CN108814895A - 一种适应式手部指关节康复装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手部指关节康复装置及系统。本发明的目的在于克服目前指关节康复医疗机器人机动性差，不易于日常维护，不能满足家庭日常连续训练的要求的问题，从而实现一种适用于不同人群，易于维护，成本低廉，患者能够日常居家或出行时使用的手部指关节康复装置及系统。为实现上述发明目的，本发明的一种适应式手部指关节康复装置包括掌背驱动基座、可调式掌指收展机构、近侧指衔接平台、远侧指屈伸机构。可调式掌指收展机构通过可活动销轴与掌背驱动基座铰接，近侧指衔接平台的一端安装在可调式掌指收展机构上，另一端通过可活动销轴与远侧指屈伸机构铰接固定，康复系统由康复装置、计算机、控制器、传感器组成。

Description

一种适应式手部指关节康复装置及系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手部指关节康复装置及系统。

背景技术

脑血管疾病引起的大脑神经功能障碍是威胁人类健康的重要杀手，而人体神经功能受损造成的手指运动缺陷直接导致大多数脑血管疾病患者生活不能自理。研究证明该类患者必须进行相应的康复训练以避免肌肉进一步萎缩病变，同时，借助于外力使病变手指进行一定强度的连续被动运动也能够反向刺激患者神经，从而达到彻底治愈的目的。然而绝大多数患者并不具有独立完成康复训练的能力，并且行业内护理人员的数量也无法满足现实需求。由此，越来越多的企业及高校科研院所投入到康复医疗装置的研发队伍中。

而现有的康复机器人技术仍然有待完善，如中国专利201710523952.5公开的一种手部康复装置及系统，借助于九自由度的训练机构改善了手部康复医疗器械的使用性能。然而该装置结构设计较为复杂，未考虑机械装置的便携性、机动性、易维护性等问题。中国专利201610147488.X公开的可互换上肢康复机器人利用可互换康复机构和可调节座椅使病患能够实现左右手互换训练，基于主动助力的特点，减少了医护人员的精力投入。而另一方面，该装置系统庞大、成本造价高昂，并不能满足一般患者日常家庭护理的需求。

同时，现有技术公开的适用于单一手指的康复医疗器械，大多结构固定，适应性较差，并未完善地解决不同患者的指关节康复问题。

发明内容

本发明的目的在于克服目前指关节康复医疗机器人机动性差，不易于日常维护，不能满足家庭日常连续训练的要求的问题，从而实现一种适用于不同人群，易于维护，成本低廉，患者能够日常居家或出行时使用，并且保证训练质量的手部指关节康复装置及系统。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种适应式手部指关节康复装置，包括掌背驱动基座、可调式掌指收展机构、近侧指衔接平台、远侧指屈伸机构。可调式掌指收展机构通过可活动销轴与掌背驱动基座铰接，近侧指衔接平台的一端安装在可调式掌指收展机构上，另一端通过可活动销轴与远侧指屈伸机构铰接固定。

所述掌背驱动基座包括掌背侧板、驱动电机、第一齿轮、第二齿轮、第一带轮。驱动电机固定在所述掌背侧板上，第一齿轮安装在所述驱动电机的轴端，第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，并且第二齿轮与第一带轮通过同一轴安装在所述掌背侧板上。掌背侧板的尾端两侧开有两组连通的C形通孔，可调式掌指收展机构通过所述C形通孔铰接在掌背驱动基座上。

所述可调式掌指收展机构包括掌指侧板、第二带轮、第三齿轮、第四齿轮、第三带轮、第四带轮、掌指指带。第二带轮与第三齿轮通过同一轴安装在掌背侧板上，并且第二带轮通过传动皮带受到所述掌背驱动基座上的第一带轮的带动。第三带轮、第四带轮、第四齿轮通过同一轴安装在掌指侧板上，并且第四齿轮与第三齿轮互相啮合，掌指指带安装在掌指侧板的底部。

