TW202123913A - 整合復健裝置 - Google Patents

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TW202123913A TW108146427A TW108146427A TW202123913A TW 202123913 A TW202123913 A TW 202123913A TW 108146427 A TW108146427 A TW 108146427A TW 108146427 A TW108146427 A TW 108146427A TW 202123913 A TW202123913 A TW 202123913A
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陳俊志
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Abstract

本發明係關於一種虛擬實境整合復健裝置，包含一軟手套復健裝置、一仿外骨骼手套復健裝置與一整合單元；軟手套復健裝置包含一軟手套以及彎曲感應單元，以感應使用者手指彎曲狀況；仿外骨骼手套復健裝置包含下手臂固定板、手掌固定板、拇指單元與複數個手指單元、複數個動力裝置以及複數條傳動繩，每一傳動繩係連接拇隻指單元或手指單元至動力裝置，並以動力裝置牽引拇指單元或手指單元動作；以及整合單元電性連接於軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置，以感測並控制整合軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置的運作。

Description

虛擬實境整合復健裝置
本發明係關於一種虛擬實境整合復健裝置，以整合單元感測並整合軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置的運作，達到有效復健手部的目的。
腦中風的起因包含腦血管阻塞以及腦血管破裂造成腦組織壓迫，腦中風的後遺症包含有肢體運動功能障礙、肢體感覺功能障礙、語言障礙以及吞嚥障礙等等，但又以肢體運動功能障礙最為常見；又，中風病人的肢體運動障礙發生在半邊肢體，其半邊肢體會無法自主動作，包含半邊手指或是手臂無力的症狀，進而影響到日常生活的各種動作；但是若能及早讓病人進行復健，腦中風患者的肢體活動能力復原的狀況就越好。
為了協助中風患者可以有效率地進行復健，目前已開發多種輔助復健的輔具以及裝置系統；例如中華民國專利第TW I597092(B)號發明專利為一種手部復健系統，適用進行手指復健，包含一彈性球體，供該手指按壓；一壓力感測單元，設置於球體與手指之間，偵測手部施加於球體的壓力，並輸出一壓力資訊；及一處理模組，與壓力感測單元資訊連接，即時接收壓力資訊且即時將壓力資訊轉換為一壓力值，藉此偵測使用者的復健情況並即時做出回饋。然而，此類裝置係適合手指還有部分活動能力的患者，對於手指完全無法自主張開的患者而言，並不適合利用此裝置進行復健。
今，發明人有鑑於現有手部復健的裝置仍具有改善空間，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明係關於一種虛擬實境整合復健裝置，藉由整合單元感測並整合軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置的運作，達到有效復健手部的目的。
本發明之虛擬實境整合復健裝置，包含一軟手套復健裝置、一仿外骨骼手套復健裝置與一整合單元。
軟手套復健裝置包含一軟手套、複數個彎曲感測單元以及一手腕固定裝置，軟手套包含五個手指套，彎曲感測單元係對應設置於軟手套的手指套上，以及手腕固定裝置設置於軟手套之手掌接近手腕的部位。
仿外骨骼手套復健裝置包含一下手臂固定板、一手掌固定板、四個手指單元、一拇指單元、複數個動力裝置以及複數條傳動繩；手掌固定板以一側連接於下手臂固定板，四個手指單元連接於手掌固定板之另一側，拇指單元設置於下手臂固定板，複數個動力裝置分別設置於下手臂固定板上，以及複數條傳動繩分別連接每一手指單元至每一動力裝置，以及連接拇指單元至一動力裝置。
