專利名稱：用于刺激訓(xùn)練的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及訓(xùn)練設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種能夠佳/f吏用者同時同步地訓(xùn) 練感覺和運動系統(tǒng)的訓(xùn)練系統(tǒng)和方法。本發(fā)明進(jìn)一步針對通過生物反 饋、生理監(jiān)視以及再評定過程來控制設(shè)備或操作者改變感覺刺激變量 的應(yīng)用，所述感覺刺激變量包含前庭、聽覺、視覺、觸覺、壓力、 運動以及神經(jīng)肌肉刺激。
背景技術(shù)：
目前已創(chuàng)造出用于感覺刺激的系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)設(shè)計用于刺激 視覺、嗅覺及聽覺系統(tǒng)的變化(參閱專利6,702,767)。這些系統(tǒng)用于 娛樂以;s^提升情緒和緩解壓力，并且在某些情況下，也用于治療應(yīng)用。 利用這些系統(tǒng)的應(yīng)用方法主要i殳計用于創(chuàng)建不同的刺激環(huán)境。這些系 統(tǒng)沒有慮及組合用于特定的多種感覺訓(xùn)練規(guī)程的前庭、聽覺、視覺、 觸覺、壓力、運動以及神經(jīng)肌肉刺激的組合的感覺和運動輸入。因此， 需要一種能夠提供前庭、聽覺、視覺、觸覺、壓力、神經(jīng)肌肉刺激及 運動刺激的多種感覺刺激i殳備，以及一種應(yīng)用這些刺激變量的方法， 目的是娛樂及生理和心理治療的治療干預(yù)，從而減輕壓力、改善放松， 并改善多種感覺的處理、協(xié)調(diào)以及認(rèn)知能力。
發(fā)明內(nèi)容
簡要描述本發(fā)明提供一種多種感覺刺激系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的方法。所述系 統(tǒng)設(shè)計用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的感覺刺激設(shè)備的缺點，并且適用于使用 前庭、聽覺、視覺、觸覺、壓力、運動、神經(jīng)肌肉刺激、生物v^饋及 視聽輸送/神經(jīng)刺激作為訓(xùn)練變量的靈活的、個性化的多種感覺刺激 程序，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用所述變量開發(fā)多種感覺刺激程序的方 法。定義在本說明書中"系統(tǒng)控制"定義為包括控制和或記錄系統(tǒng)的范疇，該系統(tǒng)包括 視覺、聽覺、運動、壓力、振動、電刺激、圖形顯示輸出以及生理反 應(yīng)傳感器。"運動(Motor)"刺激定義為移動訓(xùn)練。"雙重運動"平臺指彼此附接的上部運動平臺和下部旋轉(zhuǎn)平臺。所述系統(tǒng)包含雙重運動平臺，在圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)提供 前庭刺激；以及第二上部運動平臺，提供圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)平面運動、 純線性運動或U形前庭刺激模式，定制輪廓(custom profile)可通 過對所有三個軸以優(yōu)選運動的任何組合進(jìn)行編程來組合。在一些實施例中不包括圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運動平臺及一些刺激變量觸覺、壓力 及神經(jīng)肌肉刺激。該系統(tǒng)經(jīng)獨特設(shè)計，從而使觀察光學(xué)光儀器固定于 關(guān)節(jié)式臂及裝配桿，該裝配桿附接至下部旋轉(zhuǎn)運動平臺，且與其作為 一體而移動；并使主控系統(tǒng)固定至旋轉(zhuǎn)平臺，且兩者通過整流環(huán)供電，這允許IMt者與參與者一前一后地一起移動，同時可手動訪問系統(tǒng)的 控制及安全功能。操作者坐在可訪問控制面板的兩個座位中的一個 上?？刂泼姘骞潭ㄓ陉P(guān)節(jié)式臂和安裝于所述旋轉(zhuǎn)平臺且使計算機監(jiān)視 器、計算機系統(tǒng)和鍵盤也附接至所述關(guān)節(jié)式臂的桿。操作者可旋轉(zhuǎn)關(guān) 節(jié)式臂，從而將控制面板、計算機系統(tǒng)、鍵盤和監(jiān)視器置于觀察視線 內(nèi)。通過圍繞附接至關(guān)節(jié)式臂的旋轉(zhuǎn)軸來旋轉(zhuǎn)燈或通過移動關(guān)節(jié)式 臂進(jìn)行定位，將觀察光學(xué)光儀器定置于參與者的視線內(nèi)。該觀察光學(xué) 光儀器具有通過初級主控系統(tǒng)或次級控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的發(fā)光二極 管燈泡。燈置于參與者的上方，并且不,皮任何外殼包圍，從而使環(huán)境變量成為觀察體驗中的一個因素。該觀察光學(xué)光儀器為圓形，具有彩 色透鏡及其后部的玻璃擴散器。可選地，可將掩模施加在該觀察光學(xué) 光儀器上，從而在觀察時創(chuàng)建不同的形狀。應(yīng)用于燈的程序在初級主 控系統(tǒng)或次級控制系統(tǒng)內(nèi)預(yù)編程。各可變視覺刺激程序的不同在于從 色鐠一端開始而在另一端結(jié)束的顏色序列及視覺跟蹤順序、或處于該 觀察光學(xué)光儀器的特定位置處的參與的顏色。觀察光學(xué)光儀器的放置 對參與者有一定的影響，且其可置于參與者上方的水平面內(nèi)的任何位置；觀察光學(xué)光儀器也可向下傾斜并保持在參與者身體坐直時的視線 位置的平行線內(nèi)。