CN108938317B - 手指康复装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手指康复装置，包括手指外骨骼组件和致动器平台组件。手指外骨骼组件包括：远端指间关节定位部件，其定位在远端指间关节之后；可移动定位部件，其可移动地定位在近端指间关节和掌指关节之间的近端指骨上，该可移动定位部件包括第一挡板和第二挡板。致动器平台组件适于驱动可移动定位部件向靠近近端指间关节方向移动使得第一挡板阻挡近端指间关节的弯曲运动，或者驱动可移动定位部件向靠近掌指关节的方向移动使得第二挡板阻挡掌指关节的弯曲运动，并且还适于驱动远端指间关节定位部件朝向手掌或远离手掌的移动。本发明通过自动化、可操作地阻挡手指局部关节的弯曲，能够实现特定手指关节的单独、连续、反复的弯曲运动。

Description

手指康复装置
技术领域
本发明涉及手部外骨骼康复装置，特别是涉及具有受控的关节弯曲的手指康复装置。
背景技术
手指屈曲是手的最重要的运动，其有助于执行日常生活和工作中的许多重要活动。手指弯曲的功能丧失将造成很大的生活不便。常见的病症之一是手指肌腱损伤。导致手指弯曲运动功能缺失的某段关节的手指肌腱损伤可以通过进行手指局部关节阻挡练习来治疗，其中特定目标手指关节的特定弯曲可以单独训练。
美国专利US4665900A公开了一种手指康复装置，其利用连接到戴在每个手指远端的指状可穿戴物的柔性电缆和杆，从而允许手指的被动康复训练。虽然该装置被报告是便携式的，但它每次都对手指中的所有关节进行弯曲，不允许对恢复手指肌腱损伤至关重要的特定局部问题关节单独进行弯曲。因此，这种类型的手指康复装置不利于问题关节的单独康复训练。
发明内容
基于此，有必要针对现有的手指康复装置不能实现手指某一关节单独弯曲的问题，提出一种具有受控的关节弯曲的手指康复装置，其能够可操作地实现最常出现的手指肌腱损伤的近端指间(PIP)关节和掌指(MCP)关节的单独弯曲训练。
为实现上述目标，本发明提出了一种手指康复装置，包括：
手指外骨骼组件，其包括：
远端指间关节定位部件，其适于固定位在远端指间关节之后；
可移动定位部件，其适于可移动地定位在近端指间关节和掌指关节之间的近端指骨上，所述可移动定位部件包括第一挡板和第二挡板，当所述可移动定位部件靠近所述近端指间关节移动时，所述第一挡板适于阻挡所述近端指间关节的弯曲运动，当所述可移动定位部件靠近所述掌指关节移动时，所述第二挡板适于阻挡所述掌指关节的弯曲运动，其中，所述可移动定位部件开设有螺母通孔；
螺母，其适于固定在所述螺母通孔中；
螺杆，其适于与所述螺母螺纹配合地安装在所述螺母中，所述螺杆开设有轴联接件孔；
轴联接件，其适于放置在所述轴联接件孔中并且与所述轴联接件孔滑动配合，所述轴联接件的两端分别开设有第一连接孔和第二连接孔；
第一柔性轴，其具有近端和远端，所述第一柔性轴的远端连接至所述远端指间关节定位部件，所述第一柔性轴的近端连接至所述第一连接孔；
第二柔性轴，其具有近端和远端，所述第二柔性轴的远端连接至所述第二连接孔；
致动器平台组件，其配置为：旋转所述第二柔性轴，带动所述螺杆的旋转，使得所述可移动定位部件向靠近所述近端指间关节或所述掌指关节的方向移动；拉伸所述第二柔性轴，带动所述第一柔性轴的拉伸，使得所述远端指间关节定位部件在朝向手掌或远离手掌的方向移动。
在其中一个实施例中，所述远端指间关节定位部件开设有远节指骨通孔，所述远节指骨通孔适于所述手指的远节指骨和远端指间关节穿过。
在其中一个实施例中，所述可移动定位部件开设有近端指骨通孔，所述近端指骨通孔适于所述手指的近端指骨穿过。
在其中一个实施例中，所述第二挡板的长度大于所述第一挡板的长度。
在其中一个实施例中，所述第二连接孔在所述轴联接件的一个端面上的开口位置相比于所述第一连接孔在所述轴联接件的另一个端面上的开口位置更靠近各自的端面的边缘。
在其中一个实施例中，所述手指外骨骼组件还包括轴头，所述轴头包括圆形头部以及从圆形头部的轴心向外伸出的突出部，所述远端指间关节定位部件开设有第一轴通孔，所述圆形头部的直径大于所述第一轴通孔的直径，所述突出部开设有第三连接孔，所述第一柔性轴的远端穿过所述第一轴通孔连接至所述第三连接孔。
