CN114010454B - 下肢运动康复床 - Google Patents
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Abstract
本公开提供的下肢运动康复床，包括：床体，包括床架、以及放置于其上且相互铰接的活动床垫与固定床垫；旋转伸缩组件，包括与床架铰接的旋转臂、铰接于旋转臂末端的连接件和套装在连接件上且可相对于连接件轴向运动的伸缩件；驱动组件，设置于伸缩件末端，包括相连接的驱动电机和驱动轴；训练组件，包括固定套装在传动轴两端的曲柄，与曲柄可拆卸且可枢转地连接的仰卧脚踏板，以及与传动轴的任一端的曲柄可拆卸且可枢转地连接的侧卧脚踏板；和控制器，用于控制升降柱和驱动电机的运动，并结合训练组件与驱动轴的安装位置的变化，以提供不同的下肢训练模式。本公开可实现多功能康复运动训练、以满足患者不同训练需求。
Description
技术领域
本公开属于康复器械领域，具体涉及一种可进行多功能康复运动训练的下肢运动康复床。
背景技术
随着我国深度老龄化的发展，失能、失智、认知症老年人数量不断扩大。他们多数伴有偏瘫症状，和下肢运动障碍。医学理论和临床医学证明，这类患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，正确的、科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。
传统肢体功能障碍的康复治疗主要依赖于治疗师一对一的徒手训练，训练成本高，难以实现高强度、有针对性和重复性的康复训练要求；此外，在老人照料需求巨大的状况下，目前我国的养老护理员严重缺乏，由于专业护理人员的缺乏、医疗费用高且不能保证稳定持续的运动训练等问题，很多患者错过了最佳恢复时间，且因得不到有效的康复训练而逐渐丧失了肢体的活动能力。这样既给患者带来了痛苦，又给家人和社会造成了很大的负担。为解决专业护理人员缺乏以及昂贵的医疗成本等问题，需要安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术的支持，康复训练装置应运而生。然而，相关的可以在床上进行运动训练的康复装置的训练效果仍有待提高。
发明内容
本公开旨在解决上述问题之一。
为此，本公开实施例提供的能多自由度协同控制、可实现多功能康复运动训练、以满足患者不同训练需求的下肢运动康复床，包括：
床体，所述床体包括床架、以及放置于所述床架上且相互铰接的活动床垫与固定床垫；
旋转伸缩组件，所述旋转伸缩组件包括与所述床架铰接的旋转臂、铰接于所述旋转臂末端的连接件和套装在所述连接件上且可相对于所述连接件的轴向运动的伸缩件；
驱动组件，所述驱动组件设置于所述伸缩件的末端，包括相连接的驱动电机和驱动轴；
训练组件，所述训练组件包括固定套装在所述驱动轴两端的曲柄，与所述曲柄可拆卸且可枢转地连接的仰卧脚踏板，以及与所述驱动轴的任一端的所述曲柄可拆卸且可枢转地连接的侧卧脚踏板；
电推杆，所述电推杆两端分别固定安装于所述床架的底侧与所述旋转臂的中部；和
控制器，所述控制器用于控制所述电推杆和所述驱动电机的运动，并结合所述训练组件与所述驱动轴的安装位置的变化，以提供不同的下肢训练模式。
本公开实施例提供的下肢运动康复床，具有以下特点及有益效果：
本公开实施例提供的下肢运动康复床，通过控制旋转臂的旋转运动与脚踏圆周运动，并改变训练组件与驱动轴的安装位置，提供了多种下肢训练模式，解决现有床上康复训练装置功能单一的问题，满足使用者在床上完成多种运动训练的需求。
在一些实施例中，所述活动床垫具有折叠状态和平铺状态；当所述活动床垫处于平铺状态时，所述旋转臂伸缩组件、所述驱动组件和所述训练组件回收至所述活动床垫下方。
在一些实施例中，所述驱动组件还包括与所述连接件的末端固定连接的壳体，所述驱动电机与所述驱动轴之间设有传动件，所述驱动电机和所述传动件位于所述壳体内，所述壳体内还设有用于检测所述驱动电机的角位移的编码器；在所述驱动电机的输出端与所述传动件的输入端之间设有减速器，所述传动件的输出端与所述驱动轴连接。
在一些实施例中，所述传动件包括相啮合的输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与所述减速器的输出端或者直接与所述驱动电机的输出端连接，所述输出齿轮固定套装在所述驱动轴上。
