[发明专利]一种上肢舒适性的检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种上肢舒适性测试装置。

背景技术

在过去的二十年间腹腔镜手术已经可以被大部分人所接受，然而由于使用的医疗器械以及手术室环境存在的限制，医生们在手术中很有可能长期被强制处于一种不舒服甚至对自己身体会造成伤害的姿势中，这种情况极有可能导致其身体某一部位患上WMSD（与职业有关骨骼肌肉疾病，Work-related Musculoskeletal Disorders）。医生进行手术前要进行良好的训练，这就需要有设备良好的实验室以及合理的训练程序。目前很少有研究关注模拟手术室中的人因工程学设计，因而大量存在着很多设计不合理的模拟手术实验室，因此研究怎样用人因工程学的方法去配置模拟手术室是十分必要的。据此，需要对操作器械进行模拟腹腔镜手术中的医生的上肢舒适性进行测试和评价，而基于此测试装置和测试方法，可以对模拟手术室的人因工程学设计提供有利的数据支持。

通常的，以下参数可以用来表征上肢舒适性。第一，表面肌电信号。表面肌电信号是从粘在覆盖肌肉的皮肤上的电极中测得的肌肉电活动的信号。大量研究表明肌电信号偏向低频肌肉活动，且其幅值随肌肉疲劳程度增加而增加，因此表面肌电信号可以作为局部肌肉疲劳程度的客观指标，通过检测人体手部的表面肌电信号并进行分析，能够作为手部舒适性进行评价的一项参数。第二，表面接触压力。其反映了人体手部在完成特定工作时手与器械的手柄的挤压力。如果表面接触压力超过一定范围，会导致手部血流不畅，从而可能影响到神经，人体手部因此可能会受到伤害，因此表面接触压力是评价手部舒适性的另一项重要参数。第三，关节角度信号。人体各个关节部位，如手指、手腕、肘部、肩部等都有一定的工作角度范围，频繁的在工作角度范围外的角度下进行操作，会导致上肢的累积性伤害。第四，人体肩部肘部的角度参数。其也可以反映人体上肢在完成特定工作时的舒适性水平。

发明内容

为了解决目前缺乏针对模拟手术室尤其是模拟腹腔镜手术室中操作器械时人体上肢舒适性的检测装置的问题，本发明提供了一种上肢舒适性的检测装置及其检测方法，该装置比较全面的采集了上肢舒适性评价所需的四个参数，通过此装置准确客观的对上肢舒适性进行评价。

为了达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：

一种对操作器械时操作员的上肢的舒适性进行检测得到舒适性参数的上肢舒适性检测装置，其特征在于，包括：

表面肌电部，用于检测上肢的表面肌电信号，含有六个表面肌电电极、一个表面肌电调理模块、一个数据采集卡、连接表面肌电电极和表面肌电调理模块以及数据采集卡的第一连接输送部；

关节角度部，用于检测上肢的关节角度，含有二个关节角度测量传感器、一个通用放大器、上述的一个数据采集卡、连接关节角度测量传感器和通用放大器以及数据采集卡的第二连接输送部；

表面压力部，用于检测上肢的表面接触压力信号，含有三个压力传感器、三个分压模块、一个压力信号调理模块、连接压力传感器和分压模块以及压力信号调理模的第三连接输送部；

人体角度部，用于检测上肢的人体肩肘角度，含有二个标志点、一个摄像头；

计算机，用于分析数据，得到分析结果；以及

显示屏，用于显示分析结果；

其中，六个表面肌电电极置于上肢的前臂部位，采用表面肌电电极采集前臂的表面肌电模拟信号，第一连接输送部将表面肌电模拟信号依次送入表面肌电调理模块和数据采集卡，表面肌电调理模块对表面肌电模拟信号进行滤波和信号放大，得到放大的表面肌电模拟信号，数据采集卡将放大的表面肌电模拟信号转换成表面肌电数字信号，

二个关节角度传感器分别置于上肢的手腕关节和手指关节部位，采用关节角度测量传感器采集手腕关节和手指关节的关节角度模拟信号，第二连接输送部依次将关节角度模拟信号送入通用放大器和数据采集卡，通用放大器对关节角度模拟信号进行滤波和信号放大，得到放大的关节角度模拟信号，数据采集卡将放大的关节角度模拟信号转换成关节角度数字信号，

三个压力传感器置于上肢的手掌部位，采用压力传感器得到表面压力，第三连接输送部依次将表面压力模拟信号传输到分压模块和压力信号调理模块，分压模块对表面压力模拟信号进行分压，得到分压后的表面压力模拟信号，压力信号调理模块将分压后的表面压力模拟信号进行滤波和信号放大，并将其转换成表面压力数字信号，

二个标志点分别置于上肢的手肘和手腕部位，摄像头用于采集操作员操作器械的视频信号，