一种手功能障碍康复系统的制作方法

1.本实用新型涉及手部功能障碍康复设备领域，特别涉及一种手功能障碍康复系统。


背景技术：

2.手是人体的重要器官，手功能障碍严重影响生活质量。现有技术中手部功能训练手套，其中，主要分为气动手套和电动手套两种，其均可对患者的功能障碍侧手进行康复训练。这些训练手套训练功能单一，往往只能进行被动手部动作训练，仅有少数技术结合了脑机进行主动的手部功能强化训练。然而，目前的康复手套功能相对单一，康复效果相对较差。
3.因此需要一种可以实现cpm连续被动康复、emg主动康复、主从镜像康复、eeg运动想象康复、nmes神经肌肉电刺激、bft生物反馈康复、脑刺激等康复方法的手功能障碍康复系统。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种手功能障碍康复系统，本实用新型的技术方案是这样实施的：
5.一种手功能障碍康复系统，其特征在于，包括：控制模块、被动康复手套、被动驱动模块、运动意图传感器、手部姿势传感模块和电源；所述手部姿势传感模块连接所述控制模块，发送手部动作信号至所述控制模块；所述被动驱动模块连接所述被动康复手套，所述控制模块连接所述被动驱动模块，发送被动驱动信号至所述被动驱动模块，所述被动驱动模块驱动所述被动康复手套工作；所述电源连接所述控制模块、手部姿势传感模块和被动驱动模块，给其供电；所述控制模块包括控制器；所述运动意图传感器包括主动侧肌电传感器、被动侧肌电传感器以及脑机中的一者或一者以上。
6.优选地，还包括主动侧手部姿态传感器、主动康复手套和主动驱动模块，所述主动侧手部姿态传感器设置于所述主动康复手套，所述控制模块连接所述主动驱动模块，发送主动驱动信号至所述主动驱动模块，所述主动驱动模块驱动所述主动康复手套工作。
7.优选地，所述手部姿势传感模块包括摄像设备，所述摄像设备连接所述控制模块。
8.优选地，所述手部姿势传感模块还包括设置于所述被动康复手套的被动侧手部姿态传感器。
9.优选地，还包括被动侧神经肌肉电刺激器和/或脑刺激设备，所述被动侧肌电刺激器和/或脑刺激设备连接所述控制模块。
10.优选地，所述控制模块包括音频设备，所述音频设备包括麦克风及扬声器中的一者或一者以上；所述控制模块还包括显示设备，所述显示设备包括显示器、vr设备、ar设备、投影仪中的一者或一者以上。
11.优选地，所述控制模块还包括服务器，所述服务器读取和发送信息至所述控制器。
12.一种基于cpm连续被动康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sa1：向所述控制器输入运动逻辑；sa2：所述控制器根据所述运动逻辑向所述被动驱动模块发出所述驱动信号；sa3：所述被动驱动模块驱动所述被动康复手套执行所述驱动信号；sa4：所述手部姿势传感器采集所述手部动作信息并传输给所述控制器。
13.一种基于emg主动康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sb1：所述运动意图传感器采集被动侧肌电信号并传输给所述控制器；sb2：所述手部姿势传感模块采集被动侧手部姿态给所述控制器；sb3：所述控制器综合所述所述肌电信号、所述手部姿态识别用户意图，并根据所述用户意图生成辅助动作信号；sb4：所述控制器发送所述辅助动作信号给所述被动驱动模块；sb5：所述被动驱动模块根据所述辅助动作信号产生辅助动作；sb6：所述手部姿势传感器采集手部动作信息并传输给所述控制器。
14.一种基于eeg运动想象康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sc1：所述运动意图传感器获取大脑eeg信号并传输给所述控制器；sc2：所述控制器根据所述大脑eeg信号识别运动想象动作意图，并根据所述运动想象动作意图成辅助动作信号；sc3：所述控制器发送所述辅助动作信号给所述被动驱动模块；sc4：所述被动驱动模块根据所述辅助动作信号执行辅助动作；sc5：所述手部姿势传感器采集手部动作信息并传输给所述控制器。
