CN115364448B - 一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置 - Google Patents

一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，包括底座、腿部训练机构和手部训练机构，底座两侧均安装有防护栏，腿部训练机构连接于底座的顶面且位于两相对的防护栏之间，手部训练机构通过支撑架安装于底座，手部训练机构与腿部训练机构上下相对；腿部训练机构包括腿部运动组件和腿套，腿部运动组件安装于底座顶面，腿部运动组件包括两个踏板，腿套底部连接于踏板顶面；手部训练机构包括手部运动组件和手套，手部运动组件安装于支撑架的顶部，手部运动组件包括横拉杆，横拉杆位于防护栏上方且与腿套上下相对，两个手套通过连接杆相互连接且滑移连接于手部运动组件。本发明降低了伤者出现二次伤害的风险，提高了康复装置的安全性。

Description

一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置
技术领域
本发明涉及医用康复装置的技术领域，具体涉及一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置。
背景技术
康复装置是用于训练伤者身体、让伤者恢复活动能力的运动康复器材，常用于神经科和骨科等。
现在已经开发出了很多康复装置，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的康复装置有如公开号为CN110681123A、CN108836751A、CN108211245A、EP2086493A1、US20190054335A1、JP2008523859A所公开的装置，这些康复装置一般包括：底座，底座的顶端设有座板，座板的顶端一侧设有靠板，底座的顶端两侧对称设有支撑板一，相邻支撑板一之间设有远离座板一侧的支撑板二，相邻支撑板一的对应侧面均设有活动机构，支撑板二靠近靠板的一侧设有伸缩电机，伸缩电机的输出端设有伸缩杆，伸缩杆的顶端设有放置板，其中，活动机构包括位于支撑板一一侧的旋转齿轮一，旋转齿轮一的中部设有与支撑板一连接的衔接轴一，旋转齿轮一的一侧设有摆动板一，摆动板一的顶端设有与支撑板一连接的衔接轴二，衔接轴一的一端设有摆动杆。由于伤者或患者在恢复期间身体状态较差，对安全方面的要求较高，特别是神经科手术后的患者，若使用上述康复装置，因为上述康复装置的安全保护设施较为欠缺，不易于保护患者，导致患者或伤者在装置上出现二次伤害的风险增加，造成了康复装置安全性较低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述康复装置存在的不足，提出一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置。
本发明采用如下技术方案：
一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，包括底座、腿部训练机构和手部训练机构，所述底座两侧均安装有防护栏，所述防护栏的顶部高于底座顶部，所述腿部训练机构连接于底座的顶面且位于两相对的防护栏之间，所述防护栏顶部高于腿部训练机构的顶部，所述手部训练机构通过支撑架安装于底座，所述手部训练机构与腿部训练机构上下相对；
所述防护栏用于为康复者提供支撑和防护；所述腿部训练机构包括腿部运动组件和腿套，所述腿部运动组件安装于底座顶面，用于辅助康复者完成腿部康复训练，所述腿部运动组件包括两个踏板，所述腿套底部可拆卸式连接于踏板顶面，用于为康复者的腿部提供套入的空间，用于提高腿部在踏板上的稳定性；所述手部训练机构包括手部运动组件和手套，所述手部运动组件安装于支撑架的顶部，用于辅助康复者完成手部康复训练，所述手部运动组件包括横拉杆，所述横拉杆位于防护栏上方且与腿套上下相对，所述手套数量为二，两个所述手套通过连接杆相互连接且滑移连接于手部运动组件，用于为康复者的手部提供套入的空间，用于提高手部抓握横拉杆时的稳定性。
