CN218871192U - 结合视动训练的传感手康复装置 - Google Patents

Abstract

结合视动训练的传感手康复装置，涉及医疗康复器械的技术领域。镜像手套的指套背部分别安装有五条弯曲传感器，每条弯曲传感器通过数据线与控制装置连接；弯曲传感器在弯曲时阻值发生变化，通过电压的改变从而输出不同信号；康复训练手套的手掌及手腕处装有五个舵机，每个舵机通过牵引绳分别与对应手指相连；每个舵机通过数据线与控制装置连接；控制模块通过接收弯曲传感器的输出信号，发出信号控制舵机牵引手指运动；视动刺激游戏模块是通过数据线与控制装置相连，通过手指运动控制游戏界面。本实用新型能够有效提高患者的协调能力和注意力，以患者的主观意识进行康复训练，有利于脑卒中患者尤其是伴有UNS的患者更好的进行康复治疗。

Description

结合视动训练的传感手康复装置

技术领域

本实用新型涉及医疗康复器械的技术领域，具体涉及结合视动训练的传感手康复装置。

背景技术

目前脑卒中是单病种致死致残率最高的疾病，偏侧空间忽略（USN）是脑卒中常见的并发症之一，是指由于察觉不到病灶侧大脑支配的对侧身体或空间的刺激而不能引起相应反应和定位的症状，表现为对一侧空间的物体或身体的注意力下降，影响患者生活质量。与偏盲患者不同，USN患者不会有意识地转动头部来补偿视野，约49%左脑卒中患者、70%右脑卒中患者会出现单侧忽略症状。

镜像疗法基于镜像神经元假说。镜像神经元位于于额下回后部、前运动皮质、顶下小叶等部位，在运动意图理解、动作联想学习和运动模仿中起重要作用，在人类额叶和顶叶均有较强的激活，通过健侧肢体活动的成像，让患者将此成像想象为患侧肢体的活动，从而激活镜像神经元，提高中枢神经的可塑性以及视觉反应性。如果患者的患侧肢体不能完成主动运动，治疗师需要帮助患者完成与健侧重复的动作，从而增加患者对忽略测的注意力，进而增加偏瘫侧的活动，改善其相应的症状。

低速的视动导至被忽略的大脑半球，平稳的眼球追踪运动与视动性眼球震颤在神经网络的刺激可将注意力引激活上有很大程度的重叠。视动刺激即当患者的观察视野中向左移动，会给躯体一种向右旋转的印象,大脑可重新向左定位。

临床中常采用视动训练、视觉扫描疗法、镜像疗法、颈部肌肉震动法、经颅电刺激、重复经颅磁刺激法、强制性诱导运动疗法、生活环境调整等方法对偏侧忽略的患者进行干预。

目前，临床上针对脑卒中后偏侧忽略患者的康复治疗主要分为自上而下以及自下而上的干预方法。自上而下的干预方法强调患者对忽略训练的主动性，并要求他们对这种疾病有清醒的认识。常见方法有视觉扫描训练，经颅磁刺激技术，经颅直流电技术。自下而上的干预方法不需要患者意识到疾病，而是通过改变受损的空间表征。常见方法包括强制性诱导运动疗法，棱镜适应性训练，镜像疗法。然而，Longley, V等认为上述干预方法还需要通过高质量的随机试验再进行更加充分的研究，来确定其潜在的或不利的影响。除了上述的康复治疗方法，机器人辅助训练在现有研究中被认为对脑卒后的康复有帮助，可以显著提高患者Fugl-Meye上肢功能评分，改善其日常生活能力。

发明内容

本实用新型目的是提供一种结合视动训练的传感手康复装置，有利于脑卒中患者尤其是伴有UNS的患者更好的进行康复治疗。

一种结合视动训练的传感手康复装置，包括，镜像手套，康复训练手套，控制模块，视动刺激游戏模块；

其中，镜像手套的指套背部分别安装有五条弯曲传感器，每条弯曲传感器通过数据线与控制装置连接；弯曲传感器在弯曲时阻值发生变化，通过电压的改变从而输出不同信号至中央处理器；