在其中一个实施例中，所述轴联接件孔开设在所述螺杆的一端，所述螺杆的另一端开设有第二轴通孔，所述第二轴通孔的位置与所述第一连接孔的位置相对应，所述第一柔性轴的近端穿过所述第二轴通孔连接至所述第一连接孔。
在其中一个实施例中，所述手指外骨骼组件还包括第三柔性轴，所述第三柔性轴具有近端和远端，所述轴头的所述圆形头部开设有第四连接孔，所述螺杆在开设有所述第二轴通孔的一端开设有第五连接孔，所述第三柔性轴的远端穿过所述第一轴通孔连接至所述第四连接孔，所述第三柔性轴的近端连接至所述第五连接孔。
在其中一个实施例中，所述手指外骨骼组件还包括轴头帽，所述轴头帽覆盖所述轴头，并且固定在所述远端指间关节定位部件上，所述轴头帽允许所述轴头在其内的旋转。
在其中一个实施例中，所述致动器平台组件包括第一电机和第二电机，所述第一电机适于产生直线运动，从而拉伸所述第一柔性轴，所述第二电机适于产生旋转运动，从而旋转所述第二柔性轴。
根据本发明的手指康复装置，通过自动化地、可操作地阻挡手指局部关节(例如，近端指间关节或掌指关节)的弯曲，能够实现特定手指关节的单独弯曲运动，允许患有手指肌腱损伤的患者连续反复地锻炼特定手指关节，以帮助患者恢复其手指弯曲能力。此外，本发明具有设计简单、使用方便、成本低的优点。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的手指康复装置的手指外骨骼组件的结构示意图；
图2为图1所示的手指外骨骼组件在去除了远端指间关节定位部件和可移动定位部件之后的部件分解示意图；
图3展示了图1所示的手指外骨骼组件的轴头的前视图、侧视图、顶视图和轴测图；
图4展示了图1所示的手指外骨骼组件的轴头帽的前视图和轴测图；
图5展示了图1所示的手指外骨骼组件的轴联接件的前视图、侧视图和轴测图；
图6展示了图1所示的手指外骨骼组件的螺杆的顶视图、顶部轴测图、底视图和底部轴测图；
图7展示了图1所示的手指外骨骼组件的螺母的前视图、侧视图、顶视图和轴测图；
图8展示了图1所示的手指外骨骼组件的远端指间关节定位部件的前视图和右视图；
图9展示了图1所示的手指外骨骼组件的可移动定位部件的侧视图、前视图、顶视图和轴测图；
图10展示了根据本发明的一个实施例的手指康复装置的致动器平台组件的平台结构的前视图、右视图、底视图和轴测图；
图11展示了图11所示的平台结构的完整的致动器平台组件的前视图、右视图和底视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的手指康复装置主要由手指外骨骼组件和致动器平台组件两部分构成。以下首先介绍手指康复装置的手指外骨骼组。
如图1-2所示，根据本发明的一个实施例的手指外骨骼组包括轴头1、轴头帽2、轴联接件3、螺杆4、螺母5、远端指间关节定位部件6、可移动定位部件7和三个柔性轴。这三个柔性轴包括第一柔性轴81、第二柔性轴82和第三柔性轴83，每个柔性轴的直径可能均为2mm，其中，第一柔性轴81的长度大于第三柔性轴83的长度。
图3展示了本实施例的手指外骨骼组件的轴头的前视图、侧视图、顶视图和等距视图。如图3所示，轴头1包括圆形头部11以及从圆形头部11的轴心向外伸出的圆柱形的突出部12。圆形头部11的直径可能为8.5mm，突出部12的直径可能为1.5mm。圆形头部11开设有连接孔13，突出部12开设有连接孔14。连接孔13和连接孔14的半径可能均为1.05mm。第一柔性轴81的远端连接至连接孔13，第三柔性轴83的远端连接至连接孔14。突出部12为第一柔性轴81提供了更大的支撑，当第一柔性轴81被拉伸时，可以减少第一柔性轴81的不必要的弯曲。
图4展示了图1所示的手指外骨骼组件的轴头帽的前视图和轴测图。如图4所示，轴头帽2的外侧壁的直径可能为11.5mm，轴头帽2的内侧壁的直径可能为10.5mm。由此可见，轴头帽2的内侧壁的直径设计为大于轴头1的圆形头部11的直径，因此轴头帽2可以完全覆盖轴头1。将轴头帽2固定在远端指间关节定位部件6上后，轴头帽2可以限制轴头1相对于手指向外的横向运动。此外，轴头帽2具有比轴头1稍大的内径，因此可以允许轴头1在轴头帽2内的自由旋转，并且减少两个部件之间的摩擦。
