CN112155945A - 一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置 - Google Patents

一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置。腕部康复训练时，机械装置可实现万向机械变形，满足不同场景时的腕关节康复训练；手掌放置在在康复手套内，在康复手套装置两侧安装相同的气动人工肌肉，通过气动系统实现气动人工肌肉收缩，使其依次做相同的拉伸运动，进而能够完成对腕关节进行的康复训练；然后两组人工肌肉的运动相结合，实现复合康复，解决了腕关节不同方向的运动康复的问题。

Description

一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置
技术领域
本发明涉及康复训练机械技术领域，特别是涉及一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置。
背景技术
腕关节是人体最复杂的关节之一，其功能状态直接影响手的功能，特别是手的精细活动，因此，对于上肢的康复越来越受到关注。腕关节受损后，对于腕关节的康复，传统的康复训练方法是康复治疗师对患者进行一对一的、反复连续地被动训练，训练的效果主要取决于医生的经验能力，并且存在缺乏丰富经验的医师以及患者被动进行康复会存在康复的积极性不高等问题。随着科技的发展以及机械技术的不断完善，使用上肢康复机械来辅助患者进行上肢康复已成为了主流发展趋势。并且针对腕关节进行康复的康复训练机械是近年来迅速发展的一门新兴技术，是机械技术在医学领域的新应用。
由于腕关节是一由多关节组成的复杂关节，包括桡腕关节、腕骨间关节和腕掌关节，三个关节都相互关连(除拇指的腕掌关节外)，统称为腕关节。它们在运动上是统一的，腕关节位于腕管的深处。腕关节是完成上肢功能的主要部分，日常生活中容易引起损伤。对于腕关节康复的研究是目前研究的难点和热点，现有技术中存在的腕关节辅助训练器大都经过专门机构研制，通常都价格比较昂贵、体积庞大且仪器笨重，对于患者来说花费较大，且适用性差，不能满足大众化需求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，以解决现代技术中对于腕关节训练模式单一的不足，通过对于腕关节进行复合运动的康复训练，能够使得腕关节这个由多关节组成的复杂关节能够更好地进行康复，促进患者脑功能和神经系统的重塑，从而最终实现患者腕关节的完全康复。
本发明所述的一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，由控制器、座椅1、支架2、可旋转内圈3、滑杆4、可调小臂支撑架5、手套6、气动人工肌肉7、气动人工肌肉控制气动回路组成；支架2由阶梯孔2-1、外圈架2-2、底座2-3组成；可旋转内圈3由锁紧螺母3-1、滑杆锁紧孔3-2、滑杆槽3-3、滚动轴承3-4、滑杆安装槽3-5组成；滑杆4由可拆卸手柄4-1、滑杆4-2组成；可调小臂支撑架5由调整螺栓5-1、可调支架5-2、小臂凹槽5-3组成；手套6由联接板6-1、手套筒6-2、绳索6-3组成；气动人工肌肉控制气动回路由两位三通电磁换向阀8、电气压力比例阀9、气动三联件10、空气压缩机11、消音器12、气动流量控制阀13组成。
本发明所述的一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，包括动控制回路和康复运动装置两部分，其中气动控制回路主要由空气压缩机，换向阀等元件组成；康复运动装置主要由内圈、滑杆、U型槽支撑板、气动人工肌肉等组成。
本发明的技术方案是：康复手套安装在可移动滑杆的一端，可移动滑杆的另一端装在内圈滑杆槽内，从而实现万向康复训练，而康复手套装置两侧的气动人工肌肉通过依次拉伸，可以实现康复手套装置能够在一定范围内作往复回转运动，并把小臂放在可调节支撑板的U型槽当中，使得腕关节能够位于康复手套机构的中心位置。
进一步地，在两侧人工肌肉拉伸收缩时，依次有规律的进行，进而实现康复手套机构的摆动，且通过控制器对电气压力比例阀的控制，进而实现，康复训练场景不同时，气动人工肌肉的拉伸程度的调节，满足康复训练时，康复手套机构摆动幅度大小的调节。在康复训练时，小臂始终放在小臂支撑架的U型槽内，且小臂支撑架可调节不同的角度，以满足不同场景的训练，确保训练时的安全性及舒适度。
进一步地，由于绳索的牵引力会对腕关节造成二次伤害，因此需要采用一种安全保护装置。由于气动人工肌肉具有功率/质量比大，在力和长度特性上与人类肌肉类似等优点，相当于气动弹簧，且柔顺性突出。因此，基于气动人工肌肉的以上特点，利用它的缓冲，柔性以及可控制的优点，在这里采用气动人工肌肉作为安全保护装置，从而防止康复机械会对上臂的腕关节造成二次伤害。
