CN105310863B - 一种手指和手腕关节康复训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手指和手腕关节康复训练装置，设置有支撑装置、训练装置和检测装置；支撑装置包括底座、基座、握杆；训练装置分为三个部分，手腕关节内旋/外旋运动平台、手腕关节背屈/掌屈运动平台和手指抓握运动平台，分别实现手指、手腕关节的三个自由度的运动；所述检测装置包括第二扭矩传感器、第三扭矩传感器、第一扭矩传感器和三个安装于电机后端的编码器。本发明增加了训练模式的多样性，提高了康复效果；运用三层运动平台，实现手指、手腕关节康复训练，实现对人体手腕关节内旋/外旋、背屈/掌屈和手指抓握康复训练，可以获取训练过程中患者的力矩、运动位置，集成了康复训练和信息检测功能，为康复评价系统提供依据。

Description

一种手指和手腕关节康复训练装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种手指和手腕关节康复训练装置。
背景技术
我国老龄化问题日益严重，而中风偏瘫又是老年人中的高发病，因此针对老年人偏瘫后的康复治疗显得尤为重要。偏瘫患者上肢患侧呈屈曲姿势且手指保持握拳状态，严重影响了患者日常的生活，因此手指、手腕关节的康复对偏瘫患者的整体性康复有着极其重要的意义。偏瘫患者传统的康复手指段主要依靠理疗师一对一服务，但是存在着理疗师人数不足、工作强度大的问题。
现有的手指、手腕部康复器械大多以患者被动训练为主，训练模式单一，不能为患者提供主动训练平台，且现有手指、手腕关节康复设备缺少患者训练运动数据检测，无法检测患者的训练过程中的状态变化，限制了手指、手腕关节训练装置的灵活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手指和手腕关节康复训练装置，旨在解决现有的手指、手腕部康复器械大多以患者被动训练为主，训练模式单一，不能为患者提供主动训练平台，且现有手指、手腕关节康复设备缺少患者训练运动数据检测，无法检测患者的训练过程中的状态变化，限制了手指、手腕关节训练装置灵活性的问题。
本发明是这样实现的，一种手指和手腕关节康复训练装置，设置有支撑装置、训练装置和检测装置；
所述支撑装置包括底座、基座、握杆；所述基座安装在底座上，握杆安装在手指抓握运动平台上；
训练装置分为三个部分，手腕关节内旋/外旋运动平台、手腕关节背屈/掌屈运动平台和手指抓握运动平台，分别实现手指、手腕关节的三个自由度的运动；
所述手腕关节内旋/外旋运动平台包括第一电机，直齿传动的大齿轮、过渡齿轮、小齿轮、套筒；所述第一电机固定于底座，通过套筒与手腕关节背屈/掌屈运动平台连接，通过大齿轮、过渡齿轮、小齿轮传动经过套筒带动支撑板绕矢状轴转动；
手腕关节背屈/掌屈运动平台包括第二电机，第一锥齿传动，背屈/掌屈传动连接装置；所述第二电机固定于支撑板，通过连接板与手指抓握运动平台连接，通过第一锥齿传动经过背屈/掌屈传动连接装置带动滑槽台绕额状轴转动；
所述手指抓握运动平台包括第三电机、第二锥齿传动，手指驱动装置；所述第三电机固定于滑槽台，通过手指驱动装置与手指驱动滑块连接，通过第二锥齿传动经过手指驱动装置带动手指驱动滑块完成沿滑槽滑动和与驱动杆一起转动的协同运动；
所述检测装置包括第二扭矩传感器、第三扭矩传感器、第一扭矩传感器和三个安装于电机后端的编码器；
所述第二扭矩传感器和安装于第一电机的编码器检测手腕关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置；第三扭矩传感器和安装于第二电机的编码器检测手腕关节在做背屈和掌屈训练时的力矩和位置；第一扭矩传感器和安装于第三电机的编码器检测手指做抓握训练时的力矩和位置。
进一步，所述滑槽台上安装有手指驱动滑块，手指驱动滑块柔性连接相应的手指指尖。
进一步，所述基座的两侧安装有套筒和大齿轮，所述大齿轮、过渡齿轮和小齿轮啮合。
进一步，所述支撑板与固定在基座上，所述支撑板上安装有第二电机、第三电机和第三扭矩传感器。
