CN204207994U - 双上肢协调运动训练和测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双上肢协调运动训练和测试设备，其包括至少两个悬臂，所述悬臂的里端通过主轴与支架转动连接，所述悬臂上设有与所述悬臂活动连接的滑块，所述滑块上设有把手，所述滑块与所述悬臂之间设有阻尼装置或者所述滑块设有滑块驱动机构，所述悬臂设有悬臂驱动电机，所述悬臂驱动电机通过输出反向同步转动的联动传动机构与左右对称的两个所述悬臂驱动连接，这种设备还可以设有人体传感器、滑动传感器、转动传感器和中央控制器，所述中央控制器与所述人体传感器、滑动传感器、转动传感器、滑块驱动电机的控制电路以及悬臂驱动电机的控制电路通信连接。本实用新型可用于双上肢协调运动的普通检测和训练，还可用于医院相关临床检测和训练。

Description

双上肢协调运动训练和测试设备

技术领域

本实用新型涉及一种双上肢协调运动训练和测试设备，可用于双上肢协调运动的普通训练和测试，还可应用于老年病学、运动医学、康复科、手外科、整形外科、神经内科和儿科等临床科室，为医护人员、治疗师提供便利，为患者提供相应的双上肢协调训练和测试，实现相应的治疗和检测效果。

背景技术

现代生活，人们长期伏案作业，肩关节缺乏必要的身体活动，久而久之肩关节活动范围逐渐减小，出现相应功能衰退或功能障碍等疾病，甚至连吃饭、穿衣、洗脸、梳头等简单的动作也难以完成，病情严重者还可合并肩关节囊撕裂、肩关节粘连和肩部肌肉萎缩等病症，使整个肩关节几乎不能活动，甚至导致生活不能完全自理，而日常运动中人们对上肢的运动训练较少，特别是很少进行双上肢的协调运动和测试，缺乏相应的运动和测试设备。而双侧上肢协调训练通过让患者的健侧肢体与患侧肢体同时参与活动完成的，在这个过程中神经信号经由胼胝体连接从而激活患侧脑的主要动作区以及辅助动作区，使两侧大脑半球同时激活，以促进两侧肢体间的协调能力，双侧上肢训练还可以加强胼胝体的功能，抑制低级中枢发出的异常运动模式，从而提高单位时间内的脑功能重塑的效率，因此有必要开发出一种适宜的双上肢协调运动训练和测试设备，满足相应的训练和测试需要。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种双上肢协调运动训练和测试设备，以训练和测试人的双上肢协调运动能力。

本实用新型所采用的技术方案为：一种双上肢协调运动训练和测试设备，其包括至少两个悬臂，所述悬臂的里端通过主轴与支架转动连接，所述悬臂上设有与所述悬臂活动连接的滑块，所述滑块上设有把手。

本实用新型的有益效果为：由于设置了至少两个悬臂且每个悬臂的滑块上都设有把手，把手相对于支架具有在同一平面内的平动自由度和转动自由度，使用者双手分别握着两个悬臂上的把手做双上肢的各种动作，例如手臂弯曲、伸展和转臂等，双上肢即可以同步做相同的动作，也可以同时或不同时分别做不同的动作，实现肩肘腕各关节的活动，锻炼手、臂及肩胸背等相关部位的肌肉群，训练双上肢的协调性及神经***对双上肢协调动作的感知和控制能力，同时，还可以作为一种双上肢动作或灵活性的检测设备，测试手臂可以伸展、弯曲和转动的范围和双上肢动作的协调性，因此这种设备即可以用于日常锻炼，也可以用于相关检测及相关治疗训练。

