CN115154198A - 一种辅助关节运动的气动手套及其气囊组件 - Google Patents

Abstract

一种用于辅助关节运动的气动手套及其气囊组件，该气囊组件包括导管用于和气囊连通以提供压力气体，驱动手指部随着气囊的致动而曲伸。气囊组件还包括伸缩性气囊和固定件，固定件用于经由外周壁表面固定于气动手套，并形成有开口部和供气囊进入的容腔，由固定件的外侧表面构成的外周壁与由围绕气囊的外周轮廓而限定容腔的内侧表面构成的内周壁彼此分别在两顶端侧的连接部处连接，从而包围限定至少一个封闭空间；连接部随着从内周壁的顶端侧向外周壁的顶端侧去，形成为向的弧形坡面，隔着开口部的两个弧形坡面构成为随着远离容腔而扩开的扩口部，开口部的最小开口宽度小于进入容腔的气囊的外轮廓的尺寸。由此可简单可靠且容易地安装气囊和手套。

Description

一种辅助关节运动的气动手套及其气囊组件

技术领域

本发明涉及康复医疗设备领域，涉及手功能康复训练设备，尤其涉及一种用于辅助关节运动的气动手套及其气囊组件。

背景技术

脑卒中后手功能障碍是最常见也是较难恢复的功能障碍，脑卒中后手功能障碍患者需要长期的康复训练，来刺激并促进神经的重组和代偿以恢复手部功能。随着康复机器人技术的进步，越来越多的手功能康复机器人被运用到患者手功能障碍的恢复中来。

然而，现有的多指节的气动屈曲结构中，屈曲手套是将伸缩气囊固定于底部连接条和气囊支撑架上，伸缩气囊需要穿过支撑架上的通孔实现限位。该方案需要依次扩张并穿过每个固定孔实现固定，组装工艺较为复杂。

对于使用者而言，仍需要一种组装容易、结构简单可靠的设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于辅助关节运动的气动手套及其气囊组件和固定件，从而能够以简单可靠的设计容易地组装气囊。

根据本发明的一方面，提供一种气囊组件，包括：伸缩性气囊和固定件，所述固定件的外周壁表面上设置有连接区用于固定于气动手套，并形成有开口部和供所述气囊的外周轮廓经由所述开口部进入的容腔，其中，由所述固定件的外侧表面构成的外周壁与由围绕所述气囊的外周轮廓而限定所述容腔的内侧表面构成的内周壁彼此分别在两顶端侧的连接部处连接，从而包围限定至少一个封闭空间；所述连接部随着从所述内周壁的顶端侧向所述外周壁的顶端侧去，形成为向外凸或向内凹的弧形坡面，隔着所述开口部的两个所述弧形坡面构成为随着远离所述容腔而扩开的扩口部，所述开口部的最小开口宽度小于进入所述容腔的所述气囊的外轮廓的尺寸。

优选地，所述气囊具有多根波纹管和用于连接所述波纹管的连接管或者具有一整根波纹管，所述开口部的最小开口宽度小于所述连接管的外径或者小于所述波纹管的波谷的外径。

优选地，沿所述气囊的纵向间隔开地设有多个所述固定件，各个所述固定件分别将所述连接管或者所述波谷保持在所述容腔中。

优选地，所述外周壁与所述内周壁还经由至少一个桥接部彼此连接而分隔出多个所述封闭空间。

优选地，形成有四个所述封闭空间，其中，在远离开口部一侧的两个封闭空间的外周壁与靠近开口部一侧的另两个封闭空间具有相同的外周壁壁厚d1，所述另两个封闭空间的内周壁壁厚d2小于等于所述外周壁壁厚d1。

优选地，所述外周壁和所述内周壁之间间隔地连接有三个桥接部，隔着所述开口部彼此相对的两个所述连接部彼此对称地或非对称地形成。

优选地，所述固定件用于固定的外周壁形成为平面；以所述三个桥接部之中靠近所述开口部的两个桥接部为界，在所述开口部一侧的所述内周壁的壁厚小于等于在所述开口部相反一侧的所述内周壁的壁厚，和/或小于等于所述外周壁的壁厚；由其余的另一个桥接部隔开的两侧的两个封闭空间及包围该两个封闭空间的壁对称地形成。

