Name: 반신 불수 팔의 기능 복구를위한 로봇 미러 치료 시스템 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 32 s
Description: 학습하세요 실시간 로봇 미러 치료 시스템을 이용한 반신 불수 팔의 기능 회복 방법을. 이 기술은 본체감각 입력을 강화하여 뇌졸중 환자의 신경가소성을 촉진하고 작업 치료 결과를 개선합니다.

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이 작품은 엔지니어링 및 의과 대학, 서울 대학교 (800-20150090) 대학에서 뇌 융합 프로그램 서울 대학교 (800-20120444) 및 학제 간 연구 이니셔티브 프로그램에 의해 지원되었다.

모든 절차를 검토하고 서울 대학교 병원의 임상 시험 심사위원회의 승인을했다. 1. 거울 치료 작업 <ol><li> 2 차원 미러 치료 작업의 예 (도 3) <ol><li> 거울에 워밍업 운동에 대한 5 분을 보면서 자유롭게 건강한 팔을 이동합니다. 주 : 환자가 리드미컬하게 건강한 팔의 움직임을 행사할 수 있도록 하나 메트로놈을 이용할 수있다. </li><li> 건강 측면에서 드리블 약 5 분 ( &quot;공을 구멍에&quot;작업)을위한 당구와 유사한 선택한 구멍에 작은 공을 놓습니다. 드리블 약 5 분 ( &quot;축구 게임&quot;작업) 대한 축구 유사한 목표로 작은 공을 놓습니다. </li><li> 테이블에 배치 번호 스티커를 사용 (작업 &quot;점은 추적&quot;) 번호 순서대로 건강 측면의 핸들을 이동하고 반대 방향으로 돌아갑니다. 약 5 분 동안 반복합니다. </li><li> 이러한 교류 등 일상 생활에서 모든 개체를 사용하여최대 건강 측면에 핸들을 사용 (작업 &quot;컵 이동&quot;) 선택된 장소에 밀어 넣습니다. 약 5 분 동안 반복합니다. </li></ol></li></ol> 미러 로봇 시스템의 구성 요소 (2) <ol><li> AHRS 센서 설정 <ol><li> 3 시판 AHRS 센서를 얻습니다. 참고 : AHRS 센서 자기 센서, 가속도계 및 자이로 센서 (총 9 축)으로 구성되어 있습니다. </li><li> USB 커넥터와 PC에 AHRS 센서를 연결합니다. </li><li> 일반 센서 설정을 구성 할 하이퍼 터미널 또는 기타 통신 소프트웨어를 사용합니다. </li><li> 각각의 센서를 AHRS를 들어, RS232 통신을 선택 COM 포트로 설정합니다. 그런 다음, 8 초당 115,200 비트, 데이터 비트 전송 속도를 설정 없음으로 패리티, 1 정지 비트, 그리고 없음으로 흐름 제어. <ol><li> COM 포트를 확인하려면, 왼쪽 하단에 홈 버튼을 클릭합니다. 마우스 오른쪽 버튼으로 컴퓨터를 클릭합니다. 그런 다음 속성을 클릭하십시오. 장치 관리자를 클릭합니다. 을 클릭하여 포트 (COM &amp; LPT) 탭을 확장합니다. </li></ol></li><li> 통신 일단unication는 설립 100 채널을 설정하고 각각의 센서 ID를 할당하고있다. 참고 : 일부 센서는 사용하기 전에 가속도계, 자이로 스코프 및 자력계의 교정이 필요할 수 있습니다. </li><li> 배터리 보호 구역을 표시 사원 수와 세트 센서와 같은 출력 형식을 설정합니다. 주 : 쿼터니온 컴퓨팅 속도를 높일뿐만 아니라 짐벌 로크 특이점을 제거하는 데 사용된다. </li></ol></li><li> 브러시리스 DC 모터 설정 <ol><li> 이 고성능 브러시리스 DC 모터와 컨트롤러를 준비합니다. </li><li> 각 제어기를 들어, 전원 공급 장치의 전원 케이블을 연결한다. 또한, 모터에 모터 케이블, 홀 센서 케이블 및 인코더 케이블을 연결한다. </li><li> 다른 컨트롤러에 CAN-CAN 케이블을 연결합니다. 참고 : CANopen을이 장치 사이의 통신에 사용됩니다. </li><li> 각 제어기 디바이스를 구별하기위한 설정 노드 ID. </li><li> 일반적인 구성의 PC에 USB 케이블을 연결합니다. </li><li> contro을 전원을 전원 공급 장치 스위치llers와 모터. </li><li> 모터, 홀 센서, 엔코더를 구성하고 조정하는 모터 제조 업체에서 제공하는 시스템 구성 소프트웨어를 사용합니다. 참고 : 각도 한계와 집 위치가 안전한 작동 구성해야합니다. </li></ol></li><li> 프레임과 모터의 조립 주 : 모든 주문 제작 부분은 인용 부호에 이름이 지정됩니다. 재료 및 장비의 표를 참조하여 그림 4에서도 13을하시기 바랍니다. <ol><li> 팔꿈치 관절 모터의 모터 축에 키 홈과 체결 체를 넣어 및 M5 육각 소켓 고정 나사 (도 4)을 사용하여 고정. </li><li> 4X M5 소켓 헤드 나사 (10mm)를 사용하여 팔꿈치 모터 &quot;팔꿈치 결합 중공 실린더 커버&quot;를 확보하고, 단계 2.3.1 부착 결합 동체의 상부에있는 커플 링의 버퍼 부분 (중간 슬라이더 부분) 배치 (그림 4). </li><li> &quot;팔꿈치 옥상 프레임&quot;에 베어링 볼을 연결합니다그리고 4 배 M4 소켓 헤드 나사 (8mm) (그림 5)로 고정합니다. </li><li> &quot;낮은 팔꿈치 지원&quot;으로 &quot;팔꿈치 모터의 힘을 분산 축&quot;을 연결하고 4 배 M3 소켓 머리 나사 (6mm)로 고정합니다. 