一種基于柔性康復手套的康復訓練系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于柔性康復手套的康復訓練系統，包括電機控制裝置、康復手套、電刺激裝置、主控模塊、上位機、用于監測反饋康復手套動作姿態的體感控制器和用于檢測反饋康復手套手指彎曲程度的彎曲傳感器，電機控制裝置用于驅使康復手套作訓練動作，電刺激裝置安裝于康復手套，用于刺激手部肌肉；上位機根據體感控制器反饋的訓練動作姿態數據，對應調配訓練動作處方指令至主控模塊，主控模塊接收彎曲傳感器反饋的數據、接收所述訓練動作處方指令后，發出控制指令至電機控制裝置和電刺激裝置。本發明專利技術能實時反饋手部訓練動作姿態，并根據上位機數據庫調取實時訓練處方反饋至電機控制裝置、電極片以控制手套本體帶動人手訓練和得到相應電刺激。

A rehabilitation training system based on flexible rehabilitation gloves

The invention discloses a rehabilitation training system based on flexible rehabilitation gloves, which includes motor control device, rehabilitation gloves, electric stimulation device, main control module, upper computer, somatosensory controller for monitoring motion posture of feedback rehabilitation gloves, bending sensor for detecting finger bending degree of feedback rehabilitation gloves, and motor. The control device is used to drive the rehabilitation gloves for training action, and the electric stimulation device is installed in the rehabilitation gloves to stimulate the hand muscles. According to the training action attitude data fed back by the somatosensory controller, the upper computer allocates the training action prescription instructions to the main control module, which receives and receives the data fed back by the bending sensor. After the instruction of the training action prescription is issued, the control instruction is sent to the motor control device and the electric stimulation device. The invention can feed back the gesture of hand training in real time, and fetch the real-time training prescription to the motor control device and the electrode sheet according to the upper computer database to control the glove body to drive the hand training and get the corresponding electric stimulation.

【技術實現步驟摘要】
一種基于柔性康復手套的康復訓練系統
本專利技術涉及醫療器械，具體涉及一種基于柔性康復手套的康復訓練系統。
技術介紹
