DEVELOPMENT OF AN ELECTRO-MECHANICALLY CONTROLLED HAND ORTHOSIS FOR ASSISTING FINGER EXTENSION IN STROKE SURVIVORS

Stroke is the leading cause of long-term disability in the world. It causes chronic deficits, such as hemiparesis, especially prevalent in the distal upper extremities. An electro-mechanically driven hand orthosis has been developed to assess the potential therapeutic use of such devices in rehabilitating hand function. A small Direct Current (DC) brushed motor is used as the main actuator, and a cable-driven glove connected to the motor shaft is the central component of the device. The orthosis control is achieved through a force feedback loop using a miniature load cell attached in series to the cable and control module. The later, generates Pulse Width Modulated (PWM) and direction signals required to drive the motor. The speed is determined by the duty cycle of the PWM signal while the direction by the status of a flag bit modified by a user-operated switch. A portable design was achieved by using a 6 V battery pack as the power supply. The device is ready for use in clinical trials with stroke survivor subjects as it has already been tested on healthy individuals with satisfactory performance. Resumen— Los accidentes cerebro-vasculares son una de las causas mas comunes de discapacidad permanente en los Estados Unidos y el mundo. Esta condicion causa deficits cronicos, como la hemiparesis, que es especialmente prevalente en las extremidades distales superiores. Se ha desarrollado una ortesis de mano controlada electromecanicamente para determinar el potencial uso terapeutico de este tipo de dispositivos en la rehabilitacion funcional de la mano. Un pequeno motor de corriente directa es utilizado como el actuador principal, y un guante operado mecanicamente por el usuario por medio de un cable es el componte central del dispositivo. El control de la ortesis se logra por medio de un sistema automatizado utilizando un sensor de fuerza conectado al cable del guante. Adicionalmente se usa un microcontrolador para generar la senal de ancho de pulso modulada (PWM) y las senales de direccion requeridas para operar el motor, a una velocidad determinada por el ciclo de trabajo de la senal de PWM y en la direccion determinada por el estado de un bit bandera que es modificado por un interruptor que opera el usuario. El diseno es portatil y el dispositivo esta listo para pruebas clinicas, ya que mostro un desempeno aceptable en pruebas iniciales con individuos sanos.