CN103143115B - 一种用于治疗中风的康复手套 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于治疗中风的康复手套，包括手套本体，还包括：五个传感器，分别设置在手套本体的五指上，用于检测各手指的近端指间关节的角度变化；电极，用于向中风手臂的指伸肌施加电刺激；控制单元，用于接收传感器输出的各手指的近端指间关节的角度变化，并依据该角度变化信号控制电极输出电刺激。本发明一种用于治疗中风的康复手套，结构简单，使用方便，通过检测中风患者瘫痪手掌的近端指间关节的角度变化，对瘫痪侧手臂指伸肌施加相应的电刺激，使中风患者的手掌张开，达到中风康复的目的，适合在家庭中使用。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复保健用品领域，具体涉及一种用于治疗中风的康复手套。
背景技术
中风是一种因为脑缺血或脑出血导致脑功能缺失的疾病。多数中风患者表现为偏瘫，即一侧手脚不能活动自如。
临床上用于中风患者瘫痪手部康复的相关治疗手段有：理疗，运动疗法，以及功能性电刺激等。
授权公告号为CN202715016U的实用新型公开了一种康复手套，包括手套本体，手套本体背部设有控制电路。控制电路具有输出电刺激功能，可以通过与控制电路相连的电极作用于手臂表面，并使电流作用到表皮下的指伸肌，引起肌肉兴奋收缩，进而促使中风患者的瘫痪手臂可以张开。
在中风患者瘫痪手部康复的治疗手段中，功能性电刺激具有使用方便，适应性好，能改善运动功能的特点，因而特别适合家庭使用。
功能性电刺激依据触发方式的不同可以划分为触发式功能性电刺激和非触发式功能性电刺激。
触发式功能性电刺激的刺激输出由肌肉自主收缩触发，而且触发刺激的肌肉运动与刺激产生的运动具有关联性。目前见诸报道的有两种功能性电刺激可以归为触发式功能性电刺激。一种是EMG（肌电）触发的功能性电刺激，即根据肌肉上记录到的EMG强度进行阈值判断，从而进行刺激触发。另一种是位置反馈触发的功能性电刺激，即记录肌肉收缩产生的动作信息（如中风患者瘫痪侧腕关节的扭矩），并根据这些信息触发电刺激。
非触发式电刺激则是用开关或者与刺激产生的运动无关的肌肉运动来触发，比如用胸锁乳突肌上记录到的EMG或者下巴上记录到的运动信息来触发作用在手上的电刺激。
触发式电刺激需要病人的认知能力参与，相比机械地重复运动，这种方式能更多地刺激到运动皮层，进而促进康复。与此同时利用触发式功能性电刺激使中风病人手掌张开也更符合中风病人中风前的用手习惯，毕竟没中风前的张手动作是自然而然的，而不是想张手之前先按开关。故而，出于强化康复效果考虑，本发明采用了触发式功能电刺激手段用于中风病人日常训练使用。
发明内容
本发明提供了一种用于治疗中风的康复手套，结构简单，使用方便，通过检测中风患者瘫痪手掌的手指间相对位置，对瘫痪侧手臂指伸肌施加相应的电刺激，使中风患者的手指张开，达到中风康复的目的。
一种用于治疗中风的康复手套，包括手套本体，还包括：
五个传感器，分别设置在手套本体的五指上，用于检测各手指的近端指间关节的角度变化；
电极，用于向中风手臂的指伸肌施加电刺激；
控制单元，用于接收传感器输出的各手指的近端指间关节的角度变化，并依据该角度变化信号控制电极输出电刺激。
中风患者将手套本体佩戴在瘫痪的手掌上，并将电极贴在该手掌同侧手臂的指伸肌处，所述设置在手套本体五指上的传感器用于检测各手指的近端指间关节角度变化，控制单元接收到传感器传输的各手指的近端指间关节角度后，计算近端指间关节角度的变化值（即计算手指伸展开与手指合拢时近端指间关节角度的差值），五个手指的近端指间关节角度的变化值进行加权叠加处理，如果加权叠加后角度的变化值超过第一阈值，则控制电极向中风手臂的指伸肌输出电刺激，使五指的指间关节以及掌指关节的张开角度更大。