除了觀察光學(xué)光儀器外，還具有可M置在視線內(nèi) 的視頻監(jiān)視器以及可被放置在參與者眼睛上以進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練和 認(rèn)知及性能訓(xùn)練的頭戴式視頻裝置。所述支撐平臺附接至上部運動平臺，且包含最少5個變換器，所 述其變換器分別位于脊骨下底部、左上肩、右上肩、左大腿下及右 大腿。這允許基于操作者的檢查結(jié)果和建議來單獨選擇各個待應(yīng)用的 變換器；在一些實施例中可不包括此特征。從外部放大器對所述變換 器進(jìn)行供電，并且所述變換器從初級主控系統(tǒng)、次級控制系統(tǒng)或任何 外部音頻回放設(shè)備接收用于聲音插口的輸入。就功能而言，變換器由 聲音文件供電；且某些聲音文件具有特定的聲音文件，所述特定的聲 音文件與光程序關(guān)聯(lián)，從而使聲音、光以及支持體驗被整合并且專用 于預(yù)期的反應(yīng)。所述主控操作系統(tǒng)包含GUI (圖形用戶界面)，其允許選擇光和 聲音程序并在參與者上執(zhí)行所選光和聲音程序。聲音文件為wav文 件，并且充當(dāng)光程序的主時間代碼源，并在運動控制選擇為自動才莫式 時，充當(dāng)運動控制的主時間代碼源。 一旦選定聲音文件，則將其輸出 至頭戴式耳機或安裝在參與者頭部后方的震動觸覺傳感器或揚聲器。 在自動模式時，運動控制文件為midi文件，其一_5^皮選擇，則被轉(zhuǎn) 換成模擬信號并發(fā)送至運動控制器用于運動控制指令。運動控制文件 被看作是從屬于聲音文件。光程序為midi文件并且存儲在文件庫中； 一旦通過GUI選擇光程序，則通過軟件代碼將其轉(zhuǎn)換為dmx文件， 并且基于來自操作者的應(yīng)用方法進(jìn)行選擇，接著將其發(fā)送至觀察光學(xué) 光儀器以對發(fā)光二極管進(jìn)行供電。光程序被看作是主聲音文件的從屬 文件。通過安裝的HMI (A^L界面)，感覺刺激系統(tǒng)可對運動進(jìn)行手動 控制，其中所述HMI可對上下雙重運動控制平臺進(jìn)行獨立的方向及 速度控制。此外，運動控制器允許每小時一次的計數(shù)日志，若總計不 平衡，則禁止產(chǎn)生運動。對于壓力、神經(jīng)肌肉刺激、視聽輸送/神經(jīng) 刺激、EEG及生物反饋傳感器的應(yīng)用，存在額外的手動控制。這些 控制基于作為來自該設(shè)備的感覺刺激的應(yīng)用方法的一部分的評定和 檢查結(jié)果來選擇。因此，本發(fā)明揭示了一種提供同時的感覺及運動刺激作為訓(xùn)練的 方法及設(shè)備，其中所述訓(xùn)練進(jìn)一步通過生物反饋輸入、評定結(jié)果以及 基于臨泉險查結(jié)果和應(yīng)用方法的決策樹來解決。訓(xùn)練的方法使得使用者能夠通過同步過程同時訓(xùn)練參與者的感 覺和運動系統(tǒng)，其中所述同步過程允許不同的感覺及運動刺激變量和 反應(yīng)與所述刺激同時執(zhí)行，從而訓(xùn)練使用者的感覺運動系統(tǒng)。由主控 系統(tǒng)執(zhí)行所述同步過程，所述主控系統(tǒng)在空間上整合設(shè)備的位置，并 且允許對用于同步感覺和運動訓(xùn)練的設(shè)備的一些變量進(jìn)行控制。所述 同步系統(tǒng)以多種不同的模式進(jìn)行同步訓(xùn)練1) 操作者-使用者定義的指令集；2) 預(yù)編程的訓(xùn)練規(guī)程；以及3) 生物反饋，這可包括對下列中一個或多個的手動或自動響應(yīng)a) EEG (腦電圖)b) EMG (肌電圖)c) ECG (心電圖)d) EOG (眼電圖)e) SCP (慢皮層電位)f) GSR (皮膚電反應(yīng)-皮膚電導(dǎo))g) 呼吸h )脈搏氧飽和度(pulse oximetery) i)高分辨率溫度j) BVP (光體積描記) k)迷走緊張(vagaltone) 1) HRV (心率變異性)
b. 腦電圖(EEG)
c. 皮膚電導(dǎo)，以及
d. 根據(jù)技能的響應(yīng)時間
可通過允許訓(xùn)練變量的同步的初級主控系統(tǒng)來控制所提供的訓(xùn) 練的方法。此外，該訓(xùn)練的方法慮及操作者以及將被應(yīng)用的規(guī)程及預(yù) 編程或生物^j績響應(yīng)驅(qū)動方法應(yīng)用。該設(shè)備可用于具有發(fā)育遲滯、學(xué) 習(xí)障礙、腦損傷、退化性神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、神經(jīng)損傷(例如中風(fēng)、創(chuàng)傷 性腦損傷、孤獨癥、阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥、脊髓損傷、截肢) 的兒童及成人，可用于娛樂、減輕壓力以及峰值性能培訓(xùn)；并且可用 于提高體育成績。


圖1為具有本發(fā)明匯集所有特征的訓(xùn)練運動平臺的側(cè)視圖la為具有安裝至旋轉(zhuǎn)平臺的垂直及水平軸運動平臺的訓(xùn)練平 臺及所附接的臺面的水平側(cè)視圖lb為具有編號為1-25的發(fā)光二極管的觀察光學(xué)光儀器以及可 放置在訓(xùn)練參與者視線內(nèi)的視頻監(jiān)視器的底視圖2為沒有內(nèi)框架且沒有所附線性致動器/螺旋機構(gòu)的外部支撐 框架的多個正視圖
2.1左上-頂視圖，2.2左下-水平側(cè)視圖，2.3右下-水平正
視圖
圖2a為無內(nèi)框架的外框架的頂視圖，其示出安裝在框架軌的底 部上的下部滑輪系統(tǒng)，該下部滑輪系統(tǒng)(5)附接至垂直軸上的線性 致動器/螺旋機構(gòu)并對其進(jìn)行驅(qū)動；
