CN109984921B - 一种股四头肌康复训练床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种股四头肌康复训练床，涉及医疗器械领域，包括床体、两个屈伸机构、两个脚姿态调整机构、两个导轨、两个驱动机构和控制器，屈伸机构包括大腿支撑组件和小腿支撑组件，大腿支撑组件一端铰接于与床体相连的固定支座上，另一端与小腿支撑组件的端部铰接，小腿支撑组件的另一端下方铰接于滑块上，一个滑块能够沿一个导轨滑动，各小腿支撑组件远离大腿支撑组件的一端安装有脚姿态调整机构，各大腿支撑组件远离小腿支撑组件的一端连接有可驱动其进行上下往复运动的驱动机构，驱动机构由控制器控制。本发明提供的股四头肌康复训练床结合主被动康复策略，有效刺激股四头肌肌力再生，减小所需的驱动力，提高使用的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种股四头肌康复训练床。
背景技术
股四头肌的作用对于下肢至关重要，下肢的很多动作都靠股四头肌的力量完成的。许多膝关节术后或者下肢骨折患者需要长时间卧床休养，在治疗过程中长时间的制动会导致股四头肌萎缩。目前，针对股四头肌肌力训练的手段包括人工、器械、弹力带等。然而由于人工训练时关节角度不准确、用力不均匀以及器械训练模式的单一，很容易错过治疗的最佳时间。现有的下肢康复机器人针对股四头肌损伤患者进行下肢训练的机器很少：有一款已经投产的商业CPM，可以完成屈伸运动，但它驱动力矩较大，且只有一种被动训练模式，康复周期比较长，因此需要设计一种针对股四头肌训练的机器，使患者得到更有效的治疗。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种股四头肌康复训练床，结合主被动康复策略，有效刺激股四头肌肌力再生，减小所需的驱动力，提高使用的灵活性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种股四头肌康复训练床，包括床体、两个屈伸机构、两个脚姿态调整机构、两个导轨、两个驱动机构和控制器，所述屈伸机构包括大腿支撑组件和小腿支撑组件，所述大腿支撑组件一端铰接于与所述床体相连的固定支座上，另一端与所述小腿支撑组件的端部铰接，所述小腿支撑组件的另一端下方铰接于滑块上，一个所述滑块能够沿一个所述导轨滑动，一个所述导轨位于一个所述小腿支撑组件的下方，所述导轨的长度方向与所述床体的纵向轴线方向一致，各所述小腿支撑组件远离所述大腿支撑组件的一端安装有一个所述脚姿态调整机构，各所述大腿支撑组件远离所述小腿支撑组件的一端连接有一个所述驱动机构，所述驱动机构由所述控制器控制，所述驱动机构能够驱动所述大腿支撑组件进行上下往复运动。
优选地，所述大腿支撑组件和所述小腿支撑组件上均设置有腿部绑带。
优选地，还包括导轨支架，所述导轨支架固定于所述床体下方，各所述导轨的两端分别安装于所述导轨支架的两侧的安装孔中。
优选地，所述驱动机构包括电机、固定架、联轴器、丝杠支架、丝杠螺母、滚珠丝杠、铰支座和推杆，所述固定架和所述丝杠支架固定于所述床体上，所述滚珠丝杠安装于所述丝杠支架上，所述电机固定于所述固定架上，通过所述联轴器与所述滚珠丝杠的一端连接，所述丝杠螺母安装于所述滚珠丝杠上，所述铰支座固定于所述丝杠螺母的安装面一侧，所述推杆一端与所述铰支座铰接，另一端与所述大腿支撑组件的下端铰接，所述电机与所述控制器通过导线连接。
优选地，所述大腿支撑组件包括大腿端板和大腿滑板，所述大腿端板的一端铰接于与所述床体相连的固定支座上，另一端的内部套设有所述大腿滑板，所述大腿滑板与所述大腿端板滑动连接，所述大腿端板的一侧设置有第一锁紧螺钉，所述第一锁紧螺钉能够锁紧所述大腿端板和所述大腿滑板；所述小腿支撑组件包括小腿端板和小腿滑板，所述小腿端板的一端与所述大腿滑板铰接，另一端的内部套设有所述小腿滑板，所述小腿滑板与所述小腿端板滑动连接，所述小腿端板的一侧设置有第二锁紧螺钉，所述第二锁紧螺钉能够锁紧所述小腿端板和所述小腿滑板，所述小腿滑板的端部安装有所述脚姿态调整机构。