그런 다음 &quot;낮은 팔꿈치 지원&quot;의 상단에 &quot;위 팔꿈치 지원&quot;을 배치하고 8 배 M3 소켓 머리 나사 (12mm) (그림 6)를 사용하여 고정합니다. </li><li> 상단, 중간 단계 2.3.3에서 조립 및 하단의 커플 링 본체의 마지막 부분에 단계 2.3.4에서 어셈블리를 놓습니다. 모두 함께 가입하고 M5 육각 소켓 세트 나사 (10mm) (그림 7)와 커플 링 본체를 고정합니다. </li><li> 배 M5 소켓 헤드 나사 (15mm) (그림 7)를 사용하여 단계 2.3.2 단계 2.3.5 및 조립에 안전한 조립. 4 점을 확보하는 단계 2.3.2에서 어셈블리를 돌립니다. </li><li> 4X M4 소켓 헤드 나사 (10mm)를 이용하여 손목 모터 &quot;저급 손목 결합 중공 실린더 덮개&quot;고정. 그리고, 하나의 장소모터 축에 키 홈과 체결기구 및 M4 육각 소켓 고정 나사를 이용하여 고정; 이어서, 결합 동체의 위쪽에 커플 링 (도 8)의 완충 부분을 배치했다. </li><li> 양면 테이프 나 접착제의 종류 (그림 9)와 &quot;손목 옥상 프레임&quot;위에 &quot;마찰 감소 링&quot;을 연결합니다. </li><li> &quot;처리&quot;로 &quot;손목 모터의 힘을 분산 축&quot;을 연결하고 4 배 M2.5 소켓 머리 나사 (4mm) (그림 10)를 사용하여 고정합니다. </li><li> 상단, 중간 단계 2.3.8에서 조립하고, 하단의 커플 링 본체의 마지막 부분에 단계 2.3.9에서 어셈블리를 배치합니다. 모두 함께 가입하고 M4 육각 소켓 세트 나사 (10mm) (그림 10)와 결합 몸을 고정합니다. </li><li> 배 M3 소켓 머리 나사 (그림 11)를 사용하여 단계 2.3.10에서 어셈블리 &quot;손목 motor2roof2&quot;를 고정합니다. </li><li> 단계 단계 2.3.11 및 어셈블리의 안전한 조립이 우리를 2.3.7ING 배 M3 소켓 머리 나사 (15mm) (그림 11). </li><li> 2 &quot;공동 운동 제한&quot;및 4 배 M4 소켓 헤드 나사 (15mm) (그림 12A)를 사용하여 2 축 칼라를 고정합니다. </li><li> 샤프트와 8 배속 M3 소켓 머리 나사 (8mm) (그림 12B)를 사용하여 &quot;손목 옥상 프레임&quot;을 확보하기 위해 샤프트 칼라를 사용합니다. </li><li> 조립 2.3.14에서 샤프트에 조립 2.3.13에서 샤프트 칼라를 밀어 배 M4 소켓 헤드 나사를 사용하여 &quot;낮은 팔꿈치 지원&quot;(15mm)를 추가 샤프트 칼라를 고정합니다. 그 후, 두 부분을 결합하고 레버 (도 13A)로 고정. </li><li> 6 배 M4 소켓 헤드 나사 (15mm) (그림 13B)를 사용하여 단계 2.3.15에서 어셈블리에 &quot;지원의 벽을&quot;고정합니다. 6 배 M6 소켓 머리 나사를 사용하여 단계 2.3.16에서 테이블 스탠드 조립 (15mm) (그림 13C)를 고정합니다. </li></ol></li></ol> 거울 롭 3. 디자인오티 시스템 <ol><li> 자동 제어에 대한 수학적 모델 <ol><li> 상지 운동의 자동 제어를위한 설정 동적 모델 (그림 14). 주 : 인간 상지 운동의 동적 모델 조인트 링크의 운동을 이용하여 표현 될 수있다. 아래와 같이 따라서, 로봇 머니퓰레이터에 대한 식을 사용하여 모델링 방법 : <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq1.jpg" /> 노트: ( <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq2.jpg" /> : 공동 위치 벡터, <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq3.jpg" /> : 공동 속도 벡터, <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq4.jpg" /> : 공동 가속 벡터, H : 관성 행렬, F : 코리올리과 원심력 행렬, G : 중력, E의 벡터 : 토크 행렬로 인해 환경과의 상호 작용, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq5.jpg" /> : 일반 forc의 벡터<html> 관절에 적용 ES)를 편마비와 운동의 건강한 팔 쇼 다양한 측면. 즉 편마비 아암 인해 근육 마비 시간에 이동할 수 없다 또는 동작에 필요한 충분한 토크를 제공 할 수있다. 따라서 시스템은 재활 훈련이 편마비 팔을 통해 정상 동작을 통해 수행 될 수 있도록 설계되었습니다; 다음 즉, 재활 로봇 건강한 팔의 움직임을 제공하기 위해 환자의 편마비 아암에 부착되고 간단히 배합 될 수있다 : (편마비 팔 움직임) - 재활 로봇) = (건강한 팔 운동)의 움직임. </li><li> 재활 로봇 전체 시스템에 오류를 일으키는 인한 마비 아암 매니퓰레이터에 마비 환자의 팔을 부착하고, 추가로 토크와 시간 지연을 관찰한다. 