CN114129395B - 下肢关节康复训练器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下肢关节康复训练器。本发明中，下肢关节康复训练器包括：底座；一对相对设置的腿部托架，一对腿部托架相间隔形成腿部放置区；且一对腿部托架与底座转动相连；以及驱动件；至少一个腿部托架包括：与底座平行设置的第一水平连杆和第二水平连杆：底座、第一水平连杆和第二水平连杆由下至上顺次排列设置；沿第一水平连杆的长度方向顺次平行排列的大腿杆、第一旋转杆、第二旋转杆：大腿杆与第一水平连杆、第二水平连杆转动连接；第二旋转杆与底座、第一水平连杆转动连接。与现有技术相比，使得康复训练器和患者腿部不发生错位，为患者营造舒适的使用体验同时，也为存放和使用过程提供便利。

Description

下肢关节康复训练器

技术领域

本发明实施例涉及康复设备，特别涉及一种下肢关节康复训练器。

背景技术

目前由于中风、关节手术、各种疾病以及运动事故等原因导致的下肢关节功能障碍的患者越来越多，现阶段主要通过下肢康复训练器带动患者下肢进行被动运动来康复。下肢康复训练器以持续被动运动(CONTINUES PASSIVE MOTIOM，简称CPM)理论为基础，通过模拟人体自然运动，激发了人体的自然复原力，发挥组织代偿作用，帮助腿部关节功能存在障碍的患者尽快恢复。现有的下肢康复训练器通过托架固定患者的腿部，在控制器和驱动器的作用下带动托架实现患者腿部的连续被动运动，可以获得一定的康复训练效果。

下肢运动康复的普遍思路是通过腿部托架带动大腿和小腿，同时实现髋关节和膝关节在矢状面上的屈伸运动。由于髋关节和膝关节都可以简化成定轴转动，因此，在理想状态下，大腿托架与地面(即固定的人体)的旋转轴点(以下简称为大腿托架的旋转轴点)应与髋关节的轴心重合，小腿托架与大腿托架的旋转轴点(以下简称为小腿托架的旋转轴点)应与膝关节的轴心重合，托架则将会以一种外骨骼的形式与大腿和小腿固定连接，通过对托架施加特定的驱动实现髋关节和膝关节的屈伸运动。但是，人体的髋关节连接着盆骨，很大程度上阻碍了大腿托架旋转轴点的设计，只有从大腿外侧才能触及髋关节轴心。

为了避开患者胯部，选择将大腿托架旋转轴点放在大腿下面。在这种情况下，大腿托架的旋转轴点和髋关节的轴心并不重合，无论如何调节托架的长度，大腿和大腿托架在运行过程中都会发生错位，致使小腿托架的旋转轴点和膝关节中心错位，小腿和小腿托架错位，各处均无法对准，由于托架总是通过绑带与腿部连接，因此错位将会带来很多的拉扯，挤压等不适感，患者使用会产生很多不适感。另外，现有产品大多体积庞大、笨重，不利于其存放和使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下肢关节康复训练器，使得康复训练器和患者腿部不发生错位，结构紧凑，为患者营造舒适的使用体验同时，也为存放和使用过程提供便利。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种下肢关节康复训练器，包括：

底座；

一对相对设置的腿部托架，一对所述腿部托架相间隔形成腿部放置区；且一对所述腿部托架与所述底座转动相连；以及

驱动件，用于驱动一对所述腿部托架绕其与所述底座的连接处转动；

至少一个所述腿部托架包括：

与所述底座平行设置的第一水平连杆和第二水平连杆：所述底座、所述第一水平连杆和所述第二水平连杆由下至上顺次排列设置；

沿所述第一水平连杆的长度方向顺次平行排列的大腿杆、第一旋转杆、第二旋转杆：

其中，所述大腿杆与所述第一水平连杆、第二水平连杆转动连接；所述第一旋转杆与所述底座、所述第一水平连杆、所述第二水平连杆转动连接；所述第二旋转杆与所述底座、所述第一水平连杆转动连接。

