一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于包括壓力信號收集指套、連接帶、肌電信號收集指環、信號傳輸數據線和固定帶；壓力信號收集指套與所要測試手指的指尖形狀吻合，通過連接帶連接肌電信號收集指環，肌電信號收集指環的另一側設有固定帶；所述壓力信號收集指套感受應力的部位設有壓力板，通過信號傳輸數據線輸出壓力信號；所述肌電信號收集指環感受屈肌腱應力的部位設有電極貼片，通過信號傳輸數據線輸出屈肌腱應力信號。本發明可以同時收集與檢測手指的壓力信號和肌電信號，滿足了使用壓力信號的檢測結果作為輔助數據來驗證肌電信號的輸出的真實性與客觀性的要求。
【專利說明】
一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備
技術領域
[0001]本發明屬于醫療康復檢測設備領域，涉及一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備。
【背景技術】
[0002]在生活與生產活動中，雙手的貢獻是巨大的，其中，拇指、食指和中指的使用頻率最高，基于這三個手指的作業工具最多，這三個手指也最易產生損傷。在常見的工業傷、農業傷、交通傷和生活傷中，有25%_30%的案例涉及手部受傷。在這當中，拇指、食指和中指的肌肉損傷、觸覺神經損傷又占到很大比例。其表現癥狀為手部成半握拳狀態，手指平一曲動作完成困難或者難以完成，臨床表現為拇長屈肌(腱)和指深屈肌(腱)部分或完全喪失肌肉活力;手指觸覺靈敏度下降;手指遠節接觸物體感覺無力。
[0003]現有的生理多導設備(腦電信號設備、肌電信號設備等)或壓力板設備(壓力坐墊，壓力手套等)是以單一類型數據為基礎進行人體數據收集與檢測，不能同時對壓力和肌電信號同時收集與檢測。現有的壓力或肌電信號設備與人體受測部位的連接方式為在人體受測部位進行粘貼電極貼片或壓力板，使用帶有金屬夾的電極線夾住電極貼片，并把傳輸線捆綁或纏繞在被試者身上。這樣的方式影響被試者在測試時的肢體活動，同時檢測設備與人體貼合不牢固，影響檢測數據的真實性，且易發生漏電現象。
[0004]壓力信號與肌電信號的數據輸出具有相合性，即肌電信號輸出穩定，壓力信號也相應的輸出穩定。在人體肌電信號檢測的過程中，壓力信號的檢測結果通常會作為輔助數據來驗證肌電信號的輸出的真實性與客觀性。兩者都是人體數據收集與康復檢測不可或缺的檢測指標。

【發明內容】

[0005]要解決的技術問題
[0006]為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，用于數據收集與醫療康復檢測，特別的，用于檢測與收集拇指、食指和中指的遠節區域受力情況，拇指拇長屈肌(腱)、食指與中指的指深屈肌(腱)的功能狀態。該穿戴式手指康復檢測設備結構緊湊、靈活可控，且簡單易用。
[0007]技術方案
[0008]—種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于包括壓力信號收集指套、連接帶、肌電信號收集指環、信號傳輸數據線和固定帶;壓力信號收集指套與所要測試手指的指尖形狀吻合，通過連接帶連接肌電信號收集指環，肌電信號收集指環的另一側設有固定帶;所述壓力信號收集指套感受應力的部位設有壓力板，通過信號傳輸數據線輸出壓力信號;所述肌電信號收集指環感受屈肌腱應力的部位設有電極貼片，通過信號傳輸數據線輸出屈肌腱應力信號。
[0009]當用于拇指測試時，所述肌電信號收集指環上設有第一電極貼片和第二電極貼片，分別與信號傳輸線的正負極相連。
[0010]當用于食指、中指、無名指或小拇指測試時，壓力信號收集指套通過兩個固定帶串聯連接兩個肌電信號收集指環，第二個肌電信號收集指環的另一端設有固定帶;第一電極貼片和第二電極貼片分別設在兩個肌電信號收集指環上。
[0011]所述壓力板的材料選用柔性薄膜網格狀觸覺壓力材料。
[0012]有益效果
[0013]本發明提出的一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，壓力板放置放置在指套內；電極貼片安置在指環內，采用按扣式的連接方式與指環連接。電極貼片包括金屬導電圓鈕、軟質填充、膠質導電填充、金屬導電圓扣、信號傳輸線，金屬導電圓扣與手指中節固定帶進行粘合或其他形式的固定，金屬導電圓鈕再和金屬導電圓扣進行按扣形式的連接;壓力板與電極貼片的連接線放置在模塊連接帶的單側。這種放置方式不影響被試者在測試時的肢體活動，同時檢測設備與人體貼合牢固，不影響檢測數據的真實性，且不易發生漏電現象。同時設備采用含棉量高，彈性好，吸水性好的材料制作，可以預防被試者的被測區域在測試過程中出現出汗現象。本發明可以同時收集與檢測手指的壓力信號和肌電信號，滿足了使用壓力信號的檢測結果作為輔助數據來驗證肌電信號的輸出的真實性與客觀性的要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的穿戴結構示意圖