在一些实施例中，所述驱动轴两端的所述曲柄具有第一装配关系和第二装配关系，所述第一装配关系为所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，所述第二装配关系为所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差180°。
在一些实施例中，所述仰卧脚踏板与所述曲柄之间，以及所述侧卧脚踏板与所述曲柄之间均分别设有弹簧销，通过按压所述弹簧销实现所述仰卧脚踏板或所述侧卧脚踏板的拆装，所述仰卧脚踏板的安装方向与所述侧卧脚踏板的安装方向相垂直。
在一些实施例中，在所述仰卧脚踏板和所述侧卧脚踏板与使用者相接触的位置处分别设有辅助模块，用于实现加热、振动、电刺激和生理参数检测的辅助功能。
在一些实施例中，检测的生理参数通过固定显示屏进行可视化信息反馈。
在一些实施例中，所述下肢训练模式包括：
踏车运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差180°，所述仰卧脚踏板做连续整周转动，所述旋转臂保持不动；
屈伸运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，所述仰卧脚踏板往复摆动，控制所述旋转臂协同旋转，使所述仰卧脚踏板的轨迹始终为水平直线；
抬腿运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，控制所述旋转臂的旋转角度，控制所述驱动轴两端的所述曲柄作为行程补偿，使所述仰卧脚踏板的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧；或者，通过拆卸一端或两端的所述仰卧脚踏板，并安装所述侧卧脚踏板，使所述侧卧脚踏板的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧。
附图说明
图1是本公开实施例提供的下肢运动康复床的整体结构示意图；
图2是图1中驱动组件与训练组件的结构示意图；
图3是图1中驱动组件内部结构示意图；
图4是图2中第二曲柄的结构示意图；
图5是图1拆换脚踏后的适合侧抬腿训练的下肢运动康复床整体结构示意图；
图6是图1中辅助功能模块与生理参数监测模块安装位置布局图；
图7是本公开实施例提供的康复训练床的协同运动过程的控制简图；
图8是所述实例下肢训练装置两曲柄安装角度相差0°时下肢训练装置状态图；
图9是图1驱动组件与训练组件收至床底的下肢运动康复床整体结构示意图。
图中：
1-床体，11-床架，12-活动床垫，13-固定床垫；2-旋转伸缩组件，21-旋转臂，22-连接件，23-伸缩件，24-第一紧固螺栓，25-第二紧固螺栓；3-驱动组件，31-驱动电机，32-传动齿轮，321-输入齿轮，322-输出齿轮，33-驱动轴，34-壳体，35-编码器，36-减速器，37-深沟球轴承；4-训练组件，411-第一曲柄，412-第二曲柄，4121-定位销孔，4122-连接轴，421-第一脚踏板，422-第二脚踏板，43-侧卧脚踏板，44-定位销；5-电推杆；6-显示屏；7-足部辅助模块，71-心率监测模块，72-足部血氧饱和度监测模块，73、74-足部电刺激电极，75、76-足部振动模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
如图1、图2所示，本公开实施例的一种下肢运动康复床，包括：
床体1，放置于地面，包括床架11，放置于床架11上的活动床垫12与固定床垫13，活动床垫12与固定床垫13相互铰接；
旋转伸缩组件2，旋转伸缩组件2包括与床架11铰接的旋转臂21，铰接于旋转臂21末端的连接件22，套装在连接件22上且可相对于连接件22轴向运动的伸缩件23；
驱动组件3，设置于伸缩件23的末端，包括相连接的驱动电机31、传动齿轮32和驱动轴33；