本发明相对于现有技术取得了以下的技术成果：本发明可使得对患者的腕关节进行万向康复训练，避免了对于腕关节康复训练模式的单一性，丰富了患者的康复训练方式，提高了患者对于康复的积极性，并且针对于这种复杂的腕关节提出了一种新的全面的康复手段，对于实现腕关节康复更具有真实感，对患者的康复给与更大的信心，具有较高的适用性，有效提高了康复训练机械的利用效率。
附图说明
图1为本发明一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置的整体结构示意图；
图2为本发明中支架的整体结构示意图；
图3为本发明中可旋转内圈的整体结构示意图；
图4为本发明中的滑杆机构的结构示意图；
图5为本发明中可调小臂支撑的结构示意图。
图6为康复手套的结构示意图
其中：
图1中：1.座椅，2.支架，3.可旋转内圈，4.滑杆，5.可调小臂支撑架，6.康复手套机构，7.气动人工肌肉，8.两位三通电磁换向阀，9.电气压力比例阀，10.气动三联件，11.空气压缩机，12.消音器，13.气动流量控制阀；
图2中：2-1.阶梯孔，2-2.外圈架，2-3.底座；
图3中：3-1.锁紧螺母，3-2.滑杆锁紧孔，3-3.滑杆槽，3-4.滚动轴承，3-5.滑杆安装槽；
图4中：4-1.可拆卸手柄，4-2.滑杆；
图5中：5-1.调整螺栓，5-2.可调支架，5-3.小臂凹槽；
图6中：6-1.联接板，6-2.手套筒，6-3.绳索。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，以解决现代技术中存在腕关节训练模式单一的不足，通过对于腕关节进行复合运动的康复训练，能够使得腕关节这个复杂的关节能够更好的进行康复，促进患者脑功能和神经系统的重塑，从而最终实现患者腕关节的康复。
为了使本发明上述目的、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。
本发明提供了一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，其中包括在康复手套机构6两侧人工肌肉7拉伸收缩时，依次有规律的进行，进而实现康复手套机构6的摆动，且通过控制器可以对电气压力比例阀9和气动流量控制阀13的控制，进而实现，万向康复训练时，气动人工肌肉7的拉伸程度的调节，即康复手套机构6的摆动角度的调节，满足不同场景康复训练时，康复手套机构4摆动幅度大小的调节。
如图3所示，可旋转内圈3通过两侧的阶梯轴安装在外圈支架上，通过滚动轴承3-4可绕阶梯轴旋转360°，并通过锁紧螺母3-1的调节实现内圈位置的固定，同时可旋转内圈3上开有滑杆锁紧孔3-2，滑杆槽3-3，滑杆安装槽3-5以满足内圈与滑杆的配合。
如图4所示，滑杆4-2可通过图3中滑杆安装槽3-5安装至滑杆槽3-3内，并可沿滑杆槽3-3做周向运动，滑杆4-2移动至患者训练所需位置时，即可使用可拆卸手柄4-1同时穿过滑杆锁紧孔及滑杆孔，实现滑杆4在可旋转内圈3中的定位，满足腕关节万向康复训练，提高康复训练的灵活性。
如图5所示，无论在何场景中，在康复训练时，小臂始终放在小臂支撑架5的U型槽内，且小臂支撑架5可通过调整螺栓5-1进行角度的任意调节，即提供支撑，也完善了小臂在康复训练时的固定，以保证在进行腕关节康复训练时，其他关节肌肉不会影响腕关节的运动，使腕关节得到充分的训练。
对于一种针对腕关节进行万向康复训练的机械装置，其运动过程如下：
（1）腕部康复训练时装置的机械变形
手掌放置在康复手套内，内圈3可按照患者训练的需要旋转至任意位置，并用锁定螺母3-1固定位置，气动人工肌肉7两侧的滑杆4可沿内圈滑杆槽3-3，配合内圈3旋转进行位置调整，例如水平、垂直等，并用可拆卸手柄4-1完成滑杆4的定位，同时小臂支撑架5可以通过调整螺栓5-1调节至与手套完美配合的角度，从而实现腕部综合康复训练时机械装置的变形，结合气动人工肌肉控制气路回路进而能够完成腕关节的万向康复训练；
（2）腕部万向康复训练时的人工肌肉运动控制
手掌放置在康复手套内，内圈3及两侧的滑杆4旋转移动至相应的位置，并用锁紧螺母3-1，可拆卸手柄4-1锁定位置，在康复手套装置两侧安装相同的气动人工肌肉，并使其依次做相同的拉伸，在其一侧端部位置连接着气动人工肌肉7,当两位三通阀8的电磁铁通电时，压缩气体进过气管会进入气动人工肌肉7的进气口，从而给气动人工肌肉7提供内部压力，从而产生拉伸力，并且由电气压力比例阀9来控制提供气动人工肌肉7的内部压力，从而可以控制拉伸力，当换向阀8再换向后，气动人工肌肉7内部的压缩空气会经过气管通过换向阀8的出气口流入到大气当中，产生伸缩力，并且在两位三通阀8的出气口处同样连接着气动流量控制阀13来控制气动人工肌肉7的内部压力，从而可以控制伸缩力，并且在气动流量控制阀13的排气口处连接着消音器12，同时，另一侧的人工肌肉的气动控制回路通过控制器做与人工肌肉7相反的运动，综上所述，可以通过气动人工肌肉7以及另一侧的人工肌肉依次相同距离的拉伸，这两者的结合来实现手套机构6的伸缩，进而能够完成对腕关节的万向康复训练；
