CN108114423A - 一种康复训练手套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种康复训练手套，包括手套本体，手套本体包括手指部、手掌部和手腕部，手指部的各个关节处分别设置惯性传感器，惯性传感器检测各个手指关节的运动姿态，惯性传感器位于手套本体的外层，手指部的各个指尖还分别设有触碰传感器，触碰传感器检测各个手指指尖的触碰压力，触碰传感器位于手套本体的内层，手掌部的掌心位置设有压力传感器，压力传感器检测手掌的触碰压力。本发明通过手指各个关节的惯性传感器实现14个自由度的训练，指尖的触碰传感器和手掌的压力传感器训练手部的发力控制，腕部脉搏传感器检测训练过程中患者的脉搏信号，实现了手部创伤治疗中功能恢复期的手指各个关节自由度及指尖和手掌的锻炼。
Description
技术领域
本发明涉及康复医疗设备技术领域，特别涉及一种康复训练手套。
背景技术
人的双手作为处于频繁运动状态及整个身体的防护器官，日常比较容易受伤，受伤后即使通过治疗，因为瘢痕挛缩、肌腱粘连、关节僵直、肌肉萎缩、组织缺损等原因，也会给手造成长时间延续甚至永久性功能障碍。为了尽早恢复手的运动功能，治疗中及治疗后，手指、手掌的强制性功能锻炼，是加快手伤的康复、早日消除功能障碍的最有效的措施。由于受伤后手的功能康复方式有其针对性及规律性，不能简单靠患者自发地盲目进行，应当辅以适宜的器具。但目前还没有比较合适的手部创伤后功能康复训练器具，不能在手部创伤消除后尽早有效的进行手部康复训练。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种康复训练手套，用于手部创伤治疗中功能恢复期的手指各个关节自由度及指尖和手掌的锻炼，穿戴式的设计方便患者基于日常生活辅助的功能训练，提高训练效果。
(二)技术方案
一种康复训练手套，包括手套本体，所述手套本体包括手指部、手掌部和手腕部，所述手指部的各个关节处分别设置惯性传感器，所述惯性传感器检测各个手指关节的运动姿态，所述惯性传感器位于所述手套本体的外层，所述手指部的各个指尖还分别设有触碰传感器，所述触碰传感器检测各个手指指尖的触碰压力，所述触碰传感器位于所述手套本体的内层，所述手掌部的掌心位置设有压力传感器，所述压力传感器检测手掌的触碰压力，所述压力传感器位于所述手套本体的内层，所述手腕部的外层表面设有触控开关和指示灯，所述触控开关用于开启所述手套本体的电源，所述指示灯用于指示所述手套本体与上位机的连接状态，所述手腕部的外层内部设有锂电池，所述锂电池给所述手套本体的各功能模块提供工作电压，所述手腕部的内层内部设有ARM控制器和脉搏传感器，所述脉搏传感器检测脉搏信号，所述ARM控制器分别采集所述惯性传感器、所述触碰传感器、所述压力传感器和所述脉搏传感器的检测数据并进行处理，所述ARM控制器的数据输出脚连接数据传输线，所述数据传输线从所述手套本体的内层内部贯穿至外部并与所述上位机相连接，所述惯性传感器、所述触碰传感器、所述压力传感器、所述脉搏传感器、所述触控开关、所述指示灯和所述数据传输线分别与所述ARM控制器电连接，所述触控开关与所述锂电池电连接，所述锂电池通过所述触控开关给上述各功能模块提供工作电压。
进一步的，所述惯性传感器为加速度传感器或陀螺仪。
进一步的，所述触碰传感器为红外触碰传感器。
进一步的，所述脉搏传感器为腕部脉搏传感器。
进一步的，所述ARM控制器为32位ARM控制器LPC1768。
进一步的，所述触控开关为压电式触控开关。
进一步的，所述数据传输线为高速串行接口数据传输线。
(三)有益效果