在一实施例中，所述驱动件包括：

电机，设置在所述底座上；

丝杠，与所述电机的主轴相连；以及

推杆，与各所述第一旋转杆转动连接，并与所丝杠相连。

在一实施例中，所述底座具有分别用于安装一对所述腿部托架的一对安装侧；且所述推杆和所述丝杠位于所述一对安装侧之间。

在一实施例中，一对所述腿部托架的第二旋转杆通过连轴相连，且各所述第一水平连杆可转动的连接所述连轴上。

在一实施例中，所述腿部托架还包括：小腿杆，与所述大腿杆转动相连。

在一实施例中，所述第二水平连杆与所述第一旋转杆与其对应的小腿杆沿所述小腿杆的长度方向滑动连接，且所述第二水平连杆与所述第一旋转杆还与其对应的所述小腿杆转动连接。

在一实施例中，各所述小腿杆上设置有沿其长度方向延伸的滑槽，所述滑槽上设置有沿所述滑槽滑动的滑块；

所述第二水平连杆与所述第一旋转杆与其对应的所述小腿杆上的所述滑块转动连接。

在一实施例中，所述滑槽位于一对所述小腿相背离的一侧。

在一实施例中，所述小腿杆和\或所述大腿杆为伸缩杆。

在一实施例中，所述下肢关节康复训练器还包括连接一对所述小腿杆的脚托。

在一实施例中，所述大腿杆与所述小腿杆的铰接处设置有用于采集所述大腿杆与所述小腿杆之间角度的角度传感器。

在一实施例中，所述第二水平连杆具有与所述大腿杆和所述第一旋转杆转动连接的连接部、由所述连接部与所述第一旋转杆连接的一端的朝向远离所述大腿杆的方向延伸的小腿支撑部。

本发明实施方式相对于现有技术而言，第一旋转杆、第二旋转杆、底座和第一水平连杆围绕形成平行四边形结构，且相邻的两个可转动连接。大腿杆、第一旋转杆、第一水平连杆、第二水平连杆围绕形成平行四边形结构，且相邻的两个可转动连接。两个平行四边形的构造将大腿杆的转动轴点虚拟在了大腿杆的延长线和底座延长线的交点上，可以解决髋关节被阻挡的问题，在运动中实现了大腿杆的转动轴点和患者髋关节轴心重合的需求，使得大腿杆和患者大腿轴线保持相对静止，避免的腿部和托架的错位带来的不适，有较好的训练效果。进一步地，通过双平行四边形结构虚拟出大腿杆的转动轴点，虚线部分的省去也压缩了整个训练器的长度，对训练器体积的紧凑化做出贡献，可以有效压缩训练器的长度尺寸，减小训练器体积，达到较好的使用和存放效果。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据现有技术中的人体下肢结构示意图；

图2是本发明一实施例中下肢关节康复训练器一状态下的结构示意图；

图3是本发明一实施例中下肢关节康复训练器另一状态下的结构示意图；

图4是本发明一实施例中下肢关节康复训练器构造出的两个平行四边形的原理图；

其中，100、下肢关节康复训练器；1、底座；2、腿部托架；21、第一水平连杆；22、第二水平连杆；23、大腿杆；231、套杆；232、活动杆；24、第一旋转杆；25、第二旋转杆；26、小腿杆；260、滑槽；261、滑块；3、驱动件；31、电机；32、丝杠；33、推杆；4、脚托；53、髋关节；54、膝关节；6、放置区；51、大腿；52、小腿；7、连轴；11、安装侧；12、安装侧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的实施例。如图2、图3所示，下肢关节康复训练器100包括：底座1和一对相对设置的腿部托架2和驱动件3，一对腿部托架2相间隔形成腿部放置区6，且一对腿部托架2与底座1转动相连。驱动件3用于驱动一对腿部托架2绕其与底座1的连接处转动。