训练组件4，包括分别固定套装在驱动轴33两端的第一曲柄411和第二曲柄412，分别与第一曲柄411和第二曲柄412可拆卸且可枢转地连接的第一脚踏板421和第二脚踏板422(第一脚踏板和第二脚踏板作为仰卧脚踏板，用于实现使用者仰卧时的下肢训练)，与第一曲柄411或者第二曲柄412可拆卸且可枢转地连接的侧卧脚踏板43(侧卧脚踏板用于实现使用者侧卧时的下肢训练)；
电推杆5，两端分别固定安装于床架11的底侧与旋转臂21的中部；和
控制器(图中未示出)，用于控制电推杆5和驱动电机31的运动，并结合训练组件4与驱动轴33安装位置的变化，以提供不同的下肢训练模式。
在一些实施例中，活动床垫12可相对于固定床垫13手动旋转翻折，以适应使用者训练与休卧床休息两种阶段。具体地，在不进行康复训练时，将旋转伸缩组件2、驱动组件3和训练组件4收回至床垫下方，并将活动床垫12展开，以与固定床垫13构成平整的床垫，共使用者卧床休息；在进行康复训练时，将手动翻转活动床垫12，使活动床垫12处于折叠状态，并将旋转伸缩组件2、驱动组件3和训练组件4拉伸至床垫上方的适合位置，共使用者进行下肢康复训练。
在一些实施例中，旋转伸缩组件2的连接件22相对于旋转臂21的旋转角度可手动调节，通过第一紧固螺栓24固定位置，伸缩件23相对于连接件22的行程可手动调节，通过第二紧固螺栓25固定位置，结合上述二自由度调节，可将本康复装置内可活动的部件在使用前准确调节到最适合使用者进行康复训练的位置。旋转臂21由电推杆5带动，可绕与床架11的铰接处做旋转运动。
在一些实施例中，参见图2、图3，驱动组件3还包括与连接件22末端固定连接的壳体34，驱动电机31和传动齿轮32均安装于壳体34内，壳体34内还设有用于检测驱动电机31角位移的编码器35。在驱动电机31的输出端与传动齿轮32的输入端之间还设有较大减速比的减速器36，用于降低电机输出轴的转速。传动齿轮32包括相啮合的输入齿轮321和输出齿轮322，输入齿轮321与减速器36的输出端或者直接与驱动电机31的输出端连接，输出齿轮322固定套装在驱动轴33上，通过传动齿轮32将驱动电机31的转速最终传递至驱动轴33以带动训练组件4运动。
在一些实施例中，驱动轴33贯穿壳体34设置，且在驱动轴33与壳体34的连接处经由深沟球轴承37使得驱动轴33与壳体34之间保持相对转动。驱动轴33两侧的第一曲柄411和第二曲柄412均分别通过销轴销孔配合的方式与驱动轴33固定连接。现以第二曲柄412与驱动轴33的连接为例进行说明，参见图2、图4，驱动轴33的一侧与第二曲柄412一端分别设有贯穿的定位销孔4121，将驱动轴33与第二曲柄412套接后将两者的定位销孔对齐，然后插入定位销44，以使驱动轴33与第二曲柄412固定连接；第二曲柄412另端设有连接轴4122，用于与第二脚踏板422的轴孔通过轴承可枢转地连接。进一步地，第二脚踏板422与连接轴4122之间设有弹簧销46，通过按压弹簧销46即可实现两者的快速拆装。驱动轴33与第二曲柄412的定位销孔4121具有两种不同的相对配合位置，可使得第一曲柄411和第二曲柄412具有两种相对位置状态，分别为安装角度相差0°与相差180°的情况；当安装角度相差0°时(此时第一曲柄411和第二曲柄412关于驱动轴33的中心对称设置)，通过控制器控制驱动电机31带动第一曲柄411和第二曲柄412在一定角度范围内来回摆动，使得使用者在仰卧位时能进行屈伸抬腿运动；当安装角度相差180°时(此时第一曲柄411和第二曲柄412关于驱动轴33的中心反对称设置)，通过控制器控制驱动电机31带动第一曲柄411和第二曲柄412完成整周运动，使得使用者在仰卧位时能够进行踏车运动。
在一些实施例中，参见图5，当使用者由仰卧位转换为侧卧位时，将第一脚踏板421和第二脚踏板422从第一曲柄411和第二曲柄412上卸除，将侧卧踏板43安装在第一曲柄411或者第二曲柄412的连接轴上，由侧卧脚踏板43辅助进行侧抬腿运动。侧卧脚踏板43与第一脚踏板421和第二脚踏板422的区别在于，侧卧脚踏板43的末端(靠近第一曲柄或者第二曲柄的一端)开有与第一曲柄411或者第二曲柄412相配合的轴孔，该轴孔的轴线沿脚尖指向方向，而第一脚踏板421和第二脚踏板422上的相应轴孔开设于踏板侧面，轴线垂直于脚尖指向方向。侧卧脚踏还具有的特征为，采用了对称设计，左右侧均具有与小腿支撑件45连接的结构，因此其同时适用于左腿与右腿的侧卧锻炼。以使用者左腿侧抬运动状态为例，侧卧脚踏板43末端的轴孔与第二曲柄412的连接轴通过轴承配合安装。
