基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统的制作方法

本发明涉及康复设备技术领域，具体地说是一种基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统。

背景技术：

随着社会的老龄化，脑卒中以高发病率和高致残率的特点成为威胁人们健康最常见的病因之一。统计数据显示，在发达国家和发展中国家，脑卒中每年首发病例数约1600万。大部分脑卒中患者在恢复期均会遗留不同程度的运动功能障碍，其中，上肢功能障碍具有发病率高且预后差的特点。研究表明，高达80％的脑卒中患者在急性期存在上肢运动功能障碍，即使经康复治疗后，在脑卒中后6个月，也仅有5％—20％的患者可以不同程度地恢复上肢功能。这不仅严重影响患者的生活质量，也给家庭乃至社会带来巨大的精神和经济负担。在临床治疗中，脑卒中患者偏瘫后上肢功能的康复速度较慢、康复效果较差，导致很多患者留有肢体残疾，使个人活动能力受到很大限制。目前对上肢功能恢复的康复疗法主要包括：强制性运动疗法、传统手功能训练法、机器人辅助性康复训练、功能性电刺激、双上肢共同训练等。然而这些疗法多数都要求患者上肢行高强度训练，治疗必须有治疗师参与，并对患者做一对一的训练，这种高强度、长时间的训练使多数患者很难完成。

现有的动作观察疗法进行上肢康复训练需要患者模仿动作视频，患者从难度最低的一组视频开始观看，用瘫痪侧肢体尽最大努力模仿，若患者能独立完成该组内4个以上动作，则进入难度较大的下一组训练；若不能完成，则继续观察并模仿本组视频内的动作。目前的动作观察疗法因为电视机固定放置、桌椅的高度不能调节，康复效果不够理想。而且脑卒中偏瘫患者手功能很差，大部分患者只能去模仿电视机上视频，很难完成视频中的动作，使患者容易丧失康复治疗的信心。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的上肢康复效果差、患者难以完成训练视频中的动作等问题，提供了一种能够适应偏瘫患者的手部动作，辅助完成相关康复动作基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统，提升了患者的康复效果。

本发明的技术解决方案是，提供一种基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统，包括康复手套、上肢运动支持机构和显示设备，所述显示设备用于显示康复训练动作，所述康复手套上设有运动传感器和用于动作支持的人工肌腱，所述运动传感器与所述人工肌腱和上肢运动支持机构电信号连接，用于检测上肢和手部的运动功能，以调整人工肌腱和上肢运动支持机构的动作。

作为改进，所述上肢功能康复智能系统还包括控制器，所述控制器与所述运动传感器、人工肌腱和显示设备连接，所述控制器接收所述运动传感器的检测信号，经所述控制器识别和处理，并将所述人工肌腱和上肢运动支持机构传输动作指令。

作为改进，所述上肢运动支持机构为多自由度机构，包括水平多连杆、竖直角度调节器和支撑托架，所述水平多连杆的一端固定在平台或桌面上，所述水平多连杆的另一端与所述竖直角度调节器下端连接，所述竖直角度调节器的上端与所述支撑托架连接，所述支撑托架用于支撑人体手臂。

作为改进，所述支撑托架包括托架本体和臂体，所述臂体的一端连接所述竖直角度调节器，另一端连接所述托架本体。

作为改进，将已录制的演示动作视频在所述显示设备中显示，所述控制器根据所述演示视频的类型和动作，向所述人工肌腱和上肢运动支持机构传输动作指令，以相应调节和控制所述人工肌腱和上肢运动支持机构的初始状态。

作为改进，所述运动传感器检测上肢和手部的运动状态，并将检测信号传输给控制器，所述控制器根据所述检测信号，对所述检测信号进行处理，并进行线性拟合，再经图像处理后，形成模拟动作信息，所述模拟动作信息实时表征人体的手部和上肢的动作状态，所述模拟动作信息传输给所述显示设备，在显示设备中显示相应的实时图像，用户通过观察所述实时图像来调整手部和上肢的动作。

