CN117752327A - 关节康复运动检测仪及控制方法、检测系统、运动传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种关节康复运动检测仪及控制方法、检测系统、运动传感器，其中，所述关节康复运动检测仪包括一侧设有可吸附于人体皮肤表面结构与另一侧设有连接结构，并设有开口的吸附式贴片与运动传感器，所述控制方法包括：获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号；根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息。本发明旨在提高关节康复运动的检测精确度。

Description

关节康复运动检测仪及控制方法、检测系统、运动传感器

技术领域

本发明涉及运动检测技术领域，特别涉及关节康复运动检测仪及控制方法、检测系统、运动传感器。

背景技术

关节康复运动是指通过一系列特定的运动和训练来加强受损关节周围的肌肉力量和灵活性的运动。这种运动不仅可以减轻疼痛和炎症，还可以改善关节的稳定性和活动范围。

但就目前而言，传统的关节康复运动主要以人力康复为主，即由专业的康复师对患者进行物理治疗、言语治疗、心理辅导等康复训练。然而，这种模式存在一些明显的劣势：首先，传统关节康复运动采用的测量方式还依旧使用量角器、尺量的方式，这种方式速度较慢，且比较容易出现误差。其次，传统关节康复运动的康复周期长。由于会受到交通、个人时间等因素的影响，传统关节康复运动治疗很难实现每天都进行训练，这将导致患者的康复治疗效果受到影响。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种关节康复运动检测仪控制方法，旨在提高关节康复运动的检测精确度。

为实现上述目的，本发明提出的关节康复运动检测仪控制方法，所述关节康复运动检测仪包括一侧设有可吸附于人体皮肤表面结构与另一侧设有连接结构，并设有开口的吸附式贴片与运动传感器，所述控制方法包括：

获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号；

根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

优选地，所述获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号具体步骤为：

获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的线性加速度信号与所角加速度信号。

优选地，所述根据检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息具体步骤为：

根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

优选地，所述根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息的具体步骤为：

根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号，通过DCM矩阵表示法和卡尔曼滤波算法判断用户关节康复运动的姿态信息。

优选地，所述根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息后，所述控制方法还包括：

获取外部终端发出的控制信号；

根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪输出提示信号。

优选地，所述根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出提示信号具体步骤为：

根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出的提示信号为震动信号。

一种运动传感器，所述运动传感器包括：

控制模块；

通信模块，所述通信模块与所述控制模块电连接，所述通信模块用于与外部终端建立通信连接；

运动检测模块，所述运动检测模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接，所述运动检测模块用于输出运动检测信号至控制模块；

提示模块，所述提示模块的输入端与所述控制模块的输出端电连接，所述提示模块用于在接收到控制模块输出的控制信号时提示用户；

其中，所述控制模块将根据运动检测信号并输出姿态信息，且通过通信模块反馈至外部终端。

一种关节康复运动检测仪，所述关节康复运动检测仪包括吸附式贴片和上述所述的运动传感器。

优选地，所述吸附式贴片设有一连接结构，所述运动传感器设有一配合组件；

其中，所述吸附式贴片连接结构为磁吸结构，所述运动传感器与所述吸附式贴片磁吸结构相对的配合组件为一与该磁吸结构相对的磁吸组件。

一种关节康复运动检测系统，所述关节康复运动检测系统包括如上述所述的关节康复运动检测仪和外部终端。

本发明技术方案通过采用一种关节康复运动检测仪控制方法。关节康复运动检测仪包括一侧设有可吸附于人体皮肤表面结构与另一侧设有连接结构，并设有开口的吸附式贴片与运动传感器。其中，吸附式贴片开口位置用于关节康复运动检测仪检测的区域标定，以实现用户通过吸附式贴片开口与标记对应的方式提高关节康复运动检测仪的检测精度。关节康复运动检测仪通过获取运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号，并根据运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息，从而判断用户关节康复运动的是否正确，避免因不规范运动导致关节进一步受到伤害。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明关节康复运动检测仪控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明关节康复运动检测仪控制方法另一实施例的流程示意图；