同时，控制单元继续接收并处理传感器传输的手指的近端指间关节角度变化信息。如果计算得到的加权叠加角度值没有超过第二阈值，则控制单元增加电刺激的输出强度，直至控制单元接收到的五指的近端指间关节角度的变化值经过加权叠加计算得到的变化值超过第二阈值；如果五指的近端指间关节角度的变化值经过加权叠加计算后的变化值超过第二阈值，控制单元会在一段时间后（该时间可以依据需要进行设定）控制电极停止输出电刺激。
加权叠加计算近端指间关节角度的变化值时，从大拇指到小拇指的权重系数依次为1/7、2/7、2/7、1/7、1/7（权重系数可以依据中风患者的不同情况进行调整），将各手指的近端指间关节角度的变化值乘以权重，进行累加后得到的变化值与第一阈值或者第二阈值做比较。
所述控制单元为具有数据存储和处理功能的芯片，例如单片机。
由于中风患者的瘫痪程度各不相同，因此，第一阈值和第二阈值可以依据中风患者的个体差异进行设置。
很大一部分中风病人在瘫痪后手掌仍具有一部分自主张开能力，但是他们残余的张手能力很弱，很多患者都无法完全张开手掌，即使有部分患者能完全张开手掌，他们张手的力度也很小，故而本发明在检测到中风病人张手角度超过第一阈值后输出电刺激，使中风病人的手掌能张开更大的角度并且加强他们的张手力度。
由于持续输出电刺激会使中风病人手掌持续处于张开状态，因此当本发明检测到中风病人手掌张开角度超过第二阈值一段时间后停止电刺激输出。中风病人在本发明停止电刺激后可以稍事休息，然后尽力合拢瘫痪侧手掌。当佩戴本发明的中风病人合拢手掌后，患者可以通过努力张开手掌来触发下一次康复训练。每次施加电刺激的持续时间也依据中风患者的体质状况不同进行选择。
作为优选，所述电极与控制单元之间为可拆卸连接。
中风患者将电极贴在瘫痪一侧手臂的指伸肌处后，再将电极与控制单元相连接，方便电极粘贴的操作。
作为优选，对于除大拇指之外的四个手指，四个传感器分别设置在手套本体上对应手指的掌指关节和远端指间关节之间的位置，对于大拇指，传感器设置于手套本体上大拇指对应的掌指关节与指尖之间的位置。
在对应手指的掌指关节和远端指间关节之间的位置设置传感器，将该传感器测得的位置信息与手掌的掌背某一位置做比较，得到传感器相对手掌掌背的转动角度作为近端指间关节的角度。
所述传感器可以为霍尔传感器，所述手套本体的手掌部位设有与霍尔传感器相作用的永磁元件。五个霍尔传感器分别对应五个手指，而永磁元件可以采用一个，五个不同的霍尔传感器依据与永磁元件的距离变化分别向控制单元发送对应的信号。
手指伸展或者合拢时，霍尔传感器与永磁元件的距离发生变化，霍尔传感器会向控制单元发出对应的电信号，控制单元根据手套本体各部分的尺寸可以换算成各手指的近端指间关节的角度变化。
所述传感器也可以是压电传感器，由于手指曲张程度（指间关节的张开角度和掌指关节的张开角度）的不同，压电传感器所受到的压力是有变化的，因此，可以通过压电传感器的信号获得近指端间关节的角度变化。
作为优选，本发明使用了一种有机材料制成的柔性角度传感器（Flexsensor，spectrasymbol公司），该柔性角度传感器可以将角度变化信息转换成电阻阻值变化信息，它的角度衡量范围为90度-180度，弯曲寿命大于100000次，因此本发明将其用于直接测量各手指近端指间关节的角度变化。
手指健全的人除大拇指外都有两个指间关节，其中近端指间关节的是两个手指关节中更靠近手掌的关节，大拇指只有一个指间关节，为表述方便考虑，大拇指的指间关节也用近端指间关节表述。由于手指张开过程中近端指间关节的变化角度比远端指间关节的变化角度大，并且手指自然张开过程中远端指间关节与近端指间关节的角度变化有跟随关系，因此，测量近端指位置计算手指的张开角度更为精确，判断中风患者的张开手指意愿更为准确。
