專利名稱：一種肌肉痙攣檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種檢測裝置，特別是一種肌肉痙攣檢測裝置。

背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展，康復醫(yī)療器械越來越廣泛的應用于運動功能障礙性的患者，但同時，康復醫(yī)療器械也帶來了一些問題，由于患者的肢體存在殘疾，在使用醫(yī)療器械進行康復訓練的過程中很容易發(fā)生肌肉痙攣，這時如果醫(yī)療器械沒有及時使患者停止訓練，極易給患者帶來疼痛和肌肉拉傷，因此，如何在康復訓練中檢測到肌肉痙攣并使醫(yī)療器械及時做出反應顯得尤為重要。
現(xiàn)有的肌肉痙攣檢測裝置設備一般結(jié)構(gòu)復雜、造價高，大多數(shù)只能在患者靜態(tài)的條件下檢測是否發(fā)生肌肉痙攣，在檢測的過程中，需要專門的動力驅(qū)動設備，很難把檢測用于康復訓練的過程中，患者對肌肉痙攣本身具有感知能力，所以在患者靜態(tài)條件下檢測肌肉痙攣的意義不大。
肌肉痙攣的檢測方法主要有客觀的評定方法和主觀的評定方法，客觀的評定方法有神經(jīng)生理評定方法和生物力學評定方法等。神經(jīng)生理評定方法需要有專業(yè)的設備和醫(yī)護人員進行檢測，并且檢測時間長、過程復雜。對于生物力學評定方法，患者需要按照醫(yī)護人員的要求做一系列動作，不適合在康復訓練中檢測肌肉痙攣。主觀的評定方法通過檢測肌張力的大小來實現(xiàn)，而肌張力的大小和肌肉硬度有著密切的關系，因此，通過檢測患者的肌肉硬度即可了解是否發(fā)生肌肉痙攣。這種方法與前面幾種方法相比，簡單有效，易于實現(xiàn)。
肌肉硬度可以用肌肉彈性模量來表示。作用在肌肉上一定的壓力，肌肉將會發(fā)生變形，壓力與變形量的比值即為肌肉的彈性模量，肌肉硬度越大，肌肉的彈性模量越大，反之則越小。由于肌肉在皮膚的表層，所以作用力必須克服皮膚的張力才能獲得肌肉硬度值。通過CNKI、維普、萬方數(shù)據(jù)等檢索工具檢索發(fā)現(xiàn)，與本發(fā)明關鍵詞有關的論文資料有很多，但是多數(shù)是建立在原有機械結(jié)構(gòu)設計的基礎上進行的分析說明，并不涉及本發(fā)明設計。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種構(gòu)簡單、成本低、攜帶方便，并可在患者康復訓練中使用的肌肉痙攣檢測裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 本發(fā)明的肌肉痙攣檢測裝置的組成包括外殼、緊固帶、壓力測試機構(gòu)、初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)和信號處理模塊；條緊固帶3連接在外殼2的四角，且各角一條；初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)和壓力測試機構(gòu)安裝在外殼2上，壓力測試機構(gòu)分別與初始壓力調(diào)整機構(gòu)和觸頭深度調(diào)整機構(gòu)連接；所述的壓力測試機構(gòu)包括安裝在與外殼2上的支架6，通過轉(zhuǎn)軸7與支架6連接的變形梁8，安裝在變形梁8上的應變片9和移動觸頭4；所述的初始壓力調(diào)整機構(gòu)包括安裝在外殼2上的第一殼體1，與第一殼體1和第一支撐桿13連接的第一調(diào)節(jié)螺釘10，兩端分別與滑動桿11和變形梁8連接的彈簧12；所述的觸頭深度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在外殼2上的第二殼體5，與第二殼體5和第二支撐桿14連接的第二調(diào)節(jié)螺釘15，與第二殼體5和第二調(diào)節(jié)螺釘15連接的滑動桿16；所述的信號處理模塊包括放大、濾波模塊以及顯示被測肌肉彈性模量的模塊。
應用本發(fā)明的肌肉痙攣檢測裝置進行檢測方法為 1)用緊固帶3把肌肉痙攣檢測裝置固定在人上肢或下肢上，移動觸頭4置于易發(fā)生痙攣的肌肉區(qū)域； 2)分別旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘10與調(diào)節(jié)螺釘15，調(diào)整初始壓力的大小與移動觸頭4相對于皮膚的接觸深度； 3)檢測過程中，由變形梁8上的應變片9測出移動觸頭受到的壓力，它與初始壓力之差為移動觸頭4壓力的變化量，經(jīng)過計算得到移動觸頭4的位移，從而獲得肌肉硬度的彈性模量值。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是 1.結(jié)構(gòu)簡單、體積小，易于操作，便于攜帶； 2.在該裝置中使用了彈簧，防止在使用過程中產(chǎn)生不適感； 3.移動觸頭初始壓力和初始接觸深度可調(diào)節(jié)，使測量值更準確，并能夠適應不同的人群； 4.可以在康復訓練的過程中檢測肌肉痙攣，無需驅(qū)動裝置， 5.以肌肉彈性模量的形式顯示肌肉硬度，從而確定是否發(fā)生痙攣，準確客觀。同時也可顯示肌肉張力。