图5展示了图1所示的手指外骨骼组件的轴联接件的前视图、侧视图和轴测图。如图5所示，轴联接件3为方形柱状结构，其两端面均为正方形，并且分别开设有连接孔31和连接孔32。第一柔性轴81的近端连接至连接孔31，第二柔性轴82的远端连接至连接孔32。轴联接件3的长度可能为13mm，正方形端面的边长可能为4mm。连接孔31和连接孔32的直径可能为2.10mm。连接孔32相对于连接孔31更靠近轴联接件3的侧面。例如，在本实施例中，连接孔31的轴心与轴联接件3的侧面的距离均为2mm，而连接孔32的轴心与最接近的轴联接件3的侧面的距离为1.35mm。
图6展示了图1所示的手指外骨骼组件的螺杆的顶视图、顶部轴测图、底视图和底部轴测图。如图6所示，螺杆4的一端开设有轴通孔41和连接孔42。轴通孔41和连接孔42的位置分别与轴头1中的连接孔14和连接孔13的位置相对应，并且，轴通孔41和连接孔42的直径也分别与连接孔14和连接孔13的直径相同。第一柔性轴81的近端穿过轴通孔41，第三柔性轴83的近端连接至连接孔42。在螺杆4的另一端开设有方形的轴联接件孔43，轴联接件孔43用于容纳轴联接件3。轴通孔41与轴联接件孔43相通，并且与轴联接件3的连接孔31在位置上相对应，使得穿过轴通孔41的第一柔性轴81的近端可以连接至连接孔31。轴联接件孔43可与轴联接件3实现滑动配合，允许轴联接件3在轴联接件孔43内自由地前后移动。轴联接件3和轴联接件孔43的几何形状允许轴联接件3在螺杆4的轴向方向上自由移动，但是防止轴联接件3在螺杆4内自由旋转。螺杆4的长度可以根据用户的掌骨的长度设定。
图7展示了图1所示的手指外骨骼组件的螺母的前视图、侧视图、顶视图和轴测图。如图7所示，螺母5为六边形螺母，边长可能为12mm。螺母5适于固定在可移动定位部件7中，并且适于与螺杆4螺纹配合，从而使得螺杆4可以安装在螺母5中。当螺杆4顺时针或逆时针旋转时，螺母5将沿着螺杆4的长度方向向前或向后移动。
图8展示了图1所示的手指外骨骼组件的远端指间关节定位部件的前视图和右视图。如图8所示，远端指间关节定位部件6适于固定在紧肤手套上，并定位在远端指间(DIP)关节之后。远端指间关节定位部件6包括远节指骨通孔51和轴通孔52。远节指骨通孔51的尺寸可以根据用户的手指大小设定，适于手指的远节指骨和远端指间关节穿过。在本实施例中，远节指骨通孔51的直径设定为7.5mm。轴通孔52适于第一柔性轴81和第三柔性轴83穿过。轴通孔52的直径小于轴头1的圆形头部11的直径，从而对圆形头部11起到限位作用。圆形头部11自由悬置在轴通孔52上以允许第一柔性轴81和第三柔性轴83相对彼此的自由旋转。
图9展示了图1所示的手指外骨骼组件的可移动定位部件的侧视图、前视图、顶视图和轴测图。可移动定位部件7适于固定在紧肤手套上，并且可移动地定位在近端指间(PIP)关节和掌指(MCP)关节之间的近端指骨上，以根据需要阻挡不同的特定手指关节。如图9所示，可移动定位部件包括第一挡板73和第二挡板74，第一挡板73和第二挡板74的宽度均可能为24mm，第一挡板73的长度可能为12mm，第二挡板74的长度可能为25mm。当可移动定位部件7靠近PIP关节移动时，第一挡板73适于阻挡PIP关节的弯曲运动，当可移动定位部件7靠近MCP关节移动时，第二挡板74适于阻挡MCP关节的弯曲运动，从而允许患者锻炼不同的特定手指关节肌腱。可移动定位部件7包括近端指骨通孔71和螺母通孔72。近端指骨通孔71的尺寸根据患者的手指大小设定，适于手指的近端指骨穿过。螺母通孔72为与螺母5相对应的六边形，边长可能为10.6mm，使得螺母5可以固定在螺母通孔72中。螺母5沿着螺杆4的长度方向的向前或向后移动，将带动可移动定位部件7沿着螺杆4的长度方向的向前或向后移动。当可移动定位部件7向前移动时，其阻挡PIP关节并锻炼MCP关节；当可移动定位部件7向后移动时，其阻挡MCP关节时，PIP关节被锻炼。
