具有水平和豎直力感測(cè)及運(yùn)動(dòng)控制的醫(yī)療康復(fù)升降系統(tǒng)和方法
【專利說明】具有水平和豎直力感測(cè)及運(yùn)動(dòng)控制的醫(yī)療康復(fù)升降系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C.§119要求由James Stockmaster等人于2013年1月22日提交的名稱為“具有水平和豎直力感測(cè)及運(yùn)動(dòng)控制的醫(yī)療康復(fù)升降系統(tǒng)和方法(MEDICAL REHABLIFT SYSTEM AND METHOD WITH HORIZONTAL AND VERTICAL FORCE SENSING AND MOT1NCONTROL)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/755，007的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用將其整體并入。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本文所公開的系統(tǒng)涉及體重支撐系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種改進(jìn)的支撐系統(tǒng)和方法，其包括本質(zhì)上是可定制的或可配置的并且是動(dòng)態(tài)的練習(xí)模式，并且可以包括環(huán)路和軌道系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠在不同的位置提供可供選擇的功能性，基于例如感測(cè)體重的百分比提供用于用戶的可調(diào)節(jié)和可變的支撐力。所公開的系統(tǒng)還提供了可以以固定的、移動(dòng)的、有線的或無線的方式采用的用戶界面并將允許在單個(gè)環(huán)狀軌道系統(tǒng)上使用多個(gè)升降系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]對(duì)具有明顯行走障礙和其它身體損害的人員提供康復(fù)服務(wù)和治療的方法即使是對(duì)最熟練的治療醫(yī)生來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。例如，遭受神經(jīng)系統(tǒng)損傷(例如中風(fēng)、脊髓損傷或創(chuàng)傷性腦損傷)的患者經(jīng)常表現(xiàn)出不能支撐自己、差的耐力或不穩(wěn)定的行走方式。這些不足之處使得患者和治療醫(yī)生難以最佳地從事特殊的練習(xí)、治療等。因此，對(duì)這種治療越來越普遍地包括某種體重支撐系統(tǒng)，以減少跌倒或其他損傷的可能性，同時(shí)能夠增加訓(xùn)練或治療的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間。
[0005]現(xiàn)有的一些支撐系統(tǒng)由于在患者和治療醫(yī)生之間存在障礙而阻礙治療醫(yī)生與患者的互動(dòng)。其他的獨(dú)立的支撐系統(tǒng)需要協(xié)助，或需要患者來管理支撐系統(tǒng)的水平運(yùn)動(dòng)，而不是專注于他們自己的平衡和治療的優(yōu)選形式。換言之，患者可能被迫補(bǔ)償支撐系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。這種混雜效應(yīng)可能導(dǎo)致當(dāng)患者從支撐系統(tǒng)移開時(shí)患者在異常補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)方面的發(fā)展。
[0006]—些系統(tǒng)的另外的問題是，在靜態(tài)未加載情況下，支撐條帶的長(zhǎng)度設(shè)定為固定的長(zhǎng)度，因此受試者或者在條帶松弛時(shí)承受其全部的重量，或者在條帶張緊時(shí)不承受重量。已知靜態(tài)未加載系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生異常的地面反作用力和被改變的肌肉激活模式。此外，靜態(tài)未加載系統(tǒng)可能限制患者的豎直行進(jìn)(例如，向上并越過臺(tái)階，樓梯等)，從而防止了其中需要大范圍的運(yùn)動(dòng)的某些治療。對(duì)被編程以跟隨患者的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)觀察到的另一個(gè)問題是系統(tǒng)響應(yīng)存在顯著延遲(通常是由于傳感器、致動(dòng)器的機(jī)械特性和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性)，其中患者感覺他們正在施加比剛好克服支撐系統(tǒng)所需的更大的力-這導(dǎo)致患者學(xué)習(xí)下述適應(yīng)行為，所述適應(yīng)行為可能在患者最終開始他們正在訓(xùn)練的自我支撐活動(dòng)時(shí)使受傷害的患者不穩(wěn)。
