上肢康复、监测和/或评估的交互装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及二自由度平面康复、监测和/或评估装置，其包括第一引导机构(2)、基本上平行于第一引导机构(2)的第二引导机构(3)，基本上垂直于第一和第二引导机构(2、3)的第三引导机构(4)和端部执行器(5)，其中第三引导机构(4)连接到第一和第二引导机构(2、3)，并且其中端部执行器(5)连接到第三引导机构(4)。本发明专利技术还涉及包括所述装置的适用于康复、监测和/或评估对象上肢的二自由度平面康复、监测和/或评估的交互装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及康复、尤其是上肢康复的领域。更具体地说，本专利技术涉及适用于对象的上肢康复、监测和/或评估的二自由度平面交互装置。
技术介绍
在全球范围内，中风是残疾的主要原因，每年仅在美国报告的新病例就有大约80万例，其中大约13万人死亡。在欧盟，中风的发病率似乎显著更高，每年超过46万人死亡。中风的生理效应是可变的，并且可以包括运动和感觉系统、语言、感知、情感和认知功能上的损伤。运动功能损伤通常涉及对侧于脑损伤一侧的身体一侧的肌肉瘫痪或麻痹。经历过严重中风的人往往具有胳膊、腿和手部的肌肉功能的显著损伤，从而导致严重残疾。在中风造成的所有损伤中，最致残的或许就是上肢偏瘫。上肢受到特别关注是因为上肢损伤影响着残疾、独立性和生活质量。因此，提高运动技能、更具体为上肢的功能性使用被视为中风后康复的主要目标之一。然而，即使有所康复，与下肢的情况相比，手臂的机能恢复和手部的使用通常依旧受限。局部麻痹的上肢中的受限的运动恢复的确占据了残疾后遗症中的一大部分。创伤性脑损伤以及脊髓损伤需要多学科的持续性努力，以稳定、减少或防止继发性损伤和并发症，并且为个体在整个剩余的生命期内改善或维持社会角色功能和生活质量。因为脊髓损伤时的平均年龄是32岁，所以专门照顾必然是长期的。其他类型的疾病，如创伤性事故和神经障碍可以导致力量、协调和运动范围上的类似缺陷。为了在中风或受到损伤之后恢复或保持功能性的能力，患者承受康复治疗，如职业和物理治疗。用手进行物理治疗仍是治疗的主要方法。然而，用手治疗强烈依赖于物理治疗师的个人经验，并且没有任何方法来精确地控制所施加的力的大小以及关节的扭转程度。另外，治疗师和患者之间的一对一的交互在高强度和高重复训练的条件下是受限的。机器人或互动训练是展示出应用在神经康复领域的巨大潜力的新技术。机器人或互动训练具有一些优点，例如适应性、数据收集、激励、患者安全顾虑的缓和以及能够提供密集的个性化反复训练。因此，本专利技术的目的在于提供一种可以由治疗师用作为工具的装置，借此治疗师能够评估患者的恢复状况，然后利用本专利技术来协助患者进行治疗的重复性动作。目前的机器人通常显示单自由度或提供有限的康复过程，因为它们不提供对于多个肌肉群的康复而言所需的运动范围。美国专利5466213公开一种交互式机器人治疗师，其与患者交互以塑造运动技能。所述机器人治疗师包括提供转动/转动运动的运动链。在使用中，所述机器人由于其自身的运动链而提供有限的康复表面——仅28厘米直径的圆。美国专利申请2012/0109025涉及一种用于使前臂的外旋/内旋运动以及手指的屈曲/伸展运动得到恢复的机器人。然而，这种装置旨在恢复复杂的动作，例如抓取，并且不能用来作为一期愈合康复过程。根据本申请人，仍然需要提供能够在一期愈合康复过程以及以后的康复过程中使用的机器人或交互装置，同时还提供大型康复表面。此外，有必要提供能够在康复以及定量评估和监测中使用的交互装置。因此，本专利技术的目的在于提供一种使得上肢(即肘部和肩部)能够完全弯曲/伸展运动的大型的矩形康复表面。为此目的，本专利技术包括H形笛卡尔坐标平面互动装置，其包括两个机动化的引导机构和一个非机动化的引导机构，从而使得在无干扰的情况下，对象的肢体能够通过大型康复平面而运动，同时使交互装置的复杂度、大小、重量和成本最小化。因此，本专利技术提供大型的康复表面，其凭借将机器人技术和交互环境有利地结合的交互装置，使得能够进行康复并且对患者的恢复和进展进行量化。