CN110710971A - 一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统 - Google Patents

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李镇杰
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Abstract

本发明公开了一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，属于远程辅助医疗设备的技术领域。基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统包括肌电传感器、姿态传感器、蓝牙节点、蓝牙网关、服务器和PC端。使用本基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，可以对利用两种传感器采集患者的肌肉数据和姿态数据，以此判断患者的回复情况。使用本基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，利用所采集到的多种肌肉电信号和身体姿态的信号，通过网络传送到服务器，康复师可以从服务器调用数据，在反向运动学算法的基础上，利用数据操作三维动态模型所反映出的患者情况的数据，直观地对患者进行诊疗。

Description

一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统
技术领域
本发明涉及辅助医疗设备的技术领域，尤其是一种用于人体复健治疗过程中的远程辅助系统。
背景技术
随着人们对医疗保健需求的数量和质量的不断提升，远程医疗技术开始被逐步纳入常规的医疗保健体系发挥作用。伴随着医学发展和医疗条件的进一步完善，患者的住院时间日趋缩短。一般在急性期的治疗完成后，患者常被送到下级医疗单位或直接返回家中，转而进入疾病康复阶段。而社会的高速发展、人口老龄化、慢性病种类和患病人群数量增多、康复护理专业人员短缺、一些疾病的复杂性和特异性决定了患者康复所需时间长、康复内容复杂、牵涉面广，需要对患者进行动态、系统、全面的康复评估，同时还要对并发症进行管理，所以传统上由康复专家直接提供康复治疗已经不能满足社会发展的需求。远程康复作为远程医疗的一个分支，可以避免地域空间给康复造成的障碍，减少患者等待的时间，提高患者接受康复治疗的效率，进一步提高患者的生活质量。
现有的远程康复辅助手段主要有：
(1)视频、音频等可视化即使通讯；
(2)短信、微信等文字即时通讯平台；
(3)基于传感器技术的采集人体生理数据的设备，进行处理得到较为准确的参考数据。
但是，这些现有的远程康复辅助手段单一且缺少融合，采集到的数据只是简单地将其显示成文本或者表格，缺乏对数据进行融合动态显示的能力，使得康复师不能直观对患者情况进行判断和诊疗。
发明内容
为了解决上述背景技术中一个或者多个的问题，本发明提出一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统的技术方案。
本发明的技术方案如下：
一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，包括数据采集模块、网络通信模块和三维模型操作终端；数据采集模块和操作终端分别与网络通信模块相互连接进行通信；数据采集模块所采集到的数据与三维模型操作终端的三维模型相互对应。
进一步地，数据采集模块设为与人体皮肤外表面贴合的传感器，传感器与所述网络通信模块相互连接进行通信。
进一步地，网络通信模块分为节点和网关，节点和网关均为蓝牙芯片。
进一步地，三维模型操作终端包括服务器和带人体三维模型个人计算机，带人体三维模型个人计算机与服务器连接进行通信。
进一步地，传感器包括肌电传感器和姿态传感器，肌电传感器和姿态传感器均分别与节点连接进行通信。
进一步地，节点至少有两个，所述网关至少有一个，所述至少两个节点均与所述至少一个网关连接进行通信。
进一步地，姿态传感器为六轴姿态传感器。
进一步地，肌电传感器至少为两个，六轴姿态传感器至少为两个。
进一步地，服务器与网关连接进行通信；服务器根据反向运动学算法，把网关传来的数据与三维模型个人计算机内的三维模型进行匹配。
进一步地，蓝牙芯片至少为3个。
在本基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统的技术方案中，肌电传感器与六轴姿态传感器设置与人体皮肤表面贴合。多个肌电传感器与多个六轴姿态传感器分别与作为节点的蓝牙芯片连接，将各自收集到的信号传送给节点蓝牙芯片，节点蓝牙芯片再将数据传送到作为网关的蓝牙芯片。网关收集到数据后，将数据发送到服务器进行保存，康复师则利用带人体三维模型个人计算机，对人体三维模型进行操作，对应的从服务器获取相应数据来改变三维模型的形态，以此用模型动态展示患者的相关情况进行诊疗。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统相比现有的远程康复系统，在现有康复系统往往要忽略的采集肌肉电信号的基础上，把肌肉电信号和身体姿态信号通过蓝牙节点和蓝牙网关将这些数据传送到服务器中进行存储。康复师还可以通过带人体三维模型个人计算机对服务器内的数据进行调用，将患者的实际情况在人体三维模型个人计算机上展示出来，改变以往只能根据单纯的数值或者文字表格描述来判断患者的康复情况，给到康复师进行直观观察患者肌肉情况的效果，以方便进行诊疗。
附图说明
图1为本发明基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统的组成框架示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。为更好说明实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设计”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
在图1中，节点1至节点n、网关均为蓝牙芯片，IIC为单片机通讯协议，ADC为肌电传感器的数模转换过程，MPU6050_1至MPU6050_n为六轴姿态传感器，用户终端为带有人体三维模型的计算机。
如1图所示，在本实施例中，基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统的结构，包括型号为MPU6050的六轴姿态传感器，六轴姿态传感器根据需要设置为N个；还包括根据需要设置的N个肌电传感器；还包括根据需要设置的N个节点，节点使用型号为NRF52832的蓝牙芯片来采集传感器信号、控制通信过程。MPU6050_1至MPU6050_n的六轴姿态传感器分别与N个节点连接，肌电传感器_1至肌电传感器_n分别与N个节点连接。六轴姿态传感器通过IIC协议与蓝牙芯片节点通信，肌电传感器通过ADC(数模转换)来先蓝牙芯片节点传递信号。
网关也使用型号为NRF52832的蓝牙芯片来直连N个蓝牙芯片节点，以此汇聚节点传来的传感器数据。网关将数据汇聚后，利用WIFI协议将这传感器数据上传到服务器。服务器再通过网络与用户终端连接进行通信。用户终端内设有人体三维模型，每个传感器在该模型上相应的位置具有标示。每个传感器的信号，将根据反向运动学算法，在三维模型上显示人体的状态。
本实施例开始工作时，用户终端的康复师操作人体三维模型，从服务器获取到相应的数据，肌电传感器和六轴姿态传感器则将采集到的数据经过节点和网关发送到服务器。人体三维模型将这些采集到的传感器数据数据，利用模型来直观的展示。
本实施方式的效果在于，相比于现有的远程康复系统，在现有康复系统往往要忽略的采集肌肉电信号的基础上，把肌肉电信号和身体姿态信号通过蓝牙节点和蓝牙网关将这些数据传送到服务器中进行存储。康复师还可以通过带人体三维模型个人计算机对服务器内的数据进行调用，将患者的实际情况在人体三维模型个人计算机上展示出来，改变以往只能根据单纯的数值或者文字表格描述来判断患者的康复情况，给到康复师进行直观观察患者肌肉情况的效果，以方便进行诊疗。
在上述实施例中，将这一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统应用在其他类型的场景中，或者系统的通讯方式，又或者单纯改变系统的网络结构的做法，只是对本实施例的常规替换，并不具备实质性的改变和进步，同样落入本技术方案权利要求所阐述的范围内。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明的保护范围由权利要求书界定。

