便携式的手康复设备的制作方法

便携式的手康复设备的制作方法
【专利摘要】提供一种用于改善患者四肢的局部麻痹肌肉的自主控制的治疗设备。该治疗设备被设计成便携式的并且可被捆绑到患者的腕部或踝部。该设备使用多个微型马达，所述微型马达被配置为向患者的四肢传送振动感觉作为体觉输入。每个微型马达被定尺寸以位于患者的相应手指上或沿着患者的脚。该治疗设备还包括一个微型处理器和一个容纳所述微型处理器的壳体，所述微型处理器被编程以针对指定的时间和以预编程的顺序致动所述微型马达。还提供一种使用体觉输入作为机能引导以改善患者四肢运动机能的方法。
【专利说明】便携式的手康复设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求享有于2012年5月11日作为临时申请提交的序列号为61/645,682 的美国专利申请的权益。该申请的标题为"便携式的手康复设备"并且其整体通过引用的 方式被纳入本文。
[0003] 关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004] 不适用。
[0005] 联合研究协议的当事人的名称 [0006] 不适用。
[0007] 发明背景

【技术领域】
[0008] 本发明涉及康复设备。更具体地，本发明涉及用于增强局部麻痹四肢（诸如中风 患者的手）的运动机能的便携式设备。

【背景技术】
[0009] 美国的许多个体在他们的四肢都遭受有限的运动机能。这可能由很多原因中的任 何一种造成。一些个体可能例如遭受了中风。术语"中风"是一个非专业性的术语，通常指 的是通向脑的一个区域的血液供应被暂时切断的情况。这被称为"缺血性中风"。
[0010] 在缺血性中风中，凝块中断血液流向脑的一部分。当血液没能通过脑时，向受影响 区域的氧供应被切断，引起脑细胞死亡。脑缺血的时间越久，损害将会越严重。在控制上肢 运动的脑部分受损害的情况下，个体可能会处于局部瘫痪或局部麻痹的状态。
[0011] 一些中风被称为"出血性的"。当脑中的血管自身破裂时,发生出血性中风。这导 致血流入脑物质，引起损害周围脑细胞。
[0012] 不管其类型，中风是在美国导致残疾的最常见原因。在美国每年有大概650000例 新的和180000例复发的中风。大约1/4的中风幸存者被认为是永久残疾。在美国中风患 者康复是一个数十亿美元的产业。
[0013] 作为损伤的一个结果，个体可能还会丧失一个或多个四肢的机能。这样的损伤可 能由于汽车事故、潜水事故、坠落或其他创伤而发生。在这些情况下，个体的颈椎和神经可 能损伤，又产生手的局部麻痹。另外，这些创伤可以引起脑损伤。
[0014] 除了这些事件以外，一些个体可能由于医疗疾病状况而患有局部上部瘫痪。这些 状况的实例包含肌萎缩性脊髓侧索硬化（ALS)、低钾性周期性麻痹、脑性瘫痪或其他疾病。 最后，由于因工作或军事任务中的爆炸或意外事故引起的脑损伤，一些个体可能遭受某种 程度的麻痹。
[0015] 当这些局部麻痹状况中的任何一个发生时，个体在他们的手臂中保留有限的运动 机能。多数中风幸存者中最常见的残疾是手的虚弱。这样的个体在执行日常任务（诸如吃 饭、关灯、操作遥控器、打字、或多数人认为是理所当然的无数其他的活动）方面存在困难。
[0016] 在许多情况下，具有有限运动机能的个体将接受治疗。这样的治疗可能发生在康 复设施处或在医疗办公室处。一些患者通过使用所谓的机器人接受昂贵的康复。这样的治 疗通常是昂贵的。在另一些情况下，规定一个基于家庭的康复的日常方案以实现手和手指 的机能恢复。然而，基于家庭的规划有时会受到患者的积极性和患者使用适当技术的意愿 或使用适当技术的能力的限制。
[0017] 因此，需要一种在家里或在其他远程位置处有效地改善中风患者和损伤受害者的 手机能的手康复设备。另外，需要一种在康复期间提供体觉信号或基于触摸信号作为机能 引导的基于家庭的设备。再者，需要一种不依赖于经皮电刺激或植入物并且与患者的脑相 互作用的便携式设备。


【发明内容】

[0018] 本文提供一种用于慢性神经紊乱（包含中风和创伤性脑损伤）的便携式康复设 备。该设备用于患者治疗以改善对患者四肢的局部麻痹肌肉的控制。
[0019] 在一个实施方案中，治疗设备包括多个微型马达。每个微型马达被配置为向所选 择的四肢点传送振动感觉。四肢点的一个实例是患者的手指。所述微型马达向所述四肢点 提供振动输入。
[0020] 每个微型马达被定尺寸以位于患者的相应手指上或者，在一个实施方案中沿着患 者的脚或脚趾。在一个布置中，为每个设备提供五个微型马达，代表患者的手上的指的通常 数量。在另一个布置中，提供12个微型马达。这些代表每个手指背侧上一个微型马达，每 个手指腹侧上一个微型马达，以及患者的腕部的背侧和腹侧的每个上定位一个微型马达。