편마비 측의 조작을 통해이를 감지합니다. </li><li> 수학 방정식으로 : 오류 (추적 오차의 (t)) 측정 : 에스 / ftp_upload / 54521 / 54521eq6.jpg &quot;/&gt; 참고 : (S : 추적 오류, <img alt="식 (7)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq7.jpg" /> : 양성 명확한 설계 파라미터 행렬 <img alt="식 (8)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq8.jpg" /> : 원하는 실제 위치 사이의 오류, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq9.jpg" /> : 상기 트래킹 에러 인간 상지 운동의 동적 모델과 결합 될 수있다) 원하는 실제 속도 간의 오차는 다음과 같이 표현 될 수있다 : <img alt="식 (10)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq10.jpg" /> 참고 : (K D : 시간이 지남에 따라 변경 피드백 보상 미분 게인 값, <img alt="식 (11)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq11.jpg" /> : 관성 오류 행렬, <img alt="식 (12)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq12.jpg" /> : 코리올리 원심력 에러 매트릭스) </li><li> 재활 로봇의 각 관절을 제어하려면 Lagr를 사용angian 역학 (8). 각 관절에 대한 운동의 동적 방정식은 다음과 같습니다 <img alt="식 (13)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq13.jpg" /> 참고 : (D : 계수 행렬, <img alt="식 (14)" src="/files/ftp_upload/54521/54521eq14.jpg" /> 다음 식 액츄에이터 관성 행렬) 계수 D는 위의 관절 (8) 사이의 관성 커플 링 효과와 관절 사이의 토크에 영향을 미친다. 이 수학적 모델을 이용하여 자동 제어 모델은도 14의 블록 방식으로 도시 될 수있다. </li></ol></li><li> 소프트웨어 프로토콜 (그림 15) <ol><li> 프로그램이 시작되면, 모터와 센서와의 통신을 확립 한 값을 초기화한다. 모터 및 센서는 초기 위치 (4.1.3 참조)에 일단, 메인 루프로 이동합니다. 참고 : - 200 샘플 / 초 메인 루프의 샘플링 주파수를 들어, 우리는 50을 추천합니다. 최대 지연을 위해, 우리는 기껏해야 2 초를 권장합니다. 또한, 토크 한계를 들어,40 Nm의 손목 모터가 10 발휘할 수 - - 20 nm의 팔꿈치 모터 (25)를 발휘 할 수 있도록 소프트웨어와 함께 모터 전류 값을 조절하는 것이 좋습니다. </li><li> 이 정지 버튼에 의해 인터럽트되지 않는 연속 자세를 읽고 표제어 참조 시스템 (AHRS) 센서의 현재 위치 값은 모터의 값을 송신한다. 주 : 데이터 출력 쿼터니온이며, 적절 로봇 동작을위한 원하는 각도로 변환한다. 참고로 프레임을 조정 센서 중 하나를 선택하고 다른 센서는 프레임을 좌표 재설정합니다. 기준으로 계산 된 프레임, 최종 출력 요우 각도를 구하는 역 운동학을 사용한다. </li><li> 이 정지 버튼에 의해 중단되지 않기 연속적 자동차의 위치를​​ 확인하고 AHRS 센서에 의해 제공되는 원하는 위치로 이동을 수행하는 값을 업데이트. 주 : 모터 위치가 모터 회사 및 #와 소프트웨어 내부 확인할 수 모터의 엔코더에 의해 제공된다39;의 제공 소프트웨어 라이브러리 명령. </li><li> 한편, AHRS 센서에서 모든 각도와 각속도를 기록한다. </li><li> 작업이 완료되고, 사용자가 정지 버튼을 누른 후에는 루프를 종료하고 원래의 위치로 이동시켜 로봇을 마무리. </li></ol></li><li> 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) (도 16) <ol><li> &quot;오류&quot;를 추가하고 실행하는 동안 감지하는 기능과 디버그 오류 사항 &quot;오류&quot;. </li><li> 로봇 동작면 (환자의 마비 측)을 선택하는 환자 사이드 버튼을 추가합니다. </li><li> 환자를 식별하는 환자 정보 박스를 구축. </li><li> 모터 상태 표시기를 추가합니다. </li><li> 안전을 위해 각도 제한 컨트롤을 추가합니다. </li><li> 때문에 뻣뻣한 상지에 근육과 힘줄 부상을 방지하기 위해 각 모터의 최대 속도, 가속도, 감속을 구성합니다. 