專利名稱：一種手及手腕康復評定監測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及監測技術領域，尤其涉及一種手及手腕康復評定監測裝置及其使用方法。
背景技術：
隨著人們生活水平的不斷提高和各國人口老齡化的加劇，心腦血管疾病已經成為世界頭號健康殺手，而腦卒中(俗稱中風)則是引起死亡和持久傷殘的主要因素。據不完全統計，在中國每年約有150萬病人死于腦卒中，并且每年新增200萬腦卒中患者，用于腦卒中患者的醫療費用每年約200億元人民幣。另ー方面，在大多數發展中國家，沒有足夠多的康復中心或者其他的康復機構來訓練腦卒中患者。同時，許多患者家庭無カ支付越來越昂貴的醫療和住院費用。因此，越來越多的最新研究集中于使腦卒中患者在家中或者社區 按照預定的康復計劃進行康復訓練。腦卒中會引起患者的運動功能障礙，破壞患者的運動協調性，大量腦神經學的研究已證明，存活的腦卒中患者能夠通過康復訓練來恢復他們的一定的運動能力和技能。腦卒中發病后，必須在短期內對患者進行治療并及時進行康復訓練才能有效康復，而在腦卒中患者康復訓練過程中，手指和手腕的康復訓練極為重要。目前，雖然有不少手指手腕康復裝置被提出，但很多是采用了傳統的機械或者是利用氣囊的充放氣來輔助患者進行訓練。這些現有裝置缺乏靈活性和適應性，不能跟蹤病人的狀態和康復進展，對于康復訓練的監測評估則需借助人力，既需要大量時間，又要大量金錢，成本較高。
發明內容
本發明針對居家和社區的康復訓練，提供一種用于手指，手腕的手及手腕康復評定監測裝置及其使用方法。該裝置功耗低、體積小，可將患者的康復情況的實時數據遠程傳輸至康復中心或者康復專家，患者不必親自去康復中心或者醫院，也不必請康復醫生上門服務，康復情況即可被監測、分析和評估，康復專家可根據患者的康復程度與訓練質量，快速為患者制定下ー階段的康復訓練計劃。為實現本發明的目的，本發明提供了一種手及手腕康復評定監測裝置，包括手套，ー個或者ー個以上數據采集単元、數據處理単元和通信単元；手套每根手指與手腕處設置有一條或者一條以上粘帶，用于粘接固定所述手套于使用者手部；數據采集單元設置于手套的ー個或者多個手指處和/或手腕處并與數據處理單元相連接，用于采集手指和/或手腕的實時運動數據，并傳輸至所述數據處理單元；數據處理單元設置于手套手背處，用于接收數據采集單元采集的用戶手指和/或手腕的實時運動數據，分析判斷其有效性，并根據分析判斷得到的有效數據計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度數據；
通信単元用于接收述數據處理單元發送的數據并發送至遠程服務器或者接收終端。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理単元還用于將運動方向和速度數據轉化為用于顯示的格式，并為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，進行安全校驗和加密計算后發送該數據至通信単元。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理単元通過對測量得到的彎曲傳感器的電壓數值的歸一化或直接用電壓數值來反映手指和/或手腕的彎曲幅度，彎曲幅度和測量電壓值是對應的，電壓值越大，彎曲幅度越大；電壓值越小，彎曲幅度越小。
較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理単元通過數值正負確定手指和/或手腕的運動方向，正表示向手掌和手臂內側彎曲，負表示手腕向手臂外側彎曲；數值大小反映了彎曲的幅度，通過數據曲線的周期反映了手指和/或手腕彎曲運動的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信號周期通過計算數據中值點與中值點之間的時間得到。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，用于顯示的格式為以彎曲幅度數據通過歸ー化后的量值為縱坐標，以運動時間為橫坐標的曲線圖。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理単元為轉換格式后的數據添加數據序列號，識別符，通道號，時間信息；添加后的數據格式為I字節的數據序列號，4字節識別符，I字節通道號，2字節運動數據和2字節時間信息。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理単元包括數據處理子模塊和數據收發子模塊；所述數據處理子模塊，用于分析判斷所述實時運動數據的有效性，將所述運動方向和速度數據轉化為用于顯示的格式，并為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號等信息，進行安全校驗和加密計算得到轉換后運動數據，并發送所述轉換運動數據至通信単元；所述數據收發子模塊，與所述數據處理子模塊相連接，接收并發送所述數據采集單元采集的實時運動數據至所述數據處理子模塊；接收所述實時運動數據并發送數據處理子模塊處理后的所述轉換運動數據至所述通信単元。