CN113952684B - 一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，属于医疗设备技术领域，本发明可以在单杠滑动套接上交互滑环，通过手扶交互滑环的方式进行康复训练，患者将腿部伸入保护扣环内进行佩戴，通过滑动交互滑环来配合自身的步伐，然后利用交互滑环控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练，并在康复训练过程中实时提供高安全性的支撑，避免患者出现摔倒等危险性动作，与现有技术相比，本发明患者可以单独参与康复训练，同时可以根据自身情况进行调整，在充分保证患者人身安全的前提下，极大的提高患者腿部的康复效果。

Description

一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，更具体地说，涉及一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置。

背景技术

神经外科是外科学中的一个分支，是在外科学以手术为主要治疗手段的基础上，应用独特的神经外科学研究方法，研究人体神经系统，如脑、脊髓和周围神经系统，以及与之相关的附属机构，如颅骨、头皮、脑血管脑膜等结构的损伤、炎症、肿瘤、畸形和某些遗传代谢障碍或功能紊乱疾病，如：癫痫、帕金森病、神经痛等疾病的病因及发病机制，并探索新的诊断、治疗、预防技术的一门高、精、尖学科。

人机交互、人机互动是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板，或发电厂的控制室。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型），那是为了系统的可用性或者用户友好性。

目前针对腿部神经的康复装置较为匮乏，康复训练等工作主要依靠患者自身的主观判断，并且在康复训练过程中具有一定的危险性，通常需要医护人员的陪同，不仅占用医护资源，同时康复效果不佳。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，可以在单杠滑动套接上交互滑环，通过手扶交互滑环的方式进行康复训练，患者将腿部伸入保护扣环内进行佩戴，通过滑动交互滑环来配合自身的步伐，然后利用交互滑环控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练，并在康复训练过程中实时提供高安全性的支撑，避免患者出现摔倒等危险性动作，与现有技术相比，本发明患者可以单独参与康复训练，同时可以根据自身情况进行调整，在充分保证患者人身安全的前提下，极大的提高患者腿部的康复效果。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，包括一对单杠，所述单杠上滑动套接有相匹配的交互滑环，所述交互滑环下端固定连接有定位节，所述定位节下端固定连接有液压杆，所述液压杆下端固定连接有滑行底座，所述定位节外端开设有半闭合孔，所述半闭合孔内活动镶嵌有保护扣环，且保护扣环一端延伸至外侧，所述半闭合孔内安装有储液囊，所述储液囊上固定连接有多根均匀分布的牵引管，且牵引管延伸至保护扣环内侧，所述液压杆内填充有电流变液，所述液压杆和定位节上均开设有流道，且流道与储液囊之间相互连通。

进一步的，所述保护扣环包括外扣环、延伸柱以及内活动球，所述延伸柱固定连接于外扣环外端，所述内活动球与延伸柱之间固定连接，且内活动球活动镶嵌于半闭合孔内，所述内活动球与牵引管连接，外扣环用于扣住患者的腿部，延伸柱起到延伸的作用，内活动球在半闭合孔内可以自由活动，满足患者腿部的活动。

进一步的，所述半闭合孔为球状结构，且开口处小于内活动球的直径。

进一步的，所述定位节包括上固定节、下移动节以及伸缩杆，所述上固定节固定连接于交互滑环下端，所述下移动节固定连接于液压杆上端，所述伸缩杆固定连接于上固定节和下移动节之间，上固定节和下移动节之间可以相互分离，满足患者腿部的活动，患者可以用来做深蹲训练，同时在下移动节下移时，会通过液压杆挤压电流变液，电流变液通过储液囊进入到牵引管内进行填充，从而提供预锁定功能，在患者无法正常巡礼时，手部会对交互滑环施加压力，然后通电使得电流变液硬化，加粗后的牵引管直接对内活动球进行锁定，从而对患者进行支撑，防止其摔倒。

进一步的，所述牵引管包括内管、中覆片以及外管，所述中覆片固定连接于内管和外管之间，且内管和外管之间相互连通，中覆片起到固定内管和外管的作用。

进一步的，所述内活动球上开设有多个与牵引管相对应的充气孔，所述中覆片固定连接于充气孔开口处，所述内管和外管分别位于充气孔的内外两侧，在电流变液受到挤压填充至牵引管内之后，内管变粗与充气孔匹配，并在硬化后可以提高对内活动球的锁定强度，从而间接通过外扣环对患者的腿部进行支撑。

