下肢復(fù)健方法及實(shí)施該方法的下肢復(fù)健裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種下肢復(fù)健方法，首先將一機(jī)械外骨骼穿戴于使用者的下肢，接著設(shè)定一觸發(fā)條件之后，再使用肌電訊號(hào)傳感器感測(cè)用戶(hù)的特定肌肉部位在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)的肌電訊號(hào)，之后判斷肌電訊號(hào)傳感器的感測(cè)結(jié)果是否符合一開(kāi)始所設(shè)定的觸發(fā)條件，如果不符合觸發(fā)條件時(shí)，機(jī)械外骨骼不會(huì)作動(dòng)，此時(shí)就需要重新設(shè)定觸發(fā)條件，當(dāng)符合觸發(fā)條件時(shí)會(huì)觸發(fā)一動(dòng)作產(chǎn)生單元，動(dòng)作產(chǎn)生單元會(huì)發(fā)送一控制訊號(hào)至一控制單元，使控制單元控制機(jī)械外骨骼帶動(dòng)使用者的下肢執(zhí)行特定動(dòng)作，用以達(dá)到復(fù)健效果。本發(fā)明還提供一種實(shí)施所述的下肢復(fù)健方法的下肢復(fù)健裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
下肢復(fù)健方法及實(shí)施該方法的下肢復(fù)健裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明與復(fù)健醫(yī)療技術(shù)有關(guān)，特別是指一種下肢復(fù)健方法及實(shí)施該下肢復(fù)健方法的下肢復(fù)健裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于有下肢運(yùn)動(dòng)障礙的病患來(lái)說(shuō)，重拾下肢運(yùn)動(dòng)功能有兩大關(guān)鍵因素:(I)任務(wù)導(dǎo)向:要增強(qiáng)下肢執(zhí)行日常動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)功能就必須練習(xí)執(zhí)行日常的動(dòng)作，(2)主動(dòng)訓(xùn)練:使用者必須于訓(xùn)練過(guò)程中自己出力，才能促進(jìn)神經(jīng)連結(jié)恢復(fù)。現(xiàn)今下肢訓(xùn)練的方式大致上有兩種，其中一種方式是通過(guò)復(fù)健師協(xié)助患者的下肢運(yùn)動(dòng)，但是復(fù)健師在目前有人力不足的問(wèn)題，以致于無(wú)法兼顧到每位病患的需求；另外一種方式是讓病患使用機(jī)械式復(fù)健機(jī)進(jìn)行復(fù)健，但是傳統(tǒng)機(jī)械式復(fù)健機(jī)偏向動(dòng)作較單調(diào)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于肌力恢復(fù)有幫助，但是可能無(wú)法引導(dǎo)神經(jīng)肌肉依照日常生活中所需執(zhí)行的動(dòng)作任務(wù)重塑神經(jīng)鏈接，而影響動(dòng)作控制功能的恢復(fù)。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，CN101791255所揭露的助行外骨骼機(jī)器人是用懸掛支架與多個(gè)關(guān)節(jié)所構(gòu)成的外骨骼來(lái)幫助病患站立，接著由多個(gè)不同的傳感器感測(cè)下肢與外骨骼之間的作用力道及作用角度，再由中央處理模塊將這些傳感器的感測(cè)訊號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換之后傳送至運(yùn)動(dòng)控制模塊，使運(yùn)動(dòng)控制模塊控制外骨骼帶動(dòng)下肢擺動(dòng)，藉以達(dá)到復(fù)健效果。然而在此現(xiàn)有專(zhuān)利案中，由于需要同時(shí)使用多個(gè)傳感器，所以除了會(huì)導(dǎo)致成本的增加之外，在訊號(hào)控制方面及算法的建構(gòu)上亦會(huì)復(fù)雜許多，整體而言，此現(xiàn)有專(zhuān)利案的實(shí)用性并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種下肢復(fù)健方法，其能根據(jù)使用者在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)所產(chǎn)生的肌電訊號(hào)而控制一機(jī)械外骨骼產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，以達(dá)到主動(dòng)訓(xùn)練效果。