一种手功能康复训练装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手功能康复训练装置及方法，该装置包括控制器、与控制器连接的气体驱动模块、肌电采集模块及电刺激模块、与气体驱动模块连接的软体手套、与电刺激模块连接的电极片组Ⅰ，所述软体手套上设有气动伸缩组件，控制器通过采集健侧的手部肌肉电信号计算出健侧手部运动姿态，从而控制电刺激模块及气体驱动模块实现了患侧手指及手腕的镜像训练,加快了患侧手部功能的全面恢复；气体驱动模块中采用五位电磁开关阀组，在一个训练动作中实现了患侧的手指处于不同的伸屈状态，满足了患者不同的训练要求；气体驱动模块中采用气体压力传感器检测气动伸缩组件内部的气体压强变化，基于理想气体原理识别到手指的运动意图，实现对手部的助力训练。

A hand function rehabilitation training device and method

【技术实现步骤摘要】
一种手功能康复训练装置及方法
本专利技术属于上肢外骨骼康复机器人领域，更具体地，涉及一种手功能康复训练装置及方法。
技术介绍
如今社会人口老龄化加重，由于中风等疾病引起的偏瘫的人数越来越庞大，同时，由生产事故、交通事故等意外造成的肢体运动功能受损的人数也逐年增加。这些患者往往因肢体运动功能障碍而生活不能自理，给家庭和社会都带来了不小负担。机器人辅助康复训练能够节约大量的人力物力，并能够对患者康复水平进行实时量化的评估，根据患者的康复状况循序渐进的进行训练。现有的手功能康复训练多数为手指关节被动训练，驱动方式一般为连杆或伸缩式电机的刚性驱动方式及气体驱动方式，刚性驱动中电机的瞬间启动力矩和瞬间冲击载荷大，对于手部已经受伤的患者来讲是极其危险，气体驱动方式中气泵对软体手套的输出力不能够带动手腕的屈伸运动，因此手腕功能的恢复得不到保障。经文献检索发现，中国专利技术公布号为CN110801372A，专利技术名称为手指关节康复训练装置，申请日期为2019年12月11日。该装置通过手指安装压力传感器检测健侧的手部动作，通过气路系统向伸缩组件充放气，使得穿戴训练手套在屈曲工况和伸展工况之间变化，从而实现手指的镜像训练，但是该装置没有涉及手腕的镜像训练和生物电融合治疗，该装置不能保障完整手功能功能的恢复。因此，有必要提供一种手功能康复训练装置及方法以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种手功能康复训练装置及方法，解决了手功能中手指和手腕无法同步镜像训练、无法对手腕进行生物治疗造成手功能不能全面恢复的问题，同时也解决了手功能康复设备缺少通过检测手部运动姿态变化识别手部运动意图而造成主动运动训练缺少的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种手功能康复训练装置及方法，该手功能康复训练装置包括控制器、与控制器连接的气体驱动模块、与控制器连接的肌电采集模块、与控制器连接的电刺激模块、电极片组Ⅰ、与气体驱动模块连接的软体手套，所述软体手套上设有气动伸缩组件，所述气动伸缩组件通过气管Ⅰ和气体驱动模块连接；所述肌电采集模块用于采集健侧的手部肌肉电信号，并将所述手部肌肉电信号传递给所述控制器；所述控制器根据手部肌肉电信号计算出健侧的手指及手腕动作状态，所述控制器根据手指动作状态控制气体驱动模块向气动伸缩组件充气或抽气，使软体手套在屈伸之间变化，实现患侧的手指镜像训练；所述电刺激模块通过电极线和电极片组Ⅰ进行可拆卸连接，所述电极片组Ⅰ粘贴患侧的手臂处，所述控制器根据手腕动作状态控制电刺激模块向电极片组Ⅰ输出的电流强度刺激手腕的屈伸运动，实现患侧的手腕镜像训练。这样设置的有益效果是：1、实现了手指及手腕的镜像训练，同时输出电流起到了生物治疗作用，加快了患侧手部功能的全面恢复；2、气体驱动模块驱动软体手套伸屈安全性高，对患侧的手指不会造成二次伤害。进一步优选地，所述电极片组Ⅰ包含2片电极片Ⅰ，所述电极片Ⅰ分别粘贴于患侧手臂的桡侧腕伸肌的前端和后端。其有益效果在于：位于手臂的桡侧腕伸肌的前端和后端的电极片组Ⅰ可以最有效地刺激手腕进行屈伸动作，实现手腕的镜像训练。进一步优选地，所述气体驱动模块包含五位电磁开关阀组，所述气管Ⅰ是独立五通道气管，所述五位电磁开关阀组通过独立五通道气管和气动伸缩组件连接，所述控制器连接五位电磁开关阀组从而控制每个开关阀的开闭。