图3为本发明关节康复运动检测仪控制方法又一实施例的流程示意图；

图4为本发明关节康复运动检测仪控制方法再一实施例的流程示意图；

图5为本发明关节康复运动检测仪控制方法还一实施例的流程示意图；

图6为本发明关节康复运动检测仪一实施例的结构示意图；

图7为本发明关节康复运动检测仪的局部结构示意图；

图8为本发明关节康复运动检测仪一实施例的模块示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	吸附式贴片10	23	运动检测模块23
20	运动传感器20	24	提示模块24
				21	控制模块21	A	开口A
22	通信模块22	B	连接结构B

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

关节康复运动是指通过一系列特定的运动和训练来加强受损关节周围的肌肉力量和灵活性的运动。这种运动不仅可以减轻疼痛和炎症，还可以改善关节的稳定性和活动范围。

但就目前而言，传统的关节康复运动主要以人力康复为主，即由专业的康复师对患者进行物理治疗、言语治疗、心理辅导等康复训练。然而，这种模式存在一些明显的劣势：首先，传统关节康复运动采用的测量方式还依旧使用量角器、尺量的方式，这种方式速度较慢，且比较容易出现误差。其次，传统关节康复运动的康复周期长。由于会受到交通、个人时间等因素的影响，传统关节康复运动治疗很难实现每天都进行训练，这将导致患者的康复治疗效果受到影响。

为此，参考图1，本发明提出一种关节康复运动检测仪控制方法，所述关节康复运动检测仪包括一侧设有可吸附于人体皮肤表面结构与另一侧设有连接结构，并设有开口的吸附式贴片与运动传感器。可以理解的是吸附式贴片的一侧设置有可吸附于人体皮肤表面的结构，以便于固定在人体皮肤表面。其次，吸附式贴片的另一侧设置有连接结构，用于与运动传感器连接固定。其中，吸附式贴片的还设有一开口，以显露康复师所标记的区域，便于用于精准定位。通过开口位置的精准定位，使得运动传感器更为准确的获取相关关节的运动检测信号并输出，防止了因吸附式贴片再次贴附时定位错误导致检测数据不准确的问题。通过吸附式贴片与运动传感器可拆卸结构与开口显露的组合运用，有效的提高了关节康复运动检测的精确化与便捷化。

参考图1，在本发明一实施例中，所述控制方法包括：

步骤S100：获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号；

步骤S200：根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

在本实施例中，医疗康复人员将根据用户所需康复关节制定不同的康复方案，并将关节康复运动检测仪中的吸附式贴片设置于用户第一皮肤表面。其中，第一皮肤表面将根据用户所需康复关节的不同而变化。例如，当用户所需康复的关节为膝关节时，医疗康复人员则将吸附式贴片设置于用户的脚腕。可以理解的是，当用户进行膝关节屈曲康复运动时，处于用户脚腕的关节康复运动检测仪将通过运动传感器检测得出用户踝关节的运动检测信号。具体而言，用户处于仰卧状态，脚在平面上滑动，直至屈曲膝关节到能承受的最大限度时缓慢回复原状态并往复执行。运动传感器在此期间将持续获取用户关节康复运动时所产生的运动检测信号，其中运动检测信号可为重力信号、线加速度信号、旋转矢量信号、振动频率信号等。其中，运动传感器将根据所检测得出的运动检测信号实时判断用户关节康复运动中的姿态信息。例如，通过获取角加速度信号即可判断用户关节康复运动中的肢体关节角度。具体而言，当用户进行膝关节屈曲康复运动时，处于用户脚腕的关节康复运动检测仪将通过运动传感器检测得出用户踝关节的角加速度信号。运动传感器通过对角加速度信号进行算法识别获取当前用户大腿与小腿，即膝关节的屈伸角度，从而判断用户的姿态信息。