以下解释说明上述手指外骨骼组件的工作原理。首先，患者的手部可能套上紧肤手套。接着，针对需要复健的手指，安装尺寸合适的手指外骨骼组件，将远端指间关节定位部件6放置在DIP关节之后，将可移动定位部件7放置在PIP关节和MCP关节之间的近端指骨上。然后，根据要锻炼的手指关节，调整可移动定位部件7的位置。如果要锻炼的仅是MCP关节，那么将顺时针旋转第二柔性轴82，第二柔性轴82的旋转将带动与第二柔性轴82连接的轴联接件3的旋转，轴联接件3的旋转将带动容纳轴联接件3的螺杆4的旋转，螺杆4的旋转将促使螺母5将沿着螺杆4的长度方向向前(近端指骨的远端)移动，从而促使与螺杆4固定连接的可移动定位部件7沿着螺杆4的长度方向向前移动，使得可移动定位部件7的第一挡板73阻挡PIP关节。此外，第二柔性轴82的旋转也将带动第一柔性轴81和第三柔性轴83的旋转，从而带动轴头1的旋转。由于轴头1是自由悬置在轴通孔52上，因此轴头1的旋转不会受限。如果要锻炼的仅是PIP关节，那么将逆时针旋转第二柔性轴82，从而促使可移动定位部件7沿着螺杆4的长度方向向后(近端指骨的近端)移动，使得可移动定位部件7的第二挡板74阻挡MCP关节，其具体的力传递过程与上述顺时针旋转第二柔性轴82的过程相似，在此不再赘述。在将可移动定位部件7调整到合适的位置之后，可以拉伸第二柔性轴82，对手指的特定关节进行锻炼。例如，当第二柔性轴82被向后拉而向后移动时，将依次带动与第二柔性轴82连接的轴联接件3、与轴联接件3连接的第一柔性轴81、与第一柔性轴81连接的轴头1的向后移动，轴头1的向后移动将迫使远端指间关节定位部件6向后移动，从而实现手指朝向手掌的弯曲。若此时PIP关节的弯曲受到阻挡，将实现MCP关节的弯曲；若此时MCP关节的弯曲受到阻挡，将实现PIP关节的弯曲。当释放第二柔性轴82使其返回初始位置时，手指伸展并实现位置复原。通过以上描述可知，本实施例的手指外骨骼组件通过可操作地阻挡手指局部关节(例如，近端指间关节或掌指关节)的弯曲，能够实现特定手指关节的单独弯曲运动，允许患有手指肌腱损伤的患者连续反复地锻炼特定手指关节，以帮助患者恢复其手指弯曲能力。
以下将介绍手指康复装置的致动器平台组件。图10展示了根据本发明的一个实施例的手指康复装置的致动器平台组件的平台结构的前视图、右视图、底视图和轴测图。如图10所示，结构平台9包括设置在前端的两个前端平台柱91、设置在后端的两个后端平台柱94、连接两个前端平台柱91的可旋转的短金属棒92、分别连接一侧的前端平台柱91和后端平台柱94的长金属棒93。
图11展示了图11所示的平台结构的完整的致动器平台组件的前视图、右视图和底视图。如图11所示，致动器平台组件还包括第一步进电机95、与第一步进电机95的输出连接的电机耦合器97、连接在电机耦合器97和短金属棒92之间的传送带96、设置在传送带上的电机平台98、设置在电机平台98上的第二进步电机99。第二进步电机99的输出连接至第二柔性轴82。
第二进步电机99的旋转将驱动第二柔性轴82的旋转，并且第二进步电机99的旋转将传递到与第二柔性轴82连接的轴联接件3，从而带动容纳轴联接件3的螺杆4的旋转。如上所述，螺杆4的旋转将促使螺母5沿着螺杆4的长度方向向前或向后移动，从而促使与螺杆4固定连接的可移动定位部件7沿着螺杆4的长度方向向前或向后移动。通过本实施例的手指外骨骼组件的结构，可以将电动机的旋转运动转换为可移动定位部件7的线性运动。
第一进步电机95的旋转将带动传送带96的平移，传送带96的平移将带动其上的第二进步电机99的平移。由于第二进步电机99连接至第二柔性轴82，因此第二进步电机99的平移将导致第二柔性轴82的拉伸运动，该拉伸运动依次传递到轴联接件3、第一柔性轴81和轴头1，从而迫使远端指间关节定位部件6被拉伸。
如上所述，本发明的致动器平台组件通过旋转第二柔性轴，使得可移动定位部件向靠近近端指间关节或掌指关节的方向移动，并且通过拉伸第二柔性轴，使得远端指间关节定位部件在朝向手掌或远离手掌的方向移动，从而能够提供特定关节的弯曲和伸展的连续且重复的运动，以加强手指肌腱损伤的愈合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种手指康复装置，包括：
