Articolo metodologico

Sistema di terapia robotica Specchio per il recupero funzionale di emiplegici Arms

DOI:

10.3791/54521

⸱

15 agosto 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Seoul National University College of Medicine, 2Department of Rehabilitation Medicine, Chungnam National University Hospital, 3Interdisciplinary Program for Bioengineering, Seoul National University Graduate School, 4Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University Hospital, 5Seoul National University College of Medicine, 6Institute of Medical and Biological Engineering, Seoul National University

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Abbiamo sviluppato un sistema robotizzato specchio in tempo reale per il recupero funzionale delle armi emiplegici che utilizzano la tecnologia di controllo automatico, è stato condotto uno studio clinico in soggetti sani, e le attività di determinati attraverso il feedback da parte di medici di riabilitazione. Questo semplice robot specchio può essere applicato efficacemente alla terapia occupazionale in pazienti colpiti da ictus con un braccio emiplegica.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La terapia Specchio è stato eseguito come terapia occupazionale efficace in un ambiente clinico per il recupero funzionale di un braccio di emiplegica dopo l'ictus. Si è condotto da suscitare un'illusione attraverso l'uso di uno specchio come se il braccio plegico si muove in tempo reale mentre si muove il braccio sano. Si può facilitare neuroplasticità del cervello attraverso l'attivazione della corteccia sensomotoria. Tuttavia, la terapia specchio convenzionale ha un limite critico che il braccio plegico non è effettivamente in movimento. Così, abbiamo sviluppato un tempo reale 2 assi sistema robotizzato specchio come un semplice modulo aggiuntivo per la terapia specchio convenzionale impiegando un meccanismo di feedback chiuso, che consente il movimento in tempo reale del braccio plegico. Abbiamo usato 3 Atteggiamento e sensori di direzione sistema di riferimento, motori DC brushless 2 per gomito e articolazioni del polso, e le cornici Esoscheletriche. In uno studio di fattibilità su 6 soggetti sani, la terapia specchio robot era sicuro e fattibile. Abbiamo inoltre scelto compiti utili per le attività di Daily formazione attraverso feedback da parte dei medici di riabilitazione vivere. Un paziente con ictus cronico ha mostrato un miglioramento nella Fugl-Meyer scala di valutazione e del gomito flessore spasticità dopo un'applicazione di 2 settimane del sistema robotico specchio. Terapia specchio Robotic può migliorare input propriocettivi alla corteccia sensoriale, che è considerato importante in neuroplasticità e recupero funzionale delle armi emiplegici. Il sistema robotizzato specchio presentato qui può essere facilmente sviluppato e utilizzato in modo efficace per far progredire la terapia occupazionale.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Per i pazienti con ictus, disfunzione di un braccio emiplegica è debilitante effetto. La possibilità di eseguire attività bimanuali è essenziale per la vita quotidiana, ma deficit funzionale di un braccio plegico rimane spesso fino a pochi anni dopo l'insorgenza dell'ictus. Tra i vari programmi di formazione in ospedale, un esercizio per aumentare la gamma di movimento o la ripetizione passiva di compiti semplici hanno scarso effetto sul recupero funzionale di un braccio emiplegico. Per questo motivo, la formazione di compiti significativi relativi alle attività della vita quotidiana (ADL) è stato applicato a terapia occupazionale negli ospedali.

Gli effetti della terapia specchio sono stati dimostrati da studi precedenti in neuroriabilitazione 1-4. Terapia Specchio è condotto da suscitare un'illusione attraverso l'uso di uno specchio come se il braccio plegico si muove in tempo reale mentre si muove il braccio sano. Si può facilitare neuroplasticity cervello attivazione della corteccia sensomotoria 1. Così, motor potere e funzione del braccio plegico possono essere migliorate. Tuttavia, la terapia specchio convenzionale ha un limite critico che il braccio plegico non è effettivamente in movimento.