作为优选，所述传感器设置在手套本体的背面，所述传感器的表面覆盖有胶皮。
利用胶皮将传感器固定在手套本体背面的五指上，在五指张开以及握拢时，传感器不易对手指动作造成干扰，同时，胶皮也可以对传感器形成保护，延长康复手套的使用寿命。
本发明中手套本体的背面是指手套本体相对应手掌背面的一侧，手套本体的正面是指手套本体相对应手掌掌心的一侧。
由于中风患者的瘫痪手掌往往出现自然的弯曲，不易伸直，因此，优选地，所述手套本体设有便于佩戴的拉链。拉链可以设置在手套本体的一侧，也可以设置在手套本体内侧掌面，可以呈直线型设置，也可以具有一定的弯曲，例如，所述拉链沿手套本体的掌心边缘设置，且拉链一端处在手套本体的开口处。
作为优选，所述控制单元设有可与计算机进行数据传输的蓝牙模块。
康复手套通过蓝牙模块与计算机进行数据传输，可以在计算机相应的程序软件上进行中风患者康复数据的采集、记录以及分析，并且通过计算机也可以进行第一阈值、第二阈值以及电刺激的频率、刺激时间、脉冲宽度等相关参数的设置。
作为优选，所述控制单元设置在手套本体的背面。
控制单元设置在手套本体的背面可以使康复手套的整体结构更紧凑，同时，设置在康复手套的背面，也可以避免控制单元对手指的张开和握拢造成干扰。
本发明一种用于治疗中风的康复手套，结构简单，使用方便，通过检测中风患者瘫痪手掌的手指间相对位置，对瘫痪侧手臂指伸肌施加相应的电刺激，使中风患者的手指张开，达到中风康复的目的，适合在家庭中使用。
附图说明
图1为本发明用于治疗中风的康复手套的背面的示意图；
图2为本发明用于治疗中风的康复手套的正面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明用于治疗中风的康复手套做详细描述。
如图1所示，一种用于治疗中风的康复手套，包括手套本体6，还包括分别设置在手套本体6的五指上用于检测各手指的近端指间关节的角度变化的五个传感器1、用于向中风手臂的指伸肌施加电刺激的电极7以及用于接收传感器1输出的各手指的近端指间关节的角度变化，并依据该该角度变化信号控制电极7输出电刺激的控制单元3。
其中4个传感器1设置在手套本体6上对应手指（除大拇指外）的掌指关节和远端指间关节之间的位置，剩余一个传感器1设置在手套本体6上大拇指的掌指关节与指尖之间的位置。上述位置设置可以使手指张开角度的计量更为精确，判断中风患者的张开手指意愿更为准确。
传感器1设置在手套本体6背面的五指上，传感器1的表面覆盖有胶皮。设置在该位置可以避免传感器1对手指动作造成干扰，同时，胶皮可以对传感器1形成保护，延长康复手套的使用寿命。
控制单元3设置在手套本体6的背面，避免控制单元3对手指的张开和握拢造成干扰，同时可以避免手指握拢时对控制单元3进行挤压，增加控制单元3的寿命。
控制单元3与电极7之间为可拆卸连接，即在控制单元3上设置插口5，电极7具有与该插口5相应的插头，将电极7粘贴在瘫痪手臂的指伸肌部位后，将电极7的插头插入控制单元3的插口5，实现控制单元3对电极7输出电刺激的控制。
控制单元3配备有相应的电源2和开关4，控制单元3上还设有用于指示工作状态的指示灯8，指示灯8亮即表明康复手套使用状态正常。
控制单元3设有可与计算机进行数据传输的蓝牙模块。康复手套通过蓝牙模块与计算机进行数据传输，在计算机相应的程序软件上进行中风患者康复数据的采集、记录以及分析，并且通过计算机进行第一阈值、第二阈值以及电刺激的频率、刺激时间、脉冲宽度等相关参数的设置。
由于中风患者的瘫痪手掌往往出现自然的弯曲，不易伸直，因此，需要在手套本体6上设置拉链9，如图2所示，拉链9沿手套本体6的掌心边缘设置，且拉链9一端处在手套本体6的开口处。
