CN114652575B - 肘关节多功能智能训练器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肘关节多功能智能训练器，属于医护器械技术领域，包括外罩、关节调节机构和智能控制系统，所述外罩为保温囊体，在开口端设置有封紧带，所述关节调节机构包括上臂固定座和前臂固定座，所述上臂固定座包括上臂限位底块和上臂限位顶块，所述前臂固定座包括前臂限位底块和前臂限位顶块，所述上臂限位底块与前臂限位底块之间设置有转动机构，所述智能控制系统包括处理芯片、生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器和显示器。本发明自动检测压力、生命体征信息，并根据数据信息进行智能判断，进行适当训练，针对性强，安全性高，适应性强，实现了安全、科学及智慧训练。

Description

肘关节多功能智能训练器

技术领域

本发明涉及医护器械技术领域，具体涉及一种用于康复训练的肘关节多功能智能训练器。

背景技术

肘部伸直或屈曲障碍患者通常通过反复的伸直或屈曲训练，以达到快速康复的目的。现有训练方式主要是医护人员或护理人员施加外力或悬吊重物到肘部区域进行伸直或屈曲锻炼，该方式由他人协同完成，增加了医护时间，耗费大量的医护资源。且该方式只能进行关节训练，不具有其他辅助训练的功能，也没有制定训练计划的功能，因此，影响了训练的效率和质量，也延缓了康复进程。另外，无实时动态的显示、无数据化参照，存在过度训练引发安全事故，或过小力量的训练造成无效训练的问题。

因此，急需研发一种训练器械，不用医护人员或护理人员的协同，可自行进行合理训练，对于提高训练效率和质量缩短康复周期提供帮助。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种肘关节多功能智能训练器，通过数据化管理，能自动检测患者生命体症数据，自行科学训练，以解决现有技术仅靠人工护理存在训练质量差和康复周期长的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

肘关节多功能智能训练器，包括外罩、关节调节机构和智能控制系统，

所述外罩为一端封闭一端开口的保温囊体，在保温囊体的开口端设置有封紧带，在保温囊体内设置有加热电阻丝，

所述关节调节机构包括在罩体内呈间隔设置的上臂固定座和前臂固定座，所述上臂固定座包括上臂限位底块和与上臂限位底块转动连接的上臂限位顶块，所述前臂固定座包括前臂限位底块和与前臂限位底块转动连接的前臂限位顶块，所述上臂限位顶块与上臂限位底块之间设置有上臂固定槽，所述前臂限位顶块与前臂限位底块之间设置有前臂固定槽，所述上臂限位底块与前臂限位底块之间设置有转动机构，

所述上臂固定槽和前臂固定槽均设置有张紧气囊，

所述智能控制系统包括处理芯片、生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器和显示器，所述处理芯片与生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器、显示器、加热电阻丝及转动机构电性连通，所述生命体征采集模块设置在张紧气囊上，用于获取血压、血氧饱和度、体温、呼吸频率、心率信息，所述温度传感器设置保温囊体内，用于感知保温囊体内的实时温度，两张紧气囊内均设置有压力传感器，用于检测肢体与张紧气囊之间的接触压力，所述处理芯片用于接收传感器信息，并对各功能部件进行开停控制，所述显示器通过支座设置在上臂限位顶块上，用于显示监测结果和时间。

进一步，所述转动机构包括上臂底座、前臂底座、固定在上臂底座的转轴、固定在前臂底座且与转轴转动连接的转轴套、固定设置在上臂底座的定齿轮、与定齿轮啮合的动齿轮和与动齿轮传动连接的驱动电机，所述上臂限位底块拆卸固定在上臂底座上，所述前臂限位底块和驱动电机均拆卸固定在前臂底座上。

进一步，所述转动机构在上臂限位底块与前臂限位底块之间的两侧各设置一个。

进一步，所述前臂底座为T型，且与上臂底座连接端为T型的小端，所述驱动电机和角度指针分别设置在前臂底座的左右两侧。

进一步，所述上臂底座也为T型，且与前臂底座连接端为T型的小端，所述定齿轮和弧形盘分别设置在上臂底座的左右两侧。

进一步，所述上臂限位底块与上臂限位顶块之间和前臂限位底块与前臂限位顶块之间均通过两端连接，其一端设置有转动铰链，另一端设置锁紧机构。

进一步，所述锁紧机构包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的铁块和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与铁块对应设置的电磁铁。

