CN117860254B - 基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制*** - Google Patents
基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及医疗康复技术领域，公开一种基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，包括佩戴于被试手部的手套本体、设置于手套本体抓握侧并适应于被试手掌形状的柔性贴片、及内嵌于柔性贴片的阵列式柔性压力传感器，本发明的基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，通过柔性贴片内置的阵列式柔性压力传感器，能够更加直观地监测被试手部抓握时的松紧度，并将测得的压力数据通过显示模块进行展示，以使操作人员能够更加精确地获知被试当前的测试情况。这样，既能帮助操作人员更加准确地评估被试手部关节的恢复情况，又能让操作人员及时对电刺激做出参数调整，以使被试能够更加高效安全地康复。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***。
背景技术
功能性电刺激是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序刺激目标肌肉的支配神经，诱发肌肉收缩，以替代或矫正器官及肢体已丧失功能的电刺激疗法。如公告号为CN111408038A的发明专利公开的一种基于电极阵列的便携式手部功能康复***，被广泛应用于电刺激领域，其可为手部运动功能失常患者提供康复治疗。该***包括上位机控制软件、控制器、多通道刺激器、电极阵列和手部关节运动信息捕捉模块，上位机控制软件包括人机交互界面和相关算法。其中，控制器用来运行控制算法，接收传感器测量的手部关节相关运动信息和发送控制指令，多通道刺激器能够实现24通道独立刺激功能。手部关节运动信息捕捉模块用于完成对手部关节运动相关信息的测量，同时对手部运动模型进行捕捉并在上位机进行显示。
上述基于电极阵列的便携式手部功能康复***，采用了电极阵列，具有24通道的输出，其采用深度相机来采集手指关节角度作为电刺激的反馈值。但是，深度相机对于微小的角度变化难以检测，而且采集过程中也会受到如光线等其他因素的影响。再者，由于不同被试手指伸展或弯曲同一个角度，手指所承受的压力也会有所不同，通过检测手指弯曲角度来判断手部抓握松紧度，容易产生较大误差，因此还有待改进。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，提供了一种基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，通过柔性贴片内置的阵列式柔性压力传感器能够更加直观地监测被试手部的抓握松紧度，从而提升电刺激反馈数据的精确性。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，包括佩戴于被试手部的手套本体、设置于手套本体抓握侧并适应于被试手掌形状的柔性贴片、及内嵌于柔性贴片的阵列式柔性压力传感器，阵列式柔性压力传感器的多个压力监测点分布于被试手部抓握时的各受力点以获取所述各受力点的压力值并发送相应的压力信号，阵列式柔性压力传感器上耦接有用于接收压力信号以输出压力显示信号的上位机，上位机上耦接有响应于压力显示信号以显示被试手部抓握时各受力点压力数值的显示模块。
采用上述方案，通过柔性贴片内置的阵列式柔性压力传感器，能够更加直观地监测被试手部抓握时的松紧度，并将测得的压力数据通过显示模块进行展示，以使操作人员能够更加精确地获知被试当前的测试情况。这样，既能帮助操作人员更加准确地评估被试手部关节的恢复情况，又能让操作人员及时对电刺激做出参数调整，以使被试能够更加高效安全地康复。