手指外骨骼组件，其包括：
远端指间关节定位部件，其适于定位在远端指间关节之后；
可移动定位部件，其适于可移动地定位在近端指间关节和掌指关节之间的近端指骨上，所述可移动定位部件包括第一挡板和第二挡板，当所述可移动定位部件靠近所述近端指间关节移动时，所述第一挡板适于阻挡所述近端指间关节的弯曲运动，当所述可移动定位部件靠近所述掌指关节移动时，所述第二挡板适于阻挡所述掌指关节的弯曲运动，其中，所述可移动定位部件开设有螺母通孔；
螺母，其适于固定在所述螺母通孔中；
螺杆，其适于与所述螺母螺纹配合地安装在所述螺母中，所述螺杆开设有轴联接件孔；
轴联接件，其适于放置在所述轴联接件孔中并且与所述轴联接件孔滑动配合，所述轴联接件的两端分别开设有第一连接孔和第二连接孔；
第一柔性轴，其具有近端和远端，所述第一柔性轴的远端连接至所述远端指间关节定位部件，所述第一柔性轴的近端连接至所述第一连接孔；
第二柔性轴，其具有近端和远端，所述第二柔性轴的远端连接至所述第二连接孔；
致动器平台组件，其配置为：旋转所述第二柔性轴，带动所述螺杆的旋转，使得所述可移动定位部件向靠近所述近端指间关节或所述掌指关节的方向移动；拉伸所述第二柔性轴，带动所述第一柔性轴的拉伸，使得所述远端指间关节定位部件在朝向手掌或远离手掌的方向移动。
2.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述远端指间关节定位部件开设有远节指骨通孔，所述远节指骨通孔适于所述手指的远节指骨和远端指间关节穿过。
3.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述可移动定位部件开设有近端指骨通孔，所述近端指骨通孔适于所述手指的近端指骨穿过。
4.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述第二挡板的长度大于所述第一挡板的长度。
5.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述第二连接孔在所述轴联接件的一个端面上的开口位置相比于所述第一连接孔在所述轴联接件的另一个端面上的开口位置更靠近各自的端面的边缘。
6.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述手指外骨骼组件还包括轴头，所述轴头包括圆形头部以及从圆形头部的轴心向外伸出的突出部，所述远端指间关节定位部件开设有第一轴通孔，所述圆形头部的直径大于所述第一轴通孔的直径，所述突出部开设有第三连接孔，所述第一柔性轴的远端穿过所述第一轴通孔连接至所述第三连接孔。
7.根据权利要求1所述的手指康复装置，其特征在于，所述轴联接件孔开设在所述螺杆的一端，所述螺杆的另一端开设有第二轴通孔，所述第二轴通孔的位置与所述第一连接孔的位置相对应，所述第一柔性轴的近端穿过所述第二轴通孔连接至所述第一连接孔。
8.根据权利要求6所述的手指康复装置，其特征在于，所述手指外骨骼组件还包括第三柔性轴，所述第三柔性轴具有近端和远端，所述轴头的所述圆形头部开设有第四连接孔，所述螺杆在开设有第二轴通孔的一端开设有第五连接孔，所述第三柔性轴的远端穿过所述第一轴通孔连接至所述第四连接孔，所述第三柔性轴的近端连接至所述第五连接孔。
9.根据权利要求6所述的手指康复装置，其特征在于，所述手指外骨骼组件还包括轴头帽，所述轴头帽覆盖所述轴头，并且固定在所述远端指间关节定位部件上，所述轴头帽允许所述轴头在其内的旋转。
10.根据权利要求9所述的手指康复装置，其特征在于，所述致动器平台组件包括第一电机和第二电机，所述第一电机适于产生直线运动，从而拉伸所述第一柔性轴，所述第二电机适于产生旋转运动，从而旋转所述第二柔性轴。
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