CN113397907B - 一种多模式肢体康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种多模式肢体康复训练装置。本发明包括床体、对称安装在床体两侧的四个抽拉式抽屉、安装在床体一端的两抽拉式抽屉内的上肢训练模块以及安装在床体另一端的两抽拉式抽屉内部的下肢训练模块；上肢训练模块包括固定安装在抽屉内部的上肢水平固定模块、通过姿态转换模块连接在上肢水平固定模块上的上肢竖直移动模块以及通过上肢连接件固定安装在竖直移动模块上的上肢把手。本发明的上肢训练模块和下肢训练模块均设置在抽拉式抽屉内，通过将抽拉式抽屉拉出，并改变快拆螺栓的位置实现存放姿态与工作姿态的转变，减小空间的占用。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种多模式肢体康复训练装置。
背景技术
据《中国卫生健康统计年鉴》数据显示，2019年，我国65岁及以上人口数量达1.76亿人；残疾人数量达8500多万人；慢性病发病人数达3亿人。由于人口结构上的老龄化引发的老年人健康问题愈来愈得到了社会大众的关注。2010年以来，床位数逐年增长，但床位缺口较大；另一方面，2018年中国康复治疗师依然存在2.5万医师配备缺口，在康复护理人力有限的大背景下，让尽可能多的老年人能够有效地进行自我锻炼，以达到自理能力的保持是一个紧要且迫切的目标。通常，需要进行康复训练的患者都存在一个或者多个位置具有运动障碍的情况，因此，在对患者进行康复训练时，尤其是对早期基本为被动康复训练时，需要多名护工对患者进行移动、固定等操作，进而对患者进行康复训练。为完成对这样一名患者的康复训练前后准备需要不仅仅一名护工；同时，患者在被动移动、固定时容易感到不适，治疗效果大大降低，甚至造成二次伤害。
失能老人由于四肢功能均存在不同程度的受限，其日常生活能力多为重度依赖。有研究表明，手功能及上肢的康复训练对四肢瘫痪者生存质量的提升有着非常重要的作用，而下肢运动功能康复训练则对行走功能恢复具有非常重要的意义。针对这类失能老人，开展康复训练，利用剩余的神经输出使腿部的屈伸得到控制，恢复老人运动感觉功能。
当前，国内外目前关于肌肉萎缩以及肌肉力量的训练装置已经从最开始的纯机械化，走向机电一体化，人工智能化。因此面向卧床失能老人的肢体运动个性化、规范化的康复训练系统，基于病例大数据的个性化康复行为设计，为不同类型失能老人提供个性化多模式康复策略的康复训练器械成为刚需，但是基本体型较大，在康复训练准备阶段易对患者造成二次伤害，且通用性不强。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的体型较大、易对患者造成二次伤害的缺陷，提供了一种抽屉式的设计，巧妙地将工作部分隐藏于床体之下，既减少了空间的需求，又避免了康复训练准备阶段对患者造成二次伤害隐患的具有主动训练模式、助动训练模式以及被动训练模式的多模式肢体康复训练装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多模式肢体康复训练装置，包括床体、对称安装在所述床体两侧的四个抽拉式抽屉、安装在所述床体一端的两所述抽拉式抽屉内的上肢训练模块以及安装在所述床体另一端的两所述抽拉式抽屉内部的下肢训练模块；所述上肢训练模块包括固定安装在所述抽屉内部的上肢水平固定模块、通过姿态转换模块连接在所述上肢水平固定模块上的上肢竖直移动模块以及通过上肢连接件(35)固定安装在所述竖直移动模块上的上肢把手；所述下肢训练模块包括固定安装在所述抽屉内部的下肢水平固定模块、通过姿态转换模块连接在所述下肢水平固定模块上的下肢竖直移动模块以及通过下肢连接件固定安装在所述下肢竖直移动模块上的脚踏机构；
