技术领域
本发明涉及用于测量两个肢体之间的关节处(比如，人体或动物体的部位) 的扭曲度或弯曲度的方法。本发明也涉及用于测量扭曲度或弯曲度的系统。而 且，本发明还涉及用于测量扭曲度或弯曲度的支架。
背景技术
对于科学或治疗而言，测量人体或动物体的部位(比如膝盖或颈部)的扭 曲或弯曲很重要。这样测量所获得的信息可用于提高人类或动物的能力，比如 体育方面的能力，并且可用于防止拉伤。
Ravindra Wijesiriwardana在IEEE传感器杂志第6卷、第3号(kune 2006)、 第571-579页发布的题为“Inductice Fiber-Meshed Strain and Displacement Transducers for Respiratory Measuring Systems and Motion Capturing Systems”的 文章描述了身体运动传感器(EPO参考号XP-002580465)。该文章提出了将整 合为覆盖物的导电线圈用作换能器，用于测量人类的肢体动作。通过将导电纤 维编织为覆盖物织物，制成这些线圈。描述了在臂部周围具有绕组的线圈，绕 组位于肘部之下、绕组位于肘部处以及绕组位于肘部之上。测量包括所有绕组 的单个线圈的自感或具有部分绕组的线圈之间的互感，用于测量肘部的弯曲性。
这就能够测量肘部关节之上和之下的两个点之间的弯曲角度，通过在关节 之上和之下进行测量从而粗略估算关节角度时，假设支轴或旋转轴在主体之间 一致，通过在整个关节上监测弯曲性，该测量内包含支轴或旋转轴的差异或变 化。然而，通过这种线圈配置，难以测量整个弯曲性。互感传感器器不能测量 旋转度，该旋转度比如可为关节的生物力学中非常重要的部件。该文章未描述 使用额外的传感器。
EP 2 057 944公开了膝盖支架，结合加速度传感器和用作测量弯曲角度的 装置(角度计)的光纤。
国际专利申请WO 2009/061181公开了测量第一和第二部件之间的角度的 方法、支架和系统，这些部件可为人类或动物的枢转肢体，比如膝关节。通过 这个已知的方法，通过加速计，在静态的情况下校准适合于在动态的情况下使 用的角度测量传感器。所述专利申请公开了将光学测角器用作角度测量传感器。 更尤其地，公开了使用光纤或光学软管测量角度。
使用光纤测量角度存在的问题在于，由于在更大的角度处可能发生破裂， 以及由于仅仅在较小的角度处可能具有透光性，所以弯曲度的最大角度限于大 约30度。而且，这种光纤脆弱并且容易受到比如所谓熔覆层的机械损伤，造成 精确度更小、性能降低、尤其是可靠性降低。
Kwang Yong Lim等人于2008年5月19-23日在美国加州帕萨迪纳市召开 的2008IEEE International Conference on Robotics and Automation(2008IEEE机 器人与自动化国际会议)的会议记录中发布题为“A Wearable，Self Calibrating. Wireless Sensor Network for Body Motion Processing”的文章，公开了主体传感 器的网络(EPO参考XP00258040464)。发送器用于通过无线信号将数据从多 个运动传感器发送给中央处理器。该文章提及了一系列可能的传感器，包括加 速计、三轴磁性传感器、陀螺仪和线性编码器。更广泛地说，该文章提及了可 使用机械、惯性、声学、磁性和光学传感，以及光纤网传感光纤损耗和压电纤 维织物。该文章描述了通过这种传感器将输出信息进行数学建模以及通过不同 的传感器融合信息的方法。仅仅相当详细地描述了线性编码器的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供传感器和对关节的扭曲和弯曲敏感的传感方法。
提供了根据权利要求1所述的方法。所使用的传感器包括导电回路，所述 回路的区域从关节处的一个肢体延伸到另一个肢体。输出单元用于提供从回路 中得出的输出信号。