可选的，所述手套包括握杆部和手臂稳定部，所述手臂稳定部连接于连接杆且位于横拉杆下方，用于供康复者的手臂穿过，所述握杆部可拆卸式连接于手臂稳定部的顶端，用于供康复者的手掌伸入；
初始状态时，所述握杆部的掌心位置靠近于横拉杆；所述手臂稳定部外侧套设有加固套，用于提高康复者手臂与手臂稳定部的稳定性。
可选的，所述加固套包括入口环、出口环和连接部，所述入口环和出口环均套设于手臂稳定部外侧，所述入口环位于出口环下方，所述连接部连接于入口环和出口环之间；
所述连接部外侧壁均匀地开设有若干个菱形透气孔，用于增强透气性和弹性。
可选的，所述出口环包括两个半圆形件，所述连接部顶端沿竖直方向呈可开合的两个开合子部设置，两个所述半圆形件分别连接于两个开合子部，所述入口环外侧连接有两个相对的控制组件，两个所述控制组件分别与两个半圆形件连接，用于控制两个开合子部带动各自的半圆形件实现开合。
可选的，所述控制组件包括伺服电机、收卷辊和牵引绳，所述伺服电机固定于入口环，对应的所述伺服电机与对应的半圆形件相对，所述收卷辊连接于伺服电机的输出轴，所述牵引绳其中一端连接于收卷辊，所述牵引绳另一端连接于对应的半圆形件外侧。
可选的，所述半圆形件远离入口环的一侧连接有接触力传感片，用于感应康复者手腕对半圆形件远离入口环一侧施加的力及力的定位，所述康复装置还包括处理器，所述处理器与接触力传感片、伺服电机电性连接，所述处理器用于接收接触力传感片的信号并分析出对应的力的作用位置和大小，进而控制所述伺服电机实现对加固套的自动开合；
初始状态时，康复者手腕与半圆形件具有一定的距离；当康复者的手腕与半圆形件接触时，手腕对半圆形件施加接触力进而产生接触点；
当所述处理器对接触力传感片的信号进行分析时，获取接触点Fi(xi，yi)的坐标，满足以下式子：
其中，r1表示所述半圆形件的内半径，r2表示所述半圆形件的外半径；所述接触力传感片包括若干个均匀排布的压力传感器，所述接触点Fi(xi，yi)的坐标以单个压力传感器为单个坐标点；
基于全部接触点Fi(xi，yi)的坐标，若所述半圆形件两个区间的接触指数S均满足以下式子时，所述处理器判定为自动打开加固套指令并控制伺服电机打开加固套；所述区间表示接触点所在平面直角坐标系的四个象限对应的四个区间的其中一个；每个所述半圆形件对应两个区间；
S＞Q；
其中，Q表示指数的对比阈值，S＝k+λ(1+log2 N)，k表示基础值，λ表示可调的影响程度系数，N表示对应区间内的有效接触点数量。
本发明所取得的有益效果是：
1、在防护栏和底座的保护下，康复者可在康复装置内同时对手部和腿部进行康复锻炼，腿套和手套的设置有利于康复者更加稳定地锻炼，进而提高了康复者在康复装置内的稳定性和安全性；
2、加固套的设置和初始状态时握杆部的位置设置有利于进一步提高康复者握紧横拉杆的稳定性，减少康复者在锻炼时手部从横拉杆滑落的风险，从而提高了康复装置的安全性；
3、加固套包括的入口环、出口环和连接部有利于更好地束缚康复者的手臂，提高手臂与手套的贴合度，有利于康复者更好地使用手套抓紧横拉杆进行锻炼，菱形透气孔的设置有利于增强透气性和弹性；
4、开合子部的设置配合控制组件，有利于实现快速地开合操作，以便于紧急情况下康复者手部与手套、加固套快速分离；
5、在半圆形件对应的一侧设置的接触力传感片配合处理器，有利于通过压力的大小和接触点数量判定康复者是否需要打开加固套，实现更快更高效的自动打开操作，进一步便于康复者在紧急情况时抽出手部，从而使得康复装置的安全性得到更大的提高。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中加固套和控制组件的结构示意图；
图3为本发明的接触力接触点坐标系示意图；
图4为本发明对应康复方法的方法流程示意图；
图5为本发明的握持套和稳定件的连接结构示意图；