整合單元電性連接於軟手套復健裝置與仿外骨骼手套復健裝置，以感測並控制整合軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置的運作。
於本發明之一實施例中，軟手套復健裝置的彎曲感測單元為彎曲感測管，每一彎曲感測管藉由第一固定帶固設於軟手套的手指套上，且其中軟手套復健裝置的手腕固定裝置係以一綁帶固定於軟手套的手掌接近手腕的部位。
於本發明之一實施例中，仿外骨骼手套復健裝置的下手臂固定板設有至少一球頭座，且拇指單元設有一球頭裝置以樞設於下手臂固定板的球頭座。
於本發明之一實施例中，拇指單元包含一第一支架與一第二支架，第一支架樞接於第二支架，且第二支架樞接於球頭裝置，此外每一手指單元包含一第三支架與一第四支架，第三支架樞接於第四支架，且第四支架樞接於手掌固定板之一底面。
於本發明之一實施例中，拇指單元包含二連桿，且連桿的一端係樞接於第一支架，另一端樞接於球頭裝置，以及每一手指單元也包含二連桿，每一連桿的一端樞接於第三支架，另一端樞接於手掌固定板之底面。
於本發明之一實施例中，連接拇指單元與動力裝置的傳動繩的一端固定於第二支架上，另一端固定於動力裝置，以及連接每一手指單元的傳動繩的一端固定於第四支架上，另一端固定於動力裝置。
於本發明之一實施例中，動力裝置為一伺服馬達，且該伺服馬達於電壓7.4 V時，其最高轉矩為37 kg/cm。
於本發明之一實施例中，傳動繩為非彈性傳動繩。
於本發明之一實施例中，每一條傳動繩外包覆一管體。
於本發明之一實施例中，仿外骨骼手套復健裝置的下手臂固定板的底面設置一墊片，且墊片設有一下手臂固定單元，下手臂固定單元可為一綁帶。
藉此，本發明虛擬實境整合復健裝置，藉由整合單元感測並整合軟手套復健裝置以及仿外骨骼手套復健裝置的運作，達到有效復健手部的目的。
本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。
請參見第一圖，本發明為一種虛擬實境整合復健裝置，包含一軟手套復健裝置(1)、一仿外骨骼手套復健裝置(2)與一整合單元。其中，軟手套復健裝置(1)以及仿外骨骼手套復健裝置(2)可為左手手套亦可為右手手套，以下實施例係以軟手套復健裝置(1)為左手套，仿外骨骼手套復健裝置(2)為右手套之實施例進行解說，但不欲以此限制本發明所欲保護之範圍。
軟手套復健裝置(1)包含一軟手套(11)、複數個彎曲感測單元(12)、一手腕固定裝置(13)以及一感測單元整合裝置(14)；軟手套(11)包含五個手指套(111)，彎曲感測單元(12)係設置於軟手套(11)的手指套(111)上，且彎曲感測單元(12)可為彎曲感測管，且每一彎曲感測單元(12)係藉由一第一固定帶(121)固設於軟手套(11)的手指套(111)上；手腕固定裝置(13)係設置於軟手套(11)的手掌接近手腕的部位，可為一綁帶，以於使用者穿戴手套後，將軟手套(11)固定於使用者的手部，避免軟手套(11)輕易位移或鬆脫；又，複數個彎曲感測單元(12)皆與感測單元整合裝置(14)電性連接，以將感測到的訊息傳遞至感測單元整合裝置(14)。使用時，使用者係將軟手套(11)戴在手上，並將手指分別對應伸入手指套(111)中，以手腕固定裝置(13)將軟手套(11)固定好後，便可以開始進行動作，此時手指的彎曲活動情形都會被彎曲感測單元(12)偵測並記錄，並傳遞到感測單元整合裝置(14)。
請一併參閱第二圖與第三圖，仿外骨骼手套復健裝置(2)包含一下手臂固定板(21)，一手掌固定板(22)，一拇指單元(23)，四個手指單元(24)，複數個動力裝置(25)，以及複數條傳動繩(27)。手掌固定板(22)以一側連接於下手臂固定板(21)，並以另一側連接於四個手指單元(24)，拇指單元(23)係設置於下手臂固定板(21)上；請參閱第三圖，於一實施例中，下手臂固定板(21)的頂面設有至少二球頭座(211)，且拇指單元(23)設有一球頭裝置(231)，球頭裝置(231)包含一球頭(232)，拇指單元(23)係藉由球頭(232)組裝於下手臂固定板(21)的球頭座(211)上，由於使用者的手掌大小以及姆指位置具有差異，拇指單元(23)係可依照每個使用者的手掌差異，裝設於不同位置的球頭座(211)上，以符合使用者的手形。
