[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于手部康復(fù)訓(xùn)練裝置的訓(xùn)練方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911336074.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111135012A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張佳楫;左國(guó)坤;史斌君;徐佳琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波工業(yè)技術(shù)研究院慈溪生物醫(yī)學(xué)工程研究所;中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A61H1/02
• 分類(lèi)號(hào): A61H1/02;A63B23/14
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 張鴻飛

本發(fā)明公開(kāi)一種基于手部康復(fù)訓(xùn)練裝置的訓(xùn)練方法，所述手部康復(fù)訓(xùn)練裝置包括分別對(duì)手掌托盤(pán)進(jìn)行三自由度姿態(tài)控制的第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)；所述第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)上設(shè)有測(cè)量各自由度上的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器，所述第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)及各角度傳感器均與工控機(jī)電連接，所述工控機(jī)設(shè)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制電路，其與上位機(jī)電連接或無(wú)線連接；本發(fā)明可以在單次訓(xùn)練后，根據(jù)訓(xùn)練情況定量判斷患者對(duì)訓(xùn)練任務(wù)的主動(dòng)參與程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械控制技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種基于手部康復(fù)訓(xùn)練裝置的訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)

在我國(guó)，意外事故和環(huán)境污染造成腦外傷、腦癱等腦損傷致殘人數(shù)可觀，特別是隨著老齡化社會(huì)的來(lái)臨，腦中風(fēng)成為運(yùn)動(dòng)功能障礙和偏癱的主要因素。隨著醫(yī)療水平的提高，腦中風(fēng)的死亡率逐漸降低，但在中風(fēng)的幸存者中，大約有80％ -90％的患者會(huì)留下手部運(yùn)動(dòng)功能缺陷，失去自主生活能力和運(yùn)動(dòng)能力。患者正常的工作和生活受到嚴(yán)重影響，對(duì)其護(hù)理耗時(shí)、耗力，對(duì)社會(huì)和家庭都造成了負(fù)擔(dān)。因此對(duì)于手部的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)成為研究的熱點(diǎn)。

醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐證明，對(duì)于腦卒中導(dǎo)致的偏癱患者通過(guò)大量重復(fù)性的功能訓(xùn)練可以在一定程度上恢復(fù)肢體運(yùn)動(dòng)功能。使用康復(fù)機(jī)器人輔助康復(fù)訓(xùn)練可以節(jié)省大量的人力物力，并且能夠?qū)颊叩目祻?fù)水平進(jìn)行實(shí)時(shí)量化的評(píng)估，對(duì)整個(gè)康復(fù)行業(yè)產(chǎn)生了非常積極的影響。

研究證明在康復(fù)訓(xùn)練中單關(guān)節(jié)單獨(dú)訓(xùn)練比多關(guān)節(jié)同時(shí)訓(xùn)練更為有效，因此針對(duì)手腕康復(fù)的特點(diǎn)，需要針對(duì)手腕某自由度進(jìn)行重復(fù)被動(dòng)式訓(xùn)練，但同時(shí)在訓(xùn)練過(guò)程中，訓(xùn)練者的運(yùn)動(dòng)意圖與運(yùn)動(dòng)能力需要進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，及時(shí)在被動(dòng)訓(xùn)練模式與主動(dòng)訓(xùn)練模式之間進(jìn)行切換，輔助訓(xùn)練者進(jìn)行更好的康復(fù)。

在現(xiàn)有針對(duì)手腕康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備中，以手部CPM為主，但CPM系統(tǒng)作為一種手部連續(xù)被動(dòng)系統(tǒng)，僅有被動(dòng)訓(xùn)練模式，不具備主動(dòng)訓(xùn)練功能，無(wú)法根據(jù)使用者的手腕運(yùn)動(dòng)意圖及運(yùn)動(dòng)能力及時(shí)調(diào)整手部輔助的運(yùn)動(dòng)大小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：提供一種患者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)主動(dòng)參與度的評(píng)價(jià)方法，這種方法可以在單次訓(xùn)練后，根據(jù)訓(xùn)練情況定量判斷患者對(duì)訓(xùn)練任務(wù)的主動(dòng)參與程度。

本發(fā)明硬件設(shè)備是基于申請(qǐng)人公開(kāi)的專(zhuān)利號(hào)為CN209630106 U的一種手部康復(fù)訓(xùn)練裝置：包括底座、固定在底座上的手臂托盤(pán)、L型的第一旋轉(zhuǎn)支撐臂、T 形的第二旋轉(zhuǎn)支撐臂和手掌托盤(pán)；所述第一旋轉(zhuǎn)支撐臂的第一端能繞豎直的旋轉(zhuǎn)中心軸線相對(duì)于底座轉(zhuǎn)動(dòng)，第二旋轉(zhuǎn)支撐臂的第一端能繞水平的旋轉(zhuǎn)中心軸線相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)支撐臂的第二端轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的手掌托盤(pán)能繞水平的旋轉(zhuǎn)中心軸線相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)支撐臂的第二端轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置由第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步皮帶對(duì)手掌托盤(pán)進(jìn)行三自由度姿態(tài)控制。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種包含獎(jiǎng)懲機(jī)制的康復(fù)訓(xùn)練算法，在一個(gè)訓(xùn)練周期后會(huì)根據(jù)患者的主動(dòng)參與程度的定量數(shù)據(jù)，調(diào)整下一次訓(xùn)練難度以防止訓(xùn)練者在訓(xùn)練中出現(xiàn)懈怠。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：一種基于手部康復(fù)訓(xùn)練裝置的訓(xùn)練方法，所述手部康復(fù)訓(xùn)練裝置包括分別對(duì)手掌托盤(pán)進(jìn)行三自由度姿態(tài)控制的第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)；所述第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)上設(shè)有測(cè)量各自由度上的旋轉(zhuǎn)角度θ₁、θ₂、θ₃與的角度傳感器，所述第一減速電機(jī)、第二減速電機(jī)、第三減速電機(jī)及各角度傳感器均與工控機(jī)電連接，所述工控機(jī)設(shè)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制電路，其與上位機(jī)電連接或無(wú)線連接：

所述旋轉(zhuǎn)角度在康復(fù)訓(xùn)練時(shí)的定義如下：

θ₁：掌屈背伸運(yùn)動(dòng)方向；

θ₂：尺偏橈偏運(yùn)動(dòng)方向；

θ₃：前臂旋前/旋后運(yùn)動(dòng)方向；

具體算法如下：