[0021] 该设备还包含电源。该电源与所述微型马达中的每一个电气通信。该电源可以是 例如一个或多个电池或者USB电缆。在后者的情况下，USB电缆可以被插入到便携式处理 单元诸如膝上型电脑或个人数字助理。处理单元本身可被编程以允许患者或健康护理提供 者选择将由微型马达传送的治疗方案。
[0022] 该治疗设备还包含微型处理器或控制器。该微型处理器被编程以针对指定的时间 和顺序致动所述微型马达。该微型处理器可以被预编程以提供各种各样的不同时间和顺序 以增加患者的兴趣和挑战。该微型处理器可以通过有线信号或通过无线信号与所述微型马 达中的每个通信。
[0023] 该设备还包含壳体。该壳体支撑并保护微型处理器和电池。微型处理器可以通过 印刷电路板与电池和微型马达通信。在微型处理器与微型马达无线通信的情况下，该壳体 还将包含用于发送无线信号的发射机，诸如通过使用蓝牙或Wi-Max。
[0024] 优选地，该治疗设备还具有电源开关。该电源开关允许患者或健康护理人员手动 地启动和停用所述控制器和微型马达。这延长了电池寿命。另外，该治疗设备还优选地包 含光源。该光源被布置在壳体上，以在微型马达振动时向患者传送视觉输入。
[0025] 在一个优选的实施方案中，所述多个微型马达中的每一个被定尺寸以位于患者的 手指上。该设备则还可以包括手套，用于邻近患者的相应手指支撑所述微型马达中的每一 个。可以提供条带以用于将壳体支撑在患者的腕部上。该条带可以被嵌入手套内。替代地， 壳体被嵌入手套本身内而不需要分立的条带。又替代地，不使用分立的壳体，而是微型处理 器和相关联的电子器件通过所谓的挠曲电子器件嵌入手套内。
[0026] 本文还提供一种使用体觉输入作为机能引导以改善患者四肢的运动机能的方法。 在该方法中，患者响应于由控制器启动的光信号和振动信号。以此方式，患者接收用于运动 任务的体觉输入引导，需要主动的脑参与。振动输入与可选择的视觉输入结合为患者提供 开始提示和停止提示。
[0027] 该方法包括将治疗设备固定在患者的腕部周围。该治疗设备根据上文总体描述的 该设备的多个实施方案被构造。该方法还包括根据对微型处理器进行的编程开始来自所述 微型马达的第一振动输入循环。该方法则还包括监测患者的四肢点响应于相应微型马达的 振动输入的运动。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 因此，为了更好地理解本发明，在此随附提供了一些例示、图表、图片和/或流程 图。然而，应注意，附图仅例示本发明的选定实施方案，因此不被认为对范围进行限制，因为 本发明可以承认其他同等效果的实施方案和应用。
[0029] 图IA是一个实施方案中的、根据本发明的一种便携式的手康复设备的立体图。一 个例示性的控制单元和手套以及从该控制单元延伸出并且进入该手套内的线被示出。
[0030] 图IB是一个替代实施方案中的、根据本发明的一种便携式的手康复设备的立体 图。一个例示性的控制单元和手套又被示出。
[0031] 图2A提供了一对图IA的康复设备的控制单元和线。一个单元用于患者的左手， 而另一个单元用于患者的右手。在两个单元中，看到线从控制单元延伸到相应的微型马达。
[0032] 图2B提供了一对图IB的康复设备的控制单元和线。一个单元用于患者的左手， 而另一个单元用于患者的右手。在两个单元中，看到线从控制单元延伸到相应的微型马达。
[0033] 图3A提供了图2A的控制单元的分解视图。看到壳体内的选定组件，包括印刷电 路板、微型控制器、LED和一对电池。
[0034] 图3B提供了图2B的控制单元的分解视图。看到壳体内的选定组件，包括印刷电 路板、微型控制器、多个LED灯和一对电池。
[0035] 图4在一个方面提供了微型马达的立体图。四个单独的图被标示为"A"、"B"、"C" 和 "D"。
[0036] 标示为"A"和"B"的图分别代表微型马达壳体的顶部部分和底部部分。
[0037] 标示为"C"的图提供内部存在有振动设备的底部壳体。
[0038] 标示为"D"的图示出壳体的顶部部分和底部部分连接在一起形成微型马达。振动 设备和线存在于微型马达内。
[0039] 图5是一个流程图，示出了在一个实施方案中执行用于提供患者的上肢的神经电 刺激的方法的步骤。该方法使用体觉输入作为机能引导以改善运动机能。

【具体实施方式】
[0040] 图IA是一个实施方案中的、根据本发明的便携式康复设备100A的立体图。在图 IA的例示性实施方案中示出的设备100A总体包括控制单元110A。控制单元IlOA限定保 持在壳体112A内的微型处理器（见图3A中的111)和相关联的电路系统。壳体112A本身 则使用条带120或其他固定装置可选地固定到患者的腕部（未示出）或其他四肢。
[0041] 在一个实施方案中，微型处理器是由德克萨斯州Plano的德州仪器公司（Texas Instruments, Inc.)提供的MSP430F2013。然而，可以使用允许患者启动并控制体觉输入的 循环的任何合适的微型处理器。
