一种上肢肌力测试器的制作方法

本发明涉及康复辅助领域，尤其涉及一种上肢肌力测试器。

背景技术：

肌肉痉挛患者的肌力康复离不开对病人患病程度的准确诊断，只有准确的诊断才能制定合适的治疗方案，现阶段上肢肌力的测量主要依靠医生手动牵伸病人的病肢，通过感受病人肌肉的阻抗力来评定病人的肌力状况，由于这种测量方法比较主观，不同的医生会得出不同的结论，因此设计一种上肢肌力测试器，用客观的数据代替医生的主观判断对病人康复计划的制定尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种测量准确、全面的上肢肌力测试器。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种上肢肌力测试器，包括基座，基座上设有供手臂驱动的两个上肢驱动装置，上肢驱动装置包括施力部、与施力部连接的转轴以及设置在基座上的阻尼装置，阻尼装置包括阻尼器，阻尼器与转轴传动连接并输出阻尼力矩，上肢肌力测试器还包括设于转轴上的扭矩传感器、设于阻尼器上并用于检测阻尼器轴心转速的测速装置及cpu，cpu与阻尼装置电连接并控制阻尼器输出的阻尼力矩，cpu与扭矩传感器电连接并获取作用在转轴上的扭矩，cpu与测速装置电连接并获取阻尼器轴心的转速，cpu处理作用在转轴上的扭矩和阻尼器轴心的转速以得到在不同阻尼力矩下作用在转轴上的作用力和转轴的转速。

进一步的，所述测速装置包括霍尔传感器及设于阻尼器的轴心上并随阻尼器同步转动的磁环，霍尔传感器采集磁环的转动频率信号，cpu与霍尔传感器电连接并通过处理磁环的转动频率信号得到阻尼器轴心的转速。

进一步的，所述测速装置还包括联轴器和磁环连接件，磁环设于磁环连接件上，磁环连接件通过联轴器套设于阻尼器的轴心上。

进一步的，所述阻尼装置还包括外壳体，外壳体包括上盖板，测速装置还包括线路板和线路板支架，线路板支架设于上盖板的上端，霍尔传感器通过线路板设于线路板支架上。

进一步的，所述阻尼装置还包括控制电路，阻尼器为电磁阻尼器，cpu与控制电路的输入端电连接并调节控制电路上电流的大小，控制电路的输出端与电磁阻尼器电连接并控制输入电磁阻尼器电流的大小；或者，所述阻尼装置还包括控制电路，阻尼器为电磁阻尼器，cpu与控制电路的输入端电连接并调节控制电路上电压的大小，控制电路的输出端与电磁阻尼器电连接并控制输入电磁阻尼器电压的大小。

进一步的，所述cpu通过无线通讯的方式连接移动终端。

进一步的，所述阻尼装置还包括扭矩传递机构，扭矩传递机构的输入端与阻尼器传动连接，扭矩传递机构的输出端与转轴传动连接。

进一步的，所述扭矩传感器的一端与转轴传动连接，扭矩传感器的另一端与扭矩传递机构的输出端传动连接。

进一步的，所述施力部包括运动杆及设于运动杆上端的手柄，运动杆上设有缓冲板。

进一步的，所述施力部还包括连接套和抱箍，连接套设于运动杆上，缓冲板通过抱箍设于连接套上。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

1、通过设置阻尼器，阻尼器与转轴传动连接并向转轴输出阻尼力矩，使转轴上增加阻尼力矩，可测试测试者在不同阻尼力矩下上肢肌力的状况，使测试结果更加全面、准确、可靠；通过在转轴上设置扭矩传感器实时采集测试者作用在转轴上的扭矩，转轴与施力部连接从而推导出测试者作用在施力部上的力；通过在阻尼器上设置测速装置，可以检测阻尼器轴心的转速，转轴与阻尼器传动连接从而推导出转轴的转速，转轴与施力部连接，故该转速即为测试者推动施力部的速度；通过设置cpu，cpu与阻尼装置电连接并控制阻尼器对转轴输出的阻尼力矩，cpu与扭矩传感器电连接并实时获取、记录作用在转轴上的扭矩，cpu与测速装置电连接并实时获取、记录阻尼器轴心的转速，cpu处理作用在转轴上的扭矩数据和阻尼器轴心的转速以计算出阻尼器向转轴输出不同的阻尼力矩时，测试者作用在施力部上的力和测试者推动施力部的速度。根据客观、全面的测量数据，医生可以更好地判断测试者的上肢肌力情况，从而做出相应的康复计划，避免误判导致的二次受伤。