所述姿态转换模块包括固定在所述上肢水平固定模块或下肢水平固定模块上的姿态转轴、通过轴承转动连接在所述姿态转轴上的姿态转换座以及用于固定所述姿态转换座与所述上肢水平固定模块或所述下肢水平固定模块的快拆螺栓；所述姿态转换座固定安装在所述上肢竖直移动模块或所述下肢竖直移动模块的底部。
进一步地，所述上肢水平固定模块包括通过端座固定安装在所述抽屉内侧的水平导轨、安装在所述水平导轨上的水平减速电机、与所述水平减速电机的输出端同轴设置的第一主动转轴、设置在所述水平导轨上远离所述第一主动转轴一端的第一从动转轴；所述第一主动转轴与所述第一从动转轴之间通过水平同步带传动连接；所述水平导轨上开设有用于控制水平同步带走线的水平线槽；所述水平导轨上通过导向装置滑动设置有水平载物台，所述水平载物台与所述水平同步带固定连接。
进一步地，所述导向装置包括固定安装在所述水平载物台上的调节偏心轴承和位于所述调节偏心轴承两侧且固定在所述水平导轨内的两光轴；所述调节偏心轴承与所述两光轴配合连接。
进一步地，所述上肢竖直移动模块包括固定安装在姿态转换座上的竖直移动模组架、固定安装在所述竖直移动模组架上的竖直导轨和竖直减速电机以及滑动连接在所述竖直导轨上的竖直载物台；所述竖直减速电机的输出轴同轴设置有第二主动转轴，所述第二主动转轴通过轴承转动连接在所述竖直导轨上，所述竖直导轨远离所述第二主动转轴的一端设置有第二从动转轴，所述第二主动转轴和所述第二从动转轴之间通过竖直同步带传动连接；所述竖直载物台与所述竖直同步带固定连接；所述竖直导轨上开设有用于控制竖直同步带走线的竖直线槽。
进一步地，所述上肢训练模块和下肢训练模块上均设置有用于方便改变工作状态的外架把手。
进一步地，所述上肢把手包括安装在所述上肢连接件上的上肢二维力传感器、通过上肢传感器连接件上的握把以及套设在所述握把上的握把套。
进一步地，所述脚踏机构包括安装在所述下肢连接件上的二维力传感器、通过传感器连接件固定安装在所述二维力传感器上的脚踏板轴、安装在所述脚踏板轴上的脚踏板以及设置在所述脚踏板上的绑带。
进一步地，所述抽拉式抽屉与所述床架之间通过滑轨模块滑动连接；所述滑轨模块包括固定安装在所述床架上的至少两个第一滑轨和安装在所述抽拉式抽屉上与所述第一滑轨相适配滑动连接的第二滑轨。
进一步地，所述抽拉式抽屉内设置有用于支撑所述竖直移动模块顶部的垫块。
更进一步地，所述床架靠近所述上肢训练模块的一端设置有方便推动的推杆。
本发明的一种多模式肢体康复训练装置的有益效果是：
1、本发明的上肢训练模块和下肢训练模块均设置在抽拉式抽屉内，且设置有姿态转换模块，训练装置姿态可变与抽屉式收纳机构的创新性设计，通过将抽拉式抽屉拉出，并改变快拆螺栓的位置实现存放姿态与工作姿态的转变，减小空间的占用。巧妙地将抽拉式抽屉收纳机构隐藏于床体之下，可实现患者坐卧位的康复训练，通过机构提供辅助或阻尼实现主动、被动模式的切换。
2、本发明涵盖人体肩、肘、腕、髋、膝、踝关节在矢状面内的多关节康复训练，由不同模块提供的不同功能实现个性化的上下、左右肢定制训练策略。本发明为方便位置移动而设计的万向平刹脚轮，方便搬运的同时，其具有的刹车功能也便于固定。
附图说明
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。
图1是本发明实施例的肢体训练装置第一视角立体图；
图2是本发明实施例的肢体训练装置第二视角立体图；
图3是本发明实施例的床体装配爆炸图；
图4是本发明实施例的上肢训练模块安装在抽拉式抽屉内的结构示意图；
图5是本发明实施例的上肢训练模块的第一视角立体图；
图6是本发明实施例的上肢训练模块的第二视角立体图；
图7是本发明实施例的下肢训练模块的结构示意图；
图8是本发明实施例的上肢水平固定模组的装配爆炸图；