康复训练手套的手掌及手腕处装有五个舵机，每个舵机通过牵引绳分别与对应手指相连；每个舵机通过数据线与中央处理器连接；

控制模块通过接收弯曲传感器的输出信号，发出信号控制舵机牵引手指运动；

视动刺激游戏模块是通过数据线与控制装置相连，通过手指运动控制游戏界面。

优选的是，本实用新型的供电模块包括电源单元、电压检测单元和充电管理单元，所述电压检测单元用于获取电源单元的电压状态，所述充电管理单元用于向电源单元充电。

优选的是，本实用新型的电源单元包括可充电锂电池。

优选的是，本实用新型的控制模块上设置若干个通讯接口，所述通讯接口包括多种类型的用于与外部设备进行有线连接的程序下载接口、电源接口、USB接口、蜂鸣器接口和多路传感器信号接入接口。

优选的是，本实用新型包括与蜂鸣器接口连接的蜂鸣器，所述蜂鸣器接口通过蜂鸣器驱动单元与控制模块信号连接。

优选的是，本实用新型的程序下载接口与控制模块信号连接，用于通过外部设备向控制模块写入运行程序。

优选的是，本实用新型的USB接口与控制模块信号连接，用于通过PC向控制模块中写入无线模块的配置信息。

优选的是，本实用新型还包括设置在中央处理器上的显示单元，所述显示单元用于显示无线模块的连接状态、电池电压状态和系统运行状态信息。

优选的是，本实用新型的显示单元包括LED灯珠，并以不同颜色以及点亮状态表达显示信息。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型希望结合机器人与传统康复治疗方法，探索偏侧忽略的治疗新思路，弥补偏侧忽略患者在临床治疗中的空白。通过使用弯曲传感器，识别镜像手套手指的弯曲程度，当弯曲程度不同时弯曲传感器的电阻发生变化，导致其输出信号发生改变；输出信号通过数据线传输到控制装置，控制装置对信号进行分析后识别手指的弯曲程度，从而控制康复训练手套上的舵机牵引患侧手运动。同时结合视动刺激游戏，将控制装置与电脑软件相结合，通过弯曲手指控移动物体左右飞行躲避障碍物。本实用新型能够有效提高患者的协调能力和注意力，以患者的主观意识进行康复训练。

本实用新型能够穿戴在健侧手上，并利用陀螺仪检测健侧手的空间运动姿态，通过弯曲度传感器检测健侧手手指的弯曲状态，并通过无线的方式对所获取的运动姿态向患侧手的外骨骼实时通讯，使得外骨骼装置能对应的跟随健侧手的手部动作而动作，这种双侧运动，通过健侧手带动患侧手运动的进行运动模式，广泛刺激运动皮层易化双侧运动通路，多重刺激共同作用，能大大提高手功能快速恢复。

附图说明

图1是本实用新型最终产品状态的示意图。

图2是本实用新型设计阶段的结构示意图。

图3是本实用新型的模块框图，

图4是本实用新型供电模块的结构框图。

图5是本实用新型通讯模块的结构框图。

具体实施方式

为了更具体的说明本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意镜像手套控制装置来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1、图2所示，本实用新型提出的镜像手套控制装置100是佩戴到患者的健康手(健侧手)上的，与镜像手套控制装置100配套使用的目标设备，即能驱动被治疗手(患侧手)完成预定动作的外骨骼设备200，如CN209884686U所示的手部关节持续被动活动仪控制装置。

本实用新型目的在于提供一种结合视动训练的传感手康复装置，包括用于佩戴到患者健侧手的手套，在可选的实施例中，手套由纤维纺织而成，具有微弹的弹性，或采用丁晴橡胶等橡胶等。

进一步的，结合图3所示，在镜像手套控制装置100的内部设有传感器模块、无线模块、通讯模块、控制模块和供电模块。

其中，传感器模块包括陀螺仪单元，用于获取健侧手的姿态信息，具体包括手部在空间上不同方向的加速度状态，以及翻转状态等，还包括弯曲度传感器，弯曲度传感器被设置到手套的指部，用于获取健侧手手指的弯曲状态；无线模块用于与患侧手所佩戴的外骨骼通讯连接，进行数据交互；如此，在获得手部的空间姿态信息后，无线模块可将所获得的姿态信息与外骨骼通讯，使外骨骼设备200获得健侧手的运动信息(包括手部在空间上的加速度、翻转以及手指的弯曲程度)，进一步的通过舵机使得患侧手能镜像的做出与健侧手相同的动作。

