CN108743215B - 一种基于柔性康复手套的康复训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性康复手套的康复训练系统,包括电机控制装置、康复手套、电刺激装置、主控模块、上位机、用于监测反馈康复手套动作姿态的体感控制器和用于检测反馈康复手套手指弯曲程度的弯曲传感器,电机控制装置用于驱使康复手套作训练动作,电刺激装置安装于康复手套,用于刺激手部肌肉;上位机根据体感控制器反馈的训练动作姿态数据,对应调配训练动作处方指令至主控模块,主控模块接收弯曲传感器反馈的数据、接收所述训练动作处方指令后,发出控制指令至电机控制装置和电刺激装置。本发明能实时反馈手部训练动作姿态,并根据上位机数据库调取实时训练处方反馈至电机控制装置、电极片以控制手套本体带动人手训练和得到相应电刺激。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械,具体涉及一种基于柔性康复手套的康复训练系统。
背景技术
中国每年新发脑卒中患者约200万人,脑卒中会导致患者肢体出现不同程度的运动功能障碍,70%~80%的脑卒中患者因为残疾不能独立生活。手是人类日常生活中使用频率较高的肢体部位之一,人手解剖结构相对复杂,手指外伤术后,常会伴有各种后遗症或并发症,严重影响手部运动功能。由此可见,外伤手术后的康复护理尤为重要,用来减少上述后遗症、并发症发病率。一般的康复方法如下三种:
1.物理因子治疗
物理治疗主要在早期开始介人,冷疗法是临床常用的物理疗法之一,低温可以使神经兴奋性降低、传导速度减慢,这对感觉、运动神经有阻滞作用,可阻断或抑制各种病理兴奋灶,故有镇痛解痉等作用。
2.运动治疗和作业治疗
运动和作业治疗是患手功能康复的重要组成部分。通常认为,康复训练中感觉运动输入反复刺激中枢,通过潜伏通路和突触的启用、轴突长芽等方式,使大脑功能重组,神经支配在一定程度上得以恢复。治疗的总体流程和肢体训练方法相似,早期以被动的关节活动和按摩为主,功能恢复期以主动手功能训练和生活能力训练为主。
3.手功能辅具
目前用于手功能康复方面的辅助用具主要有,分指板、气动手套和弹力辅助手矫形器、手部外骨骼装置、机器人辅助技术、脑一机接口技术等。其中,早期分指板的运用对于屈肌张力增高的患者手功能恢复有着显著意义。而气动手套和弹力辅助手矫形器能够帮助脑卒中患者手部完成很多复杂精细的功能性动作。
但以上康复手段或多或少都有不足和缺点,表现在目前康复训练需要康复治疗师一对一为患者进行治疗,例如对患肢进行重复性训练如CPM训练,然而,康复治疗师严重缺乏,工作强度大,训练内容单调,难以配合大量的患者完成康复训练。
目前也有用柔性控制手套进行康复训练的手功能辅具。柔性控制是指用柔性且有韧性的线来牵引和拉动手关节,能减少绝大部分由于机械对于手造成的负担,获得更加好的康复效果。目前,国内外相关康复设备将执行电机单元放置于手掌或相关关节处,虽设备整体重量有所下降,但重量多集中关节处,患者本身负担重量相对较大,结构复杂,训练动作单一,不易配合上肢整体功能恢复,如实际抓握物块进行摆放训练,患者手部需承担机械结构重量、电机重量和物块重量,不利于进行针对性、分阶段的康复训练,康复效果较差。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于柔性康复手套的康复训练系统,能实时反馈手部训练动作姿态,并根据上位机数据库调取实时训练处方反馈至电机控制装置、电极片以控制手套本体带动人手训练和得到相应电刺激,实现患者手部康复训练更具针对性,同时增加趣味性。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种基于柔性康复手套的康复训练系统,包括电机控制装置、康复手套、电刺激装置、主控模块、上位机、用于监测反馈康复手套动作姿态的体感控制器和用于检测反馈康复手套手指弯曲程度的弯曲传感器,电机控制装置用于驱使康复手套作训练动作,电刺激装置安装于康复手套,用于刺激手部肌肉;上位机内建训练动作处方数据库,根据体感控制器反馈的训练动作姿态数据,对应调配训练动作处方指令至主控模块,主控模块接收弯曲传感器反馈的数据、接收所述训练动作处方指令后,发出控制指令至电机控制装置和电刺激装置,以使康复手套的训练动作和电刺激协同工作。
