CN109009867A - 一种气动关节结构及关节训练器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动关节结构及关节训练器，所述气动关节结构包括：连通形成气流通路的至少两个波纹管及连通所述波纹管的连接管；所述通路的一端形成密封端，另一端形成连接气体调节装置的通气端；所述密封端和通气端分别受向心力牵拉；每个所述连接管内穿设过气通道，且每个所述连接管内的所述过气通道的横截面随与所述密封端距离的缩短而逐级缩小，以调节每个所述波纹管中的气量变化速率来实现波纹管伸缩变化的程度。所述关节训练器包括所述气动关节结构。本发明提供一种气动关节结构及关节训练器通过所述波纹管与所述连接管形成的通路，控制不同位置的所述波纹管的气量变化速率，对治疗关节在运动时起延迟效应，最终实现仿生的训练目的。

Description

一种气动关节结构及关节训练器

技术领域

本发明涉及关节训练领域，尤其涉及一种气动关节结构及关节训练器。

背景技术

一直以来，市面上存在治疗关节的痉挛、麻痹、瘫痪等症状的训练设备，来代替费用较高的物理治疗师。但现有的相关治疗设备一般存在如下情况：

一是关节康复设备的组合较为复杂，仍需要在配有专业人员的医疗训练机构方能操作。若患者需要进行训练，除了场地受到限制外，训练的时长也会受到很大程度的限制，同时，患者需要长期支付相应的医疗费用。由于如痉挛、麻痹、瘫痪等症状的恢复训练是长期的治疗过程，上述因素会很大程度消磨患者的意志力，严重影响患者对治疗的信心。

而且，越是精密的训练设备，其针对性越强，即针对不同的训练部位，对应不同的训练设备，其工作原理和结构很多情况下是不同的。因此，相应的关节训练设备的适用范围很小，更不可能针对不同的部位的关节组合，适应调整设备或训练方式。

二是现有的关节训练设备中，通常会运用到弹性的组件，附带在患者需进行训练的部位，但通常是只能针对整个部位完成整体性的肢体训练，不能针对对应部位的不同关节，忽略每个关节的训练需要。尤其是当面对多关节部位的训练需求，现有的关节训练设备的整体性肢体训练的设计思路，除了其训练收效甚微之外，还很有可能会因为个别关节没有得到充分的保护而容易关节造成损伤。

上述的问题造成相关的关节训练设备的适用范围或是训练的精确度上远远达不到患者的需要，其推广适用也受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种气动关节结构，其可广泛适用各种部位的关节训练且针对到个别关节的训练。为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种气动关节结构，其包括：连通形成气流通路的至少两个波纹管及连通所述波纹管的连接管；

所述通路的一端形成密封端，另一端形成连接气体调节装置的通气端；所述密封端和通气端分别受向心力牵拉；

每个所述连接管内穿设过气通道，且每个所述连接管内的所述过气通道的横截面随与所述密封端距离的缩短而逐级缩小，以调节每个所述波纹管中的气量变化速率来实现波纹管伸缩变化的程度。

