一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人，包括脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块、中央控制模块、低频电刺激模块以及执行模块；通过将采集的脑电信号、肌电信号、运动信号后，发送至中央控制模块，由中央控制模块将脑电信号解码成脑电驱动信号，将脑电驱动信号、肌电信号及运动信号放大，并将三种信号单独或先后发送至低频电刺激模块与执行模块，以单独或先后秩序组合控制低频电刺激模块和执行模块，在患者舌下肌群及喉咙处进行低频电刺激和执行康复训练动作，以使患者完成吞咽动作，能够有效的促进脑可塑性的形成，实现自上而下与自下而上的闭环模式促进吞咽功能恢复，并大大提高了治疗效率，节省了大量的时间。

A Rehabilitation Robot for the Treatment of Dysphagia and Its Control Method

The invention discloses a rehabilitation robot for treating dysphagia, which includes EEG acquisition module, surface electromyography acquisition module, swallowing motion induction module, central control module, low frequency stimulation module and execution module, and sends the collected EEG signal, EMG signal and motion signal to the central control module, which decomposes the EEG signal. Encoded into EEG driving signals, EEG driving signals, EMG signals and motion signals are amplified, and three signals are sent to low frequency stimulation module and execution module separately or sequentially. The low frequency stimulation module and execution module are controlled separately or sequentially, and the patients'sublingual muscles and throats are stimulated by low frequency stimulation and rehabilitation training are performed to enable them to complete swallowing. Swallowing movement can effectively promote the formation of brain plasticity, achieve top-down and bottom-up closed-loop mode to promote the recovery of swallowing function, and greatly improve the efficiency of treatment, save a lot of time.

【技术实现步骤摘要】
一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人及控制方法
本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人及控制方法。
技术介绍
吞咽障碍是脑病及咽喉部疾病的常见并发症后遗症，容易导致坠积性肺炎及营养不良等严重问题。吞咽障碍的康复训练是吞咽功能恢复的重要手段。然而，传统的吞咽康复治疗方法存在诸多不足，包括：1.一对一(一个治疗师训练一个病人)的训练方式效率低下，治疗时间有限(一次半个小时)，治疗时间不科学且单调无趣(多为非就餐时间，为治疗而治疗)，病人接受治疗的依从性差，治疗效果不明显；2.单纯的吞咽相关肌肉电刺激(神经肌肉电刺激)、治疗师手动刺激及感觉刺激均为被动形式，属于“非闭环式”治疗，对脑的吞咽反射功能恢复作用不大，难以形成有效反馈的“闭环式”治疗模式，治疗效果不好，效益低下。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人及控制方法，能够有效的促进脑可塑性的形成，实现自上而下与自下而上相结合的“闭环式”模式促进吞咽功能恢复，并大大提高了康复效率，节省了大量的时间。