前臂关节训练装置、设备、系统、方法及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种前臂关节训练装置、设备、系统、方法及存储介质。装置包括第一训练适配件、第二训练适配件和控制装置，第一训练适配件包括：第一前臂关节适配器，用于固定健侧前臂和/或健侧手掌；第一驱动装置，第一前臂关节适配器与其第一输出轴连接；信号采集模块，包括位置速度传感器和力矩信息获取模块；第二训练适配件包括：第二前臂关节适配器，用于固定患侧前臂和/或患侧手掌；第二驱动装置，第二前臂关节适配器与其第二输出轴连接；控制装置用于基于位置速度信息和力矩相关信息生成患侧驱动信号，将其发送至第二驱动装置，驱动第二输出轴转动以带动第二前臂关节适配器进行与第一前臂关节适配器镜像或相同的运动。有效提高康复训练效果。高康复训练效果。高康复训练效果。

【技术实现步骤摘要】
前臂关节训练装置、设备、系统、方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种前臂关节训练装置、设备、系统、方法及存储介质。

技术介绍

[0002]中枢神经系统疾病、外伤等原因导致的腕部功能障碍会严重影响患者的患侧上肢实用性、日常生活活动能力及生活质量。目前临床腕关节康复主要依靠治疗师进行一对一手法治疗，但这种方法耗费人力且疗效有限。高等级研究证据表明，有效的康复治疗方法需要符合高强度、任务导向、重复训练、患者能够主动参与的训练原则。机器人辅助训练是近年来的研究热点，通过集中、重复的强化训练，提高中枢神经系统功能的重塑，达到运动功能恢复的目的，具有精确化、自动化、智能化、可重复化等优点,能有效减轻治疗师负担。
[0003]目前临床上常见的腕关节训练器主要分为两种：一种为被动运动型，可以通过持续被动腕关节活动，缓解腕部肌张力，以预防关节粘连、改善并维持腕关节活动度为目的，主要应用于脑卒中痉挛期及腕外伤后关节僵硬的患者，而对大部分中枢神经系统损伤及外伤中期患者意义有限；另一种为抗阻运动型，通过给远端加阻力实现提高肌力的目的，需要患者本身具有一定肌力，主要应用于各种腕关节功能障碍的康复后期肌力训练，无法应用于肌力尚未恢复的患者。
[0004]上述常见的腕关节训练器均缺乏对患者中枢神经系统的刺激，无法调动患者的主动性，训练效果有限。