주 : 시스템은 편마비 암의 가속과 감속을 반영한다. </li><li> 에이DD 지표 모터의 위치와 속도, 그리고 입력 전류 정보를 검색 할 수 있습니다. </li><li> AHRS 센서와 시스템 사이의 통신을 설정하기 위해 VISA 리소스 이름 컨트롤을 구축 할 수 있습니다. </li><li> 누적 센서 드리프트 에러를 제거하기 위해 교정 함수를 추가한다. </li><li> 센서 정보를 검색하기 위해 센서에 대한 지표를 마련. 주 : 센서 정보는 관절 각도 (두 개의 연속 센서 사이의 각도) 및 배터리 보호 구역을 포함한다. </li></ol></li><li> 미러 로봇 동작 동안 극복 아암 경련 <ol><li> 각 관절 경직을 극복하기에 충분한 토크를 발휘할 수 모터를 선택합니다. 참고 : 손목 모터는 10 Nm의보다 높은 토크 출력 및 팔꿈치 모터보다 높은 25 Nm의를 가져야한다. </li><li> 단단히 환자의 팔 로봇 운동을 전달하기 위해, 로봇의 외골격 팔뚝을 해결하기 위해 반 탄성 재료로 이루어지는 스트랩을 사용한다. 참고 : 예를 스트레치 같은 반 탄성 스트랩,시간 패브릭 스트랩 또는 폴리 에스테르 / 나일론 탄성 꼰 끈이 권장됩니다. 스트랩이 너무 신축성있는 경우, 위치에 팔을 보유하지 않을 것이다. 스트랩은 모두 탄성 없으면 근육 또는 힘줄 부상 팔꿈치 경련 고도의 경우에 발생할 수있다. </li><li> 팔꿈치, 손목 운동을 분리하기 위해, 프레임을 압박하여 손목을 고정하는 샤프트 칼라 조합이 견고한 프레임을 사용한다. 주 : 칼라를 손목의 강성이 과잉이면 근육 및 건 부상을 방지하기 위해 사용된다. </li><li> 로봇에 손을 해결하기 위해 핸들 주위에 끈을 사용합니다. </li></ol></li></ol> 미러 로봇 시스템 4. 임상 응용 프로그램 <ol><li> 로봇 미러 요법을 실시 <ol><li> 환자의 상태에 따라 높이와 작업 테이블의 폭을 조정합니다. </li><li> 두 팔 사이의 중간 선에서 미러를 설정하고 테이블이나 플랫폼에서 설정합니다. </li><li> 핸들, 손목에 AHRS 센서를 배치프레임, 로봇의 방향과 평행 건강 측면 정렬에 플랫폼의 가장자리. 참고 : 센서의 내부 요 축이 가리키는해야합니다. </li><li> 컴퓨터에있는 치료 소프트웨어를 실행합니다. </li><li> 환자 측 스위치 버튼을 클릭하여 편마비 쪽을 선택합니다. </li><li> 환자의 관절 상태에 따라 최대 관절 각 제한을 설정합니다. 안전한 작동을 위해, 팔꿈치 굴곡 한계 이하 50º보다 더 -70º보다 팔꿈치 확장 제한, 이하 80º보다 손목 굴곡 제한, 손목 확장 제한을 사용하여 이상 -60º. 참고 : 플러스와 마이너스 기호가 자동으로 수정하고 한계도 경계의 밖으로 경우 소프트웨어 레벨에서 수정된다. </li><li> 설정 최고 속도, 가속도 및 감속도. 이러한 값의 경우, 손목 모터 0, 33 RPM 사이의 팔꿈치 모터와 사용 속도 값을 0 ~ 22.5 RPM 사이의 속도 값을 사용합니다. 참고 : 기존의 거울 치료의 경우, 모든 값을 0으로 설정로봇을 고정합니다. </li><li> 환자 정보를 입력합니다. </li><li> 프로그램을 실행하기 전에 모든 AHRS 센서의 전원을 켭니다. </li><li> 프로그램의 왼쪽 상단 모서리에있는 화살표 버튼을 클릭하여 프로그램을 실행합니다. </li><li> 일단, 최대 프롬프트 팝 &quot;다른 이름으로 저장&quot;문자열 상자를 눌러 확인에 결과 데이터에 대한 적절한 파일 이름을 작성합니다. </li><li> 로봇과 건강 암 (두 손 떨어져 몸과 평행에서 서로) 초기 위치에 있지만, 초기 위치 0으로 센서 값을 초기화 할 수있는 보정 버튼을 누릅니다. 참고 : 단계 1.1.1 참조 -이 작업에 사용되는 손을 위해 1.1.4. </li><li> 모든 작업이 완료 눌러 STOP 버튼을 누릅니다. 참고 : 로봇 거울 치료를 들면, 생물 의학 엔지니어는 주요 조정자 역할을해야하며, 작업 치료사는 환자를 지원해야합니다. </li></ol></li><li> 건강한 주제에 대한 임상 연구 <ol><li> 확인을 위해 건강한 주제에 대한 임상 연구를 실시안전 및 타당성 8. 명령 줄 ( &quot;자신에 편마비 팔을 이동하지 마십시오을.&quot;) 편마비 팔을 완전히 수동적 인 운동의 주제에. </li><li> 핸들에 모두 프레임에 팔, 손을 놓습니다. 그런 다음, 끈으로 팔을 고정합니다. </li></ol></li><li> 치료 효과의 평가 <ol><li> 치료 전에 환자에 대한 잠재적 인 테스트를 유발 등 Fugl-마이어 평가 척도 (9), 수정 애쉬 워스 규모 (10), 수정 바델 지수 (11), Jebsen 손 기능 검사, 손 전력 측정, hemispatial 방치 시험, 모터 등의 기능 평가를 실시하고 있습니다. </li><li> 하루에 60 분 - 30 2 차원 미러 로봇 뇌졸중 환자에 대한 임상 시험을 실시한다. 명령 줄 ( &quot;자신에 편마비 팔을 이동하지 마십시오을.&quot;) 환자에. </li><li> 환자가 마지막 세션을 수행 한 후, 행위 추적 기능 평가. </li></ol></li></ol>