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理以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 (4)

1.一种针对腕关节的万向康复训练装置，由控制器、座椅（1）、支架（2）、可旋转内圈（3）、滑杆（4）、可调小臂支撑架（5）、康复手套机构（6）、气动人工肌肉（7）、气动人工肌肉控制气动回路组成；支架（2）由阶梯孔（2-1）、外圈架（2-2）、底座（2-3）组成；可旋转内圈（3）由锁紧螺母（3-1）、滑杆锁紧孔（3-2）、滑杆槽（3-3）、滚动轴承（3-4）、滑杆安装槽（3-5）组成；滑杆（4）由可拆卸手柄（4-1）、滑杆（4-2）组成；可调小臂支撑架（5）由调整螺栓（5-1）、可调支架（5-2）、小臂凹槽（5-3）组成；康复手套机构（6）由联接板（6-1）、手套筒（6-2）、绳索（6-3）组成；气动人工肌肉控制气动回路由两位三通电磁换向阀（8）、电气压力比例阀（9）、气动三联件（10）、空气压缩机（11）、消音器（12）、气动流量控制阀（13）组成，该康复机械装置的特征在于：
（1）腕部康复训练时的机械变形
手掌放置在康复手套内，内圈（3）可按照患者训练的需要旋转至任意位置，并用锁定螺母（3-1）固定位置，气动人工肌肉（7）两侧的滑杆（4）可沿内圈滑杆槽（3-3），配合内圈（3）旋转进行位置调整，例如水平、垂直等，并用可拆卸手柄（4-1）完成滑杆（4）的定位，同时小臂支撑架（5）可以通过调整螺栓（5-1）调节至与手套完美配合的角度，从而实现腕部综合康复训练时机械装置的变形，结合气动人工肌肉控制气路回路进而能够完成腕关节的万向康复训练；
（2）腕部万向康复训练时的人工肌肉运动控制
手掌放置在康复手套内，内圈（3）及两侧的滑杆（4）旋转移动至相应的位置，并用锁紧螺母（3-1），可拆卸手柄（4-1）锁定位置，在康复手套装置两侧安装相同的气动人工肌肉，并使其依次做相同的拉伸，在其一侧端部位置连接着气动人工肌肉（7）,当换向阀（8）的电磁铁通电时，压缩气体进过气管会进入气动人工肌肉（7）的进气口，从而给气动人工肌肉（7）提供内部压力，从而产生拉伸力，并且由电气压力比例阀（9）来控制提供气动人工肌肉（7）的内部压力，从而可以控制拉伸力，当换向阀（8）再换向后，气动人工肌肉（7）内部的压缩空气会经过气管通过换向阀（8）的出气口流入到大气当中，产生伸缩力，并且在换向阀（8）的出气口处同样连接着气动流量控制阀（13）来控制气动人工肌肉（7）的内部压力，从而可以控制伸缩力，并且在气动流量控制阀（13）的排气口处连接着消音器（12），同时，另一侧的人工肌肉的气动控制回路通过控制器做与人工肌肉（7）相反的运动，综上所述，可以通过气动人工肌肉（7）以及另一侧的人工肌肉依次相同距离的拉伸，这两者的结合来实现手套机构（6）的伸缩，进而能够完成对腕关节的万向康复训练；
该装置通过控制器对两侧摆动气动人工肌肉（7）的运动控制，及可旋转内圈（3），滑杆（4）的机械变形，可使得对患者腕关节进行万向康复训练。
2.根据权利要求1所述的一种针对腕关节的万向康复训练装置，其特征在于：所叙述的在两侧人工肌肉（7）拉伸收缩时，依次有规律的进行，进而实现康复手套机构（6）的摆动，且通过控制器可以对电气压力比例阀（9）和气动流量控制阀（13）的控制，进而实现，在腕关节康复训练时，气动人工肌肉（7）的拉伸程度的调节，即康复手套机构（6）的摆动角度的调节，满足康复训练时，康复手套机构（6）摆动幅度大小的调节。
3.根据权利要求1所述的一种针对腕关节的万向康复训练装置，其特征在于：在康复训练时，小臂始终放在小臂支撑架（5）的U型槽内，且小臂支撑架（5）可通过调整螺栓（5-1）进行角度的任意调节，即提供支撑，也完善了小臂在康复训练时的固定，以保证在进行腕关节康复训练时，其他关节肌肉不会影响腕关节的运动，使腕关节得到充分的训练。
4.根据权利要求1所述的一种针对腕关节的万向康复训练装置，其特征在于：可旋转内圈（3）和滑杆（4）可按照患者训练的需要旋转至任意位置，可旋转内圈（3）可绕外圈支撑轴旋转360°，并由锁紧螺母（3-1）固定定位，滑杆（4）可沿着内圈滑杆槽（3-3）周向旋转360°，并由可拆卸手柄（4-1）固定定位，从而实现腕部的万向康复训练。
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