专利名称：一种手及手腕康复评定监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及监测技术领域，尤其涉及一种手及手腕康复评定监测装置及其使用方法。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高和各国人口老龄化的加剧，心脑血管疾病已经成为世界头号健康杀手，而脑卒中(俗称中风)则是引起死亡和持久伤残的主要因素。据不完全统计，在中国每年约有150万病人死于脑卒中，并且每年新增200万脑卒中患者，用于脑卒中患者的医疗费用每年约200亿元人民币。另ー方面，在大多数发展中国家，没有足够多的康复中心或者其他的康复机构来训练脑卒中患者。同时，许多患者家庭无カ支付越来越昂贵的医疗和住院费用。因此，越来越多的最新研究集中于使脑卒中患者在家中或者社区 按照预定的康复计划进行康复训练。脑卒中会引起患者的运动功能障碍，破坏患者的运动协调性，大量脑神经学的研究已证明，存活的脑卒中患者能够通过康复训练来恢复他们的一定的运动能力和技能。脑卒中发病后，必须在短期内对患者进行治疗并及时进行康复训练才能有效康复，而在脑卒中患者康复训练过程中，手指和手腕的康复训练极为重要。目前，虽然有不少手指手腕康复装置被提出，但很多是采用了传统的机械或者是利用气囊的充放气来辅助患者进行训练。这些现有装置缺乏灵活性和适应性，不能跟踪病人的状态和康复进展，对于康复训练的监测评估则需借助人力，既需要大量时间，又要大量金钱，成本较高。
发明内容
本发明针对居家和社区的康复训练，提供一种用于手指，手腕的手及手腕康复评定监测装置及其使用方法。该装置功耗低、体积小，可将患者的康复情况的实时数据远程传输至康复中心或者康复专家，患者不必亲自去康复中心或者医院，也不必请康复医生上门服务，康复情况即可被监测、分析和评估，康复专家可根据患者的康复程度与训练质量，快速为患者制定下ー阶段的康复训练计划。为实现本发明的目的，本发明提供了一种手及手腕康复评定监测装置，包括手套，ー个或者ー个以上数据采集単元、数据处理単元和通信単元；手套每根手指与手腕处设置有一条或者一条以上粘带，用于粘接固定所述手套于使用者手部；数据采集单元设置于手套的ー个或者多个手指处和/或手腕处并与数据处理单元相连接，用于采集手指和/或手腕的实时运动数据，并传输至所述数据处理单元；数据处理单元设置于手套手背处，用于接收数据采集单元采集的用户手指和/或手腕的实时运动数据，分析判断其有效性，并根据分析判断得到的有效数据计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度数据；
通信単元用于接收述数据处理单元发送的数据并发送至远程服务器或者接收终端。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理単元还用于将运动方向和速度数据转化为用于显示的格式，并为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，进行安全校验和加密计算后发送该数据至通信単元。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理単元通过对测量得到的弯曲传感器的电压数值的归一化或直接用电压数值来反映手指和/或手腕的弯曲幅度，弯曲幅度和测量电压值是对应的，电压值越大，弯曲幅度越大；电压值越小，弯曲幅度越小。
较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理単元通过数值正负确定手指和/或手腕的运动方向，正表示向手掌和手臂内侧弯曲，负表示手腕向手臂外侧弯曲；数值大小反映了弯曲的幅度，通过数据曲线的周期反映了手指和/或手腕弯曲运动的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信号周期通过计算数据中值点与中值点之间的时间得到。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，用于显示的格式为以弯曲幅度数据通过归ー化后的量值为纵坐标，以运动时间为横坐标的曲线图。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理単元为转换格式后的数据添加数据序列号，识别符，通道号，时间信息；添加后的数据格式为I字节的数据序列号，4字节识别符，I字节通道号，2字节运动数据和2字节时间信息。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理単元包括数据处理子模块和数据收发子模块；所述数据处理子模块，用于分析判断所述实时运动数据的有效性，将所述运动方向和速度数据转化为用于显示的格式，并为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号等信息，进行安全校验和加密计算得到转换后运动数据，并发送所述转换运动数据至通信単元；所述数据收发子模块，与所述数据处理子模块相连接，接收并发送所述数据采集单元采集的实时运动数据至所述数据处理子模块；接收所述实时运动数据并发送数据处理子模块处理后的所述转换运动数据至所述通信単元。