进一步的，所述外扣环内端镶嵌连接有内气囊环，所述充气孔底壁上开设有气流孔，所述延伸柱和外扣环上均开设有通孔，且内气囊环通过通孔与气流孔相连通，在内管变粗后会挤压充气孔内的空气通过气流孔和通孔进入到内气囊环内进行填充促使其膨胀，一方面可以对患者腿部进行柔性保护，避免硬性支撑直接伤害到患者腿部，另一方面内气囊环膨胀后可以提高对于患者腿部的支撑效果。

进一步的，所述交互滑环包括控制滑环、人机交互屏以及压力检测芯片，所述人机交互屏和压力检测芯片均镶嵌安装于控制滑环上端，人机交互屏可以实现人机交互，压力检测芯片则可以感知患者手部的压力，患者既可以主动按压压力检测芯片加大压力，在意外摔倒时，患者手部也会不自觉按压压力检测芯片，在压力明显变大后，人机交互屏会控制电流变液自主硬化，从而通过牵引管和内活动球对患者的腿部提供高强度的支撑。

进一步的，所述保护扣环上安装有传感器模块，且传感器模块与人机交互屏之间通信连接，传感器模块可以对患者腿部的姿态或者生物特征进行采集，然后传输至人机交互屏上进行显示，从而对患者进行科学的训练指导。

进一步的，其使用方法包括以下步骤：

S1、患者将腿部伸入至保护扣环内进行佩戴，然后启动交互滑环并进行手扶；

S2、通过滑动交互滑环来配合患者的步伐，并实时提供相应的支撑；

S3、通过控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以在单杠滑动套接上交互滑环，通过手扶交互滑环的方式进行康复训练，患者将腿部伸入保护扣环内进行佩戴，通过滑动交互滑环来配合自身的步伐，然后利用交互滑环控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练，并在康复训练过程中实时提供高安全性的支撑，避免患者出现摔倒等危险性动作，与现有技术相比，本发明患者可以单独参与康复训练，同时可以根据自身情况进行调整，在充分保证患者人身安全的前提下，极大的提高患者腿部的康复效果。

（2）保护扣环包括外扣环、延伸柱以及内活动球，延伸柱固定连接于外扣环外端，内活动球与延伸柱之间固定连接，且内活动球活动镶嵌于半闭合孔内，内活动球与牵引管连接，外扣环用于扣住患者的腿部，延伸柱起到延伸的作用，内活动球在半闭合孔内可以自由活动，满足患者腿部的活动。

（3）定位节包括上固定节、下移动节以及伸缩杆，上固定节固定连接于交互滑环下端，下移动节固定连接于液压杆上端，伸缩杆固定连接于上固定节和下移动节之间，上固定节和下移动节之间可以相互分离，满足患者腿部的活动，患者可以用来做深蹲训练，同时在下移动节下移时，会通过液压杆挤压电流变液，电流变液通过储液囊进入到牵引管内进行填充，从而提供预锁定功能，在患者无法正常巡礼时，手部会对交互滑环施加压力，然后通电使得电流变液硬化，加粗后的牵引管直接对内活动球进行锁定，从而对患者进行支撑，防止其摔倒。

（4）内活动球上开设有多个与牵引管相对应的充气孔，中覆片固定连接于充气孔开口处，内管和外管分别位于充气孔的内外两侧，在电流变液受到挤压填充至牵引管内之后，内管变粗与充气孔匹配，并在硬化后可以提高对内活动球的锁定强度，从而间接通过外扣环对患者的腿部进行支撑。

（5）外扣环内端镶嵌连接有内气囊环，充气孔底壁上开设有气流孔，延伸柱和外扣环上均开设有通孔，且内气囊环通过通孔与气流孔相连通，在内管变粗后会挤压充气孔内的空气通过气流孔和通孔进入到内气囊环内进行填充促使其膨胀，一方面可以对患者腿部进行柔性保护，避免硬性支撑直接伤害到患者腿部，另一方面内气囊环膨胀后可以提高对于患者腿部的支撑效果。

（6）交互滑环包括控制滑环、人机交互屏以及压力检测芯片，人机交互屏和压力检测芯片均镶嵌安装于控制滑环上端，人机交互屏可以实现人机交互，压力检测芯片则可以感知患者手部的压力，患者既可以主动按压压力检测芯片加大压力，在意外摔倒时，患者手部也会不自觉按压压力检测芯片，在压力明显变大后，人机交互屏会控制电流变液自主硬化，从而通过牵引管和内活动球对患者的腿部提供高强度的支撑。

