[go: up one dir, main page]

TWI730875B - 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備 - Google Patents

用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI730875B
TWI730875B TW109128188A TW109128188A TWI730875B TW I730875 B TWI730875 B TW I730875B TW 109128188 A TW109128188 A TW 109128188A TW 109128188 A TW109128188 A TW 109128188A TW I730875 B TWI730875 B TW I730875B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
grasping
driver
mounting portion
pivotally connected
module
Prior art date
Application number
TW109128188A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202208032A (zh
Inventor
徐秀雲
葉建賢
楊岡錦
莊秉翰
Original Assignee
國立成功大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立成功大學 filed Critical 國立成功大學
Priority to TW109128188A priority Critical patent/TWI730875B/zh
Priority to US17/339,534 priority patent/US12370117B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI730875B publication Critical patent/TWI730875B/zh
Publication of TW202208032A publication Critical patent/TW202208032A/zh

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285—Hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285—Hand
    • A61H1/0288—Fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A61H2201/1215—Rotary drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A61H2201/1481—Special movement conversion means
    • A61H2201/149—Special movement conversion means rotation-linear or vice versa
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1664—Movement of interface, i.e. force application means linear
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1676—Pivoting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5069—Angle sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

一種用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，包含外骨骼機構及控制裝置。外骨骼機構包括用以安裝在手臂的固定座、安裝在固定座的驅動器，及連結驅動器與固定座以相配合構成四連桿機構的抓握傳動模組，控制裝置可控制驅動器傳動抓握傳動模組在一張開狀態及一抓握狀態間變化。透過外骨骼機構之結構設計，可利用固定座、驅動器與抓握傳動模組所構成的四連桿機構，同步傳動手腕與手指運動，實現對中風患者進行高劑量手部訓練的目的，可作為中風患者之生活輔具，有助於改善臨床復健治療所面臨的人力短缺問題。

