413)分别位于上颌牙套本体(11)的内侧立边内，所述测温模块(423)、加速度传感器(421)以及陀螺仪传感器(422)分别位于下颌牙套本体(12)内侧立边内。
6.根据权利要求1所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述第一采集单元(41)的检测面外露于所述牙套本体(1)表面，所述第二采集单元(42)密封设置在所述牙套本体(1)内。
7.根据权利要求1所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述用户终端(2)包括对信号采集单元(4)采集情况控制的控制模块(21)、口腔信息传输模块(22)、数据传输模块(23)以及查看显示模块(24)；所述控制模块(21)用于控制信号采集单元(4)采集信号的类别以及采集起止时间；所述口腔信息传输模块(22)用于向信号采集单元(4)传输控制指令，并接收所述无线传输模块(52)传送的采集数据；所述数据传输模块(23)用于实现与所述数字服务平台(3)之间信息和数据的上传与下载，实现储存、分析和反馈；所述查看显示模块(24)用于采集数据及分析结构的查看与显示功能。
8.根据权利要求1所述的监测人体生理信息的牙套，其特征在于：所述数字服务平台(3)包括存储模块(31)、信号分类模块(32)、数据处理模块(33)以及数据分析模块(34)；所述存储模块(31)用于将用户的监测数据储存至内部数据库；所述信号分类模块(33)用于将多种数字信号进行分类；所述数据处理模块(33)用于对采集的原始口腔生理信号进行处理；所述数据分析模块(34)根据采集数据进行行为分析并给出保健建议。
9.一种应用权利要求1至8任一项所述的监测人体生理信息的牙套的头部运动数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：数字服务平台(3)从用户终端(2)的数据传输模块(23)接收的数字信号首先传输至数字服务平台(3)的信号分类模块(32)进行信号分类；
S2：完成信号分类后，将与分析头部运动相关的信号传输至数字服务平台(3)的数据处理模块(33)进行数据处理，其具体包括步骤s21至步骤s23；
s21：将第二采集单元(42)中的陀螺仪传感器(422)采集获得的三轴角速度积分，得到姿态角角度；
s22：分别单独处理两路传感器信号，对第二采集单元(42)中的加速度传感器(421)采集的数据运用低通虑波算法，除去短时性快速变化的信号，保留长时性缓慢变化的信号；用高通滤波方法处理积分后的陀螺仪传感器(422)采集的数据，来抑制陀螺仪积分的漂移，针对加速度传感器(421)的高通滤波算法和陀螺仪传感器(422)的低通滤波算法两部分，构成融合信号的互补滤波；
s23：完成两路信号的叠加和融合，为有效地抑制加速度传感器(421)和陀螺仪传感器(422)的偏差，先用加速度传感器(421)计算的结果与前次融合后的角度，对陀螺仪传感器(422)的角速度进行修正，后再进行积分，得到最终的倾斜角数据；
S3：数字服务平台(3)的数据处理模块(33)完成数据处理后，将其融合处理后的倾斜角数据传输至数据数字服务平台(3)的数据分析模块(34)完成数据统计和整合、判定结果，数据分析模块(34)按照其设定的角度阈值与头部转动的对应关系，统计得到检测结果，生成身体头部运动情况分析结果，传输至用户终端(2)实现检测结果的反馈；同时，检测数据与分析结果也将传输至存储模块(31)的数据库中储存，方便用户后续查询。
10.根据权利要求9所述的头部运动数据采集方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述数字服务平台(3)的信号分类模块(32)采用SVM分类器，其构造方法为一对多法，第一采集单元(41)与第二采集单元(42)采集信号，并将采集的信号传输至数字服务平台(3)，采集的不同的信号传输至数字服务平台(3)，分别对应为SVM训练集相应数量类别样本；第一步为抽取训练集，分别抽取其中一类所对应的向量作为正集，其他为负集；第二步，将各训练集分别进行训练，并得到对应的训练结果文件；第三步，利用前述训练结果文件，分别将对应的测试向量进行测试；最后，将测试结果中最大的作为分类结果，即完成对分类器的构造，使用该测试完成的SVM分类器即可实现采集信号的快速分类。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115211995A (zh) * 2022-07-18 2022-10-21 天津大学 柔性智能传感牙套

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105739510A (zh) * 2016-01-13 2016-07-06 天津中科智能识别产业技术研究院有限公司 一种用于救灾无人机姿态控制的互补滤波方法
US20170156635A1 (en) * 2015-12-08 2017-06-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Oral appliance for measuring head motions by isolating sensors from jaw perturbance
CN107837073A (zh) * 2017-10-26 2018-03-27 深圳市赛亿科技开发有限公司 一种检测牙齿健康的牙套及牙齿健康管理方法
CN108245880A (zh) * 2018-01-05 2018-07-06 华东师范大学 基于多穿戴环带传感器融合的体感检测可视化方法和系统
US20180196079A1 (en) * 2016-12-05 2018-07-12 Impact Technologies Australia PTY LTD Sensor-enabled mouthguard configured to enable monitoring of head impact data via multiple accelerometers, and data processing methods configured to analyse data derived from multiple accelerometers carried by a sensor-enabled mouthguard
CN109674480A (zh) * 2019-02-02 2019-04-26 北京理工大学 一种基于改进互补滤波的人体运动姿态解算方法
US20200008744A1 (en) * 2017-03-23 2020-01-09 Wake Forest University Health Sciences Oral insert and uses thereof for calculating forces to the head
US20200093435A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-26 University Of Maryland, Baltimore System and method for athlete physiology monitoring
CN111417357A (zh) * 2017-11-30 2020-07-14 阿莱恩技术有限公司 用于监测口腔矫治器的传感器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170156635A1 (en) * 2015-12-08 2017-06-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Oral appliance for measuring head motions by isolating sensors from jaw perturbance
CN105739510A (zh) * 2016-01-13 2016-07-06 天津中科智能识别产业技术研究院有限公司 一种用于救灾无人机姿态控制的互补滤波方法
US20180196079A1 (en) * 2016-12-05 2018-07-12 Impact Technologies Australia PTY LTD Sensor-enabled mouthguard configured to enable monitoring of head impact data via multiple accelerometers, and data processing methods configured to analyse data derived from multiple accelerometers carried by a sensor-enabled mouthguard
US20200008744A1 (en) * 2017-03-23 2020-01-09 Wake Forest University Health Sciences Oral insert and uses thereof for calculating forces to the head
CN107837073A (zh) * 2017-10-26 2018-03-27 深圳市赛亿科技开发有限公司 一种检测牙齿健康的牙套及牙齿健康管理方法
CN111417357A (zh) * 2017-11-30 2020-07-14 阿莱恩技术有限公司 用于监测口腔矫治器的传感器
CN108245880A (zh) * 2018-01-05 2018-07-06 华东师范大学 基于多穿戴环带传感器融合的体感检测可视化方法和系统
US20200093435A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-26 University Of Maryland, Baltimore System and method for athlete physiology monitoring
CN109674480A (zh) * 2019-02-02 2019-04-26 北京理工大学 一种基于改进互补滤波的人体运动姿态解算方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115211995A (zh) * 2022-07-18 2022-10-21 天津大学 柔性智能传感牙套

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