在一些实施例中，各脚踏板与使用者相接触的位置处设有足部辅助模块7，用于实现加热、振动和电刺激的辅助功能与进行血氧与心率的监测模块，各功能模块安装位置参见图6，图6中展示的是第一脚踏板421与第二脚踏板422上足部辅助模块7布局，其中，在第一脚踏板421上位于足部第一趾横动脉的下方设置心率监测模块71；在第一脚踏板421上的脚掌区域外侧设置足部血氧饱和度监测模块72；在第一脚踏板421上的脚掌区域内侧处设置足部电刺激电极73、74，在腿托451上的小腿内侧处设置腿部电刺激电极81；在第一脚踏板421上的脚掌区域外侧处设置足部振动模块75、76。脚踏板其余部分均为发热区域，可将柔性加热垫铺设于脚踏板处，加热材料可选为石墨烯发热膜，也可选为其他材料。辅助模块与生理参数监测模块的布局在本公开中仅提供一种方案，可根据实际情况更改布局。在训练过程中实时监测心率与血氧，可增加训练过程的安全性，且心率血氧的数值还为使用者下一步的康复处方的给出起到重要的作用。加热、振动、电刺激的辅助功能可根据患者情况或医师给出的的康复处方单独使用或在结合训练组件4在进行下肢训练时结合使用，可以进一步改善康复效果。
在一些实施例中，控制器作为本康复装置的控制部件，对相关部件进行协同运动的控制。具体地，参见图7，控制器通过控制电推杆5与驱动组件3内的驱动电机31，并结合第一曲柄411与驱动轴33之间具有的两种相对安装位置，使本公开的下肢运动康复床具有以下三种运动模式：
1、踏车运动：令第一曲柄411、第二曲柄412的安装角度相差180°，如图2所示，驱动电机31带动驱动轴33，从而使第一脚踏板421、第二脚踏板422做连续整周转动，旋转臂21在此时保持不动；
2、屈伸运动：令第一曲柄411、第二曲柄412的安装角度相差0°，如图8所示，双侧曲柄往复摆动(摆动范围控制为0°～180°)，同时控制器控制电推杆5带动旋转臂21协同旋转，使使用者下肢末端(也即仰卧脚踏板)的轨迹始终为水平直线。
3、抬腿运动：令第一曲柄411、第二曲柄412的安装角度相差0°，如图8所示，控制电推杆5行程，也即旋转臂21旋转角度，控制双侧曲柄作为行程补偿，使使用者下肢末端(也即仰卧脚踏板)的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧。此外，还可通过拆卸一端或两端的仰卧脚踏板，并更换侧卧脚踏板43，使使用者下肢末端(也即侧卧脚踏板)的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧，从而使使用者能进行侧抬腿运动。
运动模式1的踏车运动以及运动模式2、3模拟的屈伸抬腿运动能够满足使用者在床上完成多种运动训练的需求，维持、提高下肢关节活动度，锻炼下肢肌肉力量与协调性，减轻护理人员劳动强度，降低失能半失能老人并发症的产生。此外，通过控制电推杆与驱动组件内的驱动电机31可进行训练阻力调节，使得使用者能够完成主动、被动、助动的训练。
在一些实施例中，本公开实施例提供的康复装置还搭载有健康数据监测系统，并通过安装于床架11顶端的显示屏6进行可视化信息反馈，实现装置与使用者之间的人机交互，且显示屏6可向后翻折，便于日常收纳。
在一些实施例中，参见图9，在不进行康复训练时，旋转伸缩组件2、驱动组件3、训练组件4可收回至床垫下方，不占用多余的空间；显示屏6可向后翻折；活动床垫12可由折叠状态恢复为平铺状态，从而不影响使用者的日常卧床休息。
综上所述，本公开实施例提供的下肢运动康复床，通过改变训练组件中连接脚踏板的曲柄的安装角度差的状态，再配合旋转臂的运动，使得本公开的康复装置能够实现三种运动形式，包括安装角度相差180°时的踏车运动与安装角度相差0°时的屈伸抬腿运动，此外，通过改变将仰卧脚踏板替换为侧卧脚踏板，还可使装置实现侧抬腿的运动形式，并通过训练阻力的调节，达到主动、被动、助动训练的目的，解决现有床上康复训练装置功能单一的问题，满足使用者在床上完成多种运动训练的需求；装置的脚踏板处还有加热、电刺激、振动的辅助功能，协助改善康复训练效果；生理监测模块，用于监测使用者心率、血氧饱和度的数据，提高训练过程的安全性，并可将监测得到的数据通过显示屏反馈，增强装置人机交互的功能；装置的训练组件与驱动组件还可收纳放置于床垫下方，节省空间，不影响使用者的日常生活，提高了装置的适用性。因此，本公开实施例提供的下肢运动康复床能维持、提高下肢关节活动度，锻炼下肢肌肉力量与协调性，减轻护理人员劳动强度，降低失能半失能老人并发症的产生。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种下肢运动康复床，其特征在于，包括：