优选地，所述波纹管包括呈波纹外壁围成的波纹腔体及位于所述波纹腔体两端的端头。

优选地，所述连接管的两端分别与两个相邻的所述波纹管相连。

优选地，所述密封端和通气端的向心力是在所述波纹腔体的伸缩性的作用下，指向其各自对应的所述波纹管的自然弯曲状态时的中心的作用力。

优选地，所述波纹管与所述连接管可拆卸连接，所述波纹管与所述连接管连通的端部形成连通部，所述连通部与所述连接管插接实现连通。

优选地，所述连通部插设于所述连接管的内壁中，所述连接管的内壁与所述连通部连通对应的位置和/或所述连通部的外壁设有固定结构，

以固定所述连接管和连通部相互间的位置。

优选地，所述过气通道为在所述连接管内穿设的过气孔。

优选地，所述波纹管伸缩变化的程度包括所述波纹管伸缩的速度、伸展或缩短的长度。

相比现有技术，本发明的气动关节结构具有以下优点：

本发明提供的气动关节结构，通过逐节跨越关节伸缩和弯曲的波纹管及与其连通且穿设逐节变化的过气孔的连接管的连通，是对人体的肢体运动的仿生训练治疗。

本发明还提供一种关节训练器，是根据治疗部位特点所设计的可调节的关节训练设备。

一种关节训练器，其包括限定向心力的限位结构、沿着关节伸展的方向侧固定在所述限位结构上的气动关节结构及连通所述气动关节结构的气体调节装置；

其中，所述气动关节结构为上述任意一种所述气动关节结构；

所述气动关节结构的未伸缩长度小于或等于所述限位结构沿关节伸展方向的长度，所述连接管固定在关节的两端指节对应的所述限位结构上。

优选地，所述限位结构沿着关节伸展方向侧对应每个指节的位置设置形成所述连接管的管座。

优选地，所述波纹管与所述管座可拆卸连接。

优选地，所述关节训练器还包括位于所述密封端到达的指节上的固定座。

优选地，所述关节训练器还包括分别连接于每个所述气动关节结构与所述气体调节装置与之间的配管。

优选地，所述配管靠近所述气动关节结构一侧设置有阀门，以分别控制每个所述气动关节结构的气体流通。

优选地，所述气体调节装置为低压泵。

根据上述的任意一种所述的关节训练器，可用于手指关节的训练，所述限位结构为手套，所述关节为手指关节，所述手套包括套设在所述手指上的指套，所述气动关节结构固定在各指套的外侧，所述连接管固定在所述手指关节的两端指节对应的所述指套外侧位置。

优选地，所述手套位于掌心位置为挖空剪裁。

优选地，所述手套位于掌心一侧的边缘为可开结构。

相比现有技术，本发明的关节训练器具有以下优点：

通过设置在限位结构上的所述气动关节结构形成的通路，连通所述波纹管通过穿设逐级变化过过气通道的所述连接管控制不同位置的所述波纹管的气量变化速率，让每个所述波纹管的伸缩比例不同，使治疗关节在运动时起延迟效应，达到控制各个小关节的弯曲和背伸变化幅度，同时使同一手指上不同关节的弯曲和伸缩程度不同，最终实现仿生训练目的。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明提供的一种气动关节结构的立体示意图；

图2为本发明提供的一种气动关节结构的另一立体示意图；

图3为本发明提供的一种气动关节结构的波纹管的立体示意图；

图4为本发明提供的一种关节训练器的结构示意图；

图5为本发明提供的一种关节训练器中的波纹管与管座的组合结构示意图；

图6为图5中的管座的结构示意图；

图7为本发明提供的一种关节训练器的另一结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种气动关节结构100，其包括至少两个波纹管10以及连通相邻的两个所述波纹管10之间的连接管20，使其连通形成一气流通路以使气体的流通。所述通路的一端形成密封端101，另一端形成通气端102，所述通气端102与气体调节装置(图未示)连接，以与所述通路传递气体。由于所述波纹管具有伸缩性，其对所述密封端101与所述通气端102形成指向其各自对应的所述波纹管10的自然弯曲状态时的中心的向心力，且受其牵拉。但是由于所述密封端101与所述通气端102不是处于同一所述波纹管，因此，两者所受到的向心力也不一定指向同一点。

如图3所示，所述波纹管10包括呈波纹外壁围成的波纹腔体10a及位于所述波纹腔体两端的端头10b。所述连接管20的两端分别与两个相邻的所述波纹管10相连。而上述的所述波纹管10具有伸缩性是来自于所述呈波纹外壁围成的波纹腔体10a的。

可选择地，如图2所示，每个所述波纹管10与所述连接管20可拆卸连接，所述波纹管10与所述连接管连通的端头形成连通部10c，所述连通部10c与所述连接管20插接实现连通。这样，患者可以根据所需矫正关节位置与数量，调整所述通路的长度。