进一步,所述电机控制装置包括阻力输出装置、电机牵拉机构和若干拉线机构,拉线机构的一端分别连接康复手套的手背和手心,电机牵拉机构的数量与拉线机构一一对应,电机牵拉机构的输出端与拉线机构的另一端分别相连,用于牵引拉线机构;阻力输出装置的数量与拉线机构一一对应,各拉线机构对应穿接于各阻力输出装置,通过阻力输出装置对拉线机构提供阻力。
进一步,电机牵拉机构包括电机、螺杆、滑板和支架,滑板滑动配合于支架,螺杆枢接于支架,螺杆穿接于滑板并与滑板螺接,电机固定于支架,电机的输出轴与螺杆对接,用于驱动螺杆旋转,拉线机构的另一端固定于滑板。
进一步,阻力输出装置包括底座、旋转驱动机构、连杆、缓冲件和压板和压台,旋转驱动机构和压台固定于底座,连杆一端与旋转驱动机构的输出端连接,连杆另一端与缓冲件一侧铰接,压板固定于缓冲件另一侧,压板与压台间形成供拉线机构穿过的压口。
进一步,电刺激装置包括信号接收器、解码器、电刺激器和若干对电极片,电极片分布贴附于康复手套的内壁,并分别与人手部肌肉位置对应,信号接收器、解码器、控制器、电刺激器和电极片依次电连接,信号接收器用于接收主控模块的控制指令,再通过解码器解码后输出运动数据数字信号至控制器,主控模块根据上位机内设的训练动作处方数据库信息输出电刺激处方控制信号至电刺激器,经电刺激器将数字信号转换成模拟信号后叠加至各对电极片。
进一步,主控模块包括芯片型号为Arduino Mega 2560的电机控制器和芯片型号为CC2541的电刺激控制器,电机控制器通过驱动板驱使电机控制装置的电机运作,电刺激控制器通过电刺激器驱使电极片运作。
进一步,拉线机构包括手指侧拉线、手指腹背拉线和手腕拉线,康复手套包括顺次连接成型的手指部分、掌心部分和手腕部分;手指腹背拉线、手指侧拉线和手腕拉线均分设于康复手套的手背和手心,手指腹背拉线的一端与手指部分的各手指指尖固定,手指腹背拉线的另一端经掌心部分后由手腕部分穿出;手腕拉线的一端固定于掌心部分,另一端经手腕部分穿出;掌心部分的手背和手心分别设有第一转向件,位于手背的第一转向件靠近小拇指根部,位于手心的第一转向件靠近大拇指根部;位于手背的手指侧拉线的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖,位于手背的手指侧拉线顺沿所述大拇指、食指和中指远离大拇指的一侧侧部贴合,位于手背的手指侧拉线另一端经位于手背的第一转向件转向后经手腕部分穿出;位于手心的手指侧拉线的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖,位于手心的手指侧拉线顺沿所述大拇指、食指和中指远离小拇指的一侧侧部贴合,位于手心的手指侧拉线另一端经位于手心的第一转向件转向后经手腕部分穿出。
进一步,手腕拉线的一端连接有片状连接头,片状连接头缝制于掌心部分。
进一步,手指腹背拉线包括拉线段、穿接件和延伸段,拉线段一端固定于手指部分的各手指指尖,穿接件设于掌心部分,并分布于手指部分的各手指的根部,拉线段另一端分别穿过各穿接件后连接延伸段,延伸段穿出手腕部分;每个拉线段分别对应贴合至手指部分的各手指,每个拉线段至少为两根线体,相邻线体之间形成间隔。
进一步,所述拉线机构还包括第二转向件,第二转向件设于掌心部分,并分别靠近手指部分的大拇指、食指和中指的根部。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明通过体感控制器和弯曲传感器,能够实时反馈患者手部训练的动作姿态和弯曲程度,以此通过主控模块来对应调取内建训练动作处方数据库的训练处方数据,并通过电机控制装置、电刺激装置来执行该训练处方数据,避免了患者单调乏味的自主手部训练,也无需康复治疗师指引,使患者的康复训练更具针对性和趣味性,康复训练效果更好。
附图说明
图1为本发明基于柔性康复手套的康复训练系统的连接示意图;
图2为本发明电机控制器的连接示意图;
图3为本发明电机控制装置的结构示意图;
图4为本发明电机牵拉机构的结构示意图;
图5为本发明阻力输出装置的结构示意图;
图6为本发明电刺激装置的电极片连接结构示意图;
图7为本发明电刺激康复装置的连接示意图;
图8为本发明电刺激康复装置的反馈模块连接示意图;
图9为本发明电刺激康复装置的电刺激器芯片连接示意图;