Description

用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備
本發明是有關於一種輔具，特別是指一種用於抓握訓練之外骨骼機械輔助設備。
針對上肢中重度癱瘓的中風患者，通常需要進行高強度且重覆性的肢體復健訓練，藉以啟動大腦皮質重塑現象，以協助恢復或改善上肢功能，例如手臂舉動功能、手部抓握功能等。目前這類中風復健的訓練作業，都必須仰賴專業的臨床治療師在旁給予大量的肢體協助，所以患者得要親臨醫院或復健診所，相當不便。此外，由於臨床治療人力短缺，而每一位患者的一次訓練通常得要花費許多時間，為應付大量患者的需求，造成有些復健動作的訓練會被省略，或相對縮減訓練時間，造成復健效果打折。
以手部抓握訓練為例，雖然目前已有業者投入開發了許多訓練設備，並依訓練機制設計區分為手部和腕部作動兩大類，其中，手部訓練設備通常是採五指獨立作動的機構設計，以致於體型龐大，攜帶與架設都不方便。由於80%的手部動作都是由食指、中指和拇指相配合完成，所以宜強化此三手指的訓練強度，且因手部肌腱固定效應，當腕關節運動時將引發手指被動的抓握和打開機制，因此，若能將肌腱固定效應整合於手部復健訓練，將有助於提升復健訓練設備的訓練效能。
因此，本發明的目的，即在提供一種用於肌腱固定式抓握訓練而能改善先前技術之至少一缺點的外骨骼機械輔助設備。
於是，本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，包含一個用以安裝配戴在一位中風患者手部的外骨骼機構，及一個訊號連接該外骨骼機構的控制裝置。該外骨骼機構包括一個用以安裝固定在手臂的固定座、一個安裝在固定座的驅動器，及一個連結該驅動器與該固定座以相配合構成一個四連桿機構的抓握傳動模組，該抓握傳動模組具有相樞接且用以分別安裝固定在食中指與大拇指的一第一抓握件與一第二抓握件，該驅動器可被該控制裝置控制而驅動該抓握傳動模組相對該固定座樞轉，使該抓握傳動模組在一個以該第一抓握件與該第二抓握件相配合帶動食中指與大拇指遠離張開的張開狀態，以及一個以該第一抓握件與該第二抓握件相配合帶動食中指與大拇指相向擺靠之抓握狀態間變化。
本發明的功效在於：透過該外骨骼機構之結構設計，可利用固定座、驅動器與該抓握傳動模組所構成的四連桿機構，能透過手部及手腕肌腱系統的動態關係，能同步傳動手腕與手指運動，實現對中風患者進行高劑量手部訓練的目的，可作為中風患者之生活輔具，有助於改善臨床復健治療所面臨的人力短缺問題。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1、2，本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備200的一第一實施例，適用於安裝在一中風患者的手部900，而可用以同時進行手腕與手指的復健訓練。該外骨骼機械輔助設備200包含一個用以安裝在手部900的外骨骼機構3、一個安裝在該外骨骼機構3的角度偵測裝置4，及一個訊號連接該外骨骼機構3與該角度偵測裝置4的控制裝置5。
配合參閱圖3，該外骨骼機構3包括一個用以固定在手臂901的固定座31、一個安裝固定在該固定座31的驅動器32，及一個連結於固定座31與該驅動器32間而用以安裝固定在手指的抓握傳動模組33，且該該抓握傳動模組33會與該固定座31及該驅動器32相配合構成一個四連桿機構。實施時，該固定座31可透過多條綁帶（圖未示）而固定於手臂901，但因為將該固定座31固定在手臂901的方式眾多，故不以上述固定方式為限。此外，實施時，可透過3D掃描中風患者之手部900的方式，取得手部900之三維影像，然後，透過3D列印技術客制化製作該患者專屬的該外骨骼機構3。
該抓握傳動模組33包括一個連結於該驅動器32的傳動件34、一個樞接於該傳動件34且用以安裝固定在食指與中指之第一抓握件35，及一個樞接於該第一抓握件35與該固定座31間且用以安裝固定在大拇指903的第二抓握件36。由於食指與中指會被該第一抓握件35同步連動位移，為方便說明，以下將食指與中指合併簡稱為食中指902。
該傳動件34是可被驅動上下樞擺地以其後端部連結於該驅動器32之轉軸320，並斜上往前延伸樞接於該第一抓握件35。該第一抓握件35具有一個用以安裝固定在食中指902之背側的第一安裝部351，及一個自該第一安裝部351往後斜上延伸而樞接於該傳動件34前端部的第一連動部352。該第二抓握件36具有一個用以安裝固定在大拇指903背側的第二安裝部361、一個自該第二安裝部361頂端往前延伸樞接於該第一連動部352之底端區段的第二連動部362，及一個自該第二安裝部361往後延伸並樞接於該固定座31的第三連動部363，且該第三連動部363相對低於該第二連動部362。