附图说明

图1是本实用新型主视方向的结构示意图；

图2是本实用新型后视方向的结构示意图；

图3是本实用新型的电路结构示意图；

图4是本实用新型涉及手指关节活动机构的结构示意图。

具体实施方式

参见图1-3，本实用新型公开了一种双上肢协调运动训练和测试设备，其包括至少两个悬臂5，所述悬臂的里端通过主轴8与支架转动连接，所述悬臂上设有与所述悬臂活动连接的滑块2，所述滑块上设有把手3。使用者可以面向悬臂或者背向悬臂，用双手分别握住手把，利用滑块相对于悬臂的可滑动性和悬臂相对于支架的可转动性，做双上肢的各种动作，同样，可以做单上肢的各种动作。

优选的，所述滑块与所述悬臂之间设有阻尼装置，所述阻尼装置为机械阻尼装置和/或电磁阻尼装置，所述机械阻尼装置为阻尼力可调或者阻尼力固定的机械阻尼装置，所述电磁阻尼装置为阻尼力可调或者阻尼力固定的电磁阻尼装置，由此可以增加或者适当设备对动作的阻力，实现对相关肌肉力量的锻炼。

优选的，所述滑块设有滑块驱动机构，所述滑块驱动机构包括滑块驱动电机，所述滑块驱动电机通过滑块传动机构连接所述滑块，由此不仅可以将滑块驱动机构作为阻尼装置使用，而且还可以通过滑块驱动电机驱动滑块滑动，带动使用者的上肢相应动作，同时还可根据需要调节和控制动作方式和动作速度。

优选的，所述滑块传动机构包括能够带动滑块直线往复移动的带传动机构、链传动机构或螺杆螺母传动机构，所述滑块驱动电机与所述支架固定连接，这些传动机构不仅能够将电机的转动转换为滑块的平动，而且结构简单，生产成本低，便于维护。

优选的，所述滑块上设有手指关节活动机构，所述手指关节活动机构包括多个小滑块11以及分别与所述各小滑块配合的多个小滑块滑槽12，所述小滑块和小滑块滑槽的数量优选为5个以上（含5个），所述各小滑块滑槽的延伸方向分别与将手指指端按压在对应小滑块上手指弯曲和伸展时相应手指指端的正常移动轨迹一致，由此，可以将5个手指指端分别按压在相应的小滑块上，活动手指关节使手指弯曲或伸展，实现手指关节和手指的活动训练，并可以对手指关节和手指活动能力和活动范围进行检测，当所述小滑块的数量大于5个时，使用者可以根据自己的需要选择适宜位置上的小滑块。当设置有手指关节活动机构时，所述把手的形状和结构应不妨碍手指关节活动机构的使用，根据需要，也可以从所述滑块上拆除所述把手或不设置所述手把。另外，根据活动需要，也可以使用多个手指捏住小滑块进行手指关节活动或者采用任意适宜的其他活动方式。

同理，优选的，所述小滑块与小滑块滑槽之间可以设有阻尼机构或者不设有阻尼机构，所述小滑块可以设有或者不设有小滑块驱动机构。

优选的，所述滑块上设有或者不设有手腕约束机构，例如设有卡扣或粘结扣的捆绑带，通过适宜松紧程度的捆绑来约束手腕的活动范围，以分别是实现在有手腕约束状况下的手指关节活动和没有手腕约束状况下的手指关节活动，特别是对于一些特殊人员，适度的手腕约束有助于相应训练和测试的实现。

优选的，所述滑块上还设有滑块面板10，所述滑块面板与所述滑块通过轴或万向节旋转连接，或者所述滑块面板与所述滑块通过柔性连接件柔性连接，所述柔性连接件优选螺旋弹簧或弹性接杆，所述手指关节活动机构设置在所述滑块面板上，根据实际需要适当设置旋转连接或柔性连接活动时所需外力的大小和活动范围，以允许手腕通过带动滑块面板活动而相对于滑块有适宜的活动范围和用力强度，以实现对腕部的活动训练和检测，可以根据训练要求在进行手指关节活动的同时进行腕部活动或者在不进行手指关节活动时进行腕部活动。