图10为本发明电刺激康复装置的电机控制器芯片连接示意图;
图11为本发明康复手套手背一侧的示意图(左手);
图12为本发明康复手套手心一侧的示意图(左手)。
图中:1、底座;2、旋转驱动机构;3、连杆;4、缓冲件;41、缓冲板;42、弹簧;5、压板;6、压台;7、压口;10、阻力输出装置;20、电机牵拉机构;201、电机;202、螺杆;203、滑板;204、支架;30、拉线机构;301、手指侧拉线;302、手指腹背拉线;3021、拉线段;3022、穿接件;3023、延伸段;303、手腕拉线;304、第一转向件;305、片状连接头;306、第二转向件;40、康复手套;401、手指部分;402、掌心部分;403、手腕部分;50、电极片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-2所示的一种基于柔性康复手套的康复训练系统,包括电机控制装置、康复手套40、电刺激装置、主控模块、上位机、用于监测反馈康复手套40动作姿态的体感控制器和用于检测反馈康复手套40手指弯曲程度的弯曲传感器,电机控制装置用于驱使康复手套40作训练动作,电刺激装置安装于康复手套40,用于刺激手部肌肉;上位机内建训练动作处方数据库,根据体感控制器反馈的训练动作姿态数据,对应调配训练动作处方指令至主控模块,主控模块接收弯曲传感器反馈的数据、接收所述训练动作处方指令后,发出控制指令至电机控制装置和电刺激装置,以使康复手套40的训练动作和电刺激协同工作。
通过体感控制器和弯曲传感器,能够实时反馈患者手部训练的动作姿态和弯曲程度,以此通过主控模块来对应调取内建训练动作处方数据库的训练处方数据,并通过电机控制装置、电刺激装置来执行该训练处方数据,避免了患者单调乏味的自主手部训练,也无需康复治疗师指引,使患者的康复训练更具针对性和趣味性,康复训练效果更好。
如图3-5所示,本实施例的电机控制装置包括阻力输出装置10、电机牵拉机构20和若干拉线机构30,拉线机构30的一端分别连接康复手套40的手背和手心,电机牵拉机构20的数量与拉线机构30一一对应,电机牵拉机构20的输出端与拉线机构30的另一端分别相连,用于牵引拉线机构30;阻力输出装置10的数量与拉线机构30一一对应,各拉线机构30对应穿接于各阻力输出装置10,通过阻力输出装置10对拉线机构30提供阻力。
通过电机牵拉机构20,对拉线机构30提供了牵引力,以使拉线机构30具备对柔性康复手套40的拉力,从而使患者具备了被动训练的方式,同时,结合拉线机构30固定在柔性康复手套40的手背和手心,从而使得拉线机构30可在在康复手套40的手背和手心同时施加牵引力,当两面的牵引力平衡后,患者手指、手腕训练动作得以保持,再结合阻力输出装置10对拉线机构30的阻力添加,能使患者在主动训练时,得到训练阻力,以上,实现了被动助力模式、动作保持模式、主动阻抗模式,使得训练方法、模式更加丰富,训练康复效果更显著。本实施例将主被动训练功能结合为一体,支持三种训练模式,主动训练基于渐进抗阻训练,被动治疗运动则可严格参照关节运动治疗技术。动作保持模式利用了作用力与反作用力原理,通过外力使手指保持特定的动作,达到训练目的。
如图4所示,本实施例的电机牵拉机构20包括电机201、螺杆202、滑板203和支架204,滑板203滑动配合于支架204,螺杆202枢接于支架204,螺杆202穿接于滑板203并与滑板203螺接,电机201固定于支架204,电机201的输出轴与螺杆202对接,用于驱动螺杆202旋转,拉线机构30的另一端固定于滑板203。电机201驱动螺杆202在支架204上旋转,从而带动滑板203在支架204上滑移,以此将旋转动力转为直线动力,以通过滑板203牵拉带动拉线机构30对康复手套40提供拉力。
如图5所示,进一步,阻力输出装置10包括底座1、旋转驱动机构2、连杆3、缓冲件4和压板5和压台6,旋转驱动机构2和压台6固定于底座1,连杆3一端与旋转驱动机构2的输出端连接,连杆3另一端与缓冲件4一侧铰接,压板5固定于缓冲件4另一侧,压板5与压台6间形成供拉线机构30穿过的压口7。
