CN112401845A - 一种握力康复训练设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种握力康复训练设备，利用传感器采集的气压值、体温数据、心率数据、血氧数据、肌电信号，以及基于此判断获得的气压判断结果、是否存在有效握捏等结果数据，可将训练过程数据化，并可进一步进行数据的可视化，以便进行数据分析。本发明便于患者实时获知训练是否正确，保证康复训练过程的正与确与有效；配备皮表肌电传感器，不仅能够实时获取患者的肌肉运用情况，监控握力球的数据是否为患者触发，还可以监测患者的恢复情况；可进行远程数据交互，不仅方便医生获取患者的训练情况与康复状态，便于对患者进行及时的康复指导，而且能够远程实现本发明的结果校正，保证本发明的准确性与有效性。

Description

一种握力康复训练设备
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种握力康复训练设备。
背景技术
目前针对中风、偏瘫患者进行手部康复训练的训练器，大多为弹簧式握力训练器和握力训练球；其通过调整弹簧的相关参数、握力球大小以及材质，以实现康复过程训练力度的全覆盖。
但在临床中，部分患者在进行手部握力训练时存在惰性，并不能严格遵照医嘱完成规定力度、次数的握力训练，医生难以及时发现并予以监督纠正。而且对于训练过程是否为有效，患者无法通过直观的观察进行简单判断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种握力康复训练设备，便于患者观察实时训练效果，医生能够了解患者的训练情况与生理数据，并能够对训练的判断结果进行远程校正。
本发明的技术方案如下：
一种握力康复训练设备，包括数据主机、绑带、握力球，数据主机包括壳体、气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块、主控模块、指示灯，气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块、主控模块设置于壳体内；生物信号采集模块的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置；握力球通过导气管与气压传感器连接；气压传感器经导气管采集握力球产生的气压，得到气压值，并将气压值传送至主控模块，主控模块判断气压值是否适配预设的气压标准值，得到气压判断结果；并基于气压判断结果，控制指示灯对应气压判断结果进行显示；生物信号采集模块采集生物信号，并将生物信号传送至主控模块，主控模块将采集的气压值、生物信号以及判断结构通过网络通信模块发送至云平台或后台服务器。
作为优选，当主控模块判断气压值适配预设的气压标准值，则指示灯亮，否则指示灯不亮；或者，指示灯包括不同颜色的led灯，基于气压判断结果，控制对应气压判断结果的led灯亮。
作为优选，生物信号采集模块包括温度传感器，温度传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
作为优选，生物信号采集模块包括心率传感器，心率传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
作为优选，生物信号采集模块包括血氧传感器，血氧传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
作为优选，生物信号采集模块包括皮表肌电传感器，皮表肌电传感器通过若干导线与若干电极贴片连接，电极贴片通过导线延伸至壳体外。
作为优选，主控模块结合皮表肌电传感器采集的肌电信号与气压判断结果，判断是否存在有效握捏；当肌电信号适配预设的信号标准值，且气压值适配预设的气压标准值，则判断为存在有效握捏，否则，判断为不存在有效握捏。
作为优选，当存在有效握捏，则主控模块控制指示灯亮，否则指示灯不亮；或者，指示灯包括不同颜色的led灯，主控模块基于是否存在有效握捏，控制对应的led灯亮。
作为优选，云平台或后台服务器根据气压传感器采集的气压值、气压判断结果、温度传感器采集的体温数据、心率传感器采集的心率数据、血氧传感器采集的血氧数据、皮表肌电传感器采集的肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，生成可视化曲线图。
作为优选，当医生通过云平台或后台服务器接收的气压值、气压判断结果、体温数据、心率数据、血氧数据、肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，判断存在有效握捏的结果存在错误，或者误差较大，则可通过云平台或后台服务器向主控模块发送校正参数，对是否存在有效握捏的判断进行校正。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的握力康复训练设备，利用传感器采集的气压值、体温数据、心率数据、血氧数据、肌电信号，以及基于此判断获得的气压判断结果、是否存在有效握捏等结果数据，可将训练过程数据化，并可进一步进行数据的可视化，以便进行数据分析。
