CN109864838A - 穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指。本发明假肢手指第一指节由弹性段、联接段及刚性段组成，第一指节弹性段近端与手指机架铰接，连接段通过螺钉与第一指节固定架固定联接，而第一指节固定架通过第一指节绑带固定于人手第一指节残指上，第一指节刚性段次远端与第二指节铰接；第一连杆由弹性段、接触段及刚性段组成，第一连杆弹性段近端与手指机架铰接，第一连杆刚性段远端与第二指节铰接；第二指节与第三指节铰接，第二连杆近端与假肢第一指节刚性段远端铰接，第二连杆远端与第三指节铰接。本发明假肢手指由人手残指提供运动动力，无需电池、电机、减速装置及肌电信号传感器，其穿戴式的与人手的联接，便于安装及拆除。

Description

穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指

技术领域

本发明属于医疗康复器械领域，特别涉及一种穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指。

背景技术

目前假肢手指作为假肢手的重要部件使用，而假肢手安装于残疾人残肢端部，用于实现人手的某些功能，一般用于从腕部或肘部截肢患者。德国OttoBock公司的Suva单自由度假肢手用一台微型电机驱动，该种假肢手只具简单的开合功能，不能实现复杂的动作模式。现代假肢手则具多个自由度，一般具有五个手指，其中食指、中指、无名指和小指机械结构相同，统称为手指，每个手指有两个关节，第一关节为主动关节，第二关节为从动关节，两个关节的运动是耦合的，每个手指由一台微型电机驱动，业内称这种驱动方式为欠驱动。比较有代表性的多自由度假肢手为英国的Blatchford&son公司生产的ilimb假肢手和冰岛Steeper公司生产的Bebionic假肢手。ilimb假肢手的手指第一关节由蜗杆蜗轮驱动，微型电机微型减速器组件置于手指第一指节的空腔内，微型减速器输出轴通过锥齿轮副驱动蜗杆回转，蜗轮联接于手掌部，相对于手掌固定不动，当电机回转时，蜗杆连同微型电机微型减速器及第一指节绕蜗轮回转，实现第一关节的运动，第二关节由联接于蜗轮的绳索驱动。Bebionic假肢手的手指第一关节由滑块连杆机构驱动，第二关节由四连杆机构驱动，四连杆的主动运动杆件即为第一指节，微型电机微型减速器组件置于手掌内。

iLimb假肢手手指，由于电机及减速器组件置于第一指节空腔内，也可用于从掌部截肢患者，而Bebionic假肢手指，由于电机及减速器组件置于手掌内，不能用于从掌部截肢患者。

另外，通过对现有的文献资料检索发现：

中国发明专利公开号：CN 1418765,名称：机器人灵巧手机构。每个手指的两个关节分由两台电机分别控制，虽然增加了灵活性，由于重量等原因不适用于假肢手。

中国发明专利公开号：CN 1365877,名称：机器人拟人多指手装置。食指、中指、无名指、小指四个手指用一台电机控制；拇指用一台电机控制。仅能实现五指抓取操作模式，其它的运动模式如两指捏取、鼠标双击等操作模式无法实现。

中国发明专利公开号：CN 103565562 A,名称：一种欠驱动假肢手。使用三台电机控制五个手指的运动，其中食指及中指由一台电机控制，无名指及小指由一台电机控制，拇指由一台电机控制，不能实现每个手指的独立运动。其机械传动链为，电机驱动丝杆螺母机构，再通过滑块导轨机构将电机的回转运动转化为滑块的线性运动，滑块拉动绳索驱动手指各指节，传动链较长，使手掌尺寸也较长；拇指的外旋及拇指的曲展运动不是独立的。

中国发明专利公开号：CN 103538077 A,名称：一种多自由度机器仿生手。使用六台电机控制假肢手，其中食指、中指、无名指、小指各用一台电机；拇指用两台电机，一台用于拇指外旋，一台用于拇指屈展。电机都固定在手掌上，机械传动链为蜗杆蜗轮机构。手指和拇指电机顺次摆放，使手掌很长。