床体，所述床体包括床架、以及放置于所述床架上且相互铰接的活动床垫与固定床垫；
旋转伸缩组件，所述旋转伸缩组件包括与所述床架铰接的旋转臂、铰接于所述旋转臂末端的连接件和套装在所述连接件上且可相对于所述连接件的轴向运动的伸缩件；
驱动组件，所述驱动组件设置于所述伸缩件的末端，包括相连接的驱动电机和驱动轴；
训练组件，所述训练组件包括固定套装在所述驱动轴两端的曲柄，与所述曲柄可拆卸且可枢转地连接的仰卧脚踏板，以及与所述驱动轴的任一端的所述曲柄可拆卸且可枢转地连接的侧卧脚踏板；所述驱动轴两端的所述曲柄具有第一装配关系和第二装配关系，所述第一装配关系为所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，所述第二装配关系为所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差180°；
电推杆，所述电推杆的两端分别固定安装于所述床架的底侧与所述旋转臂的中部；和
控制器，所述控制器用于控制所述电推杆和所述驱动电机的运动，并结合所述训练组件与所述驱动轴的安装位置的变化，以提供不同的下肢训练模式，包括：
踏车运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差180°，所述仰卧脚踏板做连续整周转动，升降柱保持不动；
屈伸运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，所述仰卧脚踏板往复摆动，控制所述升降柱协同升降，使所述仰卧脚踏板的轨迹始终为水平直线；
抬腿运动，当前模式下，所述驱动轴两端的所述曲柄的安装角度相差0°，控制所述升降柱的竖直方向行程，控制所述驱动轴两端的所述曲柄作为行程补偿，使所述仰卧脚踏板的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧；或者，通过拆卸一端或两端的所述仰卧脚踏板，并安装所述侧卧脚踏板，使所述侧卧脚踏板的轨迹始终为以髋关节为圆心的圆弧；
所述驱动组件还包括与所述连接件的末端固定连接的壳体，所述驱动电机与所述驱动轴之间设有传动件，所述驱动电机和所述传动件位于所述壳体内，所述壳体内还设有用于检测所述驱动电机的角位移的编码器；在所述驱动电机的输出端与所述传动件的输入端之间设有减速器，所述传动件的输出端与所述驱动轴连接；所述传动件包括相啮合的输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与所述减速器的输出端或者直接与所述驱动电机的输出端连接，所述输出齿轮固定套装在所述驱动轴上。
2.根据权利要求1所述的下肢运动康复床，其特征在于，所述活动床垫具有折叠状态和平铺状态；当所述活动床垫处于平铺状态时，所述旋转臂伸缩组件、所述驱动组件和所述训练组件回收至所述活动床垫下方。
3.根据权利要求1所述的下肢运动康复床，其特征在于，所述仰卧脚踏板与所述曲柄之间，以及所述侧卧脚踏板与所述曲柄之间均分别设有弹簧销，通过按压所述弹簧销实现所述仰卧脚踏板或所述侧卧脚踏板的拆装，所述仰卧脚踏板的安装方向与所述侧卧脚踏板的安装方向相垂直。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的下肢运动康复床，其特征在于，在所述仰卧脚踏板和所述侧卧脚踏板与使用者相接触的位置处分别设有辅助模块，用于实现加热、振动、电刺激和生理参数检测的辅助功能。
5.根据权利要求4所述的下肢运动康复床，其特征在于，检测的生理参数通过固定显示屏进行可视化信息反馈。
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