[0015]圖2是本發明的壓力板與電極貼片分布示意圖
[0016]圖3是本發明的食指穿戴示意圖
[0017]圖4是本發明的食指壓力與肌電信號收集模塊結構爆炸圖
[0018]圖5是本發明的食指中節指深屈肌(腱)電極貼片結構示意圖
[0019]圖6是本發明的拇指穿戴結構示意圖
[0020]圖7是本發明的手指檢測區域示意圖
[0021]圖8是本發明的穿戴與使用示意圖
[0022]圖9是本發明的信號收集與信息處理流程示意圖
[0023]圖10是本發明的穿戴結構造型示意圖
[0024]圖中:1.拇指壓力與肌電信號收集模塊，2.拇指遠節壓力信號收集指套，3.拇指壓力與肌電信號收集模塊連接帶，4.拇指近節肌電信號收集指環，5.拇指近節固定帶，6.食指壓力與肌電信號收集模塊，7.食指遠節壓力信號收集指套，8.食指壓力與肌電信號收集模塊第一連接帶，9.食指中節肌電信號收集指環，10.食指中節固定帶，11.食指壓力與肌電信號收集模塊第二連接帶，12.食指近節肌電信號收集指環，13.食指近節固定帶，14.中指壓力與肌電信號收集模塊，15.中指遠節壓力信號收集指套，16.中指壓力與肌電信號收集模塊第一連接帶，17.中指中節肌電信號收集指環，18.中指中節固定帶，19.中指壓力與肌電信號收集模塊第二連接帶，20.中指近節肌電信號收集指環，21.中指近節固定帶，22.拇指遠節壓力板，23.拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片一，24.拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片二，25.食指遠節壓力板，26.食指中節指深屈肌(腱)電極貼片，27.食指近節指深屈肌(腱)電極貼片，，28.中指遠節壓力板，29.中指中節指深屈肌(腱)電極貼片，30.中指近節指深屈肌(腱)電極貼片，31.金屬導電圓鈕，32.軟質填充，33.膠質導電填充，34.金屬導電圓扣，35信號傳輸線，36.壓力與肌電信號傳輸數據線，37.信號處理器，A.拇指遠節，B.拇指近節，C.食指遠節，D.食指中節，E.食指近節，F.中指遠節，G.中指中節，H.中指近節。
【具體實施方式】
[0025]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0026]本發明的目的是提供一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，用于人體數據收集與醫療康復檢測，特別的，用于檢測與收集拇指、食指和中指的遠節區域受力情況，拇指拇長屈肌(腱)、食指與中指的指深屈肌(腱)的功能狀態。該穿戴式手指康復檢測設備結構緊湊、靈活可控，且簡單易用，不影響被試者在測試時的肢體活動，設備與人體貼合牢固，不影響檢測數據的真實性，且不易發生漏電現象；同時可以收集與檢測手指的壓力信號和肌電信號，滿足了使用壓力信號的檢測結果作為輔助數據來驗證肌電信號的輸出的真實性與客觀性的要求。
[0027]實施例一:
[0028]該實施例是針對食指與中指(三指節手指)的穿戴設備解決方案，并以食指壓力與肌電信號收集模塊6為例做詳細說明，參閱圖3、圖4、圖5、圖7和圖10。
[0029]如圖3和4所示，食指壓力與肌電信號收集模塊6包含食指遠節壓力信號收集指套
7、食指中節肌電信號收集指環9、食指近節肌電信號收集指環12。
[0030]所述的食指遠節壓力信號收集指套7和食指中節肌電信號收集指環9通過食指壓力與肌電信號收集模塊第一連接帶8連接;所述的食指中節肌電信號收集指環9和食指近節肌電信號收集指環12通過食指壓力與肌電信號收集模塊第二連接帶11連接。
[0031]所述的食指遠節壓力信號收集指套7內包含食指遠節壓力板25;食指中節肌電信號收集指環9包含食指中節固定帶10和食指中節指深屈肌(腱)電極貼片26;食指近節肌電信號收集指環12包含食指近節固定帶13和食指近節指深屈肌(腱)電極貼片27;食指中節指深屈肌(腱)電極貼片26、食指近節指深屈肌(腱)電極貼片27與信號傳輸線的正負極相連，電極貼片自身不分正負極。
[0032]進一步地，所述的壓力與肌電信號收集模塊連接帶用于放置壓力板的信號傳輸線和電極貼片的電極信號傳輸線，兩條傳輸線均設置在壓力與肌電信號收集模塊連接帶的單側位置，不會影響手指關節活動與檢測效果。所述的電極貼片與電極信號傳輸線采用按扣連接方式，按扣連接方式松緊度適中，拆解方便，降低了連接部分的厚度，檢測效果最佳，且不易發生意外漏電現象。
