CN209154394U - 肌力康复训练系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开肌力康复训练系统，设置肌电信号采集模块采集外部人体的肌电信号，设置动力产生模块带动人体的相关部位转动，并在动力产生模块上安装角速度检测模块、角位移检测模块、力矩检测模块，检测动力产生模块所产生的角速度、角位移和力矩，动力产生模块产生的施加力即为人体的待康复部位的受力，本实用新型为实现“直接检测外部人体相关部位的受力情况，将采集、控制、反馈结合，静态数据与动态数据同时检测”提供硬件贡献，能给“为肌力测评提供有效的数据基础”提供硬件支持，有助于提高肌力康复训练效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及康复设备领域，具体涉及肌力康复训练系统。
背景技术
肌力指肌肉主动运动时的力量、幅度和速度。人体肌力分6个等级：正常人能抵抗强大的阻力；接近正常的人能抵抗地心引力且对抗一定强度的阻力；轻度瘫痪的人能抵抗地心引力移动关节，但不能对抗阻力；中毒瘫痪的人肌肉收缩可带动关节水平方向运动，但不能对抗地心引力；接近完全瘫痪的人肌肉有轻微收缩，但不能移动关节；完全瘫痪的人肌肉无收缩。可见，对肌力非正常的人群进行肌力测评，即通过测量肌力的信息，进行等级评定，并根据评定结果给出康复训练方式。
现有的肌力康复训练系统，在对肌力进行测评时，通常是对静止状态下人体相应部位采集肌力信号，并未在运动过程中进行信号采集，即对肌力进行测评，仅仅是根据静止状态的肌肉、关节信息，而不是结合动态状态下的肌肉、关节信息。人体是庞大的、复杂的系统，对人体肌力的测评需结合多方面的信息。因此，现有肌力康复训练系统应当为肌力测评提供有效的数据基础。
实用新型内容
本实用新型提供肌力康复训练系统，为解决现有技术存在的不能为肌力测评提供有效的数据基础的问题提供硬件支持。
本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
肌力康复训练系统，包括肌电信号采集模块、动力产生模块、角速度检测模块、角位移检测模块、力矩检测模块以及控制器模块；所述肌电信号采集模块采集人体的肌电信号，输入至控制器模块中；所述动力产生模块的控制端与控制器模块连接；所述角速度检测模块的输出端与控制器模块连接；所述角位移检测模块的输出端与控制器模块连接；所述力矩检测模块的输出端与控制器模块连接。
进一步地，还包括肌电信号调理模块；所述肌电信号采集模块采集到的信号经肌电信号调理模块调理后，输入至控制器模块中。
进一步地，还包括无线传输模块和终端；所述控制器模块输出的信号经无线传输模块发送至终端。
进一步地，所述动力产生模块主要包括电机驱动子模块、电机子模块以及动力臂；所述电机驱动子模块的控制端与控制器模块连接；所述电机子模块的控制端与电机驱动子模块的输出端连接；所述电机子模块带动所述动力臂运行。
进一步地，所述动力臂上安装有至少1根弹性阻力带，所述弹性阻力带可拆卸地连接在所述动力臂上。
进一步地，还包括弯曲检测模块，所述弯曲检测模块与控制器模块连接。
进一步地，所述肌电信号采集模块主要包括皮表肌电传感器；所述皮表肌电传感器的输出端与控制器模块连接。
进一步地，肌电信号调理模块包括差动放大电路和有源滤波电路；所述肌电信号经差分放大电路进行放大后输入至有源滤波电路进行滤波，再输入至控制器模块中。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、设置肌电信号采集模块采集外部人体的肌电信号，设置动力产生模块带动人体的相关部位转动，并在动力产生模块上安装角速度检测模块、角位移检测模块、力矩检测模块，检测动力产生模块所产生的角速度、角位移和力矩，动力产生模块产生的施加力即为人体的待康复部位的受力，本实用新型为实现“直接检测外部人体相关部位的受力情况，将采集、控制、反馈结合，静态数据与动态数据同时检测”提供硬件贡献，能给“为肌力测评提供有效的数据基础”提供硬件支持，有助于提高肌力康复训练效果；