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的下肢復(fù)健方法包含有五個(gè)步驟。第一個(gè)步驟先將一機(jī)械外骨骼穿戴于使用者的下肢；第二個(gè)步驟再設(shè)定一觸發(fā)條件；第三個(gè)步驟使用多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器感測(cè)用戶(hù)的特定肌肉部位在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)的肌電訊號(hào)；第四個(gè)步驟判斷感測(cè)結(jié)果是否符合先前所設(shè)定的觸發(fā)條件；第五個(gè)步驟是當(dāng)符合先前所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)會(huì)觸發(fā)一動(dòng)作產(chǎn)生單元，該動(dòng)作產(chǎn)生單元會(huì)發(fā)送一控制訊號(hào)至一控制單元，使該控制單元控制該機(jī)械外骨骼帶動(dòng)使用者的下肢執(zhí)行特定動(dòng)作，用以達(dá)到復(fù)健效果。
[0006]更佳地，在第一個(gè)步驟中，先決定使用者所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作，接著將該多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器貼設(shè)于使用者在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)會(huì)使用到的特定肌肉部位，之后再讓使用者根據(jù)所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作進(jìn)行多次測(cè)試訓(xùn)練，使復(fù)健師依照測(cè)試訓(xùn)練的結(jié)果設(shè)定該觸發(fā)條件。
[0007]更佳地，在第四個(gè)步驟中，使用一訊號(hào)接收單元接收該多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器所感測(cè)的肌電訊號(hào)，接著再使用一訊號(hào)處理單元處理該訊號(hào)接收單元所接收的肌電訊號(hào)，最后將所得到的結(jié)果顯示于一人機(jī)接口，讓復(fù)健師從該人機(jī)界面來(lái)判斷是否符合該觸發(fā)條件。
[0008]更佳地，在第五個(gè)步驟中，當(dāng)不符合先前所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)不會(huì)觸發(fā)該動(dòng)作產(chǎn)生單元，復(fù)健師需要重新設(shè)定該觸發(fā)條件之后，才能再執(zhí)行下一個(gè)步驟。
[0009]更佳地，在本發(fā)明的下肢復(fù)健方法中可以另外根據(jù)不同使用者的能力及需求而在該人機(jī)接口設(shè)定不同的訓(xùn)練參數(shù)，在設(shè)定完成之后，該動(dòng)作產(chǎn)生單元會(huì)依照所設(shè)定的訓(xùn)練參數(shù)來(lái)發(fā)送相對(duì)應(yīng)的控制訊號(hào)至該控制單元，使該控制單元控制該機(jī)械外骨骼帶動(dòng)使用者的下肢，以達(dá)到被動(dòng)訓(xùn)練效果。
[0010]此外，本發(fā)明的次一目的在于提供一種下肢復(fù)健裝置，該下肢復(fù)健裝置主要通過(guò)一動(dòng)作控制模塊擷取用戶(hù)在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)的肌電訊號(hào)，再控制該機(jī)械外骨骼帶動(dòng)使用者的下肢，進(jìn)而達(dá)到復(fù)健效果。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的下肢復(fù)健裝置的立體圖。
[0012]圖2為本發(fā)明所提供的動(dòng)作控制模塊的方塊圖。
[0013]圖3圖為本發(fā)明的主動(dòng)訓(xùn)練流程圖。
[0014]圖4圖為本發(fā)明的另一主動(dòng)訓(xùn)練流程圖。
[0015]圖5圖為本發(fā)明的被動(dòng)訓(xùn)練流程圖。
[0016]【符號(hào)說(shuō)明】
[0017]10下肢復(fù)健裝置20基座
[0018]30支撐架40傳動(dòng)器
[0019]41固定座42第一移動(dòng)座
[0020]43第二移動(dòng)座44橫向?qū)Р?br>[0021]45縱向?qū)Р?0機(jī)械外骨骼
[0022]60動(dòng)作控制模塊70肌電訊號(hào)傳感器
[0023]80控制器82訊號(hào)接收單元