本发明用于治疗中风的康复手套使用时，将手套本体6佩戴在中风患者瘫痪的手掌上，将电极7贴在相应侧手臂的指伸肌上（初次使用时，可在专业人员的指导下粘贴电极7），然后将电极7与控制单元3相连接，开启控制单元3，指示灯8亮，进入工作状态，中风患者先握紧戴有手套的瘫痪侧手掌，然后尽全力张开手掌，传感器1检测手指的近端指间关节角度，控制单元3接收到传感器1传输的手指的近端指间关节角度后，计算五个手指的近端指间关节的张开角度的加权叠加值，加权叠加时，从大拇指到小拇指的权重系数依次为1/7，2/7，2/7，1/7，1/7，如果加权叠加值超过第一阈值，则控制电极7向中风手臂的指伸肌输出电刺激（电刺激的持续时间一般设置为5s），使指关节与掌指关节的张开角度更大，如果该加权叠加值没有超过第二阈值，则控制单元3增加电刺激的输出强度，直至五指的近端之间关节的角度变化的加权叠加值超过第二阈值；如果五指近端指间关节的加权叠加角度超过第二阈值，五指近端指间关节的加权叠加角度持续超过第二阈值一段时间之后，控制单元3控制电极7停止输出电刺激。
第一阈值可以根据中风病人残余的自主张手能力进行设置，它的范围为10-80度。第二阈值也可根据中风病人在接受电刺激后的手掌张开情况适当调整，它的调整范围为60-90度。设置时第二阈值至少比第一阈值大10度。
电刺激脉冲为方波，脉冲幅度固定为150V，脉冲宽度可调，调节范围是10-90us，调节精度是10us。电刺激频率为40Hz。在五指近端指间关节的加权叠加角度超过第一阈值且小于第二阈值时，每一种强度的电刺激持续1秒，两种不同强度的电刺激之间间隔0.2秒。
Claims (6)
1.一种用于治疗中风的康复手套，包括手套本体，其特征在于，还包括：
五个传感器，分别设置在手套本体的五指上，用于检测各手指的近端指间关节的角度变化；所述手套本体设有便于佩戴的拉链；
对于除大拇指之外的四个手指，四个传感器分别设置在手套本体上对应手指的掌指关节和远端指间关节之间的位置，对于大拇指，传感器设置于手套本体上大拇指对应的掌指关节与指尖之间的位置；
电极，用于向中风手臂的指伸肌施加电刺激；
控制单元，用于接收传感器输出的各手指的近端指间关节的角度变化，并依据该角度变化信号控制电极输出电刺激，具体实施方法如下：
设置在手套本体五指上的传感器检测各手指的近端指间关节角度变化，控制单元接收到传感器传输的各手指的近端指间关节角度后，计算近端指间关节角度的变化值，对五个手指的近端指间关节角度的变化值进行加权叠加处理，如果加权叠加后角度的变化值超过第一阈值，则控制电极向中风手臂的指伸肌输出电刺激，使五指的指间关节以及掌指关节的张开角度更大；
控制单元继续接收并处理传感器传输的手指的近端指间关节角度变化信息，如果计算得到的加权叠加角度值没有超过第二阈值，则控制单元增加电刺激的输出强度，直至控制单元接收到的五指的近端指间关节角度的变化值经过加权叠加计算得到的变化值超过第二阈值；
如果五指的近端指间关节角度的变化值经过加权叠加计算后的变化值超过第二阈值，控制单元会在一段时间后控制电极停止输出电刺激；
第一阈值的范围为10-80度，第二阈值的调整范围为60-90度，且第二阈值至少比第一阈值大10度。
2.如权利要求1所述的用于治疗中风的康复手套，其特征在于，所述电极与控制单元之间为可拆卸连接。
3.如权利要求2所述的用于治疗中风的康复手套，其特征在于，所述传感器设置在手套本体的背面，所述传感器的表面覆盖有胶皮。
4.如权利要求3所述的用于治疗中风的康复手套，其特征在于，所述拉链沿手套本体的掌心边缘设置，且拉链一端处在手套本体的开口处。
5.如权利要求4所述的用于治疗中风的康复手套，其特征在于，所述控制单元设有可与计算机进行数据传输的蓝牙模块。
6.如权利要求5所述的用于治疗中风的康复手套，其特征在于，所述控制单元设置在手套本体的背面。
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