CN105853146B - 一种手功能康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手功能康复训练装置，包括箱体、及分别架设在箱体两侧的拇指康复***和四指康复***，拇指康复***和四指康复***通过连杆传力***与固定箱体相连；平面镜设在拇指康复***和四指康复***之间，拇指康复***和四指康复***分别与手指各关节相连，相连端设有压力传感器，穿戴上拇指康复***和四指康复***后一侧的外骨骼机械手运动，通过连杆传力***传递动力来驱动另一侧外骨骼机械手同步运动，进而实现患侧外骨骼带动患侧手指进行同步康复运动。本发明外骨骼机械手通过箱体固定装置承担重量，不会对患者构成负担，本发明结构简单，操作方便安全且易于实现。可完成更多更精巧更复杂的康复训练动作，达到更全面更高效的康复治疗。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体运动康复装置，尤其涉及一种手功能康复训练装置。
背景技术
对于意外伤害、手术后遗症、中风等引起的手部运动功能损伤的患者，一定强度的科学康复训练治疗对于最大限度的恢复手部运动功能有着非常重要的意义。目前国内外对于患者手部运动功能受损的改善和康复治疗方法主要是通过修复或重塑受损神经，加强肌肉肌腱的强度锻炼，完成运动学习来重建或改善患者手部的运动功能，防止患者肌肉的废用性发生，促进脑神经代偿。传统的康复治疗中，治疗师手把手的对患者进行一对一式康复疗法，这种方法不仅劳动量大、费用昂贵，而且训练效率和强度难以保证，缺乏评价训练参数和康复效果关系的客观数据，难以对训练参数进行优化以获得最佳治疗方案。
本发明的一种手功能康复训练装置是从生物外骨骼得到思路，并根据人体工程学的特点进行设计的，相当于患者的手部外骨骼，患者将其穿戴在手部来辅助患指的康复训练，通过建立患指数据库以及设备配套的传感器可以对患者康复情况进行客观量化有针对性的训练，使患者康复效果最大化。现有的手指康复训练装置都是患者的一些大关节的运动，并不是每根手指的每个重要关节都在运动，而且设计基本都是采用电机、气缸等外力驱动，始终存在造成手部伤害的安全隐患，因此，本发明旨在解决上述问题而设立。
发明内容
本发明的目的是解决手部运动功能受损的患者的手部功能康复问题，提供了一种手功能康复训练装置。
为了解决现有技术中的不足，本发明提供的技术方案是：
一种手功能康复训练装置，包括固定外骨骼机械手的箱体、以及分别架设在箱体左右两侧的拇指康复***和四指康复***，拇指康复***和四指康复***通过连杆传力***与固定箱体相连；平面镜设在所述拇指康复***和四指康复***之间的箱体中，所述拇指康复***和四指康复***分别与手指各关节相连，相连端设有压力传感器，穿戴上拇指康复***和四指康复***后一侧的外骨骼机械手运动，通过连杆传力***传递动力来驱动另一侧外骨骼机械手同步运动，进而实现患侧外骨骼带动患侧手指进行同步康复运动。
对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案：
作为优化，所述拇指康复***包括拇指机构、以及拇指固定肋板；所述四指康复***包括通过连杆传力***与食指、中指、无名指和小指的四指分别相连的四指机构，以及四指固定肋板。
进一步地，所述四指机构包括四个并列设在箱体两侧通过四指螺栓组固定在四指固定肋板上的四指固定机构和曲柄机构，四指固定机构包括四指中端指节外骨骼，所述四指中端指节外骨骼包括直线臂和四指中端指节弧形臂；曲柄机构包括四指近端指节外骨骼，所述四指近端指节外骨骼包括四指近端指节弧形臂和伸缩臂；所述四指近端指节弧形臂与四指中端指节外骨骼直线臂通过1#圆柱销连接，所述四指近端指节外骨骼伸缩臂与四指中端指节弧形臂通过2#圆柱销连接。
更进一步地，所述四指近端指节外骨骼的伸缩臂包括连接在四指近端指节弧形臂上的连接杆，连接杆螺纹连接丝杆，丝杆通过圆柱销连接能够折叠的连架杆，连架杆连接有与四指中端指节弧形臂相套接的推杆；推杆上连接有四指远端指节外骨骼。
更进一步地，所述四指近端指节弧形臂和四指中端指节弧形臂设有双弧形轨道槽，双弧形轨道槽中分别设有限位销；设在四指中端指节外骨骼直线臂上的1#圆柱销，和设在四指远端指节外骨骼上的2#圆柱销与轨道槽内的轴承相接，轴承能够沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。
