一种上肢互动训练系统及训练评估方法与流程

本发明涉及医疗器械康复领域，具体涉及一种上肢互动训练系统及训练评估方法。

背景技术：

1、众多脑卒中、脑外伤患者都存在上肢运动障碍，严重影响其生活质量。针对这些患者，目前上肢康复训练的方法，主要是利用一种家具式的磨砂板来训练，存在以下问题：训练者每天机械的重复“上肢训练”，训练枯燥无味，具体是：训练时无法指引“上肢运动方向”，不能自动判断“上肢运动是否到位”，以及无法记录“训练完成情况”，训练后无法进行上肢训练数据处理即训练评估。

2、因此迫切需要一种上肢康复训练技术，该训练技术能够根据患者上肢运动障碍情况，给出一种基于功能引导训练的上肢互动训练方法，和康复数据自动处理的训练评估方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种上肢互动训练系统及训练评估方法，本发明能够帮助训练者根据训练目标指引进行上肢康复训练，并能自动判断和反馈上肢训练目标完成情况，提高训练的兴趣和上肢康复效果。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种上肢训练评估方法，包括计算机、训练装置以及支架，所述计算机与所述训练装置电连接，所述训练装置设置在所述支架上，所述训练装置包括交互板以及一个操作手柄；所述交互板包括训练板、边框、数个指示灯、起始感应开关以及与所述指示灯数量相同的路径感应开关；所述边框设置在所述训练板表面或外侧，以在所述训练板上形成交互区，所述指示灯安装于所述边框里，所述路径感应开关靠近所述指示灯设置并固定于所述训练板里或所述边框里，所述路径感应开关通过所述计算机与所述指示灯电连接；所述起始感应开关设置在交互区中部；所述计算机中存储有用于训练的互动训练方案以及训练评估方案，所述互动训练方案包括训练时长、准备亮起的所述指示灯的位置、所述指示灯亮起的顺序、所述指示灯亮起持续的时间的组合，以及互动训练方案的自动升级或降级；所述训练评估方案包括基于训练时长、灭灯成功的次数和训练方案的梯级难度，获取互动训练的评分结果；所述计算机计算每次互动训练方案中灭灯完成的情况，并与预设阈值比较，在下一次训练时自动发出互动训练方案的升级或降级命令，所述计算机根据所述升级或降级命令，修改所述亮灯持续时间为基础时长减调整时长或基础时长加调整时长。

4、进一步的，所述起始感应开关和所述路径感应开关配置为磁性接近开关，所述触发件配置为铁质材料，所述磁性接近开关固定在所述训练板上并与所述训练板的上表面平齐，以使所述操作手柄在所述交互区平滑移动。

5、进一步的，所述边框为至少包括四条侧边的几何结构，每条侧边上设有至少一所述指示灯，所述训练板至少包括一支撑层和一磨砂钢化玻璃层，所述磨砂钢化玻璃层覆盖于所述支撑层表面，所述磁性接近开关嵌设于所述支撑层中。

6、进一步的，所述交互板与所述支架之间连接有角度推杆，以改变所述训练装置与支架之间的角度，所述支架和所述训练装置之间连接有一升降推杆，以改变所述训练装置的高度,所述计算机配置为控制平板，所述控制平板和所述支架之间通过一支撑杆相连接。

7、本实施方式第二方面提出了一种上肢训练评估方法，包括如本实施方式第一方面提出的上肢互动训练系统，包括以下步骤：

8、根据训练者上肢功能障碍的程度，选择适配的互动训练方案；

9、训练开始时，将所述操作手柄放置在所述起始感应开关上，所述计算机开始执行所述互动训练方案，所述指示灯亮起；

10、移动所述操作手柄，在所述指示灯的持续时间内靠近亮起的所述指示灯，所述路径感应开关动作，所述计算机将所述指示灯熄灭，则判定为灭灯成功，若超出所述持续时间，则判定为灭灯失败；

11、所述互动训练方案结束后，收集训练数据，通过评估算法，获取所述互动训练方案的评分结果；

12、基于所述评分结果得到失分原因，所述计算机保存所述评分结果和失分原因。

13、进一步的，所述互动训练方案包括运动方式以及手柄操作方式；所述运动方向包括上下运动方向训练模式、左右运动方向训练模式以及混合运动方向训练模式；还包括至少两个所述操作手柄，所述手柄操作方式包括双手上下抓握操作方式、双手左右抓握操作方式和单手抓握操作方式。

14、进一步的，所述互动训练方案执行时，所述计算机判定到在预设时间内灭灯失败，向所述指示灯发出灭灯指令，并根据所述互动训练方案向下一所述指示灯发出亮灯指令。

15、进一步的，所述指示灯的持续时间包括基础时长和调整时长，在执行所述互动训练方案时，在预设时间内判定灭灯成功的次数与当前亮灯总数的比值大于或等于第一预设阈值时，判断升级，则接下来互动训练方案的所述指示灯的持续时间为所述基础时长减所述调整时长；若在预设时间内判定灭灯成功的次数与当前亮灯总数的比值小于第二预设阈值时，判断降级，则接下来互动训练方案的所述指示灯的持续时间为所述基础时长加所述调整时长。

