[发明专利]一种可穿戴式的人体关节角度测量仪

说明书

本发明公开了一种可穿戴式的人体关节角度测量仪，包含第一壳体、第二壳体、第一松紧魔术贴扎带、第二松紧魔术贴扎带、柔性衬底、弯曲传感器、信号处理控制器、蓝牙传输模块和上位机软件；第一松紧魔术贴扎带和第二松紧魔术贴扎带分别绑定于第一壳体、第二壳体上，方便其固定于关节两侧；柔性衬底不能够伸缩但是能够自由弯曲，两端分别通过卡槽与第一壳体、第二壳体固连；本发明能够测量人体关节弯曲角度，穿戴使用轻巧方便，操作简单，无需贴合人体肌肤，不影响人体关节的自由活动，不受使用环境的影响，具有很强的抗干扰性和适应性。

技术领域

本发明涉及医疗器械设备领域，尤其涉及一种可穿戴式的人体关节角度测量仪。

背景技术

近年来，随着医疗康复、运动健康检测、人机交互、娱乐和军事等领域对于人体关节运动测量的高需求，有必要设计一款携带轻便、穿戴舒适、成本低廉、抗干扰性强、且能快速真实反映人体关节运动状态的人体关节角度测量仪，使得医护人员对患者关节受损的恢复情况进行科学地评估，或者让健身运动员避免因不科学的运动方式而造成关节损伤，或者令人机交互方式变得更加直接和自然等等。

目前人体关节角度测量主要有机械式测量、电磁式测量和光学式测量三大类方法，尽管现今已经有许多装置能够测量人体关节角度，但它们在使用时存在一些不足和缺陷。

机械式测量法是将陀螺仪、加速度计、电位计和角度传感器等检测元件放置在人体的重要关节部位，通过检测相对位移或角度的变化来测量人体运动时的各个关节运动状态，如Animazoo公司的Gypsy-7系统就是典型的机械式测量系统。这种测量法能够实时测量，且原理简单，因此机械式测量方法应用最为广泛。但是机械结构一般需要人体穿戴比较厚重的外部设备，对人体运动关节活动角度有很大的限制，而且安装使用不方便。

电磁式测量法利用发射器和固定在人体关节部位的接收器中三组正交线圈的磁场相互作用，通过低频磁场技术测处接收器相对于发射器的三维方向和位置。测量系统由发射器、接收器和数据处理单元三部分构成，Polhemus公司的Liberty Latus系统就属于典型的电磁式测量系统。这种方法测量速度实时性较好，发射器和接收器直接允许存在障碍物，测量装置技术成熟且成本相对较低，最重要的是能记录人体的六维信息。但是这种方法对使用环境要求严苛，金属物品会对电磁场造成干扰，继而影响测量精度，电缆的限制导致这种方法也不适用于剧烈运动。

光学式测量法又可分为图像采集法和光电运动检测法两类。其中图像采集法是通过摄影机或摄像机拍摄人体运动，通过相关算法分析处理拍摄的图像，进而得到人体关节运动参数，如美国Ariel Dynamics公司的APAS测量系统。这种方法最大的优势在于不直接接触人体，人体正常运动不会受到任何拘束，故而可以比较真实反映人体关节运动状况。但是测量时需要实时跟拍，对环境光线由一定要求，且后期处理复杂耗时，测量精度相对不高。而光电运动检测法则使用多个不同方位的摄像机记录人体关节部位反光(或发光)标记点的运动，如NDI公司的Optotrak系统。这种方法适用于测量高速运动，测量精度高。但是该系统需要有一套价格昂贵且不易携带的设备，并容易受到环境、光线等因素的干扰，且运动复杂时还会发生光学标记点混淆错乱的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种可穿戴式的人体关节角度测量仪，轻巧便携、穿戴舒适、成本低廉、抗干扰性强。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种可穿戴式的人体关节角度测量仪，包含第一壳体、第一松紧魔术贴扎带、柔性衬底、弯曲传感器、软壳、第二壳体、第二松紧魔术贴扎带和控制组件，所述控制组件包括信号处理控制器、弯曲传感器信号调理电路、蓝牙传输模块和上位机软件

所述第一壳体、第二壳体两端均设有的固定片，所述固定片设有通孔，分别用于供所述第一松紧魔术贴扎带、第二松紧魔术贴扎带穿过并绑定在人体关节两端，所述信号处理控制器、蓝牙模块和弯曲传感器信号调理电路均置于第一壳体内部，