作为改进，所述控制器根据用户对于演示视频或标准任务动作的完成度，对用户的康复水平进行评价，并自适应制定相应的康复训练计划，将所述康复训练计划传输至云端，用户通过移动终端访问所述康复训练计划，根据所述康复训练计划补充用户的健康数据来微调所述康复训练计划。

作为改进，所述上肢功能康复智能系统设备包含两套康复手套和两上肢运动支持机构，以实现双侧上肢同时进行康复训练。

作为改进，所述上肢功能康复智能系统还包括桌面、移动支撑板和桌面升降机构，所述桌面上固定安装有显示屏支架，所述显示屏支架的另一端固定连接有显示设备，所述桌面升降机构的两端分别与桌面及移动支撑板相连，桌面的边缘还设置有用于控制桌面升降机构的升降按钮。

作为改进，所述桌面升降机构包括电动气缸及气缸丝杆，所述桌面的下表面上固定设置有连接件，所述连接件上固定连接连接杆，所述连接杆的另一端与气缸丝杆连接。

采用本发明，利用动作观察的方式可以实际执行运动和运动观察均可以激活额叶-顶叶-颞叶环路的神经元系统(mns)。其中，人类的初级运动皮层(primarymotor,m1)、前运动区(premotorcortex,pm)及补充运动区(supplementarymotorarea,sma)均存在mns，且上述两个区域是与运动功能相关的脑功能区。

当人类想象某种运动、观察他人进行运动及模仿他人的运动时均可以不同程度地激活与自己执行某种运动相同的神经元系统，即mns。提高包括大脑皮质m1区在内的镜像神经元系统的兴奋性，进而促进上肢运动功能康复。本发明提出的基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统有助于解决在临床治疗中脑卒中用户偏瘫后上肢功能的康复速度较慢、康复效果较差的难题，可以保持和改善关节活动范围，改善关节代谢、血液和淋巴循环，提高协调性、灵活性和功能独立性。在治疗过程中给予用户丰富的视觉刺激与日常生活情景模拟，显著提高了训练趣味性。

附图说明

图1为本发明基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统的示意图；

图2为本发明的桌面部分的结构示意图；

图3为本发明的桌面部分另一结构示意图。

图中所示，1-桌面，2-移动支撑板，3-显示屏支架，4-显示屏，5-升降按钮，6-电动气缸，7-气缸丝杆，8-连接件，9-连接杆，10-万向轮，11-竖直杆，12-l型连接杆，13-环形套；a-康复手套，b-上肢运动支持机构，c-控制器，a-1-运动传感器-，a-2-人工肌腱，b-1-水平多连杆，b-2-竖直角度调节器，b-3-支撑托架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，基于镜像神经元理论的上肢功能康复智能系统包括康复手套a、上肢运动支持机构b和显示设备4，所述显示设备4用于显示康复训练动作，所述康复手套a上设有运动传感器a-1和用于动作支持的人工肌腱a-2，所述运动传感器与所述人工肌腱a-2和上肢运动支持机构b电信号连接，用于检测上肢和手部的运动功能，以调整人工肌腱和上肢运动支持机构b的动作。

所述上肢功能康复智能系统还包括控制器c，所述控制器c与所述运动传感器a-1、人工肌腱a-2和显示设备4连接，所述控制器c接收所述运动传感器a-1的检测信号，经所述控制器识别和处理，并将所述人工肌腱a-2和上肢运动支持机构b传输动作指令。

所述上肢运动支持机构b为多自由度机构，包括水平多连杆b-1、竖直角度调节器b-2和支撑托架b-3，所述水平多连杆b-1的一端固定在平台或桌面上，所述水平多连杆b-1的另一端与所述竖直角度调节器b-2下端连接，所述竖直角度调节器b-2的上端与所述支撑托架b-3连接，所述支撑托架b-3用于支撑人体手臂。

所述支撑托架b-3包括托架本体b-3-1和臂体b-3-2，所述臂体b-3-2的一端连接所述竖直角度调节器b-2，另一端连接所述托架本体b-3-1。

将已录制的演示动作视频在所述显示设备中显示，所述控制器根据所述演示视频的类型和动作，向所述人工肌腱和上肢运动支持机构传输动作指令，以相应调节和控制所述人工肌腱和上肢运动支持机构的初始状态。