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저자는 공개 아무것도 없어.

본 연구의 주된 목적은 자동 제어 알고리즘을 이용한 편마비 아암의 기능 회복에 대한 실시간 미러 로봇 시스템을 개발 하였다. 뇌졸중 후 상부 사지 손상 장기적 회복 로봇 보조 요법의 효과는 이전 연구 12 유익한 입증하고, 아암 로봇의 각종 13-20 도입되었다. 그러나, 양측 팔의 움직임을 실현 상지 로봇의 이전 연구 미러 치료 14-15 개념 상이한 미러를 사용하지 않고, 기계적 연결을 적용 하였다. 따라서, 우리의 연구는 고유 감각 입력을 용이하게하기 위해 실제 거울을 사용하여 자신의 작업의 연장이 될 수 있습니다. 이전 시스템을 업그레이드하기 위해, 우리는 건강한 팔에 AHRS 센서를 적용하고 편마비 팔꿈치와 손목에 모터를 부착하여 실시간으로 이동 편마비 팔 수 있었다. 에 편마비 팔에서 고유 감각 입력뇌의 감각 피질 미러 로봇 시스템을 통해 향상 될 수있다. 고유 감각의 촉진은 향후 연구에서 기능적 뇌 MRI...

뇌졸중 환자를 들어, 편마비 팔의 장애는 효과를 쇠약하게하고있다. 양손 활동을 수행 할 수있는 능력은 일상 생활에 필수적이지만, 편마비 아암의 기능적 결손들은 뇌졸중 시작 후 심지어 몇 년 남아있다. 간단한 작업은 편마비 팔의 기능 회복에 거의 영향을 미치지의 병원에서 다양한 교육 프로그램 중, 운동은 운동 또는 수동 반복의 범위를 증가시킵니다. 이러한 이유로, 일상 생활 (ADLS)의 활동과 관련된 의미있는 작업의 훈련은 병원에서 작업 치료에 적용되고있다. 거울 요법의 효과는 neurorehabilitation 1-4에서 이전의 연구에 의해 입증되었다. 미러 치료는 건강한 아암을 이동시키면서 편마비 아암 실시간으로 움직이는 것처럼 거울을 이용하여 허상을 유도함으로써 수행된다. 그것은 감각 피질 (1)의 활성화에 의해 뇌의 신경 가소성을 촉진 할 수 있습니다. 따라서, 모토R 전력과 편마비 암의 기능을 향상시킬 수있다. 그러나, 종래의 미러 요법은 암 편마비 실제로 움직이지 않는 것이 중요한 제한에 갖는다. 따라서 폐쇄 피드백 메커니즘을 사용하여, 종래의 미러 치료 간단한 부가 모듈로 실시간 2 축 미러 로봇 시스템을 개발 하였다. 이것은 신경 가소성 및 편마비 아암의 기능 회복 (도 1 및 2) 5-7에서 중요하게 고려되는 감각 피질에 고유 감각 입력을 전달할 수있다.

<table><tbody><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td><td></td><td>시스템 설계 소프트웨어</td></tr><tr><td>24 V 전원 공급 장치</td><td>XP 전원</td><td>MHP1000PS24 24V</td><td>모든 24 V 전원 공급 장치는</td></tr><tr><td>AHRS 센서 수신기</td><td>E2box</td><td>EBRF24GRCV</td><td></td></tr><tr><td>AHRS 센서</td><td>E2box</td><td>EBIMU-9DOFV2</td><td>총 3 개의 센서가 필요합니다. 모든 AHRS 센서는</td></tr><tr><td>EC90 플랫 모터 모듈</td>인 <td>Maxon</td><td>323772 + 223094 + 453231</td>를 수행합니다<td>. 30 Nm 이상의 모든 기어드 모터가 수행해야 합니다. (우리의 맞춤형 가공 부품의 경우, 이러한 특정 플랫 모터와 기어 모듈이 필요하지만, 기어 비율과 인코더는 다를 수 있습니다)&nbsp;</td></tr><tr><td>EC45 플랫 모터 모듈</td><td>Maxon</td><td>397172</td><td>10 Nm 이상의 모든 기어드 모터가 수행해야 합니다(맞춤형 가공 부품의 경우 동일한 기어 모듈을 사용해야 하지만 기어비, 모터 및 엔코더는 다를 수 있음)</td></tr><tr><td>EPOS2 70/10</td><td>컨트롤러 Maxon</td><td>375711</td><td>EPOS 24/5 컨트롤러로 교체 가능</td></tr><tr><td>EPOS2 24/5 컨트롤러</td><td>Maxon</td><td>367676</td><td></td></tr><tr><td>커넥터 및 케이블 세트</td><td>Maxon</td><td>381405 + 384915 + 275934 + 354045</td><td>이러한 케이블도 만들 수 있습니다. 커넥터와 해당 와이어 정보는 "300583-Hardware-Reference-En.pdf"와 "300583-Cable-Starting-Set-En.pdf"에서 찾을 수</td></tr> 있습니다. <tr><td>커플링- 올드햄, 세트 스크류 타입</td><td>Misumi</td><td>MCORK30-10-12</td><td>타입은 다를 수 있습니다</td></tr><tr><td>. 커플링- 고강성, Oldham, 세트 스크류 타입</td><td>Misumi</td><td>MCOGRK34-12-12</td><td>타입은 다를 수 있습니다</td></tr>. <tr><td>샤프트 칼라</td><td>Misumi</td><td>SCWDM10-B &nbsp;</td><td>4세트가 필요합니다</td></tr><tr><td>샤프트 칼라</td><td>Misumi</td><td>SDBJ10-8</td><td>당신은 2 세트의</td></tr><tr><td>정밀 선형 축</td><td>Misumi</td>가 필요할 것입니다<td>&nbsp; PSSFG10-200</td><td>최소 200mm 길이의 직선 10mm 직경 축이라면 반드시 해야 합니다.</td></tr><tr><td>하우징이 있는 베어링</td><td>Misumi</td><td>BGRAB6801ZZ</td><td></td></tr><tr><td>Elbow 모터 힘 분산 샤프트&nbsp;</td><td>맞춤형 가공</td><td>3D CAD&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>낮은 팔꿈치 지원</td><td>맞춤형 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>팔꿈치 옥상 프레임</td><td>맞춤형 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>지원 벽</td><td>맞춤형 가공</td><td>부품 도면</td><td>2개의 프레임이 필요합니다.</td></tr><tr><td>엘보우 커플링 중공 실린더 커버&nbsp;</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>손목 모터 힘 분산 샤프트</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>손목 옥상 프레임</td><td>맞춤형 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>상부 손목 커플 링 중공 실린더 커버</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>하부 손목 커플 링 중공 실린더 커버</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>조인트 이동 리미터</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td> 3D 인쇄 부품 도면 <td></td></tr><tr><td>처리</td><td></td><td>상</td><td></td></tr><tr><td>부 팔꿈치 지지대</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>마찰 감소 링</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>아크릴 거울</td><td>사용자 정의 레이저 절단</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>작업 테이블</td><td>사용자 정의 가공</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>실리콘 스폰지</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DOF 리미터</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>DOF 리미터 뚜껑</td><td>3D 프린팅</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>Healthyarm 핸들</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>볼 롤러 - 프레스핏</td><td>Misumi</td><td>BCHA18</td><td></td></tr><tr><td>골 포스트</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>서클 추적</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td></td></tr><tr><td>각도 보조</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td>선택</td></tr><tr><td>사항 곡선 지원</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td>선택 사항</td></tr><tr><td>일반 지원</td><td>3D 인쇄</td><td>부품 도면</td><td>옵션</td></tr><tr><td>작업 보드</td><td>사용자 정의 레이저 절단</td><td>부품 도면</td><td></td></tr></tbody></table>