图9是本发明实施例的上肢竖直移动模块的装配爆炸图；
图10是本发明实施例的上肢把手的装配爆炸图；
图11是本发明实施例的脚踏机构的装配爆炸图；
图12是本发明实施例的滑轨模块的结构示意图；
图13是本发明实施例的导向装置的结构示意图。
图中:1、床体，11、床架，12、床板，2、抽拉式抽屉，3、上肢训练模块，31、上肢水平固定模块，311、端座，312、水平导轨，313、水平减速电机，314、第一主动转轴，315、第一从动转轴，316、水平线槽，317、水平载物台，32、上肢竖直移动模块，321、竖直移动模组架，322、竖直导轨，323、竖直减速电机，326、竖直线槽，327、竖直载物台，33、上肢把手，331、上肢二维力传感器，332、上肢传感器连接件，333、握把，334、握把套，35、上肢连接件，4、下肢训练模块，41、下肢水平固定模块，42、下肢竖直移动模块，43、脚踏机构，431、下肢二维力传感器，432、下肢传感器连接件，433、脚踏板轴，434、脚踏板，4341、脚踏底板，4342、脚底板，4343、塑料鞋托，435、绑带，44、下肢连接件，5、外架把手，6、万向轮，7、定向轮，8、滑轨模块，81、第一滑轨，82、第二滑轨，9、姿态转换模块，91、姿态转轴，92、姿态转换座，93、快拆螺栓，94、轴用卡簧，95、角接触球轴承，10、推杆，14、垫块，15、导向装置，151、调节偏心轴承，152、光轴，16、皮带夹件。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图13所示的本发明的一种多模式肢体康复训练装置的具体实施例，包括床体1、对称安装在床体1两侧的四个抽拉式抽屉2、安装在床体1一端的两抽拉式抽屉2内的上肢训练模块3以及安装在床体1另一端的两抽拉式抽屉2内部的下肢训练模块4；上肢训练模块3包括固定安装在抽屉内部的上肢水平固定模块31、通过姿态转换模块9连接在上肢水平固定模块31上的上肢竖直移动模块32以及通过上肢连接件35固定安装在竖直移动模块上的上肢把手33；下肢训练模块4包括固定安装在抽屉内部的下肢水平固定模块41、通过姿态转换模块9连接在下肢水平固定模块41上的下肢竖直移动模块42以及通过下肢连接件44固定安装在下肢竖直移动模块42上的脚踏机构43；
参照图5、图8以及图9姿态转换模块9包括固定在上肢水平固定模块31或下肢水平固定模块41上的姿态转轴91、通过轴承转动连接在姿态转轴91上的姿态转换座92以及用于固定姿态转换座92与上肢水平固定模块31或下肢水平固定模块41的快拆螺栓93。本发明实施例中姿态转换模块9中的姿态转轴91通过角接触轴承95与姿态转换座92转动连接，本发明实施例中通过轴用卡簧94固定角接触球轴承95、轴用卡簧94限制轴向移动，实现转动效果，工作位置与收纳位置的切换通过快拆螺栓93进行调整；处于收纳位置时，在抽拉式抽屉2底部安装有用于支撑上肢竖直移动模块32顶端的垫块14。
本发明的上肢训练模块3和下肢训练模块4均设置在抽拉式抽屉2内，且设置有姿态转换模块9，训练装置姿态可变与抽屉式收纳机构的创新性设计，通过将抽拉式抽屉2拉出，并改变快拆螺栓93的位置实现存放姿态与工作姿态的转变，减小空间的占用。巧妙地将抽拉式抽屉2收纳机构隐藏于床体1之下，可实现患者坐卧位的康复训练，通过机构提供辅助或阻尼实现主动、被动模式的切换。
如图12所示，本发明实施例的抽拉式抽屉2与床架11之间通过滑轨模块8滑动连接；滑轨模块8包括固定安装在床架11上的至少两个第一滑轨81和安装在抽拉式抽屉2上与第一滑轨81相适配滑动连接的第二滑轨82。床体1的横梁上设置有多个用于抽拉式抽屉2滑动的第一滑轨81，第一滑轨81通过螺纹孔、螺栓与由铝合金方管焊接的床体1连接固定，第二滑轨82通过螺栓安装在抽屉外侧，第二滑轨82分布于上肢训练模块3或下肢训练模块4的下方和侧面，提高工作位置的刚度；床垫安装于床架11上侧，万向轮6和定向轮7固定于床体1下侧各角的铝板上，万向轮6安装于推杆10一侧方便方向的调节。
