CN112097788A - 一种6分钟步行试验步行距离的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种6分钟步行试验方法。首先,放置两个路桩用于限定步行路线,每个路桩上放置一枚iBeacon设备,两个路桩之间距离为事先确定的固定距离。其次,被测用臂带固定手机设备于右臂上,被测用背带固定心电测试设备于腰间,被测用腕带固定脉搏血氧仪于手腕处。再次,iBeacon设备广播设备名称,手机设备读取iBeacon设备的接收信号场强指示值,还通过WiFi路由器与计算机设备连接并交换数据。同时计算机设备还通过蓝牙与心电测试设备、脉搏血氧仪连接并接收数据。最后,计算机设备可以在6分钟步行过程中收集并显示实时步数,步行速度,运动当量,心率,血压,血氧饱和度,耗氧量,以及Borg值。在步行结束后,可以根据实时数据生成趋势图和自动生成6分钟步行试验报告。
Description
技术领域
本发明是有关于一种6分钟步行试验方法与装置及其电脑程序产品,且特别是关于用路桩固定距离并在路桩上放置iBeacon设备的6分钟步行试验方法与装置及其电脑程序产品。
背景技术
传统的6分钟步行试验,使用人工记录步行距离,不仅浪费人力,而且计算距离也会出现误差;其次无法计算运动过程中的步行速度和运动当量(METs值);也无法同时实时的显示各种数据,如:心率(Heart Rate, HR),血压(Blood Pressure, BP),血氧饱和度(SpO2),Borg值,耗氧量(VO2)。此外传统的6分钟步行试验,采用的是动态心电血压测试设备,心电信号精度不高且不稳定,且血压数据只能得到静息状态下的值,无法对运动过程中的血压值进行实时监测。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种6分钟步行试验方法与装置及其电脑程序产品,籍由两个路桩规定固定距离,并在路桩上放置iBeacon设备并广播实时的设备名称,被测右臂上的手机设备不但可以利用加速计和陀螺仪获取步行步数和步行距离,而且可以接收iBeacon设备的设备名称和接收信号场强指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)值。计算机设备通过WiFi路由器接收从手机设备发送的实时步行步数,步行距离和RSSI值,还通过蓝牙接收从心电测试设备和脉搏血氧仪采集到的HR, BP, SpO2,VO2数据,以及通过外设输入的Borg值。如此,计算机设备能够实时同时显示各种数据,并在被测6分钟步行试验结束后,自动生成趋势图和报告。
根据本发明的第一方面,提供一种6分钟步行试验方法,包括下列步骤。首先,放置两个路桩,并规定固定距离。在两个路桩上分别放置两个iBeacon设备,两个iBeacon设备广播设备名称,被测在步行试验过程中用臂带固定手机设备于右臂上,在两个路桩之间往返步行,手机设备接收iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,手机设备通过加速计和陀螺仪生成实时步行步数和步行距离,手机设备通过WiFi路由器发送iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,步行步数和步行距离,被测在步行试验过程中用背带固定心电测试设备于腰间,用腕带固定脉搏血氧仪于手腕处,计算机设备可以通过WiFi路由器接收手机设备发送的iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,步行步数和步行距离。同时,计算机设备通过蓝牙接收心电测试设备和脉搏血氧仪实时采集的HR, BP, SpO2,VO2数据。
根据本发明的第二方面,提出了一种电脑程序产品。首先根据iBeacon设备的RSSI值和固定距离,实时校正手机设备利用加速计和陀螺仪生成的步行距离,从而降低了测量步行距离和实际步行距离的误差。
具体的算法如下。