Pertanto, abbiamo sviluppato in tempo reale 2 assi sistema robotizzato specchio come un semplice modulo aggiuntivo alla terapia convenzionale specchio, con meccanismo di feedback chiuso. Questo può trasmettere input propriocettivi alla corteccia sensoriale, che è considerato importante neuroplasticità e recupero funzionale di un braccio plegico (figure 1 e 2) 5-7.

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Protocollo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutte le procedure sono stati rivisti e approvati dal Institutional Review Board di Seoul National University Hospital.

1. Attività Specchio Terapia

  1. Esempi di attività 2-dimensionale terapia specchio (figura 3)
    1. Liberamente muovere il braccio sano guardando allo specchio circa 5 minuti per l'esercizio di warm-up.
      NOTA: Si può utilizzare un metronomo modo che il paziente può esercitare il movimento del braccio sano in modo ritmico.
    2. Sul lato sano, dribblare e mettere una piccola palla in buca scelta simile al biliardo per circa 5 minuti ( "Ball in buchi" compito). Dribble e mettere una pallina in un obiettivo simile al calcio per circa 5 minuti ( "Gioco di calcio" compito).
    3. Utilizzando adesivi numerati posti su un tavolo, spostare la maniglia sul lato sano in ordine numerico e tornare in direzione inversa ( "Punti tracing" compito). Ripetere l'operazione per circa 5 min.
    4. L'utilizzo di qualsiasi oggetto nella vita quotidiana, come acup, utilizzando la maniglia sul lato sano, spingerlo a un luogo scelto ( "Spostamento di una tazza" compito). Ripetere l'operazione per circa 5 min.