使用具有延伸到两个肢体的回路区域的回路，而非仅仅使用多个回路，能 够检测肢体相对于彼此进行的广泛的弯曲和扭曲运动。与仅仅具有均围绕单个 肢体运行的多个回路的解决方法相比，通过与肢体的轴向垂直的回路区域，可 检测更多的不同类型的关节运动。导电回路可为电感的一部分，具有一个或多 个导电回路。此处所使用的回路区域对应于这种电感的一个绕组内的区域。然 而，多个绕组的回路区域可与从关节处的一个肢体延伸到另一个肢体的多个回 路区域大致一致。
在一个实施例中，导电回路完全在关节和肢体的一侧上运行，即，所以肢 体根本不穿过回路区域。这就能够检测广泛的关节运动。在另一个实施例中， 各个肢体上的回路部分在肢体的朝向彼此相反方向的那些表面上运行。因此， 除了从一个肢体延伸到另一个肢体，回路也这样延伸，从而使肢体穿过回路区 域，这就增大了传感器的敏感性。
在一个实施例中，由第一回路部分、第二回路部分、第三回路部分和第四 回路部分或者多个这种回路形成的导电回路测量自感。或者，可测量多个回路 或回路部分的电感矩阵，即，这些回路或回路部分的交叉电感(一个回路或回 路部分内的电流引起的另一个回路的电压)以及自感。通过电感矩阵，可确定 回路或回路部分的组合。使用自感测量关节运动，简化了这种测量。
在一个实施例中，该装置具有额外的传感器，用于校准导体回路的输出和 关节角度之间的关系等等。
导电回路的优点在于，这种回路机械上非常容易弯曲，弯曲角度较大，而 不损伤回路。使用柔性回路的作用在于，传感器在很大程度上可变形，而不受 到损伤。
传感器发生较大的变形，允许测量膝盖、肘部或人体或动物体的其他部位 (比如躯干或颈部)的较大弯曲或扭曲。
附图说明
使用以下附图，通过描述示范性实施例，这些和其他目标以及有利的方面 显而易见。
图1为回路的两个不同变形的示意图；
图2为用于膝盖支架的回路的实施例的实例的示意图；
图3为用于测量回路的电感的可能的装置的示意图；
图4为支架的实施例的示意图；
图5显示了用于测量扭曲或弯曲的回路的一些实施例；
图6显示了该系统的两个实施例；
图7显示了回路弯曲的校准数据；
图8阐述了一种方法；
图9显示了传感器回路的一实施例；
图10显示了传感器回路的另一实施例。
具体实施方式
弯曲是诸如膝盖或肘部等关节的特征。扭曲为身体的旋转部件(比如躯干 或颈部)的特征。尤其地，颈部和躯干运动可较为复杂，这是因为其具有一个 以上的自由度。传感器(sensor)被提供为允许测量这种复杂的运动。在图1 中，显示了矩形(1)的简单的弯曲(2)和更复杂的变形(3)。矩形回路的每 种形状会具有不同的电感。因此，回路电感是对变形的测量。
测量扭曲度或弯曲度的方法包括三个步骤，其中，第二步骤包括子步骤。 可按照任意的顺序执行这些子步骤中的两个子步骤。在第一步骤中，传感器连 接到身体部位，必须测量该部位的扭曲或弯曲性。在该方法的最后一个步骤中， 该传感器所测量的输出信号与测量中的身体部位的扭曲度或弯曲度有关。尤其 地，在动态的情况下，即，人类或动物运动时，其为扭曲或弯曲。优选地在人 类或动物休息时，在这两个步骤之间，校准传感器。校准表示回路的电感与特 别明确的扭曲或弯曲相关。必须储存这些校准数据(calibration data)，以便后 面用于最后一个步骤中，该步骤将所测量的电感与扭曲或弯曲相关联。在该方 法的那个中间步骤中，在动态的情况下也测量回路的电感。进行动态测量之前 或者之后，都可进行校准。当然，校准步骤本身之后，必须储存校准数据。
校准
由于测量扭曲和弯曲的某种传感器在动态情况下具有更好的性能以及其他 类型的传感器更适用于静态的情况，所以使用该方法。通常，在静态的情况下， 使用熟知的角度测量，可相当好地并且精确地测量可平移到弯曲角度和旋转角 度的扭曲或弯曲。可手动或通过各种自动或半自动的技术装置进行这种测量。 可直接在身体上或根据照片、影片或视频进行手动测量。通过使用电位计、可 变电阻器、加速计或者用于通过确定例如重力相对于弯曲元件的位置的方向直 接或间接测量角度的其他技术机构，也可完成静态条件下的测量。