2、动力产生模块中设有动力臂，在动力臂上还安装有至少1根弹性阻力带，将人体的相关部位直接放置在弹性阻力带上，动力臂通过弹性阻力带带动人体相关部位的运动，适用于肌力较弱的人群，扩大适用人群；
3、设置有弯曲检测模块，检测肌肉或关节的弯曲程度，用做反馈康复情况。
附图说明
图1为本实用新型结构原理框图。
图2为动力产生模块的结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
肌力康复训练系统，包括肌电信号采集模块、动力产生模块、角速度检测模块、角位移检测模块、力矩检测模块以及控制器模块；所述肌电信号采集模块采集人体的肌电信号，输入至控制器模块中；所述动力产生模块的控制端与控制器模块连接；所述角速度检测模块的输出端与控制器模块连接；所述角位移检测模块的输出端与控制器模块连接；所述力矩检测模块的输出端与控制器模块连接。
肌电信号采集模块无论是静止状态下还是在康复训练的动态过程中，均对人体进行肌电信号采集。肌电信号采集模块通过双极型电极进行肌电信号采集，并输入至控制器模块中。电极极片的基体为铜，表面镀银，两个电极极片之间插入一个参考电极，即无关电极，有利于降低噪声，提高对共模信号的抑制能力。
所述肌电信号采集模块主要包括皮表肌电传感器；所述皮表肌电传感器的输出端与控制器模块连接。双极型电极的信号输入至皮表肌电传感器，皮表肌电传感器将采集信号输入至控制器模块中。皮表肌电传感器由前置级，放大级、陷波级和输出级四个部分组成。
动力产生模块主要包括电机驱动子模块、电机子模块以及动力臂；所述电机驱动子模块的控制端与控制器模块连接；所述电机子模块的控制端与电机驱动子模块的输出端连接；所述电机子模块带动所述动力臂运行。控制器模块可向电极驱动子模块发送PWM信号控制至电机驱动子模块，由电机驱动子模块将控制信号放大，驱动电机子模块带动动力臂运动，可通过改变PWM信号的频率、占空比来改变电机的转动频率以及转速。通过动力产生模块来带动人体的关节、肌肉运动，达到康复训练的目的。
进一步地，所述动力臂上安装有至少1根弹性阻力带，所述弹性阻力带可拆卸地连接在所述动力臂上。在动力臂上可拆卸地安装弹性阻力带，主要是用于束缚大小关节、脚踝、手腕、膝、肘等部位，便于对各部位进行集中、优化的肌力训练，使得肌肉和疾病康复得到更好的训练。
角速度检测模块为角速度传感器，检测动力产生模块中动力臂运动的角速度，该角速度反映的是对人体部位运行的角速度。测量人体部位运行角速度的同时，还通过肌电信号采集模块检测康复训练状态下的肌电信号，将这两个信号输入至控制器模块中，用作肌力测评的数据基础。
角位移检测模块为角位移传感器，检测动力产生模块中动力臂运动的角位移，该角角位移反映的是对人体部位运行的角位移，人体部位进行不同程度的角位移运动，皮肤表面的肌电信号不同。测量人体部位运行角位移的同时，还通过肌电信号采集模块检测康复训练状态下的肌电信号，将这两个信号输入至控制器模块中，用作肌力测评的数据基础。
力矩检测模块为力矩传感器，电机产生的力不会完全施加在动力产生模块中的动力臂上，可以利用力矩信号，来确定人体部位能承受的最大力矩限制信息。
进一步地，本实用新型还包括肌电信号调理模块；所述肌电信号采集模块采集到的信号经肌电信号调理模块调理后，输入至控制器模块中。更进一步地，肌电信号调理模块包括差动放大电路和有源滤波电路；所述肌电信号经差分放大电路进行放大后输入至有源滤波电路进行滤波，再输入至控制器模块中。
采用差动放大电路将两个电机的信号执行“相减”运算，剔除“共模”成分，只放大“差模”成分，有助于消除来自电线的噪声。这是由于任何噪声如果离检测点很远，在检测点上将表现为“共模”信号，而检测表面附近的信号表现为不同，将被放大。因此，相对较远处的电力线噪声将被消除，而相对比较近处的肌电信号将被放大。本实用新型的差模放大电路主要使用ADI芯片AD8222，AD8222作将肌电信号转化为0-5V的电压。
