用于上肢康复的便携设备

摘要

本发明涉及一种用于供同时进行伸展和提升运动有困难的残疾用户使用的便携康复设备(10)。该设备包括用于固定用户前臂的手臂支撑元件(12)，以及用于在表面上移动使该手臂支撑元件的装置(16)。所述设备还包括用于监视手臂支撑元件的运动的装置(18)，以及用于检测由用户手臂在正交于所述表面的方向上施加的力的装置(13)。该设备使用户能够在大面积内执行伸展运动，其中用户的前臂被支撑并固定。由于前臂被支撑并固定，所述设备能够改善对肩部训练运动的控制，避免在抓取手柄时发生的不受控的肘部运动。

权利要求

1.用于在同时进行伸出和提升任务方面有困难的病损用户进行康复的便携设备(10)，包括：-用于所述用户的前臂的扶手(12)，

-用于使扶手能够在表面上运动的装置(16)，

-用于监视扶手的运动的装置(18)，以及

-用于感测由用户手臂在正交于所述表面的方向上施加的力的装置(13)，其特征在于，所述便携设备(10)进一步包括用于将前臂固定至扶手的固定装置(20)，其中用于感测力的所述装置(13)适于测量由用户手臂施加的提升力。

2.根据权利要求1所述的便携设备，其中用于使扶手能够运动的所述装置是球形轮或常规轮。

3.根据权利要求1所述的便携设备，其中用于使扶手能够运动的所述装置由能在衬垫(120)上拖动的平基座构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的便携设备，进一步包括至少一个用于提供辅助运动或主动运动的执行机构(22)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，其中所述便携设备用于被动地支撑前臂。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，包括至少一个用于控制所述运动的制动系统。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，其中用于感测由用户手臂施加的力的所述装置包括至少一个力传感器。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，其中用于监视扶手的运动的所述装置适于监视扶手的位置、和/或速度、和/或加速度、和定向，并且包括至少一个位置传感器，其中所述定向被定义为扶手的长轴相对于其初始位置的角度。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，进一步包括提供用于所述设备在表面上移动的装置的基座(14)，所述扶手(12)连接至该设备基座。

10.根据权利要求9所述的便携设备，包括用于将扶手固定在相对于所述设备基座的不同高度的装置。

11.根据权利要求9所述的便携设备，其中所述扶手配备有至少一个执行机构(24)，用于控制扶手相对于设备基座的高度。

12.根据权利要求9所述的便携设备，其中所述扶手能自由旋转或通过受控的执行机构沿其主轴旋转，以适应前臂的内转-外转运动。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，其中所述固定装置从下组中选出：尼龙搭扣带、气动表带、3D印刷表带或夹、可变形固定夹。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备，进一步包括关节位置测量装置，用于直接监视患者腕、肘和肩关节。

15.包括反馈和计算单元(30)以及根据权利要求1-3中任一项所述的便携设备(10)的系统，包括中央处理单元(32)、存储单元(36)、反馈界面(40)、和有线或无线通信单元(34)。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述反馈和计算单元(30)配备为用于实现视觉、听觉、或触觉反馈，或是它们的组合。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述反馈和计算单元(30)适于向用户提供一种通过附连用户前臂的便携设备来执行训练任务的供玩的互动游戏。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述系统适用于群体治疗，所述用户在所述群体治疗中可与其他用户针对训练任务进行竞争或合作。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述系统适于连接至游戏服务器(100)，用于与多用户在线游戏和/或基于因特网的虚拟世界互动。

20.根据权利要求15所述的系统，进一步包括用于提供功能性电刺激(FES)的装置。

21.根据权利要求15所述的系统，进一步包括用于EMG监视手臂肌肉的装置。

22.根据权利要求15所述的系统，进一步包括用于在康复期间EEG监视脑活动模式的装置。

23.根据权利要求15所述的系统，进一步包括用于定性且/或定量地视频监视手臂训练运动的一组低分辨率CMOS或CCD摄像机。

24.根据权利要求15所述的系统，进一步包括衬垫，所述衬垫包含具有不同高度的区域。

25.根据权利要求15所述的系统，进一步包括由医务人员(80)使用以监视并控制患者的康复程序的远程控制和可视化单元(60)，所述远程控制和可视化单元(60)包括处理器，该处理器具有用于向所述反馈和计算单元(30)发送信息并从中接收信息的装置(62)。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述远程控制和可视化单元(60)包括用于设置便携设备的参数的装置(68)。