所述运动传感器检测上肢和手部的运动状态，并将检测信号传输给控制器，所述控制器根据所述检测信号，对所述检测信号进行处理，并进行线性拟合，再经图像处理后，形成模拟动作信息，所述模拟动作信息实时表征人体的手部和上肢的动作状态，所述模拟动作信息传输给所述显示设备，在显示设备中显示相应的实时图像，用户通过观察所述实时图像来调整手部和上肢的动作。

所述控制器根据用户对于演示视频或标准任务动作的完成度，对用户的康复水平进行评价，并自适应制定相应的康复训练计划，将所述康复训练计划传输至云端，用户通过移动终端访问所述康复训练计划，根据所述康复训练计划补充用户的健康数据来微调所述康复训练计划。

所述上肢功能康复智能系统包含两套康复手套和两上肢运动支持机构，以实现双侧上肢同时进行康复训练。

如图2、3所示，所述上肢功能康复智能系统还包括桌面1、移动支撑板2、桌面升降机构，所述桌面1上固定安装有显示屏支架3，所述显示屏支架3的另一端固定连接有显示屏4，所述桌面升降机构的两端分别与桌面1及移动支撑板2相连，桌面1的边缘还设置有用于控制桌面升降机构的升降按钮5。

所述桌面升降机构包括电动气缸6及气缸丝杆7，所述桌面1的下表面上固定设置有连接件8，所述连接件8上固定连接连接杆9，所述连接杆9的另一端与气缸丝杆7连接。

显示设备可以为电视机或电脑显示器或平板电脑，显示设备中存储有上肢康复训练视频，包括常规动作训练视频和日常生活能力训练视频，所述常规动作训练视频包括肩关节前屈、肩关节后伸、肩关节外展、肩关节内收、肩关节旋前、肩关节旋后、耸肩、肩胛骨内收、肘关节屈曲、肘关节伸展、腕关节屈曲、腕关节伸展、腕关节尺偏、腕关节桡偏、前臂旋前、前臂旋后、翘大拇指、空手抓握、抓大球、放大球、抓大立方体、放大立方体、抓大圆柱体、放大圆柱体、抓小球、放小球、抓小立方体、放小立方体、抓小圆柱体和放小圆柱体等，所述日常生活能力训练视频包括喝水、取放水果、捏放硬币、拿放银行卡、拧广口瓶盖、拧细口瓶盖、拿放钥匙、捏放笔、握放鼠标、打字、手机拨号、抓放勺子、拿放筷子、进食训练、拉拉链、扣纽扣等。

该上肢功能康复智能系统主要用于脑卒中患者的上肢康复训练，对脑卒患者进行模仿训练，对出院后偏瘫患者的上肢运动功能和日常生活活动能力进行后续治疗，其结构主要包括带有u型缺口的桌面(有助于轮椅患者康复训练)、u型结构设置的移动支撑板、桌面升降机构，桌面上固定安装有显示屏支架，显示屏支架的另一端固定连接有显示屏，显示屏用于播放事先编排好的各种康复动作，以便患者进行观察及模仿，从而达到训练的目的，其中，显示屏支架包括固定在桌面上的竖直杆、l型连接杆，l型连接杆的一端与显示屏固定连接，l型连接杆的另一端设置有环形套，环型套套接设置在竖直杆上。桌面升降机构的两端分别与桌面及移动支撑板相连，桌面的边缘还设置有用于控制桌面升降机构的升降按钮。

桌面升降机构包括电动气缸及气缸丝杆，桌面的下表面上固定设置有连接件，连接件上固定连接连接杆，连接杆的另一端与气缸丝杆连接。其中，连接件包括一体式设置的连接板及对称设置在连接板两侧的固定板，连接杆的一端插接设置在两连接板之间形成的空间内，并用螺钉固定。桌面升降机构的设置，便于调节桌面的高度，操作简单，为方便移动，在移动支撑板的下端设置有四个万向轮，使移动更加平稳。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。