本发明提供了一种康复训练手套，通过手指各个关节的惯性传感器实现14个自由度的训练，指尖的触碰传感器和手掌的压力传感器训练手部的发力控制，腕部脉搏传感器检测训练过程中患者的脉搏信号，实现了手部创伤治疗中功能恢复期的手指各个关节自由度及指尖和手掌的锻炼，并且穿戴式的设计方便患者基于日常生活辅助的功能训练，提高训练效果，其结构简单，体积轻便，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的操控性和扩展性，可应用于手部康复训练及其他手部体感交互的场合。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种康复训练手套的正面结构示意图。
图2为本发明所涉及的一种康复训练手套的背面结构示意图。
图3为本发明所涉及的一种康复训练手套的系统工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
结合图1～图3，一种康复训练手套，包括手套本体，手套本体包括手指部1、手掌部2和手腕部3，手指部1的各个关节处分别设置惯性传感器4，惯性传感器4检测各个手指关节的运动姿态，惯性传感器4位于手套本体的外层，手指部1的各个指尖还分别设有触碰传感器8，触碰传感器8检测各个手指指尖的触碰压力，触碰传感器8位于手套本体的内层，手掌部2的掌心位置设有压力传感器9，压力传感器9检测手掌的触碰压力，压力传感器9位于手套本体的内层，手腕部3的外层表面设有触控开关5和指示灯6，触控开关5用于开启手套本体的电源，指示灯6用于指示手套本体与上位机的连接状态，手腕部3的外层内部设有锂电池，锂电池给手套本体的各功能模块提供工作电压，手腕部3的内层内部设有ARM控制器和脉搏传感器，脉搏传感器检测脉搏信号，ARM控制器分别采集惯性传感器4、触碰传感器8、压力传感器9和脉搏传感器的检测数据并进行处理，ARM控制器的数据输出脚连接数据传输线7，数据传输线7从手套本体的内层内部贯穿至外部并与上位机相连接，惯性传感器4、触碰传感器8、压力传感器9、脉搏传感器、触控开关5、指示灯6和数据传输线7分别与ARM控制器电连接，触控开关5与锂电池电连接，锂电池通过触控开关5给上述各功能模块提供工作电压。
手指部1的每根手指的各个关节处均设有惯性传感器4，具体为大拇指两个关节计两个惯性传感器4、食指三个关节计三个惯性传感器4、中指三个关节计三个惯性传感器4、无名指三个关节计三个惯性传感器4和小指三个关节计三个惯性传感器4，因此手指部1总计设置有14个惯性传感器4，每个惯性传感器4监测每根手指的每个关节的运动姿态，提供了所有手指全部自由度的训练。惯性传感器4为加速度传感器或陀螺仪。
手指部1的每个指尖均设有触碰传感器8，检测手部发力时指尖的受力情况。触碰传感器8为红外触碰传感器，具有更高的检测灵敏度和检测精度。
手掌部2的压力传感器9位于掌心处，检测手部发力时手掌的受力情况。
由于创伤后康复的患者大都还处于比较虚弱的状态，因此在手腕部3设置腕部脉搏传感器以检测患者的脉搏信号，防止训练过度，引起安全事故。
ARM控制器需要采集14路惯性传感器4、5路触碰传感器8、1路压电传感器9及1路脉搏传感器总共21路传感器数据信号，因此要求ARM控制器具有较强的数据处理能力，同时还要保证检测精度和数据传输的实时性。ARM控制器选用32位ARM控制器LPC1768，基于ARMCortex-M3内核，操作频率高达120MHz，代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并具有丰富的外围接口部件，大大简化了电路。LPC1768自身的高速处理技术将有助于提高各传感器的检测精度，同时也保证了与上位机进行数据传输的实时性。
手腕部3外层表面的触控开关5为整个训练手套的电源开关，触控开关5选用压电式触控开关，其使用更加方便，仅需另一只手的任何部位轻轻触碰触控开关5，即可启动电源。
训练手套通过数据传输线7将训练数据上传给上位机，由于上传的数据量较大，为了保证数据传输的实时性，数据传输线7选用高速串行接口(HSSI)数据传输线，HSSI是由思科公司共同推出的串行接口标准，最高数据传输速率为52Mbps，最远传输距离为15米，类似于通常连接计算机或调制解调器的RS-232和V.35接口，但是传输速度更高。