（7）保护扣环上安装有传感器模块，且传感器模块与人机交互屏之间通信连接，传感器模块可以对患者腿部的姿态或者生物特征进行采集，然后传输至人机交互屏上进行显示，从而对患者进行科学的训练指导。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明保护扣环的结构示意图；

图3为本发明部分的剖视图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明内活动球正常状态下的结构示意图；

图6为本发明内活动球锁定状态下的结构示意图；

图7为本发明外扣环的结构示意图；

图8为本发明交互滑环的结构示意图。

图中标号说明：

1单杠、2交互滑环、21控制滑环、22人机交互屏、23压力检测芯片、3定位节、31上固定节、32下移动节、33伸缩杆、4液压杆、5滑行底座、6保护扣环、61外扣环、62延伸柱、63内活动球、7牵引管、71内管、72中覆片、73外管、8储液囊、9充气孔、10内气囊环。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-4，一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，包括一对单杠1，单杠1上滑动套接有相匹配的交互滑环2，交互滑环2下端固定连接有定位节3，定位节3下端固定连接有液压杆4，液压杆4下端固定连接有滑行底座5，定位节3外端开设有半闭合孔，半闭合孔内活动镶嵌有保护扣环6，且保护扣环6一端延伸至外侧，半闭合孔内安装有储液囊8，储液囊8上固定连接有多根均匀分布的牵引管7，且牵引管7延伸至保护扣环6内侧，液压杆4内填充有电流变液，液压杆4和定位节3上均开设有流道，且流道与储液囊8之间相互连通。

保护扣环6包括外扣环61、延伸柱62以及内活动球63，延伸柱62固定连接于外扣环61外端，内活动球63与延伸柱62之间固定连接，且内活动球63活动镶嵌于半闭合孔内，内活动球63与牵引管7连接，外扣环61用于扣住患者的腿部，延伸柱62起到延伸的作用，内活动球63在半闭合孔内可以自由活动，满足患者腿部的活动。

半闭合孔为球状结构，且开口处小于内活动球63的直径。

定位节3包括上固定节31、下移动节32以及伸缩杆33，上固定节31固定连接于交互滑环2下端，下移动节32固定连接于液压杆4上端，伸缩杆33固定连接于上固定节31和下移动节32之间，上固定节31和下移动节32之间可以相互分离，满足患者腿部的活动，患者可以用来做深蹲训练，同时在下移动节32下移时，会通过液压杆4挤压电流变液，电流变液通过储液囊8进入到牵引管7内进行填充，从而提供预锁定功能，在患者无法正常巡礼时，手部会对交互滑环2施加压力，然后通电使得电流变液硬化，加粗后的牵引管7直接对内活动球63进行锁定，从而对患者进行支撑，防止其摔倒。

请参阅图5-6，牵引管7包括内管71、中覆片72以及外管73，中覆片72固定连接于内管71和外管73之间，且内管71和外管73之间相互连通，中覆片72起到固定内管71和外管73的作用。

内活动球63上开设有多个与牵引管7相对应的充气孔9，中覆片72固定连接于充气孔9开口处，内管71和外管73分别位于充气孔9的内外两侧，在电流变液受到挤压填充至牵引管7内之后，内管71变粗与充气孔9匹配，并在硬化后可以提高对内活动球63的锁定强度，从而间接通过外扣环61对患者的腿部进行支撑。

请参阅图7，外扣环61内端镶嵌连接有内气囊环10，充气孔9底壁上开设有气流孔，延伸柱62和外扣环61上均开设有通孔，且内气囊环10通过通孔与气流孔相连通，在内管71变粗后会挤压充气孔9内的空气通过气流孔和通孔进入到内气囊环10内进行填充促使其膨胀，一方面可以对患者腿部进行柔性保护，避免硬性支撑直接伤害到患者腿部，另一方面内气囊环10膨胀后可以提高对于患者腿部的支撑效果。