优选地，所述内周壁在从位于所述开口部侧的两个所述连接部中的至少一者向所述容腔内侧延伸的途中中断而形成了部分内周壁，所述外周壁与所述内周壁彼此之间的连接部和与该连接部相连接的所述部分内周壁构成为从所述外周壁侧悬臂伸出的固定爪。

优选地，所述外周壁的壁厚大于等于所述固定爪的壁厚；和/或，所述部分内周壁的壁厚小于等于所述内周壁的其余部分的壁厚。

根据本发明的另一方面，提供一种用于辅助关节运动的气动手套，包括以上任一项所述的气囊组件，该气囊组件经由所述固定件的外周壁表面固定于气动手套的背部，该气囊组件还包括导管用于和所述气囊连通以提供有压力的气体，从而驱动所述气动手套的手指部随着所述气囊的致动而弯曲、伸展，所述开口部朝着远离手指部背侧的上方开口或者朝着横向于手指部延伸方向的侧向开口，所述气囊和/或所述固定件由弹性材料制成。

根据本发明的技术方案，能够以简单可靠的设计、容易地组装气囊，无论是事先将气囊组装于固定件中再随后固定安装于手套上，还是相对于固定安装于手套上的固定件装卸气囊。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的气囊组件的立体图。

图2示意性地示出固定件的立体图。

图3示意性地示出固定件的侧视图。

图4示意性地示出固定有气囊组件的手套的俯视图。

图5示意性地示出一整根波纹管的气囊的侧视图。

图6示意性地示出开口向上的固定件的侧剖视图。

图7～11示意性地示出横截面为镂空式结构的固定件的变形例。

图12示意性地示出包括多个波纹管和连接管的伸缩气囊。

附图标记说明：1：气囊组件；2：气囊；3：导管；4、14、24、54、74：固定件；5：底座；6：环状部；7：开口部；8：连接区；9：臂；10：手套；11：波纹管；12：连接管；13：波峰；15：波纹管波谷；30、40：外周壁；31、41：内周壁；32、42：桥接部；36、44：封闭空间；35、45：连接部；46：开口空间；47：固定爪；48：部分内周壁；50：上端面； 51：第一空腔；53：第二空腔；55：第三空腔；57：第四空腔；71：支撑部；72：限位部；73：固定爪；75：承座部； 61：顶端面；62：内环；63：外环；64：容腔。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本发明。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本发明保护的范围的限制性描述。

而且，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不一定是按照实际的比例关系绘制的，相同的或相似的零件或具有相同的或相似的功能的零件尽可能使用相同的附图标记。涉及到方位描述，例如对应主体纵长的纵向，以及上、下、左、右、顶、底等指示的方位或位置关系，皆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。例如，固定件的上方、下方、底面、侧方是以相对于穿过其容腔的伸缩气囊的位置关系而言。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

<气囊组件及其固定件>

根据本发明的示例性实施例，如图1～5所示，辅助关节运动的气囊组件1包括：伸缩性气囊2，导管3和固定件4。其中，导管3与气囊2连通构成伸缩组件，可从气源（未示出）向气囊2提供有压力的气体。固定件4包括底座5和臂9，二者彼此连接在一起并优选为一体构件，底座5的底面设置有连接区8用于与手套10的手指部背侧连接。由臂9围绕容腔64而形成的环状部6具有内环62和外环63，在内环62的开口部7处具有最小距离L（即最小开口宽度）。开口部7在臂9的顶端面61和与其相对的上端面50之间，形成为从内环62起随着远离容腔64而扩开的扩口部，供气囊2挤入容腔64。从而，固定件4可将气囊2在气压作用下伸缩产生的力传递至手指。

在此所谓侧向的开口部7，是指除了固定件的与手套10相连接一侧之外的例如图3中的右侧、以及左侧，只要能够通往容腔64，允许气囊2的组装即可。而且，在此示出的上端面50可以为底座5的一部分，也可以为从该处连续延伸的另一臂（参见图6中隔着容腔相面对的臂）的顶端面。