下面介绍康复训练手套的使用方法：
首先患者创伤的手佩戴好训练手套，将数据传输线7与上位机连接好，触碰触控开关5，启动电源，指示灯6检测数据传输线7与上位机之间的连接是否异常，若无异常，开始康复训练。患者根据康复训练人员的指示分别做写字、捏物、握杆、喝水等手部动作，手指部1各个关节处的惯性传感器4检测各个关节的运动姿态，指尖的触碰传感器8检测手指的发力情况，手掌部2的压力传感器9检测手掌的发力情况，ARM控制器将各个传感器的检测数据通过数据传输线7上传给上位机进行曲线拟合，并与正常的手部运动曲线进行比较，从而可以非常直观得察看其中某些部分的异常情况，再进行针对性的调整，手腕部3的脉搏传感器检测训练过程中患者的脉搏数据，防止出现训练过度等安全隐患。
本发明提供了一种康复训练手套，通过手指各个关节的惯性传感器实现14个自由度的训练，指尖的触碰传感器和手掌的压力传感器训练手部的发力控制，腕部脉搏传感器检测训练过程中患者的脉搏信号，实现了手部创伤治疗中功能恢复期的手指各个关节自由度及指尖和手掌的锻炼，并且穿戴式的设计方便患者基于日常生活辅助的功能训练，提高训练效果，其结构简单，体积轻便，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的操控性和扩展性，可应用于手部康复训练及其他手部体感交互的场合。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (7)
1.一种康复训练手套，包括手套本体，所述手套本体包括手指部、手掌部和手腕部，其特征在于：所述手指部的各个关节处分别设置惯性传感器，所述惯性传感器检测各个手指关节的运动姿态，所述惯性传感器位于所述手套本体的外层，所述手指部的各个指尖还分别设有触碰传感器，所述触碰传感器检测各个手指指尖的触碰压力，所述触碰传感器位于所述手套本体的内层，所述手掌部的掌心位置设有压力传感器，所述压力传感器检测手掌的触碰压力，所述压力传感器位于所述手套本体的内层，所述手腕部的外层表面设有触控开关和指示灯，所述触控开关用于开启所述手套本体的电源，所述指示灯用于指示所述手套本体与上位机的连接状态，所述手腕部的外层内部设有锂电池，所述锂电池给所述手套本体的各功能模块提供工作电压，所述手腕部的内层内部设有ARM控制器和脉搏传感器，所述脉搏传感器检测脉搏信号，所述ARM控制器分别采集所述惯性传感器、所述触碰传感器、所述压力传感器和所述脉搏传感器的检测数据并进行处理，所述ARM控制器的数据输出脚连接数据传输线，所述数据传输线从所述手套本体的内层内部贯穿至外部并与所述上位机相连接，所述惯性传感器、所述触碰传感器、所述压力传感器、所述脉搏传感器、所述触控开关、所述指示灯和所述数据传输线分别与所述ARM控制器电连接，所述触控开关与所述锂电池电连接，所述锂电池通过所述触控开关给上述各功能模块提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述惯性传感器为加速度传感器或陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述触碰传感器为红外触碰传感器。
4.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述脉搏传感器为腕部脉搏传感器。
5.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述ARM控制器为32位ARM控制器LPC1768。
6.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述触控开关为压电式触控开关。
7.根据权利要求1所述的一种康复训练手套，其特征在于：所述数据传输线为高速串行接口数据传输线。
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