在本实施例中，对位于所述通路密封端101的所述波纹管10命名为第一波纹管11。相对于所述第一波纹管11的其他所述波纹管根据所排列的顺序依次命名为第二波纹管12、第三波纹管13等，其各自的两个端部均形成连通部10c，所述连通部10c与所述连接管20插接连通。如图2所示，在本实施例中，所述连通部10c插设于所述连接管20的内壁中，以实现所述波纹管10与所述连接管20的连通。所述连接管20的内壁与所述连通部10c连通对应的位置和/或所述连通部10c的外壁设有固定结构(图未示)，如环状刻线，以固定相互间的位置，以免因受所述通路内外气压变化的影响而分离，这样所述连接管20可向所述波纹管10施加向心力，以增强所述波纹管10的弹性伸缩变化程度，且限定了所述波纹管10的弹性伸缩变化的方向性及范围，以有效控制训练的幅度，减少对关节损伤的可能性。

所述连接管20内穿设有过气通道(图未示)，但每个所述连接管20中的过气通道的横截面大小因其处于所述通路的不同位置而不同，具体地，随与所述密封端101的距离缩小而逐级缩小，即随与所述气体调节装置的距离增大而逐级缩小。在本实施例中，所述过气通道为在所述连接管20内穿设的过气孔。由于每个所述波纹管10受到向心力的作用，其在其轴向方向上可伸缩自如，在偏离其轴向方向上可弯曲自如，所以，通过逐级缩小所述通路上的所述连接管20的过气孔，来控制不同所述波纹管10的气量变化速度，来达到控制所述波纹管10伸缩变化的程度。

具体地，距离所述气体调节装置越远的所述波纹管10的气量变化速度越慢，使所述波纹管10延迟变形，由于所述波纹管10沿着关节延伸方向侧跨越至少一个关节的位置，因此，所述波纹管10对其所跨越的关节起到延迟效应。而且，所述气体调节装置是可向所述通路充气，使所述波纹管10伸展；也可向所述通路排气，使所述波纹管10收缩。

如图1或图2所示，具体以三节所述波纹管10与三节所述连接管20所形成的所述通路为例说明。连通于所述第一波纹管11与所述第二波纹管12之间的连接管为第一连接管21，连通于所述第二波纹管12与所述第三波纹管13之间的连接管为第二连接管22，连通于所述第三波纹管13与所述气体调节装置之间的连接管为第三连接管23。在本实施例中，所述第三波纹管13的一端与所述气体调节装置连通，以向所述通路实现气体的传送与排出。

在所述气体调节装置通过所述第三连接管23中的过气孔向所述通路充气时，所述第三波纹管13先充满气体，处于伸展的状态，其所跨越的关节则得到放松，恢复到自然弯曲的状态；随着所述第三波纹管13充气的过程中，所述第二波纹管12通过所述第二连接管22充入气体，但由于所述第二连接管22的过气孔的孔径比所述第三连接管23的孔径小，因此，其充气的速度小于所述第三波纹管13，使其伸展的速度小于所述第三波纹管13，因此，其所跨越的关节恢复到自然弯曲的状态要慢于所述第三波纹管13所跨越的关节。同理，所述第一波纹管11所跨越的关节恢复到自然弯曲的状态慢于所述第二波纹管12所跨越的关节。

在所述气体调节装置通过所述第三连接管23中的过气孔向所述通路排气时，所述通路内部处于负压状态，所述波纹管10也因此收缩，其所对应跨越的关节也随之收缩，逐渐形成伸直的状态。所述第三波纹管13首先通过所述第三连接管23排出其内部的气体，而首先收缩变短，其跨越的关节也因此收缩，形成伸直的状态；随着所述第三波纹管13排气的过程中，所述第二波纹管12与通过所述第二连接管22排出气体，但由于所述第二连接管22的过气孔的孔径比所述第三连接管23的孔径小，因此，其排气的速度小于所述第三波纹管13，使其收缩变短的速度小于所述第三波纹管13，因此，其所跨越的关节形成伸直的状态要慢于所述第三波纹管13所跨越的关节。同理，所述第一波纹管11所跨越的关节形成伸直的状态慢于所述第二波纹管12所跨越的关节。