技术实现思路

[0005]为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，提供一种前臂关节训练装置、设备、系统、方法及存储介质。
[0006]根据本专利技术一个方面，提供一种前臂关节训练装置，包括第一训练适配件、第二训练适配件和控制装置，其中，第一训练适配件包括：第一前臂关节适配器，用于固定受试者的健侧前臂和/或健侧手掌；第一驱动装置，具有第一输出轴，第一前臂关节适配器与第一输出轴连接，并且第一驱动装置能够通过驱动第一输出轴转动来带动第一前臂关节适配器转动，使得受试者能够做出健侧腕关节的掌屈背伸动作和/或健侧前臂的旋前旋后动作；信号采集模块，包括位置速度传感器和力矩信息获取模块，位置速度传感器固定在第一前臂关节适配器上，用于检测受试者的健侧前臂和/或健侧腕关节的角度位置和转动速度以获得位置速度信息，力矩信息获取模块用于获取与受试者的前臂和/或腕关节动作对第一输出轴产生的力矩相关的信息以获得力矩相关信息；第二训练适配件包括：第二前臂关节适配器，用于固定受试者的患侧前臂和/或患侧手掌；第二驱动装置，具有第二输出轴，第二前臂关节适配器与第二输出轴连接，并且第二驱动装置能够通过驱动第二输出轴转动来带动第二前臂关节适配器转动，使得受试者能够做出患侧腕关节的掌屈背伸动作和/或患侧前臂的旋前旋后动作；其中，控制装置分别与信号采集模块和第二驱动装置可通信地连接，控
制装置用于接收信号采集模块发送的位置速度信息和力矩相关信息，基于位置速度信息和力矩相关信息生成患侧驱动信号，并将患侧驱动信号发送至第二驱动装置，患侧驱动信号用于驱动第二输出轴转动以带动第二前臂关节适配器进行与第一前臂关节适配器镜像或相同的运动。
[0007]示例性地，力矩信息获取模块是力矩传感器，力矩传感器与第一输出轴同心地设置在第一输出轴上，力矩传感器用于检测受试者的前臂和/或腕关节动作对第一输出轴产生的力矩，以获得力矩相关信息。
[0008]示例性地，力矩传感器包括应变体和与应变体连接的信号处理模块，信号处理模块包括电路板和位于电路板上的预处理电路，其中，应变体能够发生形变以传递力矩；预处理电路用于对应变体上的力矩进行采集和预处理，以获得力矩相关信息；位置速度传感器集成在电路板上；电路板与控制装置可通信地连接，用于将预处理电路输出的力矩相关信息以及位置传感器输出的位置速度信息传输至控制装置。
[0009]示例性地，力矩信息获取模块与第一驱动装置连接，力矩信息获取模块用于向第一驱动装置发送用于驱动第一输出轴转动的健侧驱动信号，并将健侧驱动信号作为力矩相关信息发送至控制装置，控制装置具体用于基于健侧驱动信号计算受试者的前臂和/或腕关节动作对第一输出轴产生的力矩，并基于所计算的力矩以及位置速度信息所指示的角度位置和转动速度生成患侧驱动信号。
[0010]示例性地，控制装置包括第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块与第一驱动装置连接，用于向第一驱动装置发送用于驱动第一输出轴转动的健侧驱动信号；第二控制模块与第二驱动装置连接，用于向第二驱动装置发送患侧驱动信号；第二控制模块还通过有线或无线方式与信号采集模块连接，用于接收位置速度信息和力矩相关信息，并基于位置速度信息和力矩相关信息生成患侧驱动信号。
[0011]示例性地，控制装置包括第一控制模块、第二控制模块和上位机模块，第一控制模块与第一驱动装置连接，用于向第一驱动装置发送用于驱动第一输出轴转动的健侧驱动信号；第二控制模块与第二驱动装置连接，用于向第二驱动装置发送患侧驱动信号；上位机模块分别与信号采集模块和第二控制模块连接，用于接收位置速度信息和力矩相关信息，基于位置速度信息和力矩相关信息生成患侧驱动信号，并将患侧驱动信号发送至第二控制模块。
[0012]示例性地，位置速度传感器为9轴传感器。
[0013]示例性地，第一前臂关节适配器和第二前臂关节适配器中的每一个包括调节器、位置调节机构和关节固定件，关节固定件通过位置调节机构能够调整地连接在调节器上。
[0014]示例性地，位置调节机构包括滑块和滑轨，滑轨与调节器固定连接，滑块包括滑块体和连接体，滑块体与连接体连接呈拐角形，且滑块体与滑轨滑动配合，关节固定件与连接体相连接。
[0015]示例性地，关节固定件为通过连接销连接于连接体的腕关节固定件，腕关节固定件包括：带盘体的安装轴；以及供手握持的手约束套，手约束套能够旋转地套设在安装轴上；其中，安装轴的轴线与安装轴所属的训练适配件所包括的驱动装置的输出轴的轴线相平行。
[0016]示例性地，关节固定件为通过安装板连接于连接体的肘关节固定件，肘关节固定
