[发明专利]一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔

说明书

本公开提供了一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔，包括笔、触摸屏和分析模块，所述笔包括笔主体和笔尖，笔主体外侧设置有至少三块连接板，所述连接板的末端延伸至笔尖，所述连接板的上端具有抓握部，所述笔主体内部分别设置有三个六维力矩传感器，根据采集的力矩信息，通过矢量运算求取各指尖施加的合外力大小，根据笔尖的位置与力矩大小，计算实际运动轨迹相对于目标运动轨迹的最短欧氏距离偏移量，确定测试过程中的运动控制水平。本公开可以准确记录并分析抓握笔完成写字或画画过程中的指力协调性。

技术领域

本公开属于训练或书写设备技术领域，涉及一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

手以其极高的结构及控制自由度被认为是我们人体最灵活的器官。参与手部感知与运动的神经元在大脑皮层中分布广泛且组织严密，为精细复杂的手部运动控制提供了神经生理学基础。但在缺血性和出血性脑卒中后，大脑皮层中与手部感知运动功能相关联的区域较肢体其他部位更容易收到损伤，导致不同程度的手部功能障碍。究竟如何能测试评估手功能特别是精细运动下的手功能仍是康复医学届极其关注的问题。获得对手部精细功能的准确评估，不仅能提升对脑卒中等神经性疾病损伤程度的认识，也能更好地指导患者的康复治疗。

握笔写字或画画是日常生活中最常用的手功能之一。当手指握笔完成特定轨迹的运动时，各手指需要精确施加力量以保证笔的正确位姿，并确保笔尖的运动轨迹符合要求。当视线发现笔尖轨迹与目标轨迹不一致时，手指力量将进行调整以改变笔的姿态，使笔尖回到正确的运行轨道。因此，这个看似简单的握笔写字或画画过程是在神经系统参与下、利用实时感知运动融合机制、在反馈控制参与下完成的精细动作，其核心在于各手指握力的协调性及握力与笔尖运动轨迹的耦合性。

手指握力的协调性能有效反映神经系统的功能状态。当中枢神经系统出现退化或损伤时，均能显著影响手指力量的协调性。如脑卒中患者中长期伴有指力协调性障碍的有多达80％的比例，对这部分人群进行有针对性的指力协调性训练评估意义重大，据发明人了解，目前虽有不少专利对抓握训练中的笔进行了设计，但都缺乏对每个手指力量的单独记录，以及对各手指协调配合完成写字画画等动作时力量协调性的准确计算。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔，本公开可以准确记录并分析抓握笔完成写字或画画过程中的指力协调性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔，包括笔、触摸屏和分析模块，所述笔包括笔主体和笔尖，笔主体外侧设置有至少三块连接板，所述连接板的末端延伸至笔尖，所述连接板的上端具有抓握部，所述笔主体内部分别设置有三个六维力矩传感器，分别用于采集抓握部对应的拇指、食指与中指的指尖力与力矩信号；

所述触摸屏，被配置为显示目标运动轨迹，并采集笔在描绘目标运动轨迹过程中形成的实际运动轨迹的笔尖所处各位置与力矩大小；

所述分析模块，与六维力矩传感器和触摸屏连接，生成目标运动轨迹，根据力矩信息，通过矢量运算求取各指尖施加的合外力大小，根据笔尖的位置与力矩大小，计算实际运动轨迹相对于目标运动轨迹的最短欧氏距离偏移量，确定测试过程中的运动控制水平。

作为可选择的实施方式，所述六维力矩传感器通过螺纹孔镶嵌在笔主体上；所述六维力矩传感器分别设置于笔主体内部不同位置处。

作为可选择的实施方式，所述连接板包括至少三个部分，从上到下依次是接触部、过渡部和收敛部，所述接触部与相应的六维力矩传感器连接，所述过渡部具有一弯折区域，使连接板在竖直方向上向笔主体内部方向过渡，所述收敛部呈从上到下逐步缩小的形状，各收敛部外沿依次连接，收敛部的下部尖端，形成笔尖。

作为进一步限定的实施方式，所述收敛部与竖直方向具有一定的夹角。