从上述现有产品及专利技术可以看出，对于从手指第一指节处截肢的假肢手指的研究还很缺乏。从外科医生的角度出发，能尽量多地保留残疾人的组织是合理的；从假肢安装公司的角度出发，有时多切除残余组织对假肢安装更方便。从手指第一指节处截肢，残疾者保留了第一指节的一部分，手指残指尚能动作，若能发明一种假肢手指，实现第二指节及第三指节的功能，会对这些残疾人带来极大的生活便利。

发明内容

本发明的目的在于克服目前假肢手指及专利技术中的不足，提供一种结构简单、可靠、重量轻的假肢手指结构，可以用于从手指第一指节截肢的患者。

本发明通过下述技术方案实现：为叙述方便，下文中，把零件接近腕部的一端称为该零件的近端，而把接近指尖的一端称为该零件的远端。

本穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指由近及远包括假肢第一指节、第二指节及第三指节；基板的远端的两侧槽内分别穿过腕部第一绑带及腕部第二绑带，两个绑带通过粘接或扣接联接在一起，使基板的远端与人体腕部固定联接；手指机架通过机架第一铆钉及机架第二铆钉联接于基板的远端，且靠近人手手指第一指节关节处；假肢第一指节为一杆件，该杆件由三段组成，由近及远分别为弹性段、联接段及刚性段，弹性段外形为一薄的曲线板材，弹性段的近端具有销轴孔，第一指节近端销轴穿过弹性段近端销轴孔及手指机架的一个销轴孔，实现假肢第一指节远端与手指机架的铰链联接，两者可以相对回转，弹性段可以产生弯曲和伸直的弹性变形，联接段沿手指方向具有长形槽孔，第一指节固定螺钉穿过槽孔联接于第一指节固定架，第一指节绑带穿过第一指节固定架上的槽，将第一指节固定架固定于人手手指第一指节残指上且处于手背方向上，这样假肢第一指节联接段与人手第一指节残指实现了固定联接，假肢第一指节刚性段随人手第一指节残指一起绕人手手指第一关节回转，刚性段具有较强刚度，不能产生弹性变形，刚性段的次远端具销轴孔，第一指节次远端销轴穿过刚性段次远端销轴孔，实现假肢第一指节次远端与假肢第二指节铰接联接；第一连杆由三段组成，由近及远分别为弹性段、接触端及刚性段，弹性段外形为一薄的曲线板材，弹性段的近端具销轴孔，第一连杆近端销轴穿过该销轴孔及手指机架的一个销轴孔，实现第一连杆与手指机架的铰链联接，两者可以相对回转，而且第一连杆处于人手手指外侧在手背方向一侧，手指运动时，连杆绕手指机架的孔回转，接触段用于与人手第一指节关节接触，弹性段可以产生弹性变形，刚性段具有较强刚度，不能产生弹性变形，刚性段的远端具销轴孔，第一连杆远端销轴穿过刚性段远端销轴孔及第二指节下端销轴孔，实现第一连杆与第二指节的铰链联接；第三指节上端与第二指节上端通过第三指节销轴实现铰链联接，两者可以绕上端轴线相对转动；第二连杆的近端通过第二连杆近端销轴与假肢第一指节刚性段远端实现铰链联接，第二连杆的远端通过第二连杆远端销轴与第三指节下端实现铰链联接；手指屈指时的传动过程为，人手手指的第一指节残指绕第一指节关节回转，假肢第一指节刚性段随人手手指第一指节一起运动，假肢第一指节弹性段产生弹性变形以适应这种运动，当第一指节回转角度较小时，第一连杆接触段尚未与人手手指第一关节接触，第一连杆弹性段未产生弹性变形，在第一连杆的作用下，第二指节相对第一指节作较小的相对回转，在第二连杆的作用下，第三指节相对第二指节作较小角度的回转，实现手指的较小的屈指运动，当第一指节回转角度较大时，第一连杆接触段与人手手指第一关节接触，第一连杆弹性段产生弹性变形，在第一连杆的作用下，第二指节相对第一指节作较大的相对回转，在第二连杆的作用下，第三指节相对第二指节作相应的回转，实现手指的较大的屈指运动，假肢第一指节的弹性段、手指机架、基板、腕部第一绑带及腕部第二绑带起到了强化联接的作用，防止假肢手指第一指节沿人手第一指节残指滑落；手指展指时的传动过程为，人手手指的第一指节残指绕第一指节关节作展指回转，假肢第一指节刚性段随人手手指第一指节一起运动，假肢第一指节弹性段作恢复运动，第一连杆的弹性段也做恢复运动，在第一连杆的作用下，第二指节相对第一指节作展指的相对回转，在第二连杆的作用下，第三指节相对第二指节作展指回转。

