專(zhuān)利名稱(chēng)：一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物測(cè)試裝置，特別是一種通過(guò)生物應(yīng)力以及表面肌電信號(hào)進(jìn)行生物測(cè)試的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)人機(jī)交互方式多通過(guò)數(shù)據(jù)手套和視頻動(dòng)態(tài)采集器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些采集方式能較快較準(zhǔn)確地捕捉到手勢(shì)各個(gè)關(guān)節(jié)角度，指節(jié)速度，但無(wú)法反映出手在做握、壓動(dòng)作時(shí)使力的大小。表面肌電信號(hào)(Surface Electromyography)是肌肉收縮時(shí)的電變化在皮膚表面的綜合反映。有效的解析表面肌電信號(hào)，從中提取出精確的力度信息將為人機(jī)運(yùn)動(dòng)控制提供一種更自然、便捷的交互工具。但是，目前國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)基于表面肌電信號(hào)力度識(shí)別的研究處于起步階段，市面上并還未出現(xiàn)針對(duì)研究表面肌電與生物應(yīng)力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不利于展開(kāi)基于表面肌電的手勢(shì)力度識(shí)別的研究。肌電圖學(xué)是神經(jīng)電生理檢測(cè)的重要組成部分。對(duì)肌肉的檢測(cè)可用于區(qū)分神經(jīng)源性和肌源性損害以及損害的程度并可進(jìn)行新生電位和功能的檢測(cè)，從而為臨床提供準(zhǔn)確詳細(xì)的客觀依據(jù)。肌電圖是臨床檢查的延伸，它能準(zhǔn)確客觀、靈敏的反映病變的性質(zhì)及部位，從而為醫(yī)生的診斷、治療、估計(jì)預(yù)后以及療效評(píng)價(jià)提供第一手資料。

目前診斷肌肉萎縮癥狀的主要采用針刺肌電圖和表面肌電圖，肌電圖與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。表面肌電檢測(cè)病理的依據(jù):肌電積分值與肌力和肌張力之間的關(guān)系是:肌肉隨靜力收縮時(shí)用表面電極測(cè)定的肌電積分值與肌肉強(qiáng)力之間呈正相關(guān)；肌電積分值與肌張力呈正相關(guān)。所以表面肌電圖可用于評(píng)估治療患者受損神經(jīng)肌肉功能的變化狀況及與健側(cè)的差異，而且可用于觀察治療前后患側(cè)神經(jīng)肌肉功能的進(jìn)步情況并據(jù)此制定和調(diào)整下一步的治療方案，此方案在康復(fù)醫(yī)學(xué)神經(jīng)肌肉疾病導(dǎo)致的功能障礙進(jìn)行肌力、肌張力與肌肉疲勞度的評(píng)估中具有應(yīng)用價(jià)值。但是目前神經(jīng)疾病科醫(yī)生分析電信號(hào)與肌力和肌張力之間的關(guān)系時(shí)主要靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，不能定量檢測(cè)表面肌電信號(hào)與生物應(yīng)力之間的關(guān)系，影響了對(duì)肌肉疾病方面的診斷的準(zhǔn)確性。目前，市面上也缺乏一套既能產(chǎn)生變化應(yīng)力，又能同步采集表面肌電信號(hào)與生物應(yīng)力信號(hào)，還能保存、處理數(shù)據(jù)并顯示結(jié)論的連續(xù)可變化生物應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，它可以將同步測(cè)量生物測(cè)試時(shí)的應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的表面股電信號(hào)。本發(fā)明的目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述測(cè)試系統(tǒng)還包括有應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置和信號(hào)接收控制裝置，應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置包括有步進(jìn)電機(jī)、推桿傳動(dòng)裝置、壓力彈簧裝置、壓力傳感器和推板，步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端與推桿傳動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入端相連，壓力彈簧裝置設(shè)置在推桿傳動(dòng)裝置的頂桿頂端，壓力傳感器設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，推板設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，信號(hào)接收控制裝置的指令輸出端與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入端連接，壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送端與信號(hào)接收控制裝置的數(shù)據(jù)接收端連接。進(jìn)一步，所述應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置還包括有頂端開(kāi)口的殼體，步進(jìn)電機(jī)、推桿傳動(dòng)裝置、壓力彈簧裝置和壓力傳感器均設(shè)置在殼體內(nèi)，推板位于殼體頂端開(kāi)口位置。進(jìn)一步，所述推桿傳動(dòng)裝置的頂桿與壓力彈簧裝置之間設(shè)置有滑板I，壓力彈簧裝置與壓力傳感器之間設(shè)置有滑板II，滑板I和滑板II均通過(guò)滑軌安裝在殼體的兩個(gè)對(duì)立側(cè)壁上。進(jìn)一步，所述殼體頂端還設(shè)置有用于保護(hù)手臂的真空墊。進(jìn)一步，所述信號(hào)接收控制裝置包括有變送器、模數(shù)變換器ADC、通信模塊、上位機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，變送器的數(shù)據(jù)接收端與壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送端連接，變送器的輸出端和生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置的的輸出端均與模數(shù)變換器ADC的輸入端連接，模數(shù)變換器的輸出端通過(guò)通信模塊與上位機(jī)的輸入端連接，上位機(jī)的指令輸出端通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入％5連接。