在动态的情况下测量扭曲或弯曲的传感器不够精确，因为比如漂移，或者 因为这些传感器尤其适合于进行相对测量，而不适合于进行绝对测量。在该方 法、支架和系统中，导电回路用于测量扭曲或弯曲。由于在形状方面，尤其在 扭曲或弯曲方式方面，回路电感不是绝对测量，所以这种回路需要进行校准。
根据若干种方法，可进行校准。在实际测量扭曲或弯曲之前，可进行该校 准。在这种情况下，校准数据可用于实时确定扭曲和弯曲。也可在实际测量扭 曲或弯曲之后，进行该校准。在后面这种情况下，随后必须储存和处理所测量 的数据，从而在实际测量的过程中，获得扭曲或弯曲。然而，在实际测量的过 程中，优选的方法是再次进行校准。可自动进行这种再次校准，该校准允许纠 正导电回路几何的半永久性变化。在使用的过程中，比如由于支架移动，回路 几何会发生变化。加速计会引起自动再次校准，加速计检测人类或动物处于静 止的位置或者至少检测身体部位处于静止状态，必须测量该部位的扭曲或弯曲。
在实际测量的过程中进行再次校准的情况下，一个或多个额外的传感器必 须连接到主体。这种额外的传感器应为在静止的情况下能够精确地确定扭曲或 弯曲的传感器，即，主体或主体的至少相关部位处于静止状态时。实际上，这 种传感器可为加速传感器，即，可检测重力方向的传感器，因此，这种传感器 允许进行精确的角度测量。在弯曲部位的两个外端，比如必须测量膝盖弯曲时， 在大腿和小腿处，可连接两个额外的角度测量传感器。
回路
比如由于弯曲、拉伸、扭转或其他变形，回路的形状发生变化时，导电回 路的电感变化。然而，有时难以将电感的变化与轨道形状的特定变化相关联。 为此，回路优选地构成为特定的形状，或其变形受到主体的性能或衣服或支架 的限制。在这种情况下，所测量的电感会与校准步骤中获得的扭曲或弯曲很好 地相关联。在图2中，显示了膝盖支架(5)的回路(4)的实施例的实例。在 此，支架由圆柱体表示，但是实际上，支架的形状会更好地调整成适合于小腿 和大腿以及膝盖。膝盖的大小由一个圆圈(9)表示。在图的右手边，仅仅显示 了回路的三维图。此处，可见回路适合于小腿和大腿以及膝盖的特定形状，根 据观察，这种形状的敏感度更高。
具有更多的自由度时，监测回路电感的变化的特征，而非仅仅监测单个分 离的电感测量，有助于区分进行哪种运动，从而能够分离前向和侧向弯曲和旋 转。额外的回路可用于检测更复杂的变形，即，具有一个以上的自由度的变形。 更具体地说，这种额外的回路或这些回路的区域可与第一回路的区域垂直，从 而优化测量一个以上的自由度。
导电回路可连接到或整合到各种材料中，尤其是适合不同应用的纤维织物 或塑料，比如，给传感器提供预张力的弹性更强的材料。然而，比如通过粘合 剂或通过夹在衣服上，该回路也可连接到主体。该回路的形状可为特定扭曲或 弯曲获得最大敏感度和精确性。回路可具有简单的形状，比如矩形或圆形，或 者可具有更复杂的形状，该形状包围身体的部位，如图2的右手边位置所示。 在图中，回路为单个打开的绕组。然而，为了增大敏感度或者由于其他原因提 高性能，回路可包括两个或多个绕组。
理想的或完美的回路的电特征在于具有电感。然而，回路更精确的特征在 于基于频率的复阻抗或导纳。在该文档中使用术语回路电感时，应理解的是， 这个术语包括(更广泛地说)回路电阻抗。
如图3中所述，使用本技术领域的技术人员已知的设备，可测量回路(32) 的电感。如图3中的示意图所示，使用振荡器电路(32)，通过频率计数器(33) 可进行测量。可将计算器的输出信号发送给数据记录器(34)。
支架