15.一种基于nmes神经肌肉电刺激的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sd1：向所述控制器输入运动逻辑；sd2：所述控制器根据所述运动逻辑向所述被动侧肌电刺激器发出所述电刺激信号；sd3：所述被动侧肌电刺激器执行所述电刺激信号发出电刺激。
16.一种基于主从镜像康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：se1：用户穿戴所述主动康复手套自主运动；se2：所述主动侧手部姿态传感器采集主动侧动作信息、主动侧并传输给所述控制器；se3：所述控制器根据所述主动侧动作信息产生镜像驱动信号并传输给所述被动驱动模块；se4：所述被动驱动模块驱动所述被动康复手套执行所述驱动信号；se5：所述手部姿势传感器采集被动侧动作信息并传输给所述控制器。
17.一种基于bft生物反馈康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sf1：向控制器输入音频控制逻辑和视频控制逻辑；sf2：所述控制器根据所述音频控制逻辑和所述视频控制逻辑发出音频信号和视频信号给所述音频设备和所述显示设备；sf3：所述音频设备和所述显示设备执行所述音频信号和所述视频信号；sf4：所述手部姿态传感器、运动意图传感器采集肌电信号和脑电信号并产生相应的修正音频控制逻辑和修正视频控制逻辑并回到sf2。
18.一种基于脑刺激康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sg1：向所述控制器输入脑刺激逻辑；sg2：所述控制器根据所述脑刺激逻辑向所述脑刺激设备发出脑刺激信号；sg3：所述脑刺激设备根据脑刺激信号向大脑发出脑刺激。
19.实施本实用新型的技术方案可解决现有技术康复功能单一的问题；实施本实用新型的技术方案，系统可实现实现cpm连续被动康复、emg主动康复、主从镜像康复、eeg运动想象康复、nmes神经肌肉电刺激、bft生物反馈康复、脑刺激康复。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例1的系统模块示意图；
22.图2为本实用新型实施例1的康复系统使用示意图；
23.图3为本实用新型实施例2的系统模块示意图；
24.图4为本实用新型实施例2的康复系统使用示意图。
25.在上述附图中，各图号标记分别表示：
[0026]1‑
控制模块；2
‑
被动康复手套；3
‑
被动驱动模块；4
‑
手部姿势传感模块；5
‑
主动侧肌电传感器；6
‑
控制器；7
‑
主动康复手套；8
‑
主动驱动模块；9
‑
主动侧手部姿态传感器；10
‑
被动侧肌电刺激器；11
‑
被动侧肌电传感器；12
‑
被动侧手部姿态传感器；13
‑
音频设备；14
‑
显示设备；15
‑
服务器；16
‑
摄像设备；17
‑
脑机。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
在本实用新型的一种具体实施方式中，一种手功能障碍康复系统，如图1和图2所示，包括：控制模块1、被动康复手套2、被动驱动模块3、手部姿势传感模块4和电源；手部姿势传感模块4通过有线或无线方式控制模块1，发送手部动作信号至控制模块1；被动驱动模块3连接被动康复手套2，控制模块1通过有线或无线方式被动驱动模块3，发送被动驱动信号至被动驱动模块3，被动驱动模块3驱动被动康复手套2工作；电源连接控制模块1、手部姿势传感模块4和被动驱动模块3，给其供电；控制模块1包括控制器6。
[0030]