进一步，所述支撑板通过背屈/掌屈传动连接装置连接滑槽台。
本发明提供的一种手指和手腕关节康复训练装置，将手腕关节的康复训练与手指的康复训练结合起来，增加了训练模式的多样性，提高了康复效果；运用三层运动平台，实现手指、手腕关节康复训练，可实现对人体手腕关节内旋/外旋、背屈/掌屈和手指抓握康复训练，同时通过力矩传感器与编码器的应用，可以获取训练过程中患者的力矩、运动位置等信息，集成了康复训练和信息检测功能，为康复评价系统提供依据。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
一，运用三层的运动平台，实现手指、手腕关节在3自由度空间训练；
二，集成康复训练及运动状态检测，能有效地评定康复训练的进度和效果；
三，将手腕关节的康复训练与手指的康复训练结合起来，增加了训练模式的多样性，提高了康复效果；
四，通过不同长度的手指驱动滑块将与其连接的手指延长到相同长度，然后通过第三电机实现多个手指的协同运动，简化了康复机构；
五，所述手指、手腕关节康复训练装置适用于偏瘫早、中、晚期患者，适应性强。
附图说明
图1是本发明的手指和手腕关节康复训练装置结构示意图。
图中：1、滑槽台；2、手指驱动滑块；3、手指驱动装置；4、握杆；5、第三扭矩传感器；6、第一锥齿；7、第二电机；8、套筒；9、基座；10、大齿轮；11、过渡齿轮；12、小齿轮；13、第二扭矩传感器；14、第一电机；15、支撑板；16、第二锥齿；17、第一扭矩传感器；18、第三电机；19、底座；20、背屈/掌屈传动连接装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
参见图1，本发明一种集成康复训练及患者运动状态检测的手指、手腕关节康复训练装置主要包括：支撑装置、训练装置和检测装置；
支撑装置包括底座19、基座9、握杆4；
训练装置分为三个部分：手腕关节内旋/外旋运动平台、手腕关节背屈/掌屈运动平台和手指抓握运动平台，三个运动部分分别实现手指、手腕关节的主要三个自由度的运动；
内旋/外旋运动平台包括第一电机14、直齿传动的大齿轮10、过渡齿轮11、小齿轮12、套筒8；
背屈/掌屈运动平台包括第二电机7、第一锥齿6、背屈/掌屈传动连接装置20；
手指抓握运动平台包括第三电机18、第二锥齿16、手指驱动装置3、滑槽台1、手指驱动滑块2；
检测装置主要为第二扭矩传感器13、第三扭矩传感器5、第一扭矩传感器17和三个安装于电机后端的编码器。
内旋/外旋运动平台，第一电机14固定于底座19，通过套筒8与背屈/掌屈运动平台连接，通过齿轮传动经过套筒8可以带动支撑板15绕矢状轴转动，实现手腕关节的内旋和外旋训练；
背屈掌屈运动平台，第二电机7固定于支撑板15，通过背屈/掌屈传动连接装置20与手指抓握平台连接，通过锥齿传动经过背屈/掌屈传动连接装置20可以带动滑槽台1绕额状轴转动，实现手腕关节的背屈和掌屈训练；
手指抓握平台，第三电机18固定于滑槽台1，通过手指驱动装置3与手指驱动滑块2连接，通过锥齿传动经过手指驱动装置3可以带动手指驱动滑块2完成沿滑槽滑动和与手指驱动装置3一起转动的协同运动，实现手指的抓握训练。
第二扭矩传感器13和安装于第一电机14的编码器可以检测手腕关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置；第三扭矩传感器5和安装于第二电机7的编码器可以检测手腕关节在做背屈和掌屈训练时的力矩和位置；第一扭矩传感器17和安装于第三电机18的编码器可以检测手指做抓握训练时的力矩和位置。
在本发明中：
基座9安装在底座19上，握杆4安装在手指抓握运动平台上；
滑槽台1上安装有手指驱动滑块2，手指驱动滑块2柔性连接相应的手指指尖。
基座9的两侧安装有套筒8和大齿轮10，大齿轮10、过渡齿轮11和小齿轮12啮合。
支撑板15固定在基座9上，支撑板15上安装有第二电机7、第三电机18和第三扭矩传感器5。