實施時，該第一安裝部351與該第二安裝部361可透過綁帶（圖未示）而綁固於手部900之對應手指，但因為將該第一安裝部351與該第二安裝部361固定於手指的方式眾多，因此實施時不以上述安裝固定態樣為限。
參閱圖2、3、4，在本第一實施例中，該驅動器32為伺服馬達，並以其轉軸320連結於該傳動件34，能被該控制裝置5控制運轉，而傳動該傳動件34前後上下樞擺，進而傳動相樞接的該第一抓握件35與該第二抓握件36相對該固定座31樞轉，使得與該驅動器32及該固定座31相配合構成四連桿機構的該抓握傳動模組33從一個一般狀態（如圖2所示）往一個張開狀態（如圖3所示）變化，或從一個一般狀態往一個抓握狀態（如圖4所示）間變化，進而傳動手腕往下彎曲或往上彎曲，並同時傳動食中指902相對大拇指903夾合與張開。
當該驅動器32驅動該抓握傳動模組33自該一般狀態往該抓握狀態變化時，是傳動該傳動件34相對該固定座31往上樞擺，帶動手腕往上彎曲，並透過四連桿機構同步傳動該第一抓握件35與該第二抓握件36往上樞擺，而傳動該第一抓握件35和該第二抓握件36上下相向擺靠，進而同步帶動食中指902與向大拇指903上下相向夾合，而相配合產生抓握功能。
相反的，當該驅動器32驅動該抓握傳動模組33自該一般狀態往該張開狀態變化時，是傳動該傳動件34相對該固定座31往下樞擺，而帶動該手腕變成往下彎曲狀，並透過四連桿機構同步傳動該第一抓握件35與該第二抓握件36往下樞擺，而傳動該第一抓握件35和該第二抓握件36上下相背擺離，進而同步帶動食中指902與大拇指903上下相背張開。
而在該驅動器32未被控制啟動時，該驅動器32之轉軸320可被自由驅轉，中風患者也可透過自己往上或往下彎曲手腕的方式，或者是自行張開、閉合食中指與大拇指的動作，來傳動該抓握傳動模組33往該抓握狀態或該張開狀態變形，而能用以進行自主訓練。
配合參閱圖5，該角度偵測裝置4可偵測該驅動器32之該轉軸320的轉動角度，以得到該抓握傳動模組33自該一般狀態變化至該抓握狀態，或自該一般狀態變化至該張開狀態時的一個活動角度。在本實施例中，該角度偵測裝置4是透過霍爾磁感應技術來偵測轉軸320的轉動以得到該活動角度，但因為偵測一個轉軸之轉動角度為現有技術且方式眾多，因此，實施時，該角度偵測裝置4偵測轉軸320轉動角度的方式不以此為限。此外，實施時，在本發明之其它實施態樣中，該角度偵測裝置4也可改為直接偵測該抓握傳動模組33之該傳動件34的樞擺以得到該活動角度。
該控制裝置5是訊號連接於該驅動器32與該角度偵測裝置4，並包括一個顯示模組51、一個提醒模組52、一個參數設定模組53，及一個控制模組54。該參數設定模組53可供操作以設定一個對應該抓握傳動模組33的復健角度、一個復健次數、一個復健時間、一個動作頻率、一個第一停留時間、一個第二停留時間與一個反應時間，且會於該顯示模組51顯示出被設定的該復健角度、該復健次數、該復健時間、該動作頻率、該第一停留時間、該第二停留時間與該反應時間。
該控制模組54內建有可被切換啟動的一個張開訓練選項541與一個抓握訓練選項542，於啟動該張開訓練選項541與該抓握訓練選項542時，都還具有可被進一步切換啟動的一個連續被動模式543、一個功能模式544與一個主動協助模式545。該控制模組54於啟動該連續被動模式543時，會驅使該參數設定模組53可供設定該復健角度、該復健次數、該復健時間與該動作頻率。於啟動該功能模式544時，會驅使該參數設定模組53可供設定該復健角度、該復健次數、該復健時間、該第一停留時間與該第二停留時間。於啟動該主動協助模式545時，會驅使該參數設定模組53可供設定該復健角度、該復健次數、該復健時間與該反應時間。
該控制模組54啟動該連續被動模式543時，會根據該參數設定模組53被設定之該復健角度、該復健次數、該復健時間及該動作頻率來控制該驅動器32運作。該控制模組54會開始計時該復健時間，並開始控制該驅動器32傳動該抓握傳動模組33在該一般狀態與該抓握狀態間變化，或在該一般狀態與該張開狀態間變化，以使在兩狀態間變化的該活動角度變化至該復健角度，且該控制模組54會於該抓握傳動模組33每次自該一般狀態變化至該復健角度之該抓握狀態時，或每次自該一般狀態變化至該復健角度之該張開狀態時，累計一次訓練次數，且根據被設定之該動作頻率，例如但不限於15次/分鐘，控制該驅動器32之運作以傳動該抓握傳動模組33在該一般狀態與該張開狀態間或在該一般狀態與該抓握狀態間反覆動作。該控制模組54會於該復健時間計時結束及/或該訓練次數等於該復健次數時，控制該驅動器32停止運作，並驅使該提醒模組52產生一代表完成訓練的提醒訊息。