[0033]如圖5所示，食指中節肌電信號收集指環9與食指近節肌電信號收集指環12結構相同。以所述的食指中節肌電信號收集指環9為例，所述的食指中節指深屈肌(腱)電極貼片26包括金屬導電圓鈕31、軟質填充32、膠質導電填充33、金屬導電圓扣34、信號傳輸線35、金屬導電圓扣34與食指中節固定帶10進行粘合或其他形式的固定，金屬導電圓鈕31再和金屬導電圓扣34進行按扣形式的連接。
[0034]如圖7所示，在【具體實施方式】中，本發明所提供的基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備對手指進行數據收集與健康檢測的區域為食指遠節C、食指中節D、食指近節E。
[0035]如圖3和圖10所示，所述的食指遠節壓力板25的材料選用柔性薄膜網格狀觸覺壓力材料，厚度為0.1mm，但是不局限于此材料，只要滿足基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的實際需求的材料均可;所述的電極貼片與電極信號傳輸線的連接方式采用按扣連接方式，按扣連接方式松緊度適中，拆解方便，降低了連接部分的厚度，且不易發生意外漏電現象;所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶的材料選用含棉量高的材料，彈性好，吸水性好，預防被試者的被測區域在測試過程中出現出汗現象;所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶，相互之間的連接方式采用線縫合方式，制作成本低，也可以采用整體成型方式。
[0036]實施例二:
[0037]該實施例是針對拇指(兩指節手指)的穿戴設備解決方案，以拇指壓力與肌電信號收集模塊I做詳細說明，參閱圖2、圖6、圖7和圖10。
[0038]如圖2和圖6所示，拇指壓力與肌電信號收集模塊I包含拇指遠節壓力信號收集指套2、拇指近節肌電信號收集指環4;拇指遠節壓力信號收集指套2和拇指近節肌電信號收集指環4通過拇指壓力與肌電信號收集模塊連接帶3連接。
[0039]進一步地，所述的拇指遠節壓力信號收集指套2內包含拇指遠節壓力板22;所述的拇指近節肌電信號收集指環4包含拇指近節固定帶5、拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片一 23和拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片二 24;拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片一 23和拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片二 24與信號傳輸線的正負極相連，電極貼片自身不分正負極。
[0040]如圖7所示，在【具體實施方式】中，本發明所提供的基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備對手指進行數據收集與健康檢測的區域為拇指遠節A、拇指近節B。
[0041]如圖2和圖10所示，所述的拇指遠節壓力板22的材料選用柔性薄膜網格狀觸覺壓力材料，厚度為0.1mm，但是不局限于此材料，只要滿足基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的實際需求的材料均可;所述的電極貼片與電極信號傳輸線采用按扣連接方式，按扣連接方式松緊度適中，拆解方便，降低了連接部分的厚度，且不易發生意外漏電現象；所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶的材料選用含棉量高的材料，彈性好，吸水性好，預防被試者的被測區域在測試過程中出現出汗現象;所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶，相互之間的連接方式采用線縫合方式，制作成本低，也可以采用整體成型方式。
[0042]實施例三:
[0043]該實施例是針對拇指、食指和中指的組合穿戴設備解決方案，參閱圖1、圖2、圖7、圖8、圖9和圖10。
[0044]如圖8所示，在【具體實施方式】中，本發明所提供的基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備包括拇指壓力與肌電信號收集模塊1、食指壓力與肌電信號收集模塊6、中指壓力與肌電信號收集模塊14、壓力與肌電信號傳輸數據線36和信號處理器37;所述的拇指壓力與肌電信號收集模塊1、食指壓力與肌電信號收集模塊6、中指壓力與肌電信號收集模塊14通過所述的壓力與肌電信號傳輸數據線36與所述的信號處理器37連接。
