关节角度监测装置、方法及可读存储介质与流程

医药医疗技术的改进;医疗器械制造及应用技术1.本发明属于智能穿戴设备领域，特别涉及一种关节角度监测装置、方法及可读存储介质。背景技术：2.颈椎病是常见的慢性病，对人们的生活带来直接影响，康复时间长，而且缺乏家用量化评估系统。3.基于智能织物、柔性传感器、人机交互等多学科的快速发展，具有传感与执行功能的电子织物正在加速可穿戴产业的发展，但是，颈椎的监测较为复杂，传统的可穿戴系统主要基于弯曲传感器的系统，舒适度较低，且传感器难以完全贴合用户的颈椎，因此难以获取准确数据，另外，现有的基于惯性传感单元的系统需要至少两个模块才可以对颈椎运动进行准确地表征，由于颈椎的区域较小、局限性大，传感器布局挑战较大。技术实现要素：4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中可穿戴监测设备对监测位置、穿戴方式要求高，同时舒适性差、精准度不高的缺陷，提供一种关节角度监测装置、方法及可读存储介质。5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：6.一种关节角度监测装置，所述监测装置包括控制器和拉伸传感器；7.所述拉伸传感器用于贴附在用户关节上；8.所述拉伸传感器用于在所述关节运动时获取拉伸数据；9.所述控制器用于根据预设的对应关系获取与所述拉伸数据对应的关节运动角度；10.所述对应关系用于表征不同的拉伸数据对应的不同关节运动角度。11.较佳地，所述拉伸传感器包括至少一对电极；12.每对电极对应设置在所述拉伸传感器的两侧；13.所述拉伸传感器用于在所述关节运动时拉伸，并获取每对电极之间的电阻值；所述拉伸数据包括所述电阻值；14.所述控制器用于根据所述电阻值得到对应的拉伸长度，并根据所述拉伸长度得到所述关节运动角度。15.较佳地，所述监测装置还包括导电扣，每对电极通过导电线对应连通一对导电扣；16.所述控制器与所述导电扣可拆卸式连接；17.所述控制器用于在与所述导电扣连接后，通过所述导电线获取所述电阻值。18.较佳地，所述监测装置还包括振动模块；19.所述控制器还用于在所述对应的关节运动角度超出设定角度阈值时调用所述振动模块振动。20.较佳地，所述控制器包括计时单元；21.所述计时单元用于检测所述对应的关节运动角度超出预设角度阈值的连续时长；22.所述控制器用于在所述连续时长超出预设时长阈值时调用所述振动模块振动。23.较佳地，所述控制器还包括通信单元，所述通信单元用于将所述拉伸数据和/或所述关节运动角度发送至外部终端；24.和/或，所述监测装置还包括胶贴，所述胶贴与所述拉伸传感器压制为一个整体，所述拉伸传感器通过所述胶贴与所述关节粘贴；25.和/或，所述拉伸传感器为片状传感器；26.和/或，所述拉伸传感器的材质为棉织物导电复合材料。27.一种关节角度监测方法，所述监测方法利用上述的关节角度监测装置实现，所述监测方法包括：28.所述拉伸传感器在所述关节运动时获取拉伸数据；29.所述控制器根据预设的对应关系获取与所述拉伸数据对应的关节运动角度；30.所述对应关系用于表征不同的拉伸数据对应的不同关节运动角度。31.较佳地，所述拉伸传感器包括至少一对电极，每对电极对应设置在所述拉伸传感器的两侧，所述拉伸传感器在所述关节运动时获取拉伸数据的步骤具体包括：32.所述拉伸传感器在所述关节运动时拉伸，并获取每对电极之间的电阻值；所述拉伸数据包括所述电阻值；33.所述控制器根据预设的对应关系获取与所述拉伸数据对应的关节运动角度的步骤具体包括：34.所述控制器根据所述电阻值得到对应的拉伸长度；35.所述控制器根据所述拉伸长度得到所述对应的关节运动角度。36.较佳地，所述控制器包括振动模块，所述监测方法还包括：37.所述控制器在所述对应的关节运动角度超出设定角度阈值时调用所述振动模块振动。38.较佳地，所述控制器包括计时单元，所述控制器在所述对应的关节运动角度超出设定角度阈值时调用所述振动模块振动的步骤具体包括：39.