在该具体实施方式中，控制器6可以使用电脑或工控机。被动康复手套2可以使用气动手套或电动手套，被动驱动模块3可以根据被动康复手套2的种类选择合适的气动装置或电机等驱动装置。手部姿势传感模块4读取用户的手部动作信息或动作意图，控制模块1在接收到用户的手部动作信号通被动驱动模块3驱动被动康复手套2工作，通过患者的主动意识控制功能障碍手部动作，使患者控制功能障碍手部的脑神经及肌肉逐渐恢复，实现主动康复训练，患者也可以使用控制器6选择训练模式，直接操控被动康复手套2进行训练，实现cpm被动手套操康复训练。手部姿势传感模块4可以使用imu传感器、弯曲传感器、光纤弯曲传感器等类型，多个传感器相配合，检测患者手部各个关节的弯曲程度，以掌握患者的手部姿势。手部姿势传感模块4还可以使用压力传感器，用于感知患者手部的握力，从而实现患者手部的压力训练，同时可以防止被动康复手套2训练过程中因力量过大导致患者手部受伤。压力传感器可以为设置于手套紧贴患者指腹位置的触觉压力传感器，用于检测患者各手指指腹受力，便于控制器6模拟患者手部的握力状态。电源可以使用220v电源，也可以使用与控制模块1整合的电池，以增加装置适用的场景。控制器6也可以直接控制被动驱动模块3，进行cpm被动手套操康复。
[0031]
在一种优选的实施方式中，一种手功能障碍康复系统，如图1和图2所示，还包括被动侧肌电刺激器10，被动侧肌电刺激器10通过有线或无线方式控制模块1。
[0032]
被动肌电刺激器可以使用nmes电极设备，控制模块1在控制被动康复手套2运动的同时使用电刺激刺激患者手部肌肉，也可以单纯使用nmes电极设备向患者的肌肉发出动作信号，帮助患者手部功能的恢复，实现nmes神经肌肉电刺激康复。nmes电极设备可以设置于手套内侧靠近皮肤处，患者带上手套电极即贴附在对应位置。
[0033]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，手部姿势传感模块4包括被动侧肌电传感器11作为运动意图传感器，被动侧肌电传感器11可以使用emg电极，读取大脑向患者功能障碍手部发出的肌电信号，控制器6可以通过emg电极传来的信号判断患者大脑对肌肉控制的功能是否完好，并可根据肌电信号的强度调整nmes电极的输出强度，实现ai智能训练。
[0034]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，手部姿势传感模块4还包括设置于被动康复手套2的被动侧手部姿态传感器12。被动侧手部姿态传感器12根据手套的类型，可以弯曲传感器、imu传感器、压力传感器等类型。控制器6可以结合emg电极传来的患者手部肌电信号以及功能障碍手部的运动状况、范围等参数，评估患者的手功能，利于医生了解患者病症情况，也可以根据患者的训练计划、手部功能的改善等情况判断患者的康复进度，对患者的康复情况进行评估。
[0035]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，控制模块1包括音频设备13，音频设备13包括麦克风及扬声器中的一者或一者以上。在该具体实施方式中，音频设备13设置麦克风和扬声器，患者可以通过麦克风输入控制信息，选择训练模式等参数，并可在运动不适时及时停止训练。控制器6可以通过扬声器引导患者进行康复训练，实现患者的单人自主训练。
[0036]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，控制模块1包括显示设备14，显示设备14包括显示器、vr设备、ar设备、投影仪中的一者或一者以上。
[0037]
在该具体实施方式中，显示设备14为整合于控制器6的显示器，显示器上可以显示患者的训练进度、手部肌肉功能、康复计划等信息。设置显示器可以实现虚拟游戏等方式，对大脑产生视觉、听觉、运动、感觉神经的融合反馈，促进大脑功能重塑，帮助运动功能恢复。根据训练模式的不同，用户也可以选用vr眼镜、ar眼镜等其他设备。设置音频设备13或显示设备14，控制器6可以根据患者的肌电信号，控制器6发出特定图像或声音，实现bft生物反馈康复。