반신 불수 팔의 기능 복구를위한 로봇 미러 치료 시스템

Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms

미러 치료는 뇌졸중 후 편마비 팔의 기능 회복을위한 임상에서 효과적인 작업 요법으로 수행되었습니다. 이것은 건강 아암을 이동시키면서 편마비 아암 실시간으로 움직이는 것처럼 거울을 이용하여 허상을 유도함으로써 수행된다. 그것은 감​​각 피질의 활성화를 통해 뇌의 신경 가소성을 촉진 할 수 있습니다. 그러나, 종래의 미러 요법은 암 편마비 실제로 움직이지 않는 것이 중요한 제한에 갖는다. 따라서, 우리는 편마비 아암의 실시간 움직임을 가능하게하는 밀폐 된 피드백 메커니즘을 이용하여 종래의 미러 치료 간단한 부가 모듈로 실시간 2 축 미러 로봇 시스템을 개발 하였다. 우리는 3 태도를 사용하고 팔꿈치 및 손목 관절, 및 외골격 프레임에 대한 참조 시스템 센서, 2 브러시리스 DC 모터 제목. 6 건강한 주제에 타당성 조사에서, 로봇 거울 요법은 안전하고 가능했다. 우리는 더 다이의 활동에 유용한 작업을 선택LY는 재활 의사의 피드백을 통해 훈련을 살고. 만성 뇌졸중 환자들은 거울 로봇 시스템의 2 주 후에 애플리케이션 Fugl 메이어 평가 스케일과 팔꿈치 굴곡 경련의 개선을 보였다. 로봇 거울 치료는 신경 가소성과 편마비 팔의 기능 회복에 중요한 것으로 간주되는 감각 피질에 고유 감각 입력을 향상시킬 수있다. 본 명세서 미러 로봇 시스템은 쉽게 개발 작업 요법을 향상시키는 데 효과적으로 사용될 수있다.

여섯 정상인을 대상 당 평균 106 초 취했다 10 배 (도 17에 도시 한 바와 같이, 건강한 손에 부착되는 펜 교대 개의 작은 판을 터치)에 &#39;펜 마킹 작업&#39;을 실시했다. 어떤 부작용도 관찰되지하고, 로봇 미러 치료가 가능한 것으로 입증되었다. 또한, 재활 의사의 임상 연구가 수행되었다. 우리는 효과적인 로봇 미러 작업 치료에 적합한 작업을 결정하기 위해 전문가 의견을 요청했다. 6 재활 의사의 의견과 함께, 미러 로봇에 의해 유도 환상의 정도 (수치 평가 척도 각 [NRS] 10에서 7.2) 작업 &quot;한 잔 이동&quot; &quot;구멍에 공&quot;과 가장 높은이었고, 다음 &quot;축구 게임 &#39;(7.0 / 10) 및 작업 (6.5 / 10)&quot;추적 점 &quot;. 양팔 간의 이동...

우리는, 자동 제어 기술을 사용하여 편마비 팔의 기능 회복을위한 실시간 미러 로봇 시스템을 개발 재활 의사의 피드백을 통해 건강한 주제에 대한 임상 연구 및 결정 작업을 실시했다. 이 간단한 미러 로봇 팔 편마비 뇌졸중 환자에서 작업 치료에 효과적으로 적용될 수있다.

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is ...