本发明具有如下技术优势：

(1)假肢手指的运动由人手第一指节残指提供运动动力，无需微型电机、机械减速装置及锂电池，结构简单。

(2)假肢手指的运动由人脑操控，无需肌电信号传感器及处理电路。

(3)假肢第一指节和第一连杆，均包括弹性段和刚性段，位于人手手指外侧，处于人手手背方向，不会对人手手指运动形成机械干扰。

(4)假肢手指基板通过腕部绑带与人手腕部固定，通过第一指节绑带实现假肢第一指节与人手第一指节固定，具有穿戴特点，装配及拆除方便。

附图说明

图1假肢手指展指示意图；

图2假肢手指屈指示意图。

其中：1.手指残肢 2.第一指节固定螺钉 3.第一连杆

4.第一连杆近端销轴 5.机架第一铆钉 6.机架第二铆钉

7.腕部第一绑带 8.人手模型 9.腕部第二绑带

10.基板 11.手指机架 12.第一指节近端销轴

13.假肢第一指节 14.第一指节固定架 15.第一指节绑带

16.第一指节次远端销轴 17.第一连杆远端销轴 18.第二指节

19.第三指节销轴 20.第二连杆 21.第二连杆远端销轴

22.第三指节 23.第二连杆近端销轴

具体实施方式

以下结合附图对发明作进一步说明。

如图1所示，本穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指由近及远包括假肢第一指节13、第二指节18及第三指节22；基板10的远端的两侧槽内分别穿过腕部第一绑带7及腕部第二绑带9，两个绑带通过粘接或扣接联接在一起，使基板10的远端与人手模型8的腕部固定联接；手指机架11通过机架第一铆钉5及机架第二铆钉6联接于基板10的远端，且靠近人手手指第一指节关节处；假肢第一指节13为一杆件，该杆件由三段组成，由近及远分别为弹性段、联接段及刚性段，弹性段外形为一薄的曲线板材，弹性段的近端具有销轴孔，第一指节近端销轴12穿过弹性段近端销轴孔及手指机架11的一个销轴孔，实现假肢第一指节13近端与手指机架11的铰链联接，两者可以相对回转，弹性段可以产生弯曲和伸直的弹性变形，联接段沿手指方向具有长形槽孔，第一指节固定螺钉2穿过槽孔联接于第一指节固定架14，第一指节绑带15穿过第一指节固定架14上的槽，将第一指节固定架14固定于人手手指第一指节残指1上且处于手背方向上，这样假肢第一指节13联接段与人手第一指节残指1实现了固定联接，假肢第一指节13刚性段随人手第一指节残指1一起绕人手手指第一关节回转，刚性段具有较强刚度，不能产生弹性变形，刚性段的次远端具销轴孔，第一指节次远端销轴16穿过刚性段次远端销轴孔，实现假肢第一指节13次远端与假肢第二指节18铰接联接；第一连杆3由三段组成，由近及远分别为弹性段、接触端及刚性段，弹性段外形为一薄的曲线板材，弹性段的近端具销轴孔，第一连杆近端销轴4穿过该销轴孔及手指机架11的一个销轴孔，实现第一连杆3与手指机架11的铰链联接，两者可以相对回转，而且第一连杆3处于人手手指外侧在手背方向一侧，手指运动时，第一连杆3绕手指机架11的孔回转，接触段能与人手第一指节关节接触，弹性段可以产生弹性变形，刚性段具有较强刚度，不能产生弹性变形，刚性段的远端具销轴孔，第一连杆远端销轴17穿过刚性段远端销轴孔及第二指节18下端销轴孔，实现第一连杆3与第二指节18的铰链联接；第三指节22上端与第二指节18上端通过第三指节销轴19实现铰链联接，两者可以绕上端轴线相对转动；第二连杆20的近端通过第二连杆近端销轴23与第一指节13