圖1是肌肉痙攣檢測裝置整體機構(gòu)的斜視圖； 圖2是肌肉痙攣檢測裝置整體機構(gòu)的側(cè)視圖； 圖3是初始壓力調(diào)整模塊的機構(gòu)示意圖； 圖4是移動觸頭深度調(diào)整模塊的機構(gòu)示意圖； 圖5是肌肉痙攣檢測裝置的檢測方法流程圖； 圖6是肌肉痙攣檢測裝置的檢測方法原理圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述 本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1、圖2所示肌肉痙攣檢測裝置由外殼、緊固帶、壓力測試機構(gòu)、初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)、信號處理模塊組成。在外殼2的四角各連接一條緊固帶3，用于使肌肉痙攣檢測裝置固定于被檢測部位。外殼2上安裝有初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)和壓力測試機構(gòu)，壓力測試機構(gòu)分別與初始壓力調(diào)整機構(gòu)和觸頭深度調(diào)整機構(gòu)連接；壓力測試機構(gòu)設置的支架6固定在外殼2上、變形梁8通過轉(zhuǎn)軸7與支架6連接，并可以繞轉(zhuǎn)軸7轉(zhuǎn)動，上面有兩個通孔，調(diào)節(jié)螺釘10和調(diào)節(jié)螺釘15分別穿過這兩個通孔，并且不與它們接觸。應變片9貼在變形梁8上，可以檢測移動觸頭4所受到的壓力。移動觸頭4固定在變形梁的一側(cè)，它的端部為半球形結(jié)構(gòu)，與被測部位的皮膚接觸。
初始壓力調(diào)整機構(gòu)如圖3所示，殼體1安裝在與外殼2上，兩側(cè)有通孔，滑動桿11可沿兩側(cè)的通孔上下移動，調(diào)節(jié)螺釘10與殼體1和支撐桿13連接，保證了它只在旋轉(zhuǎn)方向上有一個自由度，在軸向與殼體1的相對位置不變，同時它通過螺紋與滑動桿11連接，彈簧12兩端分別與滑動桿11和變形梁8連接，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘10時，滑動桿11向下移動，彈簧的壓力增加，作用在變形梁上的壓力增加；反之，逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘10時，滑動桿向上移動，彈簧壓力減小，作用在變形梁上的壓力減小。
觸頭深度調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖4所示，殼體5安裝在與外殼2上，兩側(cè)有通孔，滑動桿16可沿兩側(cè)的通孔上下移動，調(diào)節(jié)螺釘15與殼體5和支撐桿14連接，保證了它只在旋轉(zhuǎn)方向上有一個自由度，在軸向與殼體5的相對位置不變，同時它通過螺紋與滑動桿16連接，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘15時，滑動桿16向下移動，使變形梁有較大的下降空間；反之，逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘15時，滑動桿向上移動，使變形梁有較小的下降空間。
信號處理模塊包括對應變片采集的信號進行放大的信號放大器、消除噪聲的低通濾波器以及顯示被測肌肉彈性模量的模塊。
本發(fā)明的工作過程，綜合圖5、圖6，首先逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘15與調(diào)節(jié)螺釘10，使移動觸頭的向下的位移最小，彈簧處于壓力最小的狀態(tài)。用緊固帶3把肌肉痙攣檢測裝置固定在人體上肢或下肢上，移動觸頭4置于易發(fā)生痙攣的肌肉區(qū)域，并與皮膚表面接觸。固定以后，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘15，使移動觸頭4向下移動，移動位移量的大小根據(jù)人體的皮膚組織而定，調(diào)整的目的在于保證在初始狀態(tài)下，移動觸頭4向下的偏移的位置為恒定值，在測量過程中，人的肌肉硬度變化，移動觸頭4可以在一定范圍內(nèi)移動，同時，配合旋轉(zhuǎn)初始壓力調(diào)整旋鈕使人在測量前的初始壓力為設定的某一恒定值。調(diào)整好移動觸頭的深度以后，調(diào)節(jié)螺釘10，調(diào)整初始壓力值，初始壓力的大小由皮膚的彈性模量和肌肉的彈性模量確定，它應克服皮膚產(chǎn)生的張力，并小于在患者在康復訓練中肌肉產(chǎn)生的張力。同時保證移動觸頭在下端的極限位置，即變形梁9與滑動桿16接觸。