[0042] 康复设备100A还包含多个微型马达130。微型马达130是将电能转换为机械能的 换能器。在一方面，微型马达130是所谓的硬币式振动马达（coin vibration motors),诸 如位于中国浙江温州和纽约布鲁克林的金龙机电有限公司的C1020B00F81马达。在图IA 的视图中，仅可看到一个微型马达130的一部分，应理解，微型马达130被嵌入在手套150A 的手指内。
[0043] 康复设备100A还包含电线140。线140将电流从壳体112A内的电池（在图3A示 为170)传输到每个微型马达130。分开的正极线和负极线从壳体112A延伸到每个微型马 达130。根据微型处理器111发送的信号，通过线140传输电流。
[0044] 在图IA的布置中，康复设备100A是手康复设备。这意味着康复设备100A被配置 为将体觉输入传送到患者的手。在此情况下，条带120被配置且被定尺寸以将壳体120固 定到患者的腕部。这还意味着微型马达130沿着患者的手指放置。
[0045] 为将微型马达130支承在患者的手指上，提供了手套150A。在图IA的例示性布置 中，手套150A是右手手套。应理解，可以连同左手手套（未示出）一起提供第二个手康复 设备100A。在任一情况下，微型马达130可以沿着患者手指的背侧或腹侧被嵌入手套150A 内。
[0046] 应注意，本文使用的术语"手指"包含拇指。还应注意，手套150A优选将指尖暴露 出以使得能够活动且便于触觉。
[0047] 图2A是一对手康复设备100A (没有手套）的立体图。每个设备100A包含一个控 制单元。一个控制单元（被标示为110A-L)包含线130,该线被配置为将信号传送到患者左 手上的微型马达130 ;第二控制单元（被标示为110A-R)包含线130,该线被配置为将信号 传送到患者右手上的微型马达130。微型马达被分别标示为132、133、134、135和136。微型 马达132被设计为位于手套150A内邻近患者的拇指（未示出），而微型马达133、134、135 和136被定尺寸以位于手套150A内邻近患者四个相应的手指（也未示出）。
[0048] 以预编程的顺序并且长达指定的时间将控制信号从控制单元110A-LU10A-R提 供到微型马达132、133、134、135、136。例如，一个控制信号可以被发送到第一微型马达（例 如，132),以引起它振动达10s。在此期间，响应于振动输入,患者将通过摆动、转动、弯曲、或 其他方式锻炼对应于该微型马达132的四肢点。此后，该信号被终止。在一个停用时段（例 如，4s)之后，一个新的控制信号可以被发送到第二微型马达（例如，134)，以引起它振动达 IOs ;然后，那个控制信号将被终止并且跟随一个新的停用时间（比如说，5秒）。可以为每 个微型马达132、133、134、135、136继续此循环，直到控制信号被发送到每个微型马达，t匕 如说，三个循环。
[0049] 每个控制单元110A-U110A-R包含壳体112A。在图2A的例示性布置中，壳体112A 具有基本矩形轮廓。然而，应理解，壳体112A的几何形状并不重要，只要它足够小到是携带 式的并且，优选地，贴紧佩戴在四肢上。所述四肢可以是腕部或踝部。壳体112A包括具有 开口或槽124的底座114。槽124接收并支撑所述条带120。
[0050] 图2A中的条带120被理想地定尺寸以分别缠绕在患者的左腕部和右腕部。条带 120将包含任何固定装置（未示出）用于将壳体112A固定到患者的相应腕部。这样的固定 装置可以是带扣、夹子、钩和毛圈搭扣材料、卡扣、磁体或用于固定衣服、绷带或条带的其他 众所周知的物品。
[0051] 每个康复设备100A包含灯104。灯104可以是例如红色发光二极管（LED)。每当 控制信号被从控制单元IlOA发送到微型马达130时，LED灯104就发亮。灯104的发光表 明五个微型马达132、133、134、135、136之一产生的振动的发生。使用开关106可以手动地 超控（关闭）LED灯104。这允许振动输入仅引导患者任务。
[0052] 每个康复设备100A还包含复位按钮105。复位按钮105允许患者或卫生保健助手 重新启动设备100A的振动和灯循环。
[0053] 图3A提供图2A的设备100A的控制单元IlOA的分解图。看到多种组件，包含壳 体112A、复位按钮105和灯104A。
[0054] 图3A还示出了电源开关160。电源开关160允许患者或卫生保健助手在设备100A 未运行时关闭康复设备100A。这进而节省电池电源。电源开关160延伸通过壳体112A中 的开口 1。
[0055] 设备100A靠电源运行。优选地，所述电源包括一个或多个电池，诸如AA电池170。 以此方式，设备100A是非常便携的。然而，本发明不排除电源组和电源线的使用。
[0056] 多个开口被设置在设备100A的壳体112A中。开口 115容纳复位按钮105 ;开口 114A容纳灯104A ;并且开口 116A容纳LED开关106A。