支架(尤其是整形外科支架)这一产品尤其可用于支撑身体部位。支架也 用于部分固定人体或动物体的部位，尤其在比如膝盖之类的关节内。支架也可 用于支撑或纠正比如人体躯干的运动。根据特定的应用和需求，支架可由几种 材料制成。膝盖支架比如可由弹性材料制成，更尤其地由纤维织物制成，从而 允许容易适合于不同的人。然而，支架也可定制成适合于特定的人。这种支架 可由塑料材料制成，并且甚至会包括金属或陶瓷部件。通常，在主体部件运动 的过程中，支架会允许一个或以上的自由度。柔性支架由柔性材料制成或者包 括关节，可用于进行治疗和其他用途，比如运动方面。
为了进行治疗或由于其他原因，比如，为了进行与人体运动有关的或者与 关节或身体的其他弯曲或扭曲部件上的载荷有关的科学研究，在特定的条件下 必须测量这种扭曲或弯曲。人们已经观察到，与比如光学方法和系统相比，使 用导电回路测量人体或动物体的部位的扭曲和弯曲，具有优势。在示范性方法 中，这种回路可通过比如粘合剂直接连接到身体的部位，然而，如果必须支撑、 纠正或刺激该运动，那么尤其优选使用支架。
支架不仅可用于(甚至并非首先)将传感器连接到主体，也可用于限制自 由度，从而迫使恰当地使用比如关节，或者减轻力度。
图4中显示了支架的实施例。示意图中的支架(55)用圆柱体表示，包括 用于测量扭曲度或弯曲度的传感器(56)和用于发送传感器的输出信号的发送 器(transmitter)(57)。虽然通过纤维线可进行发送，但是优选无线发送器(57)， 从而防止测量或运动受到干扰。传感器包括导电回路(51)，用于覆盖主体部位， 必须测量该部位的扭曲或弯曲。发送器进一步包括输出单元(58)，用于提供输 出信号，该信号用于测量回路的电感。输出单元可包括电子电路，或者最后包 括电光电路。
导电回路可连接到柔性支架或其他安装衬底，该衬底允许轨道连接到身体 的部位中，必须测量该部位的扭曲或弯曲。导电回路可优选地由金属线、碳素 纤维或任何其他类型的柔性导电线或纤维构成。该电线或纤维可纺织、编织或 “弯曲”到衬底中，允许具有更大的柔性，并且允许较好地与纤维织物或制造 衬底的其他材料结合。然而，在衬底材料上可印刷或层压导电回路。在图5中， 显示了回路三个可能的实施例。矩形(10)可满足小角度的简单弯曲。对于不 能拉伸回路的电线或纤维的情况而言，电线或纤维可具有“弯曲的”形状(20)， 该形状允许回路拉伸支架。形状(14)与已经显示的具有测量膝盖的弯曲的有 利性能的形状相似，该形状也可用于测量躯干的扭曲。回路的尺度当然必须适 合膝盖和躯干之间的尺寸差值。
支架适合于用于该方法中。然而，可能具有仅仅对人体或动物体部位的相 对弯曲或扭曲感兴趣的情况。在这种情况下，不需要进行校准。回路电感的相 对变化可为用户提供充分的信息。在这种情况下，支架可用于测量人体或动物 体的部位的扭曲度或弯曲度的方法，该方法包括将测量扭曲度或弯曲度的传感 器连接到人体或动物体的所述部位的第一步骤、包括在扭曲或弯曲人体或动物 体的所述部位的过程中测量传感器的输出信号的第二步骤、以及使用校准数据 将传感器的所述输出信号与扭曲度或弯曲度相关联的最后一个步骤。这种方法 的特征在于，传感器包括导电回路，所述回路的区域至少部分覆盖人体或动物 体的所述部位，该传感器还包括输出单元，用于提供输出信号，该信号用于测 量回路的电感。
该系统包括发送器(42)，用于将传感器(41)的输出信号发送给接收器(43)， 图6中的两个实施例显示了该接收器。虽然沿着导电线或沿着连接发送器和接 收器的光纤可进行发送，但是最好在发送器和接收器之间无线传输信号。该系 统包括输出单元(47)，用于提供传感器的输出信号，该信号表示导电回路(46) 的电感。该输出信号可为所测量的电感，但是也可为由校准数据纠正的信号。 该系统进一步包括存储器(44)，用于存储数据。这种存储器可直接与下图中所 示的传感器连接或者可直接连接到上图中所示的接收器。除了存储器，该系统 还包括处理器(45)，用于计算扭曲度或弯曲度。