远端实现铰链联接，第二连杆20的远端通过第二连杆远端销轴21与第三指节22下端实现铰链联接；手指屈指时的传动过程为，人手手指的第一指节残指1绕第一指节关节回转，假肢第一指节13刚性段随人手手指第一指节一起运动，假肢第一指节13弹性段产生弹性变形以适应这种运动，当第一指节13回转角度较小时，第一连杆3接触段尚未与人手手指第一关节接触，第一连杆3弹性段未产生弹性变形，在第一连杆3的作用下，第二指节18相对第一指节13作较小的相对回转，在第二连杆20的作用下，第三指节22相对第二指节18作较小角度的回转，实现手指的较小的屈指运动，当第一指节13回转角度较大时，第一连杆3接触段与人手手指第一关节接触，第一连杆3弹性段产生弹性变形，在第一连杆3的作用下，第二指节18相对第一指节13作较大的相对回转，在第二连杆20的作用下，第三指节22相对第二指节18作相应的回转，实现手指的较大的屈指运动，假肢手指第一指节13的弹性段、手指机架11、基板10、腕部第一绑带7及腕部第二绑带8起到了强化联接的作用，防止假肢手指第一指节13沿人手第一指节残指1滑落；手指展指时的传动过程为，人手手指的第一指节残指1绕第一指节关节作展指回转，假肢第一指节13刚性段随人手手指第一指节一起运动，假肢第一指节13弹性段作恢复运动，第一连杆3的弹性段也做恢复运动，在第一连杆3的作用下，第二指节18相对第一指节13作展指的相对回转，在第二连杆20的作用下，第三指节22相对第二指节18作展指回转。

Claims (3)

1.一种穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指，其特征在于：基板远端的两侧槽内分别穿过腕部第一绑带及腕部第二绑带，腕部第一绑带及腕部第二绑带通过粘接或扣接联接在一起，使基板的远端与人体腕部固定联接；手指机架通过机架第一铆钉及机架第二铆钉联接于基板的远端，与人手手指第一指关节相邻；第一指节由三段组成，由近及远分别为第一指节弹性段、第一指节联接段及第一指节刚性段，第一指节弹性段远端与手指机架为铰链联接，第一指节弹性段产生弯曲和伸直的弹性变形，第一指节联接段沿手指方向具有长形槽孔，第一指节通过固定螺钉穿过槽孔联接于第一指节固定架，第一指节绑带穿过第一指节固定架上的槽，将第一指节固定架固定于人手手指第一指节残指上，第一指节刚性段随人手第一指节残指一起绕人手手指第一关节回转，第一指节刚性段远端与第二指节铰接联接；第一连杆由三段组成，由近及远分别为第一连杆弹性段、第一连杆接触端及第一连杆刚性段，第一连杆弹性段近端与手指机架为铰链联接，第一连杆绕手指机架的孔回转，第一连杆接触段与人手第一指节关节接触，第一连杆弹性段产生弹性变形，第一连杆刚性段具有较强刚度第一连杆刚性段远端与第二指节为铰链联接；第三指节上端与第二指节上端通过第三指节销轴实现铰链联接，两者绕上端轴线相对转动；第二连杆的近端与假肢第一指节远端为铰链联接，第二连杆的远端与第三指节下端为铰链联接。

2.根据权利要求1所述穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指，其特征在于：所述第一指节位于人手第一指节残指外侧，且处于人手手背方向上。

3.根据权利要求1所述穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指，其特征在于：第一连杆位于人手第一指节残指外侧，且处于人手手背方向上。