[0057] 印刷电路板162位于壳体112A内。印刷电路板162提供多个电气部件之间的电 气通信。输出164从印刷电路板162伸出，以将控制信号从微型处理器111递送到微型马 达 130。
[0058] 印刷电路板162由底座114支撑。开口 163沿着印刷电路板162的拐角设置，以 落在底座114中的对应的承口 113上并且用于接收附接螺钉（未示出）。底座114包含用 于接收图IA的条带120的槽124。底座114还包含用于接收AA电池170的电池盒127。最 后，底座114提供电气引线172U74穿过的开口 165。电气引线172U74提供电池170和印 刷电路板162之间的电气通信。
[0059] 应注意，在图3A的布置中，电池170位于底座114的下面。电池盒盖175被提供 以将电池170固定就位在底座114下面。出于本公开内容的目的，这样的布置被认为将电 池170存储在壳体112A内。
[0060] 在一方面，图4提供了微型马达430的立体图。四个单独的图被标示为"A"、"B"、 "c，U。
[0061] 标示为"A"和"B"的图分别代表微型马达壳体的顶部部分432和底部部分434。 顶部部分432和底部部分434被设计成配合在一起，以形成用于保持振动设备436的壳。
[0062] 标不为"C"的图不出壳体的底部部分434。这里，振动设备436被放置在其中。线 438从振动设备延伸出并且从壳体的底部部分434出来。在运行中，线438将连接到印刷电 路板162的电路系统。
[0063] 标示为"D"的图示出连接在一起的壳体的顶部部分432和底部部分434。这代表 完整的微型马达430。微型马达430可以是例如，具有8到16mm的直径和3到8mm的厚度 的所谓的硬币式马达或盘式马达。微型马达130可以具有大约1. 5到5. OV的额定电压和 大约5000到20000rpm、或更优选的7500到IlOOOrpm的运行速度。
[0064] 微型马达436意在与控制器（诸如微型处理器111)电气通信。如注意到的，微型 处理器111位于控制单元IIOA的壳体112A内。微型处理器111被布置以向微型马达（在图 2A中被示出为微型马达132、133、134、135和136)和灯104A循环性地传输信号。例如，第 一振动信号可以被发送到第一微型马达132,并且第一灯信号可以同时被发送到灯104A。 这引起第一微型马达132和灯104A同时点亮。只要第一微型马达132正在振动，灯104A 就保持点亮，向患者提供体觉输入。
[0065] 在这一时间期间，患者将移动正从第一微型马达132接收振动的手指。只要微型 马达132正在振动并且灯104A被点亮，运动就会持续。在一个指定的时间段（诸如5s或 IOs)之后，所述信号将被停止，引起第一微型马达132不再振动并且引起灯104A不再点亮。 此后，将引入一个短的停用时段，其中没有振动并且没有点亮发生。患者在该停用时段期间 将休息，并且等待下一个信号。
[0066] 在该停用时段之后，将通过微型处理器111发送下一组信号。例如，第二振动信号 可以被发送到微型马达136,并且对应的灯信号被发送到灯104A。此新的一组信号可以发 生达例如3到8秒的时段，在该时段期间，患者将移动或锻炼与微型马达136相关联的手 指。此后，引入第二停用时段。每个停用时段可以是例如2到10秒，或更优选地，大约4秒。 [0067] 应注意，灯开关106A允许患者或健康护理人员在振动循环期间超控灯104A的点 亮。这在康复期间给患者引入一个难度水平。患者则必须仅依靠触觉才知道何时开始练习 一个四肢部分。为引入另外的复杂性，微型处理器111可以被编程使得振动时段是随机的， 如在微型马达132、133、134、135、136之间。此外，振动时段的时间可以是不同的，使得第一 /[目号是例如6秒；第二信号是8秒；第二信号是2秒；第四信号是10秒；以及第五信号是5 秒。这些信号之间的停用时段也可以被改变，诸如在2到8秒之间。以此方式，患者被挑战 以集中于触觉刺激以及可选的视觉刺激从而进行锻炼。
[0068] 微型处理器111被预编程以执行多个治疗循环。在一方面，患者或物理治疗师通 过所谓的智能手机或平板电脑（诸如加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司提供的iPhone'? 或iPad?)与微型处理器ill通信。所述通信可以通过蓝牙或其他使用智能手机或平板电 脑上的应用程序的无线通信系统。该应用程序或"App"允许患者或他的或她的治疗师选择 一个循环和一个难度水平。
[0069] 在一方面，可以改变传到特定的微型马达130的电流程度。随着患者变好，可以减 小该电流程度，使得振动输入更轻微。这进一步增加了难度水平。
[0070] 图IA的便携式康复设备100A呈现了康复设备的一个实施方案。在此实施方案中， 五个微型马达130被提供，其中每个微型马达130被布置以向所选择的手指提供振动刺激。 然而，可以提供附加的微型马达130以增加刺激。