为了组装成气囊组件1，气囊2和固定件4中的至少一者具有弹性，利用材料的弹性进行彼此卡合。可选地，气囊2具有弹性，固定件4不具有弹性，其中，气囊2主要材质为聚乙烯,固定件的材质为塑料。安装过程中，利用气囊2的形变将其通过环状部6的开口部7卡入固定件4中，并实现固定。可选地，气囊2不具有弹性，固定件4具有弹性，气囊2为硬质材料，固定件4的材质为硅胶或者橡胶。安装过程中，依靠固定件4的弹性扩张将气囊2卡入固定件4中。可选地，气囊2和固定件4均具有弹性，气囊2主要材质为聚乙烯，固定件4的材质为硅胶或者橡胶。安装过程中，两者均有一定程度的形变。参照图12所示，气囊2的多个波纹管11通过设置在相邻波纹管11之间的连接管12连通，保证气体在波纹管11内的流动。最小距离L小于连接管12的外径D，或者小于波纹管波谷15的外径d。利用气囊2和/或固定件4的环状部6的弹性来进行卡合。

如图1、图4所例示，固定件4卡在连接管12上，将各个组合有气囊2和固定件4的气囊组件1固定到手套10上。由于固定件4的一侧设有开口部7，且开口部7部分的最小距离L小于连接管12的外径D，可以确保连接管12通过开口部7卡入固定件4内并实现径向固定，同时满足方便拆卸的需求。可组合地或替代地，固定件4也可以卡在波纹管11上，固定件4的开口部7部分的最小距离L小于波纹管波谷15的外径d，此时，固定件4实际是卡在波纹管11的相邻的两个波峰13之间。例如图5所示，气囊2也可以为一整根波纹管，波纹管11穿过固定件4的开口部，这样方便利用固定件4将波纹卡住，固定件4的开口部7部分的最小距离L小于波纹管波谷15的外径d，这样固定件4实际是卡在波纹管11的相邻的两个波峰13之间。如此，都可以有效降低波纹管11的拱起程度，有利于增加气动手套10的弯曲程度；同时也简化了组装工艺，方便装卸。

如此，在组装过程中，可在将气囊2的连接管12和/或波纹管11依次卡入固定件4的环状部6之后，然后将固定件4的底座5经由连接区8粘合至手套10上实现固定，反之亦可。在此例示了底座5的底面用于设置连接区8，但不限于此，根据开口部7的不同朝向，可适当地采用固定件的其它外周壁表面。即，连接区8可以设置在底座5的底面或臂9的外侧面（此时该外侧面亦因安装方位的变化而成为底面）皆可。而且也不限于由一个底座5连续延伸的弯臂式的环状部6包围容腔64，也可如图6所示，由两个从底座5连续延伸的臂9而围绕成容腔64。在臂9的顶端面61之间形成通往容腔64的开口部7。开口部7向上的结构使得安装更为简单。除了使臂9的厚度减小或由弹性材料构成以外，也可直接将固定件34形成为刚性固件，此时可与含有弹性连接管12的波纹管11配合使用，安装过程中，使连接管12发生形变进入固定件34中，开口部7处最小距离L小于连接管12直径，限制连接管12脱出。优选地，内环62形成有大于半圆的圆形横截面，而顶端面61形成为向外凸或向内凹的弧形坡面。

以上示出的底座和臂9皆为实心结构，然而并不限于此，也可如下述变形例中将臂形成为空心结构，使得臂结构本身具有弹性。

<固定件的变形例>

如图7～11所示，固定件的横截面为镂空式结构，其内腔截面为连续环形结构，使得固定件的开口部的结构本身具有弹性，这样，可形变程度更高，伸缩组件更容易安装和拆卸。为了便于描述的一致性，相应于图2、3，在图6～11中示出的位于开口部7相对侧的外周壁皆可视为相当于底座，而夹着开口部7位于两侧的外周壁则相当于臂。相应地，底座和臂的外侧表面相当于后述的外周壁，内侧表面相当于后述的内周壁。

图7示出固定件14的横截面（横向于气囊的轴向），彼此连接的外周壁30与内周壁31一起包围限定至少一个封闭空间36，内周壁31包围限定一个连续环形的凹入容腔64，在一侧开设有形成上述最小距离L的开口部7。外周壁30与内周壁31除了顶端侧的连接部35以外，还可以经由多个桥接部32彼此连接。在此示出了由三个桥接部32分隔出四个封闭空间36，顶端侧的连接部35皆优选形成为曲面，向外凸出或向内凹入或者曲率不同皆可，有利于将气囊2从开口部7导入容腔64，从而可将所构成的气囊组件1（参见图8）经由多个固定件14外周壁30的任一侧表面安装于手套10。