27.根据权利要求25或26所述的系统，其中用于向所述反馈和计算单元(30)发送信息并从中接收信息的所述装置(62)使用加密连接。

说明书

用于上肢康复的便携设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于供在同时进行伸出和提升任务方面有困难的病损用户进行康复的便携设备。该设备特别适合于用于治疗上肢的神经血管或肌肉骨骼的损伤或疾病的康复和/或物理治疗程序。

背景技术

[0002] 每年有数十万人由于上肢运动病损而变为残疾。病损可能由诸如中风(例如参见由美国心脏协会和美国中风协会公布的‘Heart disease and stroke statistics 2007’)的神经系统疾病引起，或者可能由肌肉骨骼损伤引起。在这两种情况下，疾病可能导致移动范围缩小、肌无力、速度丧失和/或患肢的协调性降低。

[0003] 已知物理治疗在降低残疾的程度方面是有效的(Nancy Byl et al.，Neurorehabilitation and Neural Repair，Vol.17，No.3，176-191(2003)；Darlene Hertling，Lippincott Williams and Wilkins publishing，2005)。目前公开的研究工作(Liesbet De Wit et al.，Stroke.2007；38；2101)证实了在患者每天接受更多长时间治疗的护理中心获得了关于康复效果的更好结果。物理治疗目前仅在医院或专业的护理中心进行。物理治疗师引导患者在训练课程期间进行一系列重复的锻炼，其中训练课程由于治疗师的时间安排以及费用而通常在次数和持续时间上受到限制。此外，由于缺少客观的测量技术，通常难以评估治疗开始时的病损程度并难以量化治疗的益处。

[0004] 机器人设备具有改善这种境况的潜力。与患者的手臂机械耦合的智能机器人可用于帮助患者在康复期中进行训练，因而增加花在康复训练中的时间。此外，机器人的传感器可用于在治疗周期开始时评估病损的程度并监视进程。

[0005] 事实上，在过去几年里为了学术和商用目的已开发了许多机器人设备。例如，美国西雅图的华盛顿大学已开发了7DoF电动上肢骨骼作为康复/辅助设备以处理包括上肢力缺乏的机能障碍。意大利比萨的Scuola Superiore Sant′Anna的研究人员开发了MEMOS系统，一种低损耗的2维笛卡尔自由度的机器人，用于中风后的上肢动作恢复。美国西北大学已开发了ACT 3D系统以创建用于在抓握及释放任务中手臂的运动训练的虚拟世界。

[0006] 在学术环境中的研究也产生了少数商业设备。例如，美国波士顿的麻省理工学院的在学术研究的框架下开发了MIT-Manus，其在随后被授予专利权(美国专利序列号5,466,213(1995))并且现在由美国Interactive Motion Technology商业化作为用于肩部、肘部及腰部康复的InMotion1，2，3设备。

[0007] 类似地，存在许多在该领域提交的专利。例如，Erlandson(美国专利序列号4,936,299(1990))公开了一种利用由CPU控制的机器人手臂用于康复的设备及方法。
Baker(专利序列号CA2244358(2000))公开了一种用于腕部康复的治疗性的腕部机器人。
Reinkensmeyer等(美国专利序列号6,613,000(2003))公开了一种对具有感官病损的患者提供手臂运动治疗的基于计算机的系统，其可在万维网上操作并提供治疗性训练的个性化方案。Diaz等(美国专利序列号2005/0273022A1(2005))公开了一种用于通过持续性被动移动进行关节康复的便携医疗设备。Dewald等(美国专利序列号2007/0066918A1(2007))公开了一种用于对中风或其他神经障碍之后重力引起的肢体协调性机能障碍进行康复的系统。

[0008] 与诸如MIT-Manus的机器人进行的研究及临床试验的结果表明机器人介入的方法是安全的，被患者普遍接受并且是有用的(例如参见Krebs et al.，Technol.Health Care 7，6(Dec.1999)，419-423)。

[0009] 然而，现有的一代康复机器人还存在一些未解决的、妨碍其大规模使用的问题。其中，费用是一个重要问题。机器人设备应当足够便宜才能被护理中心广泛采用。在机器人设备必须由患者在家里使用的情况下，易用性也是一个问题。“家用”特征还要求设备的便携性。

