CN105853143A - 一种踝关节内外旋康复训练装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种踝关节内外旋康复训练装置及方法，该装置包括支承机构、驱动部分、传动部分和检测部分；支承机构包括底座支撑架、支撑板和角接触球轴承；驱动部分包括电机和减速器；传动部分包括小齿轮、大齿轮和蜗轮蜗杆；检测部分包括扭矩传感器、四个力传感器组成的两轴扭矩传感器和安装于电机上的编码器。本发明可实现对人体踝关节内旋/外旋单关节的康复训练，通过力矩传感器和四个力传感器组成的两轴扭矩传感器及编码器的应用，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，整体结构简单、生产制造容易、维护方便。

Description

一种踝关节内外旋康复训练装置及方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种踝关节内外旋康复训练装置及方法。
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。偏瘫患者踝背屈障碍由于在步行摆动相中不能克服足下垂，从而严重影响其步行能力的恢复，因此踝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。
对于偏瘫患者的传统康复手段需理疗师手把手进行，消耗了大量的时间与体力，并且无法保证充足的训练时间和足够的训练强度。现有的踝关节康复仪器大多训练模式单一，缺少患者训练运动数据检测，无法进行高效的康复训练。
发明内容
为了解决现有技术存在的传统踝关节偏瘫康复工作量大、效率低下和普通康复设备训练不全面、训练模式单一，缺少患者训练运动数据检测的不足，本发明提供一种踝关节内外旋康复训练装置及方法，为患者训练提供患者被动和主动训练平台，同时客观检测与监测患者运动状态，为医生后续治疗提供客观依据。
其技术方案为
一种踝关节内外旋康复训练装置，包括支承机构、驱动部分、传动部分和检测部分；
所述支承机构包括：底架1、蜗轮蜗杆减速器体5、蜗轮蜗杆减速器盖4、第一角接触球轴承10、第二角接触球轴承14、第六角接触球轴承13、第三角接触球轴承15、第四角接触球轴承25、第五角接触球轴承27、传感器套16、安装蜗轮蜗杆减速器板6、两轴扭矩传感器下体7、两轴扭矩传感器上体22、第一轴套9、第二轴套18、第三轴套28第四轴套30、垫片31、第一传感器轴29、第二传感器轴8、传感器十字滑块19和传感器十字滑块支架20；驱动部分包括：电机2和减速器3；传动部分包括：小齿轮24、大齿轮23和安装涡轮轴12、涡轮11、蜗杆轴25；检测部分主要指：扭矩传感器17、压力传感器21和安装于电机2上的编码器。
进一步，所述电机2和减速器3固定于减速器盖4上，通过小齿轮24、大齿轮23、蜗杆轴25、涡轮11和安装涡轮轴12，带动两轴扭矩传感器下体7绕垂直轴转动。
进一步，所述扭矩传感器17通过安装在传感器套筒16上的第二角接触球轴承14和第三角接触球轴承15与蜗轮蜗杆减速器体5相连接，保持扭矩传感器17与蜗轮蜗杆减速器体5构成相对回转结构。
进一步，所述4个压力传感器21安装在两轴扭矩传感器上体22上面通过第一轴套9、第二轴套18、垫片31、第一传感器轴29、第二传感器轴8、传感器十字滑块19和传感器十字滑块支架与两轴扭矩传感器下体7相连接组成一个两轴扭矩传感器。
进一步，所述扭矩传感器11检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩；4个压力传感器21检测踝关节在做背屈趾屈和内外翻训练时的力矩；安装于电机2的编码器检测踝关节在做内旋和外旋训练时的位置。
一种踝关节内外旋康复训练方法，包括以下步骤：
被训者首先将脚板放置于脚踝支撑机构的支撑架22上的脚踏板上并固定；