AD8222是一款双通道、高性能仪表放大器，每个放大器仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000。AD8222共模抑制比均保持80dB 以上，AD8222可以有效抑制宽带干扰和线性谐波，可大大简化有源滤波电路的结构，可获得良好的电路效果。
肌电信号经差动放大和有源滤波之后，输出4路电压信号，经模数转换后输入至控制器模块中。
本实用新型进一步包括无线传输模块和终端；所述控制器模块输出的信号经无线传输模块发送至终端。各传感器的检测数据可通过无线传输模块传输至终端进行存储、查看。无线传输模块为蓝牙无线电路。
进一步还包括弯曲检测模块，所述弯曲检测模块与控制器模块连接。弯曲检测模块为至少10个弯曲传感器，检测手指关节、脚趾关节、肘关节等部位的弯曲度。在对可弯曲的部位进行康复训练测评时，有必要考虑该因素。
本实用新型的工作过程为：
无论人体是否在进行康复训练，肌电信号采集模块均采集外部人体部位的肌电信号，肌电信号进行差动放大电路和有源滤波之后输入至控制器模块中，作为肌力康复测评的数据基础；控制器模块向动力产生模块发送控制信号，由电机带动动力臂运动，进而带动人体部位进行康复训练；人体在进行康复训练时，检测动力臂运动的角速度、力矩、角位移，检测关节的弯曲度，上述检测信息输入至控制器模块，作为肌力康复测评的数据基础。
以上技术方案所涉及的计算机程序为现有技术，简单的运算、控制和比较，不存在对现有技术进行的改进。
Claims (8)
1.肌力康复训练系统，其特征在于：
包括肌电信号采集模块、动力产生模块、角速度检测模块、角位移检测模块、力矩检测模块以及控制器模块；
所述肌电信号采集模块采集人体的肌电信号，输入至控制器模块中；所述动力产生模块的控制端与控制器模块连接；所述角速度检测模块的输出端与控制器模块连接；所述角位移检测模块的输出端与控制器模块连接；所述力矩检测模块的输出端与控制器模块连接。
2.根据权利要求1所述的肌力康复训练系统，其特征在于：
进一步包括肌电信号调理模块；所述肌电信号采集模块采集到的信号经肌电信号调理模块调理后，输入至控制器模块中。
3.根据权利要求1所述的肌力康复训练系统，其特征在于：
进一步包括无线传输模块和终端；所述控制器模块输出的信号经无线传输模块发送至终端。
4.根据权利要求1所述的肌力康复训练系统，其特征在于：
所述动力产生模块主要包括电机驱动子模块、电机子模块以及动力臂；所述电机驱动子模块的控制端与控制器模块连接；所述电机子模块的控制端与电机驱动子模块的输出端连接；所述电机子模块带动所述动力臂运行。
5.根据权利要求4所述的肌力康复训练系统，其特征在于：
所述动力臂上安装有至少1根弹性阻力带，所述弹性阻力带可拆卸地连接在所述动力臂上。
6.根据权利要求1所述的肌力康复训练系统，其特征在于：还包括弯曲检测模块，所述弯曲检测模块与控制器模块连接。
7.根据权利要求1所述的肌力康复训练系统，其特征在于：所述肌电信号采集模块主要包括皮表肌电传感器；所述皮表肌电传感器的输出端与控制器模块连接。
8.根据权利要求2所述的肌力康复训练系统，其特征在于：
肌电信号调理模块包括差动放大电路和有源滤波电路；所述肌电信号经差分放大电路进行放大后输入至有源滤波电路进行滤波，再输入至控制器模块中。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108186280A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 广西师范大学 | 肌力康复训练系统 |
| CN112589775A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 东南数字经济发展研究院 | 一种外骨骼电机系统运动的控制方法 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201721880540.9U patent/CN209154394U/zh not_active Expired - Fee Related
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