該控制模組54啟動該功能模式544時，會根據該參數設定模組53被設定之該復健角度、該復健次數、該復健時間、該第一停留時間與該第二停留時間來控制該驅動器32運作。該控制模組54會計時該復健時間，並控制該驅動器32傳動該抓握傳動模組33在該一般狀態與該抓握狀態間變化，或在該一般狀態與該張開狀態間變化，並累計該訓練次數，且會使該抓握傳動模組33分別於該張開狀態與該抓握狀態停留該第一停留時間與該第二停留時間。該控制模組54會於累計之訓練次數等於該復健次數及/或該復健時間計時結束時，控制該驅動器32停止運作，並驅使該提醒模組52產生該提醒訊息。
該控制模組54啟動該主動協助模式545時，會根據該參數設定模組53被設定之該復健角度、該復健次數、該復健時間與該反應時間來控制該驅動器32運作。該控制模組54會計時該復健時間，並在控制該驅動器32斷電不運作的條件下，偵測該驅動器32之轉軸320被該抓握傳動模組33驅動產生之旋轉以得到該活動角度，會於判斷該活動角度未在一預定之反應時間內變化至該復健角度時，也就是該抓握傳動模組33未在該反應時間內自該一般狀態變化至該抓握狀態，或自該一般狀態變化至該張開狀態時，才控制該驅動器32運轉以傳動該抓握傳動模組33活動變化至該復健角度，並累計該訓練次數，然後該控制模組54會再次控制該驅動器32斷電。該控制模組54會於累計之訓練次數等於該復健次數及/或該復健時間計時結束時，控制該驅動器32停止運作，並驅使該提醒模組52產生該提醒訊息。
本發明外骨骼機械輔助設備200使用時，在將該外骨骼機構3架設在中風患者手部900，並使控制裝置5訊號連接該驅動器32與該角度偵測裝置4後，就可操作該控制裝置5以選擇啟動該張開訓練選項541或該抓握訓練選項542，以及進一步選擇啟動該連續被動模式543、該功能模式544或該主動協助模式545，並根據被選擇啟動之模式進行對應之設定。於啟動該張開訓練選項541時，可供設定該抓握傳動模組33自該一般狀態變化至該張開狀態時的該復健角度，於啟動該抓握訓練選項542時，則可供設定該抓握傳動模組33自該一般狀態變化至該抓握狀態時的該復健角度。此外，當該中風患者無法自主活動手指時，可選擇啟動該連續被動模式543或該功能模式544，而當該中風患者具有自主活動手指的能力時，可選擇啟動該主動協助模式545。
該控制裝置5啟動該連續被動模式543時，會控制該驅動器32以被設定之復健頻率傳動該抓握傳動模組33運作，以傳動食中指902相對大拇指903反覆地張開或夾合運動，以產生復健效果。而於啟動該功能模式544時，則會進一步使該抓握傳動模組33在該張開狀態與該抓握狀態分別停留該第一停留時間與該第二停留時間，使手部900之肌肉組織與肌腱組織暫時維持在被拉扯伸展狀態。
該控制裝置5啟動該主動協助模式545時，會控制該驅動器32斷電，並持續偵測該抓握傳動模組33的該活動角度。此時，中風患者可自主轉動手腕，並同步張開或閉合食中指902與大拇指903，藉以傳動該抓握傳動模組33自該一般狀態往該抓握狀態變化，或自該一般狀態往該張開狀態變化，該控制裝置5會於判斷該抓握傳動模組33未於該反應時間內自該一般狀態變化至對應之該復健角度的另一個狀態時，開始控制該驅動器32運作，藉由傳動該抓握傳動模組33運作以協助食中指902與大拇指903活動至張開狀態或抓握狀態，然後再次控制該驅動器32斷電，以讓中風患者再次嘗試自主訓練手指之活動。
參閱圖6、7，本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備200之一第二實施例與該第一實施例的差異處在於：該抓握傳動模組33的結構設計。為方便說明，以下將僅針對本第二實施例與該第一實施例差異處進行描述。
在本第二實施例中，該抓握傳動模組33之該第二抓握件36未樞設於該固定座31，該第二抓握件36具有一個第二安裝部361與一個第二連動部362，該抓握傳動模組33還包括一個前後延伸固接在該第二抓握件36之該第二安裝部361與該固定座31間，且可上下左右彈性彎曲變形的彈性桿件37。
該彈性桿件37具有多個沿其長向間隔分佈之擋塊部372，及多個分別連接在兩相鄰擋塊部372間的連接部371，且每一連接部371之外徑小於該等擋塊部372外徑。該彈性桿件37可被該第二抓握件36與該固定座31驅動而經由該等連接部371之彈性變形產生上下側與左右側的彈性彎曲，並利用相鄰兩擋塊部372的相靠抵以限制彎曲幅度。
