使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量制造技术

一种使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量以用于监测和改善运动主体的物理运动的方法，其包括：使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪以公式表示出：基于所述主体的行走(Walking)、升沉(Heaving)和横向(Lateral)运动的测量的信号，以及指示所述主体在所述运动期间为保持平衡所分配的功率水平的量化指标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求了2014年2月17日提交的美国临时专利申请号61/940,801和2015年2月16日提交的美国非临时专利申请号14/622,933的优先权权益，这两篇专利申请均通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量的方法。具体而言，本专利技术涉及使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量以监测并改善运动主体的物理运动的方法。
技术介绍
步态分析(行走和奔跑形式的研究)对生物力学的研究至关重要。其被用于监测并改善身体协调性和运动性并用于生物特征识别。传统的步态分析使用具有置于主体身体各个部分上的多个发光二极管(LED)和反射标志物的精心制作的光电设备。高速摄影机被用于捕获连续帧。由于繁琐的设备，数据不能通过无线发送并且测量必须在受控的实验室环境中进行，这不仅受限于更现实的情况，而且也可能对进行小于自然姿态的物理运动的主体具有影响。有用的信息是通过帧分析使用帧提取并随后仅在测量完成后进行复杂的算法。本专利技术的目标在于提供结合了简单数据分析算法的简易步态测量装置。所述测量并不受限于带有精心制作的设备的环境。它可以在任何情况下进行并且可用于所有类型的物理活动。所述分析能够以数秒的方式进行以显露出所有三个运动轴中步态和姿势形式二者的图形演示以及被称为动态失稳指数(DII)的定量数据，其是主体在运动的同时为保持平衡所施加的功率水平的度量。该合并信息在许多领域中得到了广泛应用。本申请的该部分中或任何其他部分中的任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这样的参考文献可用作本申请的现有技术。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量的方法。具体而言，本专利技术涉及使用移动设备中的三轴加速度计/陀螺仪进行步态测量以监测并改善运动主体的物理运动的方法。在本专利技术的第一个方面，提供了用于步态测量和诊断的简单数据分析算法。在本专利技术的第二个方面，提供了用于表征主体运动的方法，该方法包括使用三轴加速度计制定：基于所述主体的行走(Walking)、升沉(Heaving)和横向(Lateral)运动的测量的信号，以及指示由所述主体在所述运动期间为保持平衡所分配的功率水平的量化指标。在本专利技术的第二个方面的第一个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述三轴加速度计被置于所述主体的重心上。在本专利技术的第二个方面的第二个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述主体可以是人或动物。在本专利技术的第二个方面的第三个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号用于监测、诊断和改善所述主体的运动性能。在本专利技术的第二个方面的第四个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号用于通过所述主体的运动监测所述主体的身体康复进展和/或身体健康。在本专利技术的第二个方面的第五个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用在所述主体的假体的设计和/或适宜性中。在本专利技术的第二个方面的第六个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用作所述主体的生物特征识别符。在本专利技术的第二个方面的第七个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被作为标识符用于所述主体的身体损伤分析，包括但不限于用于动物的动觉问题的诊断。在本专利技术的第二个方面的第八个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被作为标识符用于选择具有更佳运动形式的主体。在本专利技术的第二个方面的第九个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用在所述主体的鞋类设计中。在本专利技术的第二个方面的第十个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用作匹配和选择所述主体的鞋类的标识符。在本专利技术的第二个方面的第十一个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用在所述主体的健身器材的设计中。在本专利技术的第二个方面的第十二个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述信号被用在所述主体的背包和其他形式的携带式行李的设计中。在本专利技术的第二个方面的第十三个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述方法是在软件中实现的。在本专利技术的第二个方面的第十四个实施方案中，提供了用于表征主体运动的方法，其中所述方法是在硬件中实现的。本领域技术人员将理解的是，除了那些具体的描述，此处所述专利技术易于进行变化和修改。本专利技术包括所有这样的变化和修改。本专利技术还包括说明书中所提及或指出的所有单独或组合的步骤和特征，以及任何和所有组合的步骤或特征或任何两个或两个以上的步骤或特征。在整篇说明书中，除非上下文另有要求，否则单词“包括(comprise)”或其变体例如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”将被理解为暗示包括所说明的整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。还需指出的是，在本公开文本中，并且特别是在权利要求书和/或段落中，术语例如“包括(comprises)”、“包含(comprised)”、“含有(comprising)”等可具有美国专利法中归属的含义；例如，它们可意指“包括(includes)”、“包含(included)”、“含有(including)”等；并且术语例如“基本上由......组成”和“大概由......组成”具有美国专利法中赋予它们的含义，例如，它们允许未明确列举的元素，但排除现有技术中存在的或影响本专利技术的基本或新颖性的元素。此外，在整篇说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单词“包括(include)”或其变体例如“包含(includes)”或“含有(including)”将被理解为暗示包括所说明的整数或整数组但不排除任何其他整数或整数组。本文所用的所选术语的其他定义可见于本专利技术的详细描述中以及整个申请中。除非另有定义，否则本文使用所用的所有其他技术术语的含义与本专利技术所属领域中普通技术人员通常理解的含义相同。通过随后的描述的综述，本专利技术的其他方面和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。附图说明结合附图，通过本专利技术的以下描述，本专利技术的上述目标和特征以及其它目标和特征将变得显而易见，其中：图1示出了测量过程中将设备置于人上和与运动相关联的三个波形；图2示出了在时间t1测量的笛卡尔坐标中的加速度。这三个轴X、Y、Z分别代表摇摆、升沉和浪涌运动；图3示出了在时间t2测量的加速度向量及其与向量的关系，所述向量对应于所测试主体的重心的运动；图4示出了所测试主体的重心的运动的向量的轨迹；图5示出了沿所测试主体的三个轴测量的加速度的原始数据；图6示出了典型的行走(Walking)升沉(Heaving)横向(Lateral)运动信号(WHLS)图案和所测试主体的三个方向的视图；图7a示出了一名27岁男性的WHLS，其中动态不稳定指数(DII)为259；图7b示出了一名68岁男性的WHLS，其中DII为416，并且YX视图中的不对称性是由于右膝盖疲软造成的；图7c示出了一名23岁男性的WHLS，其中DII为1186，并且所测试主体从未进行锻炼并且有肥胖史；图8a示出了一名24岁穿两只鞋的男性的WHLS，所述DII为754；图8b示出了图8a中同一主体仅穿一只鞋子本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于表征主体运动的方法，其包括：使用三轴加速度计来制定：基于所述主体的行走、升沉和横向运动的测量的信号，以及指示由所述主体在运动期间为保持平衡所分配的功率水平的量化指标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 US 61/940,801;2015.02.16 US 14/622,9331.用于表征主体运动的方法，其包括：使用三轴加速度计来制定：基于所述主体的行走、升沉和横向运动的测量的信号，以及指示由所述主体在运动期间为保持平衡所分配的功率水平的量化指标。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将所述三轴加速度计置于所述主体的重心上。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体是人或动物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号用于监测、诊断和改善所述主体的运动性能。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号用于通过所述主体的运动监测所述主体的身体康复进展和/或身体健康。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号被用在所述主体的假体的设计和\...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大健，
申请(专利权)人：香港浸会大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81