[发明专利]一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，其特征在于，包括：

信号发生装置(A)，包括带有信号传输线(3)的导电织物(2)，导电织物(2)与纽扣电池连接；导电织物(2)与人体上肢肘关节紧贴，上肢运动对导电织物(2)进行拉伸，使导电织物(2)两端的电压信号发生变化；

信号采集与传输装置(B)，采集所述信号传输线(3)传入的电压信号，并将所述电压信号发送至信号接收与显示装置(C)；

信号接收与显示装置(C)，接收信号采集与传输装置(B)发来的电压信号，并对其进行功能运动表征，同时实时显示功能运动状态，实时保存数据并成像。

2.如权利要求1所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，其特征在于：所述信号发生装置(A)中，导电织物(2)为由聚吡咯单体与棉氨混纺织物经原位聚合法制成的聚吡咯导电织物，信号传输线(3)为导电纱。

3.如权利要求1所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，其特征在于：所述导电织物(2)的尺寸满足把整个肘关节包覆；所述导电织物(2)的伸长量不小于30％。

4.如权利要求1或3所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，其特征在于：所述信号传输线(3)为构成导电织物(2)的纱线，其通过缝编或刺绣方式引入导电织物(2)中。

5.如权利要求2所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，其特征在于：所述信号采集与传输装置(B)通过无线进行信号采集与传输。

6.一种基于织物传感器的上肢功能运动监测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于织物传感器的上肢功能运动监测系统，步骤为：

步骤1：把导电织物(2)缝合在紧身衣(1)上，使导电织物(2)以一定张力贴附于人体上肢肘关节上面；导电织物(2)与纽扣电池连接；

步骤2：人体上肢运动时，肘关节及紧身衣(1)带动导电织物(2)产生变形，导电织物(2)的变形会使得其电阻发生变化，因而导电织物(2)两端的电压信号相应变化；

步骤3：信号采集与传输装置(B)采集信号传输线(3)传入的电压信号，并将所述电压信号发送至信号接收与显示装置(C)；

步骤4：信号接收与显示装置(C)，接收信号采集与传输装置(B)发来的电压信号并转换成数字信号，通过所述信号的变化趋势与变化大小判断肢体的运动状态，实时显示在显示装置的交互界面上。

7.如权利要求5所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测方法，其特征在于：所述步骤1中，紧身衣(1)的弹性至少超过导电织物(2)两倍。

8.如权利要求5所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测方法，其特征在于：不同方向的运动导致导电织物(2)在不同方向上受到拉伸，从而电阻的方向性变化及大小显示了人体上肢运动方向和运动强度。

9.如权利要求5所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测方法，其特征在于：步骤4中，肢体运动状态的判断方法如下：

当导电织物(2)两端的电压减小时，上肢在做弯曲运动；

当导电织物(2)两端的电压增大时，上肢在做伸直运动；

上肢的运动快慢通过单位时间内电压信号变化的波形数反映出来；

上肢的弯曲角度大小通过电压的变化大小计算得出。

10.如权利要求9所述的一种基于织物传感器的上肢功能运动监测方法，其特征在于：所述上肢的弯曲角度大小具体计算方法如下：

假设人体肘关节为标准的圆形，其半径为r；则手臂弯曲角度为θ弧度时，导电织物(2)沿某一方向的伸长为ΔL＝r×θ，则导电织物(2)的方向应变ε＝ΔL/L＝rθ/L，L是导电织物的初始长度；则导电织物(2)在该方向的电阻变化为ΔR＝GεR₀，其中G为导电织物的应变敏感系数，ε为织物的应变量，R₀是导电织物的初始方向电阻；则θ＝ΔR·L/F·rR₀。