[发明专利]一种基于D型塑料光纤的人体运动状态监测系统

说明书

本发明提供了一种基于D型塑料光纤的人体运动状态监测系统，所述监测系统包括D型塑料光纤、光源‑光接收模块、信号采集及无线传输模块和终端设备；所述D型塑料光纤包括对其进行侧抛处理后的传感区域、输入端和输出端；所述光源‑光接收模块为集成有光源模块和光接收模块的PCB板；所述输入端与所述光源‑光接收模块的光源模块连接，所述输出端与所述光源‑光接收模块的光接收模块连接，所述光源‑光接收模块与所述信号采集及无线传输模块通过导线连接，所述信号采集及无线传输模块将采集的信号发送至所述终端设备。本发明提供的人体运动状态监测系统体积小、测量精度高、易弯曲、提升用户的舒适度，易于产业化推广。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于D型塑料光纤的人体运动状态监测系统。

背景技术

在肌肉骨骼疾病中，关节炎是最常见的疾病之一，所有人都有可能患有关节炎相关的问题，受影响的关节可能会导致身体损伤和丧失活动能力。我们可以采用骨骼监测早预防、早发现常见的骨骼问题。

现在各种电子设备及应用软件都有计步的功能，市面上很多的计步功能都不是特别的精确，很多设备是无法识别“手摇式”计步的，塑料光纤传感器是通过测量人体关节的弯曲角度来判断人体是否在真正的行走，可以在一定程度上避免“手摇式”计步。

现有技术中，用于监测关节运动的传感器主要有基于图像和视频的跟踪系统基于纺织的传感器和惯性测量单元（IMU）。

基于图像和视频的跟踪系统是一种流行和可靠的监测技术，但它需要复杂、昂贵的基础设施和对数据密集型视频流的复杂分析。同时，该系统只有在预先配备的环境和设置下才有效，限制了用户的常规动作，这使得它不适合在日常活动中进行连续和长期的关节监测。

基于纺织品的传感器主要是通过使用柔性和可拉伸的CCF(切碎碳纤维)/PDMS(聚二甲基硅氧烷)导电纱线开发的。将CCF/PDMS复合传感器集成到纺织结构中，利用传感器的压阻行为来检测人体关节运动。但这种传感器存在材料的不确定性和滞后性，同时当施加更大的应变时可能会导致压阻性能（即灵敏度）的衰减，并延迟压阻率的转变。

惯性测量单元（IMU），由陀螺仪、加速度计和磁强计组成。虽然它们体积小，重量轻，对磁场干扰的灵敏度高，角度测量误差很小，但是既昂贵又费时。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于D型塑料光纤的人体运动状态监测系统，所述监测系统包括D型塑料光纤、光源-光接收模块、信号采集及无线传输模块和终端设备；

所述D型塑料光纤包括对其进行侧抛处理后的传感区域、输入端和输出端；

所述光源-光接收模块为集成有光源模块和光接收模块的PCB板；

所述输入端与所述光源-光接收模块的光源模块连接，所述输出端与所述光源-光接收模块的光接收模块连接，所述光源-光接收模块与所述信号采集及无线传输模块通过导线连接，所述信号采集及无线传输模块将采集的信号发送至所述终端设备。

其中，所述信号采集及无线传输模块为集成有用于A/D数据采集模块和蓝牙传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源-光接收模块的电压信号，所述蓝牙传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备。

其中，所述终端设备中装有分析处理软件，所述分析处理软件对接收到的数据进行分析处理。

其中，所述终端设备为计算机或移动设备，用于根据接收的数据判断用户的运动状态。

其中，所述移动设备可以是手机、平板电脑，但不限于手机或平板电脑。

其中，所述D型塑料光纤的外径Φ1为1.2~1.5mm，纤芯直径Φ2为0.9~1.1mm。