中國每年新發腦卒中患者約200萬人，腦卒中會導致患者肢體出現不同程度的運動功能障礙，70％～80％的腦卒中患者因為殘疾不能獨立生活。手是人類日常生活中使用頻率較高的肢體部位之一，人手解剖結構相對復雜，手指外傷術后，常會伴有各種后遺癥或并發癥，嚴重影響手部運動功能。由此可見，外傷手術后的康復護理尤為重要，用來減少上述后遺癥、并發癥發病率。一般的康復方法如下三種：1.物理因子治療物理治療主要在早期開始介人，冷療法是臨床常用的物理療法之一，低溫可以使神經興奮性降低、傳導速度減慢，這對感覺、運動神經有阻滯作用，可阻斷或抑制各種病理興奮灶，故有鎮痛解痙等作用。2.運動治療和作業治療運動和作業治療是患手功能康復的重要組成部分。通常認為，康復訓練中感覺運動輸入反復刺激中樞，通過潛伏通路和突觸的啟用、軸突長芽等方式，使大腦功能重組，神經支配在一定程度上得以恢復。治療的總體流程和肢體訓練方法相似，早期以被動的關節活動和按摩為主，功能恢復期以主動手功能訓練和生活能力訓練為主。3.手功能輔具目前用于手功能康復方面的輔助用具主要有，分指板、氣動手套和彈力輔助手矯形器、手部外骨骼裝置、機器人輔助技術、腦一機接口技術等。其中，早期分指板的運用對于屈肌張力增高的患者手功能恢復有著顯著意義。而氣動手套和彈力輔助手矯形器能夠幫助腦卒中患者手部完成很多復雜精細的功能性動作。但以上康復手段或多或少都有不足和缺點，表現在目前康復訓練需要康復治療師一對一為患者進行治療，例如對患肢進行重復性訓練如CPM訓練，然而，康復治療師嚴重缺乏，工作強度大，訓練內容單調，難以配合大量的患者完成康復訓練。目前也有用柔性控制手套進行康復訓練的手功能輔具。柔性控制是指用柔性且有韌性的線來牽引和拉動手關節，能減少絕大部分由于機械對于手造成的負擔，獲得更加好的康復效果。目前，國內外相關康復設備將執行電機單元放置于手掌或相關關節處，雖設備整體重量有所下降，但重量多集中關節處，患者本身負擔重量相對較大，結構復雜，訓練動作單一，不易配合上肢整體功能恢復，如實際抓握物塊進行擺放訓練，患者手部需承擔機械結構重量、電機重量和物塊重量，不利于進行針對性、分階段的康復訓練，康復效果較差。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種基于柔性康復手套的康復訓練系統，能實時反饋手部訓練動作姿態，并根據上位機數據庫調取實時訓練處方反饋至電機控制裝置、電極片以控制手套本體帶動人手訓練和得到相應電刺激，實現患者手部康復訓練更具針對性，同時增加趣味性。本專利技術的目的通過以下技術方案實現：一種基于柔性康復手套的康復訓練系統，包括電機控制裝置、康復手套、電刺激裝置、主控模塊、上位機、用于監測反饋康復手套動作姿態的體感控制器和用于檢測反饋康復手套手指彎曲程度的彎曲傳感器，電機控制裝置用于驅使康復手套作訓練動作，電刺激裝置安裝于康復手套，用于刺激手部肌肉；上位機內建訓練動作處方數據庫，根據體感控制器反饋的訓練動作姿態數據，對應調配訓練動作處方指令至主控模塊，主控模塊接收彎曲傳感器反饋的數據、接收所述訓練動作處方指令后，發出控制指令至電機控制裝置和電刺激裝置，以使康復手套的訓練動作和電刺激協同工作。進一步，所述電機控制裝置包括阻力輸出裝置、電機牽拉機構和若干拉線機構，拉線機構的一端分別連接康復手套的手背和手心，電機牽拉機構的數量與拉線機構一一對應，電機牽拉機構的輸出端與拉線機構的另一端分別相連，用于牽引拉線機構；阻力輸出裝置的數量與拉線機構一一對應，各拉線機構對應穿接于各阻力輸出裝置，通過阻力輸出裝置對拉線機構提供阻力。進一步，電機牽拉機構包括電機、螺桿、滑板和支架，滑板滑動配合于支架，螺桿樞接于支架，螺桿穿接于滑板并與滑板螺接，電機固定于支架，電機的輸出軸與螺桿對接，用于驅動螺桿旋轉，拉線機構的另一端固定于滑板。進一步，阻力輸出裝置包括底座、旋轉驅動機構、連桿、緩沖件和壓板和壓臺，旋轉驅動機構和壓臺固定于底座，連桿一端與旋轉驅動機構的輸出端連接，連桿另一端與緩沖件一側鉸接，壓板固定于緩沖件另一側，壓板與壓臺間形成供拉線機構穿過的壓口。進一步，電刺激裝置包括信號接收器、解碼器、電刺激器和若干對電極片，電極片分布貼附于康復手套的內壁，并分別與人手部肌肉位置對應，信號接收器、解碼器、控制器、電刺激器和電極片依次電連接，信號接收器用于接收主控模塊的控制指令，再通過解碼器解碼后輸出運動數據數字信號至控制器，主控模塊根據上位機內設的訓練動作處方數據庫信息輸出電刺激處方控制信號至電刺激器，經電刺激器將數字信號轉換成模擬信號后疊加至各對電極片。進一步，主控模塊包括芯片型號為ArduinoMega2560的電機控制器和芯片型號為CC2541的電刺激控制器，電機控制器通過驅動板驅使電機控制裝置的電機運作，電刺激控制器通過電刺激器驅使電極片運作。進一步，拉線機構包括手指側拉線、手指腹背拉線和手腕拉線，康復手套包括順次連接成型的手指部分、掌心部分和手腕部分；手指腹背拉線、手指側拉線和手腕拉線均分設于康復手套的手背和手心，手指腹背拉線的一端與手指部分的各手指指尖固定，手指腹背拉線的另一端經掌心部分后由手腕部分穿出；手腕拉線的一端固定于掌心部分，另一端經手腕部分穿出；掌心部分的手背和手心分別設有第一轉向件，位于手背的第一轉向件靠近小拇指根部，位于手心的第一轉向件靠近大拇指根部；位于手背的手指側拉線的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖，位于手背的手指側拉線順沿所述大拇指、食指和中指遠離大拇指的一側側部貼合，位于手背的手指側拉線另一端經位于手背的第一轉向件轉向后經手腕部分穿出；位于手心的手指側拉線的一端固定于手指部分的大拇指、食指和中指的指尖，位于手心的手指側拉線順沿所述大拇指、食指和中指遠離小拇指的一側側部貼合，位于手心的手指側拉線另一端經位于手心的第一轉向件轉向后經手腕部分穿出。