이 절차의 전반적인 목표는 편마비 팔의 기능적 회복을 위한 실시간 로봇 거울 치료 시스템을 도입하는 것입니다. 이 방법은 고급 작업 치료를 통해 편마비 팔의 기능적 회복이 가능하다는 것을 보여줌으로써, 중개 신경 재활 생체 의공학 연구의 핵심 질문들에 대한 답을 제시하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이러한 로봇 거울 치료의 주요 장점은 감각 피질로 전달되는 고유 수용성 입력을 강화할 수 있다는 것이며, 이는 뇌졸중 환자의 뇌 신경 가소성에 있어 매우 중요합니다.소프트웨어 프로토콜 개발과 프레임 및 모터 조립 과정이 복잡했기 때문에, 이 방법을 처음 접하는 연구자들은 어려움을 겪을 수 있습니다. 저희는 편마비 환자의 팔이 실제로 움직이지 않는다는 점에 한계가 있었던 기존의 신경 치료를 관찰하며 이 방법에 대한 아이디어를 처음 얻었습니다. 로봇 거울 치료를 위한 센서 설정, 조립 및 셋업 과정은 학습하기 어렵기 때문에 이 방법에 대한 시각적 시연이 매우 중요합니다.먼저 3개의 자세 및 방향 참조 시스템(AHRS 센서)을 준비하고, USB 커넥터를 사용하여 컴퓨터에 하나씩 연결합니다. 통신 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터에서 일반 센서 설정을 구성하십시오. 각 센서를 RS 232로 설정합니다.COM 포트를 선택하십시오. 그다음, 보드 레이트(baud rate)를 115,200 bits per second로 설정하십시오. 데이터 비트는 8로 설정합니다.패리티는 없음으로, 스톱 비트는 1로, 흐름 제어는 없음으로 설정하십시오.COM 포트를 확인하려면 왼쪽 하단 모서리에 있는 홈 버튼을 클릭하십시오. 컴퓨터 아이콘을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 속성, 장치 관리자를 선택한 다음 포트 탭을 클릭하여 확장하십시오. 통신이 연결되면 하이퍼터미널에 센서 측정값이 표시됩니다.그런 다음, 채널을 설정하고 각 센서에 서로 다른 ID를 할당합니다. 각 센서에 대해 구성, COM 포트 확인, 그리고 채널 및 ID 할당 과정을 반복합니다. 마지막으로, 출력 형식을 쿼터니언(quaternions)으로 설정합니다.그리고 센서가 배터리 잔량을 표시하도록 설정하십시오. 모터 샤프트에 키홈이 있는 커플링 바디 하나를 끼워 팔꿈치 관절 모터 조립을 시작합니다. 그다음 M5 육각 소켓 나사를 사용하여 이를 고정합니다.네 개의 10 mm M5 소켓 헤드 나사를 사용하여 엘보 커플링 중공 실린더 커버를 엘보 모터에 고정하십시오. 그런 다음 첫 번째 커플링 본체 위에 두 번째 버퍼 커플링 본체를 배치하십시오. 이어서 볼 베어링을 엘보 루프탑 프레임에 끼우고, 네 개의 8 mm M4 소켓 헤드 나사로 고정하십시오.다음으로, 엘보우 모터 힘 분산 샤프트를 하단 엘보우 지지대에 끼우고 6mm M3 육각 구멍 headless 나사 4개로 고정합니다. 그 다음, 하단 엘보우 지지대 위에 상단 엘보우 지지대를 놓고 12mm M3 육각 구멍 headless 나사 8개를 사용하여 고정합니다. 상단에는 부품 C를, 중앙에는 부품 B를, 하단에는 또 다른 커플링 바디를 배치합니다.이들을 함께 결합하고 10 mm M5 육각 소켓 나사 하나로 커플링 바디를 고정합니다. 그런 다음, 15 mm M5 소켓 헤드 나사 4개를 사용하여 이 조립품의 하단에 부품 A를 부착합니다. 다음으로, 10 mm M4 소켓 헤드 나사 4개를 사용하여 손목 모터로 하단 손목 커플링 중공 실린더 커버를 고정합니다.그 다음, 모터 샤프트에 커플링 바디를 장착합니다. M4 육각 구멍 나사 하나로 이를 고정하고, 그 위에 버퍼 커플링 바디를 추가로 장착합니다. 양면테이프를 사용하여 손목 루프탑 프레임 상단에 마찰 감소 링을 부착합니다.그다음, 손목 모터 힘 분산 샤프트를 핸들에 끼우고 4개의 M2.5 소켓 헤드 나사로 고정합니다. 상단에는 파트 F를, 중간에는 파트 E를, 하단에는 커플링 바디를 연결합니다. 커플링 바디는 10 millimeter M4 육각 소켓 나사로 고정합니다.4개의 10mm M3 소켓 헤드 나사를 사용하여 이 어셈블리 하단에 상단 손목 커플링 중공 실린더 커버를 추가합니다. 그런 다음, 4개의 15mm 소켓 헤드 나사를 사용하여 상단 손목 커플링 중공 실린더 커버 하단에 부품 D를 고정합니다. 다음으로, 안전을 위해 스펀지로 감싼 2개의 조인트 이동 제한기와 레버가 달린 2개의 샤프트 칼라를 4개의 15mm M4 소켓 헤드 나사로 고정합니다.그 다음, G 부분의 샤프트 칼라를 샤프트에 밀어 넣고, 8 mm M3 소켓 헤드 나사 8개를 사용하여 일반 샤프트 칼라 2개로 샤프트와 손목 상단 프레임을 함께 고정합니다. 15 mm M4 소켓 헤드 나사 4개를 사용하여 하단 팔꿈치 지지대로 추가 샤프트 칼라를 고정합니다. 그런 다음, 두 부품을 결합하고 레버로 고정합니다.마지막으로, 6개의 15 millimeter M4 육각 구멍付き 볼트를 사용하여 지지벽을 어셈블리에 부착하고, 6개의 15 millimeter M6 육각 구멍付き 볼트를 사용하여 테이블 스탠드를 고정합니다. 먼저 AHRS 센서를 핸들, 손목 프레임, 그리고 피험자의 건강한 쪽 플랫폼 가장자리에 배치하되, 로봇의 방향과 평행하게 정렬되었는지 확인합니다. 그 다음, 컴퓨터에서 치료 소프트웨어를 실행합니다.환자 측 전환 버튼을 클릭하여 편마비 측을 선택하십시오. 관절 각도 제한 범위를 다음과 같이 설정하십시오: 팔꿈치 굴곡 50도 미만, 팔꿈치 신전 -70도 초과, 손목 굴곡 80도 미만, 손목 신전 -60도 초과. 그런 다음, 팔꿈치 모터의 속도 값을 0에서 22.5 RPM 사이로 설정하십시오.손목 모터의 속도 값을 0에서 33 RPM 사이로 설정하고, 최대 가속도 및 감속도 값도 함께 설정하십시오. 그다음, 모든 AHRS 센서를 켭니다. 그런 후 프로그램 왼쪽 상단의 화살표 버튼을 클릭하여 프로그램을 실행하십시오."다른 이름으로 저장" 창이 나타나면 결과 데이터의 파일 이름을 입력하고 확인을 누르십시오. 마지막으로, 로봇과 건강한 팔이 양손이 몸에서 떨어져 서로 평행한 초기 위치에 있을 때, 보정 버튼을 눌러 센서 값을 0으로 초기화합니다. 먼저 참가자에게 건강한 팔을 사용하여 일련의 거울 치료 과제를 수행할 것임을 안내하십시오. 과제에는 구멍 속 공 넣기, 축구 게임, 점선 따라 그리기, 컵 옮기기가 포함됩니다.구멍에 공 넣기 과제의 경우, 당구 경기와 유사하게 선택한 구멍에 작은 공을 넣습니다. 마찬가지로, 축구 경기 과제에서는 실제 축구 경기처럼 작은 공을 드리블하여 골대에 넣습니다. 다음으로, 점 연결 따라가기 과제에서는 테이블 위에 부착된 번호 스티커를 안내 삼아 핸들을 숫자 순서대로 반복해서 움직입니다.그 후 반대 방향으로 되돌아옵니다. 마지막으로, 컵 이동 과제에서는 손잡이가 달린 컵을 잡아 지정된 위치로 밉니다. 5분이 경과할 때까지 이 과정을 반복합니다.여기 19개월 전 우측 기저핵 출혈을 겪고 2주 동안 로봇 거울 치료를 받은 환자의 결과가 제시되어 있습니다. 편마비 팔에 대한 Fugl-Meyer 평가 점수는 10회 세션 후 12점에서 17점으로 향상되었습니다. 또한, 강직도를 측정하는 팔꿈치 굴근의 수정 Ashworth 척도는 2등급에서 1+등급으로 감소하였습니다.그리고 좌측 외측 꼬집기 힘을 0에서 3파운드까지 증가시켰습니다. 숙달되면, 제대로 수행할 경우 로봇 거울 치료는 40분 이내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 수행하는 동안, 양팔 사이의 동시성 환상이 거울 치료에 필수적이라는 점을 아는 것이 중요합니다.본 절차의 개발 이후, 신경 재활 분야의 연구는 뇌졸중과 같은 뇌 병변 환자의 고유 수용성 감각을 향상시키기 위한 고급 작업 치료의 효과를 탐구하는 길을 열어줄 것입니다. 이 영상을 시청한 후에는 편마비 환자의 팔 기능 회복을 위한 실시간 로봇 거울 치료 시스템을 제작하고 운용하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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연구