請再參閱第三圖，拇指單元(23) 包含有第一支架(233)與第二支架(234)，且第一支架(233)與第二支架(234)相互樞接，第二支架(234)再樞接於球頭裝置(231)，以組裝成拇指單元(23)，其中第一支架(233)的正面呈現一類似「ㄩ」字型態具有一內凹的容置空間，以及第二支架(234)的正面呈現一類似「口」字型態，具有一中空的容置空間，使用者穿戴時，係將拇指穿過第二支架(234)中空的容置空間，並將拇指的第一指節放置於第一支架(233)內凹的容置空間，且將第一指節與第二指節的關節處對應放置於第一支架(233)與第二支架(234)的樞接點；進一步的，拇指單元(23)包含二連桿(26)，每一連桿(26)的一端樞接於第一支架(233)，連桿(26)的另一端樞接於球頭裝置(231)，以控制第一支架(233)與第二支架(234)的樞轉角度。
請再參見第四圖，每一手指單元(24)包含了第三支架(241)與第四支架(242)，第三支架(241)亦與第四支架(242)樞接，且第四支架(242)樞接於手掌固定板(22)的底面，以組裝成手指單元(24)，其中第三支架(241)的正面呈現一類似「ㄩ」字型態具有一內凹的容置空間，以及第四支架(242)的正面呈現一類似「口」字型態，具有一中空的容置空間，使用者穿戴時，係將對應的手指穿過第四支架(242)中空的容置空間，並將手指的第一指節放置於第三支架(241)內凹的容置空間，且將第一指節與第二指節的關節處對應放置於第三支架(241)與第四支架(242)的樞接點；進一步的，每一手指單元(24)也包含二連桿(26)，每一連桿(26)的一端樞接於第三支架(241)，另一端樞接於手掌固定板(22)的底面，以控制第三支架(241)與第四支架(242)的樞轉角度。因拇指單元(23)主要由第一支架(233)與第二支架(234)樞接而成，且手指單元(24)主要由第三支架(241)與第四支架(242)樞接而成，因此拇指單元(23)或手指單元(24)於動作時，可模擬手指頭指節的彎曲狀態，提高仿外骨骼手套復健裝置(2)的動作靈活性
請再參見第一圖至第四圖，拇指單元(23)以及手指單元(24)分別藉由至少一條傳動繩(27)連接至動力裝置(25)，且傳動繩(27)暴露於外的大部分區域可進一步包覆一管體(271)，以保護傳動繩(27)使其不易斷裂；請參見第三圖，此實施例中，傳動繩(27)的一端固定在裝設於拇指單元(23)或是手指單元(24)上的第一固定件(28)，於圖中的實施例，第一固定件(28)係設置於拇指單元(23)的第二支架(234)上，以及第一固定件(28)設置於手指單元(24)的第四支架(242)上，且第一固定件(28)為鎖設於第二支架(234)以及第四支架(242)上的螺釘，傳動繩(27)的另一端則是連接至動力裝置(25)，並利用動力裝置(25)牽引傳動繩(27)，以帶動拇指單元(23)以及手指單元(24)動作；於本案的實施例中，動力裝置(25)可為一伺服馬達，且伺服馬達在電壓 7.4 V時，其最高轉矩為37 kg/cm；且每一動力裝置(25)上設有一旋轉臂(251)，旋轉臂(251)上亦設有一第二固定件(252)，以固定傳動繩(27)的另一端；又，傳動繩(27)可為非彈性傳動繩。
本案揭示的實施例中，為了固定傳動繩(27)的拉伸方向，於拇指單元(23)上設置第一定位件(235)，於手掌固定板(22)上設置了第二定位件(221)以及於下手臂固定板(21)上分別設有複數個第三定位件(212)；第一定位件(235)上設有一第一穿孔(236)，第二定位件(221)上對應各手指單元(24)的位置設有複數個第二穿孔(222)，以及第三定位件(212)係為一管狀結構；組合時，傳動繩(27)固定於拇指單元(23)或是手指單元(24)上的第一固定件(28)之後，便會穿過第一定位件(235)上的第一穿孔(236)，或是穿過第二定位件(221)上的第二穿孔(222)，接著再分別穿過設置於下手臂固定板(21)頂面的各第三定位件(212)，最後分別固定於每一動力裝置(25)的旋轉臂(251)的第二固定件(252)上。
整合單元係電性連接於軟手套復健裝置(1)以及仿外骨骼手套復健裝置(2)，並且可以接收來自軟手套復健裝置(1)傳送的資訊，例如接收使用者的手指彎曲活動情形，此外整合單元也具有控制仿外骨骼手套復健裝置(2)動作的功效，例如控制動力裝置(25)對於傳動繩(27)的牽引。