2. I componenti del Sistema Robot specchio

  1. impostazioni del sensore AHRS
    1. Ottenere 3 sensori AHRS disponibili in commercio.
      NOTA: I sensori AHRS sono costituiti da un sensore magneto, accelerometro e sensori giroscopici (totale 9 assi).
    2. Collegare il sensore AHRS ad un PC con un connettore USB.
    3. Utilizzare il software di comunicazione HyperTerminal o altro per configurare le impostazioni generali del sensore.
    4. Per ogni AHRS sensore, impostare la comunicazione RS232 e selezionare la porta COM. Quindi, impostare la velocità di trasmissione a 115.200 bit al secondo, bit di dati a 8, la parità a nessuno, bit di stop a 1, e il controllo di flusso a nessuno.
      1. Per controllare la porta COM, fare clic sul pulsante a casa in basso a sinistra. Fare clic destro sul computer. Quindi fare clic su Proprietà. Fare clic su Gestione periferiche. Espandere scheda Porta (COM e LPT), facendo clic.
    5. Una volta che il communicazione è stato stabilito, impostare il canale a 100 e assegnare un ID per ogni sensore.
      NOTA: Alcuni sensori possono avere bisogno di calibrazione del accelerometro, giroscopio, magnetometro e prima dell'uso.
    6. Impostare il formato di output come quaternioni e sensori impostato per visualizzare di riserva della batteria.
      NOTA: quaternioni sono utilizzati per accelerare calcolo nonché di eliminare singolarità gimbal lock.
  2. impostazioni del motore brushless DC
    1. Preparare 2 motori e controller DC brushless ad alte prestazioni.
    2. Per ogni controller, collegare il cavo di alimentazione ad una presa di corrente. Inoltre, collegare il cavo motore, cavo del sensore Hall e cavo encoder al motore.
    3. Collegare il cavo CAN-CAN a un altro controller.
      NOTA: CANopen viene utilizzato per la comunicazione tra i dispositivi.
    4. Set ID nodo per ciascun controller di distinguere tra i dispositivi.
    5. Collegare il cavo USB al PC per la configurazione generale.
    6. Accendere l'alimentazione per accendere il Controllers e motori.
    7. Utilizzare il software di configurazione del sistema fornito dal produttore del motore per configurare e ottimizzare il motore, sensore Hall, ed encoder.
      NOTA: Angolo limiti e posizione di partenza devono essere configurati per un funzionamento sicuro.
  3. Assemblaggio del telaio e motori
    NOTA: Ogni parte su misura è chiamato in virgolette. Si prega di fare riferimento alla tabella dei materiali e attrezzature e dalla figura 4 alla figura 13.
    1. Per il motore gomito, mettere uno dei corpi di accoppiamento con chiavetta sull'albero motore e fissarlo con una presa esagonale vite M5 (Figura 4).
    2. Fissare "copertura del giunto cilindro cavo Elbow" al motore gomito mediante viti a brugola M5 4x (10 mm) e posizionare la parte del buffer dei giunti (parte centrale cursore) sulla parte superiore del corpo di accoppiamento che è stato attaccato nel passaggio 2.3.1 (Figura 4).
    3. Inserire il cuscinetto a sfera in "frame tetto gomito"e fissarla con le viti a brugola M4 4x (8 mm) (Figura 5).
    4. Collegare "forza motore ad albero dispersione gomito" in "supporto del gomito inferiore" e fissarla con le viti a brugola 4x M3 (6 mm). Poi, luogo "supporto del gomito alto" sulla parte superiore del "supporto del gomito inferiore" e fissarla con le viti 8x M3 esagono (12 mm) (Figura 6).
    5. Posizionare il gruppo nel passaggio 2.3.4 sopra, il gruppo nel passaggio 2.3.3 nel mezzo, e l'ultima parte del corpo di accoppiamento in basso. Unitevi tutti insieme e fissare il corpo di accoppiamento con viti esagonale M5 (10 mm) (Figura 7).
    6. Montaggio sicuro al punto 2.3.5 e l'assemblaggio in fase 2.3.2 utilizzando le viti 4x M5 esagono (15 mm) (Figura 7). Ruotare il montaggio a passo 2.3.2 per garantire tutte le 4 punti.
    7. Secure "accoppiamento polso Coperchio inferiore cilindro cavo" con il motore da polso con viti a brugola M4 4x (10 mm). Poi, posizionare uno deigli organi di accoppiamento con chiavetta sull'albero motore e fissarlo con M4 viti esagonale; quindi, posizionare la parte di buffer degli accoppiamenti sulla parte superiore del corpo di accoppiamento (Figura 8).
    8. Attaccare "anello di riduzione attrito" sulla parte superiore del "frame tetto polso" con nastro biadesivo o qualsiasi tipo di adesivo (figura 9).
    9. Collegare "polso forza motrice albero dispersione" in "manico" e fissarlo con 4x M2.5 viti a brugola (4 mm) (Figura 10).
    10. Mettere assieme al passo 2.3.9 sopra, assemblaggio nel passaggio 2.3.8 nel mezzo, e l'ultima parte del corpo di accoppiamento in basso. Unitevi tutti insieme e fissare il corpo di accoppiamento con viti M4 esagonale set (10 mm) (Figura 10).
    11. Secure "polso motor2roof2" con il gruppo al punto 2.3.10 con le viti a brugola 4x M3 (Figura 11).
    12. montaggio sicuro al punto 2.3.11 e il montaggio in fase di noi 2.3.7viti di 4x M3 a brugola (15 mm) (Figura 11).
    13. Fissare 2 "Joint limitatore di movimento" e 2 collari per albero mediante viti 4x M4 esagono (15 mm) (Figura 12a).
    14. Utilizzare collari per albero per proteggere gli alberi e "frame tetto polso" con viti 8x M3 esagono (8 mm) (Figura 12b).
    15. Far scorrere collari per albero in assemblea 2.3.13 nei pozzi in assemblea 2.3.14 e fissare collari per albero supplementari con "Supporto inferiore a gomito" con le viti a brugola M4 4x (15 mm). Poi, unire le due parti e fissare con la leva (Figura 13).
    16. Fissare "muro di sostegno" per l'assemblaggio in fase 2.3.15 con viti 6x M4 esagono (15 mm) (Figura 13b). Fissare il supporto da tavolo e di assemblaggio in fase 2.3.16 con viti a brugola 6x M6 (15 mm) (Figura 13C).