通过旋转驱动机构2的驱动作用,驱使连杆3摆动,以带动缓冲件4朝向压台6方向移动,进而带动压板5压向压台6,以压紧穿设在压口7的拉线机构30,使拉线机构30附带阻力,用于提供康复手套40手指关节运动的阻力,而由于旋转驱动机构2启停旋转灵活可调,因此其阻力输出也灵活可调,从而满足患者康复训练中对于手部训练时不同的阻力需求,更利于推广使用,而且,缓冲件4具备压板5与连杆3间的缓冲能力,可避免拉线机构30被压死,避免了损坏旋转驱动机构2,也利于康复训练的持续可靠进行。其中,底座1用于提供安装基础,以稳定固定在康复手套40上或其附属机构上。当拉线机构30受到压板5挤压的阻力时,用户在使用康复手套40时,手指、手腕的移动也将因拉线机构30受阻而受阻,以此满足用户康复训练的难度要求,特别适用于康复后期的用户。本实施例的缓冲件4包括缓冲板41和弹簧42,缓冲板41与连杆3另一端铰接,弹簧42连接于压板5和缓冲板41之间,通过弹簧42来提供弹力,以缓冲连杆3或拉线机构30带来的冲击。本实施例的旋转驱动机构2为舵机。
进一步,如图6-8所示,电刺激装置包括信号接收器、解码器、电刺激器和若干对电极片50,电极片50分布贴附于康复手套40的内壁,并分别与人手部肌肉位置对应,信号接收器、解码器、控制器、电刺激器和电极片50依次电连接,信号接收器用于接收主控模块的控制指令,再通过解码器解码后输出运动数据数字信号至控制器,主控模块根据上位机内设的训练动作处方数据库信息输出电刺激处方控制信号至电刺激器,经电刺激器将数字信号转换成模拟信号后叠加至各对电极片50。
通过电机控制装置驱动康复手套40动作,从而使患者跟随训练动作,与此同时,通过信号接收器,能够同时获得患者手部的动作数据,从而令控制器能够根据内设的处方数据库信息,来对应输出电刺激处方控制信号,例如,食指弯曲10°,则输出周期为50ms的方波信号至电刺激器,以转换成模拟信号至每对电极片50执行对人手肌肉部位(肌体)的电刺激,从而对患者的康复训练更为有效,提供了人手肌肉足够的刺激,进而提高了工作性能,同时使得操作性、控制性有所提高,并且能够保持病人肌肉活力,防止肌肉萎缩和减少肌肉痉挛,优化康复治疗过程,丰富功能性电刺激治疗手段。由于主控模块可执行调取不同的处方指令,因此电极片50的刺激信号得以调节。电极片50(本例为FES电极片50)可以以缝合的方式缝制于康复手套40内,也可以通过粘贴方式固定。
通过电刺激装置实现的FES功能性电刺激治疗是使用者佩戴康复手套40后,通过电极片50给某一部位的未受损的周围神经或肌肉通以精确程序控制。正常人体神经及肌肉组织,都是具有被刺激兴奋的组织,可以传导电流。因此,将适当的电流通过体表传达到神经或者肌肉组织上,使神经细胞或肌肉细胞因电刺激而产生兴奋作用,并继续向下传导,到达运动终板,引起一系列反应,最终引起肌肉有效收缩。功能重建FES在刺激神经肌肉的同时,也刺激传入神经,加上不断重复的运动模式信息,传入中枢神经系统,在皮层形成兴奋痕迹,逐渐恢复原有的运动功能。
本实施例中,主控模块包括芯片型号为Arduino Mega 2560的电机201控制器和芯片型号为CC2541的电刺激控制器,电机201控制器通过驱动板驱使电机控制装置的电机201运作,电刺激控制器通过电刺激器驱使电极片50运作。
如图9-10所示,本实施例所述控制器的芯片型号为CC2541,具有第一异步接收/发送端口,该第一接收/发送端口与电刺激器电连接。所述电刺激器为数字模拟转换器,其芯片型号为STM32F103RDT6,具有与第一接收/发送端口对应电连接的第二接收/发送端口。
本例中,电刺激器将电脉冲信号(时间、幅值、波形)传输到电极片50,电极片50连接病人皮肤。例如:本例通过基于弯曲传感器和体感控制器(Leap Motion)的手部运动数据采集和处理装置相连接,此例以手指弯曲10度为一个周期,当运动数据采集和处理装置采集到健康手指弯曲10度时,进行数据处理,然后发给信号接收器,控制器产生一种电刺激处方,输出电脉冲信号,刺激肢体产生相应的运动。当数据采集和处理装置采集到健康手指停止运动时,控制装置根据协议要求会自动停止电脉冲信号的发送。同时,当电刺激处方控制信号从电刺激器发送给电极片50时,若电极片50通过人体导通,也经反馈模块反馈出相应的提示(反馈由上位机设定),并在串口中显示,方便下一个指令的下达。