[0045]具體地，所述的拇指壓力與肌電信號收集模塊I包含拇指遠節壓力信號收集指套2和拇指近節肌電信號收集指環4;所述的食指壓力與肌電信號收集模塊6與中指壓力與肌電信號收集模塊14結構相同，各含有一個壓力信號收集指套和兩個肌電信號收集指環;所述的食指壓力與肌電信號收集模塊6包含食指遠節壓力信號收集指套7、食指中節肌電信號收集指環9、食指近節肌電信號收集指環12;所述的中指壓力與肌電信號收集模塊14包含中指遠節壓力信號收集指套15、中指中節肌電信號收集指環17、中指近節肌電信號收集指環20。
[0046]如圖7所示，在【具體實施方式】中，本發明所提供的基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備對手指進行數據收集與健康檢測的區域為拇指遠節A、拇指近節B、食指遠節C、食指中節D、食指近節E、中指遠節F、中指中節G、中指近節H。在生活與生產活動中，雙手的貢獻是巨大的，其中，拇指、食指和中指的使用頻率最高，基于這三個手指的作業工具最多，這三個手指也最易產生損傷。在三個手指的各項人體參數中，手指遠節區域的受力數據，拇長屈肌(腱)和指深屈肌(腱)的肌電信號數據是評價手指健康狀況和作業工具設計是否合理的重要指標;數據之間存在著一定的相合關系，單一的數據無法或很難對被試者的健康狀況進行全面的評價，所以本發明選取了上述八個區域的兩類共六項數據進行收集與檢測。
[0047]如有特殊需要，可以增加無名指和小指的檢測模塊，除拇指之外，其余四個手指均為三指節結構，可以根據實際被試者的需求情況進行調整。
[0048]如圖1和圖8所示，所述的拇指壓力與肌電信號收集模塊I包括拇指遠節壓力信號收集指套2、拇指近節肌電信號收集指環4;所述的拇指遠節壓力信號收集指套2和拇指近節肌電信號收集指環4通過拇指壓力與肌電信號收集模塊連接帶3連接。所述的食指壓力與肌電信號收集模塊6包括食指遠節壓力信號收集指套7、食指中節肌電信號收集指環9、食指近節肌電信號收集指環12;所述的食指遠節壓力信號收集指套7和食指中節肌電信號收集指環9通過食指壓力與肌電信號收集模塊第一連接帶8連接;所述的食指中節肌電信號收集指環9和食指近節肌電信號收集指環12通過食指壓力與肌電信號收集模塊第二連接帶11連接。所述的中指壓力與肌電信號收集模塊14包括中指遠節壓力信號收集指套15、中指中節肌電信號收集指環17、中指近節肌電信號收集指環20;所述的中指遠節壓力信號收集指套15和中指中節肌電信號收集指環17通過中指壓力與肌電信號收集模塊第一連接帶16連接；所述的中指中節肌電信號收集指環17和中指近節肌電信號收集指環20通過中指壓力與肌電信號收集模塊第二連接帶19連接。
[0049]進一步地，所述的拇指遠節壓力信號收集指套2內包含拇指遠節壓力板22;所述的拇指近節肌電信號收集指環4包含拇指近節固定帶5拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片一 23和拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片二 24;拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片一 23和拇指近節拇長屈肌(腱)電極貼片二24與信號傳輸線的正負極相連，電極貼片自身不分正負極。所述的食指遠節壓力信號收集指套7內包含食指遠節壓力板25;食指中節肌電信號收集指環9包含食指中節固定帶10和食指中節指深屈肌(腱)電極貼片26;食指近節肌電信號收集指環12包含食指近節固定帶13和食指近節指深屈肌(腱)電極貼片27;食指中節指深屈肌(腱)電極貼片26、食指近節指深屈肌(腱)電極貼片27與信號傳輸線的正負極相連，電極貼片自身不分正負極。所述的中指遠節壓力信號收集指套內15包含中指遠節壓力板28;中指中節肌電信號收集指環17包含中指中節固定帶18和中指中節指深屈肌(腱)電極貼片29;中指近節肌電信號收集指環20包含中指近節固定帶21和中指近節指深屈肌(腱)電極貼片30;中指中節指深屈肌(腱)電極貼片29、中指近節指深屈肌(腱)電極貼片30與信號傳輸線的正負極相連，電極貼片自身不分正負極。