3. Progettazione di Mirror Robsistema ot

  1. Modello matematico per il controllo automatico
    1. Impostare modello dinamico per il controllo automatico del movimento dell'arto superiore (Figura 14).
      NOTA: un modello dinamico di movimento degli arti superiori umana può essere espressa con cinematica delle articolazioni e collegamenti. Pertanto, utilizzando un'equazione per il robot manipolatore, la modellazione può essere ottenuto come illustrato di seguito:
      figure-protocol-1
      NOTA: ( figure-protocol-2 : La posizione comune vettore, figure-protocol-3 : Velocità Joint vettore, figure-protocol-4 : Accelerazione Joint vettore, H: matrice di inerzia, F: Coriolis e la matrice forza centrifuga, G: vettore di forze gravitazionali, E: matrice di coppia a causa di interazione con l'ambiente, figure-protocol-5 : Vettore di forc generalizzata es applicati alle articolazioni) L'emiplegico e sani braccio mostrano diversi aspetti del movimento. Cioè, il braccio plegico non può muoversi in tempo a causa di muscoli paralizzati o non possa fornire sufficiente coppia necessaria per il movimento. Pertanto, il sistema è progettato in modo che la formazione di riabilitazione può essere fatta tramite normale movimento attraverso il braccio plegico; in altre parole, il robot riabilitazione è attaccato al braccio plegico del paziente al fine di fornire proposte dal braccio sano e può essere formulato semplicemente come segue:
      Movimento di riabilitazione robot) = (movimento del braccio sano) - (emiplegica movimento del braccio).
    2. Con un robot riabilitazione, collegare braccio paralizzato del paziente al manipolatore, e osservare coppia supplementare e ritardo dovuto al braccio paralizzato causando errori nel sistema complessivo. Rilevare questo tramite un manipolatore sul lato plegico.
    3. Misurare gli errori (s (t): tracking error) come un'equazione matematica:
      es / ftp_upload / 54521 / 54521eq6.jpg "/>
      NOTA: (s: Tracking error, figure-protocol-6 : Progettazione definitiva matrice parametro positivo, figure-protocol-7 : Errore tra la posizione voluta e reale, figure-protocol-8 : Errore fra desiderato e velocità effettiva) L'errore di inseguimento sopra può essere combinato con un modello dinamico di movimento dell'arto superiore umano e può essere espresso come:
      figure-protocol-9
      NOTA: (K D: valore di guadagno derivativo con compensazione di feedback che cambia nel tempo, figure-protocol-10 : Matrice degli errori inerzia, figure-protocol-11 : Coriolis e matrice degli errori forza centrifuga)
    4. Per controllare ogni giunto del robot riabilitazione, usare Lagrdinamiche angian 8. Un'equazione dinamica di movimento per ogni giunto è:
      figure-protocol-12
      NOTA: (D: matrice dei coefficienti, figure-protocol-13 : Matrix attuatore di inerzia) Coefficiente D nell'equazione influenza sopra la coppia tra i giunti con effetto di accoppiamento inerziale tra i giunti 8. Il modello di controllo automatico di utilizzo di questo modello matematico può essere illustrato dallo schema a blocchi di Figura 14.
  2. Protocollo software (Figura 15)
    1. All'avvio del programma, stabilire una comunicazione con i motori e sensori, e inizializzare i valori. Una volta che i motori e sensori sono nella posizione iniziale (vedi 4.1.3), passare al ciclo principale.
      NOTA: Per la frequenza di campionamento del loop principale, si consiglia di 50 - 200 campioni / sec. Per il ritardo massimo, si consiglia di 2 secondi al massimo. Inoltre, per limiti di coppia, abbiamoconsiglia di regolare il valore di corrente del motore mediante software in modo che il motore gomito può esercitare 25 - 40 Nm e motore polso può esercitare 10 - 20 Nm.