[0010] 事实上，先前描述的设备和/或专利可大致分为两类：(1)可用于实施多种不同康复方案因此具有复杂结构的昂贵且非便携的设备；(2)可用于有限数量的康复方案的更简单的、更专门的设备。

[0011] 对这种专门的设备已被授予了一些专利。例如，美国专利序列号2007/0021692公开了一种用于执行诱导肢体运动的系统。通过位置传感器记录手及脚的轨迹，并且可记录由肢体施加的压力。

[0012] WO专利序列号99/61110公开了一种用于训练快速伸出运动的系统(向前输送的运动)。该系统结合了位置测量(手、手臂、关节)、EMG测量及对用户的反馈。

[0013] 美国专利序列号.US7,311,643公开了一种便携式上肢及肩部练习板。其提供了具有离散可变的摩擦系数在平面内移动手柄的装置。

[0014] 日本专利序列号2007185325公开了一种在桌子上执行伸出练习的系统。该系统是便携式的并且提供了测量由主体使用的柄的位置以及测量在该柄上的作用力的装置。该柄的位置不提供关于手臂构造的信息。

[0015] 日本专利序列号2002272795公开了一种上肢康复设备，其包括对用户在柄(运输设备)上的位置及施加的力的测量，及反馈设备。该系统要求具有所述运输设备可在其上移动的轨道的仪器化桌子。

[0016] 日本专利序列号2004008605公开了一种上肢康复训练设备。其提供了测量由位于固定设备上的肢体施加的力的装置，以及向患者提供反馈(诸如视频、声音、振动)的装置。

[0017] WO 2008/050297公开了一种用于物理残疾患者的训练设备。该设备能够在表面上移动并且具有专用的驱动。此外，该设备还配备有用户肢体可至少部分置于其上的支撑壳。

[0018] US 6,155,993公开了一种用于测量多关节运动任务的动态和运动学变量的仪器，该仪器包括：具有在四个关节处连接的四个链接的连接机构，每个关节具有绕轴的铰链接合，铰链接合的四个轴基本平行；用于将肢体耦合至连接机构的肢体耦合装置，所述肢体耦合装置保持肢体的两个关节的旋转中心与连接机构的两个关节的两个中心相对齐；用于向连接机构的所述两个关节中的至少一个提供负载的装置以及用于获取有关所述连接机构的所述关节的至少一个的角度位置的装置。

[0019] 本发明的一个目的在于提供一种能使用户在大的工作空间进行伸出运动的简单且合算的设备。

发明内容

[0020] 由此，根据本发明的一个方面，提供一种根据独立权利要求1的便携设备。在从属权利要求2-27中限定了有利的实施例。

[0021] 根据本发明使在同时进行伸出及提升任务方面有困难的病损用户进行康复的便携设备包括用于用户前臂的扶手，以及用于使扶手能够在表面上运动的装置。该便携设备还进一步包括用于监视扶手运动的装置，即扶手的位置/速度/加速度及定位(即，扶手的长轴相对于其初始位置的角度)。该便携设备包括用于将前臂固定至扶手的固定装置。该便携设备最后还包括用于感测由用户手臂在正交于所述表面的方向上向扶手施加的力的装置，尤其用于测量由用户手臂施加的提升力。

[0022] 在根据本发明的设备中，在设计中引入简单化及成本减少。所提出的设备实际上是一种移动机器人而不是固定设备、基于框架的设备或在铁轨或轨道上移动的设备。因而提高了便携性。此外，它通过模块化的方式满足特殊康复技术的需要。

[0023] 根据本发明的所述设备，不同于上述的现有设备，能使用户在前臂受支撑并固定的情况下在大的工作空间进行伸出运动。前臂被支撑并固定在该设备上的事实允许更好地控制肩部训练运动、避免如果仅抓住一个手柄时可能发生的肘部水平的失控轨线。同时，假设前臂固定在该设备上，则感测设备位置及旋转确保了更好的定量评估手臂的三维位置。

[0024] 该设备设计用于肘部及肩部训练，但也可通过增加特定模块用于手腕及抓握训练。可通过在设备的中央处理单元上运行的软件来控制训练课程的数量、持续时间、强度及类型。根据本发明优选实施例，设备的网络功能使得其可用于用户和理疗医师不在同一个地方的远程康复环境，但理疗医师可在需要时在任何时间监视并改变康复方案的参数。