每间隔1秒钟,计算机设备接收到2个iBeacon设备的RSSI值和步行距离值。不妨设RSSI_A1,RSSI_B1, Distance_1, RSSI_A2, RSSI_B2, Distance_2, …, RSSI_At, RSSI_Bt, Distance_t. 其中RSSI_At表示在t时刻,A iBeacon设备的RSSI值, RSSI_Bt表示在t时刻,B iBeacon设备的RSSI值,Distance_t表示被测在t时刻步行的距离。以上数据的自变量是时间,以1秒钟为1个单位。以上数据是RSSI关于时间的函数和Distance关于时间的函数。
于每个iBeacon设备,把RSSI关于时间的函数和Distance关于时间的函数转换成RSSI关于距离的函数,fA(d) 和 fB(d). 该函数的自变量是距离,以1分米为一个单位,定义域为0到当前最大步行距离, 该函数的应变量为RSSI值。如果在某个距离点没有RSSI值,那么线性插值的方法来近似利用该距离点的RSSI值。不妨设d0距离点的RSSI值为RSSI0,d1距离点的RSSI值为RSSI1, 然而,如果d距离点没有RSSI值,那么用线性插值来近似d距离点的RSSI值。其中,d0距离点和d1距离点是离d距离点最近的有RSSI值的距离点,且d0<d<d1。
不妨以fA(d)为例:
对RSSI关于距离的函数fA(d)和fB(d)相减得到函数f(d)=fA(d)-fB(d), 然后对函数f(d)进行低通滤波,得到RSSI关于距离的函数LF(d)。
根据RSSI关于距离的函数LF(d), 对LF(d)在空间域上进行FFT变换,估算出LF(d)函数的周期T。
而LF(d)函数的周期T的真实值是2倍的固定距离2*D, 其中D是本发明中2个路桩之间的已知的固定距离。
得到距离的校正系数为 coef = 2*D/T。
从而得到校正后的t时刻的步行距离为 Distance_t * coef。
其次,根据校正后的步行距离,得到在固定时间间隔的步行距离增量,从而生成实时步行速度和METs。不妨设t1时刻的步行距离为Distance_1, t2时刻的步行距离为Distance_2, 其中 t2>t1,那么, 根据上述的距离校正系数coef。
实时速度估计 Speed(t1) = (Distance_2 – Distance_1) * coef / (t2-t1) 。
根据运动当量METs和实时速度Speed之间的函数关系,进一步估计出某时刻t运动当量:METs(t) = 1 + 0.474 * Speed(t) 。
根据上述方法提供的实时速度,METs, 计算机设备可以实时显示6分钟步行试验被测的步行步数,步行速度,步行距离,由心电设备和脉搏血氧仪实时采集的HR, BP, SPO2数据,以及通过计算机外设实时提供的Borg值。其中实时步行步数由手机设备提供。
附图说明
第1图绘示依照本发明实施的方法的流程图。
第2图绘示依照本发明实施的方法的结构图。
第3图绘示依照本发明实施的方法的示意图。
【主要设备符号说明】。
200:iBeacon设备。
210:手机设备。
220:电脑设备。
230:脉搏血氧仪。
240:心电测试设备。
具体实施方式
下面将对本发明的实施方式进行详细说明。
请参照第1图,其绘示依照本发明一实施的方法的流程图。次方法包括下列步骤S110-S119。此些步骤S110-S119的顺序仅是用以说明所用,并非用以限制此方法的实施方式。以下将以一种实施方式为例来说明。
首先,于步骤S110中,放置两个路桩,并规定固定距离。接着,于步骤S120中,在两个路桩上分别放置两个iBeacon设备,两个iBeacon设备广播设备名称和RSSI值。
接着,于步骤S130中,被测在步行试验过程中用臂带固定手机设备于右臂上,在两个路桩之间往返步行。
接着,于步骤S140中,手机设备接收iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值。
另外,于步骤S150中,手机设备通过加速度计和陀螺仪生成实时步行步数和步行距离。
接着,于步骤S160中,手机设备通过WIFI路由器发送iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,步行步数和步行距离。
接着,于步骤S170中,被测在步行试验过程中用背带固定心电测试设备于腰间,用腕带固定脉搏血氧仪于手腕处。
