[發明專利]基于關節彎曲與足底壓力的膝關節運動疲勞度監測系統

有效

• 申請號: 201810513008.6
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108670264B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 鄒騰躍;沈明杰;林壽英
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/103
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種基于關節彎曲與足底壓力的膝關節運動疲勞度監測系統，其特征在于，包括：用于獲取待監測用戶足底壓力數據的足底壓力監測單元、用于獲取待監測用戶膝關節彎曲度數據的膝關節彎曲度監測單元、以及分別與所述足底壓力監測單元與所述膝關節彎曲度監測單元匹配且根據獲取的足底壓力數據與膝關節彎曲度數據通過計算輸出報警的中心決策預警單元；所述中心決策預警單元通過計算結果，判斷待檢測用戶當前膝關節運動是否過負荷；若過負荷，則通過輸出報警信號通知運動者及時停止運動或更換運動方式；

所述中心決策預警單元包括一中心決策模塊以及分別與該中心決策模塊相連的第二藍牙無線通信模塊以及預警模塊；所述第二藍牙無線通信模塊與所述足底壓力監測單元無線匹配，用于接收所述足底壓力監測單元上傳的足底壓力數據并傳輸至所述中心決策模塊；所述中心決策模塊通過總線與所述膝關節彎曲度采集模塊相連，接收所述膝關節彎曲度采集模塊上傳的膝關節彎曲度數據；所述中心決策模塊搭載一模式識別模型，根據上傳的足底壓力數據以及膝關節彎曲度數據計算當前膝關節運動是否過負荷；所述模式識別模型根據如下步驟計算當前膝關節運動是否過負荷：

步驟S1：通過如下方式獲取反映彎曲角度均值的參量g：

；

其中，D_i為時刻i通過關節彎曲度監測單元采集到的所有條狀彎曲度傳感器值的平均膝關節彎曲角度結果，i=1…n，t_i為D_i角度值的持續時間，λ為調整系數；

步驟S2：通過如下方式獲取反映彎曲度作用的參量A：

；

其中，參數μ與σ為預設標準正態分布的數學期望與標準差，參數ω為預設調節系數；

步驟S3：通過如下方式獲取用于決策的總評估值T：

；

其中，W為通過足底壓力監測單元得到的最大平均壓力值，F為屈膝運動的頻率；α、β、γ為預設調整系數；

步驟S4：根據預先設置的膝關節運動疲勞程度的上限閾值δ，當Tδ時，判定為膝關節運動過負荷。

2.根據權利要求1所述的一種基于關節彎曲與足底壓力的膝關節運動疲勞度監測系統，其特征在于，所述足底壓力監測單元包括：設置于足底鞋墊內的壓力傳感器陣列、與所述壓力傳感器陣列中的壓力傳感器相連的壓力采集模塊以及與所述壓力采集模塊相連的第一藍牙無線通信模塊；所述第一藍牙無線通信模塊與所述中心決策預警單元無線匹配，將采集到的足底壓力數據上傳至所述中心決策預警單元。

3.根據權利要求1所述的一種基于關節彎曲與足底壓力的膝關節運動疲勞度監測系統，其特征在于，所述膝關節彎曲度監測單元包括：等間隔設置于佩戴在膝關節處護膝內的若干條狀彎曲度傳感器以及與所述條狀彎曲度傳感器相連的膝關節彎曲度采集模塊；所述膝關節彎曲度采集模塊與所述中心決策預警單元通過總線有線連接，將采集到的膝關節彎曲度數據上傳至所述中心決策預警單元。