[0024]84訊號(hào)處理單元86動(dòng)作產(chǎn)生單元
[0025]88控制單元90人機(jī)接口
【具體實(shí)施方式】
[0026]請(qǐng)先參閱圖1，圖中所示的下肢復(fù)健裝置10包含有一基座20、一支撐架30、一傳動(dòng)器40，以及一機(jī)械外骨骼50，其中:支撐架30固定于基座20之后端，用以對(duì)使用者的身體提供支撐效果；傳動(dòng)器40具有二相對(duì)的固定座41、二相對(duì)的第一移動(dòng)座42，以及二相對(duì)的第二移動(dòng)座43，固定座41固定于基座20且具有二相互平行的橫向?qū)Р?4，第一移動(dòng)座42組接于固定座41的橫向?qū)Р?4，使得第一移動(dòng)座42能相對(duì)基座20前后移動(dòng)，而且，第一移動(dòng)座42具有二相互平行的縱向?qū)Р?5，第二移動(dòng)座43組接于第一移動(dòng)座42的縱向?qū)Р?5內(nèi)，使得第二移動(dòng)座43能隨著第一移動(dòng)座42相對(duì)基座20前后移動(dòng)之外，還能夠相對(duì)基座20上下移動(dòng)；機(jī)械外骨骼50樞設(shè)于支撐架30與傳動(dòng)器40的第二移動(dòng)座43，使得機(jī)械外骨骼50能通過(guò)傳動(dòng)器40的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)用戶(hù)的下肢作動(dòng)。此外，下肢復(fù)健裝置10更包含有一動(dòng)作控制模塊60與一人機(jī)接口 90，動(dòng)作控制模塊60具有多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器70及一控制器80，控制器80設(shè)于基座20之前端且具有一訊號(hào)接收單元82、一訊號(hào)處理單元84、一動(dòng)作產(chǎn)生單元86，以及一控制單元88，如第2圖所示，其中的訊號(hào)接收單元82電性連接每一個(gè)肌電訊號(hào)傳感器70，訊號(hào)處理單元84電性連接訊號(hào)接收單元82，動(dòng)作產(chǎn)生單元86電性連接訊號(hào)處理單元84，控制單元88電性連接動(dòng)作產(chǎn)生單元86與傳動(dòng)器40 ;人機(jī)接口90設(shè)置于基座20之前端且電性連接于動(dòng)作控制模塊60的控制器80，用以作為用戶(hù)與動(dòng)作控制模塊60之間的互動(dòng)媒介。
[0027]請(qǐng)?jiān)倥浜蠀㈤唸D1及圖3，當(dāng)操作下肢復(fù)健裝置10對(duì)用戶(hù)的下肢實(shí)施復(fù)健方法時(shí)，主要包含有下列步驟:
[0028]步驟a):先將機(jī)械外骨骼50穿戴于使用者的下肢，讓使用者保持在站立的姿勢(shì)，在完成穿戴之后可以通過(guò)扶持支撐架30來(lái)避免意外摔倒。
[0029]步驟b):決定用戶(hù)所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作任務(wù)(如步行或登階)，并將肌電訊號(hào)傳感器70貼設(shè)于使用者在執(zhí)行特定動(dòng)作任務(wù)時(shí)會(huì)使用到的特定肌肉部位，例如選擇執(zhí)行步行訓(xùn)練時(shí)，可以依照步行動(dòng)作的循環(huán)將肌電訊號(hào)傳感器70分別貼設(shè)于膝關(guān)節(jié)的伸展肌與收縮肌、踝關(guān)節(jié)的伸展肌與收縮肌、膝關(guān)節(jié)的伸展肌與收縮肌，以及髖關(guān)節(jié)的伸展肌與收縮肌，假如選擇執(zhí)行登階訓(xùn)練時(shí)，可以依照登階動(dòng)作的循環(huán)將肌電訊號(hào)傳感器70分別貼設(shè)于慣用腳的收縮肌及非慣用腳的收縮肌。在全部貼設(shè)完畢之后，再讓使用者根據(jù)所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作任務(wù)進(jìn)行多次測(cè)試訓(xùn)練，在測(cè)試訓(xùn)練的過(guò)程中，肌電訊號(hào)傳感器70會(huì)感測(cè)用戶(hù)的肌電訊號(hào)，接著控制器80的訊號(hào)接收單元82會(huì)接收肌電訊號(hào)傳感器70所感測(cè)的肌電訊號(hào)，再來(lái)訊號(hào)處理單元84會(huì)處理訊號(hào)接收單元82所接收的肌電訊號(hào)，并將測(cè)試結(jié)果顯示于人機(jī)接口 90，此時(shí)的復(fù)健師即可依照測(cè)試結(jié)果設(shè)定一觸發(fā)條件。