作为优选，上位机还耦接有启动模块、停止模块与阵列式电刺激器，阵列式电刺激器安装于被试的肌肉表面，当启动模块响应于外部触发，上位机控制阵列式电刺激器运行，以对被试的特定肌群进行电刺激，从而控制被试手部完成抓握动作；当停止模块响应于外部触发，上位机控制阵列式电刺激器停止运行，以对被试停止电刺激。
采用上述方案，通过触发启动模块与停止模块，能够让上位机快速精准地控制阵列式电刺激器启停，从而提升电刺激的操作效率及便利性。
作为优选，上位机还耦接有响应于外部触发以输出调节信号的调节模块，上位机能够响应于调节信号改变阵列式电刺激器的输出功率，以调节阵列式电刺激器的电刺激强度。
采用上述方案，通过触发调节模块，能够有效调节阵列式电刺激器的电刺激强度。既能避免被试受到伤害，又能针对性地根据被试所需施以匹配的电刺激强度，使被试更高效地康复。
作为优选，柔性贴片通过魔术贴组件安装于手套本体，魔术贴组件的形状适应于被试的手掌形状。
采用上述方案，魔术贴组件结构简单、操作方便、成本低，既能提升柔性贴片的拆装效率及便利性，又能保证柔性贴片与手套本体结合后的稳固性，以使阵列式柔性压力传感器能够更加精准地监测被试手部的抓握松紧度。
作为优选，柔性贴片包括手心部和一体连接于手心部的五个手指部，每个手指部的端部并于靠近手套本体的一侧均设置有定位块，定位块靠近手心部的一侧开设有供手套本体的五个指尖端一一对应插接的定位槽。
采用上述方案，通过魔术贴组件在手套本体上安装柔性贴片时，通过将佩戴于被试手部的手套本体的五个手指尖端分别***五个定位块的定位槽内，能够完成柔性贴片与手套本体之间的快速定位。此时，柔性贴片能够通过魔术贴组件快速贴合于手套本体的手掌侧，从而提升柔性贴片的安装精度及便利性。
作为优选，手套本体的五个指尖端均设置有磁性件，定位槽的底部设置有供磁性件磁吸的磁吸件。
采用上述方案，当佩戴有手套本体的手指尖端进入对应定位块的定位槽内，手套本体手指尖端处的磁性件能够磁吸于定位槽内的磁吸件，以使手套本体的手指尖端无法脱离对应的定位槽，进一步提升柔性贴片与手套本体定位时的便利性。
作为优选，每个定位块远离手心部的一侧均设置有耦接于上位机的霍尔传感器，当且仅当手套本体的五个指尖端全都***对应定位块的定位槽内以使每个定位块上的霍尔传感器能够检测到磁性件接近，上位机才能在启动模块响应于外部触发后控制阵列式电刺激器启动；反之，阵列式电刺激器无法启动。
采用上述方案，只有当柔性贴片与手套本体结合完成后，阵列式电刺激器才能通过触发启动模块运行。否则，阵列式电刺激器无法运行，避免出现无效操作。这样，既能提升设备安全性，又能节省电能。
作为优选，柔性贴片远离手套本体的侧面设置有握持件。
采用上述方案，握持件能够方便操作人员拆卸柔性贴片，进一步提升操作效率及便利性。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：通过柔性贴片内置的阵列式柔性压力传感器，能够更加直观地监测被试手部抓握时的松紧度，并将测得的压力数据通过显示模块进行展示，以使操作人员能够更加精确地获知被试当前的测试情况。这样，既能帮助操作人员更加准确地评估被试手部关节的恢复情况，又能让操作人员及时对电刺激做出参数调整，以使被试能够更加高效安全地康复。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图一；
图2为本实施例的结构示意图二；
图3为本实施例中柔性贴片的结构示意图；
图4为本实施例的***架构图；
图5为本实施例的***图；
图6为本实施例中手套本体的结构示意图；