圖2b為水平側(cè)視圖，其中垂直線性致動器/螺旋機構(gòu)(6)被安 裝且附接至對其進(jìn)行驅(qū)動的下部滑輪系統(tǒng)(7);圖3示出了外框架視圖(50)-和內(nèi)框架(9)，其中附有線性致 動器/螺旋機構(gòu)
3.1左上-頂視圖，3.2左下-水平側(cè)視圖，3.3右下-水平正 視圖3a為外框架(50)及內(nèi)框架(9)的頂視圖，示出了安裝在內(nèi) 框架(9)上的水平線性滑軌(8)，水平安^ (10)附接至水平線 性滑軌(8)以及水平線性致動器/螺旋機構(gòu)(11)。
圖3b為外框架(50)及內(nèi)框架(9)的水平側(cè)視圖，示出了附接 至水平線性致動器/螺旋機構(gòu)(11)的水平安泉H (10),上部滑輪系 統(tǒng)(12)附接至電動機軸，所述電動機附接至水平軸電動機裝配臺 (13 );
圖3c為外框架(50)及內(nèi)框架(9)的水平正視圖，示出了水平 安^fel (10 )附接至水平線性滑軌(8 )及上部滑輪系統(tǒng)(12 ),以及 垂直軸線性致動器/螺旋機構(gòu)(6);
圖3d為外框架(50)及內(nèi)框架(9)的水平側(cè)視圖，示出了水平 軸電動機(14 )附接至上部滑輪系統(tǒng)(12 )及水平軸電動機裝配臺(13 ), 以及垂直軸電動機(15 )附接至垂直軸電動機裝配臺(16)及垂直軸 下部滑輪系統(tǒng)(5 )，且垂直軸電動機(15 )驅(qū)動垂直軸線性致動器及 螺旋機構(gòu)(6);
圖3e為外框架(50)及內(nèi)框架(9)的水平正視圖，示出了水平 軸電動機(14 )附接至上部電動機裝配臺(13 )及上部滑輪系統(tǒng)(12 )， 以及內(nèi)框架(9 )以垂直線性滑軌及軸承組件(17 )附接至外框架(50);
圖4a示出了控制兩個軸的垂直及水平運動的整個運動平臺，如 圖4a所示，所述運動平臺可被用作獨立的運動設(shè)備；
圖4b示出了安裝至4.b中所示的旋轉(zhuǎn)平臺的4a中所示的兩個上 部軸組件；
圖5為旋轉(zhuǎn)臺的水平視圖，所述旋轉(zhuǎn)臺具有兩個安裝框架，即在 允許圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的中心轂(20)之上或之下的上部框架(18)及 下部框架(19)。 6個輪附接至上部框架(18 ),所述輪有助于支撐放 置于其上的重量。此外，旋轉(zhuǎn)基座具有允許電流通過的整流環(huán)(21);附接至上部旋轉(zhuǎn)基座平臺的是電動機及旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動組件(22 )， 所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動組件(22 )附接至允許旋轉(zhuǎn)基座圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的 鏈組件(23 )。上部框架組件(18 )旋轉(zhuǎn)而下部平臺(19 )保持固定: 因此，所述電動機及齒輪驅(qū)動組件(22 )隨上部平臺(18 ) —起旋轉(zhuǎn);
圖6為手動模式下的光控制示意圖7為自動模式下的光、聲音及運動控制示意圖8為生理響應(yīng)模式下的光、聲音;^運動控制示意圖9示出了手動運動控制輸入；
圖IO為自動運動控制示意圖11為使用生理響應(yīng)模式的自動運動控制示意圖12示出了血管氣嚢泵/壓力設(shè)備；
圖13示出了經(jīng)皮膚的電坤申經(jīng)刺激(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation, TENS ) /神經(jīng)肌肉刺激這向放置于客戶肢端上 的電極提供電流；
圖14列出了可作為生理響應(yīng)輸入而合并的生理響應(yīng)傳感器；
圖15為支撐平臺的俯視圖，客戶將躺在臺上，變換器將排列在 每側(cè)肩部、脊骨下部以及每條腿上，臺內(nèi)揚聲器放置在頭部所在的位 置；
圖16示出了可放置在使用者眼睛之上的頭戴式視頻裝置；
圖17示出了描述了用于訓(xùn)練程序的感覺刺激變量的實施的決策樹。
具體實施例方式
感覺刺激設(shè)備的描述 現(xiàn)參照附圖
圖1.2示出訓(xùn)練設(shè)備的側(cè)視圖。人被置于支撐平臺32 (圖15) 上，并且被置于坐位或臥位。臺32能夠被設(shè)置成從坐直到完全仰臥 (平躺)的位置。觀察光學(xué)光儀器3 (圖lb)附接至關(guān)節(jié)式臂組件48，關(guān)節(jié)式臂組件48附接至裝配桿49,裝配桿49附接至上部旋轉(zhuǎn) 安裝框架18 (圖5 )。觀察光學(xué)光儀器3可位于參與者頭部上方，且 處于參與者視線之內(nèi)。觀察光學(xué)光儀器3可利用光儀器內(nèi)的不同的燈
泡提供不同色彩的刺激，由操作者確定。
支撐平臺32安裝于水平安裝板10 (圖3a )。水平安裝fe 10通過 線性滑軌8 (圖3a)和水平線性致動器/螺旋機構(gòu)11 (圖3a)附接至 內(nèi)框架組件9 (圖3 a )。該附接使得平臺能夠以線性方式在水平軸上 移動。此外，支撐平臺32能夠在水平安裝板10上旋轉(zhuǎn)其位置，其中 臺可基于支撐平臺32的位置相對于水平線性致動器/螺旋機構(gòu)進(jìn)行左 右線性運動或上下線性運動。如圖3b所示，上部滑輪系統(tǒng)12附接至 水平線性致動器/螺旋機構(gòu)11,并且在上部運動平臺中提供線性移動。 圖3c中示出上部滑輪系統(tǒng)12及線性滑軌8的細(xì)節(jié)的水平正視圖。