优选地，所述脚姿态调整机构包括脚踏板、两个限位件和两个锁紧组件，所述限位件上设置有圆弧形槽孔，两个所述限位件分别固定于所述小腿滑板端部的两侧，所述脚踏板的两端分别与两个所述限位件铰接，各所述圆弧形槽孔处设置有一个所述锁紧组件。
优选地，所述锁紧组件包括螺钉、圆柱套筒和压紧螺母，所述螺钉穿过所述圆弧形槽孔和所述脚踏板，且所述螺钉由所述脚踏板伸出的一端上依次安装有所述圆柱套筒和所述压紧螺母。
优选地，所述脚踏板朝向所述小腿支撑组件的一面上设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器通过导线连接。
优选地，两个所述屈伸机构、两个脚姿态调整机构、两个导轨和两个驱动机构分别以所述床体的纵向中心轴线为对称轴对称布置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的股四头肌康复训练床，通过控制器控制两个驱动机构，两个驱动机构分别带动两个大腿支撑组件上下往复运动，同时，带动与大腿支撑组件铰接的小腿支撑组件的端部沿导轨水平往复滑动，进而实现患者腿部的屈伸运动，结合主被动康复策略，有效刺激股四头肌肌力再生；通过驱动机构与大腿支撑组件的下部铰接，一定程度上减小了腿部所需的驱动力。由于两条腿使用的屈伸机构分别由两个独立的驱动机构驱动，因此可以通过在控制器设置控制指令完成双腿同步或异步的康复训练，提高使用的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的股四头肌康复训练床的结构示意图；
图2为本发明提供的股四头肌康复训练床的俯视图；
图3为本发明中脚姿态调整机构的结构示意图；
图4为本发明人体康复体位的俯视图；
图5为本发明人体康复体位的主视图。
附图标记说明：1、电机；2、固定架；3、联轴器；4、丝杠支架；5、丝杠螺母；6、铰支座；7、滚珠丝杠；8、推杆；9、床体；10、固定支座；101、紧定螺钉；11、大腿支撑组件；111、大腿端板；112、第一锁紧螺钉；113、大腿滑板；12、腿部绑带；13、小腿支撑组件；131、小腿端板；132、第二锁紧螺钉；133、小腿滑板；14、脚姿态调整机构；141、限位件；142、脚踏板；143、锁紧组件；1431、螺钉；1432、圆柱套筒；1433、压紧螺母；144、压力传感器；15、滑块；16、导轨；17、导轨支架；18、控制器；19、导线；20、驱动机构；21、屈伸机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种股四头肌康复训练床，结合主被动康复策略，有效刺激股四头肌肌力再生，减小所需的驱动力，提高使用的灵活性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，本实施例提供一种股四头肌康复训练床，其结构对称，包括床体9、两个脚姿态调整机构14、两个导轨16、控制器18、两个驱动机构20和两个屈伸机构21。屈伸机构21包括大腿支撑组件11和小腿支撑组件13，大腿支撑组件11一端铰接于与床体9相连的固定支座10上，具体地，床体9和固定支座10通过紧定螺钉101连接，大腿支撑组件11的另一端与小腿支撑组件13的端部铰接，小腿支撑组件13的另一端下方铰接于滑块15上，一个滑块15能够沿一个导轨16滑动，本实施例中的导轨16为光杆导轨，一个导轨16位于一个小腿支撑组件13的下方，导轨16的长度方向与床体9的纵向轴线方向一致，各小腿支撑组件13远离大腿支撑组件11的一端安装有一个脚姿态调整机构14，各大腿支撑组件11远离小腿支撑组件13的一端铰接于驱动机构20中的推杆8，驱动机构20由控制器18控制，驱动机构20能够驱动大腿支撑组件11进行上下往复运动，具体地，控制器18为单片机。