如图1-图8所示，上肢水平固定模块31和下肢水平固定模块41的结构相同，本发明实施例以上肢训练模块3的上肢水平固定模块31为例，上肢水平固定模块31包括通过支撑板固定安装在抽屉内侧的水平导轨312、安装在水平导轨312上的水平减速电机313、与水平减速电机313的输出端同轴设置的第一主动转轴314、设置在水平导轨312上远离第一主动转轴314一端的第一从动转轴315；第一主动转轴314与第一从动转轴315之间通过水平同步带传动连接；水平导轨312上开设有用于控制水平同步带走线的水平线槽316；水平导轨312上滑动设置有水平载物台317，水平载物台317与水平同步带固定连接。
水平减速电机313通过电机固定架由螺栓固定于水平导轨312一端的端座311上；启动水平减速电机313，通过联轴器传递动力，带动第一主动转轴314转动，带动第一主动转轴314上的第一主动齿轮转动，从而实现水平同步带的移动，实现竖直移动模块在水平移动模块上的滑动。水平线槽316开设或固定在水平导轨312上，用于控制水平同步带在水平导轨312上的走线稳定。
如图1-图9所示，上肢竖直移动模块32和下肢竖直移动模块42的结构相同，本发明实施例以上肢竖直移动模块32为例，竖直移动模块包括固定安装在姿态转换座92上的竖直移动模组架321、固定安装在竖直移动模组架321上的竖直导轨322和竖直减速电机323以及滑动连接在竖直导轨322上的竖直载物台327；竖直减速电机323的输出轴同轴设置有第二主动转轴324，第二主动转轴324通过轴承转动连接在竖直导轨322上，竖直导轨322远离第二主动转轴324的一端设置有第二从动转轴325，第二主动转轴324和第二从动转轴325之间通过竖直同步带传动连接；竖直载物台327与竖直同步带固定连接；竖直导轨322上开设有用于控制竖直同步带走线的竖直线槽326。本发明实施例中水平载物台317与水平同步带、竖直载物台327与竖直同步带之间均通过皮带夹件16固定连接，本发明实施例中第一主动转轴314、第一从动转轴315、第二主动转轴324以及第二从动转轴325外侧均套设有齿轮，其中相连接的水平同步带或竖直同步带上均设置有与上述齿轮相适配的齿条，防止同步带在移动的过程中出现打滑的现象，使同步带的移动更稳定。
参照图13，竖直载物台327与竖直导轨322之间、水平载物台317与水平导轨312之间均设置有导向装置15，本发明实施例以安装在水平载物台317上导向装置15为例，包括固定安装在水平载物台317上的调节偏心轴承151和位于调节偏心轴承151两侧且固定安装在水平导轨312上的两个光轴152，当水平同步带带动水平载物台317沿水平导轨312移动时，调节偏心轴承151在水平导轨312内沿光轴移动，导向装置15对水平载物台317起到导向和支撑的作用。
上肢训练模块3和下肢训练模块4上均设置有用于改变工作状态的外架把手5。正常状态下，拧掉快拆螺栓93，操作员手握外架把手5将整个上肢竖直移动模块32或下肢竖直移动模块42沿姿态转轴91转动收到抽屉内，使上肢竖直移动模块32或下肢竖直移动模块42的顶端放置在垫块14上，当需要对患者做上肢或下肢康复训练时，操作员手握外架把手5将整个上肢竖直移动模块32或下肢竖直移动模块42沿姿态转轴91转动到垂直于水平导轨312的方向上，将快拆螺栓93拧紧。