所述计时单元检测所述对应的关节运动角度超出设定角度阈值的连续时长；40.所述控制器在所述连续时长超出设定时长阈值时调用所述振动模块振动。41.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的关节角度监测方法的步骤。42.本发明的积极进步效果在于：本技术通过设置拉伸传感器实时监测拉伸数据的变化，再基于拉伸长度与用户关节运动角度的映射关系得到关节的弯曲程度，以实现对用户运动姿态的实时监测。附图说明43.图1为本发明实施例1的关节角度监测装置的结构拆分示意图。44.图2为本发明实施例1的关节角度监测装置的模块示意图。45.图3为本发明实施例1的关节角度监测装置中电极的分布示意图。46.图4为本发明实施例2的关节角度监测方法的流程图。47.图5为本发明实施例3的的关节角度监测方法中步骤20的流程图。48.图6为本发明实施例3的的关节角度监测方法中步骤30的流程图。具体实施方式49.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。50.实施例151.一种关节角度监测装置，如图1-2所示，所述监测装置包括控制器1和拉伸传感器2；52.所述拉伸传感器2用于贴附在用户关节上；53.其中，贴附对象可以是任一需要进行检测的关节，包括但不限于颈椎、腰椎、手肘、手腕、膝关节、脚踝等。54.本实施例中，为了确保贴附的舒适性和有效性，所述拉伸传感器2为片状传感器，所述拉伸传感器2的材质为棉织物导电复合材料，比如可以采用聚吡咯(polypyrrole，简称ppy)。另外，本实施例的监测装置还包括胶贴5，所述胶贴5与所述拉伸传感器2压制为一个整体，所述拉伸传感器2通过所述胶贴5与所述关节粘贴。55.在拉伸传感器2贴附在用户关节上之后，所述拉伸传感器2用于在所述关节运动时获取拉伸数据；56.所述控制器1用于根据预设的对应关系获取与所述拉伸数据对应的关节运动角度；57.所述对应关系用于表征不同的拉伸数据对应的不同关节运动角度。58.具体的，所述拉伸传感器2包括至少一对电极21；59.每对电极21对应设置在所述拉伸传感器2的两侧；60.其中，参见图3，电极21位置的设置根据拉伸传感器2的形状不同设置也不同，比如：可以为长条形，电极21分别设置在长度方向的两端，或者，可以为十字形，电极21分别设置在十字的四端，或者，可以为圆形，根据需要在圆周对称设置多对电极21。61.所述拉伸传感器2用于在所述关节运动时拉伸，并获取每对电极21之间的电阻值；所述拉伸数据包括所述电阻值；62.所述控制器1用于根据所述电阻值得到对应的拉伸长度，并根据所述拉伸长度得到所述关节运动角度。63.其中，拉伸传感器具有伸缩性，长度随着外力作用发生改变，其拉伸长度与电阻变化在一定区间内成线性关系，通过对电极两端的电阻值的测量，进一步可以比对得到拉伸长度的变化，再通过拉伸长度与运动角度的对应关系得到用户关节运动的变化角度。以未拉伸状态下的长度5cm宽1cm的聚吡咯为例，当长度为5cm时，电阻约为1800欧，设定对应角度0度；长度为5.5cm时，电阻约为2100欧，对应角度10度；长度为6cm时，电阻约为2400欧，对应角度20度；长度为6.5cm时，电阻约为2700欧，对应角度30度；长度为7cm时，电阻约为3000欧，对应角度40度；长度为7.5cm时，电阻为3300欧，对应角度50度。64.在一个可实施的方式中，所述监测装置还包括导电扣3，每对电极21通过导电线4对应连通一对导电扣3；65.所述控制器1与所述导电扣3可拆卸式连接；66.所述控制器1用于在与所述导电扣3连接后，通过所述导电线4获取所述电阻值。67.其中，考虑到拉伸传感器2在使用一段时间需要进行替换，设置控制器1与拉伸传感器2的便利可拆卸式的连接，控制模块可以通用且重复使用，降低整个设备的成本。68.在一个可实施的方式中，考虑到用户体验，便于用户直观感知关节角度的变化，所述监测装置还包括振动模块6；69.所述控制器1还用于在所述对应的关节运动角度超出设定角度阈值时调用所述振动模块6振动。