如图11-12所示,本实施例的拉线机构30包括手指侧拉线301、手指腹背拉线302和手腕拉线303,康复手套40包括顺次连接成型的手指部分401、掌心部分402和手腕部分403;手指腹背拉线302、手指侧拉线301和手腕拉线303均分设于康复手套40的手背和手心,手指腹背拉线302的一端与手指部分401的各手指指尖固定,手指腹背拉线302的另一端经掌心部分402后由手腕部分403穿出;手腕拉线303的一端固定于掌心部分402,另一端经手腕部分403穿出;掌心部分402的手背和手心分别设有第一转向件304,位于手背的第一转向件304靠近小拇指根部,位于手心的第一转向件304靠近大拇指根部;位于手背的手指侧拉线301的一端固定于手指部分401的大拇指、食指和中指的指尖,可采用套环的方式套于大拇指、食指和中指的指尖,更利于带动大拇指、食指和中指;位于手背的手指侧拉线301顺沿所述大拇指、食指和中指远离大拇指的一侧侧部贴合,位于手背的手指侧拉线301另一端经位于手背的第一转向件304转向后经手腕部分403穿出;位于手心的手指侧拉线301的一端固定于手指部分401的大拇指、食指和中指的指尖,位于手心的手指侧拉线301顺沿所述大拇指、食指和中指远离小拇指的一侧侧部贴合,位于手心的手指侧拉线301另一端经位于手心的第一转向件304转向后经手腕部分403穿出。
将手指腹背拉线302、手指侧拉线301和手腕拉线303均分设于手套本体的手背和手心,如此可进行往复的动作,即,在手腕部分403外的电机控制装置的牵引力对手指腹背拉线302、手指侧拉线301和手腕拉线303的牵引作用下:通过手指腹背拉线302能够带动手指部分401,使人手指作弯曲和伸展的往复动作;通过手指侧拉线301能够带动手指部分401,使人手指作内收和外展的往复动作(即手指间间隙增大外展或手指间间隙缩小并拢的动作);通过手腕拉线303能够带动手腕部分403和掌心部分402,使人手腕作弯曲、伸展的往复动作;通过以上的手指侧拉线301、手指腹背拉线302和手腕拉线303对手套本体的带动,就能带动人手进行康复训练所需的动作,而且各拉线间交错较少,不易干涉,其中,手指的弯曲、伸展、内收、外展动作,结合手腕的弯曲、伸展动作,更利于患者得到手部关节的全面全功能训练。第一转向件304可对手腕部分403外的牵引力方向,转移为手指侧拉线301的所需的侧向拉力方向,能在避免拉线间干涉的基础上,简化实现手指的内收、外展。
本实施例的手指腹背拉线302、手指侧拉线301和手腕拉线303均采用大马力线,具有强大的牵拉力,同时具备足够韧性。康复手套40的本体采用棉布手套制作,柔性贴合人手掌。
为使手腕拉线303更好地与掌心部分402连接,避免康复手套40的本体被牵引力撕裂,手腕拉线303的一端连接有片状连接头305,片状连接头305缝制于掌心部分402,片状连接头305可以分散牵引力。
为使手指的弯曲、伸展更为平稳,手指腹背拉线302包括拉线段3021、穿接件3022和延伸段3023,拉线段3021一端固定于手指部分401的各手指指尖,穿接件3022设于掌心部分402,并分布于手指部分401的各手指的根部,拉线段3021另一端分别穿过各穿接件3022后连接延伸段3023,延伸段3023穿出手腕部分403。通过穿接件3022的设置,使得外部牵引力的作用能够更为集中,使手指腹背拉线302更贴合手套本体,利于走线。本例的穿接件3022可以设为扣环,将扣环扣于掌心部分402,将拉线段3021穿接于扣环即可实现外部牵引力对弯曲、伸展作用的约束。也可将穿接件3022配置为孔,直接设置在掌心部分402。为进一步平稳手指的弯曲和伸展动作,每个拉线段3021分别对应贴合至手指部分401的各手指,每个拉线段3021至少为两根线体,相邻线体之间形成间隔,更多的线体更能覆盖手指,使手指在弯曲和伸展动作过程中不易偏移走位。
本实施例的所述拉线机构30还包括第二转向件306,第二转向件306设于掌心部分402,并分别靠近手指部分401的大拇指、食指和中指的根部。第二转向件306能够进一步提升转化牵引力方向的效果,使手指侧拉线301提供的侧向拉力更为稳定。第二转向件306可采用与第一转向件304相同的制作方式制得。
