TW201822740A - 穿戴式手部復健輔具系統 - Google Patents

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Abstract

一種穿戴式手部復健輔具系統是由包括:基座、多個配置於基座中的致動單元、手部輔具單元以及多條連接致動單元與手部輔具單元的套管所組成。基座是由上蓋體及底板所組成，使得上蓋體及底板之間具有容置空間，在上蓋體的接近中央處形成灌穿孔，用以讓每一條套管都能通過灌穿孔後，與致動單元連接。當復健者穿上穿戴式手部復健輔具系統後，復健者可以移動或轉動手臂朝向一個物件，讓五根手指一起抓握物件，用以測試復健者手部完整功能的復健。

Description

穿戴式手部復健輔具系統
本發明是關於一種機械輔具或一種復健設備，特別是關於一種可穿戴式手部復健輔具系統。
穿戴式機械輔具，是一種可以由人體穿戴之機械器材，其主要之功能為藉由機械的能力來強化使用者的局部肢體能力，並協助或支配穿戴者完成指定之任務。為強化人類特定部位的肢體能力，透過機械的穩定施力來推動使用者的局部肢體，藉由機械的重複性與可靠度，來協助使用者的肢體完成精確且重複的往返動作，隨著老年化社會的到來與使用需求的增加，相關類型的機械產品開發將逐漸成為主流。
由於人類手指結構上的複雜度與關節高自由度的關係，為了使得穿戴式機械輔具能盡可能地達成與人手相同之運動能力，使得穿戴式機械輔具之機構設計上存在著一定的難度。此外，在本技術的相關領域中，以手指為復健部位的專利件數為多數，技術發展特徵又以彎曲及伸展技術為主，另外，在載具驅動的方式是以前饋式被動開啟裝置為主。
首先，在薄殼外骨骼相關專利前案中，美國公開專利第20140072829A1號、台灣新型專利公告第495845號、台灣新型專利公告第474206號及台灣新型專利公告第355708號等，皆已揭露使用線帶動關節運動；此外，台灣新型專利公告第500316號則是揭露以導桿來帶動關節運動。
另外，在與本發明技術相關的單滑軌式機械關節前案中，美國專利公告第8574179B2號與中國發明專利公告第101897643B號等，已揭露雙滑軌設計；而美國專利公告第8574179B2號及中國發明專利公告第101897643號則是已揭露滑軌旋轉中心設於指關節；以及，台灣新型專利公告第500316號與台灣新型專利公告第355708號等，則是揭露以單指馬達做為驅動動力的設計。
另外，在復健療程方法相關前案中，臺灣發明公告專利第I374734號則是已揭露設定關節角度週期變化的方法；以及，台灣發明公開專利第201440752號 則是已揭露可燒錄特定運動模式。
綜觀上述技術零散，因此，本案發明提供一種具有重量輕且符合人體手掌結構的手部復健輔具系統。
本發明的主要目的是提供一種穿戴式手部復健輔具系統，包括:一手部輔具單元，是由一手掌基座及一與手掌基座成近似L型的關節連接部所形成，一拇指關節機構固接於關節連接部的第一端上，而多個手指關節機構分別固接於手掌基座的第一端上，且多個集線柱，是配置於手掌基座的第二端上； 一張力感測單元，是與手部輔具單元相鄰配置，其上配置有多個彈性感測柱； 一驅動單元，與張力感測單元相鄰配置，是由多個馬達所組成，藉由馬達提供轉動角度； 多條傳動導線，每一傳動導線的一端與拇指關節機構及手指關節機構連接，而另一端與驅動單元連接，並與每一彈性感測柱接觸；及 控制單元，與驅動單元及張力感測單元連接；其中， 拇指關節機構具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪，並使傳動導線與導線滑輪及集線柱接觸；及 手指掌指關節中，具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪，並使傳動導線與導線滑輪及集線柱接觸。
