一种上肢功能康复训练仪

摘要

本发明涉及一种上肢功能康复训练仪，特别是涉及一种可以帮助偏瘫病人在康复训练期从事手、腕、肘等关节活动度训练的仪器。该仪器包括控制系统、操作面板、显示窗、检测电路、含m*n小孔的训练板、m*n根能插入小孔的训练棒。本发明可以增强康复训练的娱乐性和趣味性，促使偏瘫病人能够积极主动地坚持自我康复训练，并根据每次康复训练的难度、完成时间和成绩，给出康复训练效果和康复程度的评价。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种上肢功能康复训练仪，特别是涉及一种可以帮助偏瘫病人在康复训练期从事手、腕、肘等关节活动度训练的上肢功能康复训练仪器。

背景技术：

偏瘫，又叫半身不遂，是指一侧上下肢、面肌和舌肌下部的运动障碍，它是中风、急性脑血管病的一个常见症状。发生偏瘫时，首先表现为一侧肢体不能活动，不受自己支配。有的病人表现为肢体完全不能活动，有的表现为肢体还能够活动、但变得十分笨拙。有的偏瘫发生后肢体的活动越来越差，有的偏瘫经过一段时间后自己又有所恢复。如果病情较轻，即手脚可以活动，只是动作比较迟缓，那么坚持锻炼很可能使患者恢复如初。

除了采用药物治疗、按摩针灸等综合措施外，进行适当的康复训练、加强功能锻炼，以加快恢复的速度和改善恢复的程度，防止病人肌肉发生废用性萎缩和关节强直。

目前，市场有很多此类康复训练装置，可以帮助患者进行增强肌力、耐力、灵活性的练习。但是，康复训练装置的娱乐性不强，无法定量评价康复效果，偏瘫病人由于恢复慢、活动受限而产生悲观失望、精神忧郁等各种心理。因此在此类病人康复训练时期，除了要有同情心和耐心之外，还应该增加康复训练的趣味性，从而充分调动病人的积极性。同时，依据康复训练的机理、根据康复病人的训练成绩和插棒时间，对其康复程度进行科学评价。

发明内容：

本发明主要目的是依据偏瘫康复训练的原理，设计一种上肢功能康复训练仪，帮助康复病人积极主动地配合治疗和坚持进行自我康复训练，并可以定量评价康复训练效果和康复程度。

如图1所示，该仪器包括控制系统1、操作面板2、显示窗3、检测电路4、含m*n小孔的训练板5、m*n根能插入小孔的训练棒6，所述m和n为非零整数。

操作面板2和控制系统1相连接，操作面板2上包括电源控制键、训练模式选择控制键、时间设置键、病人个人信息输入操作键、存储数据操作键、产生统计报表操作键等。电源控制键为该设备的电源开关，时间设置键用来设置完成某项训练内容所要求的最高时限。训练模式选择控制键用来设置所要参加的训练内容(如插棒图案或插棒顺序)，使用者可以根据自身的训练方案选择不同难易程度的训练模式。病人个人信息输入操作键，用来输入病人的基本信息、病情分析和康复训练方案。存储数据操作键，可以用来存储同一病人不同次康复训练的成绩和插棒时间序列，或者存储不同病人的各自康复训练的成绩和插棒时间序列。产生统计报表操作键，用来产生一段时间内病人康复训练的各种统计数据。

显示窗3也和控制系统1相连接，用来显示每次训练要完成的图案或插棒顺序、每次训练的规定时间，同时也用来显示最终的训练成绩以及康复程度的评价。

训练板5和检测电路4为两层板结构，上层板为训练板5，内含m*n个小孔洞，可以拆卸，以便根据训练方案更换不同图形孔洞的板子，相应的也可以更换不同形状的训练棒。下层板为检测电路4，可以分别检测光或电信号，以便当含金属头的训练棒6通过上层板插入孔洞后，可以接通下层板的检测电路。

检测电路4和控制系统1相连接，给控制系统1提供电信号。

控制系统1按照预先选定的训练模式在规定时间内对检测电路4进行检测，再根据检测到的训练结果给出每次训练的成绩。训练模式分为初、中、高三等级或难、易两个等级，每一等级对应康复训练的不同阶段，系统依据康复训练的机理、根据康复病人的训练成绩给出声音和图像的鼓励，并对其康复程度进行科学评价。

本发明的有益效果是：增强康复训练的娱乐性和趣味性，促使偏瘫病人能够积极主动地坚持自我康复训练，并根据每次康复训练的难度、完成时间和成绩，给出康复训练效果和康复程度的评价。本发明除可用于上肢功能康复病人的训练之外，还可以为儿童和患老年痴呆的病人提供游戏和训练的机会。