件包括前臂约束器和腕关节固定件，其中，前臂约束器包括安装在安装板上的两个前臂约束体，两个前臂约束体之间具有供前臂容置的间距，每一前臂约束体包括柱体和能够旋转地套设在柱体上的套体；腕关节固定件包括带盘体的安装轴以及供手握持的手约束套，手约束套能够旋转地套设在安装轴上；安装轴的轴线与柱体的轴线皆相对安装轴所属的训练适配件所包括的驱动装置的输出轴的轴线垂直。
[0017]示例性地，安装板包括：第一直板体，两个前臂约束体分别设置在第一直板体的两端头；第二直板体，具有第一连接端和第二连接端，第一连接端连接在第一直板体的中部；以及L形板体，L形板体连接于第二直板体的第二连接端，且L形板体远离第二直板体的一端固定连接于连接体。
[0018]示例性地，腕关节固定件设置在第二直板体的第二连接端上。
[0019]示例性地，调节器与调节器所属的训练适配件所包括的驱动装置之间设置有限位电机旋转运动的限位机构，限位机构包括固定于调节器所属的训练适配件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前臂关节训练装置，包括第一训练适配件、第二训练适配件和控制装置，其中，所述第一训练适配件包括：第一前臂关节适配器，用于固定受试者的健侧前臂和/或健侧手掌；第一驱动装置，具有第一输出轴，所述第一前臂关节适配器与所述第一输出轴连接，并且所述第一驱动装置能够通过驱动所述第一输出轴转动来带动所述第一前臂关节适配器转动，使得所述受试者能够做出健侧腕关节的掌屈背伸动作和/或健侧前臂的旋前旋后动作；信号采集模块，包括位置速度传感器和力矩信息获取模块，所述位置速度传感器固定在所述第一前臂关节适配器上，用于检测所述受试者的健侧前臂和/或健侧腕关节的角度位置和转动速度以获得位置速度信息，所述力矩信息获取模块用于获取与所述受试者的前臂和/或腕关节动作对所述第一输出轴产生的力矩相关的信息以获得力矩相关信息；所述第二训练适配件包括：第二前臂关节适配器，用于固定所述受试者的患侧前臂和/或患侧手掌；第二驱动装置，具有第二输出轴，所述第二前臂关节适配器与所述第二输出轴连接，并且所述第二驱动装置能够通过驱动所述第二输出轴转动来带动所述第二前臂关节适配器转动，使得所述受试者能够做出患侧腕关节的掌屈背伸动作和/或患侧前臂的旋前旋后动作；其中，所述控制装置分别与所述信号采集模块和所述第二驱动装置可通信地连接，所述控制装置用于接收所述信号采集模块发送的位置速度信息和力矩相关信息，基于所述位置速度信息和所述力矩相关信息生成患侧驱动信号，并将所述患侧驱动信号发送至所述第二驱动装置，所述患侧驱动信号用于驱动所述第二输出轴转动以带动所述第二前臂关节适配器进行与所述第一前臂关节适配器镜像或相同的运动。2.根据权利要求1所述的前臂关节训练装置，其中，所述力矩信息获取模块是力矩传感器，所述力矩传感器与所述第一输出轴同心地设置在所述第一输出轴上，所述力矩传感器用于检测所述受试者的前臂和/或腕关节动作对所述第一输出轴产生的力矩，以获得所述力矩相关信息。3.根据权利要求2所述的前臂关节训练装置，其中，所述力矩传感器包括应变体和与所述应变体连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括电路板和位于所述电路板上的预处理电路，其中，所述应变体能够发生形变以传递力矩；所述预处理电路用于对所述应变体上的力矩进行采集和预处理，以获得所述力矩相关信息；所述位置速度传感器集成在所述电路板上；所述电路板与所述控制装置可通信地连接，用于将所述预处理电路输出的所述力矩相关信息以及所述位置传感器输出的所述位置速度信息传输至所述控制装置。4.根据权利要求1所述的前臂关节训练装置，其中，所述力矩信息获取模块与所述第一驱动装置连接，所述力矩信息获取模块用于向所述第一驱动装置发送用于驱动所述第一输出轴转动的健侧驱动信号，并将所述健侧驱动信号作为所述力矩相关信息发送至所述控制装置，
所述控制装置具体用于基于所述健侧驱动信号计算所述受试者的前臂和/或腕关节动作对所述第一输出轴产生的力矩，并基于所计算的力矩以及所述位置速度信息所指示的角度位置和转动速度生成所述患侧驱动信号。5.根据权利要求1所述的前臂关节训练装置，其中，所述控制装置包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块与所述第一驱动装置连接，用于向所述第一驱动装置发送用于驱动所述第一输出轴转动的健侧驱动信号；所述第二控制模块与所述第二驱动装置连接，用于向所述第二驱动装置发送所述患侧驱动信号；所述第二控制模块还通过有线或无线方式与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘钰，马迪，吴琼，李欣，徐泉，任宇鹏，余杰华，赵笃，
申请(专利权)人：北京力泰克科技有限公司杭州极智医疗科技有限公司北京力泰克医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：