專利名稱：用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以肌電信號(hào)原理設(shè)計(jì)的假肢機(jī)械手，特別是一種用于由中風(fēng)等疾病引起手部功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，屬于與機(jī)械手相關(guān)的信號(hào)采集與處理、計(jì)算機(jī)、電機(jī)控制等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雖然肌電控制假手已經(jīng)出現(xiàn)了很多年，但基本上所有肌電假手都是用于作為殘疾人缺失手臂的替代品，補(bǔ)償殘疾人缺失的手部功能，沒有肌電假手用于由中風(fēng)等疾病引起手部功能障礙患者的手部康復(fù)訓(xùn)練。在手部功能障礙患者康復(fù)訓(xùn)練初期，病人還無法自主支配手部運(yùn)動(dòng)，需要外力輔助其手部運(yùn)動(dòng)，而目前還沒有這樣一種設(shè)備幫助病人進(jìn)行自主專項(xiàng)的康復(fù)訓(xùn)練，關(guān)于手部功能障礙患者如何利用肌電信號(hào)控制肌電假手，并對自身進(jìn)行自主的康復(fù)訓(xùn)練還是一個(gè)空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于由中風(fēng)等疾病引起手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，使患者佩戴該假手后，通過自主意識(shí)支配該假手的開合，假手的開合能夠帶動(dòng)手部的運(yùn)動(dòng)，從而借助假手的外力輔助自己手部運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)ψ约旱氖植窟M(jìn)行自主康復(fù)訓(xùn)練。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，包括機(jī)械假手、控制模塊和肌電信號(hào)采集電極，肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)傳入控制模塊，控制模塊輸出控制信號(hào)給機(jī)械假手；所述控制模塊包括單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接肌電信號(hào)采集電極，單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端；所述機(jī)械假手包括殼體、電機(jī)、短指和長指；電機(jī)設(shè)在殼體內(nèi)；短指和長指的根部都設(shè)在殼體內(nèi)，并與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述短指上設(shè)有與使用者拇指連接的拇指連接裝置，所述長指上設(shè)有與使用者其它手指連接的長指連接裝置；所述短指的根部設(shè)有短指根部齒輪，長指的根部設(shè)有長指根部齒輪，短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)有電機(jī)齒輪，電機(jī)齒輪連接驅(qū)動(dòng)短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)輸出端連接電機(jī)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括傳動(dòng)齒輪；傳動(dòng)齒輪包括同軸連接同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與電機(jī)齒輪嚙和，第二齒輪與短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合；所述第一齒輪的齒數(shù)大于第二齒輪的齒數(shù)。作為優(yōu)選，電機(jī)齒輪和第一齒輪嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是4 1;第二齒輪和短指根部
3齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是10 1 ；短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是1 1。所述拇指連接裝置和長指連接裝置都是指環(huán)。本技術(shù)方案的原理說明如下機(jī)械假手由微型直流電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)用于輔助患者手部運(yùn)動(dòng)的手指。 其特征在于設(shè)置兩個(gè)肌電信號(hào)采集電極貼合在患者手臂的肌電信號(hào)較為活躍的區(qū)域，分別采集代表手指張開及閉合肌電信號(hào)，把這兩個(gè)肌電信號(hào)輸入至設(shè)有包括單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在內(nèi)的控制模塊，由單片機(jī)輸出假手的開合信號(hào)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型直流電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使假手閉合或者張開，從而帶動(dòng)患者的手部做張開和閉合的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用肌電假手用于手部功能障礙患者的自主康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方法的創(chuàng)新?；颊咧恍枰宕骱眉‰娂偈?，并把肌電信號(hào)采集電機(jī)貼在手臂的對應(yīng)位置， 按照按正常的習(xí)慣來發(fā)出手部運(yùn)動(dòng)意識(shí)，肌電信號(hào)采集電極就會(huì)把反應(yīng)手部運(yùn)動(dòng)意識(shí)的肌電信號(hào)采集并提交單片機(jī)處理，又由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)假手開合從而帶動(dòng)患者手部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?；颊卟恍枰?jiǎng)e人幫助，就能在外力輔助下進(jìn)行手部康復(fù)訓(xùn)練，給醫(yī)護(hù)人員及家人帶來極大方便，同時(shí)由于患者是通過自身意識(shí)來進(jìn)行手部運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，比單純通過外力進(jìn)行手部訓(xùn)練更加有效，能夠更好地起到康復(fù)訓(xùn)練的作用，可以幫助患者早日恢復(fù)手部自主運(yùn)動(dòng)能力，恢復(fù)正常生活。


圖1為機(jī)械假手平面?zhèn)鲃?dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)方案的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本技術(shù)方案的原理框圖。圖中，肌電信號(hào)采集電極1、控制模塊2、電機(jī)3、電機(jī)齒輪4、第一齒輪5、第二齒輪 6、短指根部齒輪7、長指根部齒輪8、短指9、長指10、機(jī)械假手11、指環(huán)12。