所述近侧指衔接平台包括近侧指侧板、第五带轮、近侧指指带。第五带轮通过轴固定在近侧指侧板上，并且第五带轮通过传动皮带受到所述可调式掌指收展机构上的第三带轮的带动，近侧指指带固定在近侧指侧板的底部。近侧指侧板的尾端两侧开有两组连通的C形通孔，近侧指衔接平台通过两侧侧板上的所述C形通孔与远侧指屈伸机构铰接。

所述远侧指屈伸机构包括远侧指护板、第六带轮。第六带轮为所述可调式掌指收展机构的第四带轮的从动带轮，两者通过传动带联接。

此外，本发明还提供了一种指关节康复系统，该系统包括适应式手部指关节康复装置、计算机、电机控制器、肌电信号传感器、角度传感器以及被康复对象。

所述适应式手部指关节康复装置为前述方案中的适应式手部指关节康复装置。

所述计算机用于记录分析肌电信号传感器和角度传感器的状态信息，并根据状态信息向电机控制器下达或调整控制指令。

所述电机控制器用于接收所述控制指令，并根据控制指令控制驱动电机，进而使手部指关节康复装置完成特定训练动作。

所述肌电信号传感器用于采集被康复对象的表面肌电信号，并将所表面肌电信号反馈给所述计算机。

所述角度传感器用于采集适应式手部指关节康复装置工作时的关节角度信息，并将采集到的关节角度信息反馈给计算机。

本发明所产生的有益效果是：

1.本发明的适应式手部指关节康复装置及系统，包括指关节康复装置、计算机、电机控制器、肌电信号传感器、角度传感器，其整体机动性好，易于携带，能够满足患者居家或出行时的训练需求。

2.本发明的适应式手部指关节康复装置及系统，机械部分由掌背驱动基座、可调式掌指收展机构、近侧指衔接平台以及远侧指屈伸机构组成。其结构简单、成本低廉，且易于维护，有效降低了康复医疗装置的使用成本。

3.本发明的适应式手部指关节康复装置及系统，在掌指侧板和近侧指侧板上各开有两组C形通孔，C形通孔配合铰链转轴完成指关节长度的四级调节。能够适应于不同长度手指，能够满足不同患者的训练需求。

4.本发明的适应式手部指关节康复装置及系统，肌电信号传感器和角度传感器实时监测被康复对象的表面肌电信号及康复装置的角度信号，并及时反馈给计算机，能够根据病人恢复情况自主调节训练强度，不会对指关节造成挤压、牵引等二次伤害。

附图说明

图1是手部指关节康复系统的结构框图；

图2是适应式手部指关节康复装置等轴测视图；

图3是适应式手部指关节康复装置的俯视图；

图4是适应式手部指关节康复装置的主视图；

图5是适应式手部指关节康复装置的局部视图A；

图6是适应式手部指关节康复装置的左视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1示出手部指关节康复系统的结构框图，该指关节康复系统能够为患者提供一种实时监测式康复训练。如图1所示，本发明的手部指关节康复系统包括计算机1、电机控制器2、指关节康复装置3、角度传感器4、肌电信号传感器5以及被康复对象6。

该系统中的计算机1用于实时监测、记录角度传感器4反馈的物理信息，判断手部指关节康复装置的运行状态，根据判断结果向电机控制器2下达或调整控制指令，避免对被康复对象6造成挤压、牵引等二次伤害；同时计算机1还实时监测、记录了肌电信号传感器5反馈的生物信息，判断被康复对象的恢复进程，并根据判断结果向电机控制器2下达或调整控制指令，以达到根据被康复对象6的恢复情况实时调整康复训练方案的目的。

电机控制器2主要用于接收计算机1下达的控制指令，并对所接收到的控制指令解码分析，转换为指关节康复装置3中驱动电机311的控制量，并将得到的控制量发送给指关节康复装置3，进而控制指关节康复装置完成特定的康复训练动作。