在人体的肢体运动中，相邻的关节运动并非同时运动的，而是逐节伸展或收缩。而本发明提供的一种气动关节结构100通过逐节跨越关节伸缩和弯曲的波纹管10及与其连通且穿设逐节变化的过气孔的连接管20的连通，是对人体的肢体运动的仿生训练治疗。由于所述波纹管10与连接管20的数量是可调节的，所述气动关节结构100可适用于不同部位的关节肢体训练，如手部的手指关节协调训练、脚部的脚趾关节协调训练。

所述波纹管10和连接管20的管径、长度及材料强度可以根据不同的训练部位设计和选用。

本发明还提供一种关节训练器，包括限定向心力的限位结构、固定在所述限位结构上的上述任何一种气动关节结构100及连通所述气动关节结构的气体调节装置；所述气动关节结构的未伸缩长度小于或等于所述限位结构沿关节伸展方向的长度，所述连接管固定在关节的两端指节对应的所述限位结构的位置。所述关节训练器适用于多种部位关节的肢体训练，如手部的手指关节协调训练、脚部的脚趾关节协调训练。

下面就以手部的手指关节协调训练为例，对该关节训练进行详细的说明。

在本实施例中的关节训练器，用于手指关节的训练，所述限位结构为手套200，所述关节为手指关节，所述手套200包括套设在所述手指上的指套，所述气动关节结构100固定在各指套的外侧，所述连接管20固定在所述手指关节的两端指节对应的所述指套外侧位置，且跨越至少一个关节的位置伸缩且弯曲。所述手套200通过所述连接管20限定了所述波纹管10自然弯曲时的方向，使所述通路的密封端101、通气端102及各个所述波纹管10受到的方向力均指向掌心的方向，但并不一定指向同一点。

在本实施例中，所述气动关节结构100从每个手指的末节M1配置至手背M3，其中，每个所述连接管20沿着手指关节伸展方向侧固定在对应指节的位置，使得每个波纹管10对应跨越至少一个关节。

如图4至图7所示，所述指节为构成手指的指节，以右手的食指为例，其依次包括末节M1、中节M2、基节M3，其中所述基节M3直接连接与手背M3相连，而所述末节M1与所述中节M2之间的关节为第一关节G1，所述中节M2与所述基节M3之间的关节为第二关节G2，所述基节M3与所述手背M3之间的关节为第三关节G3。所述第一波纹管11跨域所述第一关节G1，且其两端部被所述第一连接管21固定在所述末节M1与所述中节M2对应的指套210背面位置；所述第二波纹管12跨越所述第二关节G2，且其两端部被所述第二连接管22固定在所述中节M2与所述基节M3对应的指套210背面位置；所述第三波纹管13跨越所述第三关节G3，且其两端部被所述第三连接管23固定在所述基节M3的指套210背面位置与手背M3对应的位置。其中，所述第一至三连接管21-23可通过粘贴、夹持等方式固定在对应的指节的指套210背面位置上。

优选地，所述手套200的指套210上沿着关节伸展方向侧对应每个指节的位置设置形成所述连接管20的管座30，所述管座30固定在对应的指节的指套210背面位置上。如图4和图5所示，所述管座30为包括连通所述波纹管10的空心圆柱体30a和固定在所述手套200上的固定片30b，其可与所述波纹管10形成通路，所述通路通过所述管座30沿着关节伸展方向侧，由手指背部配置到手背M3。如图4所示，连通所述第一波纹管11与所述第二波纹管12的管座为第一管座31，连通所述第二波纹管12与所述第三波纹管13的管座为第二管座32，连通所述第三波纹管13与所述气体调节装置(图未示)的管座为第三管座33。所述管座中穿设有过气孔，而所述第一至第三管座33的过气孔孔径依次增大，以便调整各波纹管10的气量变化速度，以达到依次逐级控制各关节的伸缩。

具体地，在所述气体调节装置通过所述第三管座33中的过气孔向所述通路充气时，所述第三波纹管13先充满气体，处于伸展的状态，其所跨越的所述第三关节G3则得到放松，恢复到自然弯曲的状态；随着所述第三波纹管13充气的过程中，所述第二波纹管12与通过所述第二管座32充入气体，但由于所述第二管座32的过气孔的孔径比所述第三管座33的孔径小，因此，其充气的速度小于所述第三波纹管13，使其伸展的速度小于所述第三波纹管13，因此，其所跨越的所述第二关节G2恢复到自然弯曲的状态要慢于所述第三波纹管13所跨越的关节。同理，所述第一波纹管11所跨越的所述第一关节G1恢复到自然弯曲的状态慢于所述第二波纹管12所跨越的所述第二关节G2。