使用时，通过控制器18控制两个驱动机构20，两个驱动机构20分别带动两个大腿支撑组件11上下往复运动，进而带动与大腿支撑组件11铰接的小腿支撑组件13运动的同时带动滑块15沿导轨16水平往复滑动，进而实现患者腿部的屈伸运动，通过驱动机构20与大腿支撑组件11的下部铰接，一定程度上减小了腿部所需的驱动力。由于两条腿使用的屈伸机构21分别由两个独立的驱动机构20控制，因此可以通过在控制器18设置控制指令完成双腿同步或异步的康复训练，提高使用的灵活性。
为了便于对大腿和小腿进行固定，大腿支撑组件11和小腿支撑组件13上均设置有腿部绑带12。
本实施例中还包括导轨支架17，导轨支架17固定于床体9下方，各导轨16的两端分别安装于导轨支架17的两侧的安装孔中。
驱动机构20包括电机1、固定架2、联轴器3、丝杠支架4、丝杠螺母5、铰支座6、滚珠丝杠7和推杆8，固定架2和丝杠支架4固定于床体9上，滚珠丝杠7垂直安装于丝杠支架4上，电机1固定于固定架2上，通过联轴器3与滚珠丝杠7的一端连接，丝杠螺母5安装于滚珠丝杠7上，铰支座6固定于丝杠螺母5的安装面一侧，推杆8一端与铰支座6铰接，另一端与大腿支撑组件11的下端铰接，电机1与控制器18通过导线19连接。具体地，本实施例中的电机1为24V直流伺服电机。
如图2所示，大腿支撑组件11包括大腿端板111和大腿滑板113，大腿端板111的一端铰接于固定支座10上，另一端的内部套设有大腿滑板113，大腿滑板113与大腿端板111滑动连接，大腿端板111的一侧设置有第一锁紧螺钉112，第一锁紧螺钉112能够锁紧大腿端板111和大腿滑板113，具体地，大腿端板111和大腿滑板113连接处的横截面为矩形结构，第一锁紧螺钉112安装于大腿端板111的竖直板处，驱动机构20中的推杆8与大腿端板111的下端铰接，一定程度上减小了腿部所需的驱动力；小腿支撑组件13包括小腿端板131和小腿滑板133，小腿端板131的一端与大腿滑板113铰接，另一端的内部套设有小腿滑板133，小腿滑板133与小腿端板131滑动连接，小腿端板131的一侧设置有第二锁紧螺钉132，第二锁紧螺钉132能够锁紧小腿端板131和小腿滑板133，小腿滑板133的端部安装有脚姿态调整机构14，具体地，小腿端板131和小腿滑板133连接处的横截面为矩形结构，第二锁紧螺钉132安装于小腿端板131的竖直板处。
如图3所示，每个脚姿态调整机构14包括左右两个限位件141、脚踏板142和两个锁紧组件143，限位件141上设置有圆弧形槽孔，两个限位件141分别固定于小腿滑板133端部的两侧，脚踏板142的左右两端分别与两个限位件141铰接，各圆弧形槽孔处设置有一个锁紧组件143，本实施例中的限位件141的中心截面为T形。锁紧组件143包括螺钉1431、圆柱套筒1432和压紧螺母1433，螺钉1431穿过圆弧形槽孔和脚踏板142，且螺钉1431由脚踏板142伸出的一端上依次安装有圆柱套筒1432和压紧螺母1433，通过旋转调节两侧的压紧螺母1433，就可以调节脚踏板142的角度，进而调整脚部的姿态。
脚踏板142朝向小腿支撑组件13的一面上设置有压力传感器144，压力传感器144与控制器18通过导线19连接，压力传感器144将运动过程中生成的模拟数字信号输入控制器18中，采用自适应阻抗控制策略，产生驱动电机1的控制信号，从而模拟出与其相反的阻力值，使用时，借助控制器18实现被动和阻抗两种运动模式的切换，能够提高训练效果，缩短康复周期。
于本具体实施例中，如图2所示，两个驱动机构20、两个脚姿态调整机构14和两个屈伸机构21分别以床体9的纵向中心轴线为对称轴对称布置。
