[发明专利]一种人体关节运动的测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种人体关节运动的测量系统，其特征是：包括可拉伸的应力传感器，信号处理电路，无线通信模块与上位机软件；

所述可拉伸的应力传感器包括绝缘的弹性体与导电体，在外力作用下可发生拉伸形变，并且在该形变过程中阻抗发生变化；

工作状态时，可拉伸的应力传感器和信号处理电路位于人体关节处，随人体关节的弯曲运动而进行拉伸运动，产生阻抗信号，信号处理电路获取该阻抗信号后通过无线通信模块传输至上位机软件，通过分析获取人体关节运动参数。

2.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述弹性体包括热塑性弹性体与热固性弹性体；

作为优选，所述弹性体材料是硅胶、聚二甲基硅氧烷、橡胶、水凝胶、聚氨酯、SEBS、POE中的一种或者几种。

3.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述的导电体为液态金属；

作为优选，所述液态金属包括汞、镓铟合金、镓铟锡合金，以及过渡族金属、固态非金属元素的一种或几种掺杂的镓铟合金、镓铟锡合金。

4.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述可拉伸的应力传感器是由弹性体和液态金属构成，分为上中下三层，上层和下层为弹性体，中间层为液态金属。

5.如权利要求4所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述可拉伸的应力传感器的制备方法是：将弹性体作为弹性基底，然后将液态金属涂覆到该弹性基底表面，再将熔融状态或液态的热塑性弹性体涂覆到液态金属表面，或者将热固性弹性体涂覆到液态金属表面，固化后形成可拉伸的应力传感器。

6.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：将可拉伸的应力传感器与和信号处理电路固定于可穿戴在人体关节处的织物上。

7.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述人体关节包括肘关节、腕关节、肩关节、肘关节、指关节、髋关节与膝关节。

8.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述人体关节运动参数包括关节的弯曲角度、弯曲频率以及弯曲数据的波形图。

9.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：所述的信号处理电路包括阻抗测量电路与放大电路，阻抗测量电路获取可拉伸的应力传感器的阻抗信息，经放大电路放大滤波处理后，通过无线通信模块传输至上位机软件。

10.如权利要求1所述的人体关节运动的测量系统，其特征是：上位机软件收到阻抗信息后，根据可拉伸的应力传感器的标定得到人体关节运动参数；

作为优选，可拉伸的应力传感器的标定方法是：阻抗信号通过无线通信模块传输至上位机软件，上位机软件将可拉伸的应力传感器的阻抗信号与关节弯曲运动的对应关系进行拟合并保存，完成系统标定。

11.利用如权利要求1至10中任一权利要求所述的测量系统测量人体关节运动的方法，其特征是：将可拉伸的应力传感器和信号处理电路佩戴于人体关节处，按下电源键，通过无线通信模块与上位机软件进行通道连接；人体关节进行弯曲运动，可拉伸的应力传感器随之进行拉伸运动，上位机软件自动获取信号处理电路发送的阻抗信息，上位机软件显示关节运动参数；当关节无运动一定时间后，信号处理电路停止发送数据，系统进入低功耗状态。