一种手功能康复评估与训练系统技术方案

本实用新型专利技术一种手功能康复评估与训练系统，包括有生物肌电信号收集、生物肌电信号放大、非生物肌电信号过滤、AD采样、生物肌电信号分析与处理、驱动输出，收集患者的四指、拇指生物肌电信号，对患者肌力信息收集，进行评估，根据评估进行合适的手功能训练。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医疗器械领域，尤其是一种手功能康复评估与训练系统。
技术介绍
手功能训练是指功能性活动练习达到提高手的握力及捏力的训练过程。适用于各种原因导致的手部肌力下降者，如手外伤、烧伤、脊髓损伤、脑卒中、脑外伤、上肢骨折等。目前手功能训练大部分被动训练或部分关节训练，即是针对患者病患情况，设定数值，驱动带动运动；分别针对四指、拇指、手腕局部的训练；这两个训练方式能让患者训练手部得到训练，但是并没有针对患者不同阶段不同病况实行对应的治疗，完全不能对症下药；没有按照人体的关节关联的进行训练，会造成关联关节不能同步恢复，甚至可能会因为没关联训练，导致反效果。而本技术一种手功能康复评估与训练系统，解决以上两个问题，它既收集手指、拇指生物肌电信号，对患者肌力信息收集，并进行评估，然后根据评估进行合适的手功能训练。
技术实现思路
本技术是一种手功能康复评估与训练系统，采用如下技术方案：一种手功能康复评估与训练系统，包括生物肌电信号收集、生物肌电信号放大、非生物肌电信号过滤、AD采样、生物肌电信号分析与处理、驱动输出。本技术的生物肌电信号收集为生物表面肌电信号，电极片放置在肌肉皮肤表面，对四指、拇指、手腕的伸肌、屈肌进行数据收集，其中有零电位，零电位为参考极。生物肌电信号放大为通过放大电路把微弱的生物肌电信号放大，其中放大电路为差分放大电路；差分电路为电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征；放大倍数为原生物肌电信号大小的5000-10000倍。非生物肌电信号过滤为滤波电路，通过低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器，过滤无效的噪声干扰信号，筛选有用的生物肌电信号；低通滤波器为可获取1000HZ以下的生物肌电信号；高通滤波器为可获取10HZ以上的生物肌电信号；陷波滤波器过滤50HZ的信号；AD采样是汇集低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器三个可收集生物肌电信号，通过低通滤波器、高通滤波器可以选定为10HZ-1000HZ之间的生物肌电信号，通过陷波滤波器可以筛选出50HZ的电信号，低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器三个同时运行选取生物肌电信号分析与处理、10HZ-1000HZ之间的生物肌电信号并剔除50HZ电信号。生物肌电信号分析与处理是收集的AD采样的生物肌电信号发送至控制中心，进行数据分析并处理，处理为数字信号，根据AD采样分析可判断患者目前生物肌电信号及倾向生物肌电信号，即目前肌力情况及肌力可进行的运动，通过此既能实时地了解患者患况，同时实效地针对性的训练。生物肌点信号为EMG = (An - Ar)/(Am - Ar)其中，An是患部关节相对应的肌肉在当前运动中产生的肌电信号经整流滤波后的幅度，而Ar是患部关节相对应的肌肉在休息时的肌电信号经整流滤波后的幅度，Am是患部相对应的肌肉在最大自主收缩期间产生的肌电信号经整流滤波后的最大幅度。驱动输出是根据接收数据生物肌电信号，进行驱动输出，即患者手功能康复训练；一种手功能康复评估与训练系统配有游戏，根据不同的训练部位及不同肌力训练，配有不同的游戏；同时属于是便携式康复设备。本技术有益效果是：一种手功能康复评估与训练系统，包括生物肌电信号收集、生物肌电信号放大、非生物肌电信号过滤、AD采样、生物肌电信号分析与处理、驱动输出。其创新点有：1. 根据患者情况进行实时的收集生物肌电信号、评估，并进行实效的手功能训练；2.动态智能控制，实现互动式反馈运行；3.便携式装置，安装、携带便利。附图说明图1 手功能康复评估与训练系统流程图图2  前置放大电路图3 二级放大电路图4 低通滤波电路图图5 高通滤波电路图图6 陷波滤波电路图图7 手功能康复评估与训练系统装置流程图图8 手功能康复评估与训练系统驱动装置其中： 1.测试者；20.四指肌电电极；21.拇指肌电电极；30.四指肌电放大滤波电路；31. 拇指肌电放大滤波电路；4.数据采集卡；5.控制中心；6.驱动装置；901.手腕驱动机构；902.四指驱动机构；903.拇指驱动机构。