[0071] 图IB是一个替代实施方案中的、根据本发明的便携式康复设备100B的立体图。图 IB中示出的设备100B代表一个更先进的实施方案。这里，两个微型马达130沿着每个手指 180放置，优选地被放置在每个手指180的背侧和腹侧上。另外，两个微型马达131沿着腕 部181放置，其中一个微型马达131在腕部181的背侧上，而另一个在腕部181的腹侧上。 以此方式刺激不仅可以被传送到手指180,而且还可以被传送到腕部181。刺激被传送在手 指和腕部的每一侧上以增加体觉输入。
[0072] 正如设备100A，图IB中示出的便携式康复设备IOOB包含控制单元110B。控制单 元IlOB限定保持在壳体112B内的微型处理器（见图3B中的111)和相关联的电路系统。 壳体112B本身则使用支具120B或其他固定装置被固定到患者的腕部181 (或，替代地，踝 部）。
[0073] 在一个实施方案中，微型处理器是由德克萨斯州普莱诺的德州仪器公司提供的 MSP430-F2013。这是一种超低功率控制器，其特征是：16位精简指令集计算机（RISC)CPU、 16位寄存器以及有助于编码效率的常数发生器。数控振荡器（DCO)允许在少于1 μ s内从 低功率模式唤醒到启动模式。然而，可以使用允许患者启动并且控制体觉输入的循环的任 何合适的微型处理器。
[0074] 如注意到的，康复设备100Β还包含多个微型马达130。微型马达130可以根据上 文结合图2Α和图4所描述的微型马达130/430被设计。在这方面，微型马达130是将电能 转换成机械能的换能器。由微型马达130生成机械能的循环，形成振动。
[0075] 康复设备100Β还包含电线（见图2Β中的140)。线140将电流从壳体112Β内的 电池（在图3Β中170处示出）传输到每个微型马达130。在图IB的布置中，线140被包 装在手套150Β的绝缘通道内。根据由微型处理器111发送的信号，电流被传输通过所述通 道。
[0076] 这里应注意，图IB的手套150Β仅覆盖手和手指的一部分。在此情况下，手套150Β 事实上更大程度上是骨架。该骨架设计增加患者的舒适感并且更容易穿上和脱下。出于本 公开内容的目的，术语"手套"包含任何承载手康复设备100Β的支撑结构。优选地，该支撑 结构包含一种被缝制到手套150Β的中后部分内的弹性材料。这更加允许"一个尺寸适合所 有人"或"两个尺寸适合所有人"的方法。
[0077] 图2Β是一对手康复设备100Β的立体图。每个设备100Β包含一个微型处理器（见 图3Β中111处）。微型处理器111位于控制单元内并且是该控制单元的一部分。一个控制 单元（被标示为110B-L)包含线140,该线被配置为将振动信号传送到患者的左手上的微 型马达130 ;第二控制单元（被标示为110B-R)包含线130,该线被配置为将振动信号传送 到患者的右手上的微型马达130。微型马达被分别标示为132、133、134、135和136。微型 马达132被设计为沿着手套150Β布置邻近于患者的拇指（图2Β中未示出），而微型马达 133、134、135和136被定尺寸以位于手套150Β内邻近患者的手指（也没有示出）。
[0078] 应注意，在图2Β的布置中，微型马达132、133、134、135、136被成对地布置。如上 文所讨论的，所述微型马达被成对地布置使得机械刺激可以被有利地传送到患者的每个相 应手指的相对侧上的指部。
[0079] 信号被以预编程的顺序且长达指定的时间从控制单元110B-L、110B-R内的微型 处理器111提供到微型马达132、133、134、135、136。例如，控制信号可以被发送到第一微 型马达对（例如，132)，以使得该第一微型马达对振动10秒。在此时间期间，患者将摆动、 转动、挠曲或以其他方式锻炼与该微型马达对相关联的手指。此后，该信号被终止。在一个 停用时段（例如，4秒）之后，新的控制信号可以被发送到第二微型马达对（例如，135)，以 引起所述马达振动10秒；然后，那个控制信号将被终止并且将接着一个新的停用时段（例 如，6秒）。可以为每个微型马达对132、133、134、135、136继续此循环，直到控制信号被发 送到每个微型马达对，比如说，五个循环。
[0080] 如上所述，每个微型处理器或控制器111都位于壳体112B内。在图2B的例示性布 置中，壳体112B具有基本矩形轮廓。然而，应理解，壳体112B的几何形状不重要只要它足 够小到方便携带且优选地，贴紧地佩戴在四肢上。所述四肢可以是腕部或踝部。壳体112B 包含底座114且可以具有接收条带120的开口或槽124。更优选地，如图IB中的实施方案 中示出的，壳体112B被嵌入到用于设备100B的支具120内。