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據處理單元是利用片上系統級射頻單片機CC2530或其它支持IEEE802. 15. 4標準的低功耗無線射頻單片機實現的。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，數據采集單元是彎曲傳感器。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，通信單元是T135芯片或其它GSM/GPRS芯片。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，還包括用于為手及手腕康復評定監測裝置供電的電源裝置、充電接口和控制開關；電源裝置與數據采集単元、數據處理単元和通信単元相連接；充電接ロ與電源裝置相連接，用于電源裝置的充電；控制開關與電源裝置相連接，用于電源裝置的啟動和關閉控制。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，手套手背部設置有一帯粘帶的揭蓋，揭蓋與手套手背部形成一袋狀空間。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置，實時運動數據為電壓信號，用以反映每個數據采集單元處肢體的彎曲幅度。本發明還提供了一種手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，包括以下步驟步驟A :將康復評定監測 裝置戴在使用者手部；步驟B :康復評定監測裝置采集手指和/或手腕的實時運動數據，并分析判斷所述實時運動數據的有效性，并根據分析判斷得到的有效數據計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度數據；步驟C :數據處理單元發送處理后的數據至通信単元。較佳地，本發明的康復評定監測裝置的使用方法，步驟B，數據采集單元采集手指和/或手腕的實時運動數據，并傳輸至數據處理單元進行處理，包括以下步驟步驟BI :數據采集單元采集手指和/或手腕的實時運動數據，并發送至數據處理單元；步驟B2 :數據處理単元的數據收發子模塊接收并傳輸來自數據采集単元的數據至數據處理子模塊；步驟B3 :數據處理子模塊判斷數據是否有效；若是,進入步驟B4 ；若否，舍棄該數據，返回本步驟；步驟B4:數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度，并將這些數據轉化為用于顯示的格式；步驟B5 :數據處理子模塊為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，然后進過安全校驗和加密計算。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，步驟B3數據處理子模塊判斷數據是否有效，具體為數據處理子模塊對采集到的數據進行比較判斷，若數據在[200mV, 3000mV]的數值范圍內，則認定數據為有效；若數據小于200mV或大于3000mV，則認定數據為無效。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，步驟B4中數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的彎曲幅度，具體為數據處理單元通過對測量得到的彎曲傳感器的電壓數值的歸一化或直接用電壓數值來反映手指和/或手腕的彎曲幅度，彎曲幅度和測量電壓值是對應的，電壓值越大，彎曲幅度越大；電壓值越小，彎曲幅度越小。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，步驟B4中數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的運動方向和速度，具體為數據處理單元通過數值正負確定手指和/或手腕的運動方向，正表示向手掌和手臂內側彎曲，負表示手腕向手臂外側彎曲。數值大小反映了彎曲的幅度，通過數據曲線的周期反映了手指和/或手腕彎曲運動的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快。信號周期通過計算數據中值點與中值點之間的時間得到。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，步驟B4中數據處理子模塊將數據轉化為用于顯示的格式，具體為以彎曲幅度數據通過歸ー化后的量值為縱坐標，以運動時間為橫坐標的曲線圖。較佳地，本發明的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，步驟B5中數據處理子模塊為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，添加后的數據格式為1字節的數據序列號，4字節識別符，I字節通道號，2字節運動數據和2字節時間信息。本發明的有益效果在于，針對居家和社區的康復訓練，提供一種用于手及手腕康復評定監測裝置及其使用方法。該裝置功耗低、體積小，可將患者的康復情況的實時數據遠程傳輸至康復中心或者康復專家，患者不必親自去康復中心或者醫院，康復情況即可被監測、分析和評估，康復專家可根據患者的康復程度與訓練質量，快速為患者制定下一階段的康復訓練計劃。裝置使用方法簡單，便于居家和社區的康復訓練的操作。