接着,于步骤S180中,计算机设备可以通过WIFI路由器接收手机设备发送的iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,步行步数和步行距离。
最后,于步骤S190中,计算机设备通过蓝牙接收心电测试设备和脉搏血氧仪实时采集的METs值,HR,BP,SpO2,VO2数据。
兹以应用第1图的发明实施方法并配合多个图示详细说明如下。请参照第2图,其绘示依照本发明一实施的方法的结构图。此6分钟步行试验方法与装置包括一iBeacon设备组200、手机设备210、电脑设备220、脉搏血氧仪230、心电测试设备240。
设备组200是由两个路桩和两个iBeacon设备构成,用路桩规定距离。
手机设备210接收iBeacon设备的设备名称和实时RSSI值,在测试过程中,于两个路桩之间往返步行手机设备通过加速度计和陀螺仪生成实时步数和步行距离。
电脑设备220提供一种电脑程序产品,根据iBeacon设备的RSSI值和固定距离,实时校正手机设备利用加速度计和陀螺仪生成的步行距离,从而降低测量步行距离和实际步行距离的误差。
脉搏血氧仪230采用指夹式探针监测信号,提示将采集得到的数据通过蓝牙实时传输至电脑设备上。
心电测试设备240,包含心电采集模块、血压采集模块、蓝牙数据连接模块,并且能够将采集到的数据通过蓝牙数据连接模块传输至电脑设备。
优选的,所述心电测试设备为运动心电血压二合一测量设备。采用10导联患者导联线采集心电信号,用麦克风袖带采集血压信号。在测试运动过程中可以设置血压采集频率,可设置为运动前后分别测量一次,运动过程中隔一分钟测量一次。
最后,由电脑设备实时显示6分钟步行试验所获得的步行步数,步行速度,步行距离,METs值,HR,BP,SpO2,VO2数据,并自动存储为报告的形式以便阅读。
采用上述实施方案,请参照第3图,其绘示依照本发明一实施的方法的示意图。放置路桩规定距离,固定其位置后,优选的,可以把电脑设备放置在两端路桩的中央位置,以便达到最良好的信号接收状态。此方法实施简单便于携带,优选的,采用iBeacon设备和手机设备测量试验的步行距离和步行步数,此方法能够把误差降低最低,也可避免运动过程中受到不必要的干扰。
虽然本发明已较佳实施揭露如上,然其用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离发明的精神和范围内,当可作不同的变动和润饰。因此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定这为准。
Claims (4)
1.一种6分钟步行试验方法,装置包括:
放置两个路桩,并规定固定距离;
在两个路桩上分别放置两个iBeacon设备;
两个iBeacon设备广播设备名称;
被测在步行试验过程中用臂带固定手机设备于右臂上,在两个路桩之间往返步行;
手机设备读取iBeacon设备的接收信号场强指示值;
手机设备通过加速计和陀螺仪生成实时步行步数和步行距离;
手机设备通过WiFi路由器发送iBeacon设备的设备名称和实时接收信号场强指示值,步行步数和步行距离;
被测在步行试验过程中用背带固定心电测试设备于腰间,用腕带固定脉搏血氧仪于手腕处;
心电测试设备和脉搏血氧仪通过蓝牙发送心率,血压,血氧饱和度,耗氧量数据;
计算机设备通过WiFi路由器接收手机设备发送的iBeacon设备的设备名称和实时接收信号场强指示值,步行步数和步行距离,还通过蓝牙接收心率,血压,血氧饱和度,耗氧量数据;
计算机设备通过外设实时输入Borg值。
2.如权利要求1所述的方法,根据固定距离和实时的RSSI值和步行距离,生成RSSI关于距离的函数,校正手机设备生成的步行距离,从而降低了测量步行距离和实际步行距离的误差。
3.如权利要求2所述的方法,根据固定时间间隔内校正后的步行距离的增量,生成实时步行速度和运动当量。
4.如权利要求3所述的方法,计算机设备可以实时显示6分钟步行试验被测的步行步数,步行速度,运动当量,心率,血压,血氧饱和度,耗氧量,以及Borg值。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201218 |