支撑板15通过背屈/掌屈传动连接装置20连接滑槽台1。
结合附图1对本发明的应用原理作进一步的说明：
使用本发明的一种集成康复训练及患者运动状态检测的新型手指、手腕关节康复训练装置进行康复训练时，被训者首先将患侧手指臂穿过套筒8，手指掌固定于握杆4处，四个手指(除拇指)的指尖通过柔性连接与相应的手指驱动滑块2相连。
实施被训者被动训练时，第一电机14通过直齿齿轮传动大齿轮10、过渡齿轮11、小齿轮12经过套筒8可以带动支撑板15绕矢状轴转动，从而带动手腕关节背/掌屈运动平台和手指抓握平台整体绕矢状轴转动，实现手腕关节的内旋和外旋训练；第二电机7通过第一锥齿6传动经过背屈/掌屈传动连接装置可以带动滑槽台1绕额状轴转动，从而带动手指抓握平台绕额状轴转动，实现手腕关节的背屈和掌屈训练；第三电机18通过第二锥齿16传动经过手指驱动装置可以带动手指驱动滑块完成沿滑槽滑动和与驱动杆一起转动的协同运动，实现手指的抓握训练。通过控制三个电机的不同运动可实现手指、手腕关节在自由度空间训练的不同组合。实施被训者主动训练时，电机工作在力矩模式下：被训者主动作背屈掌屈、抓握和内旋外旋动作，经过扭矩传感器和传动装置反向带动电机旋转，电机输出固定力矩，可以提供被训者训练所需固定阻尼。第二扭矩传感器13和安装于第一电机14的编码器可以检测手腕关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置；第三扭矩传感器5和安装于第二电机7的编码器可以检测手腕关节在做背屈和掌屈训练时的力矩和位置；第一扭矩传感器17和安装于第三电机18的编码器可以检测手指在做抓握训练时的力矩和位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种手指和手腕关节康复训练装置，其特征在于，包括支撑装置、训练装置和检测装置；
所述支撑装置包括底座(19)、基座(9)、握杆(4)；所述基座(9)安装在底座(19)上，握杆(4)安装在手指抓握运动平台上；
所述训练装置分为三个部分，手腕关节内旋/外旋运动平台、手腕关节背屈/掌屈运动平台和手指抓握运动平台；
所述手腕关节内旋/外旋运动平台包括第一电机(14)、直齿传动的大齿轮(10)、过渡齿轮(11)、小齿轮(12)、套筒(8)；所述第一电机(14)固定于底座(19)，通过套筒(8)与手腕关节背屈/掌屈运动平台连接，通过大齿轮(10)、过渡齿轮(11)、小齿轮(12)传动经过套筒(8)带动支撑板(15)绕矢状轴转动；
所述手腕关节背屈/掌屈运动平台包括第二电机(7)、第一锥齿(6)、背屈/掌屈传动连接装置(20)；所述第二电机(7)固定于支撑板(15)，通过背屈/掌屈传动连接装置(20)与手指抓握运动平台连接，通过第一锥齿(6)经过背屈/掌屈传动连接装置(20)带动滑槽台(1)绕额状轴转动；
所述手指抓握运动平台包括第三电机(18)、第二锥齿(16)、手指驱动装置(3)；所述第三电机(18)固定于滑槽台(1)，通过手指驱动装置(3)与手指驱动滑块(2)连接，通过第二锥齿(16)经过手指驱动装置(3)带动手指驱动滑块(2)完成沿滑槽滑动和与驱动杆一起转动的协同运动；
所述检测装置包括第二扭矩传感器(13)、第三扭矩传感器(5)、第一扭矩传感器(17)和三个安装于电机后端的编码器，所述滑槽台(1)上安装有手指驱动滑块(2)，手指驱动滑块(2)通过手指驱动装置(3)连接握杆(4)，所述基座(9)的两侧安装有套筒(8)和大齿轮(10)，所述大齿轮(10)、过渡齿轮(11)和小齿轮(12)啮合，所述支撑板(15)固定在基座(9)上，所述支撑板(15)上安装有第二电机(7)、第三电机(18)和第三扭矩传感器(5)，所述滑槽台(1)的一端连接有相对设置的两个背屈/掌屈传动连接结构(20)，两个背屈/掌屈传动连接结构(20)分别通过支撑板(15)与套筒(8)连接，握杆(4)的两端分别与滑槽台(1)连接。
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