圖I為本發明的第一實施例的結構示意圖；、
圖2為本發明的第二實施例的電路部分的結構示意圖；圖3為本發明的第二實施例的采集數據的曲線圖；圖4為本發明的第三實施例的流程圖；圖5為本發明的第四實施例的流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的手及手腕康復評定監測裝置及其使用方法的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體附圖及具體實施例，對本發明的手及手腕康復評定監測裝置及其使用方法進行進一歩詳細說明。第一實施例圖I為本發明的第一實施例的結構示意圖，如圖I所示，本實施例的手及手腕康復評定監測裝置，包括手套，ー個或者ー個以上數據采集単元、數據處理単元和通信単元；手套每根手指與手腕處設置有一條或者一條以上粘帶，用于粘接固定所述手套于使用者手部；手套設計考慮患者穿戴方便、舒適，選取材料輕、薄、結實、防靜電，并且具有一定的柔韌性，形狀根據人體工程學特點，采用流線形設計，手套整體非常便攜、無線、輕便；同時，由于手套的指套會對患者手指活動帶來很大的阻礙，如果指套很緊，對患者有很大的束縛力，阻礙更大；指尖部位很敏感，指套完全套住指尖會使患者手指活動更加吃カ甚至不能活動。因此，作為ー種優選實施方式，本實施例中手套手指部分用每根手指I條或者I條以上細粘帶代替指套，粘帶一端固定好，另一端繞過手指ー圈后粘牢，患者在進行康復訓練時，可以基本消除手套本身對手指康復訓練的影響。數據采集単元設置于所述手套的ー個或者多個手指處和/或手腕處并與數據處理單元相連接，用于采集手指和/或手腕的實時運動數據，并傳輸至所述數據處理單元；通信単元用于接收數據處理單元發送的數據并發送至遠程服務器或者接收終端。數據處理単元設置于所述手套手背處，用于接收數據采集單元采集的用戶手指和/或手腕的實時運動數據，分析判斷其有效性，井根據有效數據計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度，以及將這些數據轉化為用于顯示的格式，并為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號等信息，進行安全校驗和加密計算后發送該數據至通信単元。優選地，作為ー種可實施方式，數據處理単元可以通過對測量得到的彎曲傳感器的電壓數值的歸一化或直接用電壓數值即可直接反映手指和/或手腕的彎曲幅度，使得結果為
之間的ー個數值，如O. 32，手指和/或手腕伸直結果為0，手指和/或手腕彎曲180度結果為1，由于彎曲幅度和測量電壓值是對應的，電壓值越大，彎曲幅度越大；電壓值越小，彎曲幅度越小。優選地，作為ー種可實施方式，數據處理単元通過數值正負確定手指和/或手腕的運動方向，正表示向手掌和手臂內側彎曲，負表示手腕向手臂外側彎曲。數值大小反映了彎曲的幅度，通過數據曲線的周期反映了手指和/或手腕彎曲運動的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快。信號周期可以通過計算數據中值點與中值點之間的時間得到。優選地，作為ー種可實施方式，所述用于顯示的數據格式，是指彎曲幅度數據或通過歸ー化后的量值，以及運動速度，如彎曲幅度O. 65，運動速度O. 5次/秒。·優選地，作為ー種可實施方式，所述添加的識別符，時間，通道號，數據序列號等信息分別為用ー個32位數據作為識別符，用于識別病人個體，可以識別2~32 = 429，467，296不同的病人；時間為采集數據的時間，精確到秒；通道號用于指示采集數據來自身體的哪個部位，分別對應大拇指，食指，中指，無名指，小指，手腕；序列號是用于數據通訊協議的幀ID，包括有同步幀，控制幀和數據幀。0X00為同步幀，0X01 OxFE為數據幀(數據幀按順序發送)，0XFF為控制幀。同步幀由發送端發出，除了指示發送開始，同時還將本次準備發送的數據數量(數據幀個數)告訴接收端，以便接受端對數據幀的序列進行檢查。控制幀由接收端發出，當接收端緩沖區為滿時，將發送控制幀給發送端，請求暫停發送，待數據處理完后，恢復發送。或者接受端接收到數據幀錯誤(ID序列錯誤或數據校驗錯)則發送控制幀給發送端要求重新發送該幀數據。數據幀為所需要發送的數據，發送端將按順序一幀ー幀的發送直到結束。同步幀格式