2、测速装置包括霍尔传感器及磁环，磁环设于阻尼器的轴心上并随阻尼器同步转动，使霍尔传感器测得的磁环的转速和位置就是阻尼器的转速和位置，霍尔传感器与磁环相配合，根据霍尔传感器输出的脉冲信号推导出磁环的转速和位置，进一步地推导出阻尼器的转速和位置。通过霍尔传感器和磁环相配合进行测速，霍尔传感器的输出信号不会受到转速值的影响，且抗干扰信号的能力强，使测得的转速精度高，得到的测量数据准确性更好，保证上肢肌力情况判断的准确性。

3、通过设置磁环连接件，将磁环固定在磁环连接件上，通过磁环连接件与阻尼器连接，使连接更加可靠，通过设置联轴器，连接磁环连接件的轴心和阻尼器的轴心，使阻尼器的轴心和磁环连接件的轴心共同旋转并传递扭矩，从而使阻尼器轴心的转速和磁环绕着阻尼器轴心的转速相等，联轴器使阻尼器和磁环连接件之间的连接更加可靠，且具有缓冲、减震的优点，使测速装置的结构更加可靠、测得的数据准确性更高。

4、阻尼装置还包括外壳体，外壳体将阻尼装置里的其他部件与外界隔离开，使阻尼装置的使用更加安全可靠、避免外界的影响及外力作用的损坏，同时也有防尘的效果，增加阻尼装置的使用寿命；通过将霍尔传感器安装在线路板上，使霍尔传感器保持良好的灵敏度，且布线密度高，减小测速装置的体积，线路板支架设于外壳体的上盖板的上端，线路板固定在线路板支架上，使霍尔传感器的位置固定，霍尔传感器与磁环之间的信号更加稳定，使测得的数据的准确性更高。

5、阻尼器为电磁阻尼器，通过设置控制电路与电磁阻尼器通过导线连接并控制输入电磁阻尼器电流的大小或者电压的大小，从而控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，cpu与控制电路的输入端导线连接并调节控制电路上电流的大小或者电压的大小，因此可以通过cpu控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，使作用在转轴上的阻尼力矩可调，得到测试者在不同阻尼力矩下的上肢肌力状况，使得到的测量数据更加全面、可靠。

6、cpu通过无线通讯的方式连接移动终端，移动终端可为医生的手机和平板电脑或者笔记本电脑，使医生可以实时看到测试者的测试结果，方便医生对测试结果进行分析判断，准确地判断出测试者的上肢肌力情况，从而做出相应的康复计划。

7、通过设置扭矩传递机构，扭矩传递机构的输入端与阻尼器传动连接，扭矩传递机构的输出端与转轴传动连接，进行肌力测试时，转轴带动扭矩传递机构转动，扭矩传递机构带动阻尼器转动，通过设置扭矩传递机构可以改变转轴与阻尼器之间的传动比，从而实现增加阻尼器的转速，用小转速带动大转速，使测速装置测得的转速更加准确，提高上肢肌力测试器的测试准确性；或者用阻尼器施加阻尼力矩时，阻尼器向扭矩传递机构输出阻尼力矩，扭矩传递机构向转轴输出阻尼力矩，通过设置扭矩传递机构改变阻尼器与转轴之间的传动比，从而增加作用在转轴上的阻尼力矩，用小的阻尼力矩实现大的阻尼力矩，增加阻尼力矩的调节范围，使上肢肌力测试器的适用范围更广。

8、通过将扭矩传感器安装在转轴和扭矩传递机构之间，直接用扭矩传感器传递转轴的扭矩，来带动扭矩传递机构转动，使扭矩传感器所采集的作用在转轴上的扭矩数据准确性更高，增加了上肢肌力测试器的可靠性。

9、施力部包括运动杆和设于运动杆上端的手柄，手柄可以更方便测试者握住进行施力，运动杆上设有缓冲板，缓冲板与测试者的身体吻合，起到缓冲的作用，避免测试者在测试过程中受伤，增加了上肢肌力测试器的安全性。

