一种关节角度测量系统的制作方法

本发明属于关节角度测量技术领域，具体涉及一种关节角度测量系统。

背景技术：

对人体关节运动的监测，在运动训练和医疗康复等领域有着至关重要的作用。随着中国老龄化现象的不断加剧，在老年人中存在大量的关节有运动障碍的人群，这些患者需要对其进行恢复肢体运动功能的训练，而准确、实时地获取患者在运动过程中关节的弯曲角度，让患者更了解目前自身身体恢复情况的同时，也使得医护人员对患者的情况有更加全面的了解。

现有的关节角度测量系统需要软件与硬件的配合，测量各个关节需要多种设备，设备与电脑系统的连接方式为有线方式，需要频繁的切换数据线来更换不同的设备，使用繁琐，使用人员较难掌握设备和系统的准确使用方法；为了解决上述问题，需要一种设计合理、使用方便的关节角度测量系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种关节角度测量系统，以解决现有的关机角度测量系统在软件与硬件配合测量时，其通过数据线连接，带来操作繁琐和使用不方便等问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种关节角度测量系统，包括显示层、逻辑层、数据层和执行层，所述执行层包括惯性测量模块、第一无线模块以及电源模块；所述惯性测量模块设置于待测关节部位，用于采集待测关节部位的角度数据并输出；所述第一无线模块接收所述惯性测量模块的数据后以无线方式进行输出；所述电源模块用于提供所述智能关节角度测量装置各个模块工作所需用电；所述数据层包括第二无线模块和解析模块，所述第二无线模块接收所述惯性测量模块的数据后输出至所述解析模块，所述解析模块根据包头以及每包数据的字节数进行分包，并得到正常的数据包并提取出角度数据；所述解析模块获取角度数据后输出至所述逻辑层；所述逻辑层包括主控模块和数据库，所述主控模块用于接收角度数据并进行处理和传输至所述数据库，所述数据库用于存储角度数据和人员信息，并为所述显示层提供数据支持；所述显示层包括基于人机交互的人员管理模块、设备管理模块和展示模块，所述人员管理模块用于人员信息的管理，可进行增删改查；所述设备管理模块用于匹配所述执行层，建立与所述执行层的通信；所述展示模块用于展示人员信息以及被测关节部位的角度数据。

进一步的，所述所述惯性测量模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器。

进一步的，所述第一无线模块和所述第二无线模块均为蓝牙模块、nb-iot模块、wifi模块或者移动通信网络模块。

进一步的，所述电源模块为可充电锂电池。

进一步的，所述惯性测量模块的数据按帧上传，每帧数据包含包头、角度数据，每帧数据的字节数为确定的。

进一步的，所述主控模块利用3d模型重建根据待测关节部位和角度数据建立彩色的计算机模型，并通过所述展示模块显示。

本发明的有益效果是：

本发明一种关节角度测量系统，设计的更为合理，可以适用于各个大小关节，不需要频繁更换设备，并且与软件系统通过无线进行连接，使得操作和使用更加方便；采用关节图片3d模型重建取代文字说明，将可以测量的关节都进行标注，简单明了，易于使用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种关节角度测量系统，包括显示层、逻辑层、数据层和执行层；

执行层包括惯性测量模块、第一无线模块以及电源模块；惯性测量模块设置于待测关节部位，用于采集待测关节部位的角度数据并输出；第一无线模块接收惯性测量模块的数据后以无线方式进行输出；电源模块用于提供智能关节角度测量装置各个模块工作所需用电；惯性测量模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，电源模块为可充电锂电池。

数据层包括第二无线模块和解析模块，第二无线模块接收惯性测量模块的数据后输出至解析模块，解析模块根据包头以及每包数据的字节数进行分包，并得到正常的数据包并提取出角度数据；解析模块获取角度数据后输出至逻辑层；第一无线模块和第二无线模块均为蓝牙模块、nb-iot模块、wifi模块或者移动通信网络模块，惯性测量模块的数据按帧上传，每帧数据包含包头、角度数据，每帧数据的字节数为确定的。

逻辑层包括主控模块和数据库，主控模块用于接收角度数据并进行处理和传输至数据库，数据库用于存储角度数据和人员信息，并为显示层提供数据支持；主控模块利用3d模型重建根据待测关节部位和角度数据建立彩色的计算机模型，并通过展示模块显示。

显示层包括基于人机交互的人员管理模块、设备管理模块和展示模块，人员管理模块用于人员信息的管理，可进行增删改查；设备管理模块用于匹配执行层，建立与执行层的通信；展示模块用于展示人员信息以及被测关节部位的角度数据。

