CN203263743U - 基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，包括大臂固定装置、小臂支撑装置、连接大臂固定装置和小臂支撑装置的轴件；所述大臂固定装置设置有绳索装置，所述绳索装置将轴件围绕一周后固定在大臂固定装置上，所述绳索装置上设置有气动人工肌肉，气动人工肌肉的运动带动轴件的运转；所述肘部医疗康复装置进一步包括有齿轮，所述齿轮通过皮带与轴件连接，所述轴件的运转带动齿轮的运转，齿轮的另一端与小臂支撑装置连接，所述小臂支撑装置在齿轮的驱动下而运转。本实用新型通过气动人工肌肉运动带动轴件运动，轴件通过皮带带动齿轮运动，最后齿轮驱动小臂支撑装置运动，如此实现对患者上肢的训练，最终使得患者能够康复。
Description
技术领域
本实用新型属于辅助医疗康复训练设备技术领域，涉及一种肘关节康复训练装置，具体为一种可穿戴式上肢康复运动训练机械装置，能直接作用于患者肘关节，可进行单关节复合运动的康复训练。
背景技术
据统计，我国60岁以上的老年人已有1．2亿，约占全国人口的10％。老龄化过程中，明显的生理衰退使得老年人四肢灵活性不断下降，将影响他们的日常生活。我国是中风病的高发地区之一，“在北方城市，中风病己跃居死因的第一，在幸存者中约70％~80％的病人留有不同程度的残疾"，且中风发病率在我国呈上升趋势。中风主要临床表现为：昏馈、半身不遂、肢麻、舌强迟等。同时，由于交通运工具的迅速增长，因交通事故而造成神经性损伤或者肢体损伤的人数也越越多。医学原理和临床医学证明，这类患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，科学的康复训练对精神和肢体损伤治疗后期运动功能的恢复和提高，起到非常重要的作用。
目前国内外研究表明，大脑的神经系统具有可塑性，大脑运动神经功能的萎缩源于长期的不运动，然而通过治疗，能够恢复受损后的运动神经功能，而且90%的中风患者可恢复其步行能力和生活自理能力，有些还能恢复工作能力。此外，中风病患者的功能恢复常与病程有关。如果中风以后的三个月内能采取有效的康复措施，那么患者功能恢复效果好。三个月以后因挛缩形成，中风损伤的恢复过程会变慢，但患者运动功能恢复的潜力不应忽视，只要坚持康复训练，仍可有不同程度的改善。目前对于中风造成的后遗症，如偏瘫等的治疗，主要是运动康复训练，而且在挛缩发生以前进行康复训练，可以取得更好的效果，恢复得也更快。所以对于中风病患者，应在早期介入康复训练，此时患者处于软瘫期，这一阶段的训练可以降低致残率，提高功能恢复的几率和效果。
目前国内外的康复训练主要由专业的医护人员完成，存在以下主要问题：
(1)训练的力度、速度都凭经验来完成，对康复训练效果的评估不利；
(2)康复医护人员目前很缺乏，而中风患者数量众多，难以实现及时有效的一对一长期治疗；
(3)康复训练受不同医护人员自身的影响，治疗效果难以得到保证；
(4)康复的效果难以量化，不利于改进康复过程；
(5)康复过程不具有吸引力，不利于心理治疗。
所以，单纯的依靠医护人员来进行康复训练，难以保证康复的及时性和有效性。而采用机器人来辅助康复训练，则可以有效地解决上述问题，其优点主要体现在以下几个方面：一方面，能给患肢提供长期的、精确的、量化的运动刺激；能建立一种具有实时反馈功能的训练环境，使患者易于了解与患肢的运动学、动力学及生理学有关的各种信息，进而提高康复训练的自信心，增强康复训练效果。另一方面，康复机器人可看成是康复医师的“第三只手”，从而摆脱康复医师与患者“一对一”的训练模式，使社区和家庭康复医疗成为可能.