指关节康复装置3根据电机控制器2发送的控制量最终执行对应的康复训练动作，对被康复对象实施不同方案的康复训练。

角度传感器4用于实时监测指关节康复装置的运行状态，检测各个关节间的相对角度，并将监测到的物理信息实时反馈给计算机1。

肌电信号传感器5用于实时监测被康复对象6的恢复进程，检测被康复对象6的表面肌电信号，并将监测到的生物信息实时反馈给计算机1。

至此，如图1所示，本发明所提出的手部指关节康复系统在运行过程中，首先能够通过计算机1-电机控制器2-指关节康复装置3-被康复对象6对病变指关节完成康复训练；其次，通过计算机1-电机控制器2-指关节康复装置3-被康复对象6-肌电信号传感器5-计算机1能够实现在执行康复训练动作的同时实时监测被康复对象的恢复进程并作出判断，进而优化选择训练方案。并且，通过计算机1-电机控制器2-指关节康复装置3-被康复对象6-角度传感器4-计算机1能够实现在执行康复训练动作的同时实时监测指关节康复装置的关节角度并作出判断，进而避免训练动作不合理。

由此看出，所述手部指关节康复系统不仅能够完成对被康复对象进行的一般化康复训练，还能够根据被康复对象的恢复情况实时调整训练方案，使训练过程更加科学，并且所述指关节康复系统的保护机制能够保证被康复对象训练动作的合理性，避免指关节受到二次伤害。

图2示出适应式手部指关节康复装置的等轴测视图，如图2所示，适应式手部指关节康复装置3包含掌背驱动基座31，用于安装运动执行机构并为康复装置提供驱动动力；可调式掌指收展机构32，用于掌指关节的收展训练；近侧指衔接平台33，用于近侧指关节的运动性训练康复；远侧指屈伸机构34，用于实现远侧指关节的屈伸运动训练。

结合图2和图3，掌背驱动基座31上安装有驱动电机311、掌背侧板312、第一齿轮313、第二齿轮314、第一带轮315。驱动电机311固定在掌背侧板312上，第一齿轮313安装在驱动电机311的轴端，第二齿轮314与第一齿轮313相啮合，并且第二齿轮314与第一带轮315通过同一轴安装在掌背侧板312上。结合图4和图5，所述掌背侧板312的尾端两侧开有两组连通的C形通孔316。

结合图2、图3、图4、图5，可调式掌指收展机构32包括掌指侧板321、第二带轮322、第三齿轮323、第四齿轮324、第三带轮325、第四带轮326、掌指指带327。第二带轮322与第三齿轮323通过同一轴安装在掌背侧板321上，并且第二带轮322通过传动皮带318受到所述掌背驱动基座31上的第一带轮315的带动。第三带轮325、第四带轮326、第四齿轮324通过同一轴安装在掌指侧板321上，并且第四齿轮324与第三齿轮323互相啮合，如图6所示，掌指指带327安装在掌指侧板321的底部。可调式掌指收展机构32通过C形通孔316铰接在掌背驱动基座31上，如图5所示，两组C形通孔316的底端开设有两组半圆孔317用于安装铰链轴319，铰链轴319可以安装在任何一组半圆孔内。并且当铰链轴319安装在任一所述半圆孔317内时，传动皮带318都具有足够的张紧力。如此，调节铰链轴319的安装位置即可以变换掌指收展机构32的长度以适应不同长度的病变手指。

结合图2、图3、图4，近侧指衔接平台33包括近侧指侧板331、第五带轮332、近侧指指带333。第五带轮332通过轴334固定在近侧指侧板331上，并且第五带轮332通过传动皮带328受到所述可调式掌指收展机构32上的第三带轮325的带动，如图6所示，近侧指指带333固定在近侧指侧板331的底部。近侧指侧板331的尾端两侧开有两组连通的C形通孔335，近侧指衔接平台33通过近侧指侧板331上的C形通孔335与远侧指屈伸机构34铰接。