无线传输数据的优点在于，在测量的过程中，电线不会干扰动物或人类。 在步行或者甚至跑步的过程中，测量扭曲或弯曲时，这尤其重要。可使用任何 类型的无线发送器，包括红外发送器，但是由于其范围大，并且由于发送器和 接收器之间可能存在的物体几乎不会干扰信号接收，所以可优选无线电发送器。
该系统可包括一个或多个额外的传感器，用于在静态的情况下测量扭曲或 弯曲，即，动物或人类处于休息时。这种传感器可为加速计，抗弯曲传感器或 光学传感器。该传感器可位于在运动的过程中机械负荷或变形力度较小的位置。 测量膝盖的弯曲时，这种位置的实例为大腿和小腿，或者测量肘部的弯曲时， 这种位置的实例为上臂和下臂。
额外的传感器尤其位于该系统的实施例中，其中半永久性校准回路，即， 身体部位处于休息状态时，在中间的时间间隔处。
实例
在图3中所示的方法的实施例中，导电回路为30厘米乘以10厘米的矩形 线圈，具有由金属线制成的单个绕组，打开的一端用于两个接头，用于测量电 感。使用2.5MHz的振荡器测量该回路的电感。该振荡器具有一系列的脉冲， 表示基于电感传感器的频率。电感传感器与第二线圈Ls＝470nH和电容C＝ 5.7nF串联。计算器用于将振荡器的脉冲计算为10ms。假设将N测量计算为 10ms。然后，频率测量为
fm＝N＊100in Hz
然后，使用
2＊pi＊fm＝1/sqrt(L＊C) 或
Lm＝1/(C＊(2＊i＊fm)^2)
计算电感。
因此，实际的弯曲传感器电感为
L ＝Lm-Ls
该回路的电感L的典型值在400到600nH之间。图7显示了用于该实施例 的弯曲角度和所测量的电感之间的关系。该图为用于校准传感器的校准数据的 实例，该传感器用于在动态的条件下进行测量，尤其用于弯曲。以同样的方式 可获得校准数据，用于扭曲和更复杂的变形，即，一个自由度以上的变形。
图8显示了测量人体或动物体的部位的扭曲度或弯曲度的方法(11)。该方 法包括第一步骤(12)，将用于测量扭曲度或弯曲度的传感器连接到人体或动物 体的所述部位。然后是一组后续步骤，包括：通过检测人体或动物体的所述部 位的扭曲度或弯曲度明确的传感器的输出信号，从而获得(13)传感器的校准 数据；储存(14)校准数据；在扭曲或弯曲人体或动物体的所述部位的过程中， 测量(15)传感器的输出信号；以及最后的步骤(16)，使用校准数据，将传感 器的所述输出信号与扭曲度或弯曲度相关联。此处传感器(41、56)包括导电 回路(46、51)，所述回路的区域至少部分覆盖人体或动物体的所述部位，该传 感器还包括输出单元(47、58)，用于提供测量回路的电感的输出信号。
根据一个方面，提供了测量人体或动物体的部位的扭曲度或弯曲度的方法 (11)，该方法包括第一步骤(12)，将用于测量扭曲度或弯曲度的传感器连接 到人体或动物体的所述部位。该方法还包括后续步骤，包括：通过检测人体或 动物体的所述部位的扭曲度或弯曲度明确的传感器的输出信号，从而获得(13) 传感器的校准数据；储存(14)校准数据；在扭曲或弯曲人体或动物体的所述 部位的过程中，测量(15)传感器的输出信号；以及最后的步骤(16)，使用校 准数据，将传感器的所述输出信号与扭曲度或弯曲度相关联。其特征在于，传 感器(41、56)包括导电回路(46、51)，所述回路的区域至少部分覆盖人体或 动物体的所述部位，该传感器还包括输出单元(47、58)，用于提供测量回路的 电感的输出信号。在一个实施例中，人体或动物体的部位优选地大致处于休息 的状态时，使用加速计测量明确的扭曲度或弯曲度。
根据另一个方面，提供了测量人体或动物体的部位的扭曲度或弯曲度的系 统(40)。该系统包括：传感器(41)，用于在动态和静态的条件下测量扭曲度 或弯曲度；发送器(42)，用于发送传感器的输出信号，该信号表示接收器所测 量的扭曲度或弯曲度；接收器(43)，用于接收发出的所述输出信号；存储器(44)， 用于存储数据；处理器(45)，用于计算人体或动物体的所述部位的扭曲度或弯 曲度，其特征在于，传感器包括导电回路(46)，具有至少部分覆盖人体或动物 体的所述部位的区域，该传感器还包括输出单元(47)，用于提供测量回路的电 感的输出信号。在一个实施例中，发送器为无线发送器。在交替实施例或又一 个实施例中，该系统包括第二传感器，用于在静态的条件下测量扭曲度或弯曲 度。