因此，康复训练机器人的研制及其产品化，对于提高患者的健康质量、减轻社会负担具有重要的实际意义。各种原因导致肢体运动障碍的患者很多，随着生活水平的提高，对康复治疗的需求也会越来越大，康复机器人将有很好的市场前景H引。康复训练机器人成果的转化可能会带动一个新兴的机器人产业的发展，这将对国民经济的发展发挥重要作用。针对康复训练机器人柔顺、安全和便捷的要求，开发康复训练机器人的控制平台，以实现更为便捷、人性化的人机交互，达到更高性能更低成本；开展康复训练机器人控制算法研究，实现系统的更高控制精度，更强的抗负载干扰能力，具有较大的现实意义。
在传统关节治疗的过程中，通常病人长时间不运动，把关节固定在一个位置，这有可能造成关节或组织的粘连和挛缩，导致关节僵化、畸形等，影响关节的正常功能，留下后遗症，给患者生活和工作带来不便。随着科技的进步，越来越多的医学领域专家认为，术后进行早期锻炼、及时进行系统的康复治疗则可以减少或杜绝这些后遗症，所以康复仪器被越来越多应用于医学康复领域。使用肢体功能康复训练器来代替护理员对患者实施被动运动训练，对减轻人工劳动强度、及时使患者的关节运动幅度和能力得到保持和恢复具有重要意义。虽然器械不可能像护理人员那样能够让患者的肢体做各种各样复杂的运动，但只要能做到几种主要的运动，就能保持和恢复关节运动幅度，有利于恢复患者肢体的主要运动功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，对患者肘部进行局部或整体的全方位康复训练，使用安全，穿戴舒适，便于患肢进行长时间的复合运动。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，包括大臂固定装置、小臂支撑装置，以及连接大臂固定装置和小臂支撑装置的轴件，其中，所述大臂固定装置设置有绳索装置，所述绳索装置将轴件围绕一周后固定在大臂固定装置上，所述绳索装置上设置有气动人工肌肉，气动人工肌肉的运动带动轴件的运转；所述肘部医疗康复装置进一步包括有齿轮，所述齿轮通过皮带与轴件连接，所述轴件的运转带动齿轮的运转，齿轮的另一端与小臂支撑装置连接，所述小臂支撑装置在齿轮的驱动下而运转。
作为本实用新型的优选实施例，所述小臂支撑装置包括支架以及置于支架上的套筒，所述套筒上设置有与齿轮啮合的齿；
作为本实用新型的优选实施例，所述小臂支撑装置的支架包括底板以及自底板的两侧呈环抱状延伸的轴承架，所述套筒被轴承架被环抱；
作为本实用新型的优选实施例，所述支架的底板中央为镂空状；
作为本实用新型的优选实施例，所述支架的底板端部设置有与轴件连接的连接部，所述连接部套在轴件外周且连接部与轴件之间通过键连接；
作为本实用新型的优选实施例，所述大臂固定装置包括固定板以及位于固定板一端部对大臂进行保护的侧板，所述绳索装置固定在侧板的外周；
作为本实用新型的优选实施例，所述绳索装置上进一步设置有弹性件，所述绳索装置被轴件分为平行的两部分，所述气动人工肌肉和弹性件分别设置在绳索装置的两部分上；
作为本实用新型的优选实施例，所述弹性件为弹簧；
作为本实用新型的优选实施例，所述小臂支撑装置通过滑动轴承与套筒连接。
与现有技术相比，本实用新型基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置至少具有以下优点：本实用新型包括大臂固定装置和小臂支撑装置，二者通过轴件连接，所述大臂固定装置设置有气动人工肌肉，所述轴件通过皮带连接有齿轮，所述齿轮与小臂支撑装置连接，这样，气动人工肌肉的运动带动轴件运动，轴件运动通过皮带带动齿轮运动，最后齿轮驱动小臂支撑装置运动，如此实现对患者上肢的训练，最终使得患者能够康复。
附图说明
图1为本实用新型启动人工肌肉带动启闭转动原理图；
图2为本实用新型装置的三维立体图；
图3为本实用新型小臂支撑装置的支架结构示意图；
图4为本实用新型套筒的结构示意图；
图5为本实用新型大臂固定装置中气动人工肌肉和弹簧的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置做详细描述：
请参阅图2所示，本实用新型提供的肘部医疗康复训练装置包括：大臂固定装置4，轴件3，小臂支撑装置1，大臂固定装置4作为固定支撑架，小臂支撑装置1作为运动端，两者之间通过可转动的轴件3相连接。
请结合图5所示，大臂固定装置4包括圆形的固定板41以及位于固定板41一端部对大臂进行保护的侧板43，所述固定板41用来与人体大臂固定，所述侧板上设置有气动人工肌肉7和弹簧8，所述气动人工肌肉7和弹簧8安装在绳索装置上，所述绳索装置的一个自由端固定安装在大臂固定装置4的侧板43上，另一端缠绕轴件3后固定在大臂固定装置4的侧板43上，这样，所述轴件3将绳索装置分成两部分，且该两部分平行设置，气动人工肌肉7和弹簧8分别位于两部分。