更进一步地，所述四指中端指节弧形臂内弧根部与四指远端指节外骨骼端部分别通过魔术贴与手指各关节相连，在四指中端指节弧形臂内弧根部与四指远端指节外骨骼端部分别设有第一压力传感器和第二压力传感器。
作为优化，所述拇指机构包括设在箱体两侧、通过拇指螺栓组固定在拇指固定肋板上的拇指近端指节外骨骼，拇指近端指节外骨骼带有拇指近端指节弧形臂，拇指近端指节弧形臂具有双弧形轨道槽，在双弧形轨道槽末端分别设有限位销；拇指近端指节外骨骼通过2#圆柱销与连接在连杆传力***中的第一连杆下端的拇指中端指节外骨骼相连，轴承可沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。
进一步地，所述拇指中端指节外骨骼与手指连接处设有拇指压力传感器。
作为优化，所述连杆传力***包括设在箱体内的第一连杆，第一连杆端头与右侧四指机构的四指中端指节外骨骼或拇指中端指节外骨骼通过螺钉相连，第一连杆的另一端连接有铰接的活塞杆的四连杆机构，四连杆机构的延伸端连接有横杆，横杆的端部分别铰接有固定杆和第二连杆，固定杆与箱体相连，第二连杆端头与相对左侧四指机构四指中端指节外骨骼或拇指中端指节外骨骼通过圆柱销连接。
进一步地，所述箱体为前部开口后部封闭结构，拇指康复***、四指康复***和平面镜设在箱体开口处，连杆传力***设在箱体封闭处；所述连杆传力***的活塞杆上端贯穿箱体侧壁孔做上下滑动；连杆传力***的固定杆连接在箱体侧壁上。
采用上述技术方案，与现有技术中的方案相比，本发明具有如下优点：
1、通过患者健侧手提供动力来驱动患侧手运动，结构简单，操作安全且易于实现。
2、本发明一种手功能康复训练装置根据人体手部结构尺寸进行设计，无论在手部固定装置还是在四指运动关节处都设计了尺寸调节装置以满足不同患者的穿戴需求和运动范围。
3、在该训练装置的外骨骼运动机构中采用传感器技术，实时客观的反馈外骨骼***的运动信息，建立患者数据库，实现对患者康复情况进行客观量化有针对性的训练，使患者康复效果最大化。
4、外骨骼机械手通过箱体固定装置承担重量，不会对患者构成负担。
5、提供了更多的自由度，可以完成更多更精巧更复杂的手部康复训练动作，包括五根手指的共同运动和单独运动，有助于患者患侧手更好更全面地康复治疗。
6、通过镜子疗法，即患者对着镜子再辅助本发明的康复训练装置进行患指的康复训练，有助于患者重塑受损神经，进而使受损的大脑恢复功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的食指或中指或无名指或小指的结构示意图；
图3为本发明的拇指的结构示意图；
图4为本发明的连杆传力***的结构示意图；
图5为本发明的立体结构示意图。
图中，1、箱体；2、右侧拇指固定肋板；3、右侧拇指；4、右侧食指；5、右侧中指；6、右侧无名指；7、右侧小指；8、右侧四指固定肋板；9、平面镜；10、左侧四指固定肋板；11、左侧小指；12、左侧无名指；13、左侧中指；14、左侧食指；15、左侧拇指；16、左侧拇指固定肋板；17、活塞杆；18、四连杆机构；19、第一连杆；20、第二连杆；21、固定杆；22、横杆；23、四指中端指节外骨骼；24、四指螺栓组；25、四指近端指节外骨骼；26、1#圆柱销；27、四指近端指节弧形臂；28、连架杆；29、推杆；30、第一压力传感器；31、2#圆柱销；32、第二压力传感器；33、四指远端指节外骨骼；34、四指中端指节弧形臂；35、螺杆；36、连接杆；37、拇指中端指节外骨骼；38、拇指螺栓组；39、拇指近端指节外骨骼；40、2#圆柱销；41、拇指压力传感器；42、拇指近端指节弧形臂；43、限位销；44、槽；45、箱体外壁上的槽；46、箱体后面板；47、箱体封闭部顶面板；48、箱体开口部顶面板；49、箱体前面板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