图7为图5所示A部的放大示意图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1、手套本体；2、柔性贴片；3、阵列式柔性压力传感器；4、压力监测点；5、上位机；6、显示模块；7、启动模块；8、停止模块；9、阵列式电刺激器；10、调节模块；11、魔术贴组件；12、手心部；13、手指部；14、定位块；15、定位槽；16、指尖端；17、磁性件；18、磁吸件；19、霍尔传感器；20、握持件。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例公开的一种基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，包括佩戴于被试手部的手套本体1、设置于手套本体1抓握侧并适应于被试手掌形状的柔性贴片2、及内嵌于柔性贴片2的阵列式柔性压力传感器3，阵列式柔性压力传感器3的多个压力监测点4分布于被试手部抓握时的各受力点以获取所述各受力点的压力值并发送相应的压力信号，阵列式柔性压力传感器3上耦接有用于接收压力信号以输出压力显示信号的上位机5，上位机5上耦接有响应于压力显示信号以显示被试手部抓握时各受力点压力数值的显示模块6，显示模块6优选为液晶屏或触摸屏。
如图4所示，为了实现设备电刺激功能的启停，上位机5还耦接有启动模块7、停止模块8与阵列式电刺激器9，启动模块7与停止模块8均优选为按压式开关。阵列式电刺激器9安装于被试的肌肉表面，当启动模块7响应于外部触发，上位机5控制阵列式电刺激器9运行，以对被试的特定肌群进行电刺激，从而控制被试手部完成抓握动作。相应的，当停止模块8响应于外部触发，上位机5控制阵列式电刺激器9停止运行，以对被试停止电刺激。
如图4所示，为了实现设备电刺激强度的调节功能，上位机5还耦接有响应于外部触发以输出调节信号的调节模块10，调节模块10优选为旋钮式开关。上位机5能够响应于调节信号改变阵列式电刺激器9的输出功率，以调节阵列式电刺激器9的电刺激强度。
如图5所示，为了实现柔性贴片2的快速拆装并保证柔性贴片2与手套本体1结合后的稳固性，柔性贴片2通过魔术贴组件11安装于手套本体1，魔术贴组件11的形状适应于被试的手掌形状。
如图5、图6和图7所示，为了提升柔性贴片2的安装精度及便利性，柔性贴片2包括手心部12和一体连接于手心部12的五个手指部13，每个手指部13的端部并于靠近手套本体1的一侧均设置有定位块14，定位块14靠近手心部12的一侧开设有供手套本体1的五个指尖端16一一对应插接的定位槽15。手套本体1的五个指尖端16均设置有磁性件17，磁吸件18优选为永久磁铁。定位槽15的底部设置有供磁性件17磁吸的磁吸件18，磁吸件18优选为安装于定位槽15底部的铁片。磁性件17与磁吸件18之间的磁吸配合，能够防止进入定位槽15内的指尖端16脱离对应定位块14，进一步提升柔性贴片2定位时的便利性。
如图4和图5所示，为了保证设备安全性并节省电能，每个定位块14远离手心部12的一侧均设置有耦接于上位机5的霍尔传感器19，当且仅当手套本体1的五个指尖端16全都***对应定位块14的定位槽15内以使每个定位块14上的霍尔传感器19能够检测到磁性件17接近，上位机5才能在启动模块7响应于外部触发后控制阵列式电刺激器9启动。反之，阵列式电刺激器9无法启动。
如图5所示，为了提升柔性贴片2的拆卸便利性，柔性贴片2远离手套本体1的侧面设置有握持件20。
具体使用过程如下：
使用设备时，先将手套本体1佩戴于被试需要测试的手部，并使手套本体1具有魔术贴的一侧朝向被试掌心。此时，将手套本体1的五个指尖端16分别***柔性贴片2上五个定位块14对应的定位槽15内，以使指尖端16上的磁性件17磁吸于对应定位槽15内的磁吸件18，从而完成柔性贴片2与手套本体1的预定位。同时，定位块14外侧的霍尔传感器19能够检测到指尖端16上的磁性件17靠近。在此状态下，通过魔术贴组件11将柔性贴片2精准覆盖于手套本体1的掌心并完成固定，从而完成柔性贴片2与手套本体1的连接。