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及二自由度平面康复、监测和/或评估装置，其包括第一引导机构、基本上平行于第一引导机构的第二引导机构、基本上垂直于第一和第二引导机构的第三引导机构、和端部执行器。根据一个实施例，第三引导机构连接到第一和第二引导机构。根据一个实施例，端部执行器连接到第三引导机构。根据一个实施例，第一引导机构包括至少一个第一导轨、可滑动地连接到至少一个第一导轨的第一滑块和驱动第一滑块的第一驱动模块；第二引导机构包括至少一个第二导轨、可滑动地连接到至少一个第二导轨的第二滑块；第三引导机构包括至少一个第三导轨、可滑动地连接到至少一个第三导轨的第三滑块和驱动第三滑块的第三驱动模块。根据一个实施例，第三引导机构通过第一和第二滑块连接到第一和第二引导机构。根据一个实施例，第二引导机构不包括驱动模块。根据一个实施例，端部执行器连接到第三滑块。根据一个实施例，端部执行器可以通过驱动模块沿由至少一个第三导轨限定的第一轴和沿由至少一个第一导轨限定的第二轴来驱动。根据一个实施例，至少一个第一、第二和/或第三导轨允许滑块的线性运动的幅度延伸至2米，优选至1.5米，更优选至1米，甚至更优选约80厘米。根据一个实施例，第二滑块承受由对象施加在第三引导机构上的力所引起的扭矩。根据一个实施例，第二滑块包括主体和从主体向下突出的至少一个轴承部件，其中所述至少一个轴承部件可滑动地连接到至少一个第二导轨，并且其中位于相对端部的两个轴承点之间的所述至少一个轴承部件的沿至少一个第二导轨的轴的长度为至少10厘米，优选为至少20厘米，更优选为至少30厘米。根据一个实施例，第二滑块包括主体和从主体向下突出的两个轴承部件，其中所述第一和第二轴承部件可滑动地连接到至少一个第二导轨，并且其中所述第一和第二轴承部件沿至少一个第二导轨的轴间隔开至少10厘米，优选至少20厘米，更优选至少30厘米。根据一个实施例，第一和第三滑块通过轴承、优选通过滑动轴承分别连接到至少一个第一和第三导轨；并且第二滑块的至少一个轴承部件通过轴承、优选通过滚珠轴承连接到至少一个第二导轨。根据一个实施例，本专利技术的装置还包括基本上平行于第一和第二引导机构的第四引导机构、基本上平行于第三引导机构并且基本上垂直于第一、第二和第四引导机构的第五引导机构，和第二端部执行器。根据一个实施例，第五引导机构连接到第二和第四引导机构。根据一个实施例，第二端部执行器连接到第五引导机构。根据一个实施例，第二引导机构包括两个滑块：第一第二滑块和第二第二滑块。根据一个实施例，第四引导机构包括至少一个第四导轨、可滑动地连接到至少一个第四导轨的第四滑块和驱动第四滑块的第四驱动模块；第五引导机构包括至少一个第五导轨、可滑动地连接到至少一个第五导轨的第五滑块和驱动第五滑块的第五驱动模块。根据一个实施例，第五引导机构通过第四和第二第二滑块连接到第四和第二引导机构。根据一个实施例，第二第二滑块承受由对象施加在第五引导机构上的力所引起的扭矩。根据一个实施例，第二端部执行器可以通过第四和第五驱动模块来驱动。本专利技术还涉及适用于康复、监测和/或评估对象的肢体、优选为上肢的二自由度平面康复、监测和/或评估的交互装置，其包括如本专利技术中所述的二自由度平面康复装置和控制所述交互装置的动作的控制系统。根据一个实施例，装置布置在底盘上并且交互装置包括用于与对象进行交互的显示器、位于端部执行器中的力传感器，和位于驱动模块中的位置传感器，以及替选的工作面。根据一个实施例，交互装置能够在限定对象与交互装置之间的交互的三种控制模式下工作：被动模式，其中交互装置引导对象的肢体沿预定路径运动，主动模式，其中交互装置不向对象提供激励，仅控制由对象所实施的运动，和主动形式的被动模式，其中交互装置根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其包括：‑第一引导机构(2)，‑第二引导机构(3)，其基本上平行于所述第一引导机构(2)，‑第三引导机构(4)，其基本上垂直于所述第一和第二引导机构(2、3)，和‑端部执行器(5)，其中所述第三引导机构(4)连接到所述第一和第二引导机构(2、3)，并且其中所述端部执行器(5)连接到所述第三引导