具体的说，如图2、图3所示，本实施例中的两个腿部托架2相同，以其中一个为例，腿部托架2包括：与底座1平行设置的第一水平连杆21和第二水平连杆22，底座1、第一水平连杆21和第二水平连杆22由下至上顺次排列设置。腿部托架2还包括：沿第一水平连杆21的长度方向顺次平行排列的大腿杆23、第一旋转杆24、第二旋转杆25，大腿杆23与第一水平连杆21、第二水平连杆22转动连接。第一旋转杆24与底座1、第一水平连杆21、第二水平连杆22转动连接，第二旋转杆25与底座1、第一水平连杆21转动连接。第一旋转杆24、第二旋转杆25、底座1和第一水平连杆21环绕形成平行四边形，大腿杆23、第一旋转杆、第一水平连杆21和第二水平连杆22环绕形成另一平行四边形，第一旋转杆24、第二旋转杆25转动带动第一水平连杆21转动，第一水平连杆21与大腿杆23相连带动大腿杆23转动，形成双四边形的联动结构。如图2中驱动件3驱动第一旋转杆24转动，实现双四边形的结构联动，但在其他实施例中，驱动件3也可推动第二旋转杆25转动，让其他部件联动。腿部托架2还包括：与大腿杆23转动相连的小腿杆26。其中，图2为大腿和小腿弯曲时，大腿杆23和小腿杆26配合弯曲时的结构示意图，图3为大腿和小腿趋向伸直时，大腿杆23和小腿杆26配合伸直时的结构示意图。

如图1所示，人体下肢运动原理中人体下肢的主要运动关节按照从肢体近端到远端依次是髋关节53、膝关节54和踝关节。髋关节53由股骨头与髋臼构成，属球窝关节。在人体矢状面上(也就是康复设备带动下肢运动所在的平面)，球窝关节的运动可以等效为定轴转动，轴心位于股骨大转子的中心位置。膝关节54由股骨下端、胫骨上端和髌骨构成，属于滑车关节，其本身的运动机理十分复杂，但是在膝关节54的屈伸运动中，胫骨上端围绕股骨髁滑移运动，轨迹近似圆形，因此在矢状面上同样可以简化为定轴转动，轴心可以定位在股骨下端。

如图1、图3和图4所示，下肢运动康复是通过腿部托架2带动大腿51和小腿52，同时实现髋关节53和膝关节54在矢状面上的屈伸运动。由于髋关节53和膝关节54都可以简化成定轴转动，因此，在理想状态下，大腿杆23与地面(即固定的人体)的旋转轴点(以下简称为大腿杆23的旋转轴点A)应与髋关节53的轴心B重合，小腿杆26与大腿杆23的旋转轴点A(以下简称为大腿杆23的旋转轴点C)应与膝关节54的轴心D重合，托架则将会以一种外骨骼的形式与大腿51和小腿52固定连接，通过对腿部托架2施加特定的驱动实现髋关节53和膝关节54的屈伸运动。

如图1、图2、图4所示，双平行四边形的联动结构中，L1代表装置底座1，L2代表大腿杆23，L1和L2的延长线始终交于同一点(虚线的交点O)，也就是大腿杆23的“旋转轴点A”。双平行四边形结构的意义正是在于将这个旋转轴点隐形化，虚线部分的省去使得大腿杆23很好地避开患者胯部，在运动中实现了大腿杆23的旋转轴点A与髋关节53轴心重合，使得大腿杆23和患者大腿轴线保持相对静止，避免的腿部和托架的错位带来的不适，有较好的训练效果。进一步地，通过双平行四边形结构虚拟出大腿杆23的转动轴点，虚线部分的省去也压缩了整个训练器的长度，对训练器体积的紧凑化做出贡献，可以有效压缩训练器的长度尺寸，减小训练器体积，达到较好的使用和存放效果。另外，大腿51与小腿52本质上是串联结构，通过本实施例中的结构实现通过双平行四边形结构虚拟出大腿杆23的转动轴点与髋关节53轴心重合，也将让大腿杆23的旋转轴点C和膝关节54的轴心D重合。

可理解的，但在其他实施例，也可以一个腿部托架2采用双四边形联动结构。另一个腿部托架2可以具有大腿杆23和与大腿杆23转动连接的小腿杆26，而没有采用双四边形联动结构，另一个腿部托架2被有双四边形联动结构的腿部托架2和驱动件3带动。