進一步，手腕拉線的一端連接有片狀連接頭，片狀連接頭縫制于掌心部分。進一步，手指腹背拉線包括拉線段、穿接件和延伸段，拉線段一端固定于手指部分的各手指指尖，穿接件設于掌心部分，并分布于手指部分的各手指的根部，拉線段另一端分別穿過各穿接件后連接延伸段，延伸段穿出手腕部分；每個拉線段分別對應貼合至手指部分的各手指，每個拉線段至少為兩根線體，相鄰線體之間形成間隔。進一步，所述拉線機構還包括第二轉向件，第二轉向件設于掌心部分，并分別靠近手指部分的大拇指、食指和中指的根部。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：本專利技術通過體感控制器和彎曲傳感器，能夠實時反饋患者手部訓練的動作姿態和彎曲程度，以此通過主控模塊來對應調取內建訓練動作處方數據庫的訓練處方數據，并通過電機控制裝置、電刺激裝置來執行該訓練處方數據，避免了患者單調乏味的自主手部訓練，也無需康復治療師指引，使患者的康復訓練更具針對性和趣味性，康復訓練效果更好。附圖說明圖1為本專利技術基于柔性康復手套的康復訓練系統的連接示意圖；圖2為本專利技術電機控制器的連接示意圖；圖3為本專利技術電機控制裝置的結構示意圖；圖4為本專利技術電機牽拉機構的結構示意圖；圖5為本專利技術阻力輸出裝置的結構示意圖；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，包括電機控制裝置、康復手套、電刺激裝置、主控模塊、上位機、用于監測反饋康復手套動作姿態的體感控制器和用于檢測反饋康復手套手指彎曲程度的彎曲傳感器，電機控制裝置用于驅使康復手套作訓練動作，電刺激裝置安裝于康復手套，用于刺激手部肌肉；上位機內建訓練動作處方數據庫，根據體感控制器反饋的訓練動作姿態數據，對應調配訓練動作處方指令至主控模塊，主控模塊接收彎曲傳感器反饋的數據、接收所述訓練動作處方指令后，發出控制指令至電機控制裝置和電刺激裝置，以使康復手套的訓練動作和電刺激協同工作。

【技術特征摘要】
1.一種基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，包括電機控制裝置、康復手套、電刺激裝置、主控模塊、上位機、用于監測反饋康復手套動作姿態的體感控制器和用于檢測反饋康復手套手指彎曲程度的彎曲傳感器，電機控制裝置用于驅使康復手套作訓練動作，電刺激裝置安裝于康復手套，用于刺激手部肌肉；上位機內建訓練動作處方數據庫，根據體感控制器反饋的訓練動作姿態數據，對應調配訓練動作處方指令至主控模塊，主控模塊接收彎曲傳感器反饋的數據、接收所述訓練動作處方指令后，發出控制指令至電機控制裝置和電刺激裝置，以使康復手套的訓練動作和電刺激協同工作。2.根據權利要求1所述的基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，所述電機控制裝置包括阻力輸出裝置、電機牽拉機構和若干拉線機構，拉線機構的一端分別連接康復手套的手背和手心，電機牽拉機構的數量與拉線機構一一對應，電機牽拉機構的輸出端與拉線機構的另一端分別相連，用于牽引拉線機構；阻力輸出裝置的數量與拉線機構一一對應，各拉線機構對應穿接于各阻力輸出裝置，通過阻力輸出裝置對拉線機構提供阻力。3.根據權利要求2所述的基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，電機牽拉機構包括電機、螺桿、滑板和支架，滑板滑動配合于支架，螺桿樞接于支架，螺桿穿接于滑板并與滑板螺接，電機固定于支架，電機的輸出軸與螺桿對接，用于驅動螺桿旋轉，拉線機構的另一端固定于滑板。4.根據權利要求2所述的基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，阻力輸出裝置包括底座、旋轉驅動機構、連桿、緩沖件和壓板和壓臺，旋轉驅動機構和壓臺固定于底座，連桿一端與旋轉驅動機構的輸出端連接，連桿另一端與緩沖件一側鉸接，壓板固定于緩沖件另一側，壓板與壓臺間形成供拉線機構穿過的壓口。5.根據權利要求4所述的基于柔性康復手套的康復訓練系統，其特征在于，電刺激裝置包括信號接收器、解碼器、電刺激器和若干對電極片，電極片分布貼附于康復手套的內壁，并分別與人手部肌肉位置對應，信號接收器、解碼器、控制器、電刺激器和電極片依次電連接，信號接收器用于接收主控模塊的控制指令，再通過解碼器解碼后輸出運動數據數字信號至控制器，主控模塊根據上位機內設的訓練動作處方數據庫信息輸出電刺激處方控制信號至電刺激器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉春龍，田一，張健強，譚迎宵，鄒藝瑩，鄭建耀，黃鴻彪，
申請(專利權)人：劉春龍，
類型：發明
國別省市：廣東,44