优选的，所述悬臂设有悬臂驱动电机，由此不仅可以将悬臂电机及其传动机构作为阻尼装置使用，而且还可以通过悬臂驱动电机驱动悬臂转动，带动使用者的上肢相应动作，同时还可根据需要调节和控制动作方式和动作速度，所述悬臂驱动电机在一般情况下可以固定安装在支架上。

优选的，所述悬臂驱动电机通过能够带动左右对称的两个所述悬臂反向同步转动的联动传动机构与左右对称的两个所述悬臂驱动连接，由此能够通过所述联动传动装置带动这两个悬臂反向同步转动，例如，所述联动传动机构可以包括两个相互啮合的相同的圆柱形齿轮，所述两齿轮中的一个是与悬臂驱动电机驱动连接的主动齿轮，另一个是由所述主动齿轮带动的从动齿轮，所述主动齿轮连接其中的一个悬臂，所述从动齿轮连接另一个悬臂，由此实现两个悬臂的同步反向转动，实现双上肢在被动状态下的同步动作。

优选的，这种设备还设有能够采集人把握把手的信息和/或接近/接触滑块的信息的人体传感器4、能够采集滑块滑动信息的滑动传感器、能够采集悬臂转动信息的转动传感器和中央控制器，所述能够采集人接近/接触滑块的信息的人体传感器可以安装在所述滑块的正面（如图1示），所述中央控制器与所述人体传感器、滑动传感器、转动传感器、滑块驱动电机的控制电路以及悬臂驱动电机的控制电路通信连接，通过人体传感器采集的信号可以获知有人开始或正在使用该设备，通过滑动传感器采集的信息可以获知滑块的滑动速度，甚至还可以获知滑块所处的位置，通过转动传感器采集的信息可以获知悬臂的转动速度，甚至还可以获知悬臂所处的角度，所述各传感器均可以采用任意适宜的现有技术，例如采集人体接近信息的红外传感器、接触开关或电磁感应传感器、采集滑块位置和速度信息的红外测距仪、采集悬臂转动信息的旋转编码器等，并依据所用传感器的安装要求采用适宜的方式安装在支架、转盘、悬臂和/或滑块的适宜位置上，通过中央控制器对各传感器信号的分析处理，可以获知使用者的动作状况和动作过程，并据此计算出检测结果，以便对使用者的相应运动能力进行评判，另外在被动运动的情况下，由中央控制器控制各驱动电机的工作，进行控制或检测人的运动过程和运动能力，当设有小滑块驱动机构时，所述小滑块驱动电机的控制电路也与中央控制器通信连接，由中央控制器控制。

优选的，这种设备还设有显示器6和/或扬声器7，所述中央控制器与所述显示器和/或扬声器通信连接，所述显示器和/或扬声器的安装方式优选为固定安装在所述支架上，且位于所述主轴的正前方，当同时设有扬声器和显示器时，所述扬声器与所述显示器相互独立设置的或者是集成为一体的，通过显示器和扬声器即可以显示使用者的实际运动状况（例如，实时运动视频、各种统计指标和检测结果等），也可以引导或指挥使用者的动作，提高使用者的运动质量和运动效果，检测使用者对引动和指挥信息的感知能力、分析判断能力以及对动作的控制与协调能力，另外，还可以播放娱乐性和趣味性的音乐和视频节目。

优选的，所述支架上安装有轮盘1，所述轮盘位于所述悬臂的后侧，所述轮盘的中心轴线与所述主轴的中心轴线重叠，所述轮盘与所述支架固定连接或者转动连接，所述轮盘可以作为装饰背景，或记载设备使用方式和注意事项等信息，还可以设置各种刻度或标识，使人直观且定性地观看到滑块和悬臂的位置等信息。