根據本發明上述的主要目的，藉由穿戴式手部復健輔具系統在手掌關節的結構中，配合滑軌連桿、導線滑輪以及集線柱等的設計，使得本發明的穿戴式手部復健輔具系統可以不需要在拇指關節機構或手指關節機構中配置各種感應元件，而可以簡化到以導線來牽引之結果；同時也可以達到降低輔具重量及降低輔具製作成本等目的。
根據本發明上述的主要目的，藉由穿戴式手部復健輔具系統中，藉由驅動單元與手掌關節的設計，可以準確的控制拇指關節機構或手指關節機構中的彎曲角度的變化，故可以精準的帶動病患的拇指或手指執行復健。
根據本發明上述的主要目的，藉由穿戴式手部復健輔具系統中，藉由張力感測單元與手掌關節的設計，可以準確的量測到病患的拇指或手指在復健過程中的回饋力量，故可以精準的評估病患的復健狀況。
根據本發明上述的主要目的，藉由穿戴式手部復健輔具系統中，藉由張力感測單元與手掌關節的設計，可以準確的量測到病患的拇指或手指在復健過程中的回饋力量，故可以精準的設定病患在復健握成的預設值，以保護病患在復健過程中，不會再次受傷。
本發明的另一目的，是提供一種具有復健功能的手部輔具單元，包括: 一手掌基座，具有一平面以及與平面成近似L型的關節連接部所形成； 一拇指關節機構，是固接於關節連接部的第一端上，拇指關節機構具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪； 多個手指關節機構，是分別固接於手掌基座的第一端上，手指掌指關節中，具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪； 多個集線柱，是配置於手掌基座的第二端上；以及 多條傳動導線，每一傳動導線的一端與拇指關節機構及手指關節機構連接，而另一端與集線柱接觸，同時，傳動導線也與導線滑輪接觸。
根據本發明上述的目的，通過手部輔具單元的結構設計，可透過醫療人員協助，根據患者的手掌形狀，進行客制化的設計，讓患者穿戴本發明的手部輔具單元時，可以很舒適。
根據本發明上述的目的，通過手掌關節的結構中，配合滑軌連桿、導線滑輪以及集線柱等的設計，使得本發明的手部輔具單元可以不需要在拇指關節機構或手指關節機構中配置各種感應元件，而可以簡化到以導線來牽引之結果；同時，也可以達到降低輔具重量及降低輔具製作成本等目的。
本發明還有一目的，是提供一種復健的手指關節機構，包括：一手指掌指關節，具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪； 一手指近節指骨，具有兩開放端及一頂端，其一開放端與滑軌連桿上的另一端連接，而其相對的另一開放端具有與頂端連接的兩側邊，並於兩側邊上配置一輔助樞接孔，同時，於頂端的端面上形成一個向上凸出的第一連接端； 一手指中節指骨，由兩開放端及一頂端所形成，其相鄰手指近節關節的一開放端與手指近節指骨的另一開放端連接； 一手指遠節關節，具有兩開放端及一頂端，其相鄰手指中節指骨的一開放端與手指中節指骨的另一開放端連接，同時，於頂端的端面上形成一個向上凸出的第二連接端； 一手指驅動軸，是由一驅動部、一第一連接臂、一第二連接臂及一第三連接臂所形成，均具有兩開放端，第一連接臂的開放端與第二連接臂的開放端連接，而第一連接臂的另一開放端與驅動部的開放端連接，第二連接臂在與第一連接臂連接端靠近外側的終端上，進一步配置一對定位樞接孔，其中，驅動部的另一開放端與手指近節關節頂端端面上凸出的第一連接端連接，第二連接臂的另一開放端與拇指遠節關節頂端端面上凸出的第二連接端連接，而第三連接臂的一端與定位樞接孔連接，而另一開放端與輔助樞接孔連接； 一第一傳動導線，其一端固接於一馬達上，而其另一端固接於第二連接部上，同時，第一傳動導線與導線滑輪接觸；及 一第二傳動導線，其一端固接於馬達上，而其另一端固接於第二連接部上，第二傳動導線與導線滑輪接觸，同時，第二傳動導線與滑軌連桿接觸。