進(jìn)一步，所述通信模塊包括有與模數(shù)變換器連接的藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集模塊和與上位機(jī)連接的藍(lán)牙適配器。進(jìn)一步，所述上位機(jī)通過(guò)單片機(jī)控制模塊與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器連接。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明可以生成連續(xù)變化的應(yīng)力，同步采集生物應(yīng)力和生物表面肌電信號(hào)，并將采集到的信號(hào)保存在上位機(jī)，通過(guò)對(duì)比分析生物應(yīng)力生成和生物表面肌電信號(hào)之間的關(guān)系，可用于檢測(cè)肌肉萎縮程度。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


本發(fā)明的

如下。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖1的俯視 圖3為本發(fā)明的測(cè)試原理圖。圖中:1.步進(jìn)電機(jī)；2.推桿傳動(dòng)裝置；3.壓力彈簧裝置；4.壓力傳感器；5.推板；6.殼體；7.滑板I ;8.滑板II ;9.真空墊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，包括有生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括有應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置和信號(hào)接收控制裝置，應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置包括有步進(jìn)電機(jī)1、推桿傳動(dòng)裝置
2、壓力彈簧裝置3、壓力傳感器4和推板5，步進(jìn)電機(jī)I的動(dòng)力輸出端與推桿傳動(dòng)裝置2的動(dòng)力輸入端相連，壓力彈簧裝置3設(shè)置在推桿傳動(dòng)裝置2的頂桿頂端，壓力傳感器4設(shè)置在壓力彈簧裝置3的頂端，推板5設(shè)置在壓力彈簧裝置3的頂端，信號(hào)接收控制裝置的指令輸出端與步進(jìn)電機(jī)I的指令輸入端連接，壓力傳感器3的數(shù)據(jù)發(fā)送端與信號(hào)接收控制裝置的數(shù)據(jù)接收端連接。所述應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置還包括有頂端開(kāi)口的殼體6，步進(jìn)電機(jī)1、推桿傳動(dòng)裝置2、壓力彈簧裝置3和壓力傳感器4均設(shè)置在殼體6內(nèi)，推板位于5殼體頂端開(kāi)口位置。當(dāng)沒(méi)有力施加在推板5上時(shí)，推板5依靠殼體6提供支持力，壓力傳感器4不會(huì)生成干擾數(shù)據(jù)。所述推桿傳動(dòng)裝置2的頂桿與壓力彈簧裝置3之間設(shè)置有滑板I 7，壓力彈簧裝置與壓力傳感器之間設(shè)置有滑板II 8，滑板I 7和滑板II 8均通過(guò)滑軌安裝在殼體6的兩個(gè)對(duì)立側(cè)壁上?；錓 7和滑板II 8可以將推桿傳動(dòng)裝置2產(chǎn)生的力均勻的向上傳遞，同時(shí)保證在力的傳輸過(guò)程中，壓力彈簧裝置3和壓力傳感器4不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位。所述殼體頂端還設(shè)置有用于保護(hù)手臂的真空墊9。所述信號(hào)接收控制裝置包括有變送器、模數(shù)變換器ADC、通信模塊、上位機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，變送器的數(shù)據(jù)接收端與壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送端連接，變送器的輸出端和生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置的的輸出端均與模數(shù)變換器ADC的輸入端連接，模數(shù)變換器的輸出端通過(guò)通信模塊與上位機(jī)的輸入端連接，上位機(jī)的指令輸出端通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入端連接。所述通信模塊包括有與模數(shù)變換器連接的藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集模塊和與上位機(jī)連接的藍(lán)牙適配器。所述上位機(jī)通過(guò)單片機(jī)控制模塊與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器連接。工作時(shí)，如圖1所示，利用上位機(jī)的軟件輸出控制命令信號(hào)到單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊輸出命令到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)命令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1，步進(jìn)電機(jī)I通過(guò)齒輪皮帶帶動(dòng)推桿傳動(dòng)裝置2，推桿傳動(dòng)裝置2改變壓力彈簧裝置3的壓縮行程，壓力通過(guò)剛性傳動(dòng)在推板5處產(chǎn)生連續(xù)可變化的應(yīng)力。測(cè)試的人或生物通過(guò)施加壓力控制推板5，將推板5壓在原位置處，壓力傳感器4采集被測(cè)人或生物的應(yīng)力信號(hào)，變送器將壓力傳感器輸出的信號(hào)與表面肌電信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)變換器ADC后同步輸入到藍(lán)牙采集模塊，經(jīng)過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信和藍(lán)牙適配器，通過(guò)USB接口輸入到電腦主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)保存與處理，最后將處理結(jié)果顯示在顯示器上。如圖2所示，上位機(jī)根據(jù)需要設(shè)置應(yīng)力變化參數(shù)，通過(guò)串口 RS-232有線(xiàn)輸出命令信號(hào)到STC89C52的控制芯片，控制芯片根據(jù)推板處產(chǎn)生壓力與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)推桿傳動(dòng)裝置，進(jìn)而壓縮壓力彈簧裝置，并通過(guò)力傳遞在推板處產(chǎn)生所需的變化應(yīng)力。