10、运动杆上设有连接套，缓冲板通过抱箍安装在连接套上，使抱箍与运动杆之间可以相对转动，从而调节缓冲板的角度，使其能更好地吻合测试者的身体，保证缓冲功能的实现，避免测试者在测试过程中受伤，进一步地增加了上肢肌力测试器的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明所述上肢肌力测试器实施例一的结构示意图。

图2为本发明所述上肢肌力测试器实施例一的剖视图。

图3为本发明所述上肢肌力测试器实施例一中阻尼装置的爆炸图。

图4为本发明所述上肢肌力测试器实施例二的结构示意图。

图中所标各部件名称如下：

1、上肢驱动装置；11、施力部；111、运动杆；112、手柄；113、缓冲板；114、连接套；115、抱箍；12、转轴；13、扭矩传感器；2、阻尼装置；21、阻尼器；22、外壳体；221、上盖板；23、扭矩传递机构；3、测速装置；31、磁环；32、联轴器；33、磁环连接件；34、线路板；35、线路板支架。

具体实施方式

实施例一：

如图1至3所示，本发明提供一种上肢肌力测试器，包括机架，机架包括基座，基座上设有供手臂驱动的两个上肢驱动装置1，上肢驱动装置1包括施力部11、与施力部11连接的转轴12以及设置在基座上的阻尼装置2，阻尼装置2包括阻尼器21，阻尼器21与转轴12传动连接并输出阻尼力矩，使转轴12上增加阻尼力矩，可以测试测试者在不同阻尼力矩下上肢肌力的状况，使测试结果更加全面、准确、可靠；上肢肌力测试器还包括扭矩传感器13、测速装置3及cpu，扭矩传感器13安装在转轴12上并实时采集测试者作用在转轴12上的扭矩，转轴12与施力部11连接从而推导出测试者作用在施力部11上的力；测速装置3安装在阻尼器21上，测速装置3可以检测阻尼器21的轴心的转速，转轴12与阻尼器21传动连接，从而推导出转轴12的转速，转轴12与施力部11连接，故该转速即为测试者推动施力部的速度；cpu与阻尼装置2通过导线连接并控制阻尼器21对转轴12输出的阻尼力矩，使测试者可以在不同阻尼力矩下进行上肢肌力测试，cpu与扭矩传感器13通过导线连接并实时获取、记录作用在转轴12上的扭矩，cpu与测速装置3通过导线连接并实时获取、记录阻尼器21的轴心的转速，cpu处理作用在转轴12上的扭矩数据和阻尼器21的轴心的转速以计算出阻尼器21向转轴12输出不同的阻尼力矩时，测试者作用在施力部11上的力及测试者推动施力部11的速度。通过客观、全面的测量数据，医生可以更好地判断测试者的上肢肌力情况，从而做出相应的康复计划，避免误判导致的二次受伤。

本实施例中，测速装置3包括霍尔传感器及磁环31，磁环31安装在阻尼器21的轴心上并随着阻尼器21同步转动，使霍尔传感器测得的磁环31的转速和位置就是阻尼器21的转速和位置，霍尔传感器与磁环31相配合，根据霍尔传感器输出的脉冲信号推导出磁环31的转速和位置，进一步地推导出阻尼器21的转速和位置。通过霍尔传感器和磁环31相配合进行测速，霍尔传感器的输出信号不会受到转速值的影响，且抗干扰信号的能力强，使测得的转速精度高，得到的测量数据准确性更好，保证上肢肌力情况判断的准确性。

测速装置3还包括联轴器32和磁环连接件33，磁环31固定在磁环连接件33上，磁环31通过磁环连接件33与阻尼器21连接，使连接更加可靠，通过设置联轴器32，连接磁环连接件33的轴心和阻尼器21的轴心，使阻尼器21的轴心和磁环连接件33的轴心共同旋转并传递扭矩，从而使阻尼器21的轴心的转速和磁环31绕着阻尼器21轴心的转速相等，联轴器32使阻尼器21和磁环31连接件之间的连接更加可靠，且具有缓冲、减震的优点，使测速装置3的结构更加可靠、测得的数据准确性更高。

