TW201440752A - 手指關節復健裝置之控制系統 - Google Patents

Abstract

一種手指關節復健裝置之控制系統，其係藉由一嵌入式觸控面板作為一控制端，而可控制一手指關節復健裝置，且可進行一模式選擇，而於手動模式下可分別控制並驅動各別獨立之手指關節進行屈曲與伸展動作，且於自動模式下可同步控制並驅動各別獨立之手指關節進行屈曲與伸展動作，且可設定各手指關節其作動次數與作動角度，藉此即可帶動使用者之手指根部與指節之關節處進行一復健動作。

Description

手指關節復健裝置之控制系統

本發明係與手部復健裝置有關，尤指一種可主動帶動手指各關節進行復健動作之手指關節復健裝置之控制系統。

按，多數中風或手部受傷之患者於肢體上都會出現些許功能障礙，其中最常見的就是手指無法自主伸直或屈曲，因此一般皆會在受損傷之傷口復原後立刻開始進行復健療程，以避免更進一步使殘障情形發生。而通常需要對出現功能障礙之手指進行按摩之物理性治療，此種治療主要係可帶動手指關節的運動，以維持患者正常的關節活動，並增加患者手指關節之活動力，以維持肌肉耐久力、張力及強度，並促進手指微血管的血液循環與預防肌肉畸形產生。

如第7圖所示，為習用之一種手部動作訓練裝置，該裝置主要由一前臂支架91及一手掌支架92所組成，該前臂支架91與該手掌支架92之間連接有一組彈簧93，而一鐵絲94用以連接於手掌支架92並往前延伸，並於該鐵絲94前端設有一可供手指套接之套環95，而可供使用者之前臂、手掌及手指依序穿套於該前臂支架91、該手掌支架92與該套環95，並藉由該組彈簧93 及鐵絲94之拉持可帶動手指及手腕自主伸直，而促進手部動作。

惟，上述習用之手部動作訓練裝置於使用一段時間後，其彈簧93與鐵絲94容易產生彈性疲乏，且其僅靠該組彈簧93與鐵絲94之拉持，並無法主動對手指之各關節處進行屈曲及伸展之復健動作，因此習用之手部動作訓練裝置需依靠使用者自行施力，方可達到鍛鍊肌肉、關節之復健效果，而當使用者之手部因受傷而完全無法施力時，即無法達到復健效果。

本發明之目的之一，在於提供一種手指關節復健裝置之控制系統，其具有可主動帶動使用者手指各關節處進行屈曲、伸展復健動作之功效。

本發明之目的之二，在於提供一種手指關節復健裝置之控制系統，其具有可即時設定復健作動模式，以及可構成遠距手部復健照護系統之功效。

為達前述目的，本發明提供一種手指關節復健裝置之控制系統，包含有：一控制器，係用以與一手指關節復健裝置電性連結，該手指關節復健裝置可供人手五指穿戴，且該控制器可控制並驅動該手指關節復健裝置，以帶動手指反覆進行一屈曲與伸展之手指關節復健動作；一控制模組，內建於該控制器中，供使用者得透過該控制器以控制該手指關節復健裝置作動，且該控制模組包 含有一手動模式與一自動模式，其中，該手動模式供使用者可控制該手指關節復健裝置以各別獨立帶動手指進行屈曲與伸展動作，而該自動模式則供該手指關節復健裝置得自動帶動各手指同步進行屈曲與伸展動作，該自動模式並可設定該手指關節復健裝置帶動各手指之作動次數及作動角度。

較佳地，該控制器係由一嵌入式觸控面板構成以作為一控制端。

更進一步地，該手動模式之操作流程依序為：選擇手動模式即進入單指動作模式，並可進入選取大拇指、食指、中指、無名指、小拇指動作之控制選單，藉此即可依據使用者之實際需求而選擇特定手指進行復健動作；而該自動模式之操作流程依序為：選擇自動模式即進入同步握拳模式，接著即可依序針對運動次數與延遲時間進行設定，設定完成後該控制模組即依據所設定之運動次數與延遲時間自行驅動該手指傳動機構之各傳動馬達同步作動，進而即可帶動使用者之手部進行反覆握拳之復健動作。