参考图2，可选地，所述获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号具体步骤为：

步骤S110：获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的线性加速度信号与所角加速度信号。

需要了解的是，患者在做关节康复运动时，不仅需要考虑用户躯干与肢体的弯曲程度，还需要考虑患者身体带动关节运动的速度，从而判断患者当前的关节康复运动是否规范。因此，为确保所获取的运动检测信号可以准确有效的判断出用户当前的姿态信息，则需要通过运动传感器对用户关节康复运动时的线性加速度与角加速度进行检测并输出线性加速度信号与角加速度信号，以作为判断依据。其中，具体检测方法如表1所述。

表1

参考图2，在本发明一实施例中，所述根据检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息具体步骤为：

步骤S210：根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

在本实施例中，为实现用户在使用关节康复运动检测仪时，可获取其姿态信息进行立体化的判断，则需要对用户躯干、肢体进行水平方向与垂直方向的立体化检测，以输出多组线性加速度信号与角加速度信号。而需要在每一时刻达到水平方向与垂直方向的立体化检测，则至少需要同时输出三组线性加速度信号与角加速度信号，从而判断用户在水平方向与垂直方向上的运动康复检测。此外，就关节康复运动中，也存在仅在某一平面的进行关节运动的康复训练。因此，也可通过输出两组线性加速度信号与角加速度信号判断用户的姿态信息，以实现产品的多元化性与针对性。

参考图3，在本发明一实施例中，所述根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息的具体步骤为：

步骤S211：根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号，通过DCM矩阵表示法和卡尔曼滤波算法判断用户关节康复运动的姿态信息。

在本实施例中，为实现关节康复运动检测仪在准确获取用户关节运动所产生的线性加速度信号与角加速度信号，则需要采用对应的方法对所获取的信号进行计算判断。通过采用DCM矩阵表示法和卡尔曼滤波算法对线性加速度信号与角加速度信号进行计算，即可实现对用户姿态信息产生判断。其中，DCM矩阵表示法作为描述姿态变换的最直接的方式，在运动传感领域有着成熟的实践经验，可以较好的描述姿态变换。卡尔曼滤波算则是一种递推预测滤波算法，通过估计信号的过去状态、当前状态和将来状态，从而实现提高的运动传感器对用户关节康复运动的姿态判断的准确性与稳定性。

参考图4，在本发明一实施例中，所述根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息后，所述控制方法还包括：

步骤S300：将所判断的姿态信息发送至外部终端；

步骤S400：获取外部终端发出的控制信号；

步骤S400：根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪输出提示信号。

在本实施例中，用户在采用关节康复运动检测仪的同时，还需开启关节康复运动检测仪中的通信模块并与外部终端建立通信连接。通过关节康复运动检测仪中的通信模块将所检测判断得出的姿态信息发送至外部终端。需要了解的是，用户在做关节康复运动时可通过外部终端中的显示界面，依照界面所显示的教程执行对应的关节康复动作。外部终端可通过所接收的姿态信息与当前所播放的教程相比对，从而判断用户当前所做动作是否符合规范。当用户所做动作错误时，外部终端将发出的控制信号至关节康复运动检测仪中。关节康复运动检测仪通过获取外部终端发出的控制信号输出提示信号，以便于提示用户当前动作为错误动作。其中，该提示信号可为震动信号、灯光信号、语音信号等。

参考图5，在本发明一实施例中，所述根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出提示信号具体步骤为：

步骤S510：根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出的提示信号为震动信号。

在本实施例中，关节康复运动检测仪在接收到外部终端所发出的控制信号时控制振动马达持续震动，以提示用户当前关节康复运动为错误动作，以便于用户及时调整。可以理解的是，关节康复运动检测仪是通过吸附式贴片贴附在人体表面上，通过运动传感器产生震动作用可以使用户不需要转移注意力便可直接感受到康复运动执行错误的提示。