由图1所示，本实施例描述了一种手功能康复训练装置，其结构如图1所示，包括固定外骨骼机械手的箱体1、以及分别架设在外骨骼机械手的箱体1左右两侧的拇指康复***和四指康复***，拇指康复***和四指康复***通过连杆传力***与箱体1相连；平面镜9设在所述拇指康复***和四指康复***之间的固定外骨骼机械手的箱体1中。拇指康复***和四指康复***分别与手指各关节相连，相连端设有压力传感器，穿戴上拇指康复***和四指康复***后一侧(健康侧)的外骨骼机械手运动，通过连杆传力***传递动力来驱动另一侧(患侧)外骨骼机械手同步运动，进而实现患侧外骨骼带动患侧手指进行同步康复运动。
图1所示，箱体1的固定肋板上设有两条箱体外壁上的槽45，四指机构的四指近端指节外骨骼25上也分别设有两条槽，四指机构通过四指螺栓组24固定在槽配合结构内，通过二者的配合，达到适应不同尺寸与位置手指的目的。箱体1上设置有不同位置的调节孔，平面镜9固定在不同位置的调节孔内，用于适应不同位置不同角度的需要。
如图2所示，拇指康复***包括拇指机构3、与拇指机构相连的连杆传力***以及固定拇指机构的拇指固定肋板。分为左侧拇指15和右侧拇指3、左侧拇指固定肋板16和右侧拇指固定肋板2。
四指康复***包括食指、中指、无名指和小指以及与四指分别相连的连杆传力***和固定四指机构的四指固定肋板。分为右手四指机构和左手四指机构，图1中右侧拇指康复***和四指康复***自上而下依次分布为右侧拇指固定肋板2、右侧拇指3、右侧食指4、右侧中指5、右侧无名指6、右侧小指7和右侧四指固定斜肋板8。左侧拇指康复***和四指康复***自上而下依次分布为左侧四指固定斜肋板10、左侧小指11、左侧无名指12、左侧中指13、左侧食指14、左侧拇指15和左侧拇指固定肋板16。右手四指机构包括右侧食指4、右侧中指5、右侧无名指6、右侧小指7，为屈伸传递动力的连杆***的一端第一连杆19与右手四指机构的四指中端指节外骨骼33通过圆柱销相连，二者可相对转动，右手四指机构通过四指螺栓组24固定在箱体1的右侧四指固定肋板8上；左手四指机构包括左侧食指14、左侧中指13、左侧无名指12、左侧小指11，为屈伸传递动力的连杆***的第二连杆20与左侧四指机构的四指中端指节外骨骼通过圆柱销相连，二者可相对转动，左手四指机构通过四指螺栓组24固定在箱体1的左侧四指固定肋板10上。
如图2所示，四指机构包括四个并列设在固定外骨骼机械手的箱体1两侧通过四指固定斜肋板固定的四指固定机构和曲柄机构，四指固定机构包括四指中端指节外骨骼23，四指中端指节外骨骼23包括直线臂和四指中端指节弧形臂34；曲柄机构包括四指近端指节外骨骼25，四指近端指节外骨骼25包括四指近端指节弧形臂27和伸缩臂；四指近端指节弧形臂27与四指中端指节外骨骼23直线臂通过1#圆柱销26连接，四指近端指节外骨骼25伸缩臂上的四指远端指节外骨骼33与四指中端指节弧形臂34通过2#圆柱销31连接。
其中，四指近端指节外骨骼25的伸缩臂包括连接在四指近端指节弧形臂27上的连接杆36，连接杆36螺纹连接丝杆35，丝杆35通过圆柱销连接能够折叠的连架杆28，连架杆28连接有与四指中端指节弧形臂34相套接的推杆29；推杆29上连接有四指远端指节外骨骼33。螺杆35设有外螺纹，螺杆35和连接杆36通过螺纹连接来调节配合长度，螺杆35与连架杆28通过圆柱销连接，通过链杆间的相对运动达到调节手指运动范围的目的。四指近端指节弧形臂27和四指中端指节弧形臂34设有双弧形轨道槽，双弧形轨道槽中分别设有限位销；设在四指中端指节外骨骼23直线臂上的1#圆柱销26，和设在四指远端指节外骨骼33上的2#圆柱销31与轨道槽内的轴承相接，轴承能够沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。
四指中端指节弧形臂34内弧根部与四指远端指节外骨骼33端部分别通过魔术贴与手指各关节相连，在四指中端指节弧形臂34内弧根部与四指远端指节外骨骼33端部分别设有第一压力传感器30和第二压力传感器32。
如图3所示，拇指机构包括设在箱体1两侧、通过拇指螺栓组38固定在箱体1的固定肋板(右侧拇指固定肋板2、左侧拇指固定肋板16)上的拇指近端指节外骨骼39，拇指近端指节外骨骼39带有拇指近端指节弧形臂42，拇指近端指节弧形臂42与四指近端指节外骨骼25的四指近端指节弧形臂27结构相同，同样具有双弧形轨道槽，在双弧形轨道槽末端分别设有限位销43，防止在运动过程中机构卡死；拇指近端指节外骨骼39通过2#圆柱销40与连接在连杆传力***中的第一连杆19下端的拇指中端指节外骨骼37相连，2#圆柱销40与轴承连接，轴承可沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。在拇指近端指节外骨骼39拇指螺栓组38侧设有与箱体外壁上的槽45相配合的槽44，通过二者的配合，达到适应不同尺寸与位置手指的目的。
