CN112690935B - 一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，包括信号收集单元、信号处理装置、软体手套、密封口、磁场发生装置、磁流变液、软体手套外层、软体手套内层。本发明的有益效果是：通过测量手部各个指关节与指骨的震颤信号，分别控制相应指关节处的磁场发生装置，进而产生不同的磁场强度以实现各个指关节的精确防震颤控制，针对性的实现患者手指的防震颤；以磁流变液控制取代传统的机械设备控制，精简了整体结构，降低了能耗；采用隔磁性的亲肤软体材料，避免磁场分布在磁流变液区域之外，有效提高手指及指骨处磁场强度的同时还提高了患者的穿戴舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种指关节震颤抑制装置，具体为一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，属于医疗辅助器械技术领域。
背景技术
人们平时所说的人体的抖动、颤抖，特别指身体某部位，例如手指、手臂、头等，医学上称之为“震颤”。震颤是一种不自主的、有规律的、近似正弦往复运动的肢体运动，是最常见的神经科疾病症状之一。调查显示，在总人口中约有10％的人存在不同程度的震颤，老年人中约40％存在不同程度的震颤。震颤给震颤患者的日常生活带来了诸多不便，如不能正常书写、抓握等。对患者的生活、社交造成极大的影响，严重者甚至会丧失对生活的信心。
现阶段防震颤康复装置主要采用两种方式：一种是“被动”防震颤控制方法，主要是通过连续调节机器人系统的关节阻尼，进而改变整个机器人系统的生物力学特性，从而实现防震颤的目的；另一种是主动防震颤控制方法，主要是通过实时测量肢体的震颤运动信号，从而控制防震颤结构产生反方向的运动，从而实现防震颤的目的。
然而，绝大多数防震颤装置都将重点放在手臂以及手腕的防震颤问题上，忽略了手指本身的震颤。此外，大多数防震颤装置都存在机构复杂、空间占比大以及由于结构刚性连接而导致的穿戴舒适性差的问题。
磁流变液：磁流变液是一种新型的复合材料，主要由软磁性颗粒、基载液、分散剂组成。磁流变液具有优良的可控性，在磁场作用下能迅速呈现可控的粘度和剪切应力变化，其大小和外加磁场强度有关；去掉磁场后又可以从类固体状态迅速转变为牛顿流体。这种变化可逆且响应迅速，可以在几毫秒内完成。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，在有效抑制手部、特别是手指震颤的基础上，还能有效提高穿戴舒适性、便利性的软体手套。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，包括信号收集单元、信号处理装置和软体手套；所述信号收集单元安装于对应手部各指关节处的软体手套外侧，所述信号处理装置安装于对应手掌背部的软体手套外侧，所述软体手套包括软体手套外层和软体手套内层，所述软体手套外层和软体手套内层之间的缝隙处设置有磁场发生装置，且相邻两个所述磁场发生装置之间的空腔内充有磁流变液，所述软体手套外侧在对应手腕的内侧处开设有密封口。
作为本发明再进一步的方案：所述信号收集单元为片状电阻应变式振动传感器。
作为本发明再进一步的方案：所述信号处理装置包括信号处理单元和微型电源，且信号处理单元为PID控制器。
作为本发明再进一步的方案：所述软体手套为双层中空结构，两层均为亲肤软体材料，紧贴患者手部。
作为本发明再进一步的方案：所述磁场发生装置为圆形线圈，且磁场发生装置安装于对应手指各指骨、指关节两侧的所述软体手套中间夹层中。
作为本发明再进一步的方案：所述磁流变液充满软体手套的中间夹层。
作为本发明再进一步的方案：所述信号收集单元、信号处理装置、磁场发生装置以电路相连接。
作为本发明再进一步的方案：所述信号收集单元、磁场发生装置数量与规格不唯一。
作为本发明再进一步的方案：所述密封口直接开孔于软体手套，且密封口采用涨圈阻塞式的密封方式。
本发明的有益效果是：该基于磁流变液的指关节震颤抑制装置设计合理，通过测量手部各个指关节与指骨的震颤信号，分别控制相应指关节处的磁场发生装置，进而产生不同的磁场强度以实现各个指关节的精确防震颤控制，针对性的实现患者手指的防震颤；
以磁流变液控制取代传统的机械设备控制，精简了整体结构，降低了能耗；
采用隔磁性的亲肤软体材料，避免磁场分布在磁流变液区域之外，有效提高手指及指骨处磁场强度的同时还提高了患者的穿戴舒适性。
附图说明
图1为基于磁流变液的指关节震颤抑制装置示意图；
图2为A-A位置剖视图；
图3为B-B位置剖视图；
图4为信号采集单元示意图。
图中：1、信号收集单元，2、信号处理装置，3、软体手套，4、密封口，5、磁场发生装置，6、磁流变液 7、软体手套外层和 8、软体手套内层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，包括信号收集单元1、信号处理装置2和软体手套3；所述信号收集单元1安装于对应手部各指关节处的软体手套3外侧，所述信号收集单元1设置有14个，其中2个位于大拇指处。另外四根手指处各设置有3个，用于检测患者手部，特别是手指的震颤信号，所述信号处理装置2安装于对应手掌背部的软体手套3外侧，用于处理信号收集单元发出的震颤信号，发出电流信号以及为信号收集单元、信号处理单元和磁场发生装置5提供电源，所述软体手套3包括软体手套外层7和软体手套内层8，所述软体手套外层7和软体手套内层8之间的缝隙处设置有磁场发生装置5，且相邻两个所述磁场发生装置5之间的空腔内充有磁流变液6，所述软体手套3外侧在对应手腕的内侧处开设有密封口4，所述磁场发生装置5有15组，其中大拇指两节指骨各1组，其余手指各3组，掌骨近手指处还有一缠绕整个掌骨的线圈。
进一步的，在本发明实施例中，所述信号收集单元1为片状电阻应变式振动传感器。
进一步的，在本发明实施例中，所述信号处理装置2包括信号处理单元和微型电源，且信号处理单元为PID控制器。