較佳地，該控制模組具有一半列式傳輸介面、一類比數位轉換器以及一連接埠，而該手指關節復健裝置則更包含有一動力感測器、一角度感測器、一驅動器及一解譯器，而利用該半列式傳輸介面傳送與接收的驅動，在資料傳輸方面接受TTL/CMOS的+5V電壓準位，以可作為該控制模組與該控制器之通訊界面並具有控制之功能。

而該手指關節復健裝置由一手掌支架，以及五個樞接 於該手掌支架並可供人手五指穿戴之手指傳動機構所構成，各手指傳動機構並分別於對應手指根部與指節、以及對應手指根部與手掌間之關節處設有一傳動馬達，該手指關節復健裝置更包含有一動力感測器、一角度感測器、一驅動器及一解譯器，且該驅動器用以接收該控制模組之訊號，以控制該傳動馬達正/反轉，進而牽引帶動使用者之手指反覆進行一屈曲與伸展之手指關節復健動作。

更進一步地，該控制器更包含有一燒錄模式，該燒路模式可供對手指關節作動角度、手指作動順序、運動次數及延遲時間之作動模式進行設定，並將其程式燒錄而儲存於該控制器之一記憶體，且該控制器並可透過該手指關節復健裝置之動力感測器與角度感測器之訊號回饋，而將該手指關節復健裝置於作動時所產生之數據資料儲存於該控制器之記憶體中，且該手指關節復健裝置於作動時所產生之數據資料係可顯示於該控制器上，以供使用者參考。

更進一步地，該控制器更設置有一傳輸介面，該傳輸介面可透過雲端網路而與一遠端電腦連線，該遠端電腦可透過雲端網路而下載儲存於該控制器記憶體中之數據資料，以及該遠端電腦得經雲端網路進入該控制器之燒錄模式中更新程式燒錄，且使用者係搭配使用一網路攝影機，以供遠端電腦得透過該網路攝影機即時觀察到使用者之復健狀況。

而本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入了解。

(習用部分)

91‧‧‧前臂支架

92‧‧‧手掌支架

93‧‧‧彈簧

94‧‧‧鐵絲

95‧‧‧套環

(本發明部分)

11‧‧‧手指關節復健裝置

12‧‧‧手掌支架

13‧‧‧手指傳動機構

14‧‧‧傳動馬達

15‧‧‧動力感測器

16‧‧‧角度感測器

17‧‧‧驅動器

18‧‧‧解譯器

21‧‧‧控制器

22‧‧‧控制模組

23‧‧‧半列式傳輸介面

24‧‧‧類比數位轉換器

25‧‧‧連接埠

26‧‧‧傳輸介面

31‧‧‧遠端電腦

32‧‧‧網路攝影機

100‧‧‧手動模式

200‧‧‧自動模式

300‧‧‧燒錄模式

第1圖係手指關節復健裝置之結構示意圖。

第2圖係本發明之系統架構圖。

第3圖係本發明之半列式傳輸介面之電路圖。

第4圖係手指關節復健裝置驅動器之電路圖。

第5圖係本發明操作模式之流程圖。

第6圖係本發明構成遠距手部復健照護系統之示意圖。

第7圖係習用手部動作訓練裝置之結構示意圖。

本發明提供一種手指關節復健裝置之控制系統，係與一手指關節復健裝置電性連結，並可用以控制驅動該手指關節復健裝置。其中，如第1、2圖所示，該手指關節復健裝置11主要由一手掌支架12，以及五個樞接於該手掌支架12並可供人手五指穿戴之手指傳動機構13所構成，各手指傳動機構13並分別於對應手指根部與指節、以及對應手指根部與手掌間之關節處設有一傳動馬達(Motor)14，藉此而可牽引帶動使用者之手指反覆進行一屈曲與伸展之手指關節復健動作。

而該手指關節復健裝置之控制系統具有一控制器21，該控制器21可為一嵌入式觸控面板以作為一控制端，供使用者可透過該控制器21以控制該手指關節復健裝置11作動。而本發明手指關節復健裝置之控制系統之系統架構圖，如第2圖所示，該控制器21內建有一控制模組 22，且該控制模組22具有一半列式傳輸介面(RS232)23、一類比數位轉換器(A/D converter)24以及一連接埠(General Purpose I/O)25，而該手指關節復健裝置11則更包含有一動力感測器(Force sensor)15、一角度感測器(Angle sensor)16、一驅動器(Driver)17及一解譯器(Encoder)18，其中：該半列式傳輸介面23之電路圖如第3圖所示，而利用該半列式傳輸介面23傳送與接收的驅動，在資料傳輸方面接受TTL/CMOS的+5V電壓準位，以可作為該控制模組22與該控制器21面板間之通訊界面並具有控制之功能。而該手指關節復健裝置11之驅動器17之電路圖如第4圖所示，該驅動器17主要用以接收該控制模組22之訊號，以控制該傳動馬達14正/反轉，進而驅動手指傳動機構13以牽引帶動手指進行手指關節之復健動作。

