膝关节活动保护系统及膝关节活动监测保护方法技术方案

本发明专利技术提供了一种膝关节活动保护系统及膝关节活动监测保护方法，包括用于穿戴在活动者的膝关节处的护膝柔性材料基底；设置在护膝柔性材料基底上并用于监测膝关节的活动状态数据的监测感应装置；设置在护膝柔性材料基底上的控制部，控制部与监测感应装置电连接以接收并处理监测感应装置监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号；与控制部之间通信连接的终端单元，控制部向终端单元发射数据发射信号，终端单元根据接收的数据发射信号提示调整膝关节的活动状态。该技术方案可解决现有技术的膝关节活动状态监测方法无法针对活动者进行实时监测以实时矫正活动者膝关节的活动姿势的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运动护具研究
，具体地，涉及一种膝关节活动保护系统及膝关节活动监测保护方法。
技术介绍
膝关节是人体的重要关节，其组成包括胫骨关节和髌骨关节双关节，在日常活动和体育运动中起到支撑、稳定和力的传导作用。同时，膝关节也很容易受到急性和慢性的运动伤害。在运动过程中由于没有采取正确姿势动作，很容易造成膝关节半月板急性损伤，两侧韧带和十字韧带的撕裂等运动损伤。而长期的行走姿势不良，有可能诱发和加速骨关节炎的发生。由于膝关节的屈曲动作十分复杂，至今没有建立起膝关节屈曲的精准模型。膝关节的形态决定了其屈曲活动的状况，胫骨关节的活动范围能达到0°到140°，在90°屈曲时，约有±30°的旋转活动范围。这就使得膝关节的表面在屈曲时能达到较大的拉伸。一般的运动护膝的设计目标是对膝关节加强紧固力、运动防护和保暖，不具有对膝关节活动进行监测、提醒、保护等的功能。现有的监测膝部活动状态的方法主要是指实验室里基于光学追踪的方法，以实现对膝关节活动状态进行建模采集膝关节活动数据。但此种方法仅限在实验室测试，且成本高，并且无法针对活动者进行实时监测数据以实时矫正活动者膝关节活动姿势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膝关节活动保护系统及膝关节活动监测保护方法，旨在解决现有技术中的膝关节活动状态监测方法无法针对活动者进行实时监测以实时矫正活动者膝关节的活动姿势的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种膝关节活动保护系统，包括：护膝柔性材料基底，护膝柔性材料基底用于穿戴在活动者的膝关节处，护膝柔性材料基底覆盖膝关节且覆盖部分大腿及部分小腿；监测感应装置，监测感应装置设置在护膝柔性材料基底上，监测感应装置用于监测膝关节的活动状态数据；控制部，控制部设置在护膝柔性材料基底上，控制部与监测感应装置电连接以接收并处理监测感应装置监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号；终端单元，终端单元与控制部之间通信连接，控制部向终端单元发射数据发射信号，终端单元根据接收的数据发射信号提示活动者调整膝关节的活动状态。可选地，监测感应装置包括多个应变传感器和多个压力传感器，多个应变传感器阵列设置在护膝柔性材料基底的外表面上，多个压力传感器阵列设置在护膝柔性材料基底的与活动者皮肤接触的内表面上，且各个应变传感器和各个压力传感器均与控制部电连接。可选地，监测感应装置还包括温度传感器，温度传感器设置在护膝柔性材料基底的内表面上，且温度传感器与控制部电连接。可选地，应变传感器为柔性应变传感器，压力传感器为柔性压力传感器。可选地，柔性应变传感器为柔性材料应变传感器或非柔性材料应变传感器；和/或柔性压力传感器为柔性材料压力传感器或非柔性材料压力传感器。可选地，当柔性压力传感器为非柔性材料压力传感器时，该非柔性材料压力传感器的厚度小于3.5mm。可选地，护膝柔性材料基底由多层柔性材料层组成，多个应变传感器设置在外层的柔性材料上，温度传感器及多个压力传感器均设置在内层的柔性材料上且均与活动者皮肤接触。可选地，控制部具有信号发射端和信号接收端，信号发射端用于向终端单元发射数据发射信号，信号接收端用接收终端单元发射的执行控制信号。根据本专利技术的另一方面，提供了一种膝关节活动监测保护方法，活动者在运动过程中穿戴上前述的膝关节活动保护系统，膝关节活动监测保护方法包括以下步骤：膝关节活动保护系统的监测感应装置实时监测活动者膝关节的活动状态数据；膝关节活动保护系统的控制部接收并处理监测感应装置监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号；控制部向膝关节活动保护系统的终端单元发射数据发射信号，终端单元根据接收的数据发射信号提示活动者调整膝关节的活动状态。可选地，活动状态数据包括活动者的膝关节的屈曲状态数据、表面拉伸变化数据以及温度数据。活动者通过应用本专利技术的膝关节活动保护系统，能够对自己的膝关节的活动状态建立实时的监测模型，从而获知膝关节的运动姿势是否正确，再根据移动终端给出的调整提示进行调整，从而在运动过程中实时地调整膝关节的活动姿势，正确地矫正膝关节活动的不当姿势，达到保护膝关节的目的。附图说明图1是本专利技术的膝关节活动保护系统的实施例的立体结构示意图。在附图中：10、护膝柔性材料基底；20、监测感应装置；30、控制部。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。