本发明将气压判断结果或是否存在有效握捏通过指示灯进行显示，便于患者实时获知训练是否正确，保证康复训练过程的正与确与有效。
本发明中，配备皮表肌电传感器，不仅能够实时获取患者的肌肉运用情况，监控握力球的数据是否为患者触发，还可以监测患者的恢复情况。
本发明可进行远程数据交互，不仅方便医生获取患者的训练情况与康复状态，便于对患者进行及时的康复指导，而且能够远程实现本发明的结果校正，保证本发明的准确性与有效性。
本发明的实施，能够解决患者进行手部握力训练时存在的惰性、训练力度次数不达标、医生难以及时发现等问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是数据主机内部模块的原理框图；
图中：10是数据主机，11是指示灯，20是绑带，30是握力球，31是导气管，40是电极贴片，41是导线。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的患者进行手部握力训练时存在的惰性、训练力度次数不达标、医生难以及时发现等问题，提供一种握力康复训练设备，如图1、图2所示，包括数据主机10、绑带20、握力球30，本实施例中，数据主机10可实施为如智能手环的穿戴式主机10，绑带20与数据主机10连接，以实现将数据主机10固定于患者的手臂上。数据主机10包括壳体、气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块(可选用ESP8266网络通信模块)、主控模块(可基于单片机Arduino nano 328p进行实现)、指示灯11，气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块、主控模块设置于壳体内，分别用于采集气压值、采集生物信号、进行数据通信、进行数据处理与控制。
其中，生物信号采集模块进行生物信号采集时，需要朝向人体、靠近或接触人体，对应地，生物信号采集模块的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置，以便于实现准确有效的数据测量。
握力球30通过导气管31与气压传感器连接，握力球30、导气管31至气压传感器之间的内腔为密闭气腔。患者进行康复训练时，握捏握力球30时，握力球30受外力作用而变形，气体经导气管31向气压传感器挤压。气压传感器经导气管31采集握力球30产生的气压，得到气压值，并将气压值传送至主控模块，主控模块判断气压值是否适配预设的气压标准值，得到气压判断结果，则获得的气压判断结果即可用于判断握力球30是否被握捏到位；其中，预设的气压标准值可以是一个阈值，也可以是一个数据范围。基于气压判断结果，主控模块控制指示灯11对应气压判断结果进行显示，患者可通过指示灯11的显示结果，实时获知每次握捏是否正确有效。本实施例中，指示灯11可实施为通过亮、灭表示气压值是否适配预设的气压标准值，则当主控模块判断气压值适配预设的气压标准值，则指示灯11亮，否则指示灯11不亮；指示灯11还可以实施为不同颜色的两个led灯，通过不同颜色的led灯的亮起，表示气压值是否适配预设的气压标准值，则指示灯11包括不同颜色的led灯，基于气压判断结果，控制对应气压判断结果的led灯亮。
生物信号采集模块采集生物信号，并将生物信号传送至主控模块，主控模块将采集的气压值、生物信号以及判断结构通过网络通信模块发送至云平台或后台服务器，以实现远程数据分析与康复指导。
本实施例中，生物信号采集模块可以包括温度传感器、心率传感器、血氧传感器、皮表肌电传感器的一种或多种，具体如下：
生物信号采集模块包括温度传感器，温度传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
生物信号采集模块包括心率传感器，心率传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
生物信号采集模块包括血氧传感器，血氧传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
生物信号采集模块包括皮表肌电传感器，皮表肌电传感器通过若干导线41与若干电极贴片40连接，电极贴片40通过导线41延伸至壳体外。结合肌电信号与气压判断结果，可更准确地识别握力球30是否被患者有效握捏，具体地，主控模块结合皮表肌电传感器采集的肌电信号与气压判断结果，判断是否存在有效握捏；当肌电信号适配预设的信号标准值，且气压值适配预设的气压标准值，则判断为存在有效握捏，否则，判断为不存在有效握捏。
进一步地，结合指示灯11与是否存在有效握捏，当存在有效握捏，则主控模块控制指示灯11亮，否则指示灯11不亮；或者，指示灯11包括不同颜色的led灯，主控模块基于是否存在有效握捏，控制对应的led灯亮。
本实施例中，心率传感器与血氧传感器可选用同时具备心率测量与血氧测量两种功能的心率血氧传感器(如Max 30102心率血氧传感器)，并可与温度传感器集成为一体。