不同于图7，图9示出的固定件24的横截面中，内周壁41以非连续环形结构包围限定容腔64。具体地，彼此连接的外周壁40与内周壁41一起包围限定至少一个封闭空间44和至少一个开口空间46，构成为非连续环形结构的内周壁41包围限定一个凹入容腔64，在一侧开设有形成上述最小距离L的开口部7。外周壁40与内周壁41除了顶端侧的连接部45以外，还可以经由多个桥接部42彼此连接。在此示出了由三个桥接部42分隔出2个封闭空间44和2个开口空间46，顶端侧的连接部45皆同样形成为曲面。内周壁41在从开口部7侧向容腔64内侧延伸的途中中断的部分构成了部分内周壁48，而且，连接部45和与其相连接的部分内周壁48构成为从外周壁40侧悬臂伸出的固定爪47。此时，优选固定爪47的壁厚d2小于等于外周壁40的壁厚d1，也可以同时小于其余部分的内周壁41的壁厚。

如此，固定件24整体上形成为镂空式结构，包括两个例如圆弧形固定爪47。当壁厚d1大于等于壁厚d2时，可以足够的刚性以保证固定件24的稳定性，而悬臂式的固定爪47因壁厚较薄可具有较好的弹性，从而保证安装过程中固定爪47发生形变的同时其余固定部分不发生形变。在安装过程中，可依靠固定爪47部分的形变实现扩张，将气囊2卡入固定件中，作为固定爪47顶端的部分内周壁48将气囊2压向其余部分的内周壁41。

以上图2、3、7、9所示的气囊2是从侧向的开口部7卡入固定件，固定件的下底面连接到手套10。图6、图10、图11所示为三种开口朝上的固定件。伸缩气囊是从上面的开口部卡入固定件，固定件的下底面连接到手套。相比于从侧向卡入，更为便捷。

如图10所示，固定件54亦为镂空式结构，横截面视图中形成有四个空腔。上侧两个空腔（第一空腔51、第二空腔53）的外周壁与下侧两个空腔（第三空腔55、第四空腔57）具有相同的外壁壁厚d1起支撑作用。上侧两个空腔（第一空腔51、第二空腔53）的弹性内周壁壁厚d2小于等于外壁壁厚d1，满足形变需要，便于波纹管的装卸。这同样适用于图11。

如图11所示，固定件74亦为镂空式结构，是图10的基础上内周壁部分结构的断开，为弹性提供更多的灵活性，更方便卡入。下侧构成为支撑部71，上侧为限位部72。支撑部71的内周壁截面大致呈半圆形而构成承座部75用以承载波纹管，支撑部71整体壁厚d1较厚以保证足够的刚性。限位部72形成有两弧形固定爪73，固定爪73的壁厚d2小于等于支撑部71的壁厚d1，较薄的壁厚使固定爪73拥有弹性，在安装过程中可通过形变将波纹管卡入支撑部。

<气动手套>

根据本发明的固定件，如图1、4、5、8所示，可以灵活地卡定于气囊2形成气囊组件，从而组装成可辅助关节运动的手套10。在经由导管3向气囊2提供有压力的气体时，可驱动对应的手指部随着弯曲、伸展。

在此，固定件的用于固定的外周壁可形成为平面，在该平面上可设置有连接区8用于与气动手套的手指部背侧连接。固定件还可如图7～11所示形成为大致长方形的截面形状，即除了开口部一侧以外，其它三侧皆形成为平面状，由此由三个直线段构成的外周壁与内周壁彼此分别在两顶端侧物理连接而包围限定封闭空间36等，这些封闭空间沿气囊2的轴线延伸可构成贯通固定件的通道，从而构成周向封闭的通道空间。

优选地可如图7～11在绕气囊2外周的上、下、左、右四侧除了开口部一侧以外各设有一个桥接部，利用三个桥接部分隔出四个封闭空间，或分隔出封闭空间与开口空间各两个，各空间及其周壁的形状、壁厚可如图9～11所示以一个与开口部相对的桥接部为界彼此对称地形成，也可如图7所示靠近开口部7的两个空间及其周壁的形状、壁厚不对称地形成，此时，可利用连接部35处的不对称的弧形坡面所带来的弹力差，辅助气囊2经开口部7挤入容腔64。尽管图9、图11示出了隔着开口部7一侧的两个连接部45皆在途中中断，然而也可仅在一者的延伸途中中断，此时也可利用单侧固定爪所带来的不对称弹力之差，辅助气囊2经开口部7挤入容腔64。