参考图6-8，本发明还提出一种运动传感器20，所述运动传感器20包括：

控制模块21；

通信模块22，所述通信模块22与所述控制模块21电连接，所述通信模块22用于与外部终端建立通信连接；

运动检测模块23，所述运动检测模块23的输出端与所述控制模块21的输入端电连接，所述运动检测模块23用于输出运动检测信号至控制模块21；

提示模块24，所述提示模块24的输入端与所述控制模块21的输出端电连接，所述提示模块24用于在接收到控制模块21输出的控制信号时提示用户。

其中，所述控制模块21将根据运动检测信号并输出姿态信息，且通过通信模块22反馈至外部终端。

在本实施例中，控制模块21可以采用例如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable GateArray，可编程逻辑门阵列芯片)、SOC(System On Chip，系统级芯片)等来实现。通过接收检测信号并输出控制信号，以实现电路的控制。

在本实施例中，通信模块22可以采用无线通信模块22，例如4G/5G通信模块22、WIFI通信模块22、蓝牙通信模块22、局域网通信模块22等。在实际应用中，也可根据实际应用需求选择有线通信模块22。通过通信模块22与控制模块21电连接，与外部终端建立通信连接，通信模块22即可将控制模块21所输出的信息传输至外部终端，也可接收外部终端所下发的控制指令至控制模块21。其中，外部终端可为APP移动端、PC端等终端等。

优选地，所述通信模块22为蓝牙通信模块22，所述蓝牙通信模块22与所述控制模块21电连接，并用于关节康复运动检测仪与外部终端的数据交互。在本实施例中，为实现运动传感器20对成本的控制，可选择蓝牙通信模块22作为运动传感器20的通信模块22。用户可通过外部终端开启蓝牙功能与关节康复运动检测仪中的蓝牙通信模块22建立通信连接，实现数据交互。

在本实施例中，运动检测模块23可采用加速度传感器、陀螺仪传感器实现。其中，运动检测模块23将检测用户关节运动时所变化的加速度和倾斜角度等数据，并反馈至控制模块21中。经由控制模块21计算运动检测信号，并通过通信模块22将计算后的得出的姿态信息传输至外部终端。外部终端将记录所接收到的关节运动信息，以便于执行相应动作。此外，外部终端所记录接收到的关节运动信息还可与医疗康复师所制定的医疗康复训练相比对，以确保用户有效的进行康复训练。

优选地，所述运动检测模块23为六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪的输出端与所述控制模块21的输入端电连接，所述六轴陀螺仪用于检测用户关节运动的线性加速度和角加速度，并输出运动检测信号至控制模块21。在本实施例中，六轴陀螺仪可以时刻获取人体关节运动的线性加速度在三维坐标系下的线性加速度向量。而在静止时，这个向量应该等同于重力方向。由此，可以获得在以六轴陀螺仪为中心的坐标系下，重力的方向。此时，人体关节旋转的角度，就可以通过重力方向与垂直坐标轴的夹角获得。由于六轴陀螺仪具有角加速度数据，还可以通过角加速度的积分求得同样的旋转结果。用线性加速度和角加速度进行加权计算，就可以获得关节康复运动检测仪所检测得出的姿态分析结果。其中，通过运动传感器20采集到的数据，医疗康复师可以了解患者的运动姿态、运动能力等信息，并根据该信息制定相应的康复训练方案。

在本实施例中，提示模块24可以采用LED灯源提示电路、震动提示电路等。具体而言，当用户根据标记区域设置吸附式贴片10并安装开启运动传感器20后。用户通过蓝牙通信模块22与外部终端建立通信连接，并根据外部终端中特定的APP等执行对应的关节康复训练。当用户所执行动作为运动检测模块23所检测并传输至外部终端中时，外部终端将根据所输入信息与设定信息比对，从而判断用户所执行动作是否标准。当用户所执行的动作不符合时，外部终端将反馈通信信号至运动传感器20中。其中，通信模块22将该通信信息反馈至控制模块21中，控制模块21将控制提示模块24提示用户。例如，LED灯源提示电路在接收到控制模块21输出的控制信号时将间歇性闪烁红灯，以提示用户当前关节康复运动为错误动作，以便于用户及时调整。