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据处理单元是利用片上系统级射频单片机CC2530或其它支持IEEE802. 15. 4标准的低功耗无线射频单片机实现的。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，数据采集单元是弯曲传感器。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，通信单元是T135芯片或其它GSM/GPRS芯片。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，还包括用于为手及手腕康复评定监测装置供电的电源装置、充电接口和控制开关；电源装置与数据采集単元、数据处理単元和通信単元相连接；充电接ロ与电源装置相连接，用于电源装置的充电；控制开关与电源装置相连接，用于电源装置的启动和关闭控制。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，手套手背部设置有一帯粘带的揭盖，揭盖与手套手背部形成一袋状空间。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置，实时运动数据为电压信号，用以反映每个数据采集单元处肢体的弯曲幅度。本发明还提供了一种手及手腕康复评定监测装置的使用方法，包括以下步骤步骤A :将康复评定监测 装置戴在使用者手部；步骤B :康复评定监测装置采集手指和/或手腕的实时运动数据，并分析判断所述实时运动数据的有效性，并根据分析判断得到的有效数据计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度数据；步骤C :数据处理单元发送处理后的数据至通信単元。较佳地，本发明的康复评定监测装置的使用方法，步骤B，数据采集单元采集手指和/或手腕的实时运动数据，并传输至数据处理单元进行处理，包括以下步骤步骤BI :数据采集单元采集手指和/或手腕的实时运动数据，并发送至数据处理单元；步骤B2 :数据处理単元的数据收发子模块接收并传输来自数据采集単元的数据至数据处理子模块；步骤B3 :数据处理子模块判断数据是否有效；若是,进入步骤B4 ；若否，舍弃该数据，返回本步骤；步骤B4:数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度，并将这些数据转化为用于显示的格式；步骤B5 :数据处理子模块为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，然后进过安全校验和加密计算。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，步骤B3数据处理子模块判断数据是否有效，具体为数据处理子模块对采集到的数据进行比较判断，若数据在[200mV, 3000mV]的数值范围内，则认定数据为有效；若数据小于200mV或大于3000mV，则认定数据为无效。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，步骤B4中数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的弯曲幅度，具体为数据处理单元通过对测量得到的弯曲传感器的电压数值的归一化或直接用电压数值来反映手指和/或手腕的弯曲幅度，弯曲幅度和测量电压值是对应的，电压值越大，弯曲幅度越大；电压值越小，弯曲幅度越小。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，步骤B4中数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的运动方向和速度，具体为数据处理单元通过数值正负确定手指和/或手腕的运动方向，正表示向手掌和手臂内侧弯曲，负表示手腕向手臂外侧弯曲。数值大小反映了弯曲的幅度，通过数据曲线的周期反映了手指和/或手腕弯曲运动的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快。信号周期通过计算数据中值点与中值点之间的时间得到。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，步骤B4中数据处理子模块将数据转化为用于显示的格式，具体为以弯曲幅度数据通过归ー化后的量值为纵坐标，以运动时间为横坐标的曲线图。