[0081] 如上文结合图2A所描述的，康复设备100B-L和100B-R包含灯104A和超控开关 106A。然而，康复设备100B-LU00B-R还包含灯组104B。灯组104B内的各个灯也可以是例 如红色发光二极管（LED' s)。每个LED灯104B对应于一个微型马达对130。另外，为灯组 104B内的每个灯提供一个超控开关106B。
[0082] 在康复设备100B内，患者被提供有不使用灯、使用一个灯104A、或使用灯组104B 的选择。当使用灯组104B时，患者具有使用超控开关组104B中的开关来超控灯104B中的 一个、两个、三个或四个的选择。
[0083] 在患者选择仅使用康复设备IlOB中的单个灯104A的情况下，患者将超控开关组 106B中的开关调到"断"位置。这超控在灯组104B内的灯以保持它们在控制信号被发送到 微型马达130时不被点亮。康复设备100B-LU00B-R然后以与上文针对康复设备100A-L、 100A-R所描述的相同的方式运行。体觉输入将包含当任何的微型马达130振动时康复设备 IlOB内单个灯104A的点亮。
[0084] 在患者选择使用灯组104B内的多个灯时，患者将每个康复设备100B-L、100B-R中 的单个开关106A调到"断"位置。这将超控各个灯104A并且保持它们在控制信号被发送 到微型马达对130时不点亮。康复设备100B-L和100B-R然后以灯组104B内所选择的灯 的按顺序或随机点亮的形式为患者提供视觉输入。
[0085] 在操作中，当控制信号从微型处理器111发送到所选择的微型马达对130时，灯组 104B中的一个LED灯被点亮。换言之，灯104B的点亮表明五个微型马达对132、133、134、 135、136之一产生的振动的发生。有趣的，被点亮的灯在壳体112B内的位置对应于一个微 型马达对130。
[0086] 再次注意，通过将开关组106B中对应的超控开关调到"断"位置，可以关闭灯组 104B中所选择的灯。这仅允许振动输入，对于患者而言增加了他的或她的康复过程中的挑 战水平。
[0087] 每个康复设备100B还包含复位按钮105。该复位按钮105允许患者或健康护理人 员重新启动设备100B的振动和灯循环。
[0088] 图3B提供图2B的设备100B的控制单元IlOB的分解视图。看到多种组件，包含 微型处理器111、复位按钮105和灯106A、106B。附加特征包含电源开关160和电池170。 另一些附加特征包含用于复位按钮105的开口 115 ;用于单个灯104A的开口 114A ;以及用 于单个LED开关106A的开口 116A。附加开口包括用于灯组104B的开口 114B和用于超控 开关组106B的开口 116B。
[0089] 控制单元IlOB的附加特征基本根据控制单元110A，除了提供灯组104B和超控开 关组106B，并且除了使用微型马达对132、133、134、135、136。因此，无需重述关于控制单元 IlOB的附加细节。然而，应注意，在锻炼过程中，可选地可以分别编程背微型马达和腹微型 马达。
[0090] 康复设备100AU00B运行以连同视觉激励一起通过提供手指的振动刺激来改善 患者的运动机能。神经科学领域的医学研究建议物理刺激改善体觉输入，这进而增强中风 患者的运动恢复。此外，使用振动作为触发信号（开始提示），设备促进脑参与，这被认为在 促进运动恢复中比仅使用体觉输入作为被动刺激更加有效。
[0091] 研究建议依据触觉刺激被传送的环境来调节SI中的体觉相关的激活水平。振动 触觉刺激可以是主动的或是被动的。当与被动振动触觉输入引起的振动触觉刺激比较时， 在主动频率辨别过程中呈现的振动触觉刺激与增强的SI活动相关联。触觉刺激和视觉刺 激的结合的主动使用增强对知觉选择的注意控制。人们认为，SI神经元的活动根据体觉输 入的机能意义而不同。
[0092] 本 申请人:已经观察到，当与单独由视觉输入引导的运动比较时，由体觉输入引导 的手/腕部运动启动更快且以更大的成功率达到目标。因此，本发明以便携式设备的形式 采用体觉输入作为运动任务的主动引导。与康复中心通常提供的昂贵的机器人辅助治疗相 t匕，本文中的设备提供便携式的、成本节约的仪器用于长期的基于家庭的康复。
[0093] 在手康复期间，壳体将被附接到患者的腕部。微型马达将沿着个体的手指、腕部和 /或手掌垫被定位。控制器被编程以提供使能改善的运动机能的微型马达之间的振动时序 和顺序。控制器可以根据需要被重新编程以在恢复期间提供对患者的增加的挑战。在一方 面，电流被减小以降低振动刺激水平，从而增加康复过程中对患者的挑战。
[0094] 根据康复任务的设计，由微型马达传送的振动体觉输入可以被用作开始提示信号 和/或停止信号。当振动输入与中风患者的手运动结合时，该振动输入也可以用作体觉反 馈。
[0095] 本文描述的治疗设备提供在康复过程中的主动机能任务引导以调动更大数量的 神经元。这样的神经元可以包含中央结构和外围结构以促进手机能。该设备增强患者在康 复过程中的注意力，这在有缺陷的手的有效机能恢复中是重要的。该设备也可以被应用到 患者的下肢。在此情况下，手套可以被修改以用作袜子。