因此，藉由該彈性桿件37的設置，使該第二抓握件36具有兩個活動自由度(DOF)運動，於手腕關節彎曲時，可容許該第二抓握件36帶動大拇指903往橈側/尺側些微偏移，而較符合手腕活動實際情形，並因其特殊構造可提供較佳之側向支撐力，避免橈側/尺側產生過度偏移。
參閱圖8，本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備的一第三實施例與該第一實施例差異處在於:該驅動器32結構設計，以及該驅動器32與該抓握傳動模組33間的連結傳動設計。
在本第三實施例中，該驅動器32為可被該控制裝置5控制前後伸縮的線性致動器，是以其一端安裝固定在該固定座31，並往前延伸而以其另一端樞接於該抓握傳動模組33。該驅動器32例如但不限於透過氣壓泵控制伸縮的氣壓缸、透過液壓泵控制伸縮的油壓缸，或其它電控式伸縮桿。
該抓握傳動模組33之該傳動件34是可前後上下樞擺地以其一端部樞接在該固定座31上，並往前斜上延伸而以其中間區段樞接於該驅動器32，且以其另一端部樞接於該第一抓握件35。
該角度偵測裝置4可偵測該傳動件34之上下樞轉角度，以得到該抓握傳動模組33自該一般狀態變化至該抓握狀態，或自該一般狀態變化至該張開狀態時的該活動角度。
該外骨骼機構3安裝在手部使900用時，可透過控制該驅動器32之前後伸縮來傳動該傳動件34前後樞擺，進而帶動該第一抓握件35與該第二抓握件36同步樞擺變化，藉以達到驅使手腕彎曲，以及傳動食中指902與大拇指903相對開合。
必須說明的是，本第三實施例之驅動器32結構，以及該驅動器32與該抓握傳動模組33間的傳動結構型態也可轉應用於第二實施例。
綜上所述，透過該外骨骼機構3之結構設計，可利用固定座31、驅動器32與該抓握傳動模組33所構成的四連桿機構，於傳動手腕彎曲時，透過手部900及手腕肌腱系統的動態關係，同步傳動食中指902與大拇指903相對張開或閉合。並可進一步配合該角度偵測裝置4與該控制裝置5的設計，可根據所選擇之模式自動化控制該外骨骼機構3之運作，而可在不需要至醫療院所尋求臨床治療師協助的情況下，實現對中風患者進行高劑量手部訓練的目的，而有助於改善臨床復健治療所面臨的人力短缺問題，並可作為中風患者之生活輔具。因此，本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備200，確實是一可有效提供中風患者實現高劑量動作訓練的設備，而確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
200:外骨骼機械輔助設備 3:外骨骼機構 31:固定座 32:驅動器 320:轉軸 33:抓握傳動模組 34:傳動件 35:第一抓握件 351:第一安裝部 352:第一連動部 36:第二抓握件 361:第二安裝部 362:第二連動部 363:第三連動部 37:彈性桿件 371:連接部 372:擋塊部 4:角度偵測裝置 5:控制裝置 51:顯示模組 52:提醒模組 53:參數設定模組 54:控制模組 541:張開訓練選項 542:抓握訓練選項 543:連續被動模式 544:功能模式 545:主動協助模式 900:手部 901:手臂 902:食中指 903:大拇指
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備的一第一實施例的立體圖； 圖2是該第一實施例的一個外骨骼機構安裝在一手部時的側視示意圖，並說明一抓握傳動模組位於一個一般狀態時的情況； 圖3是類似圖2之視圖，並說明該抓握傳動模組變化至一個張開狀態時的情況； 圖4是類似圖2之視圖，並說明該抓握傳動模組變化至一個抓握狀態時的情況； 圖5是該第一實施例之功能方塊圖； 圖6是本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備的一第二實施例的該外骨骼機構的立體圖； 圖7是該第二實施例之該外骨骼機構安裝在一個手部時的側視示意圖；及 圖8是本發明用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備的一第三實施例安裝在一個手部時的側視示意圖。
200:外骨骼機械輔助設備
3:外骨骼機構
31:固定座
32:驅動器
33:抓握傳動模組
34:傳動件
35:第一抓握件
351:第一安裝部
352:第一連動部
36:第二抓握件
361:第二安裝部
362:第二連動部
363:第三連動部
5:控制裝置
51:顯示模組
52:提醒模組

