[发明专利]一种可调节的单手指匀速被动运动装置及单手指肌张力检测方法

权利要求书

1.一种可调节的单手指匀速被动运动装置，包括机架组件(1)、位置调节组件(2)、检测与控制组件(3)和手指外骨骼固定组件(4)，其特征在于：有一根引导线(39)起于检测与控制组件(3)，经过位置调节组件(2)，止于手指外骨骼固定组件(4)，位置调节组件(2)固定于机架组件(1)上，检测与控制组件(3)固定于位置调节组件(2)上；基于仿生学原理，模拟手指匀速牵张即伸展运动，通过引导线(39)给予内收手指一个外力，使手指在外力作用下被动地缓慢匀速伸展，引导线(39)上的张力与肌张力的外部表现力在大小上相等，通过连接在引导线一端的一个拉压力传感器(36)检测引导线张力的大小，从而间接得到手指最大肌张力；针对单手指的肌张力检测，且适用于拇指与四指的肌张力检测。

2.根据权利要求1所述的可调节的单手指匀速被动运动装置，其特征在于：可分别检测各手指的最大肌张力；可通过改变手指外骨骼固定组件中的指关节包覆件的数量，使该装置可以适用于拇指与四指的最大肌张力检测。

3.一种单手指肌张力检测方法，应用权利要求1所述的可调节的单手指匀速被动运动装置进行检测，其特征在于具体检测操作步骤如下：

1)固定手掌：将患者所有的内收手指伸展至手掌平面，然后将手掌放置在机架组件(1)的掌托上，确保待检测的手指指向与Y方向平行，然后用绑带将手掌固定；

2)手指固定：在手指外骨骼固定组件(4)中，根据检测手指的不同，选择相应的指关节包覆件的数量，然后将指关节包覆件的指夹具张开一定的角度，再将指关节包覆件由上至下放置在待检测手指背面上方，闭合指夹具使之分别固定在手指关节两端指骨的侧面，并通过指关节包覆件的铰链机构进行调整以确保铰链机构的轴心与指关节的轴心重合，最后以同样的方法将指尖固定件与指尖固定，手指固定完成后，通过患者自行或给予外力刺激将所有手指恢复内收状态；

3)位置调节：在位置调节组件(2)中，位置调节组件(2)中的导轨底板(21)固定于机架组件(1)的上横梁(12)，导轨滑块机构的导轨(22)固定于导轨底板(21)，T型滑块(23)在导轨(22)中作直线运动，第一螺钉(27)用来固定T型滑块(23)，连接板(24)与T型滑块(23)固连，双铰链联动机构(25)固定于连接板(24)，双铰链联动机构(25)中的调整第二螺钉(28)用来调节双铰链联动机构(25)的位置，滑轮(26)固定于双铰链联动机构(25)；移动导轨滑块机构的T型滑块(23)，当滑轮(26)与待检测手指处在同一垂直平面时，停止移动T型滑块(23)并用第一螺钉(27)将T型滑块(23)固定，固定后再根据患者手指的长短，通过调整第二螺钉(28)调节双铰链联动机构，直至调节到合适的检测位置；将引导线的一端固定在引导线固定件上，然后将引导线依次穿过滑轮(26)、指关节包覆件的中间通孔，最后固定在指尖固定件的通孔上；

4)肌张力检测：在检测与控制组件(3)中，检测与控制组件(3)中的导轨(31)固定于位置调节组件(2)中的连接板(24)，步进电机(32)固定于导轨(31)，丝杆(33)与步进电机(32)连接，滑块(34)与丝杆(33)组成丝杆螺母副，传感器支座(35)固定于滑块(34)上，数据处理存储单位集成在传感器支座(35)中，拉压力传感器(36)固定于传感器支座(35)，引导线固定件(37)固定于拉压力传感器(36)，引导线(39)的一端与引导线固定件(37)固定；开启步进电机(32)，步进电机(32)带动丝杆(33)匀速旋转，丝杆(33)匀速转动通过丝杆螺母副带动滑块(34)做匀速直线运动，并确保速度低于5mm/s，滑块(34)的运动通过引导线(39)使手指从内收状态向伸展状态运动，当手指伸展至手掌平面时，关闭步进电机(32)；在这一匀速运动过程中，引导线(39)上的张力与肌张力的外部表现力在大小上相等，通过与引导线(39)末端的引导线固定件(37)连接的拉压力传感器(36)，检测该张力的大小，从而得到肌张力的大小；

5)最大肌张力的获取：检测过程中，拉压力传感器将引导线张力的变化转变为电压的变化，经数据处理后将数据存储在SD卡中，检测完成后，在上位机中读取SD卡中的数据，取出最大值即为最大肌张力。