    2. Dato che non è interrotto da un pulsante di arresto, leggere continuamente l'atteggiamento e valori di posizione attuale direzione del sistema di riferimento (AHRS) sensori 'per trasmettere i valori ai motori.
      NOTA: L'uscita dati è in quaternioni, e dovrebbe essere adeguatamente trasformato l'angolo desiderato per il movimento del robot. Scegliere una delle sensore coordinate fotogrammi come riferimento, e ripristinare la coordinata altro sensore frames. Con telai calcolati come riferimento, utilizzare la cinematica inversa per ottenere gli angoli finali uscita imbardata.
    3. Poiché non è interrotto da un pulsante di arresto, controlla continuamente le posizioni dei motori 'e aggiorna i valori per compiere movimento alla posizione desiderata fornite dai sensori AHRS.
      NOTA: La posizione del motore è fornito dal codificatore del motore che può essere controllato all'interno del software con la società del motore & #39; s fornito comando libreria software.
    4. Nel frattempo, registrare tutte le angolazioni e velocità angolari dai sensori AHRS.
    5. Una volta che le operazioni sono completate e l'utente preme il pulsante di arresto, uscire dal loop e finalizzare il robot spostandola nella posizione iniziale.
  3. Interfaccia utente grafica (GUI) (Figura 16)
    1. Aggiungere "errore" e "errore fuori" le funzioni per rilevare e gli errori di debug durante l'esecuzione.
    2. Aggiungere il pulsante lato paziente di scegliere il lato funzionamento del robot (lato paretico del paziente).
    3. Costruire una scatola di informazioni del paziente per identificare i pazienti.
    4. Aggiungere indicatori di stato del motore.
    5. Aggiungere i controlli di limitazione dell'angolo per la sicurezza.
    6. Configurare la massima velocità, accelerazione e decelerazione per ogni motore per prevenire lesioni muscolari e tendinee causa di un arto superiore rigido.
      NOTA: Il sistema riflette l'accelerazione e la decelerazione del braccio plegico.
    7. UNindicatori dd per recuperare posizione del motore e la velocità, e l'ingresso informazioni aggiornate.
    8. Costruire un controllo del nome della risorsa VISA per stabilire la comunicazione tra i sensori AHRS ed il sistema.
    9. Aggiungere una funzione di calibrazione per eliminare gli errori di deriva sensore accumulati.
    10. Disporre l'indicatore per i sensori al fine di recuperare le informazioni del sensore.
      Nota: le informazioni sensore include gli angoli articolari (angolo tra due sensori consecutivi) e la riserva della batteria.
  4. spasticità braccio superamento durante il funzionamento del robot specchio
    1. Selezionare i motori in grado di esercitare una coppia sufficiente per superare la spasticità per ogni giunto.
      NOTA: motor polso dovrebbe avere uscita di coppia superiore a 10 Nm, e motore gomito superiore 25 Nm.
    2. Per trasferire saldamente il movimento del robot al braccio del paziente, utilizzare cinghie che sono fatti di materiale semi-elastico per fissare l'avambraccio nella esoscheletro robot.
      NOTA: Semi-elastico cinghie, come stretccinghie tessuti H o poliestere / nylon cinghie intrecciate elastiche, sono raccomandati. Se le cinghie sono troppo elastico, esso non mantenere il braccio in posizione. Se le cinghie non sono elastiche affatto, muscoli o tendini lesioni possono verificarsi nel caso di un elevato grado di gomito spasticità.
    3. Per isolare gomito e polso di movimento, utilizzare 2 telai solidi combinati con un collare albero per fissare il polso stringendolo nel frame.
      NOTA: I collari per albero sono utilizzati per prevenire lesioni muscolari e tendinee, se la rigidità del polso è eccessiva.
    4. Utilizzare rinforzo intorno al manico per fissare la mano al robot.