机构(4)，其特征在于‑所述第一引导机构(2)包括至少一个第一导轨(2.1)、可滑动地连接到所述至少一个第一导轨(2.1)的第一滑块(2.2)和驱动所述第一滑块(2.2)的第一驱动模块(2.3)；‑所述第二引导机构(3)包括至少一个第二导轨(3.1)、可滑动地连接到所述至少一个第二导轨(3.1)的第二滑块(3.2)；‑所述第三引导机构(4)包括至少一个第三导轨(4.1)、可滑动地连接到所述至少一个第三导轨(4.1)的第三滑块(4.2)和驱动所述第三滑块(4.2)的第三驱动模块(4.3)；并且在于所述第二引导机构不包括任何驱动模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 EP 14162123.51.一种二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其包括：-第一引导机构(2)，-第二引导机构(3)，其基本上平行于所述第一引导机构(2)，-第三引导机构(4)，其基本上垂直于所述第一和第二引导机构(2、3)，和-端部执行器(5)，其中所述第三引导机构(4)连接到所述第一和第二引导机构(2、3)，并且其中所述端部执行器(5)连接到所述第三引导机构(4)，其特征在于-所述第一引导机构(2)包括至少一个第一导轨(2.1)、可滑动地连接到所述至少一个第一导轨(2.1)的第一滑块(2.2)和驱动所述第一滑块(2.2)的第一驱动模块(2.3)；-所述第二引导机构(3)包括至少一个第二导轨(3.1)、可滑动地连接到所述至少一个第二导轨(3.1)的第二滑块(3.2)；-所述第三引导机构(4)包括至少一个第三导轨(4.1)、可滑动地连接到所述至少一个第三导轨(4.1)的第三滑块(4.2)和驱动所述第三滑块(4.2)的第三驱动模块(4.3)；并且在于所述第二引导机构不包括任何驱动模块。2.根据权利要求1所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述第三引导机构(4)通过所述第一和第二滑块(2.2、3.2)连接到所述第一和第二引导机构(2、3)。3.根据权利要求1或2所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述端部执行器(5)连接到所述第三滑块(4.2)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述端部执行器(5)可以通过所述驱动模块(2.3、4.3)沿由所述至少一个第三导轨(4.1)限定的第一轴和沿由所述至少一个第一导轨(2.1)限定的第二轴来驱动。5.根据权利要求1至4中任一项所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述至少一个第一、第二和/或第三导轨(2.1、3.1、4.1)允许所述第一、第二和/或第三滑块(2.2、3.2、4.2)的线性运动的幅度延伸至2米，优选至1.5米，更优选至1米，甚至更优选约80厘米。6.根据权利要求1至5中任一项所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述第二滑块(3.2)承受由对象施加在所述第三引导机构(4)上的力所引起的扭矩。7.根据权利要求1至6中任一项所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述第二滑块(3.2)包括主体(3.3)和从所述主体向下突出的至少一个轴承部件，其中所述至少一个轴承部件可滑动地连接到所述至少一个第二导轨(3.1)，并且其中位于相对端部的两个轴承点之间的所述至少一个轴承部件的沿所述至少一个第二导轨(3.1)的轴的长度为至少10厘米，优选为至少20厘米，更优选为至少30厘米。8.根据权利要求7所述的二自由度平面康复、监测和/或评估装置(1)，其中所述第二滑块(3.2)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安·萨潘，布鲁诺·笛赫兹，
申请(专利权)人：卢万天主教大学，
类型：发明
国别省市：比利时;BE