Id(I字節) 數據幀數(I字節，做多254幀數據)
0X00[ 0X01. . . . OXFE控制幀格式
權利要求
1.一種手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，包括手套，ー個或者ー個以上數據采集單元、數據處理単元和通信単元； 所述手套每根手指與手腕處設置有一條或者一條以上粘帶，用于粘接固定所述手套于使用者手部； 所述數據采集單元設置于所述手套的ー個或者多個手指處和/或手腕處并與所述數據處理単元相連接，用于采集手指和/或手腕的實時運動數據，并傳輸至所述數據處理單元; 所述數據處理單元設置于所述手套手背處，用于接收數據采集單元采集的用戶手指和/或手腕的實時運動數據，分析判斷其有效性，并根據分析判斷得到的有效數據計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度數據； 所述通信単元用于接收所述數據處理單元發送的數據并發送至遠程服務器或者接收終端。
2.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據處理單元還用于將所述運動方向和速度數據轉化為用于顯示的格式，并為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，進行安全校驗和加密計算后發送該數據至通信單J Li ο
3.根據權利要求2所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據處理單元通過對測量得到的彎曲傳感器的電壓數值的歸一化或直接用電壓數值來反映手指和/或手腕的彎曲幅度，彎曲幅度和測量電壓值是對應的，電壓值越大，彎曲幅度越大；電壓值越小，彎曲幅度越小。
4.根據權利要求2所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在干，所述數據處理單元通過數值正負確定手指和/或手腕的運動方向，正表示向手掌和手臂內側彎曲，負表示手腕向手臂外側彎曲；數值大小反映了彎曲的幅度，通過數據曲線的周期反映了手指和/或手腕彎曲運動的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信號周期通過計算數據中值點與中值點之間的時間得到。
5.根據權利要求2所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述用于顯示的格式為以彎曲幅度數據通過歸ー化后的量值為縱坐標，以運動時間為橫坐標的曲線圖。
6.根據權利要求2所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據處理單元為轉換格式后的數據添加數據序列號，識別符，通道號，時間信息； 添加后的數據格式為I字節的數據序列號，4字節識別符，I字節通道號，2字節運動數據和2字節時間信息。
7.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據處理單元包括數據處理子模塊和數據收發子模塊； 所述數據處理子模塊，用于分析判斷所述實時運動數據的有效性，將所述運動方向和速度數據轉化為用于顯示的格式，并為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號等信息，進行安全校驗和加密計算得到轉換后運動數據，并發送所述轉換運動數據至通信単元； 所述數據收發子模塊，與所述數據處理子模塊相連接，接收并發送所述數據采集單元采集的實時運動數據至所述數據處理子模塊；接收所述實時運動數據并發送數據處理子模塊處理后的所述轉換運動數據至所述通信単元。
8.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據處理單元是利用片上系統級射頻單片機CC2530或其它支持IEEE802. 15. 4標準的低功耗無線射頻單片機實現的。
9.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述數據采集單元是彎曲傳感器。
10.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述通信單元是T135芯片或其它GSM/GPRS芯片。
11.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，還包括用于為所述手及手腕康復評定監測裝置供電的電源裝置、充電接口和控制開關； 所述電源裝置與所述數據采集單元、數據處理単元和通信単元相連接；所述充電接ロ與所述電源裝置相連接，用于電源裝置的充電；所述控制開關與所述電源裝置相連接，用于電源裝置的啟動和關閉控制。
12.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述手套手背部設置有一帶粘帶的揭蓋，所述揭蓋與手套手背部形成一袋狀空間。