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人，包括：脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块、中央控制模块、低频电刺激模块以及执行模块；所述脑电采集模块，用于采集控制人体吞咽活动的脑电信号，并将所述脑电信号发送至所述中央控制模块；所述表面肌电采集模块，用于采集吞咽活动时舌骨上下肌群的肌电信号，并将所述肌电信号发送至所述中央控制模块；所述吞咽运动感应模块，用于采集吞咽时喉咙运动的运动信号，并将所述运动信号发送至所述中央控制模块；所述中央控制模块，用于将所述脑电信号解码成脑电驱动信号，并将所述脑电驱动信号、所述肌电信号和所述运动信号单独或先后发送至所述低频电刺激模块和/或所述执行模块；所述低频电刺激模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号调控低频电在患者舌骨上下肌群处进行刺激；所述执行模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号三种信号，在患者喉咙处执行吞咽康复训练动作，以使患者完成吞咽动作。进一步的，所述执行模块为机械臂，所述机械臂包括机械臂基座、一端与所述机械臂基座下端的中间卡子8相连接的运动终点信号反馈环路及电流反向装置、一端与所述运动终点信号反馈环路及电流反向装置另一端相连接的信号控制电机、所述信号控制电机的转动轴与齿轮组转动轴连接、与所述机械臂基座平行且与所述齿轮组联动的齿条、一端与所述齿条水平连接的杠杆，以及安装在所述机械臂基座上端且与所述杠杆中端相接的滑轮；所述机械臂基座设有终止信号产生装置和移动卡座，所述移动卡座上设有三个卡子，其中两个卡子设于所述移动卡座的左右两端，通过中间的卡子将所述移动卡座分为第一滑槽和第二滑槽；所述第一滑槽内设有底端可在所述第一滑槽内左右直线移动的机械臂座立柱，所述机械臂座立柱垂直于所述机械臂基座；所述机械臂座立柱的顶端通过设有一活动枢纽与斜柱的上端连接，所述斜柱的下端可在所述第二滑槽内以所述枢纽102为活动支点作直线运动；所述斜柱与所述杠杆交叉点设有铆钉，所述铆钉卡在斜柱中一卡槽内，以使所述铆钉在杠杆推力作用下在所述卡槽内向斜下移动，推动所述斜柱以所述铆钉为支点向上移动；所述斜柱的顶端设有旋钮，所述旋钮与机械前臂相连接，所述机械前臂的顶端安装有机械臂托。进一步的，所述中央控制模块包括：脑电信号放大与解码单元和控制单元；所述脑电信号放大与解码单元，用于将所述脑电信号解码成所述脑电驱动信号；所述控制单元，用于将所述脑电驱动信号、所述肌电信号和所述运动信号单独或按先后顺序发送至所述执行模块。进一步的，所述用于治疗吞咽障碍的康复机器人，还包括：语音提示模块；所述语音提示模块，用语音提示患者吞咽活动及训练要领；其中，所述语音提示由所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号三者至少之一触发，以提示患者按照所述语音提示进行相应的操作。进一步的，所述用于治疗吞咽障碍的康复机器人，还包括：手控模块；所述手控模块，用于供用户手动控制所述低频电刺激模块和所述执行模块。进一步的，所述用于治疗吞咽障碍的康复机器人，还包括：吞咽情况反馈模块；所述吞咽情况反馈模块，用于将所述肌电信号和所述运动信号转换为吞咽情况反馈信息，并以声音和视频输出所述吞咽情况的反馈信息。优选的，本专利技术还提供了一种用于治疗吞咽障碍康复机器人的控制方法，包括：采集控制人体吞咽活动的脑电信号、吞咽活动时舌骨上下肌群的肌电信号，以及吞咽时喉咙运动的运动信号；将所述脑电信号进行解码处理生成脑电驱动信号，并将所述脑电驱动信号、所述肌电信号和所述运动信号单独使用或按吞咽生理功能的先后顺序使用；根据所述脑电驱动信号调控低频电在患者舌骨上下肌群处进行刺激，并根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号在患者喉咙处执行吞咽康复训练动作，以使患者完成吞咽动作。进一步的，将所述脑电信号进行解码处理生成脑电驱动信号之后，还包括：根据所述脑电驱动信号，以提示患者按照所述脑电驱动信号伴随的语音进行相应的操作。进一步的，所述用于治疗吞咽障碍康复机器人的控制方法，还包括：响应患者输入的控制指令，根据所述控制指令在喉咙位置执行低频电刺激和执行吞咽康复训练动作。进一步的，在采集控制人体吞咽活动的脑电信号、吞咽活动时舌骨上下肌群的肌电信号，以及吞咽时喉咙运动的运动信号之后，还包括：将所述肌电信号和所述运动信号转换为吞咽情况反馈信息，并输出所述吞咽情况反馈信息。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术提供一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人，包括脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块、中央控制模块、低频电刺激模块以及执行模块；通过将脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块采集的脑电信号、肌电信号、运动信号后，发送至中央控制模块，由中央控制模块将脑电信号解码成脑电驱动信号，将脑电、肌电及运动三种信号单独或组合，并将发送至低频电刺激模块和执行模块，以控制低频电刺激模块和执行模块，在患者舌骨上下肌群处进行低频电刺激和执行吞咽康复训练动作，以使患者完成吞咽动作。