根据另一个方面，提供了测量人体或动物体的部位的扭曲度或弯曲度的支 架。该支架包括：传感器(56)，用于在动态和静态的条件下测量扭曲度或弯曲 度；发送器(57)，用于发送传感器的输出信号，该信号表示接收器所测量的扭 曲度或弯曲度，其特征在于，传感器包括导电回路(51)，具有至少部分覆盖人 体或动物体的所述部位的区域，该传感器还包括输出单元(58)，用于提供测量 回路的电感的输出信号。在一个实施例中，支架包括第二传感器，用于在静态 的条件下测量扭曲度或弯曲度。
理想的目标在于提供测量人体或动物体的部位的扭曲度或弯曲度的方法， 该方法允许在动态的情况下精确地测量扭曲或弯曲，即，人类或动物在移动时。 更具体地说，理想的目标在于提供允许检测较大角度的扭曲或弯曲的方法。
通过根据前言的方法实现该目标，其特征在于，传感器包括导电回路，所 述回路的区域至少部分覆盖人体或动物体的所述部位，该传感器还包括输出单 元，用于提供表示回路电感的输出信号。
导电回路的优点在于，可将这种回路制成机械上非常容易弯曲，并且弯曲 的角度较大，而不损害回路。使用柔性回路的作用在于，传感器在很大程度上 可变形，而不受到损害。
该作用实现上述目标，这是因为传感器的大幅变形允许测量膝盖、轴部以 及人体或动物体的其他部位的大幅弯曲或测量比如躯干或颈部的较大扭曲角 度。
另一个理想的目标在于，在动态的情况下提供精确地测量人体或动物体的 部位的扭曲度或弯曲度的系统，即，人类或动物在移动时。更确切地说，理想 的目标在于，在这种动态的情况下提供允许检测较大角度的扭曲或弯曲的系统。
通过根据前言的系统实现该目标，其特征在于，传感器包括导电回路，其 区域至少部分覆盖人体或动物体的所述部位，该传感器还包括输出单元，用于 提供测量回路电感的输出信号。
感测扭曲或弯曲的导电回路的优点在于，可将这种回路制成机械上非常容 易弯曲。使用柔性回路的作用在于，传感器可在很大程度上变形，而不受到损 害，该回路的区域用于至少部分覆盖相关的身体部位。这种灵活性也造成对任 何一种变形的敏感度都较高，尤其是对于扭曲和弯曲。
该作用实现上述目标，这是因为传感器的大幅变形允许测量膝盖、轴部以 及人体或动物体的其他部位的大幅弯曲或测量比如躯干或颈部的较大扭曲角 度。较高的敏感度也有利于精确地确定扭曲或弯曲。
第三个理想的目标在于，在动态的情况下提供精确地测量人体或动物体的 部位的扭曲度或弯曲度的支架，即，人类或动物在移动时。更确切地说，理想 的目标在于，在这种动态的情况下提供允许检测较大角度的扭曲或弯曲的支架。
上述支架实现第三个目标，其特征在于，传感器包括导电回路，其区域至 少部分覆盖人体或动物体的所述部位，该传感器还包括输出单元，用于提供测 量回路电感的输出信号。
感测扭曲或弯曲的导电回路的优点在于，可将这种回路制成机械上非常容 易弯曲，从而非常适用于柔性支架中，尤其适用于织物制成的支架中。柔性回 路几乎不会影响支架的机械性能。使用柔性回路的作用在于，传感器可在很大 程度上变形，而不受到损害，也不影响扭曲或弯曲，该回路的区域用于至少部 分覆盖相关的身体部位。这种灵活性也造成对任何一种变形的敏感度都较高， 尤其是对于扭曲和弯曲。
该作用实现上述目标，这是因为传感器的大幅变形允许测量膝盖、轴部以 及人体或动物体的其他部位的大幅弯曲或测量比如躯干或颈部的较大扭曲角 度。较高的敏感度也有利于精确地确定扭曲或弯曲，这种扭曲或弯曲几乎不会 受到回路的影响。
