[发明专利]一种并指术后可穿戴康复机器人手套装置及康复训练方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种并指术后可穿戴康复机器人手套装置及康复训练方法，用于并指术后康复的可穿戴机器人手套及康复训练方法，属于康复工程和机器人领域。

背景技术

并指是两个以上手指部分或全部组织成分先天性病理相连，是仅次于多指畸形的常见手部先天性畸形。据世界卫生组织（World Health Organization简称WHO）资料统计并指的发病率为0.33‰至0.5‰，半数患儿为双侧性并指，男女比例为3：1。目前并指术后康复治疗还停留在医生和家长密切配合下，指导孩子进行功能锻炼，有时还要配合中草药熏洗、按摩等方法进行康复锻炼，使手指各关节活动正常。康复训练往往需要长期反复执行，而传统的训练方式对康复医师具有依赖性，加上患者众多，康复治疗师数量有限。这样就会导致一方面康复医师的工作量增加，另一方面，训练时间不能保障，而且长时间重复性训练极易使康复治疗师疲劳，有可能造成训练误差、对患者训练强度不足等不利影响。因此传统的训练方式存在康复效率低，不利于开展临床康复等缺点。

医学研究表明，手部在大脑相应皮层投射区，可随着手功能的改变发生漂移和转换，即手部的大脑皮层投射区具有可塑性。同时，随着大脑皮层投射区的可塑性变化．可引起手部功能的改变。对于先天性并指患者，术前作脑磁波描记图显示，并指在大脑皮层的代表区是融台的，没有分开，进行并指分离术后同法检测，显示相应的皮层代表区已经分离。大脑皮层区的可塑性变化。在很大程度上是训练的结果。即获得的功能强弱与训练呈正相关。并指术后的恢复训练应在积极的环境下进行，被动或不积极的训练，对于促进皮层功能区的功能变化价值不大。并指患者手功能的恢复可以通过训练手指抓握和精细动作的活动来进行。训练的越好，功能恢复的越好，皮层代表区得到的反馈越多，则有用的功能重组发生越快。

发明内容

为了克服并指患者现有术后训练方式康复效率低，不利于开展临床康复等不足，本发明提供一种并指术后可穿戴康复机器人手套装置及康复训练方法。该手套装置利用表面肌电信号作为控制信号，两个指套分别佩戴于并指术后两个手指上。手套上配有无线接收装置，使患者使用更加方便。指套里有关节位置传感器和PVDF压电薄膜传感器，可以测得患者训练动作手指关节的位置和用力的大小。另外，患者可以根据自己手指关节的大小自行调节指套的大小，满足了差异化的需要。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种并指术后可穿戴康复机器人手套装置，包括用于供电的电源模块以及肌电信号采集模块、主控芯片模块、运动控制模块、可穿戴手套模块、显示模块，其中：

肌电信号采集模块，用于采集患者手臂肌肉的表面肌电信号；

可穿戴手套模块包括两个分别佩戴在患者两并指上的指套，每个指套上还分别设有关节位置传感器和PVDF压电薄膜传感器，关节位置传感器和PVDF压电薄膜传感器分别用于采集训练动作手部关节的位置和力的大小；

运动控制模块，与可穿戴手套模块连接，用于根据主控芯片模块的控制指令控制两个指套进行动作、接收关节位置传感器和PVDF压电薄膜传感器采集到的数据；

主控芯片模块，与肌电信号采集模块连接，接收肌电信号采集模块采集到的肌电信号；与运动控制模块连接，用于根据接收到的肌电信号向运动控制模块发出控制指令；与显示模块连接，用于将运动控制模块传输的关节位置传感器和PVDF压电薄膜传感器采集到的数据传输至显示模块进行显示。

作为本发明的进一步优化方案，肌电信号采集模块包括依次连接的高密度矩阵式电极贴片、前置放大电路、滤波电路、工频陷波电路、可变增益放大电路、A/D转换电路和数据采集卡，数据采集卡与主控芯片模块连接。

作为本发明的进一步优化方案，数据采集卡为AC6621 PCII数据采集卡。

作为本发明的进一步优化方案，运动控制模块包括控制器以及分别与其连接的无线收发模块、电机驱动模块以及两个分别与两个指套连接的电机。

作为本发明的进一步优化方案，电源模块包括电池、电流传感器、蜂鸣器电路，电池、电流传感器和主控芯片模块依次连接，蜂鸣器电路与主控芯片连接。

作为本发明的进一步优化方案，PVDF压电薄膜传感器信号采集系统包括依次连接的压电薄膜传感器、放大电路、LC滤波电路和A/D转换电路。

另一方面，本发明还提供一种基于上述并指术后可穿戴康复机器人手套装置的并指术后康复训练方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，患者将肌电信号采集模块佩戴在手臂上，两个指套分别佩戴在两并指上；