1、底座；2、腿部训练机构；3、手部训练机构；4、防护栏；5、防滑橡胶层；6、横拉杆；7、手套；71、握杆部；72、手臂稳定部；8、加固套；81、入口环；82、出口环；83、连接部；9、控制组件；91、伺服电机；92、收卷辊；93、牵引绳；10、半圆形件；11、接触力传感片；12、显示屏；13、握持套；14、稳定件。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置。结合图1所示，一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，包括底座1、腿部训练机构2和手部训练机构3，所述底座1两侧均安装有防护栏4，所述防护栏4的顶部高于底座1顶部，所述腿部训练机构2连接于底座1的顶面且位于两相对的防护栏4之间，所述防护栏4顶部高于腿部训练机构2的顶部，所述手部训练机构3通过支撑架安装于底座1，所述手部训练机构3与腿部训练机构2上下相对。
底座1的顶面呈水平设置且铺设有防滑橡胶层5，用于减少康复者走上底座1时出现的滑倒风险。
防护栏4的顶部呈水平设置用于为康复者提供支撑和防护。所述腿部训练机构2包括腿部运动组件和腿套。所述腿部运动组件安装于底座1顶面，用于辅助康复者完成腿部康复训练，具体的康复训练动作可以是但不限于走路动作和上阶梯动作，所述腿部运动组件包括机体本体和两个踏板，机体本体可以是但不限于关于走路动作和走阶梯动作的健身器材。所述腿套底部可拆卸式连接于踏板顶面，具体可拆卸的方式可以是但不限于通过螺栓连接，腿套用于为康复者的腿部提供套入的空间，用于提高腿部在踏板上的稳定性。所述手部训练机构3包括手部运动组件和手套7，所述手部运动组件安装于支撑架的顶部，用于辅助康复者完成手部康复训练，所述手部运动组件包括机器本体和横拉杆6，机器本体可以是但不限于关于拉伸动作的健身器材。所述横拉杆6位于防护栏4上方且与腿套上下相对，所述手套7数量为二，两个所述手套7通过连接杆相互连接且滑移连接于机器本体，用于为康复者的手部提供套入的空间，用于提高手部抓握横拉杆6时的稳定性。
可选的，所述手套7包括握杆部71和手臂稳定部72，所述手臂稳定部72连接于连接杆且位于横拉杆6下方，用于供康复者的手臂穿过，所述握杆部71可拆卸式连接于手臂稳定部72的顶端，用于供康复者的手掌伸入。
需要注意的是，初始状态时，所述握杆部71的掌心位置靠近于横拉杆6；所述手臂稳定部72外侧套设有加固套8，用于提高康复者手臂与手臂稳定部72的稳定性。
可选的，结合图1和图2，所述加固套8包括入口环81、出口环82和连接部83，所述入口环81和出口环82均套设于手臂稳定部72外侧，所述入口环81位于出口环82下方，所述连接部83连接于入口环81和出口环82之间；
所述连接部83外侧壁均匀地开设有若干个菱形透气孔，用于增强透气性和弹性。
需要注意的是，加固套8束缚康复者手臂时，手臂与手套7贴合，使得手臂与手套7不易于分离。
可选的，所述出口环82包括两个半圆形件10，所述连接部83顶端沿竖直方向呈可开合的两个开合子部设置，两个所述半圆形件10分别连接于两个开合子部，所述入口环81外侧连接有两个相对的控制组件9，两个所述控制组件9分别与两个半圆形件10连接，用于控制两个开合子部带动各自的半圆形件10实现开合。
可选的，所述控制组件9包括伺服电机91、收卷辊92和牵引绳93，所述伺服电机91固定于入口环81，对应的所述伺服电机91与对应的半圆形件10相对，所述收卷辊92连接于伺服电机91的输出轴，所述牵引绳93其中一端连接于收卷辊92，所述牵引绳93另一端连接于对应的半圆形件10外侧。
可选的，所述半圆形件10远离入口环81的一侧连接有接触力传感片11，用于感应康复者手腕对半圆形件10远离入口环81一侧施加的力及力的定位，所述康复装置还包括处理器，所述处理器与接触力传感片11、伺服电机91电性连接，所述处理器用于接收接触力传感片11的信号并分析出对应的力的作用位置和大小，进而控制所述伺服电机91实现对加固套8的自动开合。
具体的，康复装置还包括显示屏12，显示屏12连接于底座1且位于底座1上方，用于供康复者进行康复训练时观看。显示屏12可以是但不限于用于播放康复训练的指导动作。
由于康复者手部和腿部同时进行康复训练时，康复者处于易于失去平衡的状态，且康复者若失去平衡则需双手搀扶防护栏4，才能在康复装置上快速、安全地保持平衡并尝试重新开始康复训练。所以当康复者失衡时，需要手部与手套7快速分离，才便于手部快速地扶好防护栏4。所以手套7自动松开的设置尤其重要，具体说明如下：