优选的，所述支架采用塔架结构，以简化支撑结构，保证支撑的稳定性和可靠性。

优选的，所述塔架结构的支架包括塔柱9.1和固定连接在所述塔柱下端的两个塔腿9.2，所述塔柱采用高度可调的结构或者采用固定高度的结构，所述主轴安装在所述塔柱的顶部。例如，所述塔柱可以为相互插接的上下两部分，由此通过调节***深度就可以调节塔柱的高度，也可以在左、右塔腿顶端的相互连接部固定安装一个竖向的套管，所述塔柱插接在所述套管上并通过螺栓紧固，通过调节塔柱相对套管的插接位置调节塔柱的高度，通过调节高度，可以更好地适应于具体使用者的身高等身体状况。

优选的，所述塔柱和两个塔腿位于同一个垂直平面上，两个所述塔腿左、右对称设置，各所述塔腿和塔柱之间的夹角均为120°（一正向一反向），所述塔腿与水平面之间的夹角为30°，两塔腿之间的夹角为120°，这种结构更有利于支架的稳定。

优选的，所述滑块及把手还可以具有近端指间和远端指间关节活动功能，进行手指握力、捏力、三点捏力，两指捏力及指间力的功能训练与评定。

这种设备能够实现同时对患者进行肩、肘、手或各手指关节定向功能训练的上肢运动和康复***，具有如下特点：

（1）  安全适用于涵盖急性期、恢复期（早中晚），后遗症期等三大神经康复时期所有患者；

（2）  能够在患者病情稳定后的早期便开始进行手部整体、单指或多指精细、复杂运动的康复训练；

（3）  科学实现被动运动、助动运动、主动运动三大运动方式 完美结合；

（4）   实时生物反馈和训练动态反馈报告，持续高强度、目标导向式、丰富的训练***，完全实现训练目标和康复效果量化和可视化；

（5）  肌力和关节活动度训练体系，改善并实现肩关节外展/内收功能，肘关节屈曲/收缩，腕关节屈伸/外展/内收活动度量化评定，近端指间和远端指间关节活动功能训练与评定；同时可以实现手指握力、捏力、三点捏力，两指捏力，指间力的功能训练与评定，极大提高患者日常生活功能细节能力；

（6）  能够实现从单关节或多关节，肌力和关节活动范围提高，严格遵循从“简单到复杂，近端到远端，规律持续性高强度训练”黄金定律，多管齐下，为患者重建手部精细复杂能力打下坚实的解剖学和临床康复基础；

（7）  根本上有效解决由大脑神经损伤所致的不同程度的手部功能障碍及并发症状，进一步帮助患者重建正确的上肢运动模式，恢复肢体活动功能，提高其主动参与社会生活生活的能力；

（8）  实现患者生活自理，帮助患者在比较短的时间内实现上肢功能最佳康复效果；

（9）  强大的生物反馈和训练动态反馈报告，持续高强度、目标导向式、丰富的训练***，为医患双方 提供了一种训练目标和康复效果可量化和可视化的全新康复训练模式；

（10）   可控，量化、规范化临床测定、诊断和智能化训练过程，保证结果精确，同时大大缩短临床时间，优化医疗人力资源，提高经济效益。

（11）   含有目标导向下的诱发式被动运动，单点触发式、间歇触发式和连续触发式三种不同程度的助动运动模式和主动运动模式，符合脑功能的重塑过程，适合于0-5级肌力不同程度的患者使用；

（12）   显示屏可实时显示操纵杆的位置，让患者看到自己上肢的位置，让神经控制***积极有效的参与到训练中来，帮助患者恢复本体感觉；

（13）   根据不同的运动模式（主动-助动-被动），***可针对患者不同的能力进行评估，如患者主动参与程度、动作平滑程度、主\被动关节活动度、目标追踪准确性等；