4. Applicazione clinica del sistema specchio Robot

  1. Condurre la terapia specchio robotica
    1. Regolare l'altezza e la larghezza della tavola compito secondo le condizioni del paziente.
    2. Impostare uno specchio sulla linea mediana tra i due bracci, e impostarlo su un tavolo o piattaforma.
    3. Posizionare i sensori AHRS sul manico, polsoframe e bordo della piattaforma su allineamento lato sano in parallelo con l'orientamento del robot.
      NOTA: l'asse di imbardata interno del sensore deve essere rivolta verso l'alto.
    4. Eseguire il software di terapia in un computer.
    5. Scegliere il lato emiplegico facendo clic sul pulsante interruttore Patient-Side.
    6. Impostare i limiti massimi angolari congiunta ai sensi della Condizione congiunta del paziente. Per un funzionamento sicuro, usare limite flessione del gomito meno di 50 °, limite di estensione del gomito più di -70º, limite di flessione del polso inferiore a 80 °, e il limite di estensione del polso più di -60º.
      NOTA: Plus e segni meno vengono corretti automaticamente e limiti sono stati anche corretti se fuori dai limiti a livello di software.
    7. Impostare massima velocità, accelerazione e decelerazione. Per questi valori, utilizzare valore di velocità tra 0 e 22,5 rpm per il motore del gomito e l'uso valore di velocità tra 0 e 33 giri per il motore polso.
      NOTA: Per la terapia convenzionale specchio, impostare tutti i valori a zeroper immobilizzare il robot.
    8. Compila le informazioni del paziente.
    9. Accendere tutte le AHRS sensori prima di eseguire il programma.
    10. Eseguire il programma facendo clic sul pulsante freccia nell'angolo in alto a sinistra del programma.
    11. Una volta che il "salva come" pop up pronta, scrivere nomi di file adeguati per i dati di risultato sulla scatola corda e premere ok.
    12. Mentre il robot e il braccio sana sono nella posizione iniziale (entrambe le mani dal corpo e paralleli tra loro), premere il pulsante di calibrazione per inizializzare i valori dei sensori a zero per la posizione iniziale.
      NOTA: Vedere i punti 1.1.1 - 1.1.4 per le mani utilizzate in questo compito.
    13. Premere il tasto STOP quando sono stati completati tutti i compiti.
      NOTA: per la terapia specchio robotico, un ingegnere biomedico dovrebbe agire come coordinatore principale, e il terapista occupazionale dovrebbe assistere il paziente.
  2. Clinical uno studio su soggetti sani
    1. Condurre uno studio clinico su soggetti sani per confermarela sicurezza e la fattibilità 8. Dare l'istruzione ( "Non spostare il braccio plegico da soli.") Per i soggetti per il movimento completamente passivo del braccio emiplegico.
    2. Posizionare entrambi gli avambracci sui telai, e le mani sulle maniglie. Quindi, fissare gli avambracci con le cinghie.
  3. La valutazione degli effetti terapeutici
    1. Prima della terapia, condurre valutazioni funzionali come Fugl-Meyer scala di valutazione 9, modificata scala Ashworth 10, modificato indice di Barthel 11, test di funzionamento mano Jebsen, misurazione della potenza mano, prova di negligenza spaziale unilaterale, e il motore potenziali evocati di prova per i pazienti.
    2. Condurre sperimentazione clinica per pazienti colpiti da ictus con robot specchio 2-dimensionale per il 30 - 60 min al giorno. Dare l'istruzione ( "Non spostare il braccio plegico da soli.") Per i pazienti.
    3. Dopo che i pazienti compiono ultima sessione, condotta follow-up valutazioni funzionali.

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Risultati

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sei soggetti sani condotto un 'pennarello compito' (toccare i due tavolette alternativamente con una penna attaccata sulla mano sano come mostrato in Figura 17) 10 volte che hanno avuto in media 106 sec per soggetto. è stato osservato alcun evento avverso, e la terapia specchio robotico è stato dimostrato di essere fattibile.

Inoltre, è stato condotto uno studio clinico per i medici di riabilitazione. Abbiamo ...

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Discussione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lo scopo primario di questo studio era di sviluppare un sistema robotico specchio tempo reale per il recupero funzionale di un braccio plegico utilizzando un algoritmo di controllo automatico. L'effetto della terapia robot-assistita sul recupero a lungo termine di impairment arto superiore dopo ictus è stato dimostrato utile in studi precedenti 12, e sono stati introdotti vari tipi di robot a braccio 13-20. Tuttavia, studi precedenti di robot arti superiori che realizzano il movimento del bracc...