[0025] 在康复领域，通过根据本发明的所述设备解决的其中一个问题是涉及上肢机能障碍的评估及治疗，所述上肢机能障碍归因于由肢体本身的重量起作用的肩外展及屈肘之间的异常协调作用。慢性中风患者是呈现异常转矩模式生成(torque pattern generation)的病损个体的一个例子。当病损主体尝试远离身体向外伸出并且必须完全补偿作用在肢体上的重力时，他的/她的伸出运动无意识地伴随着屈肘。这阻止了该主体以正常方式执进行所述伸出运动。虽然如此，据证实运动学习能力仍然出现在慢性中风患者中，其可允许恢复更多肩部及肘部活动的功能模式(Ellis et al.，Muscle Nerve.2005 Aug；32(2)：170-8)。

[0026] 主体可通过本发明进行伸出运动，其中手臂受到支撑并且优选地通过力传感器测量他/她能够施加的提升力的程度。在优选的实施例中，还向主体提供关于前臂位置和定向以及施加的提升力的反馈。然后他/她进行伸出和提升运动以完成在虚拟场景中表示的一些任务，所述场景用于训练他的/她的正确肘/肩协同作用的功能恢复。例如提升力及位置可用于在LCD屏上显示的类似游戏的场景中控制两维自由度。因而，本发明可用于提供一种在康复训练开始时对主体状况的定量评估并能够有效地提供训练。此外，该结果的实现无需使用铰接机器人或悬索式矫形器。

[0027] 本发明提供一种训练或/和自训练并辅助具有导致局部失去移动上肢的能力的神经或肌肉骨骼障碍的个体的设备和训练和测量方法。该设备优选地为模块化允许获得不同程度的系统复杂性/功能性。

[0028] 在其中一个实施例中，所述设备是在桌子(或任何其他合适的表面)上操作的重量轻且尺寸小的移动机器人。该机器人配备有包括球形轮或常规轮的基座平台。在基座平台上安装有扶手，用户可将他的/她的前臂固定至该扶手。扶手连接到机器人基座使得其相对于所述基座的高度在预定值的范围内选择。此外，其配备有力/转矩传感器使得至少可测量并记录由用户沿着纵轴施加的力。移动基座装配备传感器，例如光学追踪传感器，其使得能够监视机器人并且因而能够监视其扶手的位置/速度/加速度。用于将前臂固定至扶手的固定装置选自下组：尼龙搭扣带(Velcro strap)、气动表带及适合于单用户前臂形状的3D印刷表带。提供通常为显示屏(但可使用视频、音频、触觉或这些的组合)的反馈界面，从而用户可监视他/她自己的活动。该设备是配备有处理单元、存储单元及有线/无线通信单元系统的一部分。

[0029] 设计该机器人使得其可由患者操作。可提供一种通过网络协议与机器人远程通信的辅助系统。该辅助系统被设计为由医务人员使用并且与适当软件一起提供处理和数据存储装置以分析并解释在康复课程期间由机器人收集并发送的数据。

[0030] 为了建立病损的初始程度并且监视用户随着治疗的改善，可执行一种测量方法。该方法依赖于测量及记录机器人的移动基座的运动以及由用户施加在扶手上的力/转矩。

[0031] 该康复训练方法通过使用移动机器人利用互动式指导患者执行任务的软件。所述患者持续接收关于在一种互动式游戏中他/她的表现的反馈。

[0032] 执行的这种类型的练习可由护理中心人员远程确定和/或不断地适应于用户表现。

[0033] 完整的系统可以是模块化的，从而先前描述的实施例可通过附加并入以扩展系统功能。

[0034] 在一个实施例中，为了引入移动机器人在桌面上的辅助的(用户初始所述运动并且系统帮助用户完成该运动)或主动的(系统以安全的方式驱动用户手臂通过预定的轨道)位移而可将执行机构添加至移动基座，从而可以模拟力场。然而，根据一可选实施例，该便携设备用于被动支撑前臂。

[0035] 在另一个实施例中，所述移动单元不包括轮，而包括可在衬垫上拖动的基座。在该衬垫与移动机器人基座之间的摩擦可通过选择他们制作的材料而改变。例如特氟龙(Teflon)在特氟龙上呈现0.04的静摩擦系数。