支撐平臺32也提供運動的垂直面分量。如圖3d所示，垂直軸電 動機15附接至垂直軸電動機裝配臺16,且驅(qū)動垂直軸下部滑輪系統(tǒng) 5，垂直軸下部滑輪系統(tǒng)5上下移動垂直軸線性致動器/螺旋機構(gòu)6。 垂直軸線性致動器6以垂直軸線性滑軌17 (圖3e)附接至內(nèi)框架9。 隨著操作者>^動控制器選擇不同的運動輪廓(motion profile )，圖 9中水平線性致動器/螺旋機構(gòu)11及垂直線性致動器/螺旋機構(gòu)6被控 制并創(chuàng)建不同的運動輪廓，例如但不限于圍繞水平軸的圓形運動、 U形運動、純線性運動、純垂直運動以及正弦運動。
如圖4.a所示，在一些實施例中可將兩軸平臺用作獨立的運動平 臺。在圖4.b中，兩軸運動平臺安裝在旋轉(zhuǎn)平臺2 (圖5)頂部。圖5 示出了具有兩個安裝框架一上部框架18及下部框架19的旋轉(zhuǎn)平臺2, 其中所述兩個安裝框架附接至中心轂組件20。六個輪附接至上部框架 18,這些輪有助于支撐放置于其上的重量。旋轉(zhuǎn)基座2具有安裝在中心轂 20內(nèi)部的整流環(huán)21，所述整流環(huán)允許向i殳備的所有系統(tǒng)控制供電。電動 機及旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動組件(22)附接至上部旋轉(zhuǎn)基座平臺18,且所述電動 機及旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動組件(22)附接至允許上部旋轉(zhuǎn)基座18圍繞中心軸旋 轉(zhuǎn)的鏈組件(23 )。上部框架組件(18 )旋轉(zhuǎn)，而下部平臺(19 )保持固 定因此電動機及齒輪驅(qū)動組件(22)隨上部平臺(18) —起旋轉(zhuǎn)。如圖 4.b所示，當(dāng)垂直及水平軸平臺1附接至旋轉(zhuǎn)平臺2時，有許多不同的運 動組合可應(yīng)用于支撐平臺32上的參與者?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖6所示的控制系統(tǒng)。在手動模式下，光控制使用可控制 midi軟件代碼26的初級主控操作系統(tǒng)24，所述midi軟件代碼26可 被轉(zhuǎn)換成dmx代碼27，且隨后發(fā)送至觀察光學(xué)光儀器3。初級主控 系統(tǒng)24使用GUI觸絲界面39 (圖18 ) 39,該界面允許選擇midi 軟件代碼以用于光程序。次級控制操作系統(tǒng)25提供用于選擇和運行 midi軟件代碼26中所包含的光程序的替換方法。
圖7示出了自動模式下選擇的光、聲音及運動的控制。初級主控 系統(tǒng)24發(fā)送midi軟件代碼26，所述midi軟件代碼26被轉(zhuǎn)換成dmx 27，且隨后發(fā)送至觀察光線儀器3及垂直和水平以及旋轉(zhuǎn)運動平臺1 、 2。此外，初級主控系統(tǒng)24發(fā)送聲源 wav文件28或可充當(dāng)觀察光學(xué) 光儀器3、垂直和水平運動平臺l及旋轉(zhuǎn)平臺2的主時間線源代碼35 的類似的等效文件，并且向頭戴式耳機30、揚聲器31、支撐平臺32 及變換器33提供音頻輸出。
圖8示出了初級主控系統(tǒng)24，其協(xié)調(diào)生理響應(yīng)傳感器36的輸出， 并控制所述輸出直接到達(dá)觀察光學(xué)光儀器3、直接到達(dá)運動控制基座 l或2、直接到達(dá)音頻輸出設(shè)備、頭戴式耳機30、揚聲器31、支撐平 臺32及變換器33。圖9示出了手動運動控制輸入37,其可控制3軸 運動控制器41，并控制小時計數(shù)器42。此外，信號被導(dǎo)向運動平臺 的垂直軸伺服電動機15、水平軸伺服電動機14及旋轉(zhuǎn)伺服電動機22。 圖10示出了自動運動控制如何通過釆用來自初級主控平臺24或次級 控制操作系統(tǒng)25的信號進(jìn)行工作，所述信號將^tiL送到3軸運動控 制器43的模擬/數(shù)字輸入，且隨后控制所述伺服電動機，即運動平臺 的垂直軸伺服電動機15、水平軸伺服電動機14及旋轉(zhuǎn)伺服電動機22。
圖11示出了運動控制如何受到生理傳感器36的影響，生理傳感 器36向次級操作系統(tǒng)25和初級主控操作系統(tǒng)24發(fā)送信號，初級主 控操作系統(tǒng)24向3軸控制器上的模擬/數(shù)字輸AiL送信號，3軸控制 器隨后控制運動平臺的垂直軸伺服電動才幾15、水平軸伺月良電動才幾14 及旋轉(zhuǎn)伺服電動機22。
圖12示出了基于操作者選擇的偏好置于參與者肢端的壓力泵/血 管氣嚢設(shè)備44。圖13示出了 TENS/神經(jīng)肌肉刺激單元45,這向放置 ;客戶肢端上的電極提供電流。圖14示出了生理響應(yīng)傳感器36，所 述傳感器可用作操作者程序修改或系統(tǒng)控制的自動控制的客觀變量。圖15示出了支撐平臺32的頂視圖，支撐平臺32具有處于適當(dāng) 位置的五個傳感器33以及處于臺頭部位置的兩個揚聲器31。通it^i: 大器38向變換器33供電，且變換器3被分別控制，并且可被協(xié)調(diào)以 便以任何組合來開啟或關(guān)閉。中央的變換器總是保持開啟。揚聲器 31接收來自初級主控系統(tǒng)24或放大器38或任何第三方音頻輸出設(shè) 備的輸入。
圖16示出了參與者在運動平臺上時可佩戴的頭戴式視頻裝置， 且所述頭戴式視頻裝置可執(zhí)行不同類型的生物反饋訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練。
圖17示出了頭戴式耳機，其可接收來自初級主控系統(tǒng)24、次級 控制系統(tǒng)25或任何第三方音頻輸出設(shè)備的輸入。
