CN112947149A - 一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，包括云监测服务器和多个区域监测终端，每一区域监测终端通讯连接有多个用户子端；用户子端包括可穿戴设备，可穿戴设备包括第一绑缚带和第二绑缚带；第二绑缚带上设置有红外发射管、供电电池和控制器；第一绑缚带上设置有红外接收部、信号处理模块和通讯组件；红外接收部包括安装壳，安装壳上设置有多个接收透镜和红外接收管，多个接收透镜在安装壳上分布设置有三列且中间一列与红外发射管相正对设置；红外接收管与信号处理模块电连接；不仅能够十分精确的对设定角度的腿部弯折范围进行监测，为后续的各项措施提供精准的数据基础，且基本不会影响人们的活动，大幅提升体验感。

Description

一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法

技术领域

本发明涉及膝关节状态监测技术领域，更具体地说，涉及一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法。

背景技术

膝关节由股骨下端、胫骨上端和髌骨构成，是人体最大最复杂的关节；膝关节的损伤通常是有人们不健康的腿部运动有关，目前对腿部运动监测手段十分缺乏，大都采用弯折时膝关节内侧位置的压力进行压力传感或弯折时膝关节外侧位置的拉力进行拉力传感，该两种方式检测数据都很不精确，对应以此数据为基础作出的一系列措施都存在极大的问题，且该两种检测方式都会对运动带来较大阻力，体验感极差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，包括云监测服务器和与所述云监测服务器通讯连接的多个区域监测终端，每一所述区域监测终端通讯连接有多个用户子端；所述用户子端包括可穿戴设备，所述可穿戴设备包括可与人体大腿绑缚固定的第一绑缚带和与人体小腿绑缚固定的第二绑缚带；所述第二绑缚带上设置有红外发射管、供电电池和控制器，所述第二绑缚带穿戴时所述红外发射管位于人体小腿的后侧；所述第一绑缚带上设置有红外接收部、处理所述红外接收部的信号的信号处理模块和将处理后信号发送至所述区域监测终端的通讯组件；所述第一绑缚带穿戴时所述红外接收部位于人体大腿的后侧；所述红外接收部包括与人体大腿后侧弧度吻合的弧面型的安装壳，所述安装壳上设置有多个接收透镜和与所述接收透镜一一对应的红外接收管，多个所述接收透镜在所述安装壳上分布设置有三列且中间一列与所述红外发射管相正对设置；所述红外接收管与所述信号处理模块电连接。

本发明所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，所述第二绑缚带包括与人体小腿的后侧贴合的贴合片，所述红外发射管设置在所述贴合片上。

本发明所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，所述贴合片上设置有开槽，所述开槽内纵向转动连接有安装所述红外发射管的安装座和对安装座调节后锁定的锁定组件。

本发明所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，所述安装座的尾端设置有多个锁定孔，所述贴合片上滑动设置有插入所述锁定孔对所述安装座进行锁定的插销和保持所述插销锁定状态的弹簧，所述插销和所述弹簧构成所述锁定组件；所述安装座通过转动轴转动连接在所述开槽内；多个所述锁定孔绕所述转动轴呈圆弧分布。

本发明所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，所述贴合片的内壁设置有贴合人体腿部的柔性贴合胶片。

一种基于红外传感的智能膝关节状态监测方法，根据上述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其中，包括以下步骤：

第一步：需要进行监测时，穿戴可穿戴设备，并通过控制器启动红外发射管、信号处理模块、红外接收管以及通讯组件；

第二步：腿部运动弯折到一设定监测角度范围时，红外接收部上的接收透镜会被红外光线照射到，并聚光触发对应的红外接收管；

第三步：红外接收部上的三列接收透镜，中间一列用于接收正方向的腿部弯折，左右两列分别用于接收偏左和偏右的腿部弯折；

第四步：信号处理模块接收红外接收管信号后进行信号处理，并将信号通过通讯组件发送至区域监测终端，区域监测终端进行记录监测并将数据上传至云监测服务器。

本发明的有益效果在于：需要进行监测时，穿戴可穿戴设备，并通过控制器启动红外发射管、信号处理模块、红外接收管以及通讯组件；腿部运动弯折到一设定监测角度范围时，红外接收部上的接收透镜会被红外光线照射到，并聚光触发对应的红外接收管；红外接收部上的三列接收透镜，中间一列用于接收正方向的腿部弯折，左右两列分别用于接收偏左和偏右的腿部弯折；信号处理模块接收红外接收管信号后进行信号处理，并将信号通过通讯组件发送至区域监测终端，区域监测终端进行记录监测并将数据上传至云监测服务器；不仅能够十分精确的对设定角度的腿部弯折范围进行监测，为后续的各项措施提供精准的数据基础，且基本不会影响人们的活动，大幅提升体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统原理框图；

图2是本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统结构示意图；

图3是本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统接收透镜分布示意图；

图4是本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统接收透镜与红外接收管配合示意图；

图5是本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统红外发射管调节剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，如图1所示，同时参阅图2-5，包括云监测服务器1和与云监测服务器通讯连接的多个区域监测终端2，每一区域监测终端通讯连接有多个用户子端3；用户子端包括可穿戴设备，可穿戴设备包括可与人体大腿40绑缚固定的第一绑缚带30和与人体小腿41绑缚固定的第二绑缚带31；第二绑缚带31上设置有红外发射管310、供电电池311和控制器312，第二绑缚带31穿戴时红外发射管310位于人体小腿41的后侧；第一绑缚带30上设置有红外接收部300、处理红外接收部的信号的信号处理模块301和将处理后信号发送至区域监测终端2的通讯组件302；第一绑缚带30穿戴时红外接收部位于人体大腿40的后侧；红外接收部包括与人体大腿后侧弧度吻合的弧面型的安装壳3000，安装壳3000上设置有多个接收透镜3001和与接收透镜一一对应的红外接收管3002，多个接收透镜3001在安装壳3000上分布设置有三列且中间一列与红外发射管310相正对设置；红外接收管3002与信号处理模块301电连接；