本发明的实施方式不限于此,按照本发明的上述内容,利用本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更,均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,包括电机控制装置、康复手套、电刺激装置、主控模块、上位机、用于监测反馈康复手套动作姿态的体感控制器和用于检测反馈康复手套手指弯曲程度的弯曲传感器,电机控制装置用于驱使康复手套作训练动作,电刺激装置安装于康复手套,用于刺激手部肌肉;上位机内建训练动作处方数据库,根据体感控制器反馈的训练动作姿态数据,对应调配训练动作处方指令至主控模块,主控模块接收弯曲传感器反馈的数据、接收所述训练动作处方指令后,发出控制指令至电机控制装置和电刺激装置,以使康复手套的训练动作和电刺激协同工作;所述电机控制装置包括阻力输出装置、电机牵拉机构和若干拉线机构,拉线机构的一端分别连接康复手套的手背和手心,电机牵拉机构的数量与拉线机构一一对应,电机牵拉机构的输出端与拉线机构的另一端分别相连,用于牵引拉线机构;阻力输出装置的数量与拉线机构一一对应,各拉线机构对应穿接于各阻力输出装置,通过阻力输出装置对拉线机构提供阻力;
阻力输出装置包括底座、旋转驱动机构、连杆、缓冲件、压板、压台,旋转驱动机构和压台固定于底座,连杆一端与旋转驱动机构的输出端连接,连杆另一端与缓冲件一侧铰接,压板固定于缓冲件另一侧,压板与压台间形成供拉线机构穿过的压口。
2.根据权利要求1所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,电机牵拉机构包括电机、螺杆、滑板和支架,滑板滑动配合于支架,螺杆枢接于支架,螺杆穿接于滑板并与滑板螺接,电机固定于支架,电机的输出轴与螺杆对接,用于驱动螺杆旋转,拉线机构的另一端固定于滑板。
3.根据权利要求1所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,电刺激装置包括信号接收器、解码器、电刺激器和若干对电极片,电极片分布贴附于康复手套的内壁,并分别与人手部肌肉位置对应,信号接收器、解码器、控制器、电刺激器和电极片依次电连接,信号接收器用于接收主控模块的控制指令,再通过解码器解码后输出运动数据数字信号至控制器,主控模块根据上位机内设的训练动作处方数据库信息输出电刺激处方控制信号至电刺激器,经电刺激器将数字信号转换成模拟信号后叠加至各对电极片。
4.根据权利要求3所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,主控模块包括芯片型号为Arduino Mega 2560的电机控制器和芯片型号为CC2541的电刺激控制器,电机控制器通过驱动板驱使电机控制装置的电机运作,电刺激控制器通过电刺激器驱使电极片运作。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,拉线机构包括手指侧拉线、手指腹背拉线和手腕拉线,康复手套包括顺次连接成型的手指部分、掌心部分和手腕部分;手指腹背拉线、手指侧拉线和手腕拉线均分设于康复手套的手背和手心,手指腹背拉线的一端与手指部分的各手指指尖固定,手指腹背拉线的另一端经掌心部分后由手腕部分穿出;手腕拉线的一端固定于掌心部分,另一端经手腕部分穿出;掌心部分的手背和手心分别设有第一转向件,位于手背的第一转向件靠近小拇指根部,位于手心的第一转向件靠近大拇指根部;位于手背的手指侧拉线的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖,位于手背的手指侧拉线顺沿所述大拇指、食指和中指远离大拇指的一侧侧部贴合,位于手背的手指侧拉线另一端经位于手背的第一转向件转向后经手腕部分穿出;位于手心的手指侧拉线的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖,位于手心的手指侧拉线顺沿所述大拇指、食指和中指远离小拇指的一侧侧部贴合,位于手心的手指侧拉线另一端经位于手心的第一转向件转向后经手腕部分穿出。
6.根据权利要求5所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,手腕拉线的一端连接有片状连接头,片状连接头缝制于掌心部分。
7.根据权利要求5所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,手指腹背拉线包括拉线段、穿接件和延伸段,拉线段一端固定于手指部分的各手指指尖,穿接件设于掌心部分,并分布于手指部分的各手指的根部,拉线段另一端分别穿过各穿接件后连接延伸段,延伸段穿出手腕部分;每个拉线段分别对应贴合至手指部分的各手指,每个拉线段至少为两根线体,相邻线体之间形成间隔。