如图1所示，本实施例的膝关节活动保护系统包括护膝柔性材料基底10、监测感应装置20、控制部30和终端单元，护膝柔性材料基底10用于穿戴在活动者的膝关节处，护膝柔性材料基底10覆盖膝关节且覆盖部分大腿及部分小腿，监测感应装置20设置在护膝柔性材料基底10上，监测感应装置20用于监测膝关节的活动状态数据，控制部30设置在护膝柔性材料基底10上，控制部30与监测感应装置20电连接以接收并处理监测感应装置20监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号，终端单元与控制部30之间通信连接，控制部30向终端单元发射数据发射信号，终端单元根据接收的数据发射信号提示活动者调整膝关节的活动状态。活动者在进行运动之前将该膝关节活动保护系统的护膝柔性材料基底10穿戴在膝关节处，然后将该膝关节活动保护系统中的监测感应装置20、控制部30和终端单元都启动，在运动过程中，监测感应装置20通过对膝关节处的活动状态数据进行实时监测，将监测到的膝关节的活动状态数据通过控制部30进行收集并整理，再通过终端单元进行显示活动状态数据，并根据该活动状态数据对活动者的膝关节的活动姿势给出调整提示。这样，活动者通过应用本专利技术的膝关节活动保护系统，能够对自己的膝关节的活动状态建立实时的监测模型，从而获知膝关节的运动姿势是否正确，再根据移动终端给出的调整提示进行调整，从而在运动过程中实时地调整膝关节的活动姿势，正确地矫正膝关节活动的不当姿势，达到保护膝关节的目的。控制部30可以采用能够充电的锂电池进行供电，监测感应装置20也通过该锂电池获得工作所需电能。当然，控制部30也可以采用可更换的纽扣电池进行供电。具体地，控制部30为现有技术中普遍使用的体积小、功耗低、运行速度快的高性能微型处理器，并且该微型处理器安装在护膝柔性材料基体10的前部(或者，微型处理器安装在护膝柔性材料基体10的包裹大腿外侧的上边缘的位置上；当然，微型处理器还可以安装在护膝柔性材料基体10上的任意位置上)，进一步地，微型处理器是可拆卸地安装在护膝柔性材料基体10上的，因而当微型处理器发生故障时能够对微型处理器进行更换处理。控制部30具有信号发射端和信号接收端。信号发射端用于向终端单元发射数据发射信号。信号接收端用接收终端单元发射的执行控制信号，即是，当活动者穿戴完毕该膝关节活动保护系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
膝关节活动保护系统，其特征在于，包括：护膝柔性材料基底(10)，所述护膝柔性材料基底(10)用于穿戴在活动者的膝关节处，所述护膝柔性材料基底(10)覆盖膝关节且覆盖部分大腿及部分小腿；监测感应装置(20)，所述监测感应装置(20)设置在所述护膝柔性材料基底(10)上，所述监测感应装置(20)用于监测膝关节的活动状态数据；控制部(30)，所述控制部(30)设置在所述护膝柔性材料基底(10)上，所述控制部(30)与所述监测感应装置(20)电连接以接收并处理所述监测感应装置(20)监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号；终端单元，所述终端单元与所述控制部(30)之间通信连接，所述控制部(30)向所述终端单元发射所述数据发射信号，所述终端单元根据接收的数据发射信号提示活动者调整膝关节的活动状态。

【技术特征摘要】
1.膝关节活动保护系统，其特征在于，包括：护膝柔性材料基底(10)，所述护膝柔性材料基底(10)用于穿戴在活动者的膝关节处，所述护膝柔性材料基底(10)覆盖膝关节且覆盖部分大腿及部分小腿；监测感应装置(20)，所述监测感应装置(20)设置在所述护膝柔性材料基底(10)上，所述监测感应装置(20)用于监测膝关节的活动状态数据；控制部(30)，所述控制部(30)设置在所述护膝柔性材料基底(10)上，所述控制部(30)与所述监测感应装置(20)电连接以接收并处理所述监测感应装置(20)监测到的膝关节的活动状态数据而形成数据发射信号；终端单元，所述终端单元与所述控制部(30)之间通信连接，所述控制部(30)向所述终端单元发射所述数据发射信号，所述终端单元根据接收的数据发射信号提示活动者调整膝关节的活动状态。2.如权利要求1所述的膝关节活动保护系统，其特征在于，所述监测感应装置(20)包括多个应变传感器和多个压力传感器，多个所述应变传感器阵列设置在所述护膝柔性材料基底(10)的外表面上，多个所述压力传感器阵列设置在所述护膝柔性材料基底(10)的与活动者皮肤接触的内表面上，且各个所述应变传感器和各个所述压力传感器均与所述控制部(30)电连接。3.如权利要求2所述的膝关节活动保护系统，其特征在于，所述监测感应装置(20)还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述护膝柔性材料基底(10)的内表面上，且所述温度传感器与所述控制部(30)电连接。4.如权利要求2所述的膝关节活动保护系统，其特征在于，所述应变传感器为柔性应变传感器，所述压力传感器为柔性压力传感器。5.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国如，林颖蕾，梁升云，李慧奇，宁运琨，谢高生，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44