进一步，所述锁紧机构还包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的卡块和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与卡块对应设置的卡槽。

进一步，所述上臂底座、前臂底座均为空腔结构，所述处理芯片和连接导线设置在上臂底座或前臂底座的空腔内。

本发明的有益效果在于：

本发明通过外罩、关节调节机构和智能控制系统的组合使用，可实现如下功能和效果：

1、对肘部区域加热，促进血液循环，有助于快速康复；

2、通过设定接触压力极限值，可使转动机构智能地进行肘关节角度调节，帮助患者进行适度训练，不需要训练前给出是伸直问题，还是屈曲问题，实现了智能训练；

3、通过上述的智能训练，避免了过度训练造成安全事故，也避免了力度不够造成无效训练，既提高了训练的安全性，也保证了训练强度；

4、实时监测患者血压、血氧饱和度、体温、呼吸频率、心率信息等信息，便于即时了解患者生命体症，当达到警报值时，给出警报，使训练过程中更安全；

5、通过关节调节机构对肘关节机械调节，代替人工操作，节省了体力和护理资源；

6、特殊的驱动机构使本发明体积小，重量轻，方便存放和携带。

总之，本发明通过传感器自动检测固定部位压力信息和生命体症数据，并根据相关信息进行智能判断，进行适当训练，针对性强，安全性高，适应性强，实现了安全、科学及智慧训练，为加速康复提供帮助。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的外形示意图

图2为本发明去除外罩后的三维示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图2的右视图；

图5为图2的左视图；

图6为图2的俯视图；

图7为图2的仰视图；

图8为图4的局部放大图。

附图标记：

1-外罩；2-关节调节机构；3-智能控制系统；4-封紧带；5-上臂固定座；6-前臂固定座；7-支座；8-转动机构；9-上臂限位底块；10-上臂限位顶块；11-上臂固定槽；12-铰链；13-前臂限位底块；14-前臂限位顶块；15-前臂固定槽；16-锁紧机构；17-铁块；18-电磁铁；19-卡块；20-卡槽；21-张紧气囊；22-处理芯片；23-生命体征采集模块；24-温度传感器；25-压力传感器；26-显示器；27-上臂底座；28-前臂底座；29-转轴；30-转轴套；31-定齿轮；32-动齿轮；33-驱动电机；34-空腔结构；35-连接导线。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

如图1-8所示，本实施例提供一种肘关节多功能智能训练器，包括外罩1、关节调节机构2和智能控制系统3，具体的：

外罩为一端封闭一端开口的保温囊体，在保温囊体的开口端设置有封紧带4，可用于患者手臂的密封，使外罩内形成密闭空间，通过在保温囊体内设置的加热电阻丝(未示出)，对密闭空间加热，使关节整体受热，从而达到热疗的作用。

关节调节机构包括上臂固定座5和前臂固定座6，上臂固定座和前臂固定座均固定于外罩内，且呈间隔设置，上臂固定座包括上臂限位底块9和上臂限位顶块10，上臂限位顶块与上臂限位底块之间设置有上臂固定槽11，上臂限位顶块通过铰链12与上臂限位底块转动连接，使两者可相对转动，进行打开和盖合操作，方便患者将上臂放入上臂固定槽，前臂固定座包括前臂限位底块13和前臂限位顶块14，前臂限位顶块与前臂限位底块之间设置有前臂固定槽15，前臂限位顶块与前臂限位底块也通过铰链连接，使两者可相对转动，方便上肢放入进行固定，在前臂限位底块与前臂限位顶块之间和前臂限位顶块与前臂限位底块之间均设置有锁紧机构16，锁紧机构包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的铁块17和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与铁块对应设置的电磁铁18。上臂限位顶块上设置铁块，上臂限位底块设置在电磁铁，当两者靠拢，打开电磁铁开关时，电磁铁与铁块相吸引，从而将上臂限位顶块和上臂限位底块吸引固定，同理，前臂限位顶块与前臂限位底块也通过磁吸引进行固定。