进一步的，如图2所示，驱动件3包括：电机31、丝杠32和推杆33，电机31设置在底座1上，丝杠32与电机31的主轴相连，推杆33与各第一旋转杆24转动连接，并与所丝杠32相连。

进一步的，如图2所示，底座1具有分别用于安装一对腿部托架2的一对安装侧11和12，且推杆33和丝杠32位于一对安装侧11和12之间。

另外，如图2所示，一对腿部托架2的第二旋转杆25通过连轴7相连，且各第一水平连杆21可转动的连接连轴7上，使得腿部托架2更为稳定。

进一步的，为了符合不同使用的腿长，如图2所示，大腿杆23可为伸缩杆，伸缩杆包括套杆231和套在套杆231外的活动杆232，套杆231通过铰接件与底座1铰接相连，让套杆231与底座1转动连接，套杆231沿其长度方向可伸入活动杆232中，也可拔出活动杆232。需要改变大腿杆23长度时，即改变套杆231在活动杆232内的长度，然后通过销键将活动杆232锁紧在套杆231上。当大腿杆23为伸缩杆，第一旋转杆24也可同样为伸缩杆，第二水平连杆22与活动杆232相连，在大腿杆23伸缩时，第一旋转杆24可同样伸缩，与大腿杆23同步改变长度。

可理解的，在其他实施中，小腿杆26也可为伸缩杆，构造与大腿杆23相同，在此不再详述。

另外，如图2所示，第二水平连杆22与第一旋转杆24与其对应的小腿杆26沿小腿杆26的长度方向滑动连接，且第二水平连杆22与第一旋转杆24还与其对应的小腿杆26转动连接。

进一步的，如图2所示，各小腿杆26上设置有沿其长度方向延伸的滑槽260，滑槽260上设置有沿滑槽260滑动的滑块261。第二水平连杆22与第一旋转杆24与其对应的小腿杆26上的滑块261转动连接。大腿杆23和第一旋转杆24转动，滑块261被第一旋转杆24带动在滑槽260中滑动，滑块261拉动小腿杆26绕大腿杆23转动，实现大腿杆23转动时小腿杆26与大腿杆23联动，小腿杆26与大腿杆23之间弯曲，让患者腿部进行弯曲伸直运动。

可理解的，在其他实施例中，小腿杆26与大腿杆23之间的弯曲运动，还可以通过其他机械结构实现，并不局限于本实施例中的滑槽260和滑块261的配合。且小腿杆26与大腿杆23之间的弯曲运动，也可以是独立的驱动装置驱动小腿，而不是通过大腿杆23的运动来带动小腿杆26，如再设置一个丝杠32电机31拉动小腿杆26绕大腿杆23在一定角度内转动。

另外，如图2和图3所示，滑槽260位于一对小腿相背离的一侧。从而在滑块261沿滑槽260运动时，不会影响到小腿，让使用更为舒适。当小腿杆26为伸缩杆时，滑槽260开设在小腿杆26与大腿杆23相铰接的杆体上。

进一步的，如图2和图3所示，下肢关节康复训练器100还包括连接一对小腿杆26的脚托4。使用时将脚踩在脚托4上，腿放在放置区6，通过绑带将小腿与两个小腿杆26绑在一起，大腿和两个大腿杆23绑在一起。

如图2中驱动件3向右拉动第一旋转杆24，第一旋转杆24绕其与底座1的连接点向右转动，第一水平连杆21带动第二旋转杆25，让第二旋转杆25绕其与底座1的连接点向右转动，大腿杆23绕其与第一水平连杆21的连接点向右转动，大腿杆23推动第二水平连杆22和小腿杆26相右水平移动，使得滑块261沿滑槽260滑动到滑槽260的最左边，形成如图3所示的状态，即让大腿51和小腿52趋向于伸直状态。在需要大腿51和小腿52弯曲时，则以图3示意，驱动件3向左推动第一旋转杆24形成图2状态。其中，图1和图2为示意，大腿51和小腿52弯曲成不同角度时，大腿杆23和小腿杆26的弯折角度可与图示中不同。