圖18示出了手動控制界面37和安裝觸摸屏界面39和初級主控 操作系統(tǒng)24的關(guān)節(jié)式臂52。手動控制界面37包含上電、斷電及緊 急停機按鈕。除非選擇了次級控制操作系統(tǒng)25，否則所有參與的編 程均通過初級主控界面24及手動控制界面37來完成。
圖19以如何多種感覺訓(xùn)練系統(tǒng)的變量制定控制及選擇標(biāo)準(zhǔn)的概 況形式、以示例的方式示出了決策樹及系統(tǒng)方法46。
系統(tǒng)編號索引
1. 垂直及水平平臺
2. 旋轉(zhuǎn)平臺
3. 觀察光學(xué)光儀器
4. 視頻監(jiān)視器
5. 下部滑輪系統(tǒng)裝配臺
6. 垂直線性致動器/螺旋機構(gòu)
7. 下部滑輪系統(tǒng)
8. 水平線性導(dǎo)軌
9. 內(nèi)才匡架
10. 水平安M11. 水平螺旋機構(gòu)12. 上部滑輪系統(tǒng)13. 水平軸電動機裝配臺14. 水平軸電動才幾15. 垂直軸電動才幾16. 垂直軸電動才幾裝配臺17. 垂直線性滑軌18. 安裝框架上部19. 安裝框架下部20. 中心轂21. 整流環(huán)22. 旋轉(zhuǎn)伺服電動機及齒輪驅(qū)動組件23. 鏈組件24. 初級主控^^作系統(tǒng)25. 次^l控制操作系統(tǒng)26. Midi軟件代碼27. DMX轉(zhuǎn)換軟件28. 聲 音wav文件29. 模擬信號軟件轉(zhuǎn)換30. 頭戴式耳機31. 揚聲器32. 支撐平臺33. 變換器35. 主時間線代碼36. 生理響應(yīng)傳感器37. 手動控制界面38. 觸覺放大器39. GUI觸摸屏界面40. 頭戴式視頻裝置41. 運動控制器(圖9)42. 小時計數(shù)器43. 運動控制器上的模擬輸入輸出卡(圖10)44. 壓力泵/血管氣嚢泵(vasopneumatic pump )45. TENS/神經(jīng)肌肉刺激46. 決策樹及系統(tǒng)方法概述47. 操作者座位設(shè)備48. 用于觀察光學(xué)光儀器的關(guān)節(jié)式臂組件49. 用于關(guān)節(jié)式臂組件的裝配桿50. 外框架組件51. 旋轉(zhuǎn)運動平臺52. 關(guān)節(jié)式臂組件
權(quán)利要求
1. 一種用于對參與者進(jìn)行多種感覺刺激的裝置，包含支撐平臺，用于支撐所述參與者；水平線性致動器，用于使所述支撐平臺在水平軸上移動；垂直線性致動器，用于使所述支撐平臺在垂直軸上移動；由此，通過使所述支撐平臺在兩個獨立軸上移動來提供感覺前庭輸入，所述兩個獨立軸即可插入選擇的任何雙軸運動輪廓的控制的水平軸和垂直軸。
2. —種通過多個感覺輸入對參與者進(jìn)行多種感覺刺激的裝置，包含 旋轉(zhuǎn)運動平臺；附于關(guān)節(jié)式臂的觀察光學(xué)光儀器； 該關(guān)節(jié)式臂附接至裝配桿； 該裝配桿附接至所述旋轉(zhuǎn)運動平臺；由此，該觀察光學(xué)光儀器相對于所述旋轉(zhuǎn)運動平臺保持在固定位置；從而使視覺輸入在所述旋轉(zhuǎn)運動平臺旋轉(zhuǎn)時相對于所述旋轉(zhuǎn)運動平 臺保持靜止。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包含 支撐平臺，用于支撐所述參與者； 水平線性致動器，用于^f吏所述支撐平臺在水平軸上移動； 垂直線性致動器，用于^f吏所述支撐平臺在垂直軸上移動；由此，通過使所述支撐平臺在兩個獨立軸上移動來提供感覺前庭輸垂直軸； P - 、 、所述裝置由運動控制器控制，該運動控制器具有纟莫擬/數(shù)字輸入和輸 出能力以及允許對所有三個軸的運動進(jìn)行獨立控制的運動控制界面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺裝置 其中所述支撐平臺另_位置可調(diào)的；其中所述觀察光學(xué)光儀器具有外殼，該外殼有圓形和幾何形狀的觀察 端口，且所述觀察光學(xué)光儀器位于所述關(guān)節(jié)式臂上，在所述支撐平臺之上有旋轉(zhuǎn)軸；其中，所述多個感覺輸入包括所述旋轉(zhuǎn)運動平臺；所述觀察光學(xué)光儀器；所述水平線性致動器；所述垂直線性致動器，通過頭戴式耳機、 一組外部安裝的揚聲器或通過支撐臺變換器而 提供的聽覺刺激；用于向任何或所有肢端提供關(guān)節(jié)或肌肉壓力的血管氣嚢設(shè)備，所 ^管氣嚢設(shè)備可同時提供壓力、熱或冰；以及神經(jīng)肌肉刺激器，其可施加于任何或所有肢端；所述感覺輸入的自動控制器，所述自動控制器響應(yīng)于基于傳感器 的生物^j績響應(yīng)；以及所述感覺輸入的手動控制器，其具有手動的計算機程序選擇界 面；以及用于視聽輸送的裝置，用于接收來自輸送處理器的輸入，該用于 視聽輸送的裝置包括供參與者佩戴的具有閃爍的發(fā)光二極管燈的眼鏡；或者所述觀察光學(xué)光儀器；用于以頭戴式視覺設(shè)備施加的視覺信息的裝置，該頭戴式視覺設(shè) 備投影大屏幕的圖像，其中所述頭戴式視覺設(shè)備運行期間，所述參與 者不能看到其周圍環(huán)境；以及用于集成和安裝基于軟件的定時協(xié)調(diào)重復(fù)訓(xùn)練設(shè)備的裝置，該定 時協(xié)調(diào)重復(fù)訓(xùn)練設(shè)備使用通過頭戴式耳機或揚聲器輸入的聽覺刺激 或可選的視覺^j績；以及用于合并觸摸屏界面的初級主控操作系統(tǒng)的裝置，該觸摸屏界面 具有用于程序選擇的預(yù)編程參數(shù)；以及用于具有高級的研究編程靈活性的次級控制操作系統(tǒng)的裝置；以及用于基于特定于所述多種感覺刺激裝置和感覺輸入變量的臨床 