进一步，本实施例的锁紧机构还包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的卡块19和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与卡块对应设置的卡槽20。当上臂限位顶块和上臂限位底块两者吸引固定后，通过卡块与卡槽卡合固定，从而将两者位置锁死，防止两者在肘部力作用下脱开，进一步提高了锁紧效果和训练质量。

本实施例中，上臂固定槽和前臂固定槽均设置有张紧气囊21，通过张紧气囊的扩张作用，可以提高与患者上臂或手掌的固定效果，从而使调节的角度更精确，保证训练质量。

智能控制系统包括处理芯片22、生命体征采集模块23、温度传感器24、压力传感器25和显示器26，处理芯片与生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器、显示器、加热电阻丝及转动机构电性连通，生命体征采集模块设置在张紧气囊上，用于获取患者的血压、血氧饱和度、体温、呼吸频率、心率等生命体症信息，温度传感器设置保温囊体内，用于感知保温囊体内的实时温度，两张紧气囊内均设置有压力传感器，用于检测肢体与张紧气囊之间的接触压力，处理芯片用于接收传感器信息，并对各功能部件进行开停控制，显示器通过支座7设置在上臂限位顶块上，用于显示监测结果和时间。

本实施例中，还包括转动机构8，转动机构包括上臂底座27、前臂底座28、固定在上臂底座的转轴29、固定在前臂底座且与转轴转动连接的转轴套30、固定设置在上臂底座的定齿轮31、与定齿轮啮合的动齿轮32和与动齿轮传动连接的驱动电机33，上臂限位底块通过螺钉或螺杆拆卸固定在上臂底座上，前臂限位底块和驱动电机均通过螺钉或螺杆拆卸固定在前臂底座上。

这样，需要调节角度时，通过驱动电机输出转矩，使动齿轮旋转，由于动齿轮与定齿轮啮合，从而驱动定齿轮转动，然而由于定齿轮与上臂底座固定连接，不具有旋转自由度，使得动齿轮与定齿轮的啮合力传递到前臂底座上，而前臂底座通过转轴套与上臂底座的转轴连接，从而使得前臂底座相对于上臂底座转动，实现肘关节角度的机械调节。

该结构极为简单，重量轻，方便携带。且在上臂限位底块与前臂限位底块之间的两侧各设置一个，使两侧受力，受力均匀，使转动平稳。

当然，为实现对伸直和屈曲均能使用，本实施例还在电路上设置有正反转控制器，使其可控制驱动电机正转或反转，从而实现角度的缩小或张开。

本实施例的正反转控制器属于常规技术，如采用进行正反用脉冲和方向调整，如果是PLC，Y0发脉冲，Y1控制方向，即Y1通断控制伺服电机正反转，本实施例不再赘述。

为方便使用，本实施例还包括充气装置(未示出)，充气装置与张紧气囊连通，即可对张紧气囊充气，以满足使用要求。

使用时，首先通过外罩开口将手放入外罩内，并将上臂放置在上臂固定槽内，手掌颈部放置在前臂固定槽内，之后通过锁紧机构将肘关节锁紧固定，然后驱动充气装置对张紧气囊充气，使张紧气囊与肘关节形成贴紧状态，当达到设定压力时，停止充气，完成肘部固定操作。再后，就启动转动机构，驱动电机正转或反转，使肘关节的角度发生变化，当没有受到阻碍，达不到设定的工作压力值时，则说明该方向没有障碍，则反转电机，使肘关节朝反向转动，当达到设定的工作压力值时，则停止驱动电机，进行保持训练，当达到设定时间后，则完成训练。在训练中，可以通过外罩的加热电阻丝对肘部区域进行加热，使其同时进行热疗，提高训练效果。在训练中，还可以通过传感器实时了解患者生命体症，当达到警报值时，给出警报，使训练过程更安全。