其有益效果在于：控制器控制五位电磁开关阀组的单个开关阀同一时刻处于不同开闭状态，在一个训练动作中实现了患侧的手指处于不同的伸屈状态，满足了患者不同的训练要求。进一步优选地，所述肌电采集模块包含信号检测单元及电极片组Ⅱ，所述信号检测单元及电极片组Ⅱ通过电极线可拆卸连接，所述电极片组Ⅱ包含3片电极片Ⅱ，所述电极片Ⅱ分别粘贴于健侧手臂的桡侧腕伸肌的前端、后端及尺侧腕伸肌。其有益效果在于：通过粘贴在健侧手臂的桡侧腕伸肌的前端、后端及尺侧腕伸肌的电极片组Ⅱ采集肌肉信号得到手指及手腕动作状态，成本低、准确性高。进一步优选地，其特征在于，所述气动伸缩组件为沿着各个手指轴方向通过气管相连的波纹管，所述波纹管的曲线为正弦曲线，内部正压气体时，长度变长，内部负压气体时，长度变短。其有益效果在于：在相同气压下，气动伸缩组件其伸长率更大。进一步优选地，所述手功能康复训练装置还包含按钮及显示屏，所述按钮向控制器发送指令。进一步优选地，所述手功能康复训练装置还包括远程控制端，所述远程控制端包括显示部、第一数据交互模块和移动控制模块，所述显示部及第一数据交互模块均和移动控制模块连接，所述控制器设有与所述第一数据交互模块进行数据通信的第二数据交互模块。其有益效果在于，便于通过所述远程控制端对所述手功能康复训练装置进行远端控制。进一步优选地，所述气体驱动模块包含充抽模块、气管Ⅱ及气体压力传感器，所述充抽模块通过气管Ⅱ和五位电磁开关阀组连接，所述气体压力传感器位于气管Ⅱ内。其有益效果在于：控制器可以通过检测气体压力传感器的数值变化控制充抽模块进行充抽气，从而实现患侧手指的助力模式训练。进一步优选地，所述的一种手功能康复训练方法，包括如下步骤：S1：控制器控制肌电采集模块利用电极片组Ⅰ采集健侧的手部肌肉电信号；S2：控制器根据手部肌肉电信号计算出健侧的手指及手腕动作状态，即手腕及手指处于伸展状态还是弯曲状态；S3：当检测到手指全部处于伸展状态或者弯曲状态时，控制器控制充抽模块对气动伸缩组件充放气同时打开五位电磁开关阀组，当充放气的时长达到设定值时，控制器控制充抽模块停止工作并关闭五位电磁开关阀组；当检测到手指同时存在伸展及弯曲状态时，控制器控制五位电磁开关阀组中对应一种手指状态的开关阀打开，同时充抽模块在设定值内完成对气动伸缩组件充气或者抽气动作，控制器控制五位电磁开关阀组中对应一种手指状态的开关阀关闭同时对应另一种手指状态的开关阀打开，充抽模块在设定值内完成和上述过程相反的动作，控制器控制充抽模块停止工作同时关闭五位电磁开关阀组的所有开关阀，实现了手指的镜像训练；S4：控制器根据手腕动作状态控制电刺激模块向电极片组Ⅰ输出的电流强度，通过刺激手臂肌肉实现患侧的手腕伸屈动作，实现了手腕的镜像训练，同时起到了生物治理的作用；S5：重复S1到S4的过程。进一步优选地，所述的一种手功能康复训练方法，包括如下步骤：S1：控制器控制五位电磁开关阀组一直处于打开状态，充抽模块、五位电磁开关阀组、气管Ⅱ、气体压力传感器、独立五通道气管及波纹管处于一个封闭的容器；S2：当控制器检测到气体压力传感器的输出值由大变小且变化值大于a1时，控制器控制充抽模块进行充气，辅助患侧的手指进行弯曲，控制器检测气体压力传感器的输出值达到最大阈值M1时，控制器控制充抽模块停止工作；当控制器检测到气体压力传感器的输出值由小变大且变化值大于a2时，控制器控制充抽模块进行抽气，辅助患侧的手指进行伸展，当控制器检测气体压力传感器的输出值达到最小阈值m1时，控制器控制充抽模块停止工作，所述a1，a2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手功能康复训练装置，其特征在于，包括控制器、与控制器连接的气体驱动模块、与控制器连接的肌电采集模块、与控制器连接的电刺激模块、电极片组Ⅰ、与气体驱动模块连接的软体手套，所述软体手套上设有气动伸缩组件，所述气动伸缩组件通过气管Ⅰ和气体驱动模块连接；/n所述肌电采集模块用于采集健侧的手部肌肉电信号，并将所述手部肌肉电信号传递给所述控制器；/n所述控制器根据手部肌肉电信号计算出健侧的手指及手腕动作状态，所述控制器根据手指动作状态控制气体驱动模块向气动伸缩组件充气或抽气，使软体手套在屈伸之间变化，实现患侧的手指镜像训练；/n所述电刺激模块通过电极线和电极片组Ⅰ进行可拆卸连接，所述电极片组Ⅰ粘贴患侧的手臂处，所述控制器根据手腕动作状态控制电刺激模块向电极片组Ⅰ输出的电流强度刺激手腕的屈伸运动，实现患侧的手腕镜像训练。/n

