CN107496140A - 一种弹簧‑绳索驱动手指康复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧‑绳索驱动手指康复装置,包括其机械系统和控制系统。机械系统主要包括手指屈伸机构、机体等,控制系统主要包括主控模块、驱动执行模块、显示及按键模块等。本发明采用新型的弹簧与绳索驱动方式,由弹簧‑绳索‑滑轮组实现手指关节的屈伸运动,绳索穿于弹簧管内部,由电机带动绳索展放和绕收,实现手指屈伸,牵引效果好,且无需设计外骨骼机构,有效精简了结构。控制系统根据按键输入的相应训练控制指令,进而驱动电机实现弹簧‑绳索展放与绕收,为患者提供手指康复运行训练。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,具体地说是采用弹簧-绳索-滑轮组,电机带动绳索展放和绕收,在弹簧力作用下实现手指关节的抓握(屈曲)和伸展运动,属于手部康复领域。
二、背景技术
由于中风、脑外伤、手部外伤等疾病,导致患者的手部功能缺失,严重影响患者正常的生活和工作。手指关节更为灵活精巧,可做拿捏、提拉、抓握等更多形式的活动,是人实际活动能力的关键。手部手指的灵活程度充分表征了人的活动能力,对人的日常生活质量起着重要的决定作用。目前,针对中风等导致的患者肢体运动功能障碍,临床上通常采用运动疗法即康复运动训练进行治疗。在医疗中心,医护人员对患者进行针对性的康复治疗,即治疗医师进行一对一的康复训练运动。传统的手把手的康复运动训练,医护人员工作强度大,且重复性的工作易产生厌烦情绪。近些年,在临床上,各种运动康复设备也逐渐得到了一定的应用。针对运动功能障碍,帮助下肢和上肢进行运动功能康复的设备较多,手部功能的康复设备较少。而手部运动功能的康复特别是手指运动功能的康复对中风引起的运动功能障碍患者有着非常重要的意义。
因而,亟需一种新型的手指康复器械来满足临床手部康复的需要。本发明使用一个电机驱动手指屈伸运动,控制简单,成本低,实用性强。
三、发明内容
针对临床上手指康复运动训练的迫切需求,本发明提供一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,通过采用新型的弹簧与绳索驱动方式,电机带动绳索展放和绕收,在弹簧力作用下实现手指关节的伸展和抓握(屈曲)运动,精简了结构设计。
本发明提供的技术方案是:
一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,包括机械系统和控制系统。机械系统主要包括手指屈伸机构、机体等,控制系统主要包括主控模块、驱动执行模块、显示及按键等。机械系统由弹簧-绳索-滑轮组实现手指关节的屈伸运动,绳索穿于弹簧管内部,由电机作为动力源,带动绳索展放和绕收,实现手指屈伸。控制系统根据训练计划由按键输入控制指令,进而驱动电机实现绳索展放与绕收,为患者提供手指康复运动训练。
手指屈伸机构由(1)机架、(2)连指手套、(3)手、(4)托盘、(5)电机座、(6)电机、(7)滑轮、(8)支架、(9)弹簧、(10)导向套、(11)绳索组成;机械系统由弹簧-绳索-滑轮组实现手指关节的抓握(屈曲)和伸展运动;控制系统实现装置的各部分协调工作。
(6)电机通过(5)电机座固定于(1)机架,(7)滑轮装于电机轴上。(2)连指手套为皮质连指手套(即具有一定的韧性与硬度),(11)绳索穿于(9)弹簧内部,(9)弹簧通过(8)支架固定,(9)弹簧接近(8)支架部分与(8)支架的中空圆柱部分相配合,(9)弹簧接近手指端部内置(10)导向套(以保证良好的绳索收放与手指屈伸效果)。为进一步保证良好的手指屈伸运动,在手指第二关节与手指接近掌部各布置一套(7)滑轮(11)绳索机构。(2)连指手套关节部分通过纽扣状的物体实现与(11)绳索相连,(11)绳索另一端部固定于(7)滑轮。(7)滑轮分为上下两个轨道,用于两股(11)绳索的绕收,考虑具体情况,(7)滑轮上下轨道半径有一定差异。
(6)电机接收控制指令工作时,电机轴带动(7)滑轮正向(或反向)旋转,(11)绳索展放(或绕收),实现手指伸开(或屈曲)。自然状态下,(11)绳索展放,(9)弹簧伸展,实现手指平展;抓握(屈曲)运动下,(11)绳索绕收,(9)弹簧压缩,实现手指屈曲。