被測(cè)人或生物在推板的作用力下，產(chǎn)生反作用的生物應(yīng)力，前臂產(chǎn)生于生物應(yīng)力相關(guān)的表面肌電信號(hào)，ADC采集模塊將應(yīng)力與多通道的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，同步輸出到藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集模塊，經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端進(jìn)行數(shù)據(jù)保存、處理與顯示。電腦主機(jī)與單片機(jī)控制模塊采用的串口包括RS-232、RS_485和CAN接口。系統(tǒng)的控制配置等操作完全由串口操作，通信的接口可以由用戶(hù)自己選擇。所述壓力傳感器的量程為100N ，變送器輸出的信號(hào)為0-5V ;所述推板可以根據(jù)不同手勢(shì)測(cè)試的需要而進(jìn)行更換，具有良好的靈活性和拓展性；所述真空墊用于固定手臂的姿態(tài)。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中?！?br> 權(quán)利要求
1.一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，包括有生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述測(cè)試系統(tǒng)還包括有應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置和信號(hào)接收控制裝置，應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置包括有步進(jìn)電機(jī)、推桿傳動(dòng)裝置、壓力彈簧裝置、壓力傳感器和推板，步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端與推桿傳動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入端相連，壓力彈簧裝置設(shè)置在推桿傳動(dòng)裝置的頂桿頂端，壓力傳感器設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，推板設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，信號(hào)接收控制裝置的指令輸出端與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入端連接，壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送端與信號(hào)接收控制裝置的數(shù)據(jù)接收端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置還包括有頂端開(kāi)口的殼體，步進(jìn)電機(jī)、推桿傳動(dòng)裝置、壓力彈簧裝置和壓力傳感器均設(shè)置在殼體內(nèi)，推板位于殼體頂端開(kāi)口位置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述推桿傳動(dòng)裝置的頂桿與壓力彈簧裝置之間設(shè)置有滑板I，壓力彈簧裝置與壓力傳感器之間設(shè)置有滑板II，滑板I和滑板II均通過(guò)滑軌安裝在殼體的兩個(gè)對(duì)立側(cè)壁上。
4.如權(quán)利要求3所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述殼體頂端還設(shè)置有用于保護(hù)手臂的真空墊。
5.如權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)接收控制裝置包括有變送器、模數(shù)變換器ADC、通信模塊、上位機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，變送器的數(shù)據(jù)接收端與壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā) 送端連接，變送器的輸出端和生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置的的輸出端均與模數(shù)變換器ADC的輸入端連接，模數(shù)變換器的輸出端通過(guò)通信模塊與上位機(jī)的輸入端連接，上位機(jī)的指令輸出端通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述通信模塊包括有與模數(shù)變換器連接的藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集模塊和與上位機(jī)連接的藍(lán)牙適配器。
7.如權(quán)利要求5所述的一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)通過(guò)單片機(jī)控制模塊與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器連接。
全文摘要
一種連續(xù)可變化應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，涉及一種生物測(cè)試裝置，還包括有應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置和信號(hào)接收控制裝置，應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置包括有步進(jìn)電機(jī)、推桿傳動(dòng)裝置、壓力彈簧裝置、壓力傳感器和推板，步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端與推桿傳動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入端相連，壓力彈簧裝置設(shè)置在推桿傳動(dòng)裝置的頂桿頂端，壓力傳感器設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，推板設(shè)置在壓力彈簧裝置的頂端，信號(hào)接收控制裝置的指令輸出端與步進(jìn)電機(jī)的指令輸入端連接，壓力傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送端與信號(hào)接收控制裝置的數(shù)據(jù)接收端連接。它可以生成連續(xù)變化的應(yīng)力，同步采集生物應(yīng)力和生物表面肌電信號(hào)，通過(guò)對(duì)比分析生物應(yīng)力生成和生物表面肌電信號(hào)之間的關(guān)系，可用于檢測(cè)肌肉萎縮程度。
文檔編號(hào)A61B5/0488GK103230279SQ20131015249
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者李耀, 傅艦艇, 施益智, 沈俊, 陳健, 馬磊, 張為, 張明焜 申請(qǐng)人:重慶綠色智能技術(shù)研究院