Claims (12)

  1. 一種用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，包含一個用以安裝配戴在一位中風患者手部的外骨骼機構，及一個訊號連接該外骨骼機構的控制裝置，其中： 該外骨骼機構包括一個用以安裝固定在手臂的固定座、一個安裝在固定座的驅動器，及一個連結該驅動器與該固定座以相配合構成一個四連桿機構的抓握傳動模組，該抓握傳動模組具有相樞接且用以分別安裝固定在食中指與大拇指的一第一抓握件與一第二抓握件，該驅動器可被該控制裝置控制而驅動該抓握傳動模組相對該固定座樞轉，使該抓握傳動模組在一個以該第一抓握件與該第二抓握件相配合帶動食中指與大拇指遠離張開的張開狀態，以及一個以該第一抓握件與該第二抓握件相配合帶動食中指與大拇指相向擺靠之抓握狀態間變化。
  2. 如請求項1所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該抓握傳動模組還具有一個可被驅動上下樞擺地連結於該驅動器並往前延伸樞接於該第一抓握件的傳動件，該第二抓握件是可上下樞轉地樞接在該第一抓握件與該固定座間，且該傳動件、該第一抓握件、該第二抓握件、該固定座與該驅動器相配合界定出該四連桿機構。
  3. 如請求項2所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該驅動器為馬達，該傳動件是以其一端部安裝連結於該驅動器之轉軸，並自該驅動器斜上往前延伸而以其另一端部樞接於該第一抓握件，該第一抓握件具有一個用以固定在食中指的第一安裝部，及一個自該第一安裝部斜上往後延伸樞接於該傳動件前端部的第一連動部，該第二抓握件具有一個斜下往前延伸而用以安裝在大拇指的第二安裝部、一個連接於該第二安裝部頂端且樞接在該第一連動部底端區段的第二連動部，及一個樞接於該第二安裝部且低於該第二連動部並往後延伸樞接於該固定座的第三連動部。
  4. 如請求項2所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該驅動器為可被驅動前後伸縮之線性致動器，是以其一端固定於該固定座，並往前沿伸樞接於該傳動件，該傳動件是以其一端部可上下樞擺地樞設在該固定座，並自該固定座斜上往前延伸樞接於該線性致動器，而以其另一端部樞接於該第一抓握件，該第一抓握件具有一個用以固定在食中指的第一安裝部，及一個自該第一安裝部斜上往後延伸樞接於該傳動件前端部的第一連動部，該第二抓握件具有一個斜下往前延伸而用以安裝在大拇指的第二安裝部、一個連接於該第二安裝部頂端且樞接在該第一連動部底端區段的第二連動部，及一個樞接於該第二安裝部且低於該第二連動部並往後延伸樞接於該固定座的第三連動部。
  5. 如請求項1所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該抓握傳動模組還具有一個可被驅動上下樞擺地連結於該驅動器並往前延伸樞接於該第一抓握件的傳動件，及一個前後延伸且可上下左右彈性變形地固接於該第二抓握件與該固定座間的彈性桿件，且該傳動件、該第一抓握件、該第二抓握件、該彈性桿件與該固定座相配合構成該四連桿機構。
  6. 如請求項5所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該驅動器為馬達，該傳動件是以其一端部安裝連結於該驅動器之轉軸，並自該驅動器斜上往前延伸而以其另一端部樞接於該第一抓握件，該第一抓握件具有一個用以固定在食中指的第一安裝部，及一個自該第一安裝部斜上往後延伸樞接於該傳動件前端部的第一連動部，該第二抓握件具有一個與該彈性桿件一端連接並斜下往前延伸而用以安裝在大拇指的第二安裝部，及一個連接於該第二安裝部頂端且樞接在該第一連動部底端區段的第二連動部。
