[发明专利]基于分布式力感知技术的肌群应力监测智能腿套

说明书

本发明公开了一种基于分布式力感知技术的肌群应力监测智能腿套，包括调节套、腿套、分布式柔性传感器以及硬件电路，所述调节套设置在所述腿套上，所述分布式柔性传感器设置在所述腿套的夹层内，所述分布式柔性传感器的信号输出端连接所述硬件电路的信号输入端，所述硬件电路用于实时对所述分布式柔性传感器采集到的肌群应力信号进行处理，以记录并传输肌群应力信号。本发明可精准感知肌群应力变化，继而可通过调节腿套的调节套，对小腿施加适当的压力，从一定程度上缓解肌肉疲劳。

技术领域

本发明涉及传感医疗器件领域，特别是涉及一种基于分布式力感知技术的肌群应力监测智能腿套。

背景技术

应力性骨折是一种好发于下肢承重骨的非创伤性损伤，主要由突然增加的高负荷重复运动所致，常见于运动员、部队新兵等群体中。调查数据显示，近年来应力性骨折越来越常见。使用适当的设备，修改合适的训练方案，及早对高危人群进行筛查等，都有助于应力性骨折的预防。目前，穿戴式增压型腿套在运动员训练中获得初步应用，展现出强化下肢肌群力量并缓解运动疲劳的效能。

腿套的本质就是口径较小的高弹性编织面料，这样就可以将其充分包裹束缚住小腿，从而发挥作用。都是基于一个基本的医学概念：用弹性梯度织物产生压力差，从而更好的促进体内血液和淋巴流动。压缩腿套通过挤压血管，目的是让更多的血液和氧气供应给肌肉，这样就可以让氧气和能量物质更快进入肌肉，同时也帮助代谢废物和二氧化碳更快从肌肉中排出，具有一定缓解疲劳或者说推迟疲劳发生的作用，推迟疲劳发生。在跑步过程中，脚腾空落地时带来的冲击会导致肌肉震颤，这被认为是引发肌肉损伤和引起延迟性肌肉酸痛现象的重要原因。压缩袜的压缩作用使小腿肌肉在跑步全程中晃动减少，可以在一定程度上降低肌肉疲劳的程度，这跟当年红军小腿打绷带如出一辙，同时这种外在的环绕式的压力也使穿戴者对疼痛的本体感觉降低，可以跑得更加顺畅自然。

现有腿套的功能单一，无法对腿部肌群应力进行分布式实时监测，且难以面向不同个体进行自适应压力调节。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于分布式力感知技术的肌群应力监测智能腿套。

因此，本发明的技术方案是：

一种基于分布式力感知技术的肌群应力监测智能腿套，包括调节套、腿套、分布式柔性传感器以及硬件电路，所述调节套设置在所述腿套上，所述分布式柔性传感器设置在所述腿套的夹层内，所述分布式柔性传感器的信号输出端连接所述硬件电路的信号输入端，所述硬件电路用于实时对所述分布式柔性传感器采集到的肌群应力信号进行处理，以记录并传输肌群应力信号。

所述分布式柔性传感器为柔性压力传感器线阵或分布式阵列；

所述线阵传感器周向分布于运动肌群，以监测运动核心肌群的运动过程肌力状态；所述线阵传感器包括一条或者两条或多条，平行布设于核心肌群的周向；

所述柔性压力传感器分布式阵列，布设于运动肌群表面，可以获取运动肌群应力的高密度分布信息；分布式阵列像元数为m×n，其中m、n为2，3……32；

为了提高肌群应力监测灵敏度，所述传感器的力敏单元设置应力传导层，该传导层与肌群表面皮肤接触；

分布式柔性压力传感器在佩戴使用时，需设置预压力，以提高肌群应力监测的数据可靠性；所述预压力的范围为20kPa～50kPa，其中腿围最粗处预压力通常设置为50kPa；

进一步地，所述硬件电路包括外部接口电路、通道电路、AD转换电路、微控制器、电源电路、串口模块以及无线通信模块；所述分布式柔性传感器的信号输出端连接所述外部接口电路的信号输入端，所述外部接口电路的信号输出端连接所述通道电路的信号输入端，所述通道电路的信号输出端连接所述AD转换电路的信号输入端，所述AD转换电路的信号输出端连接所述微控制器的信号输入端，所述微控制器的信号输出端通过所述串口模块连接所述无线通信模块。