測試決策樹的決策方法和程序M選擇的裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的運動控制器，進(jìn)一步包含允許對雙重運 動平臺的所有3個軸進(jìn)行模擬/數(shù)字控制的自動控制模式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的運動控制器，其中，自動模式包含與主控 系統(tǒng)進(jìn)行接口的模擬/數(shù)字接口，并且該主控系統(tǒng)提供midi輸出信號，以 控制所述雙重運動平臺的運動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的運動控制器，該運動控制器通過到所^ii: 動控制器的基于模擬/數(shù)字傳感器的輸入而集成在生物反饋模塊中，其中 發(fā)送至該運動控制器的信號在該運動控制器中的軟件代碼中計算，并且基 于從所述生物反饋模塊接收的生物反饋信號對所述雙重運動平臺的速度 進(jìn)糊整。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多種感覺刺激系統(tǒng)，其中，所述支撐平臺 在三個鉸接位置是可調(diào)整的，所述三個鉸接位置包括用于下肢的兩個位置，及用于上軀干的一個位置，從而允許所述參與者被置于坐位，仰臥位，雙腿升高位，側(cè)臥位，以及俯臥位， 以接收多種感覺刺激。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的支撐平臺，其中，以允許該支撐平臺旋轉(zhuǎn) 并鎖定于沿水平軸90度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機制來執(zhí)行多種臥位及坐位，且所 述支撐平臺在多個位置具有聲音變換器，以提供特定的有目標(biāo)的觸覺輸 入。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的支撐平臺，進(jìn)一步包含外部放大器，所述 外部放大器安裝于多種感覺系統(tǒng)上，并且通過初級主控系統(tǒng)聲源代碼或外 部安裝的音頻回放設(shè)備來控制，其中所述音頻回放設(shè)備包含CD、 DVD、 MP3、硬盤、快閃存儲器或等效的音頻回放設(shè)備，所述音頻回放設(shè)備向被 選擇用于可在外部放大器上運行的震動觸覺變換器發(fā)送音頻信號，并且所 述變換器的選擇選項如下基于參與者仰臥一面朝上一在所述支撐平臺 上，該選擇選項包含左上、右上、骶骨、左下、右下或其任何組合；在 上述選擇選項中使用不少于5個的變換器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激系統(tǒng)，其中，所述觀察光學(xué) 光儀器允許以分等級的方式從水平到垂直對觀察平面進(jìn)行調(diào)整，所述觀察 光學(xué)光儀器附接至所述運動平臺的下旋轉(zhuǎn)軸，且在提供單個或多個軸向前 庭刺激時能夠保持在固定位置，所述觀察光學(xué)光儀器隨所述下部旋轉(zhuǎn)運動 平臺一起旋轉(zhuǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激系統(tǒng)，其中，所述觀察光學(xué) 光儀器進(jìn)一步包含具有不同的光鐠/顏色、變暗率及閃爍率的25個觀察端 口，以供在所述支撐平臺上時被選擇、編程及，見察。
13. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觀察光學(xué)光儀器，包含發(fā)光二極管燈泡， 該發(fā)光二極管燈泡被封裝于橡膠管狀材料內(nèi)并于一端壓力配合，隨后該橡 膠管狀材料被插入容納有透明玻璃透鏡、彩色透鏡及白玻璃擴散器的加工 板中，圓形加工凹陷允許該橡膠管狀材料被壓力配合到所述加工板中，隨 后這些25個橡膠管狀材料發(fā)光二極管固定件被緊固于支持面板，并且所 述發(fā)光二極管燈泡策略性M置成25個燈泡的陣列，且由所述主控^Mt 系統(tǒng)通過預(yù)編程選擇進(jìn)行控制，或由次級控制操作系統(tǒng)通過定制的設(shè)置和 軟件界面進(jìn)行控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觀察光學(xué)光儀器，提供視覺刺激程序，所 述程序位于客戶的中心視野，該觀察光學(xué)光儀器位于客戶前方，并且基于 所述支撐平臺的位置來放置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觀察光學(xué)光儀器，提供包含視覺跟蹤、vor 旋轉(zhuǎn)程序、定向攻擊以及認(rèn)知技能建立的視覺刺激程序，其中具有預(yù)編程 的特定的色鐠及閃光率的視覺刺激從左向右或從右向左、從上到下或從下 到上、或在全部4個象限內(nèi)沿對角線從左向右或從右向左移動，光以預(yù)編 程的序列在觀察儀器的整個長度或基于選擇的發(fā)光二極管在有限范圍中移動，并且該觀察光學(xué)光儀器能夠原位旋轉(zhuǎn)以用于視覺跟蹤中的定向偏 好，且可被放置于客戶的胃部或背部的7jC平面或客戶身體坐直時的垂直面 的任何位置，或介于其間的任何位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觀察光學(xué)光儀器，包含發(fā)光二極管發(fā)光設(shè) 備，該發(fā)光二極管發(fā)光設(shè)備以自身的計算機網(wǎng)絡(luò)地址來編址，這種唯一的極管編程成具有無P艮發(fā)光效應(yīng)和性能特點。 ^