拇指中端指节外骨骼37与手指连接处设有拇指压力传感器41。通过角度传感器和压力传感器反馈采集患者训练数据。
如图4所示，连杆传力***包括设在箱体1内的第一连杆19，第一连杆19端头与右侧四指机构的四指中端指节外骨骼23或拇指中端指节外骨骼37通过螺钉相连，第一连杆19的另一端连接有铰接的活塞杆17的四连杆机构18，四连杆机构18的延伸端连接有横杆22，横杆22的端部分别铰接有固定杆21和第二连杆20，固定杆21与箱体1通过圆柱销连接，固定杆21可绕圆柱销转动，第二连杆20端头与相对右左侧四指机构四指中端指节外骨骼23或拇指中端指节外骨骼37通过圆柱销连接。由于连杆传力***运动的可逆性，主运动的一侧既可以是左手也可以是右手。
如图5所示，箱体1为前部开口后部封闭结构，由箱体后面板46、箱体封闭部顶面板47、箱体侧板和箱体内侧板构成封闭箱体。以拇指连杆传力***为例说明本发明连杆传力***在箱体中的连接位置。连杆传力***设在该封闭箱体内；在箱体前部开口处设有箱体开口部顶面板48和箱体前面板49。拇指康复***、四指康复***和平面镜9设在箱体1开口处，连杆传力***设在箱体1封闭处；拇指的连杆传力***的活塞杆17上端贯穿箱体开口部顶面板48侧壁的孔做上下滑动；拇指的连杆传力***的固定杆21连接在箱体前面板49上。
本发明的工作过程如下：
具有手部运动功能受损的患者穿戴好本发明的手功能康复训练装置，患者健侧手指做抓握动作时，以食指为例，健侧食指弯曲带动康复训练装置的食指外骨骼运动，即四指中端指节外骨骼23和四指远端指节外骨骼33分别在弧形槽内运动，从而推动第一连杆19运动，经过四连杆机构18、横杆22、固定杆21、第二连杆20，将力作用在患侧手部外骨骼上，进而驱动四指中端指节外骨骼23沿四指近端指节外骨骼25上的弧形槽运动，即带动患指近指端关节弯曲。在四指近端指节外骨骼25和四指中端指节外骨骼23相对运动过程中，间接带动患者中指端关节弯曲，在连接杆36、螺杆35、连架杆28、推杆29带动下，四指远端指节外骨骼33沿四指中端指节外骨骼23的弧形槽内运动，即带动患指远指端关节弯曲，进而控制患指的弯曲。患者健侧手指做伸展动作，即可实现患侧各手指的伸展运动。另外，在进行患指的康复训练过程中，患者可以通过平面镜9观察到同侧各个手指的康复训练运动。本发明采用“镜子疗法”，利用镜像作用，患者用健康的右手对着镜子不断的做运动，给患者大脑一种受损的左手在运动的错觉，这样有助于相关受损的大脑运动功能区域的恢复或重塑，从而达到手功能康复训练的效果。至于镜子角度的要求只要在镜子中能够看到右手的运动，同时镜子把左手遮挡住即可。
整个训练装置为独立结构，可以放置在不同场合进行康复治疗。
上述实例只为说明本发明的技术构思和特点，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，凡是根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种手功能康复训练装置，其特征在于，包括固定外骨骼机械手的箱体(1)、以及分别架设在箱体(1)左右两侧的拇指康复***和四指康复***，拇指康复***和四指康复***通过连杆传力***与固定箱体(1)相连；平面镜(9)设在所述拇指康复***和四指康复***之间的箱体(1)中，所述拇指康复***和四指康复***分别与手指各关节相连，相连端设有压力传感器，穿戴上拇指康复***和四指康复***后一侧的外骨骼机械手运动，通过连杆传力***传递动力来驱动另一侧外骨骼机械手同步运动，进而实现患侧外骨骼带动患侧手指进行同步康复运动；
所述拇指康复***包括拇指机构、以及拇指固定肋板；所述四指康复***包括通过连杆传力***与食指、中指、无名指和小指的四指分别相连的四指机构，以及四指固定肋板；所述连杆传力***包括分别与拇指机构、四指机构的四指中端指节外骨骼连接的两个互连的连杆,两个连杆之间设有与箱体相连的活塞杆和固定杆；