[0050]如圖2圖和10所示，應當指出，所述的拇指遠節壓力板22、食指遠節壓力板25和中指遠節壓力板28的材料選用柔性薄膜網格狀觸覺壓力材料，厚度為0.1_，但是不局限于此材料，只要滿足基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的實際需求的材料均可;所述的電極貼片與電極信號傳輸線的連接方式采用按扣連接方式，按扣連接方式松緊度適中，拆解方便，降低了連接部分的厚度，且不易發生意外漏電現象，但是不局限于此連接方式，只要滿足基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的實際需求的連接方式均可;所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶的材料選用含棉量高的材料，彈性好，吸水性好，預防被試者的被測區域在測試過程中出現出汗現象;所述的壓力信號收集指套、肌電信號收集指環和壓力與肌電信號收集模塊連接帶，相互之間的連接方式采用線縫合方式，制作成本低，也可以采用整體成型方式。
[0051]如圖9所示，圖9是本發明基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備的信號收集與信息處理流程示意圖；三個手指的壓力與肌電信號收集模塊收集壓力與肌電兩類共八項數據，可以分為壓力和肌電兩大數據類型收集模塊，本發明的信號收集與信息處理分為五個部分，分別是設備穿戴部分、設備信號處理部分、信息傳輸部分、信息輸入部分和數據輸出部分。手指被測區域，即所述的拇指遠節A，拇指近節B，食指遠節C，食指中節D，食指近節E，中指遠節F，中指中節G，中指近節H在進行一系列的被試動作的過程中，由所述的拇指壓力與肌電信號收集模塊1、食指壓力與肌電信號收集模塊6和中指壓力與肌電信號收集模塊14中的壓力板與電極貼進行壓力和肌電信號的收集，通過信號收集端，即所述的壓力與肌電信號傳輸數據線36傳輸到所述的信號處理器37。在所述的信號處理器37中，經過濾波器、信號放大器進行一次處理，再由放大器進入信息處理器進行二次加工和緩存;經過二次加工的數據通過信息發射端和信息接受端，進入計算機的信息輸入軟件中存儲，然后通過輸出設備(顯示器或者打印機)進行數據的輸出同時對數據進行觀測與整理。
[0052]信號收集與信息處理流程示意中，信息的發射與接受方式的是無線藍牙的傳輸方式，但并不局限于此種方式，為了保證數據傳輸的穩定性，還可以采用有線傳輸的方式。
[0053]本發明采用穿戴形式設計壓力與肌電信號收集與檢測設備，壓力板放置放置在指套內；電極貼片安置在指環內，采用按扣式的連接方式與指環連接電極貼片包括金屬導電圓鈕、軟質填充、膠質導電填充、金屬導電圓扣、信號傳輸線，金屬導電圓扣與手指中節固定帶進行粘合或其他形式的固定，金屬導電圓鈕再和金屬導電圓扣進行按扣形式的連接;壓力板與電極貼片的連接線放置在模塊連接帶的單側。這樣的方式不影響被試者在測試時的肢體活動，同時檢測設備與人體貼合牢固，不影響檢測數據的真實性，且不易發生漏電現象。同時設備采用含棉量高的，彈性好，吸水性好的材料制作，可以預防預防被試者的被測區域在測試過程中出現出汗現象。本發明同時可以收集與檢測手指的壓力信號和肌電信號，滿足了使用壓力信號的檢測結果作為輔助數據來驗證肌電信號的輸出的真實性與客觀性的要求。
【主權項】
1.一種基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于包括壓力信號收集指套、連接帶、肌電信號收集指環、信號傳輸數據線和固定帶;壓力信號收集指套與所要測試手指的指尖形狀吻合，通過連接帶連接肌電信號收集指環，肌電信號收集指環的另一側設有固定帶;所述壓力信號收集指套感受應力的部位設有壓力板，通過信號傳輸數據線輸出壓力信號;所述肌電信號收集指環感受屈肌腱應力的部位設有電極貼片，通過信號傳輸數據線輸出屈肌腱應力信號。2.根據權利要求1所述基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于:當用于拇指測試時，所述肌電信號收集指環上設有第一電極貼片和第二電極貼片，分別與信號傳輸線的正負極相連。3.根據權利要求1所述基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于:當用于食指、中指、無名指或小拇指測試時，壓力信號收集指套通過兩個固定帶串聯連接兩個肌電信號收集指環，第二個肌電信號收集指環的另一端設有固定帶;第一電極貼片和第二電極貼片分別設在兩個肌電信號收集指環上。4.根據權利要求1所述基于壓力和肌電信號的穿戴式手指檢測設備，其特征在于:所述壓力板的材料選用柔性薄膜網格狀觸覺壓力材料。
【文檔編號】A61B5/00GK105943041SQ201610393878
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】樊皓, 余隋懷, 初建杰, 裴卉寧, 賀鈺鑫, 王藝璇, 劉牧怡
【申請人】西北工業大學