请参阅图8，交互滑环2包括控制滑环21、人机交互屏22以及压力检测芯片23，人机交互屏22和压力检测芯片23均镶嵌安装于控制滑环21上端，人机交互屏22可以实现人机交互，压力检测芯片23则可以感知患者手部的压力，患者既可以主动按压压力检测芯片23加大压力，在意外摔倒时，患者手部也会不自觉按压压力检测芯片23，在压力明显变大后，人机交互屏22会控制电流变液自主硬化，从而通过牵引管7和内活动球63对患者的腿部提供高强度的支撑。

保护扣环6上安装有传感器模块，且传感器模块与人机交互屏22之间通信连接，具体传感器类型为现有设备，在此不再赘述，传感器模块可以对患者腿部的姿态或者生物特征进行采集，然后传输至人机交互屏22上进行显示，从而对患者进行科学的训练指导。

使用方法包括以下步骤：

S1、患者将腿部伸入至保护扣环6内进行佩戴，然后启动交互滑环2并进行手扶；

S2、通过滑动交互滑环2来配合患者的步伐，并实时提供相应的支撑；

S3、通过控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练。

本发明可以在单杠1滑动套接上交互滑环2，通过手扶交互滑环2的方式进行康复训练，患者将腿部伸入保护扣环6内进行佩戴，通过滑动交互滑环2来配合自身的步伐，然后利用交互滑环2控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练，并在康复训练过程中实时提供高安全性的支撑，避免患者出现摔倒等危险性动作，与现有技术相比，本发明患者可以单独参与康复训练，同时可以根据自身情况进行调整，在充分保证患者人身安全的前提下，极大的提高患者腿部的康复效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，包括一对单杠（1），其特征在于：所述单杠（1）上滑动套接有相匹配的交互滑环（2），所述交互滑环（2）下端固定连接有定位节（3），所述定位节（3）下端固定连接有液压杆（4），所述液压杆（4）下端固定连接有滑行底座（5），所述定位节（3）外端开设有半闭合孔，所述半闭合孔内活动镶嵌有保护扣环（6），且保护扣环（6）一端延伸至外侧，所述半闭合孔内安装有储液囊（8），所述储液囊（8）上固定连接有多根均匀分布的牵引管（7），且牵引管（7）延伸至保护扣环（6）内侧，所述液压杆（4）内填充有电流变液，所述液压杆（4）和定位节（3）上均开设有流道，且流道与储液囊（8）之间相互连通，所述定位节（3）包括上固定节（31）、下移动节（32）以及伸缩杆（33），所述上固定节（31）固定连接于交互滑环（2）下端，所述下移动节（32）固定连接于液压杆（4）上端，所述伸缩杆（33）固定连接于上固定节（31）和下移动节（32）之间；所述保护扣环（6）包括外扣环（61）、延伸柱（62）以及内活动球（63），所述延伸柱（62）固定连接于外扣环（61）外端，所述内活动球（63）与延伸柱（62）之间固定连接，且内活动球（63）活动镶嵌于半闭合孔内，所述内活动球（63）与牵引管（7）连接；所述半闭合孔为球状结构，且开口处小于内活动球（63）的直径；所述牵引管（7）包括内管（71）、中覆片（72）以及外管（73），所述中覆片（72）固定连接于内管（71）和外管（73）之间，且内管（71）和外管（73）之间相互连通；所述内活动球（63）上开设有多个与牵引管（7）相对应的充气孔（9），所述中覆片（72）固定连接于充气孔（9）开口处，所述内管（71）和外管（73）分别位于充气孔（9）的内外两侧；所述外扣环（61）内端镶嵌连接有内气囊环（10），所述充气孔（9）底壁上开设有气流孔，所述延伸柱（62）和外扣环（61）上均开设有通孔，且内气囊环（10）通过通孔与气流孔相连通；所述交互滑环（2）包括控制滑环（21）、人机交互屏（22）以及压力检测芯片（23），所述人机交互屏（22）和压力检测芯片（23）均镶嵌安装于控制滑环（21）上端。

2.根据权利要求1所述的一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，其特征在于：所述保护扣环（6）上安装有传感器模块，且传感器模块与人机交互屏（22）之间通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于人机交互系统的神经外科病人用肢体康复装置，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

S1、患者将腿部伸入至保护扣环（6）内进行佩戴，然后启动交互滑环（2）并进行手扶；

S2、通过滑动交互滑环（2）来配合患者的步伐，并实时提供相应的支撑；

S3、通过控制电流变液的“硬化”程度来选择相应的支撑强度，从而适应患者腿部的康复训练。

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