(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010467913.X
(22)申请日 2020.05.28
(71)申请人 长春理工大学
地址 130033 吉林省长春市卫星路7089号
(72)发明人 李滕欢 嵇晓强 王子嘉 赵春华
王美娇
(74)专利代理机构 长春众邦菁华知识产权代理
有限公司 22214
代理人 尹庆娟
(51)Int.Cl.
A61B 5/11(2006.01)
A61B 5/22(2006.01)
A61B 5/00(2006.01)
(54)发明名称
的可穿戴装置
(57)摘要
适用于帕金森患者手功能康复监测与评估
的可穿戴装置属于医学康复辅助设备技术领域，
目的在于解决现有技术不能对帕金森病情患者
集单元、设置在手套本体上的信号处理单元以及
弯曲信号采集单元以及用于获取手部压力的压
力信号采集单元；信号处理单元对信号采集单元
采集的信号进行处理并传输至上位机，上位机通
过震颤信号对患者的震颤程度进行判定，上位机
通过弯曲度数字信号对手部弯曲程度进行等级
划分，上位机通过压力数字信号对手部肌力受损
程度进行等级划分。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 111513724 A 2020.08.11
C N 111513724
A
1.适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，包括手套本体(1)，其特征在于，还包括设置在手套本体(1)上的信号采集单元(2)、设置在手套本体(1)上的信号处理单元(3)以及上位机；
所述信号采集单元(2)包括用于获取手部震颤信号的震颤信号采集单元(2)、用于获取手部弯曲度的弯曲信号采集单元(2)以及用于获取手部压力的压力信号采集单元(2)；
信号处理单元(3)对信号采集单元(2)采集的信号进行处理并传输至上位机，上位机通过震颤信号对患者的震颤程度进行分类及评定，上位机通过弯曲度数字信号对手部弯曲程度进行风机划分，上位机通过压力数字信号对手部肌力受损程度进行等级划分。
2.根据权利要求1所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，上位机通过震颤信号对患者的震颤程度进行分类及评定具体为：
1)上位机对采集的震颤信号进行卡尔曼滤波，获得滤波后数据；
2)对滤波后数据进行频域分析，通过短时傅里叶变换的方法判断频率是否在3～8HZ，若是，则判断发生震颤，转至3)，若否，则判断没有发生震颤，结束；
3)对滤波后数据进行数据归一化处理，获得归一化后数据；
4)对归一化后数据进行特征值提取；
5)利用BP神经网络对步骤4)中提取的特征值进行训练，并得到训练模型；
6)向步骤5)中得到的训练模型输入测试数据，得到最终的网络模型；
7)利用最终的网络模型通过震颤信号对患者的震颤程度进行判定。
3.根据权利要求1所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，上位机通过弯曲度数字信号对手部弯曲程度进行风机划分具体为：
1)对弯曲数字信号进行滤波，采取中值滤波消除孤立噪声点，再采用带通滤波获取有效数据；
2)依据弯曲传感器(203)的工作原理——曲度与阻值的对应关系，检测弯曲程度；
3)根据步骤2)获得的弯曲程度进行等级划分。
4.根据权利要求1所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，上位机通过压力数字信号对手部肌力受损程度进行等级划分具体为：
1)对压力数字信号进行滤波，采用带通滤波获取有效数据；
2)依据压力传感器(202)的工作原理——压力与阻值的对应关系，检测肌力受损程度；
3)根据步骤2)获得的肌力受损程度进行等级划分。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，所述震颤信号采集单元(2)为设置在所述手套本体(1)内手背处的九轴传感器(201)。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，所述弯曲信号采集单元(2)为设置在所述手套本体(1)内封装于手背一侧的弯曲传感器(203)组，所述
弯曲传感器(203)组中的多个弯曲传感器(203)位于手指各个关节处；弯曲传感器(203)组获取手部弯曲度模拟信号并传输至信号处理单元(3)，通过信号处理单元(3)进行模数转换，获得弯曲度数字信号，并传输至上位机。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，所述压力信号采集单元(2)包括设置在所述手套本体(1)内封装于
手背一侧的多个压力传感器(202)，多个所述压力传感器(202)分布在每个手指的指腹与手掌处；压力传感器(202)获取压力模拟信号并传输至信号处理单元(3)，通过信号处理单元(3)进行模数转换，获得压力数字信号，并传输至上位机。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，所述信号处理单元(3)为stm32控制器。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，其特征在于，所述手套本体(1)为弹性编制手套。
适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置
技术领域
[0001]本发明属于医学康复辅助设备技术领域，具体涉及一种适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置。