尽管已经参考各种具体实施例描述了本发明，但是应当理解，可以在所描述的发明构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本发明不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。

Claims (10)

1.一种气囊组件，包括：伸缩性气囊（2）和固定件（14），所述固定件（14）的外周壁表面上设置有连接区（8）用于固定于气动手套（10），并形成有开口部（7）和供所述气囊（2）的外周轮廓经由所述开口部（7）进入的容腔（64），其特征在于，所述固定件（14）的由外侧表面构成的外周壁（30）与由围绕所述气囊（2）的外周轮廓而限定所述容腔（64）的内侧表面构成的内周壁（31）彼此分别在两顶端侧的连接部（35）处连接，从而包围限定至少一个封闭空间（36）；所述连接部（35）随着从所述内周壁（31）的顶端侧向所述外周壁（30）的顶端侧去，形成为向外凸或向内凹的弧形坡面，隔着所述开口部（7）的两个所述弧形坡面构成为随着远离所述容腔（64）而扩开的扩口部，所述开口部（7）的最小开口宽度小于进入所述容腔（64）的所述气囊（2）的外轮廓的尺寸。

2.根据权利要求1所述的气囊组件，其特征在于，所述气囊（2）具有多根波纹管（11）和用于连接所述波纹管（11）的连接管（12）或者具有一整根波纹管，所述开口部（7）的最小开口宽度小于所述连接管（12）的外径或者小于所述波纹管（11）的波谷（15）的外径。

3.根据权利要求2所述的气囊组件，其特征在于，沿所述气囊（2）的纵向间隔开地设有多个所述固定件（14），各个所述固定件（14）分别将所述连接管（12）或者所述波谷（15）保持在所述容腔（64）中。

4.根据权利要求3所述的气囊组件，其特征在于，所述外周壁与所述内周壁还经由至少一个桥接部（32）彼此连接而分隔出多个所述封闭空间（36）。

5.根据权利要求4所述的气囊组件，其特征在于，形成有四个所述封闭空间（36），其中，在远离所述开口部（7）一侧的两个封闭空间的外周壁与靠近所述开口部（7）一侧的另两个封闭空间具有相同的外周壁壁厚d1，所述另两个封闭空间的内周壁壁厚d2小于等于所述外周壁壁厚d1。

6.根据权利要求4所述的气囊组件，其特征在于，所述外周壁和所述内周壁之间间隔地连接有三个桥接部（32），隔着所述开口部（7）彼此相对的两个所述连接部（35）彼此对称地或非对称地形成。

7.根据权利要求6所述的气囊组件，其特征在于，所述固定件用于固定的外周壁（30）形成为平面；以所述三个桥接部之中靠近所述开口部（7）的两个桥接部为界，在所述开口部（7）一侧的所述内周壁（41）的壁厚小于等于在所述开口部（7）相反一侧的所述内周壁（41）的壁厚，和/或小于等于所述外周壁（30）的壁厚；由其余的另一个桥接部隔开的两侧的两个封闭空间及包围该两个封闭空间的壁对称地形成。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的气囊组件，其特征在于，所述内周壁（41）在从位于所述开口部一侧的两个所述连接部中的至少一者向所述容腔（64）内侧延伸的途中中断而形成了部分内周壁（48），所述外周壁（40）与所述内周壁（41）彼此之间的连接部（45）和与该连接部（45）相连接的所述部分内周壁（48）构成为从所述外周壁（40）侧悬臂伸出的固定爪（47）。

9.根据权利要求8所述的气囊组件，其特征在于，所述外周壁（40）的壁厚大于等于所述固定爪（47）的壁厚；和/或，所述部分内周壁（48）的壁厚小于等于所述内周壁（41）的其余部分的壁厚。

10.一种用于辅助关节运动的气动手套（10），其特征在于，包括1～9中任一项所述的气囊组件，该气囊组件经由所述固定件的外周壁表面固定于气动手套的背部，该气囊组件还包括导管（3）用于和所述气囊（2）连通以提供有压力的气体，从而驱动所述气动手套（10）的手指部随着所述气囊的致动而弯曲、伸展，所述开口部（7）朝着远离手指部背侧的上方开口或者朝着横向于手指部延伸方向的侧向开口，所述气囊（2）和/或所述固定件由弹性材料制成。

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