[0007]鑒于當(dāng)前體重支撐系統(tǒng)，需要一種克服了上文指出的系統(tǒng)的限制的醫(yī)療康復(fù)支撐系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文的實(shí)施例公開一種具有改進(jìn)的支撐系統(tǒng)的體重支撐系統(tǒng)和方法，其包括本質(zhì)上是可定制的或可配置的并且是動(dòng)態(tài)的練習(xí)模式，并且可以包括環(huán)路和軌道系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠在不同的位置提供可供選擇的功能性，基于例如感測(cè)體重的百分比提供用于用戶的可調(diào)節(jié)和可變的支撐力。所公開的系統(tǒng)還提供了可以以固定的、移動(dòng)的、有線的或無線的方式采用的用戶界面，并且所述系統(tǒng)將允許在單個(gè)可能環(huán)狀的軌道上使用多個(gè)單元，而相鄰單元之間不存在碰撞或干擾。
[0009]在本文的實(shí)施例中還公開了一種用于支撐人員的重量的系統(tǒng)，包括:軌道，其包括其上的分度部分(也可通過臂或吊架支撐，所述臂或吊架能夠以編程方式限定吊架小車可以在其上移動(dòng)的路徑)；可移動(dòng)支撐件，其以可操作方式附接到軌道，支撐件能夠沿著由軌道限定的路徑在第一方向和在與第一方向大致相反的第二方向上移動(dòng);附接至可移動(dòng)支撐件的第一驅(qū)動(dòng)器，所述第一驅(qū)動(dòng)器使所述可移動(dòng)支撐件沿著由軌道限定的路徑移動(dòng)，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器以可操作方式聯(lián)接到軌道上的分度部分，以可靠地控制所述可移動(dòng)支撐件的沿著軌道的水平位置;附接至可移動(dòng)支撐件的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)鼓的第二驅(qū)動(dòng)器，所述鼓使條帶(或其它柔性編織構(gòu)件)的第一端附接其上并且使所述條帶圍繞所述鼓的外表面纏繞，其中所述條帶的第二端被聯(lián)接到被附接以支撐人員的支撐吊具(或類似的支撐性/輔助性裝置)；用于檢測(cè)經(jīng)由條帶施加至可移動(dòng)支撐件的水平力的第一傳感器;用于感測(cè)施加到所述條帶的豎直力的第二傳感器;和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置成接收來自第一傳感器和第二傳感器以及用戶界面的信號(hào)并且控制至少第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)以利于人員的支撐和運(yùn)動(dòng)，其中控制系統(tǒng)通過經(jīng)由鼓和第二馬達(dá)來至少改變施加到所述條帶的豎直力而動(dòng)態(tài)調(diào)整提供給人員的支撐的量。
[0010]在本文的實(shí)施例中還公開了一種用于支撐人員的重量的系統(tǒng)，包括:軌道，所述軌道包括端對(duì)端相接的多個(gè)擠出構(gòu)件和針對(duì)軌道的每個(gè)部分沿軌道的內(nèi)部部分縱向布置的多個(gè)電力導(dǎo)軌，其中至少一個(gè)擠出構(gòu)件包括沿縱向方向延伸的大致平面的上表面，縱向地且從上表面的每一側(cè)向下地延伸的相對(duì)側(cè)面，并且其中所述上表面和向下延伸的側(cè)面的組合形成軌道的內(nèi)部部分;所述相對(duì)側(cè)面中的每一個(gè)還包括沿向外方向從其延伸的肩部;可移動(dòng)支撐單元，所述可移動(dòng)支撐單元以可操作方式附接到軌道，所述可移動(dòng)支撐單元能夠沿著由軌道限定的路徑在第一方向和在與第一方向大致相反的第二方向上移動(dòng);附接至可移動(dòng)支撐單元的第一驅(qū)動(dòng)器，所述第一驅(qū)動(dòng)器使所述可移動(dòng)支撐單元沿著由軌道限定的路徑移動(dòng)，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器摩擦聯(lián)接到軌道的表面，以控制所述可移動(dòng)支撐單元的沿著軌道的水平位置，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器被保持成與所述軌道的內(nèi)部部分摩擦接觸，并且其中可移動(dòng)支撐單元從擱置在從軌道的相對(duì)側(cè)面延伸的肩部中的每一個(gè)肩部上的輥懸掛;附接至可移動(dòng)支撐單元的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)鼓的第二驅(qū)動(dòng)器，所述鼓使條帶的第一端附接其上并且使所述條帶以重疊卷繞方式圍繞所述鼓的外表面纏繞，并且所述條帶的第二端被