一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其是一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]手功能訓(xùn)練是指功能性活動(dòng)練習(xí)達(dá)到提高手的握力及捏力的訓(xùn)練過程。適用于各種原因?qū)е碌氖植考×ο陆嫡?，如手外傷、燒傷、脊髓損傷、腦卒中、腦外傷、上肢骨折等。目前手功能訓(xùn)練大部分被動(dòng)訓(xùn)練或部分關(guān)節(jié)訓(xùn)練，即是針對(duì)患者病患情況，設(shè)定數(shù)值，驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)；分別針對(duì)四指、拇指、手腕局部的訓(xùn)練；這兩個(gè)訓(xùn)練方式能讓患者訓(xùn)練手部得到訓(xùn)練，但是并沒有針對(duì)患者不同階段不同病況實(shí)行對(duì)應(yīng)的治療，完全不能對(duì)癥下藥；沒有按照人體的關(guān)節(jié)關(guān)聯(lián)的進(jìn)行訓(xùn)練，會(huì)造成關(guān)聯(lián)關(guān)節(jié)不能同步恢復(fù)，甚至可能會(huì)因?yàn)闆]關(guān)聯(lián)訓(xùn)練，導(dǎo)致反效果。而本實(shí)用新型一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，解決以上兩個(gè)問題，它既收集手指、拇指生物肌電信號(hào)，對(duì)患者肌力信息收集，并進(jìn)行評(píng)估，然后根據(jù)評(píng)估進(jìn)行合適的手功能訓(xùn)練。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型是一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案:
[0004]一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，包括生物肌電信號(hào)收集、生物肌電信號(hào)放大、非生物肌電信號(hào)過濾、AD采樣、生物肌電信號(hào)分析與處理、驅(qū)動(dòng)輸出。
[0005]本實(shí)用新型的生物肌電信號(hào)收集為生物表面肌電信號(hào)，電極片放置在肌肉皮膚表面，對(duì)四指、拇指、手腕的伸肌、屈肌進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，其中有零電位，零電位為參考極。
[0006]生物肌電信號(hào)放大為通過放大電路把微弱的生物肌電信號(hào)放大，其中放大電路為差分放大電路；差分電路為電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔?，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征；放大倍數(shù)為原生物肌電信號(hào)大小的5000-10000倍。
[0007]非生物肌電信號(hào)過濾為濾波電路，通過低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器，過濾無效的噪聲干擾信號(hào)，篩選有用的生物肌電信號(hào)；低通濾波器為可獲取1000HZ以下的生物肌電信號(hào)；高通濾波器為可獲取1HZ以上的生物肌電信號(hào)；陷波濾波器過濾50HZ的信號(hào);
[0008]AD采樣是匯集低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器三個(gè)可收集生物肌電信號(hào)，通過低通濾波器、高通濾波器可以選定為10HZ-1000HZ之間的生物肌電信號(hào)，通過陷波濾波器可以篩選出50HZ的電信號(hào)，低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器三個(gè)同時(shí)運(yùn)行選取生物肌電信號(hào)分析與處理、10HZ-1000HZ之間的生物肌電信號(hào)并剔除50HZ電信號(hào)。
[0009]生物肌電信號(hào)分析與處理是收集的AD采樣的生物肌電信號(hào)發(fā)送至控制中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并處理，處理為數(shù)字信號(hào)，根據(jù)AD采樣分析可判斷患者目前生物肌電信號(hào)及傾向生物肌電信號(hào)，即目前肌力情況及肌力可進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，通過此既能實(shí)時(shí)地了解患者患況，同時(shí)實(shí)效地針對(duì)性的訓(xùn)練。
[0010]生物肌點(diǎn)信號(hào)為EMG = (An - Ar) / (Am - Ar)其中，An是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，而Ar是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在休息時(shí)的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，Am是患部相對(duì)應(yīng)的肌肉在最大自主收縮期間產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的最大幅度。
[0011]驅(qū)動(dòng)輸出是根據(jù)接收數(shù)據(jù)生物肌電信號(hào)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出，即患者手功能康復(fù)訓(xùn)練；一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)配有游戲，根據(jù)不同的訓(xùn)練部位及不同肌力訓(xùn)練，配有不同的游戲；同時(shí)屬于是便攜式康復(fù)設(shè)備。
[0012]本實(shí)用新型有益效果是:
[0013]一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，包括生物肌電信號(hào)收集、生物肌電信號(hào)放大、非生物肌電信號(hào)過濾、AD采樣、生物肌電信號(hào)分析與處理、驅(qū)動(dòng)輸出。
[0014]其創(chuàng)新點(diǎn)有:
[0015]1.根據(jù)患者情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集生物肌電信號(hào)、評(píng)估，并進(jìn)行實(shí)效的手功能訓(xùn)練；
[0016]2.動(dòng)態(tài)智能控制，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式反饋運(yùn)行；
[0017]3.便攜式裝置，安裝、攜帶便利。
【附圖說明】
[0018]圖1手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)流程圖
[0019]圖2前置放大電路
[0020]圖3 二級(jí)放大電路
[0021]圖4低通濾波電路圖
[0022]圖5高通濾波電路圖
[0023]圖6陷波濾波電路圖
[0024]圖7手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)裝置流程圖
[0025]圖8手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置
[0026]其中:1.測(cè)試者；20.四指肌電電極；21.拇指肌電電極；30.四指肌電放大濾波電路；31.拇指肌電放大濾波電路；4.數(shù)據(jù)采集卡；5.控制中心；6.驅(qū)動(dòng)裝置；901.手腕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；902.四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；903.拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0028]請(qǐng)參閱圖1、圖7、圖8本實(shí)用新型一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，通過電極片測(cè)試四指、拇指兩個(gè)關(guān)節(jié)的肌力信號(hào)，由于生物肌電信號(hào)微弱及生物電信號(hào)存在干擾信號(hào)，所以要進(jìn)行肌電信號(hào)放大及肌電信號(hào)過濾，并采集信號(hào)，輸出給控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，控制中心發(fā)出驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)的指令。
[0029]對(duì)測(cè)試者I進(jìn)行四指、拇指肌電信號(hào)收集，分為2部分，其中一個(gè)是四指肌電電極20，另外一個(gè)為拇指肌電電極21，所測(cè)試的數(shù)據(jù)為表面肌電信號(hào)采集，把四指肌電極片20放置在四指肌肉群上，把拇指肌電電極21放置在拇指肌肉群上；對(duì)肌肉伸肌、屈肌兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行米集。
