步态分析系统及步态分析方法

本发明涉及医疗，特别是涉及一种步态分析系统及步态分析方法。

背景技术：

1、步态分析作为一种科学方法，对于理解和改善人类的行走模式具有重要意义。它不仅能够帮助医生和康复专家评估个体的运动功能和健康状况，还能够为疾病的预防、诊断和治疗提供重要依据。

2、在传统的步态分析中，通常需要在特定的实验室环境中，使用高精度的设备进行测量和记录。然而，这种方式存在一些局限性，比如设备体积大、成本高、稳定性差，以及不能在自然行走条件下进行长期监测等问题。

3、除此之外，现有的步态分析系统，适用场景较为局限，仅能适用于较小范围内的步伐移动或者原地踏步，而无法检测被测者的惯用步态，存在着分析被测者的步态时不准确的情况。

4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种步态分析系统及步态分析方法，用于解决现有的步态分析系统适用场景受到较多限制，仅能适用于较小范围的步伐移动或者原地踏步等静态步态分析，而无法适用于较大范围的步伐移动的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种步伐分析系统，包括：

3、m个压力传感器、n个选择模块以及处理模块；m为大于等于3的整数；n＝3、4、…、m；

4、所述处理模块接收采集指令，基于采集指令生成采集信号至选择模块，以及，接收选择模块传输的压力数据；

5、m个压力传感器沿着一方向依次排布；各压力传感器均设置为i×j个阵列排布的压力单元；i、j均设置为大于等于1的整数，且i+j≥3

6、m个压力传感器中任意连续的n个压力传感器分别对应连接不同的选择模块；

7、各选择模块基于所述采集指令采集选中相应的压力单元，并读出对应的压力单元传输的压力数据。

8、可选地，各压力传感器设置为柔性薄膜压力传感器。

9、可选地，各个压力传感器中的压力单元均成正交阵列排布。

10、可选地，各处理模块均包括处理单元以及串行总线转usb接口；所述处理单元连接所述串行总线转usb接口及所述选择模块，用于将所述串行总线转usb接口接收到的所述采集指令转换为采集信号，并将所述选择模块的输出信号转换为压力值信号。

11、可选地，各处理模块均还包括存储单元；所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储采集得到的压力值信号。

12、可选地，各选择模块均包括行选电路、列选电路以及读出电路；所述行选电路中各通道的输入端连接所述处理模块，各通道的输出端与所述压力传感器中各行压力单元的输入端一一对应连接；所述列选电路中各通道的输入端与所述压力传感器中各列压力单元的输出端一一对应连接，各通道的输出端与所述读出电路的输入端连接；所述读出电路的输出端与所述处理模块的输入端连接，用于将采集的压力数据读出并输出。

13、可选地，所述行选电路包括第一多路复用器、第二多路复用器及第一反相器；所述第一多路复用器及所述第二多路复用器的输入端连接所述处理模块，所述第一多路复用器的控制信号端与所述第二多路复用器的控制信号端接收行选信号；所述第一多路复用器的使能端接收第一使能信号，输出端与对应行压力单元的输入端连接；所述第一反相器的输入端连接所述第一使能信号，输出端输出第二使能信号并与所述第二多路复用器的使能端连接；所述第二多路复用器的输出端与对应行压力单元的输入端连接。

14、可选地，所述列选电路包括第三多路复用器、第四多路复用器和第二反相器；所述第三多路复用器及所述第四多路复用器的输入端连接对应列压力单元的输出端，所述第三多路复用器的控制信号端与所述第四多路复用器的控制信号端接收列选信号；所述第三多路复用器的使能端接收第三使能信号，输出端与所述读出电路的输入端连接；所述第二反相器的输入端连接所述第三使能信号，输出端输出第四使能信号并与所述第四多路复用器的使能端连接；所述第四多路复用器的输出端与所述读出电路的输入端连接。

15、可选地，所述读出电路设置为低通滤波器；所述低通滤波器包括滤波电阻和滤波电容；所述滤波电阻的一端作为所述低通滤波电路的输入端，另一端接地；所述滤波电容与所述滤波电阻并联，且与所述低通滤波电路的输入端相连的节点作为输出端。