通过显示屏实时动态显示设备工作信息,通过按键实现“模式选择”、“数据清零”、“暂停/继续”、“开始”等相关人机交互命令。系统有两种工作模式,模式一为“全程工作”,即工作一次,完成手指的抓握(屈曲)与伸展两种运动;模式二为“单步运行”,即工作一次,完成手指抓握,下一次完成手指的伸展,依次运行,具体可通过“模式选择”按键进行设置。
该手指康复装置工作时,(3)手置于(4)托盘上,医护人员协助戴上(2)连指手套,先手动按键进行模式选择(默认为工作模式一),按键选择后,发送控制指令至主控模块,主控模块发送控制指令至驱动执行模块,驱动(6)电机工作,带动(7)滑轮旋转,(11)绳索绕收于(7)滑轮,(9)弹簧压缩,手指抓握屈曲;停顿适当时间后,(6)电机反转,(11)绳索展放,(9)弹簧向自然长度恢复,手指伸展平直,由此完成一次全程工作。人机界面显示器显示选择的模式等信息。
本发明的有益效果是:
(1)采用(9)弹簧与(11)绳索驱动,精简了机构设计,并设计(10)导向套,牵引效果好;
(2)采用一个(6)电机实现手指屈伸运动,控制简单,成本低,利于普及推广;
(3)手指屈伸运动接近正常人手指关节的运动,人体舒适,安全性高,且较易为患者接受。
四、附图说明
图1为本发明的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置较佳轴测图
图2为本发明的连指手套较佳主视图
图3为本发明的导向套较佳轴测图
图4为本发明的支架较佳轴测图
图5为本发明的滑轮较佳轴测图
五、具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明主要由机械系统和控制系统,机械系统主要包括手指屈伸机构、机体等,控制系统主要包括主控模块、驱动执行模块、显示及按键模块等。手指屈伸机构由(1)机架、(2)连指手套、(3)手、(4)托盘、(5)电机座、(6)电机、(7)滑轮、(8)支架、(9)弹簧、(10)导向套、(11)绳索组成。机械系统由弹簧-绳索-滑轮组实现手指关节的屈伸运动;控制系统实现装置的各部分协调工作。本发明一种弹簧-绳索驱动手指康复装置较佳轴测图如图1所示。
参阅图1所示,(6)电机通过(5)电机座固定于(1)机架,(7)滑轮装于电机轴上。(11)绳索穿于(9)弹簧内部,(9)弹簧通过(8)支架固定,(9)弹簧接近(8)支架部分与(8)支架的中空圆柱部分相配合,(9)弹簧接近手指端部内置(10)导向套,以保证良好的绳索收放与手指屈伸效果。
参阅图2所示,为进一步保证良好的手指屈伸运动,在手指第二关节与手指接近掌部各布置一套(7)滑轮(11)绳索机构。(2)连指手套关节部分通过纽扣状的物体实现与(11)绳索相连,(11)绳索另一端部固定于(7)滑轮。(2)连指手套为皮质连指手套(即具有一定的韧性与硬度),(2)连指手套分别在指关节、掌部设置有纽扣状结构,用于绳索穿线,实现对皮质手套的牵引。每个(9)弹簧对应两个纽扣,即每个(9)弹簧内部穿过两股(11)绳索,每股(11)绳索由多根线组成,以保证良好的牵引效果,避免小指和食指运动幅度和范围太小。
参阅图3所示,(10)导向套采用漏斗式结构。该(10)导向套外壁与(9)弹簧内圈相配合,(11)绳索沿内壁滑动。
参阅图4所示,(8)支架由板材添置外加圆柱构成,外凸圆柱用于支承(9)弹簧,并对(9)弹簧的收缩伸长进行导向。外凸圆柱有内孔结构,(11)绳索穿过内孔。
参阅图5所示,(7)滑轮分为上下两个轨道,用于两股(11)绳索的绕收,考虑具体情况,(7)滑轮上下轨道半径有一定差异。
参阅图1所示,(6)电机接收控制指令工作时,电机轴带动(7)滑轮正向(或反向)旋转,(11)绳索展放(或绕收),实现手指伸开(或屈曲)。自然状态下,(11)绳索展放,(9)弹簧伸展,实现手指平展;抓握(屈曲)运动下,(11)绳索绕收,(9)弹簧压缩,实现手指屈曲。