附图说明：

附图1是本发明的原理框图；

附图2是本发明训练板的示意图；

附图3是本发明检测电信号的原理图；

附图4是本发明的程序流程图；

附图5是本发明的显示窗的交互界面示意图。

具体实施方式：

下面将参照附图1、2、3、4、5对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明包括控制系统1、操作面板2、显示窗3、检测电路4、含m*n小孔的训练板5、m*n根能插入小孔的训练棒6，所述m和n为非零整数。

操作面板2上包括电源控制键、训练模式选择控制键、时间设置键、病人个人信息输入操作键、存储数据操作键、产生统计报表操作键等。电源控制键为该设备的电源开关，时间设置键用来设置完成某项训练内容所要求的最高时限。训练模式选择控制键用来设置所要参加的训练内容(如插棒图案或插棒顺序)，使用者可以根据自身的训练方案选择不同难易程度的训练模式。病人个人信息输入操作键，用来输入病人的基本信息、病情分析和康复训练方案。存储数据操作键，可以用来存储同一病人不同次康复训练的成绩和插棒时间序列，或者存储不同病人的各自康复训练的成绩和插棒时间序列。产生统计报表操作键，用来产生一段时间内病人康复训练的各种统计数据。

训练板5和检测电路4为两层板结构，上层板为训练板5，内含m*n个小孔洞，可以拆卸，以便根据训练方案更换不同图形孔洞的板子，如图2所示，相应的也可以更换不同形状的训练棒6。下层板为检测电路4，可以分别检测光或电信号，以便当含金属头的训练棒6通过上层板插入孔洞后，可以接通下层板的检测电路4。

本发明的检测电路4可以使用若干个74系列芯片的与非门74LS00来完成，每个74LS00芯片中含4个与非门，74系列芯片的管脚中，V_CC表示接+5伏电源，GND表示接地，NC表示空脚，“1”、“H”为高电平状态，“0”、“L”为低电平状态。如附图3所示，开关K打开时，与非门的两个输入端为高电位，此时输出Y是低电位。当训练棒6插入训练仪上层板的小孔时，相当于接通下层板相应位置的开关，与非门的两个输入端接地，此时输出Y是高电位。将每个电压输出信号传送到控制系统1，以便控制系统1判断插棒的顺序是否正确以及是否满足训练图案和训练时间的要求。

本发明的检测电路4还可以使用若干个光敏二极管来完成，光敏二极管的管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，工作时加反向电压。无光照时有很小的饱和反向漏电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时饱和反向漏电流增加，形成光电流，并随入射光强度的变化而变化。当训练棒6插入训练仪上层板的小孔时，相当于阻挡了下层板相应位置的光照，将每个电流输出信号传送到控制系统1，以便控制系统1判断插棒的顺序是否正确以及是否满足训练图案和训练时间的要求。

本发明的控制系统1可以使用单片机89S52主控芯片来完成，装载软件程序，实现对整个实验的控制。附图4为流程图，先进行初始化，然后接受操作界面设置的个人信息和训练仪参数，存入单片机寄存器，然后选择不同难易程度的训练模式，显示训练图案和限时，用T0记录正确插棒的次数。在插棒开始之后，用T1记录每次插棒的时间信息，T2记录每次训练图案全部完成后的时间信息。同时对每次插棒正确与否给予提示，流程图中要存储的数据均存储在数据存储器里。训练结束后，一些正确率等评价信息都将发送到交互界面上。有一个退出键，可以人为的结束整个过程。

本发明可以选用LABVIEW编写显示窗3的交互界面，如附图5所示，分别显示患者个人信息、训练仪参数设置、训练仪提示信息、插棒同步显示画面、每次插棒完成时间显示和插棒时间分析图等。患者个人信息输入区，主要用于输入患者的个人信息；训练仪提示区域用来在康复训练过程中的给患者一些语言或图案的提示；训练仪参数设置区用来设置训练的图片、难度、时间等；插棒同步显示画面用来同步显示插棒位置和时间倒计时的显示；每次插棒完成时间显示区域，可以更形象更直观的显示每次插棒时间以及错误棒号、插棒正确和错误的个数；单次插棒时间显示区域；插棒时间分析图用来显示每次训练的各个插棒时间的分析图。

系统在训练结束后会输出报表，以便医生可以评估患者的康复情况和制定后续的康复训练计划。