中央控制模块将脑电信号解码成脑电驱动信号，根据所述脑电驱动信号控制低频电刺激模块在患者舌骨上下肌群处进行低频电刺激和执行模块完成喉的上举运动，模拟了人体吞咽时的生理反应，相对于传统的治疗师手动刺激，本专利技术的技术方案对患者来说更加的贴切有效，并且能够促进脑可塑性的形成，实现自上而下的促进吞咽功能恢复。进一步的，将脑电驱动信号、肌电信号和运动信号进行组合，可根据患者的实际情况，组合不同的信号发送至执行模块，以使执行模块执行相应的动作，相比于传统的一个治疗师按摩治疗一个病人，大大的提高了治疗的效率、节省了大量的治疗时间。另外，单独或联合采用低频电刺激模块和执行模块，可以根据吞咽障碍的类型(真性球麻痹、假性球麻痹、吞咽功能失用型、机械性吞咽障碍)，引起喉结的上举运动，有效训练吞咽功能，对不能恢复的一部分真性球麻痹吞咽患者实现部分代偿，防治误吸及坠积性肺炎。附图说明图1是本专利技术提供的用于治疗吞咽障碍的康复机器人的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的用于治疗吞咽障碍的康复机器人的机械臂的结构示意图；图3是本专利技术提供的用于治疗吞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人，其特征在于，包括：脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块、中央控制模块、低频电刺激模块以及执行模块；所述脑电采集模块，用于采集控制人体吞咽活动的脑电信号，并将所述脑电信号发送至所述中央控制模块；所述表面肌电采集模块，用于采集吞咽活动时舌骨上下肌群的肌电信号，并将所述肌电信号发送至所述中央控制模块；所述吞咽运动感应模块，用于采集吞咽时喉咙运动的运动信号，并将所述运动信号发送至所述中央控制模块；所述中央控制模块，用于将所述脑电信号解码成脑电驱动信号，并将所述脑电驱动信号、所述肌电信号和所述运动信号单独或先后发送至所述低频电刺激模块和/或所述执行模块；所述低频电刺激模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号调控低频电在患者舌骨上下肌群处进行刺激；所述执行模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号三种信号，在患者喉咙处执行吞咽康复训练动作，以使患者完成吞咽动作。

【技术特征摘要】
1.一种用于治疗吞咽障碍的康复机器人，其特征在于，包括：脑电采集模块、表面肌电采集模块、吞咽运动感应模块、中央控制模块、低频电刺激模块以及执行模块；所述脑电采集模块，用于采集控制人体吞咽活动的脑电信号，并将所述脑电信号发送至所述中央控制模块；所述表面肌电采集模块，用于采集吞咽活动时舌骨上下肌群的肌电信号，并将所述肌电信号发送至所述中央控制模块；所述吞咽运动感应模块，用于采集吞咽时喉咙运动的运动信号，并将所述运动信号发送至所述中央控制模块；所述中央控制模块，用于将所述脑电信号解码成脑电驱动信号，并将所述脑电驱动信号、所述肌电信号和所述运动信号单独或先后发送至所述低频电刺激模块和/或所述执行模块；所述低频电刺激模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号调控低频电在患者舌骨上下肌群处进行刺激；所述执行模块，用于根据所述脑电驱动信号、所述肌电信号、所述运动信号三种信号，在患者喉咙处执行吞咽康复训练动作，以使患者完成吞咽动作。2.如权利要求1所述的用于治疗吞咽障碍的康复机器人，其特征在于，所述执行模块为机械臂，所述机械臂包括机械臂基座、一端与所述机械臂基座下端相连接的运动终点信号反馈环路及电流反向装置、一端与所述运动终点信号反馈环路及电流反向装置另一端相连接的信号控制电机、与所述信号控制电机另一端相连接的齿轮组、与所述机械臂基座平行且与所述齿轮组联动的齿条、一端与所述齿条水平连接的杠杆，以及安装在所述机械臂基座上端且与所述杠杆中端相接的滑轮；所述机械臂基座设有终止信号产生装置和移动卡座，所述移动卡座上设有三个卡子，其中两个卡子设于所述移动卡座的左右两端，通过中间的卡子将所述移动卡座分为第一滑槽和第二滑槽；所述第一滑槽内设有底端可在所述第一滑槽内左右直线移动的机械臂座立柱，所述机械臂座立柱垂直于所述机械臂基座；所述机械臂座立柱的顶端通过设有一活动枢纽与斜柱的上端连接，所述斜柱的下端可在所述第二滑槽内以所述枢纽为活动支点作直线运动；所述斜柱与所述杠杆交叉点设有铆钉，所述铆钉卡在斜柱中一卡槽内，以使所述铆钉在杠杆推力作用下于所述卡槽内向斜下移动，推动所述斜柱以所述铆钉为支点向上移动；所述斜柱的顶端设有旋钮，所述旋钮与机械前臂相连接，所述机械前臂的顶端安装有机械臂托。3.如权利要求1所述的用于治疗吞咽障碍的康...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文，李荣东，吴彦桦，
申请(专利权)人：南方医科大学珠江医院，
类型：发明
国别省市：广东,44