在所述气体调节装置通过所述第三管座33中的过气孔向所述通路排气时，所述通路内部处于负压状态，所述波纹管10也因此收缩，其所对应跨越的所述第三关节G3也随之收缩，逐渐形成伸直的状态。所述第三波纹管13首先通过所述第三管座33排出其内部的气体，而首先收缩变短，其跨越的所述第三关节G3也因此收缩，形成伸直的状态；随着所述第三波纹管13排气的过程中，所述第二波纹管12通过所述第二管座32排出气体，但由于所述第二管座32的过气孔的孔径比所述第三管座33的孔径小，因此，其排气的速度小于所述第三波纹管13，使其收缩变短的速度小于所述第三波纹管13，因此，其所跨越的所述第二关节G2形成伸直的状态要慢于所述第三波纹管13所跨越的所述第三关节G3。同理，所述第一波纹管11所跨越的所述第一关节G1形成伸直的状态慢于所述第二波纹管12所跨越的所述第二关节G2。

人体手指的伸缩是关节的逐节依次伸缩的效果，本发明提供的一种关节训练器对根据人体关节之间的伸缩规律，实现对手指的仿生训练治疗。

由于所述波纹管10与所述管座30是可拆卸连接，其各自数量可调，患者可根据需训练的关节，选择所述第一波纹管11以及其他波纹管所连通的管座30位置。例如，患者希望重点训练所述第二关节G2，将所述第一波纹管11代替所述第二波纹管12固定在所述第二管座32上，这时，所述第一关节G1不会受到所述关节训练器的伸缩作用。

为了更好地固定所述波纹管10，所述管座30两端与所述波纹管10的接触壁设置固定结构(未标示)，如波纹线。在本实施例中，所述波纹管10插设于所述管座30的内壁上，对应地，所述固定结构设置在所述管座30两端的内壁上。

在上述的实施例中，所述关节训练器还可包括位于所述密封端101跨越到达的指节的固定座220。具体地，若所述通路包括三个波纹管，那么，该固定座220设置在手指末节M1对应指套210背面位置，所述第一波纹管11的所述密封端101固定在该手指末节M1对应指套210背面位置上；若所述通路包括二个波纹管10，那么所述固定座220由所述第一管座31充当，所述第一波纹管11的所述密封端101固定在所述第一管座31内。

所述关节训练器，还包括配管230，所述配管230分别连接于每个所述气动关节结构100与所述气体调节装置之间。沿着每个所述配管230靠近所述气动关节结构100的一侧分别设有阀门240，患者可利用所述阀门240分别控制对应开启或关闭对应各手指的所述通路的气体通断，实现不同手指的选择训练。所述阀门240可为调节阀，实现对每个所述气动关节结构100的通气量进行调节，以便对不同手指施加不同的训练强度。

所述气体调节装置为低压泵，用于调节所对应连通的所述气动关节结构100充气或抽走气体，同时也可避免所述通路内外之间的压力差太大，造成所述波纹管10与所述连接管20或所述管座30分离。

在本实施例中，所述手套200位于掌心位置为挖空剪裁(图未示)，以使患者可直接感知和抓取物品，提升患者手掌对抓取物体的感知度，更能促进训练的效果。同时，所述挖空剪裁可减少患者手部与所述手套200的摩擦，穿脱感也较完全封闭的手套200更好。

所述手套200位于掌心一侧的边缘为可开结构(图未示)。所述可开结构为掌心一侧的边缘的相对设置的两相互重叠的粘贴片(图未示)。当患者需要穿或脱该手套200时，将两所述粘贴片撕开，形成较大的手套200口，便于手部通过。当患者手部穿入达到手套200中，需将两所述粘贴片的重叠面粘好，固定所述手套200与手部的相对位置。