該控制模組22並包含有一手動模式100、一自動模式200與一燒錄模式300，供使用者可經由該控制器21之面板進行一模式選擇與操作；其中，如第5圖所示，該手動模式100供使用者可控制該手指關節復健裝置11各別獨立帶動手指進行屈曲與伸展動作，其操作流程為：選擇手動模式100即進入單指動作模式，並可進入選取大拇指、食指、中指、無名指、小拇指動作之控制選單，藉此即可依據使用者之實際需求而選擇特定手指進行復健動作。

該自動模式200則供該手指關節復健裝置11得自 動帶動各手指同步進行屈曲與伸展之握拳動作，該自動模式200並可設定該手指關節復健裝置11帶動各手指之作動次數及延遲時間，其操作流程為：選擇自動模式200即進入同步握拳模式，接著即可依序針對運動次數與延遲時間進行設定，設定完成後該控制模組22即依據所設定之運動次數與延遲時間自行驅動該手指傳動機構13之各傳動馬達14同步作動，進而即可帶動使用者之手部進行反覆握拳之復健動作。

而該燒錄模式300則可供對手指關節作動角度、手指作動順序、運動次數及延遲時間等特定作動模式進行設定，並將其程式燒錄而儲存於該控制器21之一記憶體(圖中未示)中，並藉此供醫師在醫院內對病患(即使用者)看完診後，即可依據病患情形而對該控制器進行程式燒錄，讓病患回家後可依據該控制器21中所燒錄之程式，而對其手部進行復健，且該控制器21並可透過該手指關節復健裝置11之動力感測器15與角度感測器16之訊號回饋，而將該手指關節復健裝置11於作動時所產生之數據資料儲存於該控制器21之記憶體中，以作為復健康復之狀態資料，且該手指關節復健裝置11於作動時所產生之數據資料係可顯示於該控制器21之面板上以供使用者參考，或病患回診時，醫師亦可將該控制器21之記憶體中之數據資料讀取出來，以作為醫師對病患手部復健之參考依據。

再者，如第6圖所示，該控制器21更可設置有一傳 輸介面26，該傳輸介面26可透過雲端網路而與一遠端電腦31連線，該雲端網路可為WiFi、GSM、GPS、網際網路、區域網路等網路連線方式，且使用者亦可搭配使用一網路攝影機32，藉此即可供醫師得透過網路攝影機32觀察病患之復健狀況，並可透過雲端網路而下載儲存於該控制器21記憶體中之數據資料，當然該傳輸介面26亦可供醫師以該遠端電腦31直接進入該控制器21之燒錄模式300中更新程式燒錄，並藉此以可即時設定更適合病患之復健作動模式。

而藉由上述構件所組成之本發明，使本發明具有可主動帶動使用者手指各關節處進行屈曲、伸展之復健動作，即使手部完全無法施力之使用者亦可透過本發明維持使用者正常的關節活動，以增加使用者手指關節之活動力，並可達到促進手指微血管的血液循環與預防肌肉畸形產生之功效。

且利用該燒錄模式300供醫師可針對不同病患之不同復健需求，專門設定適合病患之復健作動模式，以增進復健之效果，而醫師亦可透過擷取該控制器21記憶體中之數據資料，以作為醫師對病患手部復健之參考依據。另，本發明更可藉由於該控制器21中設置有可透過雲端網路而與遠端電腦相連接之傳輸介面26，並搭配使用網路攝影機32供醫師得即時觀察病患之復健狀況，且醫師亦可以該遠端電腦31經雲端網路進入該控制器21之燒錄模式300中更新程式燒錄，以即時設定更適合病患之復 健作動模式，並藉此使本發明可構成遠距手部復健照護系統。

