[发明专利]用于合作式地上康复的动力矫形系统

说明书

本发明涉及一种动力矫形系统，例如外骨骼(100)，其通过如下方式用于地上康复目的：按康复状况中的实时需要调适及调整，借此所述系统可最初经控制以基于预定辅助水平但所述预定辅助水平可变化、基于一或多个康复参数或经受治疗的穿戴者(109)的特定需要而通过与所述系统的操作相关联的适当变数的施加及调整，来执行用于所述穿戴者(109)的步态功能。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年3月14日提出申请的标题为“用于地上康复的动力矫形系统(Powered Orthotic System for Overground Rehabilitation)”的第61/781,408号美国临时申请案及2013年5月3日提出申请的标题为“用于通过动力下肢矫形器康复的控制调制方法(Methods of Control Modulation for Rehabilitation Through Powered LowerExtremity Orthotics)”的第61/819,377号美国临时申请案的权益。

背景技术

过去十年已见证对机器人康复装置的重要研究，主要归因于显著患者群体及相关联护理成本。举例来说，在美国每年有610,000人经历首次中风。2010年在美国，与中风人群相关联的总护理成本(包含直接及间接成本)估计为$539亿。尽管并非所有这些成本是由于受损步态，但显著百分比的中风幸存者具有影响其生活质量的移动性损伤。对于缺血性中风(其代表所有中风的83％)，幸存者面对显著持久损伤：出院后六个月，50％展现轻偏瘫，30％需要辅助来行走，26％在疗养院，且26％在辅助生活中心。

已开发若干个基于踏车的机器人康复装置来辅助用于具有受损步态的这些患者的步态康复过程。这些基于踏车的机器人康复装置中的一些甚至已作为部署在康复设施中的商业装置出现。机器人辅助步态康复中的当前商业领导者为由Hocoma开发的LOKOMAT。此装置为固定的身体重量支撑踏车(BWST)系统，其具有在失状平面中的经致动髋部及膝盖以及经致动向前/向后骨盆运动。大且固定的系统当前在全国各地可担负得起购买装置且牺牲空间来装纳其的几个大的研究医院中使用。LOKOMAT研究者已通过创造模拟环境且将反馈得分呈现给用户而非常努力地弥补对因不在现实世界中行走而迷失的用户的生物反馈。对类似技术的其它研究努力已追求进一步扩展用户模仿地上行走的程度。一个装置为来自特温特大学的LOPES，其包含如地上行走中所见沿向前/向后及向右/向左方向的完全骨盆定位。另一装置为来自特拉华大学的ALEX，其完全释放用户的一条腿以更好地模拟具有单腿损伤的病人(例如中风患者)的地上行走。

然而，这些系统具有许多缺点。至今，几乎所有方法一直为固定装置，其中身体重量由框架支撑，且踏车装置模拟地上运动。踏车的运动驱迫下肢运动，即使患者正尝试不移动。由此些系统促进的行走运动与在现实世界中需要的行走运动仅具有表面相似性。因此驱迫患者进一步学习一套不同技巧及能力以在借助固定系统中的一者治疗之后在正常的现实世界环境中操作。

本发明解决对如下系统的需要：所述系统可提供对现实世界情景的后续不受辅助处理所必需的促进肌肉及神经系统能力的发展的治疗辅助且克服先前方法的缺点。

发明内容

为了克服先前方法的限制，已开发了下文所描述的发明系统。特定来说，元素组合提供在通过动力矫形器进行的步态辅助中遇到的问题的解决方案的独特且新颖益处。

移动式未栓系外骨骼的进展已引起提供康复辅助同时地上行走的一新类别的辅助装置。这些系统不依赖于架空身体重量支撑且不局限于踏车；替代地，此些系统允许用户的骨骼支撑其身体重量。此类别中的一个此类装置称作由Ekso Bionics开发的EKSO^TM。EKSO^TM在两条腿的髋关节及膝关节处具有失状平面致动且通过移动关节(通过行走步态)而工作。其通过在关节处遵循基于位置的轨迹而经控制以产生所要行走运动。