CN109550132A - 一种本体感觉训练装置及其在神经康复中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种本体感觉训练装置，包括与肢体相连并在肢体带动下与肢体同步运动的训练器、控制器、显示终端以及反馈终端；训练器包括六自由度测量单元，用于采集肢体在空间中的位置信息，显示终端用于显示位置信息；控制器用于设置肢体训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域一定时间后消失；训练者在本体感觉作用下肢体向目标位置区域运动，当肢体进入该目标位置区域，控制器控制反馈终端开启，通过听觉、视觉、触觉中的至少一种反馈训练者训练成功。该训练装置结构简单，易操作，训练难易程度可调节，适用于不同训练者，可作为神经康复患者的训练装置而应用于医疗康复领域。

Description

一种本体感觉训练装置及其在神经康复中的应用
技术领域
本发明涉及感觉神经训练装置技术领域，尤其涉及一种本体感觉训练装置及其在神经康复中的应用。
背景技术
在现有的神经康复方法中，多以较枯燥的重复训练形式为主，结合智能游戏和虚拟现实***的康复训练形式尚不普遍，而且多数以提供视觉或听觉反馈为主，对本体感觉的训练较少，而本体感觉是感觉神经中重要组成部分，神经康复的主要目的之一则是对感觉神经的刺激强化，由此加快康复进程。若缺乏本体感觉方面的针对性训练，那么假如患者感觉神经受损，以视觉效果反馈为主的训练任务不能快速有效的起到康复作用，训练效果将受到影响，导致见效缓慢。
发明内容
本发明提供了一种本体感觉训练装置，包括与肢体相连并在肢体带动下与肢体同步运动的训练器、控制器、显示终端以及反馈终端；
训练器包括六自由度测量单元，用于采集肢体在空间中的位置信息，显示终端用于显示该位置信息；
反馈终端是听觉、视觉、触觉中的至少一种功能终端；
控制器用于设置肢体训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域一定时间后消失；训练者在本体感觉作用下肢体向目标位置区域运动，当肢体进入该目标位置区域，训练成功，控制器控制反馈终端开启，通过听觉、视觉、触觉中的至少一种反馈训练者训练成功。
所述的六自由度测量单元不仅可以采集肢体在空间中的位置信息，作为优选还可以测量肢体的运动速度及加速度等信息。
作为一种实现方式，所述的六自由度测量单元包括三轴加速计和三轴陀螺仪；三轴加速计用于测量肢体三个方向的平移运动，三轴陀螺仪用于测量肢体三个方向的转动运动。
作为一种实现方式，所述反馈终端是设置在训练器中的振动装置，当肢体进入目标位置区域后，训练成功，控制器控制该振动装置工作，通过触觉反馈训练者成功信息。作为优选，振动装置为低电压振动电机。
作为一种实现方式，所述反馈终端是设置在显示终端中的灯光装置，当肢体进入目标位置区域后，训练成功，控制器控制该灯光装置工作，通过视觉反馈训练者成功信息。
作为一种实现方式，所述反馈终端是设置在显示终端中的音响装置，当肢体进入目标位置区域后，训练成功，控制器控制该音响装置工作，通过听觉反馈训练者成功信息。
所述的控制器可以集成在训练器中，也可以与显示终端集成在一起，构成多功能终端设备。
作为一种实现方式，训练器中包括用于六自由度测量单元与控制器、处理终端之间进行无线数据通信的无线通信单元。
作为一种实现方式，训练器中包括供电单元，为训练器内部的各功能单元提供电信号。作为优选，训练器设置充电端口，通过外部电源为供电单元充电。
所述训练器的外形不限，可以是球状、椭圆状、柱状等。
利用该训练器可以进行肢体训练，包括上肢与下肢。
训练者进行训练时，训练器与肢体的连接形式不限，可以采用肢体攥、握、捏、托举训练器，也可以采用训练器悬挂、粘贴在肢体上等形式。
训练者利用本发明的训练装置进行本体感觉训练的方法如下：
(1)将训练器与训练者肢体相连，使训练者肢体运动时能够带动该训练器与肢体同步运动，进入初始状态，六自由度测量单元采集肢体的初始位置并将该初始位置显示在显示终端；
(2)控制器设置肢体训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域，训练者通过视觉获知该目标位置区域，经一定时间后控制器控制该目标位置区域在显示终端消失；
(3)训练者开始肢体训练，在本体感觉作用下，肢体向目标位置区域运动，六自由度测量单元采集肢体的实时位置信息并显示在显示终端；当肢***置进入目标位置区域，控制器控制反馈终端开启，训练者通过听觉、视觉、触觉中的至少一种获知训练成功，训练结束。
与现有技术相比，本发明提供了一种具有如下有益效果：
(1)设置控制器，不仅能够设置训练中的目标位置区域，而且能够控制显示终端显示该目标位置区域一定时间后消失，使训练者在本体感觉作用下进行肢体向目标位置区域运动的训练，实现了本体感觉训练，同时辅助听觉、视觉、触觉中的至少一种，从而充分刺激了感觉神经，同时也强化了记忆功能；
(2)通过调节目标位置区域的面积大小可调控训练的难以程度，从而适用于不同训练者的需求以及不同训练等级的需求；
(3)结合具有听觉、视觉、触觉中的至少一种功能终端作为反馈终端，不仅进一步刺激了感觉神经，而且提高了训练者的训练成功体验，并增加了训练乐趣；
(4)通过显示终端获得训练者在训练过程中的各类丰富的信息，例如运动所耗时间、运动角度、速度以及移动轨迹等，有利于进行进一步的分析；
(5)该训练装置结构简单，易操作，训练难易程度可调节，因此适用于不同训练者，例如作为神经康复患者的训练装置而应用于医疗康复领域等。
附图说明
图1是本发明实施例1本体感觉训练装置中球状训练器上半部分结构示意图；
图2是本发明实施例1本体感觉训练装置中球状训练器下半部分结构示意图；
图3是本发明实施例1中利用本体感觉训练装置进行训练时显示器显示的初始界面；
图4是本发明实施例1中利用本体感觉训练装置进行训练时显示器显示的初始界面。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而不对其起任何限定作用。