[0096] 在一方面，壳体包括USB连接，USB连接允许所收集的关于设备使用的数据作为数 字文件被上传到计算机。上传可以发生，例如，在医生的办公室或康复中心。替代地，上传可 以在患者的计算机或手持设备上被完成，然后通过电子邮件被发送到健康护理提供者。这 确认该康复设备实际上正在被患者使用并且帮助提供者、携带者、或CMS建立衡量尺度。在 一方面，该USB连接还允许微型处理器被重新编程以创建不同的振动顺序和/或灯顺序。
[0097] 图5是示出一个实施方案中的执行用于提供对患者的上肢的神经电刺激的方法 500的步骤的流程图。该方法500使用体觉输入作为机能引导以改善运动机能。
[0098] 在一个实施方案中，方法500首先包括将治疗设备附接到患者的四肢。这见于框 510中。该四肢优选地是患者的腕部，但是替代地可以是踝部。该治疗设备被布置成使得至 少一个微型马达沿着对应的患者的指（或四肢点）放置。在该治疗设备被附接到患者的腕 部的情况下，微型马达将沿着手指（包括拇指）放置。
[0099] 在一方面，微型马达被成对地定位。这意味着所述微型马达被放置在患者的各个 手指的相对侧上。这增加了对患者的触觉刺激。
[0100] 方法500接下来包括启动治疗设备。这被提供在框520中。启动该治疗设备生成 被发送到多个微型马达的控制信号的序列。所述微型马达进而振动以将振动体觉输入传送 到患者。启动治疗设备可以通过按压复位按钮实现。
[0101] 所述控制信号通过上文所讨论的微型处理器发送。传送控制信号的时间可以被调 整，并且控制信号之间的停用时段的时间可以变化。
[0102] 方法500还包括可选择的步骤：将开关调到"通"位置。这被标示在框530中。当 开关处于"通"位置时，在微型马达振动的时间期间灯被点亮。以此方式，患者不但接收体 觉输入而且还接收视觉输入。
[0103] 方法500还包括监测患者的指响应于振动和可选的视觉输入的运动。这见于框 540处。监测可以意味着由物理治疗师或护理人员提供的帮助和鼓励。替代地或附加地，监 测可以意味着患者他或她自己的评估。替代地或附加地，监测可以意味着记录治疗循环并 且将它们传送给医疗保健提供者或保险机构。
[0104] 方法500还包含复位治疗设备。这被示出在框550处。复位治疗设备启动一个新 的振动输入和可选择的视觉输入的循环。新的振动输入循环提供不同的控制信号顺序、不 同的控制信号持续时间或这二者。复位还可以通过按压复位按钮被实现。
[0105] 可选择地，方法500包括从治疗设备上的灯组中选择灯。这在框560处被示出。当 对应的微型马达振动时，所选择的灯将点亮。
[0106] 虽然将明了在此描述的本发明被良好地计划用于实现上述益处和优点，但应理 解，在不偏离本发明的精神的前提下，易于对本发明进行修改、改变和变化。
【权利要求】
1. 一种便携式治疗设备，用于改善患者四肢的局部麻痹肌肉的自主控制，该便携式治 疗设备包括： 多个微型马达，被配置为向所选择的患者四肢点传送振动感觉作为振动输入； 壳体； 光源，被布置在该壳体上，以在微型马达振动时向患者传送视觉输入； 微型处理器，位于该壳体内并且被编程以针对指定的时间和顺序发送控制信号以致动 所述微型马达和光源，从而形成体觉输入循环； 手动超控开关，用于在体觉输入循环期间选择性地防止所述光源点亮；以及 复位按钮，用于响应于手动复位来开始一个新的体觉输入循环。
2. 根据权利要求1所述的治疗设备，还包括： 一个或多个电池，位于该壳体内用于供电；以及 电源开关，用于手动地启动和关停对该微型处理器的供电。
3. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中： 所述四肢点是手指，使得所述多个微型马达中的每一个被定尺寸以位于患者的手指 上；并且 该设备还包括手套，以邻近患者的相应手指支撑所述微型马达中的每一个。
4. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中： 所述多个微型马达中的每一个被定尺寸以位于患者的脚上；并且 该设备还包括袜子，以沿着患者的脚支撑所述微型马达中的每一个。
5. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中控制器通过有线信号或无线信号与所述微型 马达中的每一个通信。
6. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中： 该体觉输入循环包括至少第一循环和第二循环；并且 第二振动输入循环提供相对于所述第一循环的不同的控制信号顺序、不同的控制信号 持续时间或者这二者。
7. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中： 所述四肢点是手指，使得所述多个微型马达中的每一个被定尺寸以位于患者的手指 上； 所述多个微型马达包括微型马达对，使得一对微型马达位于患者的每个手指的相对侧 上； 该设备还包括一对微型马达，该对微型马达分别被放置在患者的腕部的背侧和腹侧 上；并且 所述体觉输入循环包括被传送到患者的手指和腕部并且对应于该患者的手指和腕部 的振动输入和光输入的循环。
8. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中： 容纳有光源、微型处理器以及电池的所述壳体限定一个控制单元；并且 该控制单元被定尺寸以沿着患者的腕部布置。
9. 根据权利要求1所述的治疗设备，还包括： 手套，用于邻近患者的相应手指支撑所述微型马达中的每一个。
10. 根据权利要求9所述的治疗设备，其中该控制单元被嵌入到所述手套内邻近患者 的腕部。
11. 根据权利要求7所述的治疗设备，还包括： 灯组，其对应于所述微型马达对，使得当一个控制信号被发送以振动一个对应的微型 马达对时一个灯被点亮。
12. 根据权利要求11所述的治疗设备，还包括： 超控开关组，其具有对应于所述灯组中的灯和对应于所述微型马达对的开关，以在体 觉输入循环期间选择性地防止灯点亮。
13. 根据权利要求11所述的治疗设备，还包括： 存储器，用于存储患者使用事件。
14. 一种使用体觉输入作为机能引导以改善患者四肢的运动机能的方法，包括： 围绕患者的腕部固定一个治疗设备，该治疗设备包括： 多个微型马达，被配置为向患者四肢点传递振动感觉作为振动输入，其中每个微型马 达被定尺寸以位于患者的相应手指上， 壳体； 光源，被布置在该壳体上，以在微型马达振动时向患者传送视觉输入； 微型处理器，位于该壳体内并且被编程以针对指定的时间和顺序发送控制信号以致动 所述微型马达和光源，从而形成体觉输入循环； 根据对微型处理器的编程，开始来自微型马达的第一振动输入循环；以及 监测患者的所述四肢点响应于相应的微型马达的振动输入的运动。
15. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 按压该壳体上的一个复位按钮，以在完成所述第一循环之后开始第二振动输入循环。
16. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 沿着该壳体放置一个超控开关位于"通"位置，使得当一个微型马达振动时该光源点 壳；以及 在该第一循环期间接收来自该光源的视觉反馈； 以及其中该治疗设备还包括： 一个或多个电池，位于该壳体内用于供电，以及 电源开关，以手动地启动和关停对该微型处理器的供电。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中： 该治疗设备还包括手套，以邻近患者的相应手指支撑所述微型马达中的每一个； 该体觉输入循环包括至少第一循环和第二循环；并且 第二振动输入循环提供相对于所述第一循环的不同的控制信号顺序、不同的控制信号 持续时间或者这二者。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中： 所述多个微型马达包括微型马达对，使得第一对微型马达位于患者的每个手指的相对 侧上； 该设备还包括一对微型马达，该对微型马达分别被放置在患者的腕部的背侧和腹侧 上；并且 所述体觉输入循环包括被传送到患者的手指和腕部的振动输入循环。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中： 所述治疗设备进一步包括灯组，所述灯组对应于所述微型马达对，使得当一个控制信 号被发送以振动一个相应的微型马达对时一个灯被点亮；以及超控开关组，其具有对应于 所述灯组中的灯和对应于所述微型马达对的开关，用于在体觉输入循环期间选择性地防止 一个灯点亮；并且 该方法还包括沿着所述开关组将至少一个超控按钮布置在"通"位置，当对应的微型马 达振动时使得对应于所述至少一个超控开关的所述光源点亮；并且 在所述第一循环期间从对应的光源接收视觉反馈。
20. -种便携式治疗设备，用于改善患者的上肢的局部麻痹肌肉的自主控制，该便携式 治疗设备包括： 多个微型马达，被配置为向患者的手指传送振动感觉作为振动输入，其中所述微型马 达被布置为沿着每个手指的相对侧成对放置； 手套，被定尺寸以适配在患者的手上并且邻近患者的相应手指支撑所述微型马达中的 每一个； 光源，沿所述手套放置，以在微型马达振动时向患者传送视觉输入； 微型处理器，被嵌入在该手套内并且被编程以针对指定的时间和顺序发送控制信号以 致动所述微型马达和光源，从而形成体觉输入循环； 手动超控开关，用于在体觉输入循环期间选择性地防止所述光源点亮； 复位按钮，用于响应于手动复位开始一个新的体觉输入循环。
【文档编号】B25J11/00GK104284646SQ201380024782
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】刘昱, R·J·尼尔森 申请人:田纳西大学科学研究基金会