13.根據權利要求I所述的手及手腕康復評定監測裝置，其特征在于，所述實時運動數據為電壓信號，用以反映每個數據采集單元處肢體的彎曲幅度。
14.一種手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A :將康復評定監測裝置戴在使用者手部； 步驟B :康復評定監測裝置采集手指和/或手腕的實時運動數據，并分析判斷所述實時運動數據的有效性，并根據分析判斷得到的有效數據計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度數據； 步驟C :數據處理單元發送處理后的數據至通信単元。
15.根據權利快要求9所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在于，所述步驟B，數據采集單元采集手指和/或手腕的實時運動數據，并傳輸至數據處理單元進行處理，包括以下步驟 步驟BI :數據采集單元采集手指和/或手腕的實時運動數據，并發送至數據處理單元; 步驟B2 :數據處理単元的數據收發子模塊接收并傳輸來自數據采集単元的數據至數據處理子模塊； 步驟B3 :數據處理子模塊判斷數據是否有效； 若是，進入步驟B4; 若否，舍棄該數據，返回本步驟； 步驟B4 :數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的彎曲幅度以及手指和/或手腕的運動方向和速度，并將這些數據轉化為用于顯示的格式； 步驟B5:數據處理子模塊為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，然后進過安全校驗和加密計算。
16.根據權利快要求15所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在干，所述步驟B3數據處理子模塊判斷數據是否有效，具體為所述數據處理子模塊對采集到的數據進行比較判斷，若數據在[200mV，3000mV]的數值范圍內，則認定數據為有效；若數據小于200mV或大于3000mV，則認定數據為無效。
17.根據權利快要求15所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在干，所述步驟B4中數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的彎曲幅度，具體為所述數據處理單元通過對測量得到的彎曲傳感器的電壓數值的歸一化或直接用電壓數值來反映手指和/或手腕的彎曲幅度，彎曲幅度和測量電壓值是對應的，電壓值越大，彎曲幅度越大；電壓值越小，彎曲幅度越小。
18.根據權利快要求15所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在干，所述步驟B4中數據處理子模塊對數據進行分析計算出手指和/或手腕的運動方向和速度，具體為所述數據處理単元通過數值正負確定手指和/或手腕的運動方向，正表示向手掌和 手臂內側彎曲，負表示手腕向手臂外側彎曲；數值大小反映了彎曲的幅度，通過數據曲線的周期反映了手指和/或手腕彎曲運動的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信號周期通過計算數據中值點與中值點之間的時間得到。
19.根據權利快要求15所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在干，所述步驟B4中數據處理子模塊將數據轉化為用于顯示的格式，具體為以彎曲幅度數據通過歸ー化后的量值為縱坐標，以運動時間為橫坐標的曲線圖。
20.根據權利快要求15所述的手及手腕康復評定監測裝置的使用方法，其特征在干，所述步驟B5中數據處理子模塊為轉換格式后的數據添加識別符，時間，通道號，數據序列號信息，添加后的數據格式為1字節的數據序列號，4字節識別符，I字節通道號，2字節運動數據和2字節時間信息。
全文摘要
本發明提供了一種手及手腕康復評定監測裝置，包括手套，一個或者一個以上數據采集單元、數據處理單元和通信單元；本發明還提供了該康復評定監測裝置的使用方法。本發明的有益效果在于，針對居家和社區的康復訓練，本發明的手及手腕康復評定監測裝置功耗低、體積小，可將患者的康復情況的實時數據遠程傳輸至康復中心或者康復專家，患者不必親自去康復中心或者醫院，康復情況即可被檢測、分析和評估，康復專家可根據患者的康復程度與訓練質量，快速為患者制定下一階段的康復訓練計劃。裝置使用方法簡單，便于居家和社區的康復訓練的操作。
文檔編號A61B5/11GK102715905SQ20121002873
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者傅建明, 龐古山, 方強, 郁磊, 郭立泉, 顧旭東 申請人:嘉興恒怡科技有限公司