图1-4中的附图标记为：充电端口1、开关2、配电板3、充电器4、蓄电池5、控制器6、六自由度测量单元7、无线通信模块8、振动电机9、初始位置10、目标位置区域11。
实施例1：
本实施例中，本体感觉训练装置包括训练器，以及控制器、显示终端与反馈终端。
本实施例中，反馈终端为设置在训练器中的振动电机9。该振动电机9为低电压振动电机，电压不超过3伏，提供训练中的振动触觉反馈，用于提高训练者的训练成功体验，并增加更多训练乐趣。
本实施例中，训练器的外形呈球状，如图1、2所示，包括六自由度测量单元7、控制器6、无线通信模块8以及供电单元。
六自由度测量单元7包括三轴加速计和三轴陀螺仪；三轴加速计用于测量肢体的位置信息以及在三个方向的平移运动，三轴陀螺仪用于测量肢体三个方向的转动运动。
无线通信单元用于六自由度测量单元7与控制器6之间进行无线数据通信。
供电单元包括蓄电池5、充电器4、配电板3与充电端口1。外部电源通过充电端口1为充电器4充电。
控制器6用于设置肢体训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域一定时间后消失；当肢体训练进入该目标位置区域后，训练成功，控制器控制振动电机9开启，通过触觉反馈训练者。
训练器还包括开关2，用于控制训练器是否处于工作状态。
本实施例中，利用上述训练装置进行上肢的本体感觉训练，训练时训练者手握训练器，具体的训练过程如下：
(1)训练者手握训练器，六自由度测量单元采集上肢的初始位置，经控制器控制显示在显示终端，如图3中的初始位置10；
(2)控制器设置本次上肢训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域，如图3中的目标位置区域11，训练者通过视觉从显示终端获知目标位置区域11，经一定时间后控制器控制该目标位置区域从显示终端消失，如图4所示；
(3)训练者在无目标位置区域的视觉提示情况下开始训练，凭记忆和本体感觉向目标位置区域运动，六自由度测量单元采集上肢的实时位置信息，经无线通信模块8传递至控制器，控制器控制该位置信息实时显示在显示终端；当上肢位置进入目标位置区域，控制器控制振动电机9开启，振动电机9进行振动，训练者通过触觉感觉到该振动，获知训练成功，本次训练结束。
另外，图4中的箭头标记为理想的肢体运动路线，若偏离该箭头路线将会延长任务执行成功的耗时。
实施例2：
本实施例中，本体感觉训练装置结构与实施例1中的本体感觉训练装置结构相同。
本实施例中，利用上述训练装置进行下肢的本体感觉训练，训练时训练者将训练器绑定在下肢，具体的训练过程与实施例1中相同，唯一不同的是本实施例中是下肢进行运动，带动训练器与下肢进行同步运动。
实施例3：
本实施例中，本体感觉训练装置结构与实施例1中的本体感觉训练装置结构基本相同，所不同的是反馈终端是设置在显示终端中的灯光装置，当肢体进入目标位置区域后，训练成功，控制器控制该灯光装置工作，通过视觉反馈训练者成功信息。
实施例4：
本实施例中，本体感觉训练装置结构与实施例1中的本体感觉训练装置结构基本相同，所不同的是反馈终端是设置在显示终端中的音响装置，当肢体进入目标位置区域后，训练成功，控制器控制该音响装置工作，通过听觉反馈训练者成功信息。
以上所述的实施例对本发明的进行了详细说明，应该理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种本体感觉训练装置，其特征是：包括与肢体相连并在肢体带动下与肢体同步运动的训练器、控制器、显示终端以及反馈终端；
训练器包括六自由度测量单元，用于采集肢体在空间中的位置信息，显示终端用于显示位置信息；
反馈终端是听觉、视觉、触觉中的至少一种功能终端；
控制器用于设置肢体训练的目标位置区域信息，并控制显示终端显示该目标位置区域一定时间后消失；训练者在本体感觉作用下肢体向目标位置区域运动，当肢体进入该目标位置区域，训练成功，控制器控制反馈终端开启，通过听觉、视觉、触觉中的至少一种反馈训练者训练成功。
2.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述的六自由度测量单元包括三轴加速计和三轴陀螺仪；三轴加速计用于测量肢体三个方向的平移运动，三轴陀螺仪用于测量肢体三个方向的转动运动。
3.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述反馈终端是设置在训练器中的振动装置；
作为优选，振动装置为低电压振动电机。
4.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述反馈终端是设置在显示终端中的灯光装置。
5.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述反馈终端是设置在显示终端中的音响装置。
6.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述的控制器集成在训练器中，或者与显示终端集成在一起。
7.如权利要求1所述的本体感觉训练装置，其特征是：训练器中包括用于六自由度测量单元与控制器、处理终端之间进行无线数据通信的无线通信单元；
作为优选，训练器中包括供电单元，为训练器内部的各功能单元提供电信号。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的本体感觉训练装置，其特征是：所述训练器呈球状、椭圆状，或者柱状。
9.如权利要求1至7中任一权利要求所述的本体感觉训练装置，其特征是：肢体握、捏，或者托举所述训练器，或者所述训练器悬挂、粘贴在肢体上。
10.如权利要求1至7中任一权利要求所述的本体感觉训练装置用于神经康复。
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