需要进行监测时，穿戴可穿戴设备，并通过控制器312启动红外发射管310、信号处理模块301、红外接收管3002以及通讯组件302；腿部运动弯折到一设定监测角度范围时，红外接收部上的接收透镜3001会被红外光线照射到，并聚光触发对应的红外接收管3002；红外接收部上的三列接收透镜3001，中间一列用于接收正方向的腿部弯折，左右两列分别用于接收偏左和偏右的腿部弯折；信号处理模块301接收红外接收管3002信号后进行信号处理，并将信号通过通讯组件302发送至区域监测终端2，区域监测终端2进行记录监测并将数据上传至云监测服务器1；不仅能够十分精确的对设定角度的腿部弯折范围进行监测，为后续的各项措施提供精准的数据基础，且基本不会影响人们的活动，大幅提升体验感。

优选的，第二绑缚带31包括与人体小腿41的后侧贴合的贴合片313，红外发射管310设置在贴合片313上；方便穿戴，不易移位。

优选的，贴合片313上设置有开槽3130，开槽3130内纵向转动连接有安装红外发射管310的安装座3131和对安装座3131调节后锁定的锁定组件3132；便于根据需要调节红外发射管发射角度，以对应的更改腿部弯折的监测范围。

优选的，安装座3131的尾端设置有多个锁定孔3133，贴合片313上滑动设置有插入锁定孔3133对安装座3131进行锁定的插销3134和保持插销锁定状态的弹簧3135，插销3134和弹簧3135构成锁定组件3132；安装座3131通过转动轴3136转动连接在开槽内；多个锁定孔3133绕转动轴3136呈圆弧分布；便于进行角度调节锁定操作。

优选的，贴合片313的内壁设置有贴合人体腿部的柔性贴合胶片；提升穿戴舒适度。

一种基于红外传感的智能膝关节状态监测方法，根据上述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，如图所示，包括以下步骤：

第一步：需要进行监测时，穿戴可穿戴设备，并通过控制器启动红外发射管、信号处理模块、红外接收管以及通讯组件；

第二步：腿部运动弯折到一设定监测角度范围时，红外接收部上的接收透镜会被红外光线照射到，并聚光触发对应的红外接收管；

第三步：红外接收部上的三列接收透镜，中间一列用于接收正方向的腿部弯折，左右两列分别用于接收偏左和偏右的腿部弯折；

第四步：信号处理模块接收红外接收管信号后进行信号处理，并将信号通过通讯组件发送至区域监测终端，区域监测终端进行记录监测并将数据上传至云监测服务器；

不仅能够十分精确的对设定角度的腿部弯折范围进行监测，为后续的各项措施提供精准的数据基础，且基本不会影响人们的活动，大幅提升体验感。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，包括云监测服务器和与所述云监测服务器通讯连接的多个区域监测终端，每一所述区域监测终端通讯连接有多个用户子端；所述用户子端包括可穿戴设备，所述可穿戴设备包括可与人体大腿绑缚固定的第一绑缚带和与人体小腿绑缚固定的第二绑缚带；所述第二绑缚带上设置有红外发射管、供电电池和控制器，所述第二绑缚带穿戴时所述红外发射管位于人体小腿的后侧；所述第一绑缚带上设置有红外接收部、处理所述红外接收部的信号的信号处理模块和将处理后信号发送至所述区域监测终端的通讯组件；所述第一绑缚带穿戴时所述红外接收部位于人体大腿的后侧；所述红外接收部包括与人体大腿后侧弧度吻合的弧面型的安装壳，所述安装壳上设置有多个接收透镜和与所述接收透镜一一对应的红外接收管，多个所述接收透镜在所述安装壳上分布设置有三列且中间一列与所述红外发射管相正对设置；所述红外接收管与所述信号处理模块电连接。

2.根据权利要求1所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，所述第二绑缚带包括与人体小腿的后侧贴合的贴合片，所述红外发射管设置在所述贴合片上。

3.根据权利要求2所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，所述贴合片上设置有开槽，所述开槽内纵向转动连接有安装所述红外发射管的安装座和对安装座调节后锁定的锁定组件。

4.根据权利要求3所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，所述安装座的尾端设置有多个锁定孔，所述贴合片上滑动设置有插入所述锁定孔对所述安装座进行锁定的插销和保持所述插销锁定状态的弹簧，所述插销和所述弹簧构成所述锁定组件；所述安装座通过转动轴转动连接在所述开槽内；多个所述锁定孔绕所述转动轴呈圆弧分布。

5.根据权利要求2所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，所述贴合片的内壁设置有贴合人体腿部的柔性贴合胶片。

6.一种基于红外传感的智能膝关节状态监测方法，根据权利要求1-5任一所述的基于红外传感的智能膝关节状态监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：需要进行监测时，穿戴可穿戴设备，并通过控制器启动红外发射管、信号处理模块、红外接收管以及通讯组件；

第二步：腿部运动弯折到一设定监测角度范围时，红外接收部上的接收透镜会被红外光线照射到，并聚光触发对应的红外接收管；

第三步：红外接收部上的三列接收透镜，中间一列用于接收正方向的腿部弯折，左右两列分别用于接收偏左和偏右的腿部弯折；

第四步：信号处理模块接收红外接收管信号后进行信号处理，并将信号通过通讯组件发送至区域监测终端，区域监测终端进行记录监测并将数据上传至云监测服务器。

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