穿戴仿外骨骼手套復健裝置(2)時，使用者先將手指與拇指穿戴於拇指單元(23)以及手指單元(24)中，再進一步將仿外骨骼手套復健裝置(2)的下手臂固定板(21)固定於使用者的下手臂的背面，例如可利用一綁帶或是一具有彈性的鬆緊帶將下手臂固定板(21)固定在使用者的下手臂，再進行復健訓練；仿外骨骼手套復健裝置(2)的動作方式主要是藉由動力裝置(25)驅動旋轉臂(251)轉動，旋轉臂(251)轉動後便會牽引傳動繩(27)，使傳動繩(27)進一步帶動拇指單元(23)或是手指單元(24)動作，又，每一條傳動繩(27)都連接到一單獨的動力裝置(25)，因此本案可以單獨控制拇指單元(23)或是每一手指單元(24)的動作情形。
本案之虛擬實境整合復健裝置具有多種的使用方式，以下將舉出幾種應用，但不欲以此限制本案所欲保護的範圍。
首先，若使用者的手部動作能力並未完全喪失，只是屬於較無力的狀態，則可以令使用者將需要訓練的該隻手穿戴上軟手套復健裝置(1)，並藉由整合單元，將軟手套復健裝置(1)電性連接到一遊戲裝置，例如一虛擬實境(VR)遊戲裝置，令使用者戴著軟手套復健裝置(1)進行遊戲；使用者進行遊戲時，軟手套復健裝置(1)的彎曲感測單元(12)會感應使用者手指的彎曲情形，並將此訊息傳送到整合單元，整合單元可分析使用者的手指彎曲情形，以及在遊戲中的狀況，評估使用者目前的手部的復健狀況，以決定是否需要調整遊戲的難易度，或是提供不同的訓練模式等等；因為是利用進行遊戲的方式進行手部復健，使用者較不會感到無聊，會提升進行復健的意願。
又，若使用者的單手處於完全無力或是幾乎無法自主動作的狀態，則可將此需要復健的手穿戴上仿外骨骼手套復健裝置(2)，並藉由整合單元控制動力裝置(25)，令動力裝置(25)牽引傳動繩(27)，以進一步帶動拇指單元(23)或是手指單元(24)動作，以達到所需要的復健功效。
此外，亦可將此需要復健的手穿戴上仿外骨骼手套復健裝置(2)，再將可以正常動作的另一隻手穿戴上軟手套復健裝置(1)，並將軟手套復健裝置(1)以及仿外骨骼手套復健裝置(2)藉由整合單元電性連接；進行復健時，使用者將可正常動作的手進行手指彎曲或是抓握等動作，這些動作會被軟手套復健裝置(1)上的彎曲感測單元(12)偵測，並將偵測結果回傳到整合單元，整合單元再命令仿外骨骼手套復健裝置(2)的動力裝置(25)，對應軟手套復健裝置(1)的手指彎曲狀態，拉動所連接的傳動繩(27)，以令使用者穿戴仿外骨骼手套復健裝置(2)該手的手指，對應穿戴軟手套復健裝置(1)之手的動作，做出對應的鏡像動作；例如，穿戴軟手套復健裝置(1)之該手的食指抬起時，仿外骨骼手套復健裝置(2)便會驅動連接食指手指單元(24)的動力裝置(25)牽引傳動繩(27)並拉動手指單元(24)，使另一隻手的食指藉由手指單元(24)的動作而抬起；即本發明也可藉由能正常活動的手執行各種動作，以帶動需要復健之手進行各種復健動作。
由上述之實施說明可知，本發明之虛擬實境整合復健裝置，包含軟手套復健裝置、仿外骨骼手套復健裝置以及整合單元，且可針對使用者的狀況，單獨使用軟手套復健裝置、仿外骨骼手套復健裝置、或是將二者合併使用，以達到多元化的復健效果；此外，本發明亦可以搭配遊戲裝置，例如虛擬實境的遊戲裝置一起使用，令使用者在遊戲中進行復健，提高使用樂趣，進而提高使用者的復健意願。
綜上所述，本發明之虛擬實境整合復健裝置，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便
惟，上述所揭之說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
1:軟手套復健裝置 11:軟手套 111:手指套 12:彎曲感測單元 121:第一固定帶 13:手腕固定裝置 14:感測單元整合裝置 2:仿外骨骼手套復健裝置 21:下手臂固定板 211:球頭座 212:第三定位件 22:手掌固定板 221:第二定位件 222:第二穿孔 23:拇指單元 231:球頭裝置 232:球頭 233:第一支架 234:第二支架 235:第一定位件 236:第一穿孔 24:手指單元 241:第三支架 242:第四支架 25:動力裝置 251:旋轉臂 252:第二固定件 26:連桿 27:傳動繩 271:管體 28:第一固定件
