[發明專利]一種上肢舒適性的檢測裝置及其檢測方法

無效

• 申請號: 201310089144.4
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103211577A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 畢東東;王殊軼;王秉操;孫昌英;于成龍;鄭加寬
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種上肢舒適性測試裝置。

背景技術

在過去的二十年間腹腔鏡手術已經可以被大部分人所接受，然而由于使用的醫療器械以及手術室環境存在的限制，醫生們在手術中很有可能長期被強制處于一種不舒服甚至對自己身體會造成傷害的姿勢中，這種情況極有可能導致其身體某一部位患上WMSD（與職業有關骨骼肌肉疾病，Work-related?Musculoskeletal?Disorders）。醫生進行手術前要進行良好的訓練，這就需要有設備良好的實驗室以及合理的訓練程序。目前很少有研究關注模擬手術室中的人因工程學設計，因而大量存在著很多設計不合理的模擬手術實驗室，因此研究怎樣用人因工程學的方法去配置模擬手術室是十分必要的。據此，需要對操作器械進行模擬腹腔鏡手術中的醫生的上肢舒適性進行測試和評價，而基于此測試裝置和測試方法，可以對模擬手術室的人因工程學設計提供有利的數據支持。

通常的，以下參數可以用來表征上肢舒適性。第一，表面肌電信號。表面肌電信號是從粘在覆蓋肌肉的皮膚上的電極中測得的肌肉電活動的信號。大量研究表明肌電信號偏向低頻肌肉活動，且其幅值隨肌肉疲勞程度增加而增加，因此表面肌電信號可以作為局部肌肉疲勞程度的客觀指標，通過檢測人體手部的表面肌電信號并進行分析，能夠作為手部舒適性進行評價的一項參數。第二，表面接觸壓力。其反映了人體手部在完成特定工作時手與器械的手柄的擠壓力。如果表面接觸壓力超過一定范圍，會導致手部血流不暢，從而可能影響到神經，人體手部因此可能會受到傷害，因此表面接觸壓力是評價手部舒適性的另一項重要參數。第三，關節角度信號。人體各個關節部位，如手指、手腕、肘部、肩部等都有一定的工作角度范圍，頻繁的在工作角度范圍外的角度下進行操作，會導致上肢的累積性傷害。第四，人體肩部肘部的角度參數。其也可以反映人體上肢在完成特定工作時的舒適性水平。

發明內容

為了解決目前缺乏針對模擬手術室尤其是模擬腹腔鏡手術室中操作器械時人體上肢舒適性的檢測裝置的問題，本發明提供了一種上肢舒適性的檢測裝置及其檢測方法，該裝置比較全面的采集了上肢舒適性評價所需的四個參數，通過此裝置準確客觀的對上肢舒適性進行評價。

為了達到以上目的，本發明采用了以下技術方案：

一種對操作器械時操作員的上肢的舒適性進行檢測得到舒適性參數的上肢舒適性檢測裝置，其特征在于，包括：

表面肌電部，用于檢測上肢的表面肌電信號，含有六個表面肌電電極、一個表面肌電調理模塊、一個數據采集卡、連接表面肌電電極和表面肌電調理模塊以及數據采集卡的第一連接輸送部；

關節角度部，用于檢測上肢的關節角度，含有二個關節角度測量傳感器、一個通用放大器、上述的一個數據采集卡、連接關節角度測量傳感器和通用放大器以及數據采集卡的第二連接輸送部；

表面壓力部，用于檢測上肢的表面接觸壓力信號，含有三個壓力傳感器、三個分壓模塊、一個壓力信號調理模塊、連接壓力傳感器和分壓模塊以及壓力信號調理模的第三連接輸送部；

人體角度部，用于檢測上肢的人體肩肘角度，含有二個標志點、一個攝像頭；

計算機，用于分析數據，得到分析結果；以及

顯示屏，用于顯示分析結果；

其中，六個表面肌電電極置于上肢的前臂部位，采用表面肌電電極采集前臂的表面肌電模擬信號，第一連接輸送部將表面肌電模擬信號依次送入表面肌電調理模塊和數據采集卡，表面肌電調理模塊對表面肌電模擬信號進行濾波和信號放大，得到放大的表面肌電模擬信號，數據采集卡將放大的表面肌電模擬信號轉換成表面肌電數字信號，

二個關節角度傳感器分別置于上肢的手腕關節和手指關節部位，采用關節角度測量傳感器采集手腕關節和手指關節的關節角度模擬信號，第二連接輸送部依次將關節角度模擬信號送入通用放大器和數據采集卡，通用放大器對關節角度模擬信號進行濾波和信號放大，得到放大的關節角度模擬信號，數據采集卡將放大的關節角度模擬信號轉換成關節角度數字信號，

三個壓力傳感器置于上肢的手掌部位，采用壓力傳感器得到表面壓力，第三連接輸送部依次將表面壓力模擬信號傳輸到分壓模塊和壓力信號調理模塊，分壓模塊對表面壓力模擬信號進行分壓，得到分壓后的表面壓力模擬信號，壓力信號調理模塊將分壓后的表面壓力模擬信號進行濾波和信號放大，并將其轉換成表面壓力數字信號，

二個標志點分別置于上肢的手肘和手腕部位，攝像頭用于采集操作員操作器械的視頻信號，