实施被训者被动训练时，电机2工作在位置模式，电机2和减速器3通过电机2和减速器3固定于减速器盖4上，通过小齿轮24、大齿轮23、蜗杆轴25、涡轮11和安装涡轮轴12，带动两轴扭矩传感器下体7作内旋外旋被动训练；实施被训者主动训练时，电机2工作在力矩模式，被训者主动作内旋和外旋动作，经过扭矩传感器17、蜗轮蜗杆和齿轮传动反向带动电机2旋转，电机2输出固定力矩，可以提供被训者训练所需固定阻尼；扭矩传感器17和安装于电机2的编码器可以检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置，为主动和被动训练提供反馈，获得训练状态。
本发明提供的踝关节内外旋康复训练装置，可实现对人体踝关节内旋/外旋的康复训练，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。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
其一，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；其二，可实现踝关节内旋外旋的主动训练和被动训练；其三，所述踝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为本发明踝关节内外旋康复训练装置的结构示意图；
图2为本发明的踝关节内外旋康复训练装置的半剖视图；
图3为本发明的踝关节内外旋康复训练装置中的蜗轮蜗杆减速器部分剖视图；
其中，1-底架，2-电机，3-减速器，4-蜗轮蜗杆减速器盖，5-蜗轮蜗杆减速器体，6-安装蜗轮蜗杆减速器板，7-两轴扭矩传感器下体﹑8-第二传感器轴，9-第一轴套，10-第一角接触球轴承，11-涡轮，12-安装涡轮轴，13-第六角接触球轴承，14-第二角接触球轴承，15-第三角接触球轴承，16-传感器套，17-扭矩传感器,18-第二轴套，19-传感器十字滑块，20-传感器十字滑块支架，21-压力传感器，22-两轴扭矩传感器上体，23-大齿轮，24-小齿轮，25-蜗杆轴，26-第四角接触球轴承，27-第五角接触球轴承，28-第三轴套，29-第一传感器轴，30-第四轴套，31-垫片。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
参照图1、图2、图3，本发明实施例的一种踝关节内外旋康复训练装置，包括：支承机构、驱动部分、传动部分和检测部分；
支承机构包括：底架1、蜗轮蜗杆减速器体5、蜗轮蜗杆减速器盖4、第一角接触球轴承10、第二角接触球轴承14、第六角接触球轴承13、第三角接触球轴承15、第四角接触球轴承25、第五角接触球轴承27、传感器套16、安装蜗轮蜗杆减速器板6、两轴扭矩传感器下体7、两轴扭矩传感器上体22、第一轴套9、第二轴套18、第三轴套28第四轴套30、垫片31、第一传感器轴29、第二传感器轴8、传感器十字滑块19和传感器十字滑块支架20；驱动部分包括：电机2和减速器3；传动部分包括：小齿轮24、大齿轮23和安装涡轮轴12、涡轮11、蜗杆轴25；检测部分主要指：扭矩传感器17、压力传感器21和安装于电机2上的编码器。
作为进一步改进，该所述集成训练及运动状态检测的踝关节内外旋康复训练装置包括电机2和减速器3固定于减速器盖4上，通过小齿轮24、大齿轮23、蜗杆轴25、涡轮11和安装涡轮轴12，带动两轴扭矩传感器下体7绕垂直轴转动，实现内旋和外旋训练。
作为进一步改进，扭矩传感器17通过安装在传感器套筒16上的第二角接触球轴承14和第三角接触球轴承15与蜗轮蜗杆减速器体5相连接，保持扭矩传感器17与蜗轮蜗杆减速器体5构成相对回转结构，同时减少蜗轮蜗杆减速器与扭矩传感器之间产生的径向力对传感器精度的影响。
作为进一步改进，4个压力传感器21安装在两轴扭矩传感器上体22上面通过第一轴套9、第二轴套18、垫片31、第一传感器轴29、第二传感器轴8、传感器十字滑块19和传感器十字滑块支架与两轴扭矩传感器下体7相连接组成一个两轴扭矩传感器。
作为进一步改进，扭矩传感器11检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩；4个压力传感器21检测踝关节在做背屈趾屈和内外翻训练时的力矩；安装于电机2的编码器检测踝关节在做内旋和外旋训练时的位置。
使用本发明的新型踝关节康复训练装置进行康复训练时，被训者首先将脚板放置于脚踝支撑机构的支撑架22上的脚踏板上并固定。