  7. 如請求項5所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該驅動器為可被驅動前後伸縮之線性致動器，是以其一端固定於該固定座，並往前沿伸樞接於該傳動件，該傳動件是以其一端部可上下樞擺地樞設在該固定座，並自該固定座斜上往前延伸樞接於該線性致動器，而以其另一端部樞接於該第一抓握件，該第一抓握件具有一個用以固定在食中指的第一安裝部，及一個自該第一安裝部斜上往後延伸樞接於該傳動件前端部的第一連動部，該第二抓握件具有一個與該彈性桿件一端連接並斜下往前延伸而用以安裝在大拇指的第二安裝部，及一個連接於該第二安裝部頂端且樞接在該第一連動部底端區段的第二連動部。
  8. 如請求項1~7任一項所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，還包含一個用以偵測該抓握傳動模組自一個一般狀態往該張開狀態，或自該一般狀態往該抓握狀態變化時的一個活動角度的角度偵測裝置，該控制裝置包括一個參數設定模組，及一個控制模組，該參數設定模組可供操作以設定一個復健角度，該控制模組可控制該驅動器運作以傳動該抓握傳動模組的該活動角度變化至該復健角度。
  9. 如請求項8所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該控制模組內建有可被切換啟動的一個連續被動模式與一個主動協助模式，該控制模組啟動該連續被動模式時，會控制該驅動器傳動該抓握傳動模組在該一般狀態與該張開狀態間反覆變化，或在該一般狀態與該抓握狀態間反覆變化，該控制模組啟動該主動協助模式時，會在不驅動該驅動器的條件下，判斷該活動角度未在一預定之反應時間內變化至該復健角度時，控制該驅動器運轉以傳動該抓握傳動模組活動變化至該復健角度。
  10. 如請求項9所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該控制裝置還包括一個提醒模組，該參數設定模組可供操作以設定一個復健次數及/或一個復健時間，該控制模組會於該抓握傳動模組每次在該一般狀態與該張開狀態間的變化該活動角度等於該復健角度時，或在該一般狀態與該抓握狀態間的變化的該活動角度等於該復健角度時，累計一次訓練次數，並於被控制啟動該連續被動模式或主動協助模式後開始計時該復健時間，且該控制模組會於累計之訓練次數等於該復健次數及/或該復健時間計時結束時，驅使該提醒模組產生對應之提醒訊息。
  11. 如請求項10所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該控制模組還內建有一個功能模式，該控制模組會於啟動該功能模式後開始計時該復健時間，並控制該驅動器傳動該抓握傳動模組在該一般狀態與該張開狀態間反覆動作，或在該一般狀態與該抓握狀態間反覆動作，且使該抓握傳動模組於該張開狀態與該抓握狀態分別停留一第一時間與一第二時間，該控制模組會於累計之訓練次數等於該復健次數及/或該復健時間計時結束時，驅使該提醒模組產生對應之提醒訊息。
  12. 如請求項9所述的用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備，其中，該控制模組啟動該主動協助模式時，會控制該驅動器斷電，以使該驅動器連結於該傳動件的轉軸可自由轉動。
TW109128188A 2020-08-19 2020-08-19 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備 TWI730875B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109128188A TWI730875B (zh) 2020-08-19 2020-08-19 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備
US17/339,534 US12370117B2 (en) 2020-08-19 2021-06-04 Exoskeleton robotic equipment for tenodesis grasp and release training