需要注意的是，下述坐标以及区间均基于接触力传感片11顶面所在的平面建立，在单个出口环82处的两个接触力传感片11相互接触时形成环状传感片，基于此以环状中心为原点，水平的且与显示屏12垂直的方向为x轴，水平的且与x轴垂直的方向为y轴，建立平面直角坐标系，x轴靠近显示屏12的方向为正方向，y轴靠近机器本体的方向为正方向，则所述平面直角坐标系的四个象限对应四个区间，且定义为A、B、C、D，如图3所示。
初始状态时，康复者手腕与半圆形件10具有一定的距离；当康复者的手腕与半圆形件10接触时，手腕对半圆形件10施加接触力进而产生接触点。
当所述处理器对接触力传感片11的信号进行分析时，获取接触点Fi(xi，yi)的坐标，满足以下式子：
其中，r1表示所述半圆形件10的内半径，r2表示所述半圆形件10的外半径；所述接触力传感片11包括若干个均匀排布的压力传感器，所述接触点Fi(xi，yi)的坐标以单个压力传感器为单个坐标点；
基于全部接触点Fi(xi，yi)的坐标，若所述半圆形件10两个区间的接触指数S均满足以下式子时，所述处理器判定为自动打开加固套8指令并控制伺服电机91打开加固套8；若不满足时，则保持加固套8对手臂的束缚。所述区间表示接触点所在平面直角坐标系的四个象限对应的四个区间的其中一个；每个所述半圆形件10对应两个区间；
S＞Q；
其中，Q表示指数的对比阈值，S＝k+λ(1+log2N)，k表示基础值，λ表示可调的影响程度系数，λ＞1，N表示对应区间内的有效接触点数量，即坐标位于同一区间内的点数；有效接触点的有效性确定符合以下式子：F(Fi)＞Fk，F(Fi)表示接触点Fi的力的大小数值，Fk表示有效性阈值。
通过上述公式，有效地过滤康复者误触接触力传感片11的情况，且有利于正确判断康复者需要将手从手套7抽出的情况，实现快速打开加固套8顶部，从而便于康复者的手部与手套7分离，不阻碍康复者手部扶向防护栏4，提高了装置整体的安全性。
结合图4，本实施例还公开本发明康复装置的康复方法，康复方法如下：
S1，康复者走上底座，踏入并佩戴腿套；
S2，康复者举起双手，伸入并佩戴手套和加固套，控制伺服电机驱使收卷辊和牵引绳收紧加固套；
S3，开启康复装置，显示屏播放康复锻炼指导，处理器、接触力传感片和伺服电机开始工作；
S4，康复者开始康复锻炼，处理器持续实时地获取来自接触力传感片的信息，根据接触力传感片的信息判断是否需要打开加固套；
S5，当康复者有需要停止锻炼或失去平衡时，康复者主动向下用力抽出手部，手部主动触碰接触力传感片，则判定为需要打开加固套，此时处理器控制伺服电机，驱使收卷辊和牵引绳带动两个开合子部相互远离，实现自动地、快速地打开加固套。
实施例二。
本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，结合图1和图5，所述握杆部71包括握持套13和稳定件14，所述握持套13可拆卸式连接于手臂稳定部72且连通。握持套13用于供康复者的手部伸入且与手部贴合，握持套13的手指头部分呈开口设置，用于供康复者的手指头露出，有利于更稳定地握紧横拉杆6。稳定件的数量为三，且均为弹性件，其中一块稳定件14覆盖于握持套13手背的四指关节部分，用于稳定康复者的食指、中指、无名指和小指，且其位于手指中间关节的部分开设有活动孔，一方面起到稳定作用，另一方面便于康复者紧握横拉杆6。其中一块稳定件14覆盖于握持套13手背的拇指关节部分，用于稳定拇指的两个关节。其中一块稳定件14覆盖握持套13手背中心和握持套13背面的手腕位置，用于稳定康复者的手和手腕。上述设置有利于提高康复者手部整体的稳定性，不易于出现颤抖等危险情况，从而有利于提高康复锻炼的效率和安全性。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (2)

1.一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，其特征在于，包括底座(1)、腿部训练机构(2)和手部训练机构(3)，所述底座(1)两侧均安装有防护栏(4)，所述防护栏(4)的顶部高于底座(1)顶部，所述腿部训练机构(2)连接于底座(1)的顶面且位于两相对的防护栏(4)之间，所述防护栏(4)顶部高于腿部训练机构(2)的顶部，所述手部训练机构(3)通过支撑架安装于底座(1)，所述手部训练机构(3)与腿部训练机构(2)上下相对；