[0030]對(duì)收集到的生物肌電信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行濾波處理，所述放大電路為差分電路，初級(jí)放大5-1200倍，最優(yōu)選為100倍，次級(jí)放大5-300倍，最有選為10倍；濾波電路為低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器，其中低通為收集1000HZ以下的電信號(hào)，高通濾波器為收集1HZ以上的電信號(hào)，陷波濾波器為剔除50HZ的電信號(hào)，濾波電路通過低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器采集10-1000HZ電信號(hào)，其中最優(yōu)選為10-500HZ電信號(hào)。
[0031]在采樣前，最優(yōu)選表面肌電信號(hào)(EMG信號(hào))放大10000倍，在10-500HZ范圍內(nèi)進(jìn)行帶通濾波，對(duì)50Hz工頻進(jìn)行陷波過濾處理，
[0032]以2000Hz的頻率對(duì)EMG信號(hào)進(jìn)行采樣，用移動(dòng)積分算法對(duì)EMG信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0033]采用以下公式得到標(biāo)準(zhǔn)化的肌電信號(hào)EMG，EMG = (An - Ar)/(Am - Ar)其中，An是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，而Ar是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在休息時(shí)的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，Am是患部相對(duì)應(yīng)的肌肉在最大自主收縮期間產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的最大幅度。
[0034]完成數(shù)據(jù)采集4，輸出控制核心5，由電腦終端進(jìn)行分析與處理，發(fā)出四指、拇指進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的頻率及肌力大小設(shè)定，驅(qū)動(dòng)裝置6根據(jù)控制核心5指令進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置輸出，四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)902、拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)903根據(jù)指令輸出測(cè)試者I進(jìn)行主動(dòng)訓(xùn)練，手腕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)901分別與四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)902、拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)903聯(lián)動(dòng)，四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是根據(jù)檢測(cè)到生物電信號(hào)進(jìn)行的主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，手腕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)901同時(shí)調(diào)整為合適的角度及力度進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0035]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的生物肌電信號(hào)收集、生物肌電信號(hào)放大、非生物肌電信號(hào)過濾、AD采樣、生物肌電信號(hào)分析與處理和驅(qū)動(dòng)輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)收集所用載體為電極片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)收集包含有零電位為參考電位。4.根據(jù)權(quán)利要求2-3所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)收集為四指、拇指的伸肌、屈肌進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)放大為差分放大電路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)放大為5000-10000倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的非生物肌電信號(hào)過濾為通過低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器，過濾無效的噪聲干擾信號(hào)，篩選有用的生物肌電信號(hào)；低通濾波器為可獲取1000HZ以下的生物肌電信號(hào)；高通濾波器為可獲取1HZ以上的生物肌電信號(hào)；陷波濾波器過濾50HZ的工頻信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的AD采樣為10HZ-1000HZ之間的生物肌電信號(hào)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的10HZ-1000HZ之間的生物肌電信號(hào)為剔除50HZ電信號(hào)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的生物肌電信號(hào)為EMG = (An - Ar)/(Am - Ar)其中，An是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，而Ar是患部關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的肌肉在休息時(shí)的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的幅度，Am是患部相對(duì)應(yīng)的肌肉在最大自主收縮期間產(chǎn)生的肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后的最大幅度。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)裝置為四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)902、拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)903根據(jù)指令輸出測(cè)試者I進(jìn)行主動(dòng)訓(xùn)練。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)裝置為手腕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)901分別與四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)902、拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)903聯(lián)動(dòng)，四指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，手腕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)901同時(shí)調(diào)整為合適的角度及力度進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型一種手功能康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練系統(tǒng)，包括有生物肌電信號(hào)收集、生物肌電信號(hào)放大、非生物肌電信號(hào)過濾、AD采樣、生物肌電信號(hào)分析與處理、驅(qū)動(dòng)輸出，收集患者的四指、拇指生物肌電信號(hào)，對(duì)患者肌力信息收集，進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估進(jìn)行合適的手功能訓(xùn)練。
【IPC分類】A61B5/0488, A61H1/02
【公開號(hào)】CN204654934
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520034027
【發(fā)明人】都吉良, 陳文遠(yuǎn), 陳揚(yáng)川, 張國(guó)忠, 江敘加, 呂雪寧, 李林, 李旻
【申請(qǐng)人】廣州一康醫(yī)療設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日