[0030]步驟c):開(kāi)始執(zhí)行用戶(hù)所選擇的特定動(dòng)作任務(wù)，在執(zhí)行過(guò)程中，肌電訊號(hào)傳感器70會(huì)感測(cè)用戶(hù)的肌電訊號(hào)，接著控制器80的訊號(hào)接收單元82會(huì)接收肌電訊號(hào)傳感器70所感測(cè)的肌電訊號(hào)，之后訊號(hào)處理單元84會(huì)處理訊號(hào)接收單元82所接收的肌電訊號(hào)且同時(shí)判斷結(jié)果是否符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件。
[0031]步驟d):當(dāng)符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，控制器80的訊號(hào)處理單元84會(huì)觸發(fā)控制器80的動(dòng)作產(chǎn)生單元86，動(dòng)作產(chǎn)生單元86會(huì)發(fā)送一控制訊號(hào)至控制器80的控制單元88，使控制單元88控制傳動(dòng)器40開(kāi)始作動(dòng)，此時(shí)的機(jī)械外骨骼50會(huì)通過(guò)傳動(dòng)器40的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)用戶(hù)的下肢執(zhí)行使用者所選擇的特定動(dòng)作任務(wù)，直到完成整個(gè)訓(xùn)練為止。另一方面，如果控制器80的訊號(hào)處理單元84所判斷的結(jié)果不符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)就不會(huì)觸發(fā)控制器80的動(dòng)作產(chǎn)生單元86，傳動(dòng)器40也就不會(huì)驅(qū)動(dòng)機(jī)械外骨骼50，這樣的狀況即表示步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件可能超出使用者的運(yùn)動(dòng)能力，如此一來(lái)，復(fù)健師就必須從人機(jī)接口 90重新設(shè)定觸發(fā)條件之后，才能再執(zhí)行步驟c)。
[0032]在此需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，在前述第一實(shí)施例中，本發(fā)明的下肢復(fù)健方法是以任務(wù)導(dǎo)向?yàn)橹?，也就是由使用者先決定要進(jìn)行登階、步行或其他訓(xùn)練任務(wù)之后，才開(kāi)始執(zhí)行后續(xù)操作。然而，在第二實(shí)施例中是以強(qiáng)化特定肌群為主，如圖4所示，與第一實(shí)施例不同的地方在于開(kāi)始執(zhí)行操作之前，先由使用者決定想要強(qiáng)化的特定肌肉部位(如膝關(guān)節(jié)的周?chē)∪夯蝮y關(guān)節(jié)的周?chē)∪?，接著再將肌電訊號(hào)傳感器70貼設(shè)于這些肌肉肌位之后，再開(kāi)始執(zhí)行后續(xù)的主動(dòng)訓(xùn)練。另一方面，在第三實(shí)施例中，如圖5所示，復(fù)健師也可以針對(duì)使用者的能力及需求在人機(jī)接口 90先設(shè)定好訓(xùn)練參數(shù)(如步行時(shí)間、步伐長(zhǎng)度或步行速度等)，在設(shè)定完成之后，控制器80的動(dòng)作產(chǎn)生單元86便會(huì)依照所設(shè)定的訓(xùn)練參數(shù)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的控制訊號(hào)至控制器80的控制單元88，使控制器80的控制單元88控制傳動(dòng)器40驅(qū)動(dòng)機(jī)械外骨骼50，讓機(jī)械外骨骼50帶動(dòng)使用者的下肢而達(dá)到被動(dòng)訓(xùn)練的效果。
[0033]綜上所述，本發(fā)明的下肢復(fù)健方法可以依照用戶(hù)所選擇的任務(wù)不同或想要強(qiáng)化的肌群不同而建立相對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練模式，并在過(guò)程中擷取用戶(hù)的肌電訊號(hào)作為判斷依據(jù)，進(jìn)而達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)的復(fù)健效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種下肢復(fù)健裝置的下肢復(fù)健方法，包含有下列步驟: a)將該下肢復(fù)健裝置的一機(jī)械外骨骼穿戴于使用者的下肢； b)設(shè)定一觸發(fā)條件； c)使用多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器感測(cè)用戶(hù)的特定肌肉部位在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)的肌電訊號(hào); d)判斷步驟c)的感測(cè)結(jié)果是否符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件；以及 