优选地，所述提示模块24为震动马达，所述震动马达的输入端与所述控制模块21的输出端电连接，所述震动马达用于在接收到控制模块21输出的控制信号震动提示用户。

本发明还提出一种关节康复运动检测仪，所述关节康复运动检测仪包括吸附式贴片10和如上述所述的运动传感器20。值得注意的是，由于本发明关节康复运动检测仪基于上述的运动传感器20，因此，本发明关节康复运动检测仪的实施例包括上述运动传感器20全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

参考图7，在本发明一实施例中，所述吸附式贴片10设有一连接结构B，所述运动传感器20设有一配合组件；

其中，所述吸附式贴片10连接结构B为磁吸结构，所述运动传感器20与所述吸附式贴片10磁吸结构相对的配合组件为一与该磁吸结构相对的磁吸组件。

在本实施例中，吸附式贴片10所设置的可拆卸式连接结构B为磁吸式连接结构B，运动传感器20即设置为对应的配合式磁吸连接结构B，即公母磁吸扣的可拆卸式连接形式。通过以分别在吸附式贴片10与运动传感器20上设置公母磁吸扣，用户在吸附式贴片10贴好后，仅需将运动传感器20轻置于吸附式贴片10上即可由磁吸扣吸附固定。吸附式贴片10吸附于用户皮肤的任意位置，且通过磁吸式可拆卸连接结构B不会被运动传感器20挡住吸附式贴片10开口A处显露的标定区域，确保了关节康复运动检测仪检测的精确化与便捷化。

本发明还提出一种关节康复运动检测系统，所述关节康复运动检测系统包括如上述所述关节康复运动检测仪和外部终端。值得注意的是，由于本发明关节康复运动检测系统基于上述的关节康复运动检测仪，因此，本发明关节康复运动检测系统的实施例包括上述关节康复运动检测仪全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述关节康复运动检测仪包括一侧设有可吸附于人体皮肤表面结构与另一侧设有连接结构，并设有开口的吸附式贴片与运动传感器，所述控制方法包括：

获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号；

根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

2.如权利要求1所述的关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的运动检测信号具体步骤为：

获取所述运动传感器在关节康复运动时所产生的线性加速度信号与所角加速度信号。

3.如权利要求2所述的关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述根据检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息具体步骤为：

根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息。

4.如权利要求3所述的关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号判断用户关节康复运动的姿态信息的具体步骤为：

根据多组所述线性加速度信号与所述角加速度信号，通过DCM矩阵表示法和卡尔曼滤波算法判断用户关节康复运动的姿态信息。

5.如权利要求1-4所述的关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述根据所述运动检测信号判断用户关节康复运动的姿态信息后，所述控制方法还包括：

将所判断的姿态信息发送至外部终端；

获取外部终端发出的控制信号；

根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪输出提示信号。

6.如权利要求5所述的关节康复运动检测仪控制方法，其特征在于，所述根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出提示信号具体步骤为：

根据所述控制信号控制所述关节康复运动检测仪发出输出的提示信号为震动信号。

7.一种运动传感器，其特征在于，所述运动传感器包括：

控制模块；

通信模块，所述通信模块与所述控制模块电连接，所述通信模块用于与外部终端建立通信连接；

运动检测模块，所述运动检测模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接，所述运动检测模块用于输出运动检测信号至控制模块；

提示模块，所述提示模块的输入端与所述控制模块的输出端电连接，所述提示模块用于在接收到控制模块输出的控制信号时提示用户；

其中，所述控制模块将根据运动检测信号并输出姿态信息，且通过通信模块反馈至外部终端。

8.一种关节康复运动检测仪，其特征在于，所述关节康复运动检测仪包括吸附式贴片和如权利要求7所述的运动传感器。

9.如权利要求8所述的关节康复运动检测仪，其特征在于，所述吸附式贴片设有一连接结构，所述运动传感器设有一配合组件；

其中，所述吸附式贴片连接结构为磁吸结构，所述运动传感器与所述吸附式贴片磁吸结构相对的配合组件为一与该磁吸结构相对的磁吸组件。

10.一种关节康复运动检测系统，其特征在于，所述关节康复运动检测系统包括如权利要求9所述关节康复运动检测仪和外部终端。