第一圖：本發明軟手套復健裝置與仿外骨骼手套復健裝置之立體組合圖。
第二圖：本發明仿外骨骼手套復健裝置之立體組合圖。
第三圖：本發明仿外骨骼手套復健裝置之局部立體分解圖(一)。
第四圖：本發明仿外骨骼手套復健裝置之局部立體分解圖(二)。
無
1:軟手套復健裝置
11:軟手套
111:手指套
12:彎曲感測單元
121:第一固定帶
13:手腕固定裝置
14:感測單元整合裝置
2:仿外骨骼手套復健裝置
21:下手臂固定板
211:球頭座
212:第三定位件
22:手掌固定板
221:第二定位件
222:第二穿孔
23:拇指單元
233:第一支架
234:第二支架
235:第一定位件
24:手指單元
241:第三支架
242:第四支架
25:動力裝置
251:旋轉臂
252:第二固定件
26:連桿
27:傳動繩
271:管體
28:第一固定件

Claims (10)

  1. 一種虛擬實境整合復健裝置，包含： 一軟手套復健裝置，包含一軟手套，該軟手套包含五個手指套，至少五個彎曲感測單元係對應設置於該軟手套之該手指套上，以及一手腕固定裝置係設置於該軟手套之手掌接近手腕的部位； 一仿外骨骼手套復健裝置，係包含一下手臂固定板，一手掌固定板以一側連接於該下手臂固定板，四個手指單元連接於該手掌固定板之另一側，一拇指單元連接於該下手臂固定板，複數個動力裝置分別設置於該下手臂固定板上，以及複數條傳動繩分別連接每一該手指單元至每一該動力裝置，以及連接該拇指單元至該動力裝置；以及 一整合單元，係電性連接於該軟手套復健裝置與該仿外骨骼手套復健裝置，以感測並控制整合該軟手套復健裝置以及該仿外骨骼手套復健裝置的運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該軟手套復健裝置之該彎曲感測單元為彎曲感測管，每一該彎曲感測管係藉由一第一固定帶固設於該軟手套之該手指套上，且其中該軟手套復健裝置之該手腕固定裝置係以一綁帶固定於該軟手套之手掌接近手腕的部位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該仿外骨骼手套復健裝置之該下手臂固定板設有至少一球頭座，且該拇指單元設有一球頭裝置以樞設於該下手臂固定板之該至少一球頭座。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該拇指單元係包含一第一支架與一第二支架，該第一支架係樞接於該第二支架，且該第二支架係樞接於該球頭裝置，其中每一該手指單元包含一第三支架與一第四支架，該第三支架係樞接於該第四支架，且該第四支架係樞接於該手掌固定板之一底面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該拇指單元包含二連桿，且每一連桿之一端係樞接於該第一支架，另一端係樞接於該球頭裝置之一底面，其中每一該手指單元包含二該連桿，每一該連桿的一端樞接於該第三支架，另一端樞接於該手掌固定板之底面。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中連接該拇指單元與該動力裝置的該傳動繩的一端固定於該第二支架上，另一端係固定於該動力裝置，以及連接每一該手指單元的該傳動繩的一端固定於該第四支架上，另一端係固定於該動力裝置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該該動力裝置為一伺服馬達。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該複數條傳動繩係為非彈性傳動繩。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中每一該複數條傳動繩外係包覆一管體。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境整合復健裝置，其中該仿外骨骼手套復健裝置之該下手臂固定板之底面進一步設置一墊片，且該墊片設有一下手臂固定單元。
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