8.根据权利要求5所述的基于柔性康复手套的康复训练系统,其特征在于,所述拉线机构还包括第二转向件,第二转向件设于掌心部分,并分别靠近手指部分的大拇指、食指和中指的根部。
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Families Citing this family (9)
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CN109621150B (zh) * | 2018-11-29 | 2023-11-03 | 苏州国科医工科技发展(集团)有限公司 | 基于多模感觉的手功能康复设备 |
CN109394505B (zh) * | 2018-11-29 | 2023-11-28 | 苏州国科医工科技发展(集团)有限公司 | 穿戴式手震动康复装置设备 |
CN110742774A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-02-04 | 深圳睿瀚医疗科技有限公司 | 一种基于Leap Motion的健患侧协同手部训练系统 |
CN110975142A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-10 | 深圳尚瑞得科技有限公司 | 可穿戴手臂电刺激治疗仪 |
CN111558204B (zh) * | 2020-03-25 | 2024-01-12 | 威海威高医疗系统有限公司 | 智能握力辅助手套导向器 |
CN111773027B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-06-28 | 上海师范大学 | 一种柔性驱动的手功能康复机器人控制系统及控制方法 |
CN111838838A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 张润卯 | 一种多功能医用防护手套及其使用方法 |
CN111973399A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 西安交通大学 | 基于指尖触觉刺激的手功能康复训练系统 |
CN113288550B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-05-31 | 中国人民解放军陆军特色医学中心 | 一种用于体感技术的颈部肌肉纤维化康复治疗装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106214418A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-14 | 山东大学 | 一种柔性穿戴式外骨骼欠驱动全指训练康复机械手 |
CN106693304A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-05-24 | 王瑛琪 | 手指锻炼恢复仪器 |
CN207087856U (zh) * | 2017-04-08 | 2018-03-13 | 金子楗 | 一种基于触觉反馈的外骨骼 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100594867C (zh) * | 2007-12-10 | 2010-03-24 | 华中科技大学 | 一种穿戴式手功能康复机器人及其控制系统 |
CN101433491B (zh) * | 2008-12-05 | 2010-12-22 | 华中科技大学 | 多自由度的穿戴式手功能康复训练机器人及其控制系统 |
JP5472680B2 (ja) * | 2009-04-09 | 2014-04-16 | 国立大学法人 筑波大学 | 装着式動作補助装置 |
WO2012165880A2 (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 주식회사 네오펙트 | 재활 운동 장치, 재활 운동 장치에서의 능동 보조 제어 방법 및 장치, 모바일 연동 장갑형 데이터 입력 장치 |