较佳地，本发明的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，步骤B5中数据处理子模块为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，添加后的数据格式为1字节的数据序列号，4字节识别符，I字节通道号，2字节运动数据和2字节时间信息。本发明的有益效果在于，针对居家和社区的康复训练，提供一种用于手及手腕康复评定监测装置及其使用方法。该装置功耗低、体积小，可将患者的康复情况的实时数据远程传输至康复中心或者康复专家，患者不必亲自去康复中心或者医院，康复情况即可被监测、分析和评估，康复专家可根据患者的康复程度与训练质量，快速为患者制定下一阶段的康复训练计划。装置使用方法简单，便于居家和社区的康复训练的操作。
图I为本发明的第一实施例的结构示意图；、
图2为本发明的第二实施例的电路部分的结构示意图；图3为本发明的第二实施例的采集数据的曲线图；图4为本发明的第三实施例的流程图；图5为本发明的第四实施例的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的手及手腕康复评定监测装置及其使用方法的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明的手及手腕康复评定监测装置及其使用方法进行进一歩详细说明。第一实施例图I为本发明的第一实施例的结构示意图，如图I所示，本实施例的手及手腕康复评定监测装置，包括手套，ー个或者ー个以上数据采集単元、数据处理単元和通信単元；手套每根手指与手腕处设置有一条或者一条以上粘带，用于粘接固定所述手套于使用者手部；手套设计考虑患者穿戴方便、舒适，选取材料轻、薄、结实、防静电，并且具有一定的柔韧性，形状根据人体工程学特点，采用流线形设计，手套整体非常便携、无线、轻便；同时，由于手套的指套会对患者手指活动带来很大的阻碍，如果指套很紧，对患者有很大的束缚力，阻碍更大；指尖部位很敏感，指套完全套住指尖会使患者手指活动更加吃カ甚至不能活动。因此，作为ー种优选实施方式，本实施例中手套手指部分用每根手指I条或者I条以上细粘带代替指套，粘带一端固定好，另一端绕过手指ー圈后粘牢，患者在进行康复训练时，可以基本消除手套本身对手指康复训练的影响。数据采集単元设置于所述手套的ー个或者多个手指处和/或手腕处并与数据处理单元相连接，用于采集手指和/或手腕的实时运动数据，并传输至所述数据处理单元；通信単元用于接收数据处理单元发送的数据并发送至远程服务器或者接收终端。数据处理単元设置于所述手套手背处，用于接收数据采集单元采集的用户手指和/或手腕的实时运动数据，分析判断其有效性，井根据有效数据计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度，以及将这些数据转化为用于显示的格式，并为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号等信息，进行安全校验和加密计算后发送该数据至通信単元。优选地，作为ー种可实施方式，数据处理単元可以通过对测量得到的弯曲传感器的电压数值的归一化或直接用电压数值即可直接反映手指和/或手腕的弯曲幅度，使得结果为
之间的ー个数值，如O. 32，手指和/或手腕伸直结果为0，手指和/或手腕弯曲180度结果为1，由于弯曲幅度和測量电压值是对应的，电压值越大，弯曲幅度越大；电压值越小，弯曲幅度越小。优选地，作为ー种可实施方式，数据处理単元通过数值正负确定手指和/或手腕的运动方向，正表示向手掌和手臂内侧弯曲，负表示手腕向手臂外侧弯曲。数值大小反映了弯曲的幅度，通过数据曲线的周期反映了手指和/或手腕弯曲运动的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快。信号周期可以通过计算数据中值点与中值点之间的时间得到。优选地，作为ー种可实施方式，所述用于显示的数据格式，是指弯曲幅度数据或通过归ー化后的量值，以及运动速度，如弯曲幅度O. 65，运动速度O. 5次/秒。·优选地，作为ー种可实施方式，所述添加的识别符，时间，通道号，数据序列号等信息分别为用ー个32位数据作为识别符，用于识别病人个体，可以识别2~32 = 429，467，296不同的病人；时间为采集数据的时间，精确到秒；通道号用于指示采集数据来自身体的哪个部位，分别对应大拇指，食指，中指，无名指，小指，手腕；序列号是用于数据通讯协议的帧ID，包括有同步帧，控制帧和数据帧。0X00为同步帧，0X01 OxFE为数据帧(数据帧按顺序发送)，0XFF为控制帧。同步帧由发送端发出，除了指示发送开始，同时还将本次准备发送的数据数量(数据帧个数)告诉接收端，以便接受端对数据帧的序列进行检查。控制帧由接收端发出，当接收端缓冲区为满时，将发送控制帧给发送端，请求暂停发送，待数据处理完后，恢复发送。或者接受端接收到数据帧错误(ID序列错误或数据校验错)则发送控制帧给发送端要求重新发送该帧数据。数据帧为所需要发送的数据，发送端将按顺序一帧ー帧的发送直到结束。同步帧格式