惟，以上實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡等效元件之置換仍應隸屬本發明之範疇。

綜上所述，係可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，故本案創作人爰依法提出申請。

11‧‧‧手指關節復健裝置

13‧‧‧手指傳動機構

14‧‧‧傳動馬達

15‧‧‧動力感測器

16‧‧‧角度感測器

17‧‧‧驅動器

18‧‧‧解譯器

21‧‧‧控制器

22‧‧‧控制模組

23‧‧‧半列式傳輸介面

24‧‧‧類比數位轉換器

25‧‧‧連接埠

Claims (10)

1. 一種手指關節復健裝置之控制系統，包含有：一控制器，係用以與一手指關節復健裝置電性連結，該手指關節復健裝置可供人手五指穿戴，且該控制器可控制並驅動該手指關節復健裝置，以帶動手指反覆進行一屈曲與伸展之手指關節復健動作；一控制模組，內建於該控制器中，供使用者得透過該控制器以控制該手指關節復健裝置作動，且該控制模組包含有一手動模式與一自動模式，其中，該手動模式供使用者可控制該手指關節復健裝置以各別獨立帶動手指進行屈曲與伸展動作，而該自動模式則供該手指關節復健裝置得自動帶動各手指同步進行屈曲與伸展動作，該自動模式並可設定該手指關節復健裝置帶動各手指之作動次數及作動角度。
2. 如請求項1之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該控制器係由一嵌入式觸控面板構成以作為一控制端。
3. 如請求項1之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該手動模式之操作流程依序為：選擇手動模式即進入單指動作模式，並可進入選取大拇指、食指、中指、無名指、小拇指動作之控制選單，藉此即可依據使用者之實際需求而選擇特定手指進行復健動作。
4. 如請求項1之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該自動模式之操作流程依序為：選擇自動模式即進入 同步握拳模式，接著即可依序針對運動次數與延遲時間進行設定，設定完成後該控制模組即依據所設定之運動次數與延遲時間自行驅動該手指傳動機構之各傳動馬達同步作動，進而即可帶動使用者之手部進行反覆握拳之復健動作。
5. 如請求項1之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該控制模組具有一半列式傳輸介面、一類比數位轉換器以及一連接埠，而該手指關節復健裝置則更包含有一動力感測器、一角度感測器、一驅動器及一解譯器，而利用該半列式傳輸介面傳送與接收的驅動，在資料傳輸方面接受TTL/CMOS的+5V電壓準位，以可作為該控制模組與該控制器之通訊界面並具有控制之功能。
6. 如請求項5之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該手指關節復健裝置由一手掌支架，以及五個樞接於該手掌支架並可供人手五指穿戴之手指傳動機構所構成，各手指傳動機構並分別於對應手指根部與指節、以及對應手指根部與手掌間之關節處設有一傳動馬達，該手指關節復健裝置更包含有一動力感測器、一角度感測器、一驅動器及一解譯器，且該驅動器用以接收該控制模組之訊號，以控制該傳動馬達正/反轉，進而牽引帶動使用者之手指反覆進行一屈曲與伸展之手指關節復健動作。
7. 如請求項6之手指關節復健裝置之控制系統，其中， 該控制器更包含有一燒錄模式，該燒路模式可供對手指關節作動角度、手指作動順序、運動次數及延遲時間之作動模式進行設定，並將其程式燒錄而儲存於該控制器之一記憶體，且該控制器並可透過該手指關節復健裝置之動力感測器與角度感測器之訊號回饋，而將該手指關節復健裝置於作動時所產生之數據資料儲存於該控制器之記憶體中。
8. 如請求項7之手指關節復健裝置之控制系統，其中，手指關節復健裝置於作動時所產生之數據資料係可顯示於該控制器上，以供使用者參考。
9. 如請求項7之手指關節復健裝置之控制系統，其中，該控制器更設置有一傳輸介面，該傳輸介面可透過雲端網路而與一遠端電腦連線，該遠端電腦可透過雲端網路而下載儲存於該控制器記憶體中之數據資料，以及該遠端電腦得經雲端網路進入該控制器之燒錄模式中更新程式燒錄。
10. 如請求項9之手指關節復健裝置之控制系統，其中，使用者係搭配使用一網路攝影機，以供遠端電腦得透過該網路攝影機即時觀察到使用者之復健狀況。