图9A-C和图10A-C显示了传感器回路(sensor loop)的不同实施例。显示 了由关节连接的第一和第二肢体90、92。比如，肢体90、92分别可为人类的 大腿和小腿。在肢体90、92内可区分肢体90、92虚拟的共同的轴线(由虚线 99表示)，共同的轴线穿过关节沿着第一肢体90的轴延伸到第二肢体92的轴， 所以该关节影响共同的轴线内的轴之间的角度。提供支架94，为了进行阐述， 仅仅在图9A、10A中显示了支架94。应理解的是，本来也应在其他的图9B、 C、10B、C中显示该支架，但是这些图中已经省略了该支架。此处所使用的支 架是连接到关节的两侧上的肢体90、92的结构，比如通过肢体90、92周围的 松紧带连接，并且该支架从一个肢体延伸到另一个肢体，至少部分与肢体的表 面接触。
图9A-C显示了传感器回路，前面描述为回路96所。图10A-C显示了替换 的传感器回路98。传感器回路96、98位于支架94内，可能在其表面上。此处 所使用的“位于”支架94内包括位于支架94的表面上。传感器回路96、98 与第一和第二肢体90、92的表面及其关节大致平行。传感器回路96、98均具 有第一和第二部位，在关节上相互不同的位置从第一肢体90延伸到第二肢体 92。而且，传感器回路96、98具有第三和第四部位，分别在第一和第二肢体上 在第一和第二部位之间延伸。
在图9A-C的实施例中，第三和第四部位在肢体90、92同一侧上延伸，所 以传感器回路不包围肢体90、92共同的轴线。在图10A-C的实施例中，传感 器回路98的第三部位98a和传感器回路98的第四部位98b在肢体90、92互相 相反的侧边上延伸。可限定回路区域，该区域为二维区域(可弯曲成三维)，其 边缘由传感器回路96、98构成。可限定回路区域的表面部分，该部分为沿着回 路的几对点之间的回路区域内线上的点的集合，其中，这些线沿着肢体90、92 的表面和关节延伸，并且其中，这些线为回路区域内不与这几对点之间的回路 相交的最短的线。
在图9A-C的实施例中，回路区域的表面部分为传感器回路96的整个回路 区域，完全位于肢体90、92的表面和关节上，覆盖第一肢体90的表面部分以 及第二肢体92的表面部分，并且在肢体90、92之间的这些表面部分之间延伸。 在图10A-C的实施例中，回路区域的表面部分同样具有这些部分，覆盖第一肢 体90的表面部分以及第二肢体92的表面部分，并且在肢体90、92之间的这些 表面部分之间延伸。然而，由于回路区域部分与第二肢体92的轴相交，所以图 10A-C的实施例的传感器回路98的回路区域的表面部分并非整个回路区域。
与仅仅包围肢体90、92共同的轴线99的传感器回路(未显示)相比，即， 其回路区域的表面部分不覆盖这两个肢体的表面部分的传感器回路，其回路区 域的表面部分不延伸到两个肢体的传感器回路96、98的优点在于，对于更多的 肢体运动较为敏感。主要地，仅仅包围共同的轴线99的回路仅仅对弯曲(沿着 共同的轴线99，在各个肢体90、92的轴之间的角度变化)具有敏感性，但是 对扭曲不具有敏感性，或者至多对扭曲具有微弱的敏感性，对应于肢体90、92 围绕其轴部相对于彼此进行的旋转。
图9A-C、图10A-C的实施例的传感器回路对弯曲和扭曲均具有敏感性。 人们已经发现，如图10A-C中的实施例所述，传感器回路内的部分98a、b在 各个肢体上互相相反的侧边上相交，使用这些部分的优点在于，具有额外的优 势，大幅提高传感器回路对关节运动的敏感度。
每个传感器回路96、98可由仅仅一根导线的单个绕组构成，或者由一根导 线或多根导线的多个绕组构成。只要回路具有在两个肢体上以及在这些肢体之 间延伸的部分，传感器回路就可为整个回路，但是此处使用的术语“回路”也 包括基本上整个绕组，除了比如连接到回路的开口。虽然图9A-C和图10A-C 显示了大致矩形回路，主要为凸形，但是应理解的是，可使用其他的模式，包 括具有凸形部分或具有弯曲的导体的模式。虽然已经描述了用于人体关节的实 例，但是要理解的是，该系统、方法和传感器也可用于检测动物关节的运动， 或者实际上检测电隔离或电阻材料的任何机械关节的运动。