连接完成柔性贴片2后，内置于柔性贴片2的阵列式柔性压力传感器3便能附着于被试的掌心。此时，将阵列式电刺激器9安装于被试需要进行电刺激的肌肉表面。然后，触发启动模块7，以使上位机5控制阵列式电刺激器9运行，以对被试进行电刺激。在电刺激作用下，被试佩戴有手套本体1的手部进行抓握动作。为了测试抓握力度，需要在手部放置一抓握件。当被试手部握紧后，掌心能够与抓握件产生压力，该压力由内置于柔性贴片2的阵列式柔性压力传感器3进行监测，并通过显示模块6进行展示。操作人员，可借助显示模块6显示的压力参数获知被试的测试强度，并通过触发调节模块10来调节阵列式电刺激器9的刺激强度，以使被试的康复更加高效安全。
若佩戴有手套本体1的手指为***对应定位块14的定位槽15内，定位块14外侧的霍尔传感器19无法检测到磁性件17靠近。此时，即便触发启动模块7，上位机5也无法控制阵列式电刺激器9运行，从而保证设备安全性并节省电能。
若要停止电刺激操作，触发停止模块8，上位机5便能控制阵列式电刺激器9停止运行。
拆卸柔性贴片2时，通过握持件20将柔性贴片2从手套本体1的掌心撕下即可。既方便收纳，又能便于柔性贴片2更换，更加人性化。
上述控制过程可借助上位机5内置的控制程序实现，其属于本领域公知常识，在此不作赘述。
Claims (3)
1.一种基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，其特征在于：包括佩戴于被试手部的手套本体(1)、设置于手套本体(1)抓握侧并适应于被试手掌形状的柔性贴片(2)、及内嵌于柔性贴片(2)的阵列式柔性压力传感器(3)，阵列式柔性压力传感器(3)的多个压力监测点(4)分布于被试手部抓握时的各受力点以获取所述各受力点的压力值并发送相应的压力信号，阵列式柔性压力传感器(3)上耦接有用于接收压力信号以输出压力显示信号的上位机(5)，上位机(5)上耦接有响应于压力显示信号以显示被试手部抓握时各受力点压力数值的显示模块(6)；
上位机(5)还耦接有启动模块(7)、停止模块(8)与阵列式电刺激器(9)，阵列式电刺激器(9)安装于被试的肌肉表面，当启动模块(7)响应于外部触发，上位机(5)控制阵列式电刺激器(9)运行，以对被试的特定肌群进行电刺激，从而控制被试手部完成抓握动作；当停止模块(8)响应于外部触发，上位机(5)控制阵列式电刺激器(9)停止运行，以对被试停止电刺激；
柔性贴片(2)通过魔术贴组件(11)安装于手套本体(1)，魔术贴组件(11)的形状适应于被试的手掌形状；
柔性贴片(2)包括手心部(12)和一体连接于手心部(12)的五个手指部(13)，每个手指部(13)的端部并于靠近手套本体(1)的一侧均设置有定位块(14)，定位块(14)靠近手心部(12)的一侧开设有供手套本体(1)的五个指尖端(16)一一对应插接的定位槽(15)；
手套本体(1)的五个指尖端(16)均设置有磁性件(17)，定位槽(15)的底部设置有供磁性件(17)磁吸的磁吸件(18)；
每个定位块(14)远离手心部(12)的一侧均设置有耦接于上位机(5)的霍尔传感器(19)，当且仅当手套本体(1)的五个指尖端(16)全都***对应定位块(14)的定位槽(15)内以使每个定位块(14)上的霍尔传感器(19)能够检测到磁性件(17)接近，上位机(5)才能在启动模块(7)响应于外部触发后控制阵列式电刺激器(9)启动；反之，阵列式电刺激器(9)无法启动。
2.根据权利要求1所述的基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，其特征在于：上位机(5)还耦接有响应于外部触发以输出调节信号的调节模块(10)，上位机(5)能够响应于调节信号改变阵列式电刺激器(9)的输出功率，以调节阵列式电刺激器(9)的电刺激强度。
3.根据权利要求1所述的基于阵列式压力传感器的手部电刺激反馈控制***，其特征在于：柔性贴片(2)远离手套本体(1)的侧面设置有握持件(20)。
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