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Dichiarazioni

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo lavoro è stato sostenuto dal cervello Fusion Programma di Seoul National University (800-20.120.444) e la interdisciplinare Initiative di ricerca Programma dal College of Engineering e College of Medicine, Università Nazionale di Seoul (800-20.150.090).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
LabVIEWNational InstrumentsSoftware di progettazione del sistema
Alimentatore a 24 VXP PowerMHP1000PS24 24VQualsiasi alimentatore a 24 V dovrebbe funzionare AHRS
sensor receiverE2boxEBRF24GRCV
AHRS sensorsE2boxEBIMU-9DOFV2Avrai bisogno di un totale di 3 sensori. Qualsiasi sensore AHRS funzionerà Modulo
motore piatto EC90Maxon323772 + 223094 + 453231Qualsiasi motoriduttore con superiore a 30 Nm dovrebbe fare. (Per le nostre parti lavorate su misura, avrai bisogno di questi particolari motori piatti e moduli di trasmissione, ma il rapporto di trasmissione e l'encoder possono variare) 
Modulo motore piatto EC45Maxon397172Qualsiasi motoriduttore con più di 10 Nm dovrebbe andare bene (per le nostre parti lavorate su misura, dovresti usare lo stesso modulo di riduttore, ma il rapporto di trasmissione, il motore e l'encoder possono variare)
Controllore EPOS2 70/10Maxon375711Questo può essere sostituito con il controllore EPOS 24/5 Controllore
EPOS2 24/5 RegolatoreMaxon367676
Connettore e set di caviMaxon381405 + 384915 + 275934 + 354045Puoi anche realizzare questi cavi. I connettori e le informazioni sui cavi corrispondenti possono essere trovati in "300583-Hardware-Reference-En.pdf" e "300583-Cable-Starting-Set-En.pdf
"Accoppiamento - Oldham, tipo di vite di fermoMisumiMCORK30-10-12Il tipo può variare
Accoppiamento - Alta rigidità, Oldham,
Tipo di vite di fermo		MisumiMCOGRK34-12-12Il tipo può variare
Collari alberoMisumiSCWDM10-B  Avrai bisogno di 4 set
Collari per alberiMisumiSDBJ10-8Avrai bisogno di 2 set
di alberi linearidi precisione Misumi PSSFG10-200Qualsiasi albero dritto di 10 mm di diametro con almeno 200 mm di lunghezza dovrebbe andare bene.
Cuscinetti con alloggiamentiMisumiBGRAB6801ZZ
Albero di dispersione della forza del motore a gomito CAD 3Dlavorato su misura
Supporto del gomito inferiorelavorato su misuraDisegni delle parti Telaio
del tetto del gomitolavorato su misuraDisegni delle parti Parete
supportolavorata su misuraDisegni delle partiAvrai bisogno di 2 telai.
Coperchio cilindro cavo con giunto a gomito di partilavorati su misura
Albero di dispersione della forza del motore del polsosu misuraDisegni di parti Telaio
del tetto del polsolavorato su misuraDisegni
Accoppiamento del polso superiore coperchio del cilindro cavolavorato su misuraDisegni delle parti
del polso inferiore coperchio del cilindro cavolavorato su misuraDisegni delle parti
Limitatore di movimento del giuntosu misuraDisegni delle parti Maniglia
delle partistampate in 3D
Supporto del gomito superiorestampate in 3DAnello
riduzione dell'attritoDisegni delle partistampate in 3D
acrilicotaglio laser personalizzatoCompito dei disegni
tavololavorato su misuraDisegni
Spugna
Limitatore DOFstampato in 3DDisegni delle parti Coperchio
del limitatore DOFDisegni delle parti stampati in3D
HealthyarmDisegni delle parti3D
a sfera - Press fitMisumiBCHA18
Disegnistampate in 3D
Disegno distampate in 3DDisegni
assistenza angolataDisegni di partistampate in 3DOpzionale
Assistenza curvaDisegni di partiDisegni di parti stampate in3D
assistenza sempliceDisegni di partistampate in 3DTaglio
laser personalizzatoopzionale Task boardDisegni
di Disegni lavorato di parti Accoppiamento lavorato Disegni Disegni delle parti di Specchio delle partidelle partisiliconica Maniglia stampati in Rulli di parti parti di parti stampate in 3D con stampate in 3D con delle parti