通过显示屏实时动态显示设备工作信息,通过按键实现“模式选择”、“数据清零”、“暂停/继续”、“开始”等相关人机交互命令。系统有两种工作模式,模式一为“全程工作”,即工作一次,完成手指的抓握与伸展两种运动;模式二为“单步运行”,即工作一次,完成手指抓握(屈曲),下一次完成手指的伸展,依次运行,具体可通过“模式选择”按键进行设置。
参阅图1所示,该手指康复装置工作时,(3)手置于(4)托盘上,医护人员协助戴上(2)连指手套,先手动按键进行模式选择(默认为工作模式一),按键选择后,发送控制指令至主控模块,主控模块发送控制指令至驱动执行模块,驱动(6)电机工作,带动(7)滑轮旋转,(11)绳索绕收于(7)滑轮,(9)弹簧压缩,手指抓握屈曲;停顿适当时间后,(6)电机反转,(11)绳索展放,(9)弹簧向自然长度恢复,手指伸展平直,由此完成一次全程工作。人机界面显示器显示系统相关工作参数等信息。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已,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 (7)
1.一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,所述装置包括机械系统和控制系统。机械系统主要包括手指屈伸机构、机体等,控制系统主要包括主控模块、驱动执行模块、显示及按键模块等。机械系统由弹簧-绳索-滑轮组,由电机带动绳索展放和绕收,实现手指屈伸运动。控制系统根据训练计划由按键输入控制指令,进而控制系统各部分协调工作。
2.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,(6)电机通过(5)电机座固定于(1)机架,(7)滑轮装于电机轴上。(2)连指手套为皮质连指手套(即具有一定的韧性与硬度),(11)绳索穿于(9)弹簧内部,(9)弹簧通过(8)支架固定,(9)弹簧接近(8)支架部分与(8)支架的中空圆柱部分相配合,(9)弹簧接近手指端部内置(10)导向套(以保证良好的绳索收放与手指屈伸效果)。
3.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,为进一步保证良好的手指屈伸运动,在手指第二关节与手指接近掌部各布置一套(7)滑轮(11)绳索机构。(2)连指手套关节部分通过纽扣状的物体实现与(11)绳索相连,(11)绳索另一端部固定于(7)滑轮。(7)滑轮分为上下两个轨道,用于两股(11)绳索的绕收,考虑具体情况,(7)滑轮上下轨道半径有一定差异。
4.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,(10)导向套采用漏斗式结构。该(10)导向套外壁与(9)弹簧内圈相配合,(11)绳索沿内壁滑动。
5.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,(8)支架由板材添置外加圆柱构成,外凸圆柱用于支承(9)弹簧,并对(9)弹簧的收缩伸长进行导向。外凸圆柱有内孔结构,(11)绳索穿过内孔。
6.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,(6)电机接收控制指令工作时,电机轴带动(7)滑轮正向(或反向)旋转,(11)绳索展放(或绕收),实现手指屈伸(或抓握)。自然状态下,(11)绳索展放,(9)弹簧伸展,实现手指平展;抓握运动下,(11)绳索绕收,(9)弹簧压缩,实现手指屈曲。
7.根据权利要求1所述的一种弹簧-绳索驱动手指康复装置,其特征在于,系统有两种工作模式,模式一为“全程工作”,即工作一次,完成手指的抓握(屈曲)与伸展两种运动;模式二为“单步运行”,即工作一次,完成手指抓握(屈曲),下一次完成手指的伸展,依次运行,具体可通过“模式选择”按键进行设置。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171222 |
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