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的觀察光學(xué)光儀器，其中，由初級主控系 統(tǒng)通過使用midi和dmx軟件代碼來控制為客戶性能目標(biāo)而限定的發(fā)光二 極管光程序選擇，來自所述初級主控系統(tǒng)的軟件代碼指令慮及所述發(fā)光二 極管設(shè)備的變暗效應(yīng)、閃光效應(yīng)、顏色變化、發(fā)光二極管位置變化及定時 編程排序。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的來自所述初級主控系統(tǒng)的軟件代碼，包 含觸摸屏界面，所述觸摸屏界面使用表文件來分配、存儲及檢索文件，從 而選擇所述發(fā)光二極管設(shè)備的發(fā)光二極管發(fā)光效應(yīng)、發(fā)光二極管位置變化 以及定時編程排序。
19. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激系統(tǒng)，包含通過初級主控操 作系統(tǒng)控制的聽覺刺激裝置，該聽覺刺激裝置向頭戴式耳機、支撐臺、外 部揚聲器或其任何組合提供輸入。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的聽覺刺激裝置，進(jìn)一步包含初級主控操 作系統(tǒng)輸入，用于獨立地有選擇地過濾左右側(cè)通道的頻率、選擇應(yīng)用于聲 音的調(diào)制類型并選擇左右側(cè)通道的平衡。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的聽覺刺激裝置，進(jìn)一步包含次級控制操 作系統(tǒng)輸入，用于獨立地有選擇地過濾左右側(cè)通道的頻率、選擇應(yīng)用于聲 音的調(diào)制類型并選擇左右側(cè)通道的平衡。
22. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的次級控制操作系統(tǒng)，可在所述初級主控操 作系統(tǒng)上同時運行，且包含用于所i^^見察光學(xué)光儀器的發(fā)光二極管、雙重 運動平臺、所述支撐平臺以及所述聽覺刺激的控制裝置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的次級控制操作系統(tǒng)，可在安裝于多種感覺 刺激裝置上的第二計算機控制系統(tǒng)上運行，且包含用于所述觀察光學(xué)光儀 器的發(fā)光二極管、雙重運動平臺、所述支撐平臺以及所述聽覺刺激的控制裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含壓力裝置，所述 壓力裝置具有使用外部安裝的血管氣嚢泵的設(shè)備，所述血管氣嚢泵以熱或 冷作為選擇變量。
25. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺剌激裝置，包含用于通過初級主 控操作系統(tǒng)及次級控制系統(tǒng)控制對選擇的解剖學(xué)區(qū)域的神經(jīng)肌肉刺激的 控制裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含用于手動控制對 選擇的解剖學(xué)區(qū)域的神經(jīng)肌肉刺激的手動控制裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含用于根據(jù)到所述 運動控制器的至少一個生物反饋傳感器輸入進(jìn)行生物反饋控制的裝置，并 且可通過所述生物^^饋傳感器輸入獨立地或同時進(jìn)行3個軸的運動控制。
28. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺剌激裝置，包含使用傳感器的生 物反饋控制裝置，所述傳感器選自利用以下電生理信號的一組傳感器 EEG(腦電圖)、EMG(肌電圖)、ECG(心電圖)、EOG(眼電圖)、SCP(慢皮層電位)、GSR (偶皮膚電反應(yīng)-皮膚電導(dǎo))、呼吸、目氧飽和度、 高分辨率溫度、BVP (光體積描記)、迷走緊張及HRV (心率變異性)， 所述傳感器允許借助于運動控制輸入界面、初級主控^Mt系統(tǒng)及次級控制 操作系統(tǒng)對所述多種感覺刺激裝置的感覺輸入的手動控制及電生理反饋。
29. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含使用傳感器的生 物反饋控制裝置，所述傳感器選自利用以下電生理信號的一組傳感器 EEG(腦電圖)、EMG(肌電圖)、ECG(心電圖)、EOG(眼電圖)、SCP(慢皮層電位)、GSR (皮膚電反應(yīng)-皮膚電導(dǎo))、呼吸、Ji^氧飽和度、 高分辨率溫度、BVP (光體積描記)、迷走緊張及HRV (心率變異性)， 所述傳感器允許對3個軸的運動及所述運動控制器的自動控制以及電生 理反饋。
30. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含視聽輸送刺激的 裝置，所述視聽輸送刺激通過利用透明、彩色或不透明的眼鏡以及通過頭 戴式耳機插口的聲音輸入來施加，輸送系統(tǒng)通過生物反饋控制單元來監(jiān) 視，且所述輸送系統(tǒng)慮及借助于運動控制輸入界面、初級主控操作系統(tǒng)以 及次級控制^作系統(tǒng)對所述多種感覺刺激輸入的手動控制。
31. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含視聽輸送刺激的 裝置，所述視聽輸送刺激通過利用透明、彩色或不透明的眼鏡及通過頭戴 式耳機插口的聲音輸入來施加，輸送系統(tǒng)通過生物反饋控制單元來監(jiān)視，且通過生物反饋控制允許電生理反饋，電生理>^饋向所述運動控制器提供 輸入用于3個軸的運動控制及指令。
32. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含視聽輸送刺激的 裝置，所述視聽輸送刺激借助于到所述觀察光學(xué)光儀器的輸入以及通過頭 戴式耳機插口的聲音輸入來施加，輸送系統(tǒng)通過生物反饋控制單元來監(jiān) 視，且所述輸送系統(tǒng)慮及借助于運動控制輸入界面、初級主控操作系統(tǒng)以 及次級控制操作系統(tǒng)對所述多種感覺刺激裝置的感覺刺激輸入的手動控 制。
33. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激裝置，包含視聽輸送刺激的 裝置，所述視聽輸送刺激借助于到所述觀察光學(xué)光儀器的輸入以及通過頭 戴式耳機插口的聲音輸入來施加，輸送系統(tǒng)通過生物反饋控制單元來監(jiān) 視，且所述輸送系統(tǒng)慮及生物反饋傳感器輸入，所述生物反饋傳感器輸入 提供給所述運動控制器用于3個軸的運動控制及指令。
34. —種用于利用系統(tǒng)向參與者提供多種感覺刺激的方法，包含以下 步驟通過神經(jīng)學(xué)和教育學(xué)評估過程來評定所述參與者，所述神經(jīng)學(xué)和教育 學(xué)評估過程對被選擇用于刺激和個性化程序開發(fā)的感覺和運動系統(tǒng)的完 整性進(jìn)行評估，包含以下步驟i. 觀察并采用客戶歷史，從而確定行為模式及患病歷史ii. 測試視野iii. 聽力學(xué)測試iv. 神經(jīng)學(xué)檢查，包括檢查以下各項1. 視覺系統(tǒng)，2. 所有>^射，3. 協(xié)調(diào)，4. 肌肉骨骼系統(tǒng)，及5. 感覺系統(tǒng)，V.將數(shù)據(jù)和檢查結(jié)果量化為用于參數(shù)和感覺刺激選擇的決策樹；使所述參與者置于提供下列各項的雙重運動平臺上操作者座位，初級主控系統(tǒng)，次級控制系統(tǒng)，運動控制器界面臺， 4吏所述參與者以臥位或坐位置于所述支撐平臺上； 基于上述評定，從包含以下各項的一組刺激中選g當(dāng)?shù)拇碳λ鰠⑴c者的感覺觸覺刺激；所述參與者前的觀察光學(xué)光儀器，用于視覺輸入；聽覺輸入源，如作為聽覺輸入裝置的頭戴式耳機或外部揚聲器；在選擇的肢端上的血管氣嚢泵套，作為用于壓力感覺輸入的裝置；所述參與者上的神經(jīng)肌肉刺激墊，作為神經(jīng)肌肉感覺刺激輸入的 裝置；視聽輸送i殳備，其提供神經(jīng)反饋輸送感覺輸入； 生物反饋電生理測量，提供數(shù)據(jù)輸入作為手動感覺輸入控制的裝置；監(jiān)視生物>^饋，并相應(yīng)地控制感覺輸入。34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述行為模式和歷史的量 化步驟確定中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)和大腦葉皮質(zhì)失調(diào)的大體理論位置。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述視野測試的量化步驟 包含平面視野檢查和/或視覺光反射測試、盲點和視野的形狀和尺寸。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述量化步驟是映射左右 耳頻率響應(yīng)的純音閾值測試。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述神經(jīng)學(xué)檢查的量化步 驟包含確定哪個大腦半球、腦葉、腦干、小腦、中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周圍神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在理論上機能障礙。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述量化步驟采用評定的 客觀結(jié)果，并且確定將用于所述多種感覺刺激裝置上的所述感覺刺激^lt 的初始設(shè)置，并定義用于聽覺刺激裝置、觀察光學(xué)光儀器的視覺刺激源裝 置、神經(jīng)肌肉刺激裝置及支撐平臺裝置、雙重運動平臺前庭輸入裝置的設(shè) 置，其中所述雙重運動平臺前庭輸入裝置由初級主控IMt系統(tǒng)或次級控制 操作系統(tǒng)來控制，所述操作系統(tǒng)提供用于基于雙重運動平臺位置及視覺和 聽覺刺激配對來控制所述刺激裝置的精確定時序列中的跨模態(tài)配對的裝 置。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟隨時間而 重復(fù)所述》見察、測量、量化及^lt選擇過程。
40. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多種感覺刺激系統(tǒng)，包含使用聽覺和視 覺提示及響應(yīng)記錄軟件的定時協(xié)調(diào)程序。
全文摘要
一種用于對參與者進(jìn)行多種感覺刺激的裝置，其包含用以支撐參與者的支撐平臺(32)。水平線性致動器(11)使支撐平臺在水平軸上移動。垂直線性致動器(6)使支撐平臺(32)在垂直軸上移動。通過使支撐平臺在兩個獨立軸上移動來提供感覺前庭輸入兩個獨立軸即可插入任何選擇的雙軸運動輪廓的控制的水平軸和垂直軸。
文檔編號A61H1/00GK101232860SQ200680027893
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者約翰·威廉·斯坦納特 申請人:約翰·威廉·斯坦納特