本发明提供的一种关节训练器通过设置在如手套200的限位结构上的所述气动关节结构100形成的通路，其中，连通所述波纹管10通过穿设逐级变化过过气通道的所述连接管20或所述管座30控制不同位置的所述波纹管10的气量变化速率，让每个所述波纹管10的伸缩比例不同，使治疗关节在运动时起延迟效应，达到控制各个小关节的弯曲和背伸变化幅度，同时使同一手指上不同关节的弯曲和伸缩程度不同，最终实现仿生训练目的。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种气动关节结构，其特征在于，包括：连通形成气流通路的至少两个波纹管及连通所述波纹管的连接管；

所述通路的一端形成密封端，另一端形成连接气体调节装置的通气端；所述密封端和通气端分别受向心力牵拉；

每个所述连接管内穿设过气通道，且每个所述连接管内的所述过气通道的横截面随与所述密封端距离的缩短而逐级缩小，以调节每个所述波纹管中的气量变化速率来实现波纹管伸缩变化的程度。

2.根据权利要求1所述的气动关节结构，其特征在于，所述波纹管包括呈波纹外壁围成的波纹腔体及位于所述波纹腔体两端的端头。

3.根据权利要求2所述的气动关节结构，其特征在于，所述连接管的两端分别与两个相邻的所述波纹管相连。

4.根据权利要求3所述的气动关节结构，其特征在于，所述密封端和通气端的向心力是在所述波纹腔体的伸缩性的作用下，指向其各自对应的所述波纹管的自然弯曲状态时的中心的作用力。

5.根据权利要求1所述的气动关节结构，其特征在于，所述波纹管与所述连接管可拆卸连接，所述波纹管与所述连接管连通的端部形成连通部，所述连通部与所述连接管插接实现连通。

6.根据权利要求5所述的气动关节结构，其特征在于，所述连通部插设于所述连接管的内壁中，所述连接管的内壁与所述连通部连通对应的位置和/或所述连通部的外壁设有固定结构，以固定所述连接管和连通部相互间的位置。

7.根据权利要求1所述的气动关节结构，其特征在于，所述过气通道为在所述连接管内穿设的过气孔。

8.根据权利要求1所述的气动关节结构，其特征在于，所述波纹管伸缩变化的程度包括所述波纹管伸缩的速度、伸展或缩短的长度。

9.一种关节训练器，其特征在于，包括限定向心力的限位结构、沿着关节伸展的方向侧固定在所述限位结构上的气动关节结构及连通所述气动关节结构的气体调节装置；

其中，所述气动关节结构为上述权利要求1至8任意一项所述气动关节结构；

所述气动关节结构的未伸缩长度小于或等于所述限位结构沿关节伸展方向的长度，所述连接管固定在关节的两端指节对应的所述限位结构上。

10.根据权利要求9述的关节训练器，其特征在于，所述限位结构沿着关节伸展方向侧对应每个指节的位置设置形成所述连接管的管座。

11.根据权利要求10述的关节训练器，其特征在于，所述波纹管与所述管座可拆卸连接。

12.根据权利要求9所述的关节训练器，其特征在于，还包括位于所述密封端到达的指节上的固定座。

13.根据权利要求9所述的关节训练器，其特征在于，还包括分别连接于每个所述气动关节结构与所述气体调节装置与之间的配管。

14.根据权利要求13所述的关节训练器，其特征在于，所述配管靠近所述气动关节结构一侧设置有阀门，以分别控制每个所述气动关节结构的气体流通。

15.根据权利要求9所述的关节训练器，其特征在于，所述气体调节装置为低压泵。

16.根据权利要求9-15任意一项所述的关节训练器，其特征在于，用于手指关节的训练，所述限位结构为手套，所述关节为手指关节，所述手套包括套设在所述手指上的指套，所述气动关节结构固定在各指套的外侧，所述连接管固定在所述手指关节的两端指节对应的所述指套外侧位置。

17.根据权利要求16所述的关节训练器，其特征在于，所述手套位于掌心位置为挖空剪裁。

18.根据权利要求17所述的关节训练器，其特征在于，所述手套位于掌心一侧的边缘为可开结构。