阻尼装置2还包括外壳体22，外壳体22将阻尼装置2里的其他部件与外界隔离开，使阻尼装置2的使用更加安全可靠、避免外界的影响及外力作用的损坏，同时也有防尘的效果，增加阻尼装置2的使用寿命；测速装置3还包括线路板34和线路板支架35，霍尔传感器安装在线路板34上，使霍尔传感器保持良好的灵敏度，且布线密度高，减小测速装置3的体积，外壳体22包括上盖板221，线路板支架35安装在上盖板221的上端，线路板34固定在线路板支架35上，使霍尔传感器的位置固定，霍尔传感器与磁环31之间的信号更加稳定，使测得的数据的准确性更高。

cpu通过蓝牙、wifi等无线通讯的方式连接移动终端，移动终端为医生的平板电脑。使医生可以实时看到测试者的测试结果，方便测试者对测试结果进行分析判断，准确地判断出测试者的上肢肌力情况，从而做出相应的康复计划。

具体的，阻尼器21为电磁阻尼器，阻尼装置2还包括控制电路，通过设置控制电路与电磁阻尼器通过导线连接并控制输入电磁阻尼器电流的大小，从而控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，cpu与控制电路的输入端导线连接并调节控制电路上电流的大小，因此可以通过cpu控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，使作用在转轴上的阻尼力矩可调，得到测试者在不同阻尼力矩下的上肢肌力状况，使得到的测量数据更加全面、可靠。

阻尼装置2还包括扭矩传递机构23，扭矩传递机构23的输入端与阻尼器21传动连接，扭矩传递机构23的输出端与转轴12传动连接，进行肌力测试时，转轴12带动扭矩传递机构23转动，扭矩传递机构23带动阻尼器21转动，通过设置扭矩传递机构23可以改变转轴12与阻尼器21之间的传动比，从而实现增加阻尼器21的转速，用小转速带动大转速，使测速装置3测得的转速更加准确，提高上肢肌力测试器的测试准确性；或者用阻尼器21施加阻尼力矩时，阻尼器21向扭矩传递机构23输出阻尼力矩，扭矩传递机构23向转轴12输出阻尼力矩，通过设置扭矩传递机构23改变阻尼器21与转轴12之间的传动比，从而增加作用在转轴12上的阻尼力矩，用小的阻尼力矩实现大的阻尼力矩，增加阻尼力矩的调节范围，使上肢肌力测试器的适用范围更广。本实施例中，扭矩传递机构23为齿轮组，

扭矩传感器13的一端与转轴12传动连接，扭矩传感器13的另一端与扭矩传递机构23的输出端传动连接，通过将扭矩传感器13安装在转轴12和扭矩传递机构23之间，直接用扭矩传感器13传递转轴12的扭矩，来带动扭矩传递机构23转动，使扭矩传感器13所采集的作用在转轴12上的扭矩数据准确性更高，增加了上肢肌力测试器的可靠性。

可以理解的，移动终端也可以是手机。

可以理解的，移动终端也可以是笔记本电脑。

可以理解的，还可以通过设置控制电路与电磁阻尼器通过导线连接并控制输入电磁阻尼器电压的大小，从而控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，cpu与控制电路的输入端导线连接并调节控制电路上电压的大小，只要通过cpu控制电磁阻尼器输出阻尼力矩的大小，使作用在转轴上的阻尼力矩可调即可。

实施例二：

如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于，施力部上安装有缓冲板。

施力部11包括运动杆111及设于运动杆111上端的手柄112，运动杆111为可传递作用在手柄112上的扭矩、使转轴12随之一起转动的曲杆。手柄112可以方便测试者握住对运动杆111进行施力，运动杆111上安装有缓冲板113，缓冲板113与测试者的身体吻合，起到缓冲的作用，避免测试者在测试过程中受伤，增加了上肢肌力测试器的安全性。

施力部11还包括连接套114和抱箍115，连接套114固定在运动杆111上，缓冲板113通过抱箍115安装在连接套114上，使抱箍115与运动杆111之间可以相对转动，从而调节缓冲板113的角度，使其能更好地吻合测试者的身体，保证缓冲功能的实现，避免测试者在测试过程中受伤，进一步地增加了上肢肌力测试器的安全性。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。