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109128188A TWI730875B (zh) 2020-08-19 2020-08-19 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI730875B true TWI730875B (zh) 2021-06-11
TW202208032A TW202208032A (zh) 2022-03-01

Family

ID=77517280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109128188A TWI730875B (zh) 2020-08-19 2020-08-19 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備

Country Status (2)

Country Link
US (1) US12370117B2 (zh)
TW (1) TWI730875B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI855939B (zh) * 2023-12-13 2024-09-11 英華達股份有限公司 健身裝置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114028154B (zh) * 2021-10-26 2022-11-15 清华大学 软体手外骨骼辅助的手部快速牵拉装置
CN116922356A (zh) * 2023-07-07 2023-10-24 上海傲意信息科技有限公司 手指外骨骼装置及手指外骨骼控制系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107212996A (zh) * 2017-04-24 2017-09-29 合肥工业大学 一种主/被动式手指手腕联合康复训练装置及方法
CN108568062A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 战国策智权股份有限公司 手部动态辅具
TWI650158B (zh) * 2018-04-03 2019-02-11 中山醫學大學附設醫院 手腕驅動之輔具
CN209347544U (zh) * 2018-03-20 2019-09-06 上海念通智能科技有限公司 一种穿戴式手部康复训练与辅助运动设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8585620B2 (en) * 2006-09-19 2013-11-19 Myomo, Inc. Powered orthotic device and method of using same
JP2018519004A (ja) * 2015-06-15 2018-07-19 マイオモ インコーポレイテッド 電動矯正デバイスおよびそれを使用する方法
KR101789696B1 (ko) * 2016-06-14 2017-10-25 울산과학기술원 역감 전달 시스템
US11712360B2 (en) * 2017-12-13 2023-08-01 Myomo, Inc. Self-donning powered orthotic device
CN118557342A (zh) * 2018-03-09 2024-08-30 我自己的动作有限公司 抓握辅助系统和方法
CN109549819B (zh) * 2018-11-13 2020-11-24 东南大学 手掌支撑式手指康复训练装置及使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108568062A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 战国策智权股份有限公司 手部动态辅具
CN108568062B (zh) 2017-03-10 2020-03-13 战国策智权股份有限公司 手部动态辅具
CN107212996A (zh) * 2017-04-24 2017-09-29 合肥工业大学 一种主/被动式手指手腕联合康复训练装置及方法
CN107212996B (zh) 2017-04-24 2019-03-19 合肥工业大学 一种主/被动式手指手腕联合康复训练装置及方法
CN209347544U (zh) * 2018-03-20 2019-09-06 上海念通智能科技有限公司 一种穿戴式手部康复训练与辅助运动设备
TWI650158B (zh) * 2018-04-03 2019-02-11 中山醫學大學附設醫院 手腕驅動之輔具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI855939B (zh) * 2023-12-13 2024-09-11 英華達股份有限公司 健身裝置
US12478820B2 (en) 2023-12-13 2025-11-25 Inventec Appliances Corporation Fitness device

Also Published As

Publication number Publication date
US20220054344A1 (en) 2022-02-24
TW202208032A (zh) 2022-03-01
US12370117B2 (en) 2025-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI730875B (zh) 用於肌腱固定式抓握訓練之外骨骼機械輔助設備
CN105943308B (zh) 一种用于康复训练的手部外骨骼装置
KR102018566B1 (ko) 상지 재활을 위해 엔드 이펙터 타입의 재활로봇과 연결가능한 재활 로봇
CN104586608B (zh) 基于肌电控制的可穿戴式助力手指及其控制方法
EP2343034B1 (en) Robotic arm for controlling arm movement
CN106943279A (zh) 手外骨骼双手随动康复装置
CN111700775B (zh) 一种外骨骼康复机器人
JP2019509789A (ja) 手指動作レール、その支持体、及び、それらを備える治療デバイス、並びに動作方法
WO2019007314A1 (zh) 一种手指关节康复运动辅助件
CN106074092A (zh) 一种新型外骨骼手指康复机器人及其工作方法
CN107233190B (zh) 一种用于偏瘫患者的多自由度拇指康复训练装置
CN106361537A (zh) 一种基于混合驱动的七自由度上肢康复机器人
CN109938963A (zh) 具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼
CN106389068A (zh) 用于上肢单侧偏瘫患者自主康复训练的设备和控制方法
CN101816603B (zh) 带有康复机械臂的电动轮椅装置
CN109771222A (zh) 一种具有内收外展功能的手指康复机器人
TWM565021U (zh) Rehabilitation exercise aid
CN107233188A (zh) 一种柔性手功能康复训练装置
CN104921907A (zh) 用于偏瘫患者康复训练的手指运动机构及康复训练装置
CN209301637U (zh) 个性化上肢康复训练机器人
CN113456429B (zh) 一种肢体康复机器人及其使用方法
CN211244396U (zh) 一种连杆齿轮传动的康复外骨骼手装置
CN206120674U (zh) 一种新型外骨骼手指康复机器人
CN210145017U (zh) 具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼
CN108245375A (zh) 一种绳牵引式手指康复训练装置