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述：请参阅图1、图7、图8本技术一种手功能康复评估与训练系统，通过电极片测试四指、拇指两个关节的肌力信号，由于生物肌电信号微弱及生物电信号存在干扰信号，所以要进行肌电信号放大及肌电信号过滤，并采集信号，输出给控制中心进行数据分析与处理，控制中心发出驱动装置运动的指令。对测试者1进行四指、拇指肌电信号收集，分为2部分，其中一个是四指肌电电极20，另外一个为拇指肌电电极21,所测试的数据为表面肌电信号采集，把四指肌电极片20放置在四指肌肉群上，把拇指肌电电极21放置在拇指肌肉群上；对肌肉伸肌、屈肌两个数值进行采集。 对收集到的生物肌电信号进行放大并进行滤波处理，所述放大电路为差分电路，初级放大5-1200倍，最优选为100倍，次级放大5-300倍，最有选为10倍；滤波电路为低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器，其中低通为收集1000HZ以下的电信号，高通滤波器为收集10HZ以上的电信号，陷波滤波器为剔除50HZ的电信号，滤波电路通过低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器采集10-1000HZ电信号，其中最优选为10-500HZ电信号。在采样前，最优选表面肌电信号（EMG信号）放大10000倍，在10-500Hz范围内进行带通滤波，对50Hz工频进行陷波过滤处理，以2000Hz的频率对EMG信号进行采样，用移动积分算法对EMG信号进行运算处理。采用以下公式得到标准化的肌电信号EMG，EMG = (An - Ar)/(Am - Ar)其中，An是患部关节相对应的肌肉在当前运动中产生的肌电信号经整流滤波后的幅度，而Ar是患部关节相对应的肌肉在休息时的肌电信号经整流滤波后的幅度，Am是患部相对应的肌肉在最大自主收缩期间产生的肌电信号经整流滤波后的最大幅度。完成数据采集4，输出控制核心5，由电脑终端进行分析与处理，发出四指、拇指进行主动运动的频率及肌力大小设定，驱动装置6根据控制核心5指令进行驱动装置输出，四指驱动机构902、拇指驱动机构903根据指令输出测试者1进行主动训练，手腕驱动机构901分别与四指驱动机构902、拇指驱动机构903联动，四指驱动机构及拇指驱动机构运动是根据检测到生物电信号进行的主动训练时，手腕驱动机构901同时调整为合适的角度及力度进行主动运动。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，包括依次连接的生物肌电信号收集、生物肌电信号放大、非生物肌电信号过滤、AD采样、生物肌电信号分析与处理和驱动输出。

【技术特征摘要】
1.一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，包括依次连接的生物肌电信号收集、生物肌电信号放大、非生物肌电信号过滤、AD采样、生物肌电信号分析与处理和驱动输出。
2.根据权利要求1所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的生物肌电信号收集所用载体为电极片。
3.根据权利要求2所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的生物肌电信号收集包含有零电位为参考电位。
4.根据权利要求2-3所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的生物肌电信号收集为四指、拇指的伸肌、屈肌进行数据收集。
5.根据权利要求1所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的生物肌电信号放大为差分放大电路。
6.根据权利要求5所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的生物肌电信号放大为5000-10000倍。
7.根据权利要求1所述的一种手功能康复评估与训练系统，其特征在于，所述的非生物肌电信号过滤为通过低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器，过滤无效的噪声干扰信号，筛选有用的生物肌电信号；低通滤波器为可获取1000HZ以下的生物肌电信号；高通滤波器为可获取10HZ以上的生物肌电信号；陷波滤波器过滤50HZ的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：都吉良，陈文远，陈扬川，张国忠，江叙加，吕雪宁，李林，李旻，
申请(专利权)人：广州一康医疗设备实业有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44