初始調(diào)整結(jié)束以后，患者即可進行康復訓練，在訓練過程中，首先通過變形梁測得移動觸頭所受到的壓力，并由彈簧的變形量與位移的關系獲得移動觸頭的相對位移，最后獲得被測部位肌肉的彈性模量，具體計算過程如圖6所示，對于圖中變形梁9，實線顯示的是安裝時的位置，虛線顯示的是測量時的位置，移動觸頭4與被測部位接觸，包括皮膚組織17與肌肉組織18，設K為比例系數(shù)，f為變形梁所受彈簧的壓力，l為轉(zhuǎn)軸到彈簧的距離，L為轉(zhuǎn)軸到移動觸頭的距離，k為彈簧的彈性系數(shù)，ΔH為測量時移動觸頭的位移量，H0為移動觸頭的初始深度。
在初始條件下，變形梁8受到彈簧力、移動觸頭末端和滑動桿向上的壓力，因此，變形梁8上的應變片9的阻值ΔR將會發(fā)生變化，輸出電壓U也會相應變化，與變形梁所受彎矩成正比，可得 U＝I*ΔR＝K*f(1) 由公式(1)可得變形梁在初始條件下和在測量過程中所受彈簧的壓力f0、f1分別與應變片輸出電壓U0、U1的關系 則壓力的變化量 Δf＝(U1-U0)/K (3) 設測量過程中，皮膚表面對移動觸頭壓力為F1，則通過對變形梁受力分析，并由公式(2)可得 F1＝f1*l/L＝U1*l/(L*K)(4) 對于彈簧來說 Δf＝k*Δx(5) 根據(jù)三角形的幾何關系可得 Δx/ΔH＝l/L (6) 由公式(3)-(6)最終計算出肌肉的彈性模量E E＝F1/(H0-ΔH)＝U1*l/(L*K*(H0-ΔH)) 式中有ΔH＝Δx*L/l＝Δf*L/(k*l)＝(U1-U0)*L/(K*k*l) 根據(jù)患者的需要，可以選擇不同的彈性系數(shù)k，滿足舒適度的要求，在初始條件下，由于滑動桿對變形梁有作用力，這時顯示的彈性模量略大于人的肌肉實際的彈性模量，在測量時，滑動桿與變形梁分離，所顯示的彈性模量則是實際的值。獲得的彈性模量可以實時顯示出來，可與設定的某一值進行比較，若小于設定值，則患者未發(fā)生肌肉痙攣，可以繼續(xù)訓練，若大于設定值，則系統(tǒng)發(fā)出提示，并執(zhí)行相應動作，如停止康復器械的運行等。
本發(fā)明用于檢測人的肢體肌肉痙攣，可實現(xiàn)患者在靜態(tài)或動態(tài)條件下的檢測等。
權(quán)利要求
1.一種肌肉痙攣檢測裝置，包括外殼、緊固帶、壓力測試機構(gòu)、初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)和信號處理模塊；其特征是條緊固帶(3)連接在外殼(2)的四角，且各角一條；初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)和壓力測試機構(gòu)安裝在外殼(2)上，壓力測試機構(gòu)分別與初始壓力調(diào)整機構(gòu)和觸頭深度調(diào)整機構(gòu)連接；所述的壓力測試機構(gòu)包括安裝在與外殼(2)上的支架(6)，通過轉(zhuǎn)軸(7)與支架(6)連接的變形梁(8)，安裝在變形梁(8)上的應變片(9)和移動觸頭(4)；所述的初始壓力調(diào)整機構(gòu)包括安裝在外殼(2)上的第一殼體(1)，與第一殼體(1)和第一支撐桿(13)連接的第一調(diào)節(jié)螺釘(10)，兩端分別與滑動桿(11)和變形梁(8)連接的彈簧(12)；所述的觸頭深度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在外殼(2)上的第二殼體(5)，與第二殼體(5)和第二支撐桿(14)連接的第二調(diào)節(jié)螺釘(15)，與第二殼體(5)和第二調(diào)節(jié)螺釘(15)連接的滑動桿(16)；所述的信號處理模塊包括放大、濾波模塊以及顯示被測肌肉彈性模量的模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供的是肌肉痙攣檢測裝置。它是由外殼部分、壓力測試機構(gòu)、初始壓力調(diào)整機構(gòu)、觸頭深度調(diào)整機構(gòu)、信號處理模塊組成。在外殼的四角各連接一條緊固帶；壓力測試機構(gòu)包括安裝在外殼上的支架、變形梁、應變片、移動觸頭；初始壓力調(diào)整機構(gòu)有殼體、調(diào)節(jié)螺釘、支撐桿連接和彈簧；觸頭深度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括殼體、調(diào)節(jié)螺釘、殼體、支撐桿、滑動桿、殼體和調(diào)節(jié)螺釘；信號處理模塊包括放大、濾波模塊以及顯示被測肌肉彈性模量的模塊。本發(fā)明通過測量肌肉硬度的方法來檢測是否發(fā)生肌肉痙攣，可進行定量分析。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、攜帶方便，并可在患者康復訓練中使用。
文檔編號A61B5/22GK101816565SQ201010153609
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者張立勛, 李長勝, 王嵐, 孫洪穎 申請人:哈爾濱工程大學