[发明专利]一种用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪及方法

权利要求书

1.一种用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪，其特征是，包括测试装置和处理器；

所述测试装置，用于测量被试者的五指抓举测过程中产生的三维力向量、三维力矩向量以及指尖压力中心点坐标数据；

所述处理器，用于获取测试装置测得的五指的三维力向量、三维力矩向量以及指尖压力中心点坐标数据，以递归网络为基础，建立多指动力学协同网络；计算多指动力学协同网络的特征参数；利用多指动力学协同网络的特征参数度量多指动力学协同网络结构指标；根据多指动力学协同网络结构指标对手指抓握协调性进行评估；

所述处理器包括数据获取模块、网络构建模块、网络特征参数计算模块和网络结构指标计算模块，其中：

所述数据获取模块，用于获取测试装置测得的被试者的五指的三维力向量、三维力矩向量以及指尖压力中心点坐标数据；

所述网络构建模块，用于将得到的五指的三维力向量、三维力矩向量以及指尖压力中心点坐标数据形成时间序列；将时间序列进行相空间重构，并建立递归网络的邻接矩阵；在递归网络的邻接矩阵基础上，建立多指动力学协同网络的整体邻接矩阵；

所述网络特征参数计算模块，用于计算多指动力学协同网络任意两层的相似性，得到多指动力学协同网络的层间互信息；度量多指动力学协同网络结构间的相关性，计算多指动力学协同网络的平均边重叠度；利用多指动力学协同网络的层间相互信息，计算加权聚类系数；利用多指动力学协同网络任意两个结点之间的加权最短路径长度，计算多指动力学协同网络的平均最短路径长度；

所述网络结构指标计算模块，用于将多指动力学协同网络结构间的相关性参数与平均边重叠度相比，得到多指动力学协同网络结构指标；根据多指动力学协同网络结构指标对手指抓握协调性进行评估。

2.根据权利要求1所述的用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪，其特征是，所述测试装置包括可分离的圆柱形底座、设置在底座上的圆柱形外杯体、位于外杯体内部的圆柱形内杯体以及设置在外杯体顶部的顶盖；

所述底座的中心处设置有用于盛放砝码的圆柱形储物腔体，所述底座的内侧面与储物腔体的外侧面之间连接有多个沿底座中心圆周布置的隔板，形成多个用于盛放砝码的腔体。

3.根据权利要求2所述的用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪，其特征是，所述外杯体包括相对设置的第一半圆形接触片和由四个互不接触的弧形接触片组成的第二半圆形接触片。

4.根据权利要求3所述的用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪，其特征是，所述内杯体的外侧壁上沿圆周方向敷设有连接片，所述连接片与第一半圆形接触片之间连接有用于检测拇指的力和力矩的六维力/力矩传感器，所述连接片与每个弧形接触片之间连接有用于检测食指、中指、无名指或小指的力和力矩的六维力/力矩传感器。

5.根据权利要求1所述的用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪的分析方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

测量被试者的五指抓举测试装置过程中产生的多方向三维力、三维力矩以及指尖压力中心点坐标数据；

以递归网络为基础，根据得到的五指的多方向三维力、三维力矩以及指尖压力中心点坐标数据，建立多指动力学协同网络；

计算多指动力学协同网络的特征参数；

利用多指动力学协同网络的特征参数度量多指动力学协同网络结构指标，根据多指动力学协同网络结构指标对手指抓握协调性进行评估。

6.根据权利要求5所述的用于手指动力学协调性评估的抓握测试分析仪的分析方法，其特征是，所述测量被试者的五指抓举测试装置过程中产生的多方向三维力、三维力矩以及指尖压力中心点坐标数据的步骤包括：

将额定砝码放置于测试装置的底座内一腔体中；

被试者使用五只手指以自然抓握姿态抓举抓握测试装置，将其以自然速度平稳举起至规定高度后做喝水动作，将其平稳举起至设定高度后保持30秒钟抓取姿势不动，结束后将水杯平稳放置于原位；

将额定砝码放置于测试装置的底座内另一腔体中，重复上述步骤，直到得到五指所产生的八个方向上的三维力、三维力矩以及指尖压力中心点坐标数据；

去除最初5秒钟与最后5秒钟测量的数据，得到所需的五指的三维力向量、三维力矩向量以及指尖压力中心点坐标数据。