CN102813998B (zh) * | 2012-08-01 | 2015-01-14 | 上海交通大学 | 中枢神经损伤患者用多功能复合康复系统 |
CN203564250U (zh) * | 2013-04-25 | 2014-04-30 | 西安交通大学苏州研究院 | 用于手功能康复训练与评估的数据手套 |
CN204496431U (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-22 | 贾岳杭 | 上肢穿戴式动作捕捉设备 |
CN104622613B (zh) * | 2015-03-17 | 2017-09-29 | 汪兴欣 | 多功能手/脚套 |
CN105213153B (zh) * | 2015-09-14 | 2018-06-26 | 西安交通大学 | 基于脑肌信息变阻抗的下肢康复机器人控制方法 |
CN105963926A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-28 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 多模态融合手功能康复训练与智能评估系统 |
CN106618963A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-05-10 | 南京航空航天大学 | 一种并指术后可穿戴康复机器人手套装置及康复训练方法 |
CN106691780A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-05-24 | 康映科技(上海)有限公司 | 一种多模式手功能训练仪 |
CN107224669A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-10-03 | 上海理工大学 | 自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统 |
CN107174482A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-19 | 山东大学 | 穿戴式康复手套及方法 |
CN107397648B (zh) * | 2017-06-30 | 2019-07-12 | 中国科学院自动化研究所 | 一种手部康复装置及系统 |
CN107440887B (zh) * | 2017-09-21 | 2023-09-22 | 臧大维 | 全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统 |
CN107550687A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-01-09 | 王勃然 | 多功能自适应性康复手套 |
-
2018
- 2018-04-11 CN CN201810324460.8A patent/CN108743215B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106214418A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-14 | 山东大学 | 一种柔性穿戴式外骨骼欠驱动全指训练康复机械手 |
CN106693304A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-05-24 | 王瑛琪 | 手指锻炼恢复仪器 |
CN207087856U (zh) * | 2017-04-08 | 2018-03-13 | 金子楗 | 一种基于触觉反馈的外骨骼 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN108743215A (zh) | 2018-11-06 |
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