【技术特征摘要】
1.一种手功能康复训练装置，其特征在于，包括控制器、与控制器连接的气体驱动模块、与控制器连接的肌电采集模块、与控制器连接的电刺激模块、电极片组Ⅰ、与气体驱动模块连接的软体手套，所述软体手套上设有气动伸缩组件，所述气动伸缩组件通过气管Ⅰ和气体驱动模块连接；
所述肌电采集模块用于采集健侧的手部肌肉电信号，并将所述手部肌肉电信号传递给所述控制器；
所述控制器根据手部肌肉电信号计算出健侧的手指及手腕动作状态，所述控制器根据手指动作状态控制气体驱动模块向气动伸缩组件充气或抽气，使软体手套在屈伸之间变化，实现患侧的手指镜像训练；
所述电刺激模块通过电极线和电极片组Ⅰ进行可拆卸连接，所述电极片组Ⅰ粘贴患侧的手臂处，所述控制器根据手腕动作状态控制电刺激模块向电极片组Ⅰ输出的电流强度刺激手腕的屈伸运动，实现患侧的手腕镜像训练。


2.根据权利要求1所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述电极片组Ⅰ包含2片电极片Ⅰ，所述电极片Ⅰ分别粘贴于患侧手臂的桡侧腕伸肌的前端和后端。


3.根据权利要求2所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述气体驱动模块包含五位电磁开关阀组，所述气管Ⅰ是独立五通道气管，所述五位电磁开关阀组通过独立五通道气管和气动伸缩组件连接，所述控制器连接五位电磁开关阀组从而控制每个开关阀的开闭。


4.根据权利要求3所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述肌电采集模块包含信号检测单元及电极片组Ⅱ，所述信号检测单元及电极片组Ⅱ通过电极线可拆卸连接，所述电极片组Ⅱ包含3片电极片Ⅱ，所述电极片Ⅱ分别粘贴于健侧手臂的桡侧腕伸肌的前端、后端及尺侧腕伸肌。


5.根据权利要求4所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述气动伸缩组件为沿着各个手指方向通过气管相连的波纹管，所述波纹管的曲线为正弦曲线，内部正压气体时，长度变长，内部负压气体时，长度变短。


6.根据权利要求5所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述手功能康复训练装置还包含按钮及显示屏，所述按钮向控制器发送指令。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述手功能康复训练装置还包括远程控制端，所述远程控制端包括显示部、第一数据交互模块和移动控制模块，所述显示部及第一数据交互模块均和移动控制模块连接，所述控制器设有与所述第一数据交互模块进行数据通信的第二数据交互模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑞嘉，史志怀，袁路林，陈彬，苗盛巍，
申请(专利权)人：南京锐诗得医疗科技有限公司，南京麦澜德医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32