Id(I字节) 数据帧数(I字节，做多254帧数据)
0X00[ 0X01. . . . OXFE控制帧格式
权利要求
1.一种手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，包括手套，ー个或者ー个以上数据采集单元、数据处理単元和通信単元； 所述手套每根手指与手腕处设置有一条或者一条以上粘带，用于粘接固定所述手套于使用者手部； 所述数据采集单元设置于所述手套的ー个或者多个手指处和/或手腕处并与所述数据处理単元相连接，用于采集手指和/或手腕的实时运动数据，并传输至所述数据处理单元; 所述数据处理单元设置于所述手套手背处，用于接收数据采集单元采集的用户手指和/或手腕的实时运动数据，分析判断其有效性，并根据分析判断得到的有效数据计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度数据； 所述通信単元用于接收所述数据处理单元发送的数据并发送至远程服务器或者接收終端。
2.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据处理单元还用于将所述运动方向和速度数据转化为用于显示的格式，并为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，进行安全校验和加密计算后发送该数据至通信单J Li ο
3.根据权利要求2所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据处理单元通过对测量得到的弯曲传感器的电压数值的归一化或直接用电压数值来反映手指和/或手腕的弯曲幅度，弯曲幅度和测量电压值是对应的，电压值越大，弯曲幅度越大；电压值越小，弯曲幅度越小。
4.根据权利要求2所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在干，所述数据处理单元通过数值正负确定手指和/或手腕的运动方向，正表示向手掌和手臂内侧弯曲，负表示手腕向手臂外侧弯曲；数值大小反映了弯曲的幅度，通过数据曲线的周期反映了手指和/或手腕弯曲运动的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信号周期通过计算数据中值点与中值点之间的时间得到。
5.根据权利要求2所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述用于显示的格式为以弯曲幅度数据通过归ー化后的量值为纵坐标，以运动时间为横坐标的曲线图。
6.根据权利要求2所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据处理单元为转换格式后的数据添加数据序列号，识别符，通道号，时间信息； 添加后的数据格式为I字节的数据序列号，4字节识别符，I字节通道号，2字节运动数据和2字节时间信息。
7.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据处理单元包括数据处理子模块和数据收发子模块； 所述数据处理子模块，用于分析判断所述实时运动数据的有效性，将所述运动方向和速度数据转化为用于显示的格式，并为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号等信息，进行安全校验和加密计算得到转换后运动数据，并发送所述转换运动数据至通信単元； 所述数据收发子模块，与所述数据处理子模块相连接，接收并发送所述数据采集单元采集的实时运动数据至所述数据处理子模块；接收所述实时运动数据并发送数据处理子模块处理后的所述转换运动数据至所述通信単元。
8.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据处理单元是利用片上系统级射频单片机CC2530或其它支持IEEE802. 15. 4标准的低功耗无线射频单片机实现的。
9.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述数据采集单元是弯曲传感器。
10.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述通信单元是T135芯片或其它GSM/GPRS芯片。
11.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，还包括用于为所述手及手腕康复评定监测装置供电的电源装置、充电接口和控制开关； 所述电源装置与所述数据采集单元、数据处理単元和通信単元相连接；所述充电接ロ与所述电源装置相连接，用于电源装置的充电；所述控制开关与所述电源装置相连接，用于电源装置的启动和关闭控制。