Claims (10)

1.一种基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：包括数据采集模块、网络通信模块和三维模型操作终端；所述数据采集模块和操作终端分别与网络通信模块相互连接进行通信；所述数据采集模块所采集到的数据与三维模型操作终端的三维模型相互对应。
2.根据权利要求1中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述数据采集模块设为与人体皮肤外表面贴合的传感器，所述传感器与所述网络通信模块相互连接进行通信。
3.根据权利要求2中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述网络通信模块分为节点和网关，所述节点和网关均为蓝牙芯片。
4.根据权利要求3中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述三维模型操作终端包括服务器和带人体三维模型个人计算机，所述带人体三维模型个人计算机与服务器连接进行通信。
5.根据权利要求4中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述传感器包括肌电传感器和姿态传感器，所述肌电传感器和姿态传感器均分别与节点连接进行通信。
6.根据权利要求5中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述节点至少有两个，所述网关至少有一个，所述至少两个节点均与所述至少一个网关连接进行通信。
7.根据权利要求6中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述姿态传感器为六轴姿态传感器。
8.根据权利要求7中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述肌电传感器至少为两个，所述六轴姿态传感器至少为两个。
9.根据权利要求8中所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述服务器与网关连接进行通信；服务器根据反向运动学算法，把网关传来的数据与三维模型个人计算机内的三维模型进行匹配。
10.根据权利要求1-9中任一项所述基于人体姿态和肌电检测的远程康复辅助系统，其特征在于：所述蓝牙芯片至少为3个。
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