CN106726027A - 一种欠驱动假肢手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种欠驱动假肢手，包括手指本体、手套、第一屈肌腱、第一伸肌腱和手腕固定件，所述的手指本体与手套连接，所述手指本体的数目与患者所缺手指的数目相同，所述的第一屈肌腱和第一伸肌腱一端分别沿手套背面和正面与手指本体连接，直接控制第二指间关节的屈曲和伸展，所述的手腕固定件连接于第一屈肌腱和第一伸肌腱的另一端；所述的手指本体内还设置有第二屈肌腱和第二伸肌腱，用于间接控制第一指间关节的屈曲和伸展。本发明欠驱动假肢手采用屈肌腱和伸肌腱驱动手指的多个自由度，完成对各种物体的包络自适应抓取，结构简单，体积小，重量轻，美观实用。

Description

一种欠驱动假肢手
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种欠驱动假肢手。
背景技术
理想的假肢手应该不仅仅具有装饰功能，而且能够在感觉和运动功能上替代人手，但是现在国内外实验室研究的假肢手还不能到达这种理想的要求。假肢手可以分为传统假肢手和现代假肢手。传统假肢手主要分为装饰型假肢手和索控式假肢手；现代假肢手具有代表性的有肌电控制假肢手，多指灵巧手。
装饰型假肢手是最早出现的假手，为弥补肢体外观缺陷所设计，以外形美容为主，可被动活动，其缺点是不具有人手的运动功能。
索控式假肢手又称为身体动力型假肢手，主要由截肢者通过肩膀和上臂等肢体的运动，并借助力牵引索来驱动和控制假肢手运动。由于自由度受到限制，其功能比较少，虽然该型假肢手由患者自身力源控制，但是很难接近使用者的意念，因此控制和操作均很不方便。
肌电控制假肢手是由肌电信号控制的假肢手。肌电信号来源于使用者运动引起的肌肉收缩产生的微电信号。通过安装在残臂肌肉表面的电极所产生的电信号来控制电机驱动假肢手运动。肌电控制假肢手的缺点是不能根据人的意愿快速抓取，有运动迟滞现象，且价格昂贵，维护成本较高。
多指灵巧手的典型特征是具有多个运动自由度(一般大于10个)和多种感知功能，其典型代表是德国宇航中心的DLR-I，II型灵巧手和美国宇航局的NASA灵巧手。但是，灵巧手的体积一般较大，且重量均在1公斤以上，需要复杂的外部计算机处理系统，目前很难直接应用于残疾人的假手。
Shigeo Hirose于1978年首先提出了绳索式欠驱动机构，奠定了欠驱动研究的基础，欠驱动机构的基本原理是系统的驱动数少于自由度数，给控制系统带来了方便。
以上所论述的无论是传统假肢还是现代假肢，都是针对手部或者是部分上肢缺损的患者而设计的。但是，针对临床上更为常见的手指或手掌缺损的患者，目前却没有任何具有活动功能的假肢可以佩戴。本发明正是针对目前的现状，针对手指、手掌缺损的患者，研制了经穿戴后能够进行功能活动的假肢。
发明内容
本发明目的在于提供一种欠驱动假肢手，采用人工屈肌腱和伸肌腱控制假肢手指的自由度，完成对各种物体的包络自适应抓取，解决临床上手指、手掌缺损的患者没有相应的提供功能假肢的问题。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种欠驱动假肢手，包括手指本体、手套、第一屈肌腱、第一伸肌腱和手腕固定件，所述的手指本体与手套连接，所述的第一屈肌腱和第一伸肌腱一端分别沿手套背面和正面与手指本体连接，所述的手腕固定件连接于第一屈肌腱和第一伸肌腱的另一端。
所述的手指本体由近节指骨、中节指骨和远节指骨组成，所述的近节指骨、中节指骨和远节指骨之间通过连接销连接；所述的手腕固定件由第一固定件、第二固定件和尼龙塔扣组成，第一固定件和第二固定件通过尼龙塔扣连接形成手腕固定件，第一固定件和第二固定件的正面和侧面分别设置有通孔，用于连接第一屈肌腱和第一伸肌腱。
所述的手指本体通过近节指骨上设置的圆孔与手套连接。
所述的手套的正面和背面分别设置有线套，用于约束第一屈肌腱和第一伸肌腱的运动轨迹。
所述的第一屈肌腱沿手套背面表面的线套依次穿过近节指骨的腱鞘a、腱鞘b、腱鞘c以及中节指骨的腱鞘d，连接于中节指骨底部设置的梁a上。
所述的手指本体内还设置有第二屈肌腱，所述的第二屈肌腱一端连接于近节指骨顶部的梁b上，依次经过近节指骨的腱鞘e和中节指骨的腱鞘f、腱鞘g、腱鞘h以及远节指骨的腱鞘i，连接于远节指骨底部设置的梁c上。