[0038]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，控制模块1还包括服务器15，服务器15读取和发送信息至控制器6。服务器15可以为设置于远程的云端服务器，通过有线或无线方式连接控制器6，实时读取控制器6中的信息，记录患者的训练进度、手部功能等参数，为患者建立康复档案，同时便于医生远程掌握多个病人的康复情况以及训练计划并对其及时调整，实现病人在家中独自根据依自身情况设置的训练计划进行康复训练。
[0039]
控制器6可以读取服务器15中的患者现状、训练计划、他人的训练计划、训练成果等信息，以修改并提供最优化的患者训练计划，并且可以在训练中不断提醒、督促患者，也可以用来记录患者训练过程中遇到的突发情况，供医生参考改变训练方式或改进设备。
[0040]
在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，手部姿势传感模块4包括摄像设备16，摄像设备16通过有线或无线方式控制模块1。
[0041]
在该具体实施方式中，摄像设备16为摄像头，与控制器6整合于一体，摄像头拍摄患者图像，并发送至控制器6。控制器6对图像进行处理后，可以获取用户功能正常的手部动作，作为被动驱动模块3的指令指导，实现动作捕捉。
[0042]
实施例2
[0043]
在一种优选的实施方式中，一种手功能障碍康复系统，如图3和图4所示，与实施例1不同的是，还包括主动康复手套7和主动驱动模块8，手部姿势传感模块4包括主动侧手部姿态传感器9。主动侧手部姿态传感器9设置于主动康复手套7，控制模块1通过有线或无线方式主动驱动模块8，发送主动驱动信号至主动驱动模块8，主动驱动模块8驱动主动康复手套7工作。
[0044]
在该具体实施方式中，主动康复手套7可以使用与被动康复手套2相同的类型，主动侧手部姿态传感器9根据手套的类型，可以为气压传感器、机械关节角度传感器等类型。患者正常手部主动运动，带动主动康复手套7运动，控制器6根据主动康复手套7的运动控制被动康复手套2作相同的运动，以实现主从镜像康复功能，帮助患者手部功能的恢复。
[0045]
在一种优选的实施方式中，如图3和图4所示，手部姿势传感模块4包括主动侧肌电传感器5。主动侧肌电传感器5可以同样使用emg电极，轻松检测患者正常功能的手部动作。
[0046]
在一种优选的实施方式中，如图3和图4所示，手部姿势传感模块4还包括脑机17作为运动意图传感器，脑机17设置eeg设备用于读取患者脑电信号，以判断患者的手部动作意图。在该具体实施方式中，脑刺激设备整合于脑机17中，在训练过程中对患者的大脑进行刺激，激活大脑神经元，促进患者大脑相关神经的重建。
[0047]
在一种具体的实施例中，一种基于cpm连续被动康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sa1：向所述控制器输入运动逻辑；sa2：所述控制器根据所述运动逻辑向所述被动驱动模块发出所述驱动信号；sa3：所述被动驱动模块驱动所述被动康复手套执行所述驱动信号；sa4：所述手部姿势传感器采集所述手部动作信息并传输给所述控制器。
[0048]
在该种具体的实施例中，向控制器输入运动逻辑，控制器再将运动逻辑转换为被动驱动模块可以识别的数据类型即驱动信号，然后将其传输给被动驱动模块，被动驱动模块根据驱动信号将之执行驱动被动康复手套运动，从而完成运动的过程，最后手部姿势传感器再将手部动作信息传输给控制器，从而完成控制的闭环反馈。
[0049]
在一种具体的实施例中，一种基于emg主动康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sb1：所述运动意图传感器采集被动侧肌电信号并传输给所述控制器；sb2：所述手部姿势传感模块采集被动侧手部姿态给所述控制器；sb3：所述控制器综合所述所述肌电信号、所述手部姿态识别用户意图，并根据所述用户意图生成辅助动作信号；sb4：所述控制器发送所述辅助动作信号给所述被动驱动模块；sb5：所述被动驱动模块根据所述辅助动作信号产生辅助动作；sb6：所述手部姿势传感器采集手部动作信息并传输给所述控制器。