远侧指屈伸机构34包括远侧指护板341、第六带轮342。第六带轮342为可调式掌指收展机构32的第四带轮326的从动带轮，两者通过传动带329联接。传动皮带329同样具有足够的张紧力，如此，调节远侧指屈伸机构34的铰接位置亦可以变换近侧指衔接平台33的长度以适应不同长度的病变手指。

至此，已经结合附图说明了本发明的技术方案，但是实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡是未脱离本发明所为的等效实施或变更都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适应式手部指关节康复装置，其特征在于，该适应式手部指关节康复装置包括掌背驱动基座、可调式掌指收展机构、近侧指衔接平台、远侧指屈伸机构,可调式掌指收展机构通过可活动销轴与掌背驱动基座铰接，近侧指衔接平台的一端安装在可调式掌指收展机构上，另一端通过可活动销轴与远侧指屈伸机构铰接固定。

2.根据权利要求1所述的适应式手部指关节康复装置，其特征在于，所述掌背驱动基座包括掌背侧板、驱动电机、第一齿轮、第二齿轮、第一带轮,驱动电机固定在所述掌背侧板上，第一齿轮安装在所述驱动电机的轴端，第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，并且第二齿轮与第一带轮通过同一轴安装在所述掌背侧板上,掌背侧板的尾端两侧开有两组连通的C形通孔，可调式掌指收展机构通过所述C形通孔铰接在掌背驱动基座上。

3.根据权利要求1所述的适应式手部指关节康复装置，其特征在于，所述可调式掌指收展机构包括掌指侧板、第二带轮、第三齿轮、第四齿轮、第三带轮、第四带轮、掌指指带,第二带轮与第三齿轮通过同一轴安装在掌背侧板上，并且第二带轮通过传动皮带受到所述掌背驱动基座上的第一带轮的带动,第三带轮、第四带轮、第四齿轮通过同一轴安装在掌指侧板上，并且第四齿轮与第三齿轮互相啮合，掌指指带安装在掌指侧板的底部。

4.根据权利要求1所述的适应式手部指关节康复装置，其特征在于，所述近侧指衔接平台包括近侧指侧板、第五带轮、近侧指指带，第五带轮通过轴固定在近侧指侧板上，并且第五带轮通过传动皮带受到所述可调式掌指收展机构上的第三带轮的带动，近侧指指带固定在近侧指侧板的底部,近侧指侧板的尾端两侧开有两组连通的C形通孔，近侧指衔接平台通过两侧侧板上的所述C形通孔与远侧指屈伸机构铰接。

5.根据权利要求1所述的适应式手部指关节康复装置，其特征在于，所述远侧指屈伸机构包括远侧指护板、第六带轮,第六带轮为所述可调式掌指收展机构的第四带轮的从动带轮，两者通过传动带联接。

6.一种手部指关节康复系统，其特征在于，该系统包括适应式手部指关节康复装置、计算机、电机控制器、肌电信号传感器、角度传感器以及被康复对象。

7.根据权利要求6所述的手部指关节康复系统，其特征在于，所述适应式手部指关节康复装置为如权利要求1-5中任一项所述的适应式手部指关节康复装置。

8.根据权利要求6所述的手部指关节康复系统，其特征在于，所述计算机用于记录分析肌电信号传感器和角度传感器的状态信息，并根据状态信息向电机控制器下达或调整控制指令。

9.根据权利要求6所述的手部指关节康复系统，其特征在于，所述电机控制器用于接收所述控制指令，并根据控制指令控制驱动电机，进而使手部指关节康复装置完成特定训练动作。

10.根据权利要求6所述的手部指关节康复系统，其特征在于，所述肌电信号传感器用于采集被康复对象的表面肌电信号，并将所表面肌电信号反馈给所述计算机,所述角度传感器用于采集适应式手部指关节康复装置工作时的关节角度信息，并将采集到的关节角度信息反馈给计算机。