16、可选地，各选择模块均还包括第一电压跟随器以及第二电压跟随器；所述第一电压跟随器设置于所述处理模块以及行选电路之间，以维持所述处理模块输出的选择信号的稳定；所述第二电压跟随器设置于所述列选电路以及处理模块之间，以维持所述列选电路输出的电压数据的稳定。

17、可选地，各选择模块均还包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联在电源和地之间，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接节点连接所述第一电压跟随器的输入端。

18、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种步伐分析方法，包括：采集被测者迈步过程中的前后两次压力数据，以得到前后次压力数据对应的时间值以及前后压力数据对应的压力单元反应的距离值；基于所述时间值以及所述距离值计算得到被测者的步频状态以及步距状态；其中，前后次压力数据对应的时间值包括前次压力数据的传输时间、后次压力数据的传输时间、以及前次压力数据传输结束与后次压力数据开始传输之间的间隔时间。

19、如上所述，本发明的步态分析系统及步态分析方法，具有以下有益效果：

20、本发明的步态分析系统及步态分析方法，通过设置配套设置的压力传感器以及选择模块，保证了被测者的动态步伐检测结果的准确性，快速且尽可能多的获得病人的步态信息，帮助医生准确判断病人病情，制定治疗方案。除此之外，本发明的步态分析系统体积小、能耗低、成本低、功能稳定且不受限于实验环境，能够对患者的步态进行长期的监测和诊断，还能够辅助临床医生分析患者的疾病发展情况，从而制定更加详细且个性化的康复计划。

技术特征：

1.一种步伐分析系统，其特征在于，所述步伐分析系统至少包括：m个压力传感器、n个选择模块以及处理模块；m为大于等于3的整数；n＝3、4、…、m；

2.根据权利要求1所述的步伐分析系统，其特征在于：各压力传感器设置为柔性薄膜压力传感器。

3.根据权利要求1所述的步伐分析系统，其特征在于：各个压力传感器中的压力单元均成正交阵列排布。

4.根据权利要求1所述的步伐分析系统，其特征在于：各处理模块均包括处理单元以及串行总线转usb接口；

5.根据权利要求4所述的步伐分析系统，其特征在于：各处理模块均还包括存储单元；所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储采集得到的压力值信号。

6.根据权利要求1所述的步伐分析系统，其特征在于：各选择模块均包括行选电路、列选电路以及读出电路；

7.根据权利要求6所述的步伐分析系统，其特征在于：所述行选电路包括第一多路复用器、第二多路复用器及第一反相器；

8.根据权利要求6所述的步伐分析系统，其特征在于：所述列选电路包括第三多路复用器、第四多路复用器和第二反相器；

9.根据权利要求6所述的步伐分析系统，其特征在于：所述读出电路设置为低通滤波器；

10.根据权利要求1～9任一项所述的步伐分析系统，其特征在于：各选择模块均还包括第一电压跟随器以及第二电压跟随器；

11.根据权利要求10所述的步伐分析系统，其特征在于：各选择模块均还包括第一分压电阻和第二分压电阻；

12.一种步伐分析方法，基于如权利要求1～11任一项所述的步态分析系统实现，其特征在于，所述步伐分析方法包括：

技术总结
本发明提供一种步态分析系统及步态分析方法，包括：M个压力传感器、N个选择模块以及处理模块；M为大于等于3的整数；N＝3、4、…、M；处理模块接收采集指令，基于采集指令生成采集信号至选择模块，以及，接收选择模块传输的压力数据；M个压力传感器沿着一方向依次排布；各压力传感器均设置为i×j个阵列排布的压力单元；i、j均设置为大于等于1的整数，且i+j≥3；M个压力传感器中任意连续的N个压力传感器分别对应连接不同的选择模块；各选择模块基于采集指令采集选中相应的压力单元，并读出对应的压力单元传输的压力数据。本发明保证了被测者的动态步伐检测结果的准确性，快速且尽可能多的获得病人的步态信息。

技术研发人员：孙立敏,张月,魏雪齐
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29