e)當(dāng)符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)會(huì)觸發(fā)一動(dòng)作產(chǎn)生單元，該動(dòng)作產(chǎn)生單元會(huì)發(fā)送一控制訊號(hào)至一控制單元，使該控制單元控制該機(jī)械外骨骼帶動(dòng)使用者的下肢執(zhí)行步驟c)的特定動(dòng)作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下肢復(fù)健裝置的下肢復(fù)健方法，在步驟b)中，先決定使用者所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作，接著將該多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器貼設(shè)于使用者在執(zhí)行特定動(dòng)作時(shí)會(huì)使用到的特定肌肉部位，之后再讓使用者根據(jù)所欲執(zhí)行的特定動(dòng)作進(jìn)行多次測(cè)試訓(xùn)練，使復(fù)健師依照測(cè)試訓(xùn)練的結(jié)果設(shè)定該觸發(fā)條件。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下肢復(fù)健裝置的下肢復(fù)健方法，在步驟e)中，當(dāng)不符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)不會(huì)觸發(fā)該動(dòng)作產(chǎn)生單元，復(fù)健師需要重新設(shè)定步驟b)的觸發(fā)條件之后，再執(zhí)行步驟C)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下肢復(fù)健裝置的下肢復(fù)健方法，在步驟d)中，使用一訊號(hào)接收單元接收該多個(gè)肌電訊號(hào)傳感器所感測(cè)的肌電訊號(hào)，接著再使用一訊號(hào)處理單元處理該訊號(hào)接收單元所接收的肌電訊號(hào)，最后將所得到的結(jié)果顯示于該下肢復(fù)健裝置的一人機(jī)接口，讓復(fù)健師判斷是否符合步驟b)所設(shè)定的觸發(fā)條件。5.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的下肢復(fù)健方法的下肢復(fù)健裝置，其特征在于包含有: 一基座； 一支撐架，設(shè)于該基座； 一傳動(dòng)器，設(shè)于該基座且鄰設(shè)于該支撐架； 一機(jī)械外骨骼，樞設(shè)于該支撐架與該傳動(dòng)器；以及 一動(dòng)作控制模塊，具有至少一肌電訊號(hào)傳感器與一控制器，該肌電訊號(hào)傳感器用以感測(cè)一肌電訊號(hào)，該控制器設(shè)于該基座且電性連接該傳動(dòng)器與該肌電訊號(hào)傳感器，用以接收及處理該肌電訊號(hào)傳感器的肌電訊號(hào)，并且根據(jù)該肌電訊號(hào)傳感器的感測(cè)結(jié)果控制該傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該機(jī)械外骨骼；以及 一人機(jī)接口，設(shè)于該基座且電性連接該動(dòng)作控制模塊的控制器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下肢復(fù)健裝置，其特征在于，該控制器具有一訊號(hào)接收單元、一訊號(hào)處理單元、一動(dòng)作產(chǎn)生單元，以及一控制單元，該訊號(hào)接收單元電性連接該肌電訊號(hào)傳感器，用以接收該肌電訊號(hào)傳感器的肌電訊號(hào)，該訊號(hào)處理單元電性連接該訊號(hào)接收單元，用以處理該訊號(hào)接收單元所接收的肌電訊號(hào)，該動(dòng)作產(chǎn)生單元電性連接該訊號(hào)處理單元，用以根據(jù)該訊號(hào)處理單元的處理結(jié)果而發(fā)送一控制訊號(hào)，該控制單元電性連接該動(dòng)作產(chǎn)生單元及該機(jī)械外骨骼，用以接收該動(dòng)作產(chǎn)生單元的控制訊號(hào)而控制該傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該機(jī)械外骨骼。
【文檔編號(hào)】A61H1/00GK105982805SQ201510065534
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日
【發(fā)明人】林文濱, 謝富翰
【申請(qǐng)人】上銀科技股份有限公司