以下以第一无线模块和第二无线模块均为蓝牙模块为例，软件与设备间得通信通过蓝牙进行连接。软件所在电脑使用ble蓝牙适配器建立与关节角度测量设备的物理通道，在电脑上安装ble蓝牙适配器后，会虚拟出一个串口，软件以串口通信的方式操作ble蓝牙适配器。在使用软件进行角度测量前，需要查找附近的蓝牙设备，通过at指令，发送at+scan？指令，蓝牙适配器会搜寻到有效范围内的所有蓝牙，软件会以列表形式展现所有的蓝牙设备，选择需要的关节角度测量设备，发送at+conn指令连接到指定的设备，再通过at指令设置写入通道，软件就可以接收设备的实时数据。

角度测量设备与软件系统建立连接后，会实时上传角度数据，同时设备具备清零和数据确认功能，按下清零按键，会默认当前角度为零度，数据确认键是在测量完成后按下的。设备的角度测量数据按帧上传，每帧数据包含包头、角度数据，每帧的字节数为确定的。

软件测量的关节包括手部关节活动范围、腕关节、前臂、肘、肩关节、颈、背部关节和下肢关节，选择要进行测量的部位，进入对应的界面，界面上标注了所有可测量的关节。只需要将光标移动到需要测量的部位，软件就准备接收设备数据。用户通过设备进行测量时，界面上会实时显示当前设备的角度数值，当设备按下确定按钮后，软件就记录当前角度值到指定的关节，其他关节也是相同的操作。测量完成后，软件会记录测量数据到数据库，并能通过历史数据界面重现各个关节的测量角度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种关节角度测量系统，其特征在于，包括显示层、逻辑层、数据层和执行层，所述执行层包括惯性测量模块、第一无线模块以及电源模块；所述惯性测量模块设置于待测关节部位，用于采集待测关节部位的角度数据并输出；所述第一无线模块接收所述惯性测量模块的数据后以无线方式进行输出；所述电源模块用于提供所述智能关节角度测量装置各个模块工作所需用电；所述数据层包括第二无线模块和解析模块，所述第二无线模块接收所述惯性测量模块的数据后输出至所述解析模块，所述解析模块根据包头以及每包数据的字节数进行分包，并得到正常的数据包并提取出角度数据；所述解析模块获取角度数据后输出至所述逻辑层；所述逻辑层包括主控模块和数据库，所述主控模块用于接收角度数据并进行处理和传输至所述数据库，所述数据库用于存储角度数据和人员信息，并为所述显示层提供数据支持；所述显示层包括基于人机交互的人员管理模块、设备管理模块和展示模块，所述人员管理模块用于人员信息的管理，可进行增删改查；所述设备管理模块用于匹配所述执行层，建立与所述执行层的通信；所述展示模块用于展示人员信息以及被测关节部位的角度数据。

2.根据权利要求1所述的一种关节角度测量系统，其特征在于，所述所述惯性测量模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种关节角度测量系统，其特征在于，所述第一无线模块和所述第二无线模块均为蓝牙模块、nb-iot模块、wifi模块或者移动通信网络模块。

4.根据权利要求1所述的一种关节角度测量系统，其特征在于，所述电源模块为可充电锂电池。

5.根据权利要求1所述的一种关节角度测量系统，其特征在于，所述惯性测量模块的数据按帧上传，每帧数据包含包头、角度数据，每帧数据的字节数为确定的。

6.根据权利要求1所述的一种关节角度测量系统，其特征在于，所述主控模块利用3d模型重建根据待测关节部位和角度数据建立彩色的计算机模型，并通过所述展示模块显示。

技术总结
本发明提供一种关节角度测量系统，包括显示层、逻辑层、数据层和执行层，执行层包括惯性测量模块、第一无线模块以及电源模块；数据层包括第二无线模块和解析模块；逻辑层包括主控模块和数据库；显示层包括基于人机交互的人员管理模块、设备管理模块和展示模块；设计的更为合理，可以适用于各个大小关节，不需要频繁更换设备，并且与软件系统通过无线进行连接，使得操作和使用更加方便；采用关节图片3D模型重建取代文字说明，将可以测量的关节都进行标注，简单明了，易于使用。

技术研发人员：施宏
受保护的技术使用者：南京康龙威康复医学工程有限公司
技术研发日：2019.12.26
技术公布日：2020.04.28