进一步的，在本发明实施例中，所述软体手套3为双层中空结构，两层均为亲肤软体材料，紧贴患者手部，将磁路限制在两层软体手套中，加强磁流变液的流变效应，具有较高的收缩性，可以更好的控制手部运动；外层较松，具有较好的延展性以提供中空空间以及增加指关节处的延展性。
进一步的，在本发明实施例中，所述磁场发生装置5为圆形线圈，且磁场发生装置5安装于对应手指各指骨、指关节两侧的所述软体手套3中间夹层中。
进一步的，在本发明实施例中，所述磁流变液6充满软体手套3的中间夹层。
进一步的，在本发明实施例中，所述信号收集单元1、信号处理装置2、磁场发生装置5以电路相连接。
进一步的，在本发明实施例中，所述信号收集单元1、磁场发生装置5数量与规格不唯一。
进一步的，在本发明实施例中，所述密封口4直接开孔于软体手套3，且密封口4采用涨圈阻塞式的密封方式，用于更换软体手套内部的磁流变液。
工作原理：在使用该基于磁流变液的指关节震颤抑制装置时，患者家属帮助患者穿戴好基于磁流变液的指关节震颤抑制装置后，打开电源开关。在电源关闭状态或患者手部无震颤状态下，软体手套3内的磁流变液6为牛顿流体状态，软体手套的3生物力学特性与正常软体手套无异，不会影响手部及手指的正常弯曲、扭转。当患者手部发生震颤时，信号收集单元1在检测到患者的震颤信号后，将震颤信号发送给信号处理装置2，信号处理装置2将处理过的震颤信号以电流信号的方式传输给磁场发生装置5，从而改变所述软体手套3内部磁流变液6的粘度与剪切应力，进而改变软体手套3的生物力学特性。软体手套3各部位的生物力学特性也不尽相同，随患者手部各指关节震颤程度的不同而不同，且其生物力学特性可随患者震颤程度的改变而即时改变。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，包括信号收集单元（1）、信号处理装置（2）和软体手套（3）；其特征在于：所述信号收集单元（1）安装于对应手部各指关节处的软体手套（3）外侧，所述信号处理装置（2）安装于对应手掌背部的软体手套（3）外侧，所述软体手套（3）包括软体手套外层（7）和软体手套内层（8），所述软体手套外层（7）和软体手套内层（8）之间的缝隙处设置有磁场发生装置（5），且相邻两个所述磁场发生装置（5）之间的空腔内充有磁流变液（6），所述软体手套（3）外侧在对应手腕的内侧处开设有密封口（4）；
所述信号处理装置（2）包括信号处理单元和微型电源，且信号处理单元为PID控制器；所述软体手套（3）为双层中空结构，两层均为亲肤软体材料，紧贴患者手部；所述磁场发生装置（5）为圆形线圈，且磁场发生装置（5）安装于对应手指各指骨、指关节两侧的所述软体手套（3）中间夹层中；所述磁流变液（6）充满软体手套（3）的中间夹层；所述密封口（4）直接开孔于软体手套（3），且密封口（4）采用涨圈阻塞式的密封方式。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，其特征在于：所述信号收集单元（1）为片状电阻应变式振动传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，其特征在于：所述信号收集单元（1）、信号处理装置（2）、磁场发生装置（5）以电路相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的指关节震颤抑制装置，其特征在于：所述信号收集单元（1）、磁场发生装置（5）数量与规格不唯一。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107405209A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-11-28 | 陀螺仪装置有限公司 | 震颤稳定设备和方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US6553574B1 (en) * | 1998-11-17 | 2003-04-29 | Bruce L. Hall, Jr. | Weighted therapeutic glove |
| CA2896800A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | Cala Health, Inc. | Devices and methods for controlling tremor |
| CN107693021A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-02-16 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 抑制手部震颤运动的抑震手套及抑震控制方法 |
| CN111513724A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-11 | 长春理工大学 | 适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107405209A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-11-28 | 陀螺仪装置有限公司 | 震颤稳定设备和方法 |
| CN110869886A (zh) * | 2017-06-30 | 2020-03-06 | 微软技术许可有限责任公司 | 触觉反馈系统 |
| CN108095727A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-06-01 | 上海交通大学 | 基于磁流变液的抑制病理性震颤的机器人手套 |
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