背景技术
[0002]随着帕金森病人的人数在逐年的不断增长，帕金森病情的监测等渐渐得到人们的重视。而帕金森病情的发病机理目前尚不明确，故而没有针对性的药物去。而在日常生活中帕金森所带来的身体危害，严重干扰了患者的生活起居，并带来一定的精神困扰，因此帕金森病的康复监测及评估对科学运动有重要意义。
[0003]公开号为CN206714926U的中国专利公开了一项发明名称为一种智能辅助康复手套，该智能康复手套包括手套本体、护臂、弯曲传感器、张角传感器、单点式压力传感器、电子控制单元、人造肌肉和辅助动力盒，根据信号使用特定算法控制辅助动力盒，通过拉动人造肌肉控制手指的运动，实现智能助力的功能，该康复手套只要在于被动锻炼手部能力，不能用于病情的监测，同时，装置过于复杂，不适合患者日常起居，并且测量结果不准确；公开号为CN108477711A的中国专利公开了一项发明名称为一种震颤辅助手套，该手套采用弹性面料编制而成，具有一定的辅助震颤的功能，适合患者佩戴和使用，但是由于手套由手臂固定板、手腕调节带和手指调节带组成，从而不能够反映患者手部其他受损情况，不适合作为康复监测设备，另外，该手套组成简单，测量结果不准确。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提出一种适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置，解决现有技术存在的不能对帕金森病情患者进行监测、康复过程测量结果不准确等问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置包括手套本体、设置在手套本体上的信号采集单元、设置在手套本体上的信号处理单元以及上位机；
[0006]所述信号采集单元包括用于获取手部震颤信号的震颤信号采集单元、用于获取手部弯曲度的弯曲信号采集单元以及用于获取手部压力的压力信号采集单元；
[0007]信号处理单元对信号采集单元采集的信号进行处理并传输至上位机，上位机通过震颤信号对患者的震颤程度进行分类及评定，上位机通过弯曲度数字信号对手部弯曲程度进行风机划分，上位机通过压力数字信号对手部肌力受损程度进行等级划分。
[0008]上位机通过震颤信号对患者的震颤程度进行分类及评定具体为：
[0009]1)上位机对采集的震颤信号进行卡尔曼滤波，获得滤波后数据；
[0010]2)对滤波后数据进行频域分析，通过短时傅里叶变换的方法判断频率是否在3～8HZ，若是，则判断发生震颤，转至3)，若否，则判断没有发生震颤，结束；
[0011]3)对滤波后数据进行数据归一化处理，获得归一化后数据；
[0012]4)对归一化后数据进行特征值提取；
[0013]5)利用BP神经网络对步骤4)中提取的特征值进行训练，并得到训练模型；[0014]6)向步骤5)中得到的训练模型输入测试数据，得到最终的网络模型；
[0015]7)利用最终的网络模型通过震颤信号对患者的震颤程度进行判定。
[0016]上位机通过弯曲度数字信号对手部弯曲程度进行风机划分具体为：
[0017]1)对弯曲数字信号进行滤波，采取中值滤波消除孤立噪声点，再采用带通滤波获取有效数据；
[0018]2)依据弯曲传感器的工作原理——曲度与阻值的对应关系，检测弯曲程度；[0019]3)根据步骤2)获得的弯曲程度进行等级划分。
[0020]上位机通过压力数字信号对手部肌力受损程度进行等级划分具体为：
[0021]1)对压力数字信号进行滤波，采用带通滤波获取有效数据；
[0022]2)依据压力传感器的工作原理——压力与阻值的对应关系，检测肌力受损程度；[0023]3)根据步骤
2)获得的肌力受损程度进行等级划分。
[0024]所述震颤信号采集单元为设置在所述手套本体内手背处的九轴传感器。[0025]所述弯曲信号采集单元为设置在所述手套本体内封装于手背一侧的弯曲传感器组，所述弯曲传感器组中的多个弯曲传感器位于手指各个关节处；弯曲传感器组获取手部弯曲度模拟信号并传输至信号处理单元，通过信号处理单元进行模数转换，获得弯曲度数字信号，并传输至上位机。
[0026]所述压力信号采集单元包括设置在所述手套本体内封装于手背一侧的多个压力传感器，多个所述压力传感器分布在每个手指的指腹与手掌处；压力传感器获取压力模拟信号并传输至信号处理单元，通过信号处理单元进行模数转换，获得压力数字信号，并传输至上位机。
[0027]所述信号处理单元为stm32控制器。
[0028]所述手套本体为弹性编制手套。
[0029]本发明的有益效果为：本发明的适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置针对帕金森患者的手功能障碍，通过对手部相关信号加以分析，提出适合帕金森患者康复监测及评估的装置，针对相关的信号利用传感器进行采集，检测所测信号并对其进行划分等级或者分类，来评判患者手部的受损状况及恢复情况，可以获知患者生病的程度。
附图说明
[0030]图1为本发明适用于帕金森患者手功能康复监测与评估的可穿戴装置结构示意图；
[0031]图2为本发明实现手部震颤监测及评估结构框图；
[0032]图3为本发明实现手部弯曲度和肌力监测及评估结构框图；
[0033]图4为本发明实现综合评估结构框图；
[0034]图5为本发明康复监测装置的压力传感器中一个压力点的压力与阻值的关系；[0035]图6为本发明复监测装置的弯曲传感器中弯曲度与阻值的关系；
[0036]其中：1、手套本体，2、信号采集单元，201、九轴传感器，202、压力传感器，203、弯曲传感器，3、信号处理单元。
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