这种双侧运动，通过健侧手带动患侧手运动的进行运动模式，广泛刺激运动皮层易化双侧运动通路，多重刺激共同作用，能大大提高手功能快速恢复。

本实用新型的通讯模块包括通讯单元以及与外部设备信号连接的通讯接口；控制模块用于将陀螺仪单元获取的姿态信息通过无线模块传输至患侧手所佩戴的外骨骼；供电模块用于对传感器模块、无线模块、通讯模块和控制模块供电。

结合图4所示，供电模块包括电源单元(第一系统电源单元、第二系统电源单元、第三系统电源单元)、电压检测单元和充电管理单元。

第一系统电源单元用于给陀螺仪单元和主控单元供电，第二系统电源单元用于给无线通讯单元供电，第三系统电源单元用于给多路传感器单元(弯曲度传感器)供电。

其中，电源单元包括可充电锂电池，以及控制电源与系统连接的开关按键。

其中，电压检测单元获取电源单元的电压状态，电压检测单元为电池电压检测电路，检测到外部电池电量低于设定的阈值后，控制模块通过系统状态显示单元进行相关状态显示，提示用户电池电量低，需要及时充电。

其中，充电管理单元用于向电源单元充电，外部适配器电源通过USB端口接入电池充电单元，充电适配器可通过电源接口和USB接口向电源单元充电。

结合图5所示，通讯模块包括程序下载接口、电源接口、USB接口、蜂鸣器接口和多路传感器信号接入接口，用于与外部设备进行有线连接。

蜂鸣器连接到蜂鸣器接口，蜂鸣器接口通过蜂鸣器驱动单元与控制模块信号连接，在系统开机自检过程中，被驱动产生蜂鸣信号，被用作于提示音。

在可选的实施例中，系统接通电源开机后，控制模块控制先进行自检和外部相关部件连接的检测，如果自检通过则进行下一步操作，否则进行开机异常提醒，提示相关部分出现异常，这部分包含提醒有蜂鸣器和显示部分提醒，其中系统的电源状态自检以及外部连接状态监测的原理均属于现有技术在此不再赘述。

自检成功后，控制装置会有相关蜂鸣器提示，给用户健侧手带上镜像手套后，按照指定动作对传感器进行校准，识别每一个用户手部数据，然后按照每个用户手部数据进行左右手和手参数的自动设定，以便更好对用户的手势进行识别，完成后蜂鸣器也会进行相应的提醒。

在可选的实施例中，手指上设置弯曲度传感器，并将手指上的弯曲度传感器信号线接入到多路传感器信号接入接口，用于收集健侧手的手指弯曲状态信号。

为了能实现对外骨骼设备的预绑定，USB接口与控制模块信号连接，用于通过外部设备向控制模块中输入无线模块与配对信息。

用USB数据线分别接入控制装置的USB接口和PC的USB端口，打开PC端口的上位机软件，进行相关端口和参数设置。连接成功后，然后把目标设备(外骨骼设备)的ID写入控制装置，控制装置自动保存目标设备的ID，保存完成后，设备开机就会搜索目标设备自动进行连接。

中央处理器的显示单元用于显示无线模块的连接状态、电池电压状态和系统运行状态信息。如无线模块处于待连接状态，或连接成功状态；电池电压处于充电状态或欠压状态；系统处于故障或正常运行状态。

在可选的实施例中，显示单元包括LED灯珠，并以不同颜色以及点亮状态表达显示信息。无线模块处于待连接状态(LED灯珠为绿色闪烁状态)，或连接成功状态(LED灯珠为绿色常亮状态)；电池电压处于充电状态(LED灯珠为黄色闪烁状态)或欠压状态(LED灯珠为黄色常亮状态)；系统处于故障(LED灯珠为红色闪烁状态)或正常运行状态(LED灯珠为蓝色常亮状态)。