所述防护栏(4)用于为康复者提供支撑和防护；所述腿部训练机构(2)包括腿部运动组件和腿套，所述腿部运动组件安装于底座(1)顶面，用于辅助康复者完成腿部康复训练，所述腿部运动组件包括两个踏板，所述腿套底部可拆卸式连接于踏板顶面，用于为康复者的腿部提供套入的空间，用于提高腿部在踏板上的稳定性；所述手部训练机构(3)包括手部运动组件和手套(7)，所述手部运动组件安装于支撑架的顶部，用于辅助康复者完成手部康复训练，所述手部运动组件包括横拉杆(6)，所述横拉杆(6)位于防护栏(4)上方且与腿套上下相对，所述手套(7)数量为二，两个所述手套(7)通过连接杆相互连接且滑移连接于手部运动组件，用于为康复者的手部提供套入的空间，用于提高手部抓握横拉杆(6)时的稳定性；
所述手套(7)包括握杆部(71)和手臂稳定部(72)，所述手臂稳定部(72)连接于连接杆且位于横拉杆(6)下方，用于供康复者的手臂穿过，所述握杆部(71)可拆卸式连接于手臂稳定部(72)的顶端，用于供康复者的手掌伸入；
初始状态时，所述握杆部(71)的掌心位置靠近于横拉杆(6)；所述手臂稳定部(72)外侧套设有加固套(8)，用于提高康复者手臂与手臂稳定部(72)的稳定性；
所述加固套(8)包括入口环(81)、出口环(82)和连接部(83)，所述入口环(81)和出口环(82)均套设于手臂稳定部(72)外侧，所述入口环(81)位于出口环(82)下方，所述连接部(83)连接于入口环(81)和出口环(82)之间；
所述连接部(83)外侧壁均匀地开设有若干个菱形透气孔，用于增强透气性和弹性；
所述出口环(82)包括两个半圆形件(10)，所述连接部(83)顶端沿竖直方向呈可开合的两个开合子部设置，两个所述半圆形件(10)分别连接于两个开合子部，所述入口环(81)外侧连接有两个相对的控制组件(9)，两个所述控制组件(9)分别与两个半圆形件(10)连接，用于控制两个开合子部带动各自的半圆形件(10)实现开合；
所述控制组件(9)包括伺服电机(91)、收卷辊(92)和牵引绳(93)，所述伺服电机(91)固定于入口环(81)，对应的所述伺服电机(91)与对应的半圆形件(10)相对，所述收卷辊(92)连接于伺服电机(91)的输出轴，所述牵引绳(93)其中一端连接于收卷辊(92)，所述牵引绳(93)另一端连接于对应的半圆形件(10)外侧；
所述半圆形件(10)远离入口环(81)的一侧连接有接触力传感片(11)，用于感应康复者手腕对半圆形件(10)远离入口环(81)一侧施加的力及力的定位，所述康复装置还包括处理器，所述处理器与接触力传感片(11)、伺服电机(91)电性连接，所述处理器用于接收接触力传感片(11)的信号并分析出对应的力的作用位置和大小，进而控制所述伺服电机(91)实现对加固套(8)的自动开合。
2.如权利要求1所述的一种神经科用手部和腿部锻炼康复装置，其特征在于，初始状态时，康复者手腕与半圆形件(10)具有一定的距离；当康复者的手腕与半圆形件(10)接触时，手腕对半圆形件(10)施加接触力进而产生接触点；
当所述处理器对接触力传感片(11)的信号进行分析时，获取接触点的坐标，满足以下式子：/>；
其中，表示所述半圆形件(10)的内半径，/>表示所述半圆形件(10)的外半径；所述接触力传感片(11)包括若干个均匀排布的压力传感器，所述接触点/>的坐标以单个压力传感器为单个坐标点；
基于全部接触点的坐标，若所述半圆形件(10)两个区间的接触指数S均满足以下式子时，所述处理器判定为自动打开加固套(8)指令并控制伺服电机(91)打开加固套(8)；所述区间表示接触点所在平面直角坐标系的四个象限对应的四个区间的其中一个；每个所述半圆形件(10)对应两个区间；
；
其中，Q表示接触指数的对比阈值，，k表示基础值，/>表示可调的影响程度系数，N表示对应区间内的有效接触点数量。
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