[0036] 在另一个实施例中，可通过适当开发的扶手设备包括手腕内转外转或桡尺偏差训练。可以相同的方式添加抓握训练。

[0037] 在另一个实施例中，为了改善治疗可在系统功能中增加功能性电刺激(FES)。

[0038] 在另一个实施例中，为了向医务人员提供更多关于肌肉活动性的数据可增加上肢肌肉的EMG监视从而相应地调整治疗。

[0039] 在另一个实施例中，可引入EEG监视以向医务人员提供关于康复期间的脑活动模式的信息。

[0040] 在另一个实施例中，可沿着垂直轴在扶手和移动设备之间的界面上添加线性执行机构。

[0041] 在另一个实施例中，可将关节位置测量系统并入所述设备以直接监视患者手腕、肘部及肩部关节。

[0042] 在另一个实施例中，可将3D位置测量系统(诸如例如Fastrak Polhemus或Patriot等)并入所述设备以直接监视患者手腕、肘部及肩部关节。

[0043] 在另一个实施例中，所述球形轮配备有电控制制动器，从而能够控制移动所述移动机器人所需的努力。

[0044] 在另一个实施例中，存在可用于定性且/或定量地视频监视训练运动(肢体的轨线和/或角度位置)的一组CMOS或CCD摄像机。

[0045] 在另一个实施例中，在衬垫上使用所述移动设备。该衬垫可包含具有不同高度的区域。由设备的平面位置与衬垫的3D软件地图共同推断该设备的垂直位置。

[0046] 本发明的这些和其他方面将通过参考下文所述的实施例而变得显而易见并得到说明。

附图说明

[0047] 通过结合说明书并参考附图将更好地理解本发明并且本发明的诸多目标及优势将对于本领域技术人员变得更显而易见，附图中：

[0048] 图1示出了根据本发明一个实施例的便携设备的俯视图。

[0049] 图2示出了图1所描述的设备的长侧的示意图。

[0050] 图3示出了图1所描述的设备的仰视示意图。

[0051] 图4示出了图1所描述的设备的短侧的示意图。

[0052] 图5示出了图1所描述的设备的简化三维视图。

[0053] 图6示出了根据本发明的一个实施例的康复系统的框图。

[0054] 图7示出了图1所描述的设备的一个可能使用情况的示意图。

[0055] 图8示出了并行康复概念的框图。

[0056] 图9示出了所述便携设备的位置和方位计算。

[0057] 在各附图中类似的附图标记指代类似的元件。

具体实施方式

[0058] 现在参考图1-5，将描述根据本发明的便携设备10的一个示意性实施例。在本说明书中还被称为移动单元或移动机器人的所述便携设备包括在本说明书中还被称为移动平台的设备基座14，该基座带有布置在等边三角形的顶点的球形轮16，由此能够移位该便携设备。Alwayse或Omnitrack或相似的商用球转移设备可用作为被动球形轮。用户的前臂可固定至扶手12，该扶手12连接到所述移动平台。光学跟踪设备嵌入该移动平台14，由此能够在设备移动时计算该设备的位置和定向。

[0059] 所述光学跟踪设备包括两个光电鼠标传感器18。这两个传感器中的一个被放置在移动平台的中央；另一个则被放置在离中央距离L处并且位于扶手的长轴方向。这两个传感器的读数提供相对位置的测量值。通过将系统放在预定位置和定向上而在开始使用时校正所述系统。

[0060] 现在参考图9，如果相对于以初始位置P(Po)为中心、P至Q的X轴及Y轴并且被定向为具有从桌面向上指的Z轴的正交坐标系，P≡(Xp，Yp)是中央光传感器的位置并且Q≡(Xq，Yq)是另一传感器的位置，那么设备在每一刻的位置是(Xp，Yp)并且可通过简单的三角公式计算设备的定向(扶手的长轴相对于其初始位置的角度)。例如对于(Xq-Xp)＞0且(Yp-Yq)≥0，β＝atan((Yp-Yq)/(Xq-Xp))。覆盖整个定向空间的该公式的扩展，或其他等效公式对本领域技术人员而言是显见的。

