Chương 1: Tổng quan Trình bày những vấn đề về sự chọn đề tài, mục tiêu đề ra, nội dung tìm hiểu, các dữ liệu của thiết bị và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày các nội dung lý thuyết các vấn đề bệnh về tay, các bài tập phục hồi, bộ truyền động đàn hồi. Trình bày các linh kiện sử dụng trong đồ án. Chương 3: Tính toán và thiết kế Trình bày sơ đồ khối, tính toán, lựa chọn và thiết kế từng khối của hệ thống sản phẩm, vẽ sơ đồ nguyên lý.
Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày kết quả thực hiện nối các khối với nhau thành sản phẩm. Trình bày và giải thích lưu đồ giải thuật. Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Trình bày kết quả hoàn thành sản phẩm, đưa ra các đánh giá, nhận xét về các kết quả sử dụng. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đưa ra kết luận về đề tài, những ưu điểm của sản phẩm, những hạn chế cần cải thiện và hướng phát triển giúp sản phẩm tốt hơn để đưa ra thị trường.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. Cấu trúc và cách hoạt động của bàn tay Bàn tay là một phần cơ thể rất quan trọng, có vai trò quan trọng trong việc thực hiện các hoạt động thường ngày, bao gồm cả hoạt động như nắm, bóp, xoay, kéo, đẩy và thực hiện các hành động như viết, vẽ, sờ, nhấn và tháo vật dụng. Do bàn tay của con người được tạo nên bởi các khớp đốt và cơ bắp, đóng vai trò quan trọng trong việc cầm nắm và thực hiện các hoạt động khác nên có thể linh hoạt, thích ứng và phát triển các kỹ năng phức tạp theo thời gian.
Bàn tay của con người không có đầu gối như các khớp uốn cong trên chân để di chuyển. Bàn tay được hình thành từ 27 xương, 29 khớp, 34 cơ và nhiều dây chằng, đường thần kinh và mạch máu [4]. Các khớp đốt ngón tay cũng là một phần quan trọng của bàn tay, giúp ta thực hiện các chuyển động như uốn cong, giãn ra và xoay tay. Mỗi ngón tay bao gồm ba khớp đốt: Khớp đốt gốc, khớp đốt giữa và khớp đốt ngón tay.
Khớp đốt gốc nằm ở gần cổ tay, khớp đốt giữa nằm giữa khớp đốt gốc và khớp đốt ngón tay, và khớp đốt ngón tay nằm ở cuối ngón tay. Hệ thống xương bàn tay của con người được thể hiện trên hình 1.1 Xương bàn tay Các cơ bắp và dây chằng liên kết trong việc vận hành cử động của từng ngón tay và cả bàn. Cơ bắp và dây chằng tạo thành mạng lưới phức tạp trong bàn tay giúp con người BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT thực hiện các hành động tinh tế như cầm, bóp, xoay, nắm và thao tác đồ vật.
Các cơ bắp trong bàn tay phân bố khắp nơi, giúp cho người dùng có thể thao tác được các hoạt động cần thiết của bàn tay. Trong các vận động thường ngày, bàn tay hoạt động theo cách đa dạng và phức tạp. Ví dụ, khi ta nắm một vật, các cơ bắp trong bàn tay và cánh tay sẽ phối hợp hoạt động để tạo ra lực siết vừa đủ để giữ vật đó trong tay. Khi ta viết, các cơ bắp nhỏ trong bàn tay sẽ phối hợp hoạt động để giữ bút và tạo ra các chuyển động tinh tế để tạo nên các chữ cái.
Khi ta chơi piano, các cơ bắp trong bàn tay sẽ phối hợp hoạt động để tạo ra âm nhạc và điều khiển các phím piano. Các bệnh lý về tay ở người cần sử dụng găng tay phục hồi chức năng Găng tay phục hồi chức năng (functional recovery gloves) được sử dụng trong các loại bệnh và hiện trạng khác nhau để giúp phục hồi và nhằm cải thiện thao tác tay. Dưới đây là một số ví dụ về những loại bệnh mà găng tay phục hồi chức năng có thể được sử dụng: - Bệnh liệt dây thần kinh: Găng tay phục hồi chức năng có thể được dùng để hỗ trợ phục hồi chức năng cảm giác và cử động ở các bệnh nhân bị liệt dây thần kinh, chẳng hạn như các chấn thương về tủy sống, đột quỵ hay bệnh liệt cơ tay. - Bệnh thần kinh cơ: Một số bệnh như bệnh thần kinh cơ, bao gồm bệnh tổn thương dây thần kinh ngoại vi, bệnh tổn thương thần kinh liên sườn, hay bệnh thần kinh liên thân có thể gây ra suy giảm chức năng cử động và cảm giác trong tay.
Găng tay phục hồi chức năng có thể giúp cung cấp hỗ trợ và kích thích việc sử dụng tay, giúp cải thiện khả năng chức năng. - Tổn thương dây chằng: Các tổn thương dây chằng ở cổ tay hoặc các khớp ngón tay có thể gây ra sự suy giảm chức năng và độ linh hoạt của tay. Găng tay phục hồi chức năng có thể được sử dụng như một phần trong quá trình phục hồi và tăng cường chức năng tay sau khi chấn thương. Tóm lại găng tay được sử dụng cho người bệnh bị tai biến đột quỵ, liệt nửa người, chấn thương dây thần kinh bàn tay, khô cứng khớp tay, viêm khớp tay, bỏng tay,…Người bệnh tự điều khiển hoặc được hỗ trợ điều khiển trên màn hình với nhiều động tác như co duỗi tay, nắn bóp, co duỗi từng ngón tay,… Công dụng của sử dụng găng tay phục hồi chức BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 Chương 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT năng: Găng tay robot phục hồi chức năng có công dụng quan trọng trong việc giúp phục hồi chức năng của tay. Đây là một thiết bị hiệu quả trong việc kích thích hoạt động của dây thần kinh, cơ và khớp, nhằm giúp người bệnh lấy lại cảm giác và khả năng sử dụng tay. [5] Thông qua việc tập luyện với găng tay robot, người bệnh có thể phục hồi sự linh hoạt và chức năng của các dây thần kinh, cơ và khớp trong tay một cách nhanh chóng và hiệu quả. Việc sử dụng lực trở kháng cung cấp bởi máy cũng giúp người bệnh tăng cường sức mạnh và khả năng điều khiển tay.