所述的第一伸肌腱沿手套正面表面的线套依次穿过近节指骨的腱鞘j、腱鞘k和腱鞘l以及中节指骨的腱鞘m，连接在中节指骨上的梁d上。
所述的手指本体内还设置有第二伸肌腱，所述的第二伸肌腱的近端固定在近节指骨梁e上，第二伸肌腱依次穿过近节指骨的腱鞘n和中节指骨的腱鞘o、腱鞘p、腱鞘q，以及远节指骨的腱鞘r连接在远节指骨上的梁f上。
本发明的有益效果为：本发明引入欠驱动机构，实现屈肌腱和伸肌腱驱动手指的多个自由度，实现对各种物体的包络自适应抓取。本发明设计了外形尺寸与成人手相当的手套和手指，对于手指仍有残端的病人，可直接穿戴，靠手腕与掌指关节的耦合驱动，可实现近似正常人手般工作。对于断掌病人，可将各手指的近节指骨的近端连接为一体，靠手腕的弯曲来实现简单的抓握运动。该手具有包络抓取、精密抓取和侧捏等功能。使该假手更加美观、仿人、实用。
附图说明
图1是本发明假肢手的结构示意图；
图2是本发明屈肌腱的结构示意图；
图3是本发明伸肌腱的结构示意图；
图4是本发明手腕固定件的结构示意图；
图5是本发明近节指骨的结构示意图；
图6是本发明中节指骨的结构示意图；
图7是本发明远节指骨的结构示意图；
图8是本发明连接销的结构示意图；
附图中标示说明：1手指本体，2手套，3第一屈肌腱，4第一伸肌腱，5手腕固定件，6第二屈肌腱，7第二伸肌腱，11近节指骨，12中节指骨，13远节指骨，14连接销，线套21，第一固定件51，第二固定件52，尼龙塔扣53，腱鞘a 110，腱鞘b 111，腱鞘c 112，梁b 113，腱鞘e114，腱鞘j 115，腱鞘k 116，腱鞘l 117，梁e 118，腱鞘n 119，腱鞘d 120，梁a 121，腱鞘f122，腱鞘g 123，腱鞘h 124，腱鞘m 125，梁d 126，腱鞘o 127，腱鞘p 128，腱鞘q 129，腱鞘i130，梁c 131，腱鞘r 132，梁f 133。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明欠驱动假肢手做进一步的解释说明。
如图1～8所示，一种欠驱动假肢手，包括手指本体1、手套2、第一屈肌腱3、第一伸肌腱4和手腕固定件5，手指本体1与手套2连接，第一屈肌腱3和第一伸肌腱4一端分别沿手套2背面和正面与手指本体1连接，手腕固定件5连接于第一屈肌腱3和第一伸肌腱4的另一端。手套2的正面和背面分别设置有线套21，用于约束第一屈肌腱3和第一伸肌腱4的运动轨迹。该假肢手主要针对于断掌断指病人，对于手指仍有残端的病人，可直接穿戴，靠手腕与掌指关节的耦合驱动，可实现近似正常人手般工作。对于断掌病人，可将各手指的近节指骨的近端连接为一体，靠手腕的弯曲来实现简单的抓握运动。
手指本体1由近节指骨11、中节指骨12和远节指骨13组成，近节指骨11、中节指骨12和远节指骨13之间通过连接销14连接，所述的连接销14上端开口，主要起便于穿孔的作用，销下端做成方形主要起将销固定于从动指节上的作用。为尽量减小各指节相对运动时的摩擦阻力，销与指节间的孔间隙配合。销的作用主要是将各个指节连接为一根假肢手指；手指本体1通过近节指骨11上设置的圆孔与手套2连接。
手腕固定件5由第一固定件51、第二固定件52和尼龙塔扣53组成，第一固定件51和第二固定件52通过尼龙塔扣53连接形成手腕固定件5，第一固定件51和第二固定件52的正面和侧面分别设置有通孔，用于连接第一屈肌腱3和第一伸肌腱4。人手工作时，手腕固定件5在手腕上的固定主要靠手腕皮肤表面的摩擦力和手腕骨的支反力，当手腕上肉较多时，摩擦力起主要作用，当手腕上肉较少时，手腕骨的支反力起主要作用，手腕肉较多的患者固定在元件的后端，手腕肉较少的患者固定在手腕的前端。
第一屈肌腱3沿手套2背面表面的线套21依次穿过近节指骨11的腱鞘a 110、腱鞘b111、腱鞘c 112以及中节指骨12的腱鞘d 120，连接于中节指骨12底部设置的梁a 121上。
手指本体1内还设置有第二屈肌腱6，第二屈肌腱6一端连接于近节指骨11顶部的梁b 113上，依次经过近节指骨11的腱鞘e 114和中节指骨12的腱鞘f 122、腱鞘g 123、腱鞘h 124以及远节指骨13的腱鞘i 130，连接于远节指骨底部设置的梁c 131上。