16、进一步的，所述互动训练方案采用包括不同难易程度的梯级难度，所述梯级难度的难度系数包括指示灯亮起的持续时间、所述准备亮起指示灯的方位、所述指示灯亮起的顺序、所述交互板的角度以及手柄操作方式。

17、进一步的，所述评分结果的获取包括以下步骤：

18、完成所述互动训练方案后，采集所述互动训练方案执行过程中所述互动训练方案的梯级难度、所述路径感应开关的触发结果和所述训练时长；所述计算机通过其权重比计算模型，获得所述评分结果和失分原因；根据所述评分结果和失分原因，所述计算机执行下一次适配的第二互动训练方案。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、本发明通过设置在训练板上设置数个指示灯，并在交互板或边框上设置与指示灯相连接的路径感应开关，训练者能够根据依次亮起的指示灯的指示，移动操作手柄，使操作手柄靠近路径感应开关关闭指示灯，实现上肢训练的效果，计算机能够自动记录训练者的灭灯时长、当前难度等信息，并实时调整当前互动训练方案的难度，使训练者在能力范围内充分训练上肢，训练效果更加显著，计算机在互动训练方案结束后自动判断和反馈上肢训练目标完成情况，进一步提高训练的兴趣和上肢康复效果。

技术特征：

1.一种上肢互动训练系统，包括计算机(20)、训练装置(10)以及支架(30)，所述计算机(20)与所述训练装置(10)电连接，所述训练装置(10)设置在所述支架(30)上，其特征在于：所述训练装置(10)包括交互板(11)以及一个操作手柄(12)；

2.根据权利要求1所述的上肢互动训练系统，其特征在于，所述起始感应开关(113)和所述路径感应开关(114)配置为磁性接近开关，所述触发件(121)配置为铁质材料，所述磁性接近开关固定在所述边框(112)里，或固定在所述训练板(111)上并与所述训练板(111)的上表面平齐，以使所述操作手柄在所述交互区平滑移动。

3.根据权利要求1所述的上肢互动训练系统，其特征在于，所述边框(112)为至少包括四条侧边的几何结构，每条侧边上设有至少一所述指示灯(115)，所述训练板(111)至少包括一支撑层和一磨砂钢化玻璃层，所述磨砂钢化玻璃层覆盖于所述支撑层表面，所述磁性接近开关嵌设于所述支撑层中。

4.根据权利要求1所述的上肢互动训练系统，其特征在于，所述交互板(11)与所述支架(30)之间连接有角度推杆(31)，以改变所述训练装置(10)与支架(30)之间的角度，所述支架(30)和所述训练装置(10)之间连接有一升降推杆(32)，以改变所述训练装置(10)的高度,所述计算机(20)配置为控制平板，所述控制平板和所述支架(30)之间通过一支撑杆(33)相连接。

5.一种上肢训练评估方法，包括如权利要求1至4任一项所述的上肢互动训练系统，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的上肢训练评估方法，其特征在于，所述互动训练方案包括运动方式以及手柄操作方式；

7.根据权利要求5所述的上肢训练评估方法，其特征在于，所述互动训练方案执行时，所述计算机判定到在预设时间内灭灯失败，则向所述指示灯发出灭灯指令，并根据所述互动训练方案向下一所述指示灯发出亮灯指令。

8.根据权利要求5所述的上肢训练评估方法，其特征在于，所述指示灯的持续时间包括基础时长和调整时长，在执行所述互动训练方案时，在预设时间内判定灭灯成功的次数与当前亮灯总数的比值大于或等于第一预设阈值时，判断升级，则接下来互动训练方案的所述指示灯的持续时间为所述基础时长减所述调整时长；若在预设时间内判定灭灯成功的次数与当前亮灯总数的比值小于第二预设阈值时，判断降级，则接下来互动训练方案的所述指示灯的持续时间为所述基础时长加所述调整时长。

9.根据权利要求5所述的上肢训练评估方法，其特征在于，所述互动训练方案采用包括不同难易程度的梯级难度，所述梯级难度的难度系数包括指示灯亮起的持续时间、所述准备亮起指示灯的方位、所述指示灯亮起的顺序、所述交互板的角度以及手柄操作方式。

10.根据权利要求5所述的上肢训练评估方法，其特征在于，所述评分结果的获取包括以下步骤：

技术总结
本发明提出了一种上肢互动训练系统及训练评估方法，包括计算机、训练装置以及支架，所述计算机与所述训练装置电连接，所述训练装置设置在所述支架上，所述训练装置包括交互板以及一个操作手柄；所述交互板包括训练板、边框、数个指示灯以及与所述指示灯数量相同的感应开关；所述操作手柄在训练板上滑动，所述感应开关靠近所述指示灯设置并固定在所述训练板上或所述边框中，所述感应开关、所述指示灯通过所述计算机电连接；所述操作手柄底部设有与所述感应开关相匹配的触发件。本发明能够帮助训练者根据边框里指示灯指引进行上肢互动康复训练，并能通过计算机自动判断和反馈上肢互动训练完成情况，提高上肢训练的兴趣和上肢康复的效果。

技术研发人员：吴珺,王兆坤
受保护的技术使用者：广州晓康医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14