实施被训者被动训练时，电机2工作在位置模式，电机2和减速器3通过电机2和减速器3固定于减速器盖4上，通过小齿轮24、大齿轮23、蜗杆轴25、涡轮11和安装涡轮轴12，带动两轴扭矩传感器下体7作内旋外旋被动训练；实施被训者主动训练时，电机2工作在力矩模式，被训者主动作内旋和外旋动作，经过扭矩传感器17、蜗轮蜗杆和齿轮传动反向带动电机2旋转，电机2输出固定力矩，可以提供被训者训练所需固定阻尼。扭矩传感器17和安装于电机2的编码器可以检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置，为主动和被动训练提供反馈，更重要的是可以获得训练状态，有助于建立康复评价系统。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种踝关节内外旋康复训练装置，其特征在于：包括支承机构、驱动部分、传动部分和检测部分；
所述支承机构包括：底架（1）、蜗轮蜗杆减速器体（5）、蜗轮蜗杆减速器盖（4）、第一角接触球轴承（10）、第二角接触球轴承（14）、第六角接触球轴承（13）、第三角接触球轴承（15）、第四角接触球轴承（25）、第五角接触球轴承（27）、传感器套（16）、安装蜗轮蜗杆减速器板（6）、两轴扭矩传感器下体（7）、两轴扭矩传感器上体（22）、第一轴套（9）、第二轴套（18）、第三轴套（28）第四轴套（30）、垫片（31）、第一传感器轴（29）、第二传感器轴（8）、传感器十字滑块（19）和传感器十字滑块支架（20）；驱动部分包括：电机（2）和减速器（3）；传动部分包括：小齿轮（24）、大齿轮（23）和安装涡轮轴（12）、涡轮（11）、蜗杆轴（25）；检测部分主要指：扭矩传感器（17）、压力传感器（21）和安装于电机（2）上的编码器。
2.根据权利要求1所述的踝关节内外旋康复训练装置，其特征在于：所述电机（2）和减速器（3）固定于减速器盖（4）上，通过小齿轮（24）、大齿轮（23）、蜗杆轴（25）、涡轮（11）和安装涡轮轴（12），带动两轴扭矩传感器下体（7）绕垂直轴转动。
3.根据权利要求1所述的踝关节内外旋康复训练装置，其特征在于：所述扭矩传感器（17）通过安装在传感器套筒（16）上的第二角接触球轴承（14）和第三角接触球轴承（15）与蜗轮蜗杆减速器体（5）相连接，保持扭矩传感器（17）与蜗轮蜗杆减速器体（5）构成相对回转结构。
4.根据权利要求1所述的踝关节内外旋康复训练装置，其特征在于：所述4个压力传感器（21）安装在两轴扭矩传感器上体（22）上面通过第一轴套（9）、第二轴套（18）、垫片（31）、第一传感器轴（29）、第二传感器轴（8）、传感器十字滑块（19）和传感器十字滑块支架与两轴扭矩传感器下体（7）相连接组成一个两轴扭矩传感器。
5.根据权利要求1所述的踝关节内外旋康复训练装置，其特征在于：所述扭矩传感器（11）检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩；4个压力传感器（21）检测踝关节在做背屈趾屈和内外翻训练时的力矩；安装于电机（2）的编码器检测踝关节在做内旋和外旋训练时的位置。
6.一种踝关节内外旋康复训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
被训者首先将脚板放置于脚踝支撑机构的支撑架（22）上的脚踏板上并固定；
实施被训者被动训练时，电机（2）工作在位置模式，电机（2）和减速器（3）通过电机（2）和减速器（3）固定于减速器盖（4）上，通过小齿轮（24）、大齿轮（23）、蜗杆轴（25）、涡轮（11）和安装涡轮轴（12），带动两轴扭矩传感器下体（7）作内旋外旋被动训练；实施被训者主动训练时，电机（2）工作在力矩模式，被训者主动作内旋和外旋动作，经过扭矩传感器（17）、蜗轮蜗杆和齿轮传动反向带动电机（2）旋转，电机（2）输出固定力矩，用于提供被训者训练所需固定阻尼；扭矩传感器（17）和安装于电机（2）的编码器用于检测踝关节在做内旋和外旋训练时的力矩和位置，为主动和被动训练提供反馈，获得训练状态。
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