[發明專利]多傳感信息融合的卒中急性期患者手功能康復評估系統

有效

• 申請號: 202011609760.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112603298B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 魯鑫梁;田曉慶;魯凡;朱澤飛;彭玉鑫;關堯;楊瑯
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/22;A61B5/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.多傳感信息融合的卒中急性期患者手功能康復評估系統，包括數據手套和主機，其特征在于：還包括側捏裝置、圓柱體抓握裝置和球體抓握裝置；所述的數據手套包括八個以上慣性傳感器；所述的慣性傳感器固定于基底上，基底底部涂膠；所有慣性傳感器的信號輸出端均與主機通信，主機通過無線通信模塊與終端設備通信；

所述的側捏裝置包括從機一、兩個受力外殼和四個彈性敏感元件一；兩個受力外殼通過螺釘固定；四個彈性敏感元件一在兩個受力外殼內陣列排布；所述彈性敏感元件一的兩端分別與兩個受力外殼固定；彈性敏感元件一的其中一端兩側分別固定應變片RS1和應變片RS2；應變片RS1、應變片RS2、固定電阻RZ1和固定電阻RZ2構成半橋電路；各半橋電路的輸出電壓信號傳給從機一；從機一通過無線通信模塊與主機通訊；

所述的圓柱體抓握裝置包括芯軸、彈性敏感元件二、受力外殼、固定外殼、下筒體、上部固定蓋板和從機二；所述芯軸的一端與下筒體固定，從機二固定在芯軸另一端；其中一個半圓形的固定外殼與下筒體固定，兩個固定外殼固定；上部固定蓋板與兩個固定外殼均固定；四個彈性敏感元件二沿芯軸軸向并排布置，第五個彈性敏感元件二位于芯軸上與其余四個彈性敏感元件二圓周角相差180度的位置處；每個彈性敏感元件二的一端均與芯軸通過螺栓和螺母連接，另一端分別與一個半圓形的受力外殼通過螺栓和螺母連接；并排的四個受力外殼中最靠近固定外殼的受力外殼以及另一側單獨的一個受力外殼與兩個固定外殼分別固定；并排的四個受力外殼中每相鄰兩個相互固定；彈性敏感元件二與受力外殼連接的一端兩側分別固定應變片RS1和應變片RS2；彈性敏感元件二上應變片RS1和應變片RS2與固定電阻RZ1和固定電阻RZ2構成的半橋電路的輸出電壓信號傳給從機二；從機二通過無線通信模塊與主機通訊；

所述的球體抓握裝置包括基座、彈性敏感元件三、受力殼體和從機三；沿周向均布的六片彈性敏感元件三的兩端均與基座通過螺栓和螺母連接；每片彈性敏感元件三外設置一個弧形的受力殼體；受力殼體兩端均與基座通過螺栓和螺母連接；所述彈性敏感元件三一端的兩側分別固定應變片RS3和應變片RS4，另一端的兩側分別固定應變片RS5和應變片RS6；應變片RS3、應變片RS4、定應變片RS5和應變片RS6構成全橋電路；各全橋電路的輸出電壓信號傳給從機三；從機三通過無線通信模塊與主機通訊；從機三固定在基座上；

側捏裝置、圓柱體抓握裝置、球體抓握裝置分別對應U-FMA量表中的側捏任務、圓柱體抓握任務和球體抓握任務；

工作過程中，患者穿戴數據手套分別抓握側捏裝置、圓柱體抓握裝置、球體抓握裝置時，相應應變片的電阻值發生變化，電橋平衡被打破，電橋輸出信號放大并經過濾波電路后送入模數轉換電路轉為數字信號，模數轉換電路將數字信號傳輸到主控芯片后，主控芯片根據數字信號計算得到各壓力采集點的壓力數據，并將壓力數據通過無線通信模塊將該數據全部傳輸給主機；數據手套中的各個慣性傳感器采集所在指節的原始數據傳輸至主機；主機把所有數據通過無線通信模塊輸出給終端設備；終端設備再將各個慣性傳感器的數據由互補濾波算法進行姿態解算后，與壓力數據通過卡爾曼濾波算法進行多傳感信息融合，并通過長短期記憶網絡提取患者手勢特征，匹配數據庫中各個手功能康復階段的手勢特征，識別出當前患者的手功能康復階段；

所述的慣性傳感器通過基底粘貼于手掌上；所述的慣性傳感器有十七個，使用時，與十七個慣性傳感器固定的各個基底分別粘貼于手掌背面的大拇指第一指節、大拇指第二指節、掌骨與大拇指連接位置、食指第一指節、食指第二指節、食指第三指節、中指第一指節、中指第二指節、中指第三指節、無名指第一指節、無名指第二指節、無名指第三指節、小拇指第一指節、小拇指第二指節、小拇指第三指節、手腕背面和手掌背部中心位置；

所述的從機一和從機二均包括放大電路一、基準電壓電路、模擬開關電路、濾波電路、模數轉換電路和主控芯片；所述的從機三包括放大電路二、基準電壓電路、模擬開關電路、濾波電路、模數轉換電路和主控芯片；側捏裝置的所有半橋電路由從機一的基準電壓電路供電，圓柱體抓握裝置的所有半橋電路由從機二的基準電壓電路供電，球體抓握裝置的所有全橋電路由從機三的基準電壓電路供電；側捏裝置中四個半橋電路的輸出電壓分別經一個放大電路一放大后輸入從機一的模擬開關電路，圓柱體抓握裝置中五個半橋電路的輸出電壓分別經一個放大電路一放大后輸入從機二的模擬開關電路，球體抓握裝置中六個全橋電路的輸出電壓分別經一個放大電路二放大后輸入從機三的模擬開關電路；從機一或從機二中，基準電壓電路產生的參考電壓提供給放大電路一和濾波電路，主控芯片控制模擬開關電路選通其中一路放大電路一的放大信號傳輸給濾波電路，濾波電路濾波后的信號傳給模數轉換電路，模數轉換電路輸出的數字信號傳給主控芯片；從機三中，基準電壓電路產生的參考電壓提供給放大電路二和濾波電路，主控芯片控制模擬開關電路選通其中一路放大電路二的放大信號傳輸給濾波電路，濾波電路濾波后的信號傳給模數轉換電路，模數轉換電路輸出的數字信號傳給主控芯片。