[發(fā)明專利]基于腦電波和記憶合金結(jié)合的伸縮裝置及康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510577972.1
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105266798A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀峰;楊彬;付慧群;劉蕾;董大銘;劉銘
• 申請（專利權(quán)）人: 國家康復(fù)輔具研究中心
• 主分類號: A61B5/0408
• 分類號: A61B5/0408;A61H1/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別是涉及一種基于腦電波和記憶合金結(jié)合的伸縮裝置及康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。

背景技術(shù)

記憶合金(shapememoryalloy)的產(chǎn)生與發(fā)展有已有一定歷史。1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到記憶效應(yīng)。1963年美國海軍軍械實(shí)驗(yàn)室的比勒在研究中發(fā)現(xiàn)Ni-Ti合金的形狀記憶效應(yīng)。合金的這種記憶效應(yīng)是由合金的相變來實(shí)現(xiàn)的，隨著溫度的改變，合金的結(jié)構(gòu)從一相轉(zhuǎn)變到另一相。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為神奇的功能材料。形狀記憶合金加熱之后會發(fā)生收縮形變，冷卻后會恢復(fù)形變的這一特性。使其在儀器儀表、自動控制、汽車、航空航天、生物醫(yī)學(xué)和機(jī)器人等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

例如利用記憶合金制成可以代替焊接的套管，利用其記憶效應(yīng)，在低溫時(shí)在管內(nèi)擴(kuò)張，加熱后，管套收縮恢復(fù)回原來形狀，這樣的過程使接頭間的結(jié)合變得更緊密。1970年美國F-14戰(zhàn)斗機(jī)上的低溫配合連接器就使用了這樣的接頭，多年來都沒有發(fā)生漏油或損壞。

記憶合金也用于醫(yī)學(xué)，例如齒科用的矯齒絲，脊柱側(cè)彎矯形。利用TiNi形狀記憶合金制做各種骨連接器、血管夾、凝血濾器的等。而在康復(fù)治療領(lǐng)域鮮有應(yīng)有。

現(xiàn)今，各類可穿戴電子設(shè)備開始興起，例如谷歌眼鏡，智能手環(huán)等的出現(xiàn)極大地改變了人們的生活，基于此提出可穿戴的記憶合金康復(fù)訓(xùn)練裝置。形狀記憶合金的本身具有超彈性效應(yīng)、高阻尼特性、電阻突變效應(yīng)等一般金屬不具備的力學(xué)特性，而且其質(zhì)量輕，便于可以隨意彎曲，便于人體穿戴。形狀記憶合金絲用于可穿戴的康復(fù)訓(xùn)練裝置，將會有廣闊的市場前景。

傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練裝置通常龐大的機(jī)械設(shè)備，動作通過控制電機(jī)的運(yùn)動來帶動完成。帶來復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣連線。裝置的體積、重量等都比較大，不便于具體情況具體改裝。還有康復(fù)訓(xùn)練者需要到特定的康復(fù)訓(xùn)練中心去進(jìn)行康復(fù)治療，并且通常需要在專家或相關(guān)人員的配合下才能完成。這樣一來就浪費(fèi)了大量的人力、財(cái)力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于腦電波和記憶合金結(jié)合的伸縮裝置及康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中康復(fù)機(jī)械體積較大不方便使用，改裝性能差使用不夠靈活，需要有人監(jiān)護(hù)下才能進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

基于腦電波和記憶合金結(jié)合的伸縮裝置，該裝置包括

腦電轉(zhuǎn)換單元，對實(shí)時(shí)采集得到的腦電波信號進(jìn)行處理，獲得腦電控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為模擬控制信號；

電流驅(qū)動單元，將所述模擬控制信號轉(zhuǎn)換為功率電流信號；

伸縮機(jī)構(gòu)，基于所述功率電流信號，進(jìn)行收縮運(yùn)動，在無功率電流狀態(tài)下自然恢復(fù)初始狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述腦電轉(zhuǎn)換單元包括

腦電波信號采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集用戶的腦電波信號；

腦電波處理模塊，用于將采集的得到的腦電波信號處理為多個(gè)不同的腦電控制信號；

多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，將不同的腦電控制信號，轉(zhuǎn)換為與其相對應(yīng)的模擬控制信號。

優(yōu)選的，所述電流驅(qū)動單元包括多個(gè)電流放大器。

優(yōu)選的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括多個(gè)記憶合金。

基于腦電波和記憶合金結(jié)合的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1所述的伸縮裝置和可拆卸的仿生殼體，所述仿生殼體包括依次可活動連接的小臂部、手腕部和手部；

所述伸縮裝置中的伸縮機(jī)構(gòu)與所述手腕和所述手部的手指連接。

優(yōu)選的，所述小臂部和手部上分別設(shè)有用于固定支撐所述伸縮機(jī)構(gòu)的支撐擋片。

優(yōu)選的，所述手部的每個(gè)手指位置設(shè)有用于輔助伸縮機(jī)構(gòu)牽引手指的滑輪。

優(yōu)選的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括多個(gè)并聯(lián)的記憶合金。

優(yōu)選的，所述記憶合金為Ni-Ti合金絲，其最大型變量為總長的5％。

優(yōu)選的，所述伸縮機(jī)構(gòu)的外部包裹有線纜套筒。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述技術(shù)方案基于腦電和記憶合金結(jié)合實(shí)現(xiàn)手指關(guān)節(jié)與手腕關(guān)節(jié)的可穿戴康復(fù)訓(xùn)練，訓(xùn)練系統(tǒng)體積小攜帶方便，簡單易行；本方案可根據(jù)用戶需求調(diào)整合適的訓(xùn)練強(qiáng)度進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，無需專人開戶，節(jié)省了人力物力的消耗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1示出本發(fā)明所述伸縮裝置的示意圖；

圖2示出本發(fā)明所述康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的示意圖；

圖3示出本發(fā)明所述伸縮機(jī)構(gòu)的示意圖；