上肢把手33包括安装在上肢连接件35上的上肢二维力传感器331、通过上肢传感器连接件332上的握把333以及套设在握把333上的握把套334。脚踏机构43包括安装在下肢连接件44上的下肢二维力传感器431、通过下肢传感器连接件432固定安装在下肢二维力传感器431上的脚踏板轴433、安装在脚踏板轴433上的脚踏板434以及设置在脚踏板434上的绑带435。
上肢把手33通过上肢连接件35与上肢竖直载物台327固定，实现竖直方向的运动，上肢连接件35另一侧安装有上肢二维力传感器331，实现力学信息的收集，握把333与上肢二维力传感器331之间由上肢传感器连接件332连接，握把套334安装于握把333上并通过握把套334固定螺栓防止其滑动。
如图8所示，脚踏机构43通过下肢连接件44与下肢竖直移动模块42的竖直载物台327固定，上肢二维力传感器331和下肢二维力传感器431用于测量竖直和水平方向的力学反馈信号，可以用来实现人机交互；下肢传感器连接件432连接有脚踏板轴433，其一端攻有螺纹拧在下肢传感器连接件432，另一端细轴上加工有平面，用来与脚踏板434的底板连接但是限制其转动；脚踏板434包括脚踏底板4341，依次安装在脚踏底板4341上的脚底板4342、塑料鞋托4343以及安装在塑料鞋托4343两侧的绑带435，其中绑带435用于固定患者脚部。本发明涵盖人体肩、肘、腕、髋、膝、踝关节在矢状面内的多关节康复训练，由不同模块提供的不同功能实现个性化的上下、左右肢定制训练策略。本发明为方便位置移动而设计的万向平刹脚轮，方便搬运的同时，其具有的刹车功能也便于固定。
本发明实施例的具体使用方法如下：
a.患者躺于床垫上，护工调整床体1位置，使上下肢训练模块4可以完全伸出。
b.依据患者需求抽拉出相应的上下肢训练模块4,拧下快拆螺栓93，调整竖直移动模块至工作位置并固定，将位于抽屉收纳位置的上肢手把和下肢脚蹬安装在相应位置。
c.手握住上肢握把333，脚用脚绑带435固定于脚踏板434内。
d.选择被动模式或主动模式，以及其他参数后，点击开关启动机器人。
e.训练目标完成后，松开绑带435，并将上肢握把333和脚踏机构43拧下存放于抽屉内的收纳盒内，拆开快拆螺栓93，将竖直移动模块折叠与水平位置，拧上快拆螺栓固定。
f.将上下肢部分推入床体1框架内，调整床至合适位置，完成本次训练。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：包括床体(1)、对称安装在所述床体(1)两侧的四个抽拉式抽屉(2)、安装在所述床体(1)一端的两所述抽拉式抽屉(2)内的上肢训练模块(3)以及安装在所述床体(1)另一端的两所述抽拉式抽屉(2)内部的下肢训练模块(4)；所述上肢训练模块(3)包括固定安装在所述抽屉内部的上肢水平固定模块(31)、通过姿态转换模块(9)连接在所述上肢水平固定模块(31)上的上肢竖直移动模块(32)以及通过上肢连接件(35)固定安装在所述竖直移动模块上的上肢把手(33)；所述下肢训练模块(4)包括固定安装在所述抽屉内部的下肢水平固定模块(41)、通过姿态转换模块(9)连接在所述下肢水平固定模块(41)上的下肢竖直移动模块(42)以及通过下肢连接件(44)固定安装在所述下肢竖直移动模块(42)上的脚踏机构(43)；
所述姿态转换模块(9)包括固定在所述上肢水平固定模块(31)或下肢水平固定模块(41)上的姿态转轴(91)、通过轴承转动连接在所述姿态转轴(91)上的姿态转换座(92)以及用于固定所述姿态转换座(92)与所述上肢水平固定模块(31)或所述下肢水平固定模块(41)的快拆螺栓(93)；所述姿态转换座(92)固定安装在所述上肢竖直移动模块(32)或所述下肢竖直移动模块(42)的底部；