70.其中，角度阈值根据不同的使用场景可以对应设置，比如用于用户日常监测使用，当用户伏案作业时，将监测装置贴在颈椎或者腰椎处，实时提醒用户调整不当姿势，或者，也可以用于用户某关节的训练使用，比如用户进行膝关节的训练时，提醒用户在一定角度范围内进运动。71.在一个可实施的方式中，参见图2，所述控制器1包括计时单元11；72.所述计时单元11用于检测所述对应的关节运动角度超出预设角度阈值的连续时长；73.所述控制器1用于在所述连续时长超出预设时长阈值时调用所述振动模块6振动。74.其中，在对关节运动角度进行监测时，设定对持续时间的监控，避免设备的频繁振动提示。75.在一个可实施的方式中，参见图2，所述控制器1还包括通信单元12，所述通信单元12用于将所述拉伸数据和/或所述关节运动角度发送至外部终端；通信单元12可以为蓝牙。76.其中，可以将数据发送至比如用户手机中，更加直观的了解关节运动数据的变化，另外，也可以在关节角度监测装置上设置显示屏，用于显示上述数据。77.本实施例中，通过设置拉伸传感器2实时监测拉伸数据的变化，再基于拉伸长度与用户关节运动角度的映射关系得到关节的弯曲程度，以实现对用户运动姿态的实时监测。78.实施例279.一种关节角度监测方法，如图4所示，所述监测方法利用实施例1所述的关节角度监测装置实现，所述监测方法包括：80.步骤10、拉伸传感器在关节运动时获取拉伸数据；81.具体的，所述拉伸传感器在所述关节运动时拉伸，并获取每对电极之间的电阻值；所述拉伸数据包括所述电阻值；82.步骤20、控制器根据预设的对应关系获取与拉伸数据对应的关节运动角度；83.所述对应关系用于表征不同的拉伸数据对应的不同关节运动角度。84.其中，如图5所示，步骤20具体包括：85.步骤201、控制器根据电阻值得到对应的拉伸长度；86.步骤202、控制器根据拉伸长度得到对应的关节运动角度。87.其中，拉伸传感器具有伸缩性，长度随着外力作用发生改变，其拉伸长度与电阻变化在一定区间内成线性关系，通过对电极两端的电阻值的测量，进一步可以比对得到拉伸长度的变化，再通过拉伸长度与运动角度的对应关系得到用户关节运动的变化角度。88.本实施例中，参见图4，所述监测方法还包括：89.步骤30、控制器在对应的关节运动角度超出设定角度阈值时调用振动模块振动。90.其中，角度阈值根据不同的使用场景可以对应设置，比如用于用户日常监测使用，当用户伏案作业时，将监测装置贴在颈椎或者腰椎处，实时提醒用户调整不当姿势，或者，也可以用于用户某关节的训练使用，比如用户进行膝关节的训练时，提醒用户在一定角度范围内进运动。91.在对关节运动角度进行监测时，设定对持续时间的监控，避免设备的频繁振动提示，具体的，如图6所示，步骤30具体包括：92.步骤301、计时单元检测对应的关节运动角度超出设定角度阈值的连续时长；93.步骤302、控制器在连续时长超出设定时长阈值时调用振动模块振动。94.本实施例中，通过设置拉伸传感器实时监测拉伸数据的变化，再基于拉伸长度与用户关节运动角度的映射关系得到关节的弯曲程度，以实现对用户运动姿态的实时监测。95.实施例396.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例2所述的关节角度监测方法的步骤。97.其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。98.在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例2所述的关节角度监测方法的步骤。99.其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。100.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。









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