第一伸肌腱4沿手套2正面表面的线套21依次穿过近节指骨11的腱鞘j 115、腱鞘k116和腱鞘l 117以及中节指骨12的腱鞘m 125，连接在中节指骨12上的梁d 126上。
手指本体1内还设置有第二伸肌腱7，第二伸肌腱7的近端固定在近节指骨11梁e118上，第二伸肌腱7依次穿过近节指骨11的腱鞘n 119和中节指骨12的腱鞘o 127、腱鞘p128、腱鞘q 129，以及远节指骨13的腱鞘r 132连接在远节指骨13上的梁f 133上。
穿戴好假肢手，固定好手腕固定件5的位置，调整四根腱，令其处于张紧状态。当手指要抓握物体时，掌指关节的屈曲以及手腕的屈曲通过第一屈肌腱3带动近指关节屈曲，近指关节的屈曲通过第二屈肌腱6带动远指关节屈曲。根据患者的情况，通过调节第二屈肌腱6和第二伸肌腱7的张紧程度，可调节适合患者手指屈曲运动时的弧形轨迹，患者戴上后，只需短暂的适应，便可自如的抓握物体。若远节指骨先接触到物体上，掌指关节及手腕的进一步弯曲增大远节指骨的握力，从而可以实现捏握运动。当手要释放物体，恢复正常伸展状态时，掌指关节的伸展以及手腕的伸展通过第一伸肌腱4带动近指关节伸展，近指关节的伸展通过第二伸肌腱7带动远指关节伸展。
以上所述实施例仅是对本发明的进一步说明，并非对本发明做其他形式的限制，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种欠驱动假肢手，其特征在于：包括手指本体(1)、手套(2)、第一屈肌腱(3)、第一伸肌腱(4)和手腕固定件(5)，手指本体(1)与手套(2)连接，第一屈肌腱(3)和第一伸肌腱(4)一端分别沿手套(2)背面和正面与手指本体(1)连接，手腕固定件(5)连接于第一屈肌腱(3)和第一伸肌腱(4)的另一端；
所述的手指本体(1)由近节指骨(11)、中节指骨(12)和远节指骨(13)组成，近节指骨(11)、中节指骨(12)和远节指骨(13)之间通过连接销(14)连接；
所述的第一屈肌腱(3)沿手套(2)背面表面依次穿过近节指骨(11)的腱鞘a(110)、腱鞘b(111)、腱鞘c(112)和中节指骨(12)的腱鞘d(120)，连接于中节指骨(12)底部设置的梁a(121)上；
所述的第一伸肌腱(4)沿手套(2)正面表面依次穿过近节指骨(11)的腱鞘j(115)、腱鞘k(116)和腱鞘l(117)以及中节指骨(12)的腱鞘m(125)，连接在中节指骨(12)上的梁d(126)上；
所述的手指本体(1)内还设置有第二屈肌腱(6)，第二屈肌腱(6)一端连接于近节指骨(11)顶部的梁b(113)上，依次经过近节指骨(11)的腱鞘e(114)和中节指骨(12)的腱鞘f(122)、腱鞘g(123)、腱鞘h(124)以及远节指骨(13)的腱鞘i(130)，连接于远节指骨底部设置的梁c(131)上；
所述的手指本体(1)内还设置有第二伸肌腱(7)，第二伸肌腱(7)的近端固定在近节指骨(11)梁e(118)上，第二伸肌腱(7)依次穿过近节指骨(11)的腱鞘n(119)和中节指骨(12)的腱鞘o(127)、腱鞘p(128)、腱鞘q(129)，以及远节指骨(13)的腱鞘r(132)连接在远节指骨(13)上的梁f(133)上。
2.根据权利要求1所述的一种欠驱动假肢手，其特征在于：所述的手套(2)的正面和背面分别设置有线套(21)，用于约束第一屈肌腱(3)和第一伸肌腱(4)的运动轨迹。
3.根据权利要求1所述的一种欠驱动假肢手，其特征在于：所述的手指本体(1)通过近节指骨(11)上设置的圆孔与手套(2)连接。
4.根据权利要求1所述的一种欠驱动假肢手，其特征在于：所述的手腕固定件(5)由第一固定件(51)、第二固定件(52)和尼龙塔扣(53)组成，第一固定件(51)和第二固定件(52)通过尼龙塔扣(53)连接形成手腕固定件(5)。
5.根据权利要求4所述的一种欠驱动假肢手，其特征在于：第一固定件(51)和第二固定件(52)的正面和侧面分别设置有通孔，用于连接第一屈肌腱(3)和第一伸肌腱(4)。
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