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최근, 잠재 고객의 광대한 금액은 인간 - 로봇 상호 작용 시스템을 사용할왔다. 본 논문에서 우리는 신속하게 상호 작용 기능을 가능한 라이브러리를 만들 수 있습니다 오픈 소스 소프트웨어와 함께 새로운 로봇 장치의 통합을 설명합니다. 우리는 다음 neurorehabilitation 어플 리케이션을위한 임상 응용 프로그램을 설명합니다.

Haptic 그래픽 / 재활 : 가상 환경 도서관에 로봇을 통합하고 뇌졸중 치료에 적용

사용 transcranial 직류 자극과 로봇 치료의 추가 기능으로 기존의 재활 치료에 대 한 향상 된 치료 결과 뇌가 소성의 변조 때문에 발생할 수 있습니다. 이 문서에서는, 우리는 뇌졸중 후 모터 성능 향상을 위한 우리의 연구소에서 사용 되는 결합 된 방법을 설명 합니다.

상 지 대 한 Transcranial 직접 현재 자극과 로봇 치료의 사용

소설 소개 행동 결합 및 neuroimaging 프로토콜 고용 실시간 비디오 프로젝션 다리에서 자기 공명 화상 진 찰 스캐너 환경 내에서 미러 치료와 관련 된 신경 상호 특성화 목적 팬텀 사지 통증과 수족 과목입니다.

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이 연구는 손 재활을위한 새로운 로봇 보조 작업 지향 프로그램의 개발을보고합니다. 발달 과정은 뇌졸중을 앓고 후속 운동 제어 기능 장애로 고통받는 건강한 과목과 피험자 모두를 사용하는 실험으로 구성됩니다.

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이 연구는 선택적 신경 전달 수술 후 보철 기능을 향상시키는 프로토콜을 제시합니다. 재활 중재에는 환자 정보 및 선택, 상처 치유 지원, 상지의 감각 운동 영역의 피질 재 활성화, 선택적 근육 활성화 훈련, 일상 생활에서의 보철 처리 및 정기적 인 후속 평가가 포함됩니다.

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현재 프로토콜은 VR 기반 디지털 직업 훈련 시스템이 뇌졸중 후 인지 장애 및 상지 기능 장애가 있는 환자의 재활을 향상시키는 방법을 설명합니다.

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이 프로토콜은 4가지 모드를 통해 지능적인 피드백을 제공하는 상지 재활 로봇을 설명합니다. 이러한 모드는 상지 기능과 유연성을 향상시켜 환자의 삶의 질을 향상시킵니다.

Enhancing Upper Words Rehabilitation Robot을 통한 뇌졸중 후 상지 기능 및 운동 능력 향상

이 실험 프로토콜은 상지 기능 장애가 있는 뇌졸중 환자를 위한 이중 상지 작업 지향 로봇 시스템의 사용을 간략하게 설명합니다. 연구 결과는 이 시스템이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상 생활 활동을 크게 개선할 수 있음을 시사합니다.

뇌졸중 환자의 상지의 기능적 회복을 위한 Dual Upper Limb Task-Oriented Robotic System 적용

본 연구는 뇌졸중 환자를 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시스템을 소개하고 있으며, 이 시스템은 뇌파검사와 전기굴절 신호를 결합하여 상지 로봇 손을 제어하여 일상 활동을 향상시킵니다. 이 평가는 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용했습니다.

뇌졸중 환자의 일상 활동을 향상시키기 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스 제어 상지 로봇 시스템

이 프로토콜은 뇌졸중 후 편마비 재활을 위해 침대 옆 하지 재활 로봇을 사용하는 임상 효능과 환자의 편안함을 평가하는 것을 목표로 하며, 무작위 대조 시험을 통해 전통적인 수기 치료와 결과를 비교합니다.

뇌졸중 재활에 침상 하체 재활 로봇의 적용: 무작위 대조 시험

학습하세요 실시간 로봇 미러 치료 시스템을 이용한 반신 불수 팔의 기능 회복 방법을. 이 기술은 본체감각 입력을 강화하여 뇌졸중 환자의 신경가소성을 촉진하고 작업 치료 결과를 개선합니다.

반신 불수 팔의 기능 복구를위한 로봇 미러 치료 시스템

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