[0050]
在该种具体的实施例中，用户的的肌电电流不足以驱动肌肉进行运动，故运动意图传感器采集肌电信号并传输给控制器，控制器根据肌电信号识别然后再综合手部姿态识别的运动意图，从而产生相应的辅助动作，然后驱动被动驱动模块带动手指实现相应的动作。
[0051]
在一种具体的实施例中，一种基于eeg运动想象康复的康复方法，使用一种手功能
障碍康复系统，包括：sc1：所述运动意图传感器获取大脑eeg信号并传输给所述控制器；sc2：所述控制器根据所述大脑eeg信号识别运动想象动作意图，并根据所述运动想象动作意图成辅助动作信号；sc3：所述控制器发送所述辅助动作信号给所述被动驱动模块；sc4：所述被动驱动模块根据所述辅助动作信号执行辅助动作；sc5：所述手部姿势传感器采集手部动作信息并传输给所述控制器。
[0052]
在一种具体的实施例中，一种基于nmes神经肌肉电刺激的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sd1：向所述控制器输入运动逻辑；sd2：所述控制器根据所述运动逻辑向所述被动侧肌电刺激器发出所述电刺激信号；sd3：所述被动侧肌电刺激器执行所述电刺激信号发出电刺激。
[0053]
在该种具体的实施例中，用户的脑神经可能不足以驱动身体肌肉，故直接采用肌电刺激相应的部位，使用被动侧肌电刺激器执行预先设置的电刺激，使用户的身体肌肉做出相应的动作。
[0054]
在一种具体的实施例中，一种基于主从镜像康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：se1：用户穿戴所述主动康复手套自主运动；se2：所述主动侧手部姿态传感器采集主动侧动作信息、主动侧并传输给所述控制器；se3：所述控制器根据所述主动侧动作信息产生镜像驱动信号并传输给所述被动驱动模块；se4：所述被动驱动模块驱动所述被动康复手套执行所述驱动信号；se5：所述手部姿势传感器采集被动侧动作信息并传输给所述控制器。
[0055]
在该种具体的实施例中，用户的一侧上肢可运动，另一侧不可运动，用户运动一侧的上肢，位于该侧上的手部姿态传感器采集主动侧动作信息并将其传输给控制器，控制器将其转换为相应的镜像驱动信号传输给被动驱动模块，被动驱动模块根据镜像驱动信号进行运动，从而实现镜像运动康复。
[0056]
在一种具体的实施例中，一种基于bft生物反馈康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sf1：向控制器输入音频控制逻辑和视频控制逻辑；sf2：所述控制器根据所述音频控制逻辑和所述视频控制逻辑发出音频信号和视频信号给所述音频设备和所述显示设备；sf3：所述音频设备和所述显示设备执行所述音频信号和所述视频信号；sf4：所述手部姿态传感器、运动意图传感器采集肌电信号和脑电信号并产生相应的修正音频控制逻辑和修正视频控制逻辑并回到sf2。
[0057]
在该种具体的实施例中，运动意图传感器放大肌电，然后整流、集合变成声光信号，告诉用户其肌肉是相对的紧张或是松弛；用户可在声、光信号的提示下体会自己肌肉的细微变化，通过这种训练，可以使用户对肌肉活动获得更好的控制能力从而提高康复效果。
[0058]
在一种具体的实施例中，一种基于脑刺激康复的康复方法，使用一种手功能障碍康复系统，包括：sg1：向所述控制器输入脑刺激逻辑；sg2：所述控制器根据所述脑刺激逻辑向所述脑刺激设备发出脑刺激信号；sg3：所述脑刺激设备根据脑刺激信号向大脑发出脑刺激。
[0059]
在该种具体的实施例中，脑刺激逻辑中包含着脑刺激刺激电流、磁场的变化逻辑，通过改变脑刺激刺激电流、磁场而分别达到激活局部大脑皮质神经元功能的目的，从而促进康复。
[0060]
需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实
用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。