使用时，通过绑带20将数据主机10固定于患者的手臂上，电极贴片40贴在手臂的不同肌肉位置，当患者握捏握力球30时，则通过各个传感器采集对应的数据与信号，并通过主控模块进行判断、处理与控制。
本发明可实现远程的数据处理与分析，具体地，云平台或后台服务器根据气压传感器采集的气压值、气压判断结果、温度传感器采集的体温数据、心率传感器采集的心率数据、血氧传感器采集的血氧数据、皮表肌电传感器采集的肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，生成可视化曲线图。医生可根据可视化曲线图直观地观察各个数据与患者的训练过程的对应关系，有利于通过可视化数据快速分析患者的训练情况与康复情况。
本发明还充分利用通信的双向性，远程实现校正功能。具体地，当医生通过云平台或后台服务器接收的气压值、气压判断结果、体温数据、心率数据、血氧数据、肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，判断存在有效握捏的结果存在错误，或者误差较大，则可通过云平台或后台服务器向主控模块发送校正参数，对是否存在有效握捏的判断进行校正。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种握力康复训练设备，其特征在于，包括数据主机、绑带、握力球，数据主机包括壳体、气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块、主控模块、指示灯，气压传感器、生物信号采集模块、网络通信模块、主控模块设置于壳体内；生物信号采集模块的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置；握力球通过导气管与气压传感器连接；气压传感器经导气管采集握力球产生的气压，得到气压值，并将气压值传送至主控模块，主控模块判断气压值是否适配预设的气压标准值，得到气压判断结果；并基于气压判断结果，控制指示灯对应气压判断结果进行显示；生物信号采集模块采集生物信号，并将生物信号传送至主控模块，主控模块将采集的气压值、生物信号以及判断结构通过网络通信模块发送至云平台或后台服务器。
2.根据权利要求1所述的握力康复训练设备，其特征在于，当主控模块判断气压值适配预设的气压标准值，则指示灯亮，否则指示灯不亮；或者，指示灯包括不同颜色的led灯，基于气压判断结果，控制对应气压判断结果的led灯亮。
3.根据权利要求1所述的握力康复训练设备，其特征在于，生物信号采集模块包括温度传感器，温度传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
4.根据权利要求1所述的握力康复训练设备，其特征在于，生物信号采集模块包括心率传感器，心率传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
5.根据权利要求1所述的握力康复训练设备，其特征在于，生物信号采集模块包括血氧传感器，血氧传感器的检测部件在壳体朝向人体的一侧进行裸露设置。
6.根据权利要求1所述的握力康复训练设备，其特征在于，生物信号采集模块包括皮表肌电传感器，皮表肌电传感器通过若干导线与若干电极贴片连接，电极贴片通过导线延伸至壳体外。
7.根据权利要求6所述的握力康复训练设备，其特征在于，主控模块结合皮表肌电传感器采集的肌电信号与气压判断结果，判断是否存在有效握捏；当肌电信号适配预设的信号标准值，且气压值适配预设的气压标准值，则判断为存在有效握捏，否则，判断为不存在有效握捏。
8.根据权利要求7所述的握力康复训练设备，其特征在于，当存在有效握捏，则主控模块控制指示灯亮，否则指示灯不亮；或者，指示灯包括不同颜色的led灯，主控模块基于是否存在有效握捏，控制对应的led灯亮。
9.根据权利要求1至8任一项所述的握力康复训练设备，其特征在于，云平台或后台服务器根据气压传感器采集的气压值、气压判断结果、温度传感器采集的体温数据、心率传感器采集的心率数据、血氧传感器采集的血氧数据、皮表肌电传感器采集的肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，生成可视化曲线图。
10.根据权利要求9所述的握力康复训练设备，其特征在于，当医生通过云平台或后台服务器接收的气压值、气压判断结果、体温数据、心率数据、血氧数据、肌电信号或是否存在有效握捏中的一项或多项，判断存在有效握捏的结果存在错误，或者误差较大，则可通过云平台或后台服务器向主控模块发送校正参数，对是否存在有效握捏的判断进行校正。
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Title
郑小林等: "握力对前臂肌肉活动水平的影响", 《人类工效学》 *

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