（14）   仪器支架高低可调节，避免了运动过程中的躯干代偿；

（15）   根本上有效解决由大脑神经损伤所致的不同程度的手部功能障碍及并发症状，帮助患者早日实现日常生活自理，早日重返家庭和社会

本实用新型所称机械阻尼装置为任意能够通过机械方式对滑块运动产生阻尼力的装置，例如，可以是安装在滑块上且在滑块滑动过程中能够与悬臂摩擦的摩擦阻尼板，可以通过设置调节螺栓调节摩擦阻尼板与悬臂上相应摩擦面之间的压力以调节阻尼力的大小，所称电磁阻尼装置为任意能够通过电磁方式对滑块运动产生阻尼力的装置，例如，可以为一个由滑块经适宜传动机构带动的阻尼用发电机，可以通过调节阻尼用发电机的荷载调节阻尼力的大小。

本实用新型所称把手为任意能够用手把握的件或件上的结构，例如，可以是安装上滑块表面上的杆状手柄，可以是滑块表面上的一个凸起，可以是滑块上能够用手握住的内凹结构。

本实用新型公开的各优选技术手段，除特别说明外及一个优选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于包括至少两个悬臂，所述悬臂的里端通过主轴与支架转动连接，所述悬臂上设有与所述悬臂活动连接的滑块，所述滑块上设有把手。

2.如权利要求1所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述滑块与所述悬臂之间设有阻尼装置，所述阻尼装置为机械阻尼装置和/或电磁阻尼装置，所述机械阻尼装置为阻尼力可调或者阻尼力固定的机械阻尼装置，所述电磁阻尼装置为阻尼力可调或者阻尼力固定的电磁阻尼装置。

3.如权利要求1所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述滑块设有滑块驱动机构，所述滑块驱动机构包括滑块驱动电机，所述滑块驱动电机通过滑块传动机构连接所述滑块。

4.如权利要求1、2或3所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述滑块上设有手指关节活动机构，所述手指关节活动机构包括多个小滑块以及分别与所述各小滑块配合的多个小滑块滑槽，所述小滑块和小滑块滑槽的数量为5个以上，所述各小滑块滑槽的延伸方向分别与将手指指端按压在对应小滑块上手指弯曲和伸展时相应手指指端的正常移动轨迹一致，所述小滑块与小滑块滑槽之间设有阻尼机构或者不设有阻尼机构，所述小滑块设有或者不设有小滑块驱动机构，所述滑块上设有或者不设有手腕约束机构。

5.如权利要求4所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述滑块上还设有滑块面板，所述滑块面板与所述滑块通过轴或万向节旋转连接，或者所述滑块面板与所述滑块通过柔性连接件柔性连接，所述柔性连接件为螺旋弹簧或弹性接杆，所述手指关节活动机构设置在所述滑块面板上。

6.如权利要求5所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述悬臂设有悬臂驱动电机，所述悬臂驱动电机通过能够带动左右对称的两个所述悬臂反向同步转动的联动传动机构与左右对称的两个所述悬臂驱动连接。

7.如权利要求6所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于还设有能够采集人把握把手的信息和/或接近/接触滑块的信息的人体传感器、能够采集滑块滑动信息的滑动传感器、能够采集悬臂转动信息的转动传感器和中央控制器，所述中央控制器与所述人体传感器、滑动传感器、转动传感器、滑块驱动电机的控制电路以及悬臂驱动电机的控制电路通信连接。

8.如权利要求7所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于还设有显示器和/或扬声器，所述中央控制器与所述显示器和/或扬声器通信连接，所述显示器和/或扬声器的安装方式为固定安装在所述支架上，且位于所述主轴的正前方，当同时设有扬声器和显示器时，所述扬声器与所述显示器相互独立设置的或者是集成为一体的。

9.如权利要求8所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述支架上安装有轮盘，所述轮盘位于所述悬臂的后侧，所述轮盘的中心轴线与所述主轴的中心轴线重叠，所述轮盘与所述支架固定连接或者转动连接。

10.如权利要求9所述的双上肢协调运动训练和测试设备，其特征在于所述支架采用塔架结构，包括塔柱和固定连接在所述塔柱下端的两个塔腿，所述塔柱采用高度可调的结构或者采用固定高度的结构，所述主轴安装在所述塔柱的顶部。