Các bài tập phục hồi chức năng cơ bản 2. Tập vận động thụ động Người bệnh sẽ được hướng dẫn thao tác thực hiện với bác sĩ hay kỹ thuật viên. Dưới đây là các bài tập đơn giản mà người bệnh có thể thực hiện: - Tập gấp duỗi bàn tay: Tiến hành đặt cánh tay bệnh nhân ở tư thế gập khủy tay thành một góc vuông. Người hỗ trợ dùng tay trái giữ cho cổ tay nằm yên, sử dụng tay phải từ từ gấp bàn tay của người bệnh vào để cho các ngón co vào tạo hình thành nắm đấm, sau đó tiến hành thả ra để trở về tư thế ban đầu.
- Tập dạng khép: Đặt bàn tay duỗi thẳng, người hỗ trợ sẽ dùng tay trái giữ bàn tay nằm yên, dùng 2 ngón tay nắm giữ từng ngón di chuyển theo dạng rồi khép các ngón tay lại. [6] - Tập duỗi và gấp khớp ngón bàn tay: Đặt khủy tay tư thế gập một góc vuông. Người hỗ trợ nắm bàn tay người bệnh trong lòng bàn tay phải, các ngón tay và bàn tay ở tư thế ngửa và duổi thẳng. Dùng tay trái nắm duỗi từng ngón của bệnh nhân ra rồi để các ngón trở lại tư thế ban đầu.
Tập vận động với dụng cụ Khi bàn tay và ngón tay đã được trải qua các bài tập vật lý trị liệu từ các mức độ khác nhau, sau khi có sự tiến bộ thì có thể chuyển sang tập với dụng cụ và giảm các bài tập hỗ trợ từ bác sĩ hay kỹ thuật viên. Các bài tập với bóng cao su mềm có thể thực hiện: - Tập nắm bóng: Nắm chặt quả bóng trong lòng bàn tay, dùng lực bàn tay để co bóp quả bóng, các thao tác được thực hiện giữ một khoảng và thả lỏng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tập ép bóng: Dùng 2 ngón cái và ngón trỏ nắm quả bóng, dùng 2 ngón ép quả bóng lại giữ một khoảng thời gian.
- Tập kẹp ngón tay: Đặt quả bóng vào vị trí giữa hai ngón, dùng lực 2 ngón bóp lại với nhau, giữ trong một khoảng sau đó thả lỏng. - Động tác cắt kéo: Dùng 2 ngón tay bất kỳ kéo dãn cộng dây thun. - Tập kích thích lòng bàn tay: Đặt quả bóng vào lòng bàn tay cần trị liệu và sử dụng lòng bàn tay còn lại để di chuyển quả bóng xung quanh. Luyện tập đến khi cảm thấy cổ tay mỏi thì dừng lại.
[6] - Tập kích thích lòng bàn tay: Lòng bàn tay duỗi thẳng, sau đó đặt quả bóng vào, sử dụng bàn tay còn lại lăn cho quả bóng lăn xung quanh lòng bàn tay, tập đến khi có cảm giác mỏi thì ngừng tập. Bộ truyền động đàn hồi Guided Bending Bellows Actuators (GBB actuators) là các thiết bị truyền động được sử dụng để chuyển động hoặc điều khiển các thành phần trong các ứng dụng cơ khí và tự động hóa. Các thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý của ống đàn hồi uốn cong (Bellows) và các cơ cấu hướng dẫn để tạo ra chuyển động mong muốn. Cấu trúc chính của GBB actuators bao gồm ống đàn hồi uốn cong và cơ chế tuân thủ (Complaint mechanism) để hỗ trợ và hướng dẫn chuyển động của belows.
Belows là một loại ống uốn cong có khả năng mở rộng và co lại khi có áp lực được áp dụng. Khi áp lực thay đổi, bellows có khả năng biến dạng và tạo ra chuyển động tương ứng. Các cơ cấu hướng dẫn được sử dụng để hỗ trợ và hướng dẫn chuyển động của bellows theo hướng mong muốn, giúp định vị và kiểm soát chính xác vị trí và hướng di chuyển của các thành phần liên quan. Các cơ cấu hướng dẫn có thể bao gồm thanh dẫn hướng, ổ đỡ, trục trung tâm, hoặc bất kỳ cơ cấu nào khác để giữ và điều chỉnh chuyển động của bellows.
GBB actuators có thể hoạt động chính xác và linh hoạt, giúp điều khiển chính xác và đáng tin cậy các quá trình và chuyển động trong hệ thống. Trong lĩnh vực găng tay phục hồi chức năng, GBBA được áp dụng để tạo ra chuyển động mềm mại và linh hoạt trong việc tái tạo cơ tay và khôi phục chức năng motor của người dùng. GBBA giúp tạo ra các BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT chuyển động như uốn cong, định hình và cầm nắm, giúp người dùng lấy lại khả năng cầm và thực hiện các hoạt động hàng ngày.
Quá trình uốn cong của GBBA tác động lên ngón tay 2. Giới thiệu phần cứng 2.