聯(lián)接到被附接以支撐人員的支撐吊具；用于檢測(cè)經(jīng)由條帶施加至可移動(dòng)支撐單元的水平力的第一傳感器，所述第一傳感器包括以可操作方式附接到所述可移動(dòng)支撐單元并從所述可移動(dòng)支撐單元延伸的條帶引導(dǎo)器，所述條帶引導(dǎo)器被以在條帶從豎直沿向前或向后的方向拉動(dòng)時(shí)引起負(fù)載傳感器輸出改變的方式附接到負(fù)載傳感器;用于感測(cè)施加到所述條帶的豎直力的第二傳感器，所述第二傳感器包括在鼓和由條帶支撐的人員之間的至少一個(gè)滑輪，其中所述滑輪連接在樞轉(zhuǎn)臂的一個(gè)端部上，所述臂以可樞轉(zhuǎn)方式在其中間區(qū)段附近附接至聯(lián)接到所述可移動(dòng)支撐單元的框架構(gòu)件，并且其中所述樞轉(zhuǎn)臂的相反端與負(fù)載傳感器以可操作方式相關(guān)聯(lián)，使得負(fù)載傳感器響應(yīng)于懸掛在條帶上的負(fù)載被置于僅處于壓縮;和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置成接收來自第一傳感器和第二傳感器以及用戶界面的信號(hào)并且控制至少第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)以利于在人員運(yùn)動(dòng)過程中的支撐，其中控制系統(tǒng)通過以下來調(diào)整提供給人員的支撐的量:沿著軌道水平地移動(dòng)所述可移動(dòng)支撐單元以跟隨人員來動(dòng)態(tài)，使得對(duì)人員的影響最小化，以及通過條帶、鼓和第二馬達(dá)來改變施加到人員的豎直力以適合于給定患者。
[0011]在本文的實(shí)施例中還公開了一種為了康復(fù)治療目的而用于支撐人員的體重的方法，包括:提供軌道，所述軌道包括端對(duì)端相接的多個(gè)擠出構(gòu)件和針對(duì)軌道的每個(gè)部分沿軌道的內(nèi)部部分縱向布置的多個(gè)電力導(dǎo)軌，其中至少一個(gè)擠出構(gòu)件包括沿縱向方向延伸的大致平面的上表面，縱向地且從上表面的每一側(cè)向下地延伸的相對(duì)側(cè)面，并且其中所述上表面和向下延伸的側(cè)面的組合形成軌道的內(nèi)部部分;所述相對(duì)側(cè)面中的每一個(gè)還包括沿向外方向從其延伸的肩部;將可移動(dòng)支撐單元以可操作方式附接到軌道，所述可移動(dòng)支撐單元能夠沿著由軌道限定的路徑在第一方向和在與第一方向大致相反的第二方向上移動(dòng);利用附接至可移動(dòng)支撐單元的第一驅(qū)動(dòng)器沿著由軌道限定的路徑移動(dòng)所述可移動(dòng)支撐單元，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器以可操作方式聯(lián)接到軌道的表面，以控制所述可移動(dòng)支撐單元的沿著軌道的水平位置，并且其中可移動(dòng)支撐單元被從擱置在從軌道的相對(duì)側(cè)面延伸的肩部中的每一個(gè)肩部上的輥懸掛;利用附接至可移動(dòng)支撐單元的致動(dòng)器控制人員的豎直位置，所述致動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)鼓的第二驅(qū)動(dòng)器，所述鼓使條帶的第一端附接其上并且使所述條帶以重疊卷繞方式圍繞所述鼓的外表面纏繞，并且所述條帶的第二端被聯(lián)接到被附接以支撐人員的支撐吊具;利用第一傳感器檢測(cè)經(jīng)由條帶施加至可移動(dòng)支撐單元的水平力，所述第一傳感器包括以可操作方式附接到所述可移動(dòng)支撐單元并從所述可移動(dòng)支撐單元延伸的條帶引導(dǎo)器，所述條帶引導(dǎo)器被以在條帶從豎直沿向前或向后的方向拉動(dòng)時(shí)引起負(fù)載傳感器的輸出改變的方式附接到負(fù)載傳感器;利用第二傳感器感測(cè)施加到所述條帶的豎直力，所述第二傳感器包括在鼓和由條帶支撐的人員之間的至少一個(gè)滑輪，其中所述滑輪連接在樞轉(zhuǎn)臂的一個(gè)端部上，所述臂以可樞轉(zhuǎn)方式在其中間區(qū)段附近附接至聯(lián)接到所述可移動(dòng)支撐單元的框架構(gòu)件，并且其中所述樞轉(zhuǎn)臂的相反端與負(fù)載傳感器以可操作方式相關(guān)聯(lián)，使得負(fù)載傳感器響應(yīng)于懸掛在條帶上的負(fù)載被置于僅處于壓縮;和提供控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置成接收來自第一傳感器和第二傳感器以及用戶界面的信號(hào)并且控制至少第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)以利于人員的運(yùn)動(dòng)和支撐人員的運(yùn)動(dòng)，其中控制系統(tǒng)通過沿著軌道水平地移動(dòng)所述可移動(dòng)支撐單元以跟隨人員來動(dòng)態(tài)調(diào)整提