[发明专利]用于监控步态动力的感应系统和方法

说明书

相关申请的参照

本申请要求具有2005年2月2日申请的题为″SENSING SYSTEMSAND METHODS FOR MONITORING GAIT DYNAMICS″的美国临时专利申请第60/649,226号的优先权，并通过参考并入这里。

技术领域

本发明的实施例涉及感应系统和方法，并且尤其涉及用于监控使用者的步态动力的传感器。

背景技术

全球成百万的个人依靠修复和/或矫正设备，以补偿诸如截肢手术或衰弱的残障人士，并帮助受伤肢体的复原。矫正设备包括外部装置，用于支撑、对准、防止、保护、修正畸形或提高身体的活动部分的功能。修复设备包括用作诸如臂或腿的缺失身体部分的人造替代物的装置。随着个人的平均年龄增加，随着诸如糖尿病的使人衰弱的疾病的流行，残障人士或被截肢者的数目每年均在增加。结果，也增加了对修复和矫正设备的需要。

为了提高可操作性，修复和矫正设备可由受过训练的专业人员适合地对准，诸如领有执照的修复专业人员。一种用于正确地对准修复/矫正设备的传统装置使用激光束以确定穿戴时设备的重心。使人遗憾的是，使用这种对准方法需要不是很便携的昂贵设备。因此，存在对不仅可负担得起并且便携的对准修复/矫正设备的技术的需要。这种技术也会对制造与肢体相关设备的其它工业有价值，诸如制衣和体育设备工业，它们也缺乏用于合适地对准诸如鞋、滑雪靴等的设备的可负担得起和便携的技术。

一些修复/矫正设备使用传感器以收集关于设备的数据。一种相关信息源是步行时作用在诸如假足的修复/矫正设备上的压力量。使人遗憾的是，附于假足的单个传统传感器通常仅探测或者脚后跟撞击或脚趾负载。通常，传统的传感器无法定位在假足上以同时测量脚后跟撞击和脚趾负载。因此，存在对修复/矫正设备的改进传感器的需要。这种传感器技术也将对制造与肢体相关设备的其它工业有价值，诸如制衣和体育设备工业，它们也缺乏能够被定位在与脚相关的设备上的传感器，以便允许在步行、跑步等时同时探测脚后跟撞击和脚趾负载。

一些修复/矫正设备具有与设备交互的传感器系统，导致设备基于传感器读数自动调节自己。使人遗憾的是，传统的传感器系统不提供有效的、成本高效的技术，用于存储例如关于使用者的步态动力的累计信息。因此，存在对存储各自设备的累积性能特征的修复/矫正设备的需要。这种技术也对制造与肢体相关设备的其它工业有价值。

一些修复/矫正设备对使用者提供感觉反馈。然而，传统的感觉反馈系统的一个缺点在于：它们涉及电刺激。在其它潜在问题中，这些系统可能(或至少可能出现)不舒服、不美观和不安全。因此，存在对改进的感觉反馈系统的需要。改进的感觉反馈系统也对制造与肢体相关设备的其它工业有价值。

目前，存在测量材料的表面张力的传感器。例如，通常已知使用张力计以测量材料表面中的实际张力。这些张力计可以测量特定张力被应用于材料时的电阻变化。当张力计被附于材料表面时，张力计典型地仅测量材料表面处的张力。使用张力计具有许多缺点。例如，传统的张力计不隔离由于传感器所附表面中的变形所引起的电阻变化。因此，温度、材料属性、将张力计结合到表面的粘合剂和材料的稳定性均影响探测的电阻。例如，在修复工业中，诸如假足的个人修复设备可由多种材料制成。因此，传统的张力计将必须对由不同材料制成的每只脚校准。另外，甚至需要对由相同材料制成的不同的脚设备校准。这种逐单位的校准很昂贵并且不实际。传统张力计的另一局限性在于：对于诸如附于假足的特定应用，它们不够柔性。传统的张力计仅测量小范围的表面张力。诸如用于假足的碳纤维的非常柔性的材料会超出这种范围。调整传统张力计用于与诸如假足的与肢体相关的柔性设备一起使用可能不实际，并且昂贵，并可具有对设备的功能性不期望的影响。因此，存在对用于与诸如假足的与肢体相关设备的改进传感器的需要。

在这里，并没有试图对本发明的实施例针对的现有技术的所有需要进行分类。本领域的技术人员将理解到：下面描述的实施例针对解决上述需求，以及其它未列出的需求。

发明内容