[发明专利]在感觉运动功能康复和增强期间提供间接移动反馈的系统和方法

说明书

一种康复反馈系统，在对使用者的一个或多个身体部位进行康复期间使用。该系统包括四个手指追踪元件和一个拇指追踪元件，该四个手指追踪元件和一个拇指追踪元件被支承为相对于彼此移动，从而当这些元件联接到使用者的手指和拇指时允许使用者执行握持动作。偏斜构件提供用于将每个追踪元件朝向其起始位置推动的阻力。视觉屏障适于将使用者的在视觉屏障的第一侧处的手部隐藏成不被使用者的在视觉屏障的第二侧处的直接视线看见。在视觉屏障的第一侧处的传感器检测追踪元件的移动，并与能够被使用者从视觉屏障的第二侧处察觉到的指示器元件通信。

技术领域

本发明涉及这样一种系统和使用该系统的方法：其用于在恢复对使用者的部位的控制进行康复期间对该部位的移动提供阻力，并且用于以该部位对使用者不直接可见的间接方式向使用者提供与该移动有关的反馈。

背景技术

术语“感觉运动功能”是指人类收集感觉信息(触觉的、本体感受的)并使用这样的信息来为骨骼肌产生自主和非自主的运动命令的能力。感觉运动功能使用神经系统经由感觉神经元将感觉信息从外围(触觉信息，通过本体感受的关节角)馈送到脑，在中枢神经系统(脑、脊髓)中对其进行处理，并经由运动神经元将运动命令发送到骨骼肌，以围绕它们的关节移动骨。感觉细胞、神经和肌肉的适当功能对于执行任何种类的身体活动(行走、工作、日常生活活动)都是必需的。

如中风或身体受伤的状况会导致对感觉运动功能表现中所涉及的一种或多种元素造成损伤。这种损伤本身表现为功能损伤，其范围从精度和力量的轻微损失，到其肢体或部位完全不能移动并且没有感觉 (触觉、本体感受)信息。

另一方面，健康个体可能希望训练他们的感觉运动功能以使其能力提高到高于平均值。典型的情况包括，但不限于，组装微型电子装置(例如，智能电话)的工人、眼-手协作对其至关重要的神经外科医生、训练其在飞行中对飞机的精确手动控制的战斗机飞行员或者健康的老年人群。

目前存在为这个领域设计的两种类型的装置：无源装置(手套、背带、外骨骼式结构)和有源装置(电子肌肉刺激器、机器人装置、外骨骼式结构或内骨骼式结构)。

无源装置(例如，弹簧加载式手套和外骨骼式框架)通过补偿痉挛来限制肢体的运动范围或促进围绕关节的运动。痉挛是一种具有这样特征的疾病：一块肌肉或肌肉群强烈、非自主地收缩，阻塞了拮抗 (反作用)肌肉或肌肉群，并使关节周围的自主运动变得疼痛和/或非常困难/不可能。这些装置设计成对感觉运动系统的一个或多个部件的不佳表现进行部分补偿。

一个典型的示例是一种治疗性手套(Therapeutic Glove，美国专利 5697103A)，其描述了一种由刚性段制成的手套，该刚性段连接在手指关节处并且在外侧具有弹簧系统，其使佩戴者的手得以延长，从而对受伤的手合拢成变形的痉挛性握拳的趋势进行补偿。

诸如机器人系统或电子肌肉刺激器的有源装置通过对肌肉进行外部电刺激来移动患者一侧的肢体或者通过在不同程度上主动地辅助或抵抗外部致动器的移动来工作。它们的功能可以通过软件、患者语音控制或者通过经由皮肤接触与患者神经系统直接交互来控制。

这样的装置或者是作为临床或学术研究项目的一部分而定制的，或者是可商购的。在这两种情况下，它们都非常复杂且价格过高(超过100,000美元)。它们必须由专业人员在严格控制的环境(临床或学术环境)中进行操作，并且通常对于绝大多数潜在使用者而言是遥不可及的。

目前尚无行之有效的方法来为中风幸存者提供可负担且有效的康复方式。现有的无源方法帮助改善活动范围(减轻症状)，而无法改善手部受损的感觉运动功能这一核心问题。现有的有源装置虽然能够与患者的感觉运动系统进行交互，但并不是为大众市场应用设计的，无法大规模使用(无论是独自在家中还是在社区层面上)，而且价格昂贵。

发明内容