所述上肢水平固定模块(31)包括通过端座(311)固定安装在所述抽屉内侧的水平导轨(312)、安装在所述水平导轨(312)上的水平减速电机(313)、与所述水平减速电机(313)的输出端同轴设置的第一主动转轴(314)、设置在所述水平导轨(312)上远离所述第一主动转轴(314)一端的第一从动转轴(315)；所述第一主动转轴(314)与所述第一从动转轴(315)之间通过水平同步带传动连接；所述水平导轨(312)上开设有用于控制水平同步带走线的水平线槽(316)；所述水平导轨(312)上通过导向装置(15)滑动设置有水平载物台(317)，所述水平载物台(317)与所述水平同步带固定连接；
所述导向装置(15)包括固定安装在所述水平载物台(317)上的调节偏心轴承(151)和位于所述调节偏心轴承(151)两侧且固定在所述水平导轨(312)内的两光轴(152)；所述调节偏心轴承(151)与所述两光轴(152)配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述上肢竖直移动模块(32)包括固定安装在姿态转换座(92)上的竖直移动模组架(321)、固定安装在所述竖直移动模组架(321)上的竖直导轨(322)和竖直减速电机(323)以及滑动连接在所述竖直导轨(322)上的竖直载物台(327)；所述竖直减速电机(323)的输出轴同轴设置有第二主动转轴(324)，所述第二主动转轴(324)通过轴承转动连接在所述竖直导轨(322)上，所述竖直导轨(322)远离所述第二主动转轴(324)的一端设置有第二从动转轴(325)，所述第二主动转轴(324)和所述第二从动转轴(325)之间通过竖直同步带传动连接；所述竖直载物台(327)与所述竖直同步带固定连接；所述竖直导轨(322)上开设有用于控制竖直同步带走线的竖直线槽(326)。
3.根据权利要求1所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述上肢训练模块(3)和下肢训练模块(4)上均设置有用于方便改变工作状态的外架把手(5)。
4.根据权利要求1所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述上肢把手(33)包括安装在所述上肢连接件(35)上的上肢二维力传感器(331)、通过上肢传感器连接件(332)上的握把(333)以及套设在所述握把(333)上的握把套(334)。
5.根据权利要求1所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述脚踏机构(43)包括安装在所述下肢连接件(44)上的二维力传感器、通过传感器连接件固定安装在所述二维力传感器上的脚踏板轴(433)、安装在所述脚踏板轴(433)上的脚踏板(434)以及设置在所述脚踏板(434)上的绑带(435)。
6.根据权利要求1所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述抽拉式抽屉(2)与所述床体(1)的床架(11)之间通过滑轨模块(8)滑动连接；所述滑轨模块(8)包括固定安装在所述床架(11)上的至少两个第一滑轨(81)和安装在所述抽拉式抽屉(2)上与所述第一滑轨(81)相适配滑动连接的第二滑轨(82)。
7.根据权利要求6所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述抽拉式抽屉(2)内设置有用于支撑所述竖直移动模块顶部的垫块(14)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种多模式肢体康复训练装置，其特征在于：所述床体(1)的床架(11)靠近所述上肢训练模块(3)的一端设置有方便推动的推杆(10)。
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