所述轴件3通过皮带6连接有齿轮2，所述齿轮2通过轴固定在小臂支撑装置1上，请结合图3和图4所示，所述小臂支撑装置1包括支架11以及置于支架上的套筒5，所述套筒5上设置有与齿轮2啮合的齿51。所述小臂支撑装置的支架11包括底板111以及从底板的两侧呈圆弧状（或者环抱状）延伸的轴承架9，所述套筒5被轴承架被环抱；所述支架的底板中央为镂空状；所述支架的底板端部设置有与轴件连接的连接部113，所述连接部套在轴件外周且连接部与轴件之间通过键连接；所述小臂支撑装置通过滑动轴承与套筒连接。
也就是说，小臂支撑装置1与轴件3相连为一双杆平面支撑件，小臂支撑装置通过连接部113与轴件3相配合，通过轴件的转动带动小臂支撑装置1实现肘关节带动小臂转动，小臂支撑装置1上安装一围绕小臂转动的圆柱型的套筒5，套筒5与小臂支撑装置1之间有滑动轴承，套筒5可在小臂支撑装置1上转动，套筒5前端有齿51，小臂支撑装置的支架11上有一与套筒的齿相啮合的锥齿轮，在小臂部分，锥齿轮与套筒的齿啮合，通过皮带与轴件相连，轴件3转动带动小臂收缩转动，并且可带动小臂套筒扭转，实现两个自由度上的运动。
下面，请参阅图1所示，为通过两边的拉力使下部的轴件转动，即大臂气动人工肌肉收缩带动下端轴件转动，实现小臂的拉伸运动。
图2中，大臂固定装置4的侧板43外侧有由气动人工肌肉7和弹簧8组成的拉动装置，拉动装置连接肘关节的轴件3，轴件3同时与小臂支撑装置1相嵌，小臂支撑装置1包括支架11以及置于支架上的套筒5，支架11包括底板111以及从底板的两侧呈圆弧状延伸的轴承架9，所述轴承架9上安装有固定小臂的套筒5，套筒5可在支撑装置1的轴承架9内转动，套筒5设置有与齿轮2啮合的齿，所述齿轮为锥齿轮2并通过皮带6与轴件3相连接，完成大臂拉动轴件3转动，轴件通过皮带和齿轮带动小臂支撑装置1收缩运动，同时轴件3转动带动锥齿轮2转动，使小臂支撑装置1转动，如果松开皮带，则套筒5停止转动，即只实现一个自由度上的运动。此装置从总体上实现气动人工肌肉收缩，使患者的小臂可以自由拉伸和转动，达到运动刺激使患者手臂康复的作用。
以上所述仅为本实用新型的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：包括大臂固定装置（4）、小臂支撑装置（1），以及连接大臂固定装置（4）和小臂支撑装置（1）的轴件（3），其中，所述大臂固定装置（4）设置有绳索装置，所述绳索装置将轴件（3）围绕一周后固定在大臂固定装置（4）上，所述绳索装置上设置有气动人工肌肉（7），气动人工肌肉（7）的运动带动轴件（3）的运转；所述肘部医疗康复装置进一步包括有齿轮（2），所述齿轮（2）通过皮带（6）与轴件（3）连接，所述轴件的运转带动齿轮的运转，齿轮的另一端与小臂支撑装置（1）连接，所述小臂支撑装置（1）在齿轮（2）的驱动下而运转。
2.如权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述小臂支撑装置（1）包括支架（11）以及置于支架上的套筒（5），所述套筒（5）上设置有与齿轮（2）啮合的齿（51）。
3.如权利要求2所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述小臂支撑装置的支架（11）包括底板（111）以及自底板的两侧呈环抱状延伸的轴承架（9），所述套筒（5）被轴承架环抱。
4.如权利要求3所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述支架的底板中央为镂空状。
5.如权利要求3或4所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述支架的底板端部设置有与轴件连接的连接部（113），所述连接部套在轴件外周且连接部与轴件之间通过键连接。
6.如权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述大臂固定装置（4）包括固定板（41）以及位于固定板一端部对大臂进行保护的侧板（43），所述绳索装置固定在侧板的外周。
7.如权利要求1或6所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述绳索装置上进一步设置有弹性件，所述绳索装置被轴件分为平行的两部分，所述气动人工肌肉（7）和弹性件分别设置在绳索装置的两部分上。
8.如权利要求7所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧（8）。
9.如权利要求2或3或4所述的一种基于气动人工肌肉驱动的肘部医疗康复装置，其特征在于：所述小臂支撑装置通过滑动轴承与套筒连接。
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