[0061] 在图1-5中所描述的该便携设备可有利地用于图6所描述的系统中，该系统包括三个主要的单元：用于被动地或主动地支撑肢体抵抗重力同时允许无约束的平面运动的便携设备10、反馈和计算单元30、以及远程控制和可视化单元60。此外，衬垫(具有织纹的聚合物表面或聚酯表面等)可用于提供一种用于便携设备10运动的适当表面。该衬垫可以包括一些特别设计的、其中可驱动移动设备的障碍物或路径或三维结构。

[0062] 移动平台14主存嵌入式处理单元26(诸如GumstixTM模块等)，后者具有模拟输入扩展、数字输入/输出扩展、以及有线/无线通信扩展。所述模拟输入扩展接收来自测量施加在扶手12上的力的力/转矩传感器13、光传感器(18)或两者的信号。

[0063] 在所述设备的一个实施例中，扶手12配备有3DoF力传感器，用于在垂直轴上以及在识别平行于水平表面的平面的两个轴上监视力。可通过使用应力计或如在商用产品(ATI力/转矩传感器等)中所使用的类似技术操作所述力传感器。扶手还可配备有当力施加在垂直轴上时允许扶手在该轴上进行有限且可选择的偏移的阻尼设备。该扶手还提供有尼龙搭扣带或其他类似设置20以将患者的手臂固定至所述移动设备。

[0064] 便携设备可包括用于提供移动基座的辅助运动或主动运动的执行机构22，以及用于控制扶手相对于所述设备基座的高度和/或对垂直力的顺从度的执行机构24。

[0065] 反馈和计算单元30包括处理单元32、用于将数据发送至嵌入式处理单元26并从其接收数据的收发器单元34、存储单元36/以及用于向用户50提供反馈的反馈界面40。

[0066] 反馈和计算单元30提供允许患者通过由便携设备10支撑的病损手臂在虚拟场景中行动的视觉和/或听觉和/或触觉反馈。在一个实施例中，反馈和计算单元由与商用PC通信的屏幕(LCD或其他商用屏幕)和扬声器组成。PC能够采集由传感器经无线链接传输的数据，所述传感器放置在便携设备10上、或放置在环境中，或用户身上、或两者。所述无线传输可通过使用802.11协议或类似协议(例如WUSB等)实现。类似游戏的软件在PC上运行并且用户使用该软件以执行康复任务。所述软件还通过有意编写的例程来执行原始数据收集以及用户表现统计的计算和收集。此外，所述软件具有经由标准网络连接向存在于护理中心的服务器发送数据的能力。所述软件还能接收新的参数集以根据护理中心医务人员的决定而调整康复任务

[0067] 远程控制和可视化单元60由标准PC组成，所述PC具有将信息62传输至反馈和计算单元30并从其接收信息62的装置，例如网络接口。医务人员80使用该PC监视和控制由患者在家进行的康复程序。在该PC上运行的软件通过加密连接收集来自所有客户的信息以保护患者隐私。信息被存储在永久存储器上，诸如但不限于硬盘。也可提供数据备份系统和UPS系统。该软件可用于对患者的实时监视(框64)。该软件能够通过若干GUI70显示信息并且能够计算并显示数据统计以及可用于医务人员监视康复训练过程的其他信息(框66)。医务人员还能使用所述软件设置便携设备的参数(框68)。

[0068] 现包括以上在此所述的系统的一些示意性使用情况作为阐明本发明的一些可能性用途的方式。那些使用情况不表示对本发明的限制。

[0069] 在典型场景中，所述系统可用于进行治疗以减少单侧脑损伤的患者具有的重力引起的协调缺乏。事实上，已知特别设计的训练计划可帮助慢性中风患者显著减少异常转矩模式生成并且因而改善移动执行的到达区域和速度(Ellis et al.，Muscle Nerve.2005 Aug；32(2)：170-8)。

[0070] 对应于该场景，患者最初在护理中心由推荐的系统评估他的/她的状况。记录的信息被存储作为参考。评估后，医务人员选择治疗程序并且相应地配置系统软件。然后可指导该患者如何正确使用所述系统。医务人员也可决定患者是否应当在护理中心开始治疗还是可将他/她送回家以使用便携设备继续治疗。在家时(或甚至在护理中心时)，患者可进行所述练习而无需持续帮助，并且医务人员可远程监视他的进程，并且可根据患者状况的改善而调整训练练习。