如图4-5所示，具体使用过程为：患者仰卧在康复训练床上，双腿置于大腿支撑组件11和小腿支撑组件13上，双脚踏在脚踏板142上，工作人员根据双腿的大腿和小腿的长度分别对大腿支撑组件11和小腿支撑组件13进行调节，调节后拧紧第一锁紧螺钉113和第二锁紧螺钉133，并在调整好患者舒适的脚部姿态角度后将脚踏板142与限位件141锁紧，系紧腿部绑带12。初始状态时腿部处于伸直状态，工作人员可在控制器18的键盘上手动输入控制指令，启动电机1，并控制其正反转，进而实现患者腿部的屈伸运动。由于两条腿使用的屈伸机构21分别由两个独立的电机1控制，因此可以通过设置控制指令完成双腿同步和异步的康复训练，此外，可通过患者足底的压力传感器144将运动过程中生成的模拟数字信号输入控制器18中，采用自适应阻抗控制策略，产生驱动电机1的控制信号，从而模拟出与其相反的阻力值，实现康复训练的阻抗模式。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种股四头肌康复训练床，其特征在于，包括床体、两个屈伸机构、两个脚姿态调整机构、两个导轨、两个驱动机构和控制器，所述屈伸机构包括大腿支撑组件和小腿支撑组件，所述大腿支撑组件一端铰接于与所述床体相连的固定支座上，另一端与所述小腿支撑组件的端部铰接，所述小腿支撑组件的另一端下方铰接于滑块上，一个所述滑块能够沿一个所述导轨滑动，一个所述导轨位于一个所述小腿支撑组件的下方，所述导轨的长度方向与所述床体的纵向轴线方向一致，各所述小腿支撑组件远离所述大腿支撑组件的一端安装有一个所述脚姿态调整机构，各所述大腿支撑组件远离所述小腿支撑组件的一端连接有一个所述驱动机构，所述驱动机构由所述控制器控制，所述驱动机构能够驱动所述大腿支撑组件进行上下往复运动；所述大腿支撑组件包括大腿端板和大腿滑板，所述大腿端板的一端铰接于与所述床体相连的固定支座上，另一端的内部套设有所述大腿滑板，所述大腿滑板与所述大腿端板滑动连接，所述大腿端板的一侧设置有第一锁紧螺钉，所述第一锁紧螺钉能够锁紧所述大腿端板和所述大腿滑板；所述小腿支撑组件包括小腿端板和小腿滑板，所述小腿端板的一端与所述大腿滑板铰接，另一端的内部套设有所述小腿滑板，所述小腿滑板与所述小腿端板滑动连接，所述小腿端板的一侧设置有第二锁紧螺钉，所述第二锁紧螺钉能够锁紧所述小腿端板和所述小腿滑板，所述小腿滑板的端部安装有所述脚姿态调整机构；所述脚姿态调整机构包括脚踏板、两个限位件和两个锁紧组件，所述限位件上设置有圆弧形槽孔，两个所述限位件分别固定于所述小腿滑板端部的两侧，所述脚踏板的两端分别与两个所述限位件铰接，各所述圆弧形槽孔处设置有一个所述锁紧组件；所述锁紧组件包括螺钉、圆柱套筒和压紧螺母，所述螺钉穿过所述圆弧形槽孔和所述脚踏板，且所述螺钉由所述脚踏板伸出的一端上依次安装有所述圆柱套筒和所述压紧螺母；所述大腿支撑组件和所述小腿支撑组件上均设置有腿部绑带。
2.根据权利要求1所述的股四头肌康复训练床，其特征在于，还包括导轨支架，所述导轨支架固定于所述床体下方，各所述导轨的两端分别安装于所述导轨支架的两侧的安装孔中。
3.根据权利要求1所述的股四头肌康复训练床，其特征在于，所述驱动机构包括电机、固定架、联轴器、丝杠支架、丝杠螺母、滚珠丝杠、铰支座和推杆，所述固定架和所述丝杠支架固定于所述床体上，所述滚珠丝杠安装于所述丝杠支架上，所述电机固定于所述固定架上，通过所述联轴器与所述滚珠丝杠的一端连接，所述丝杠螺母安装于所述滚珠丝杠上，所述铰支座固定于所述丝杠螺母的安装面一侧，所述推杆一端与所述铰支座铰接，另一端与所述大腿支撑组件的下端铰接，所述电机与所述控制器通过导线连接。
4.根据权利要求1所述的股四头肌康复训练床，其特征在于，所述脚踏板朝向所述小腿支撑组件的一面上设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器通过导线连接。
5.根据权利要求1所述的股四头肌康复训练床，其特征在于，两个所述屈伸机构、两个脚姿态调整机构、两个导轨和两个驱动机构分别以所述床体的纵向中心轴线为对称轴对称布置。
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