12.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述手套手背部设置有一带粘带的揭盖，所述揭盖与手套手背部形成一袋状空间。
13.根据权利要求I所述的手及手腕康复评定监测装置，其特征在于，所述实时运动数据为电压信号，用以反映每个数据采集单元处肢体的弯曲幅度。
14.一种手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤A :将康复评定监测装置戴在使用者手部； 步骤B :康复评定监测装置采集手指和/或手腕的实时运动数据，并分析判断所述实时运动数据的有效性，并根据分析判断得到的有效数据计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度数据； 步骤C :数据处理单元发送处理后的数据至通信単元。
15.根据权利快要求9所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在于，所述步骤B，数据采集单元采集手指和/或手腕的实时运动数据，并传输至数据处理单元进行处理，包括以下步骤 步骤BI :数据采集单元采集手指和/或手腕的实时运动数据，并发送至数据处理单元; 步骤B2 :数据处理単元的数据收发子模块接收并传输来自数据采集単元的数据至数据处理子模块； 步骤B3 :数据处理子模块判断数据是否有效； 若是，进入步骤B4; 若否，舍弃该数据，返回本步骤； 步骤B4 :数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的弯曲幅度以及手指和/或手腕的运动方向和速度，并将这些数据转化为用于显示的格式； 步骤B5:数据处理子模块为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，然后进过安全校验和加密计算。
16.根据权利快要求15所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在干，所述步骤B3数据处理子模块判断数据是否有效，具体为所述数据处理子模块对采集到的数据进行比较判断，若数据在[200mV，3000mV]的数值范围内，则认定数据为有效；若数据小于200mV或大于3000mV，则认定数据为无效。
17.根据权利快要求15所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在干，所述步骤B4中数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的弯曲幅度，具体为所述数据处理单元通过对测量得到的弯曲传感器的电压数值的归一化或直接用电压数值来反映手指和/或手腕的弯曲幅度，弯曲幅度和测量电压值是对应的，电压值越大，弯曲幅度越大；电压值越小，弯曲幅度越小。
18.根据权利快要求15所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在干，所述步骤B4中数据处理子模块对数据进行分析计算出手指和/或手腕的运动方向和速度，具体为所述数据处理単元通过数值正负确定手指和/或手腕的运动方向，正表示向手掌和 手臂内侧弯曲，负表示手腕向手臂外侧弯曲；数值大小反映了弯曲的幅度，通过数据曲线的周期反映了手指和/或手腕弯曲运动的速度，周期越大，速度越慢，反之，周期越小，速度越快；信号周期通过计算数据中值点与中值点之间的时间得到。
19.根据权利快要求15所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在干，所述步骤B4中数据处理子模块将数据转化为用于显示的格式，具体为以弯曲幅度数据通过归ー化后的量值为纵坐标，以运动时间为横坐标的曲线图。
20.根据权利快要求15所述的手及手腕康复评定监测装置的使用方法，其特征在干，所述步骤B5中数据处理子模块为转换格式后的数据添加识别符，时间，通道号，数据序列号信息，添加后的数据格式为1字节的数据序列号，4字节识别符，I字节通道号，2字节运动数据和2字节时间信息。
全文摘要
本发明提供了一种手及手腕康复评定监测装置，包括手套，一个或者一个以上数据采集单元、数据处理单元和通信单元；本发明还提供了该康复评定监测装置的使用方法。本发明的有益效果在于，针对居家和社区的康复训练，本发明的手及手腕康复评定监测装置功耗低、体积小，可将患者的康复情况的实时数据远程传输至康复中心或者康复专家，患者不必亲自去康复中心或者医院，康复情况即可被检测、分析和评估，康复专家可根据患者的康复程度与训练质量，快速为患者制定下一阶段的康复训练计划。装置使用方法简单，便于居家和社区的康复训练的操作。
文档编号A61B5/11GK102715905SQ20121002873
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者傅建明, 庞古山, 方强, 郁磊, 郭立泉, 顾旭东 申请人:嘉兴恒怡科技有限公司