[0071] 如图7所示，当使用所述设备时，用户50舒适地坐在其上放置着便携设备10的桌子110前面。取决于实施情况可使用特制的衬垫120。他/她通过条带或由所述设备提供的任何其他固定系统将病损手臂的前臂140固定在扶手上。所述系统于是可被打开，进行自检，并且可要求患者执行简单的任务以完成校准阶段。完成自检和校准后，系统将初始从便携设备的初始位置130开始的训练课程。

[0072] 在典型的场景中，反馈和计算单元30包括显示屏(LCD或其他)以及与处理单元32连接以从便携设备10接收数据的扬声器。显示屏和扬声器向用户呈现他必须玩的用以执行训练任务的互动游戏。便携设备10用作该游戏的输入设备。

[0073] 此外，系统可与特别设计的能够进行集体治疗的服务器连接。以此方式，若干用户可同时进行训练，接收关于其他人活动的信息，并且作为训练的一部分进行竞争或合作。

[0074] 集体治疗可采取在线CRPG(在线电脑角色扮演游戏)或MMORPG(大型多人在线角色扮演游戏)的形式。图8描绘了这种并行康复概念的框图。病损用户IU 1...n使用在图6中所述并标注着‘家庭或护理中心’的系统部分。非病损用户NU 1...n使用商用输入设备(控制杆、键盘等)。护理中心90的医务人员使用图6中所述的并标注着‘护理中心’的系统部分。

[0075] 以此方式可实现如下训练形式：

[0076] (1)用户可连接至“虚拟康复中心”(可能位于基于因特网的类似第二人生的虚拟世界中)并和其他用户一起遵循治疗师的指导；

[0077] (2)用户可作为具有同样进行训练的其他用户的团队游戏的一部分而执行康复任务；

[0078] (3)用户可与非病损人员一起玩游戏，所述非病损人员使用常规输入设备以在游戏中互动。所有这些形式有可能将“娱乐”或“乐趣”方面引入康复例程，其可改善治疗本身的可接受性和效果。

[0079] 在典型的情况下，训练包括执行结合了手臂抬高(肩膀外展)的伸出移动。用户将其前臂固定在便携设备10上。该设备可自由地在桌面上移动。所述伸出移动使该设备在桌子上移动，同时位置传感器18记录便携设备10的相对位置和定向，因而记录扶手12及固定于其上的前臂的相对位置和定向。在典型的情况下，由于例如中风后产生的异常协同作用，用户将不能在没有帮助时正确地进行肩膀外展和伸出。然而，扶手支撑将允许用户克服这种协同作用，因为他无需提升手臂重量。

[0080] 在这个简单的情况下，扶手12具有相对于移动基座的固定位置，以允许等距的肩膀外展训练。由嵌入扶手移动基座连接件的力传感器13监视前臂施加在扶手上的力。因而，用户可测量他在进行伸出移动的同时提升手臂的能力方面的进步，因为他将能够看到力传感器所测的力的下降。在该理想情况下，用户应当能够在进行伸出任务时完全地支撑他手臂的重量。

[0081] 在更复杂的情况下，可通过阻尼系统控制或者可通过一些执行机构辅助扶手相对于基座的垂直位移，从而可实施更复杂的康复模式。

[0082] 在任何情况下，所述位置、定向以及力测量构成可用于与类似游戏的训练软件互动的输入。所述软件可以非常简单，如2D游戏。例如，用户通过使用前臂的位置和定向在一个简单的迷宫中移动，同时通过努力抬高手臂(克服障碍，伸手去拿悬挂的奖励积分等)而完成任务。在更复杂的情景中，设备可用于在多用户在线游戏和/或基于因特网的虚拟世界中与其他病损用户或与健全用户互动。以此方式，加入康复训练的社交和娱乐方面可使康复加速并/或使其更有效率。

[0083] 尽管在附图和前面的描述中已详细说明和描述了本发明，但这些说明和描述被认为是说明性的或示意性的并且是非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

[0084] 本领域技术人员可通过研究附图、说明书及所附权利要求理解并影响对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除复数。单独的处理器或其他单元可实现权利要求中所述的若干项目的功能。在多个不同的从属权利要求中引用的一些测量值的事实不表明这些测量值的组合不能加以利用。计算机程序可存储/分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起或作为其一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线的或无线的电信系统。权利要求中的任何标号不应被解释为对范围的限制。