[发明专利]用于膝关节内收力矩测量的可穿戴传感系统及测量方法

摘要

本发明公开了一种用于膝关节内收力矩测量的可穿戴传感系统及测量方法，其中可穿戴传感系统包括：电源模块，用于为整个系统提供能源；压力信号采集模块，用于检测人在行走过程中足底压力分布及变化；信号调理模块，用于对所述的压力分布变化信号进行处理，获得经过放大调理的信号；蓝牙传输模块，用于实现无线传输所述的压力信号；压力信号分析模块，用于对所述的压力信号进行数据分析，建立神经网络模型，通过模型预测膝关节内收力矩的值。采用该系统进行膝关节内收力矩的测量，可准确可靠地实时监测膝关节内收力矩的大小；并且该传感器具有轻柔，体积小，易穿戴等特点，可舒适的佩戴在袜子上，不会对正常生活造成不适或不便。

主权项

1.一种用于测量膝关节内收力矩的可穿戴传感系统，该系统安装在袜子脚底上，其特征在于，包括：电源模块，用于为整个可穿戴传感系统提供能源；压力信号采集模块，用于检测人在行走过程中足底和地面接触所产生的压力变化信号；信号调理模块，用于对压力信号采集模块采集到的压力变化信号进行通道选择和放大处理，得到经过处理后的信号，以便于后续的信号分析；蓝牙传输模块，用于接收通过信号调理模块进行通道选择和放大处理后的信号，然后将处理后的信号以无线传输形式发送给压力信号分析模块；压力信号分析模块，用于接收处理后的信号，将接收到的经过处理后的压力信号作为建立神经网络模型的输入，将膝关节内收力矩的参考值作为神经网络模型的输出，建立神经网络模型；通过训练好的神经网络模型输出膝关节内收力矩的值；所述压力信号采集模块包括六个压阻式压力传感器，所述六个压阻式压力传感器具体分布情况为：在脚后跟处设置有两个，大脚趾处设置有一个，横足弓处设置有三个；每个所述压阻式压力传感器由四个传感单元组成；所述信号调理模块包括多路选择开关、24个信号放大模块和单片机；所述传感单元与信号放大模块相连，信号放大模块与多路选择开关相连，多路选择开关通过单片机控制；所述单片机用于将放大处理后的信号进行数模转化，通过蓝牙传输模块向压力信号分析模块发送数据；所述每个信号放大模块均包括运算放大器、电阻R1和R2；所述电阻R1的一端与一个传感单元相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连后接运算放大器的负极输入端；电阻R2的另一端与运算放大器的输出端相连后接多路选择开关；所述运算放大器的正极输入端接地。