用USB数据线分别接入控制装置的USB接口和PC的USB端口，连接控制装置和PC电脑，打开PC端口的上位机软件（中央处理器），进行相关端口和参数设置，并连接控制装置，连接成功后，把目标设备(患侧手外骨骼设备)的ID写入控制装置，控制装置自动保存目标设备的ID，保存完成后，设备开机就会搜索目标设备自动进行连接。

通过控制装置上的电源开关控制装置接通电源开机，开机后先进行自检和外部相关部件连接的检测，如果自检通过则进行下一步操作，否则进行开机异常提醒，提示相关部分出现异常，这部分包含提醒有蜂鸣器和显示单元提醒。

自检成功后，控制装置会有相关蜂鸣器提示，给用户健侧手带上镜像手套后，按照指定动作对传感器的进行校准，识别每一个用户手部数据，然后按照每个用户手部数据进行左右手和手参数的自动设定，以便更好对用户的手势进行识别，完成后蜂鸣器也会进行相应的提醒。

以上操作完成后，系统进入正常运行状态，接着无线模块处于等待连接状态，此时打开目标设备，控制装置的主控单元通过无线模块进行自动连接，如非预绑定设备将不能连接，连接成功后，镜像手套的控制装置处于准备状态。然后将目标设备戴到用户的患侧手，在医护人员的指导下进行康复训练，康复训练完成。

长时间不用通过控制装置的操作界面，关闭电源。如果没有关闭电源，控制装置会根据用户是否活动，一定时间后控制装置自动进入休眠状态，如果用户想重新使用设备，只需要带上进行晃动即可退出休眠状态，恢复到准备状态，可以理解的，晃动时陀螺仪传感器给出信号，控制器可根据此信号将系统恢复到准备状态。

本实用新型的视动刺激游戏模块是利用Unity软件设计的小鸟飞行游戏，如图1、图2中显示器界面的显示效果，通过数据线与健侧手上的镜像手套控制装置相连，通过手指运动控制小鸟飞行；从而带动患侧手的手指作出相应的动作，提升康复效果。

结合以上实施例，本实用新型采集陀螺仪传感器以及多路传感器数据，然后通过控制装置进行转换，可以准确的掌握健侧手部状态；并采用无线方式进行数据交互，使用更加便携和方便，实时将健侧手的数据传输患侧手进行康复训练；另外本实用新型采用电池供电，使产品不需要接入市电，设备使用不局限于特定的环境中使用。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，包括镜像手套，康复训练手套，控制模块，视动刺激游戏模块；

其中，镜像手套的指套背部分别安装有五条弯曲传感器，每条弯曲传感器通过数据线与控制装置连接；弯曲传感器在弯曲时阻值发生变化，通过电压的改变从而输出不同信号至中央处理器；

康复训练手套的手掌及手腕处装有五个舵机，每个舵机通过牵引绳分别与对应手指相连；每个舵机通过数据线与中央处理器连接；

控制模块通过接收弯曲传感器的输出信号，发出信号控制舵机牵引手指运动；

视动刺激游戏模块是通过数据线与控制装置相连，通过手指运动控制游戏界面。

2.根据权利要求1所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块包括电源单元、电压检测单元和充电管理单元，所述电压检测单元用于获取电源单元的电压状态，所述充电管理单元用于向电源单元充电。

3.根据权利要求2所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，所述电源单元包括可充电锂电池。

4.根据权利要求1所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，所述控制模块上设置若干个通讯接口，所述通讯接口包括多种类型的用于与外部设备进行有线连接的程序下载接口、电源接口、USB接口、蜂鸣器接口和多路传感器信号接入接口。

5.根据权利要求4所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，包括与蜂鸣器接口连接的蜂鸣器，所述蜂鸣器接口通过蜂鸣器驱动单元与控制模块信号连接。

6.根据权利要求4所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，所述程序下载接口与控制模块信号连接，用于通过外部设备向控制模块写入运行程序。

7.根据权利要求4所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，所述USB接口与控制模块信号连接，用于通过PC向控制模块中写入无线模块的配置信息。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，还包括设置在中央处理器上的显示单元，所述显示单元用于显示无线模块的连接状态、电池电压状态和系统运行状态信息。

9.根据权利要求8所述的结合视动训练的传感手康复装置，其特征在于，所述显示单元包括LED灯珠，并以不同颜色以及点亮状态表达显示信息。

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