本实施例通过各传感器自动检测患者生命体症数据，并根据数据信息进行智能判断，进行适当训练，实现了安全、科学、智慧训练，为加速康复提供帮助。

本实施例中，还包括电源插头(未示出)，使其可接入外部电源，且电源插头与驱动电机电路连通，在连通的电路上设置控制开关，方便进行开关控制。

本实施例中，转轴套设置两个，且两个转轴套呈间隔设置，使转动平稳可靠。

本实施例中，前臂底座为T型，如图7所示，前臂底座为T型侧卧状态，与上臂底座连接端为T型的小端，此时，驱动电机设置在前臂底座上侧，角度指针设置在前臂底座下侧。这样，可使驱动电机和角度指针分别设置在T型的两侧，减少凸出量，有利于综短整体长度，也利于减轻整体质量，方便携带和转运。

同样，上臂底座也为T型，如图7所示，上臂底座为T型侧卧状态，且与前臂底座连接端为T型的小端，此时，定齿轮设置在上臂底座的上侧，弧形盘设置在上臂底座的下侧，对于两者均有一定的隐藏作用，利于携带和转运。

本实施例中，上臂底座、前臂底座均为空腔结构34，如图6所示,处理芯片和连接导线35设置在上臂底座或前臂底座的空腔内。这样，一方面可减少材料，减轻重量，方便携带，另一方面可以对处理芯片安全保存，防止损坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.肘关节多功能智能训练器，其特征在于：包括外罩、关节调节机构和智能控制系统，所述外罩为一端封闭一端开口的保温囊体，在保温囊体的开口端设置有封紧带，在保温囊体内设置有加热电阻丝，

所述关节调节机构包括在罩体内呈间隔设置的上臂固定座和前臂固定座，所述上臂固定座包括上臂限位底块和与上臂限位底块转动连接的上臂限位顶块，所述前臂固定座包括前臂限位底块和与前臂限位底块转动连接的前臂限位顶块，所述上臂限位顶块与上臂限位底块之间设置有上臂固定槽，所述前臂限位顶块与前臂限位底块之间设置有前臂固定槽，所述上臂限位底块与前臂限位底块之间设置有转动机构，

所述上臂固定槽和前臂固定槽均设置有张紧气囊，所述智能控制系统包括处理芯片、生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器和显示器，所述处理芯片与生命体征采集模块、温度传感器、压力传感器、显示器、加热电阻丝及转动机构电性连通，所述生命体征采集模块设置在张紧气囊上，用于获取血压、血氧饱和度、体温、呼吸频率、心率信息，所述温度传感器设置保温囊体内，用于感知保温囊体内的实时温度，两张紧气囊内均设置有压力传感器，用于检测肢体与张紧气囊之间的接触压力，所述处理芯片用于接收传感器信息，并对各功能部件进行开停控制，所述显示器通过支座设置在上臂限位顶块上，用于显示监测结果和时间，所述转动机构包括上臂底座、前臂底座、固定在上臂底座的转轴、固定在前臂底座且与转轴转动连接的转轴套、固定设置在上臂底座的定齿轮、与定齿轮啮合的动齿轮和与动齿轮传动连接的驱动电机，所述上臂限位底块拆卸固定在上臂底座上，所述前臂限位底块和驱动电机均拆卸固定在前臂底座上，所述转动机构在上臂限位底块与前臂限位底块之间的两侧各设置一个，所述前臂底座为T型，且与上臂底座连接端为T型的小端，所述驱动电机和角度指针分别设置在前臂底座的左右两侧，所述上臂底座也为T型，且与前臂底座连接端为T型的小端，所述定齿轮和弧形盘分别设置在上臂底座的左右两侧，所述上臂限位底块与上臂限位顶块之间和前臂限位底块与前臂限位顶块之间均通过两端连接，其一端设置有转动铰链，另一端设置锁紧机构，所述锁紧机构包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的铁块和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与铁块对应设置的电磁铁。

2.根据权利要求1所述的肘关节多功能智能训练器，其特征在于：所述锁紧机构还包括设置在上臂限位顶块或前臂限位顶块上的卡块和在上臂限位底块上或前臂限位底块上与卡块对应设置的卡槽。

3.根据权利要求1所述的肘关节多功能智能训练器，其特征在于：所述上臂底座、前臂底座均为空腔结构，所述处理芯片和连接导线设置在上臂底座或前臂底座的空腔内。