另外，大腿杆23与小腿杆26的铰接处设置有用于采集大腿杆23与小腿杆26之间角度的角度传感器。通过角度传感器获取大腿51和小腿52的角度，并反馈信息给上位机。在底座1上也可设置行程开关，推杆33运动到一定位置时感应到行程开关，可不在继续向同一方向运动，从而限制推杆33的运动形成，即让小腿杆26的转动形成得到限制，可更好的让腿部在合理的范围内运动。

可理解的，在其他实施例中，可无小腿杆26，第二水平连杆比本实施例图2所示的第二水平连杆22长出一段，即第二水平连杆具有与大腿杆23和第一旋转杆24转动连接的连接部(相当于图2中的第二水平连杆22)、由连接部与第一旋转杆24连接的一端的朝向远离大腿杆23的方向延伸的小腿支撑部(图中未示出)。在该结构中，小腿支撑部与连接部为一个整体，使用时小腿支撑部绑在小腿上，使用该结构小腿在运动中将一直处于水平状态，而图1中的结构大腿杆23与小腿杆26的弯曲角度更大，在康复运动中图1中的结构将覆盖更大的膝关节角度行程范围。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种下肢关节康复训练器，其特征在于，包括：

底座；

一对相对设置的腿部托架，一对所述腿部托架相间隔形成腿部放置区；且一对所述腿部托架与所述底座转动相连；以及

驱动件，用于驱动一对所述腿部托架绕其与所述底座的连接处转动；

至少一个所述腿部托架包括：

与所述底座平行设置的第一水平连杆和第二水平连杆：所述底座、所述第一水平连杆和所述第二水平连杆由下至上顺次排列设置；

沿所述第一水平连杆的长度方向顺次平行排列的大腿杆、第一旋转杆、第二旋转杆；

其中，所述大腿杆与所述第一水平连杆、第二水平连杆转动连接；所述第一旋转杆与所述底座、所述第一水平连杆、所述第二水平连杆转动连接；所述第二旋转杆与所述底座、所述第一水平连杆转动连接；

所述腿部托架还包括：小腿杆，与所述大腿杆转动相连；所述第二水平连杆与所述第一旋转杆与其对应的小腿杆沿所述小腿杆的长度方向滑动连接，且所述第二水平连杆与所述第一旋转杆还与其对应的所述小腿杆转动连接；各所述小腿杆上设置有沿其长度方向延伸的滑槽，所述滑槽上设置有沿所述滑槽滑动的滑块；所述第二水平连杆与所述第一旋转杆与其对应的所述小腿杆上的所述滑块转动连接；

所述第一旋转杆、所述第二旋转杆、所述底座和所述第一水平连杆环绕形成平行四边形，所述大腿杆、所述第一旋转杆、所述第一水平连杆和所述第二水平连杆环绕形成另一平行四边形，所述第一旋转杆、所述第二旋转杆转动带动所述第一水平连杆转动，所述第一水平连杆与所述大腿杆相连带动所述大腿杆转动，形成双四边形的联动结构；

所述驱动件包括：

电机，设置在所述底座上；

丝杠，与所述电机的主轴相连；以及

推杆，与各所述第一旋转杆转动连接，并与所述丝杠相连；

所述下肢关节康复训练器还包括连接一对所述小腿杆的脚托。

2.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练器，其特征在于，所述底座具有分别用于安装一对所述腿部托架的一对安装侧；且所述推杆和所述丝杠位于所述一对安装侧之间。

3.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练器，其特征在于，一对所述腿部托架的第二旋转杆通过连轴相连，且各所述第一水平连杆可转动的连接所述连轴上。

4.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练器，其特征在于，所述滑槽位于一对所述小腿杆相背离的一侧。

5.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练器，其特征在于，所述小腿杆和\或所述大腿杆为伸缩杆。

6.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练器，其特征在于，所述大腿杆与所述小腿杆的铰接处设置有用于采集所述大腿杆与所述小腿杆之间角度的角度传感器。