所述连杆传力***包括设在箱体(1)内的第一连杆(19)，第一连杆(19)端头与右侧四指机构的四指中端指节外骨骼(23)或拇指中端指节外骨骼(37)通过螺钉相连，第一连杆(19)的另一端连接有铰接的活塞杆(17)的四连杆机构(18)，四连杆机构(18)的延伸端连接有横杆(22)，横杆(22)的端部分别铰接有固定杆(21)和第二连杆(20)，固定杆(21)与箱体(1)相连，第二连杆(20)端头与相对左侧四指机构四指中端指节外骨骼(23)或拇指中端指节外骨骼(37)通过圆柱销连接。
2.根据权利要求1所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述四指机构包括四个并列设在箱体(1)两侧通过四指螺栓组(24)固定在四指固定肋板上的四指固定机构和曲柄机构，四指固定机构包括四指中端指节外骨骼(23)，所述四指中端指节外骨骼(23)包括直线臂和四指中端指节弧形臂(34)；曲柄机构包括四指近端指节外骨骼(25)，所述四指近端指节外骨骼(25)包括四指近端指节弧形臂(27)和伸缩臂；所述四指近端指节弧形臂(27)与四指中端指节外骨骼(23)直线臂通过1#圆柱销(26)连接，所述四指近端指节外骨骼(25)伸缩臂与四指中端指节弧形臂(34)通过2#圆柱销(31)连接。
3.根据权利要求2所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述四指近端指节外骨骼(25)的伸缩臂包括连接在四指近端指节弧形臂(27)上的连接杆(36)，连接杆(36)螺纹连接丝杆(35)，丝杆(35)通过圆柱销连接能够折叠的连架杆(28)，连架杆(28)连接有与四指中端指节弧形臂(34)相套接的推杆(29)；推杆(29)上连接有四指远端指节外骨骼(33)。
4.根据权利要求3所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述四指近端指节弧形臂(27)和四指中端指节弧形臂(34)设有双弧形轨道槽，双弧形轨道槽中分别设有限位销；设在四指中端指节外骨骼(23)直线臂上的1#圆柱销(26)，和设在四指远端指节外骨骼(33)上的2#圆柱销(31)与轨道槽内的轴承相接，轴承能够沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。
5.根据权利要求3所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述四指中端指节弧形臂(34)内弧根部与四指远端指节外骨骼(33)端部分别通过魔术贴与手指各关节相连，在四指中端指节弧形臂(34)内弧根部与四指远端指节外骨骼(33)端部分别设有第一压力传感器(30)和第二压力传感器(32)。
6.根据权利要求1所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述拇指机构包括设在箱体(1)两侧、通过拇指螺栓组(38)固定在固定肋板上的拇指近端指节外骨骼(39)，拇指近端指节外骨骼(39)带有拇指近端指节弧形臂(42)，拇指近端指节弧形臂(42)具有双弧形轨道槽，在双弧形轨道槽末端分别设有限位销(43)；拇指近端指节外骨骼(39)通过2#圆柱销(40)与连接在连杆传力***中的第一连杆(19)下端的拇指中端指节外骨骼(37)相连，轴承可沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。
7.根据权利要求6所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述拇指中端指节外骨骼(37)与手指连接处设有拇指压力传感器(41)。
8.根据权利要求1所述的一种手功能康复训练装置，其特征在于，所述箱体(1)为前部开口后部封闭结构，拇指康复***、四指康复***和平面镜(9)设在箱体(1)开口处，连杆传力***设在箱体(1)封闭处；所述连杆传力***的活塞杆(17)上端贯穿箱体的侧壁孔做上下滑动；连杆传力***的固定杆(21)连接在箱体侧壁上。
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