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明一種用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，包括機(jī)械假手、控制模塊和肌電信號(hào)采集電極，肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)傳入控制模塊，控制模塊輸出控制信號(hào)給機(jī)械假手；所述控制模塊包括單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接肌電信號(hào)采集電極，單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端；所述機(jī)械假手包括殼體、電機(jī)、短指和長指；電機(jī)設(shè)在殼體內(nèi)；短指和長指的根部都設(shè)在殼體內(nèi)，并與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述短指上設(shè)有與使用者拇指連接的拇指連接裝置，所述長指上設(shè)有與使用者其它手指連接的長指連接裝置；所述短指的根部設(shè)有短指根部齒輪，長指的根部設(shè)有長指根部齒輪，短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)有電機(jī)齒輪，電機(jī)齒輪連接驅(qū)動(dòng)短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)輸出端連接電機(jī)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括傳動(dòng)齒輪；傳動(dòng)齒輪包括同軸連接同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與電機(jī)齒輪嚙和，第二齒輪與短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合；所述第一齒輪的齒數(shù)大于第二齒輪的齒數(shù)。作為優(yōu)選，電機(jī)齒輪和第一齒輪嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是4 1 ；第二齒輪和短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是10 1;短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是1 1。所述拇指連接裝置和長指連接裝置都是指環(huán)。本實(shí)施例的說明如下如圖1所示(圖中機(jī)械假手只畫出了用于帶動(dòng)患者手指的二根手指)，兩個(gè)肌電信號(hào)采集電極連接到假手根部的肌電假手控制模塊，肌電假手控制模塊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線連接到機(jī)械假手上的微型直流電機(jī)，微型直流電機(jī)輸出軸(轉(zhuǎn)子)上安裝的電機(jī)齒輪和第一齒輪嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)比4 1，起到減速增力的作用；與第一齒輪同軸的第二齒輪與短指根部齒輪嚙合，傳動(dòng)比10 1，也起到減速增力的作用，短指根部齒輪的軸與短指為鍵固定聯(lián)接，使短指和短指根部齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，長指根部齒輪的軸和長指也為鍵固定聯(lián)接，長指和長指根部齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，短指根部齒輪和長指根部齒輪嚙合，傳動(dòng)比1 1，使長指在短指轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到手指開合的效果。如圖2所示(圖中機(jī)械假手為適用于左手佩戴)，按照圖中箭頭方向?qū)⑽逯阜謩e插入指環(huán)12中，并將機(jī)械手的根部與手腕固定好，當(dāng)假手拇指(即短指)和食指(即長指) 運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)患者的手指進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。如圖3所示，當(dāng)肌電信號(hào)采集電極采集到肌電信號(hào)之后，把該信號(hào)提供給肌電假手控制模塊判斷出患者的運(yùn)動(dòng)意圖，并發(fā)出相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)機(jī)械假手的張開和閉合，當(dāng)機(jī)械假手閉合時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)穿戴于假手上的患者手部運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，其特征在于包括機(jī)械假手、控制模塊和肌電信號(hào)采集電極，肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)傳入控制模塊，控制模塊輸出控制信號(hào)給機(jī)械假手；所述控制模塊包括單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接肌電信號(hào)采集電極，單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端；所述機(jī)械假手包括殼體、電機(jī)、短指和長指；電機(jī)設(shè)在殼體內(nèi)；短指和長指的根部都設(shè)在殼體內(nèi)，并與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述短指上設(shè)有與使用者拇指連接的拇指連接裝置，所述長指上設(shè)有與使用者其它手指連接的長指連接裝置；所述短指的根部設(shè)有短指根部齒輪，長指的根部設(shè)有長指根部齒輪，短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)有電機(jī)齒輪，電機(jī)齒輪連接驅(qū)動(dòng)短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)輸出端連接電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，其特征是包括傳動(dòng)齒輪；傳動(dòng)齒輪包括同軸連接同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與電機(jī)齒輪嚙和，第二齒輪與短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合；所述第一齒輪的齒數(shù)大于第二齒輪的齒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，其特征是電機(jī)齒輪和第一齒輪嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是4 1 ；第二齒輪和短指根部齒輪或長指根部齒輪中任一一個(gè)嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是10 1 ；短指根部齒輪和長指根部齒輪相互嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)比是1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，其特征是所述拇指連接裝置和長指連接裝置都是指環(huán)。
全文摘要
一種用于手部功能障礙患者自主康復(fù)訓(xùn)練的肌電假手，機(jī)械假手由微型直流電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)用于輔助患者手部運(yùn)動(dòng)的手指。其特征在于設(shè)置兩個(gè)肌電信號(hào)采集電極貼合在患者手臂的肌電信號(hào)較為活躍的區(qū)域，分別采集代表手指張開及閉合肌電信號(hào)，把這兩個(gè)肌電信號(hào)輸入至設(shè)有包括單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在內(nèi)的控制模塊，由單片機(jī)輸出假手的開合信號(hào)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型直流電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使假手閉合或者張開，從而帶動(dòng)患者的手部做張開和閉合的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A61F2/54GK102379759SQ20111024439
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者吳常鋮, 宋愛國, 崔建偉, 李會(huì)軍, 章華濤, 茅晨, 錢夔 申請人:東南大學(xué)