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hamzei, F., et al. Functional plasticity induced by mirror training: the mirror as the element connecting both hands to one hemisphere. Neurorehabil Neural Repair. 26 (5), 484-496 (2012).
  2. Thieme, H., Mehrholz, J., Pohl, M., Behrens, J., Dohle, C. Mirror therapy for improving motor function after stroke. Cochrane Database Syst Rev. 3, CD008449(2012).
  3. Dohle, C., et al. Mirror therapy promotes recovery from severe hemiparesis: a randomized controlled trial. Neurorehabil Neural Repair. 23 (3), 209-217 (2009).
  4. Pervane Vural, S., Nakipoglu Yuzer, G. F., Sezgin Ozcan, D., Demir Ozbudak, S., Ozgirgin, N. Effects of Mirror Therapy in Stroke Patients With Complex Regional Pain Syndrome Type 1: A Randomized Controlled Study. Arch Phys Med Rehabil. 97 (4), 575-581 (2016).
  5. De Santis, D., et al. Robot-assisted training of the kinesthetic sense: enhancing proprioception after stroke. Front Hum Neurosci. 8, 1037(2015).
  6. Smorenburg, A. R., Ledebt, A., Deconinck, F. J., Savelsbergh, G. J. Practicing a matching movement with a mirror in individuals with spastic hemiplegia. Res Dev Disabil. 34 (9), 2507-2513 (2013).
  7. Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).
  8. Niku, S. Chapter 4, Dynamic Analysis and Forces. Introduction to Robotics: Analysis, Systems, Applications. , Prentice Hall. (2001).
  9. Sanford, J., Moreland, J., Swanson, L. R., Stratford, P. W., Gowland, C. Reliability of the Fugl-Meyer assessment for testing motor performance in patients following stroke. Phys Ther. 73 (7), 447-454 (1993).
  10. Bohannon, R. W., Smith, M. B. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Phys Ther. 67 (2), 206-207 (1987).
  11. Shah, S., Vanclay, F., Cooper, B. Improving the sensitivity of the Barthel Index for stroke rehabilitation. J Clin Epidemiol. 42 (8), 703-709 (1989).
  12. Lo, A. C., et al. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. N Engl J Med. 362 (19), 1772-1783 (2010).
  13. Ho, N. S., et al. An EMG-driven exoskeleton hand robotic training device on chronic stroke subjects: task training system for stroke rehabilitation. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975340(2011).
  14. Hesse, S., Schulte-Tigges, G., Konrad, M., Bardeleben, A., Werner, C. Robot-assisted arm trainer for the passive and active practice of bilateral forearm and wrist movements in hemiparetic subjects. Arch Phys Med Rehabil. 84 (6), 915-920 (2003).
  15. Lum, P. S., et al. MIME robotic device for upper-limb neurorehabilitation in subacute stroke subjects: A follow-up study. J Rehabil Res Dev. 43 (5), 631-642 (2006).
  16. Yang, C. L., Lin, K. C., Chen, H. C., Wu, C. Y., Chen, C. L. Pilot comparative study of unilateral and bilateral robot-assisted training on upper-extremity performance in patients with stroke. Am J Occup Ther. 66 (2), 198-206 (2012).
  17. Nef, T., Mihelj, M., Riener, R. ARMin: a robot for patient-cooperative arm therapy. Med Biol Eng Comput. 45 (9), 887-900 (2007).
  18. Ozkul, F., Barkana, D. E., Demirbas, S. B., Inal, S. Evaluation of proprioceptive sense of the elbow joint with RehabRoby. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975466(2011).
  19. Pehlivan, A. U., Celik, O., O'Malley, M. K. Mechanical design of a distal arm exoskeleton for stroke and spinal cord injury rehabilitation. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975428(2011).
  20. Zhang, H., et al. Feasibility studies of robot-assisted stroke rehabilitation at clinic and home settings using RUPERT. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975440(2011).

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