根據本發明上述的目的，通過手指關節機構的設計，可以藉由手指滑軌以及滑軌連桿的設計，使得手指關節機構可以產生一個虛擬中心，用以作為手指近節指骨彎曲時的參考中心點。
根據本發明上述的目的，通過手指關節機構的設計，可以藉由手指驅動軸的設計，可以準確的帶動手指彎曲，並在復健過程中的量測到手指的回饋力量，故可以精準的評估病患的復健狀況。
本發明還有再一目的，是提供一種復健的拇指關節機構，包括：一拇指掌指關節，具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置多個導線滑輪； 一拇指近節關節，具有兩開放端及一頂端，其一開放端與滑軌連桿上的另一端連接，而其相對的另一開放端具有與頂端連接的兩側邊，同時，於頂端的端面上形成一個向上凸出的第一連接端； 一拇指遠節關節，具有兩開放端及一頂端，其相鄰拇指近節關節的一開放端與拇指近節關節的另一開放端連接，同時，於頂端的端面上形成一個向上凸出的第二連接端； 一拇指驅動軸，是由一第一連接部及一第二連接部所形成，第一連接部及第二連接部均具有兩個開放端，並將第一連接部的一開放端與第二連接部的一開放端連接，而第一連接部的另一開放端與拇指遠節關節頂端的端面上凸出的第二連接端連接，同時，第二連接部的另一開放端與拇指近節關節頂端端面上凸出的第一連接端連接； 一第一傳動導線，其一端固接於一馬達上，而其另一端固接於第二連接部上，同時，第一傳動導線與導線滑輪接觸；及 一第二傳動導線，其一端固接於馬達上，而其另一端固接於第二連接部上，第二傳動導線與導線滑輪接觸，同時，第二傳動導線進一步與滑軌連桿接觸。
根據本發明上述的目的，通過拇指關節機構的設計，可以藉由拇指滑軌以及滑軌連桿的設計，使得拇指關節機構可以產生一個虛擬中心，用以作為拇指近節指骨彎曲時的參考中心點，並且可以避免與手指關節機構產生干擾。
根據本發明上述的目的，通過手指關節機構的設計，可以藉由拇指驅動軸的設計，可以準確的帶動拇指彎曲，並在復健過程中的量測到拇指的回饋力量，故可以精準的評估病患的復健狀況。
此外，本發明的再一目的，是提供一種復健的拇指關節機構，包括：基座，是由上蓋體及底板所組成，於蓋體及底板之間具有容置空間，且上蓋體接近中央處形成一個灌穿孔；手部輔具單元，是由一個拇指關節機構與多個手指關節機構所組成，而拇指關節機構與多個手指關節機構上均配置一個驅動軸；至少一個致動單元，是配置在基座的底板上；多對套管，每一個套管具有中空空間，並於空間中配置一條長度大於套管的傳動導線，使得傳動導線可以在套管的空間中滑動；其中，每一致動單元包括：框架，是由具有兩個貫穿孔的上板、背板、下板以及具有一個通孔的支撐架所組成，其中，上板與背板的一端固接，而下板與背板的一另端固接，使得下板與上板以背板的高度為間隔而彼此平行於背板的同一側邊，及在下板另一開放端上固接一個支撐架；馬達，配置在支撐架上，並具有一軸，並將軸穿過支撐架上的通孔；旋轉器，為一圓周體並與軸連接，其上配置兩個間隔的平行凹槽，而於圓周體一側端上的相對端配置一對固定點；一對張力感測單元，是配置在下板上，是由彈性滑輪、彈性感測柱及固接在下板上的張力感測器所組成，而張力感測器與彈性滑輪之間經由彈性感測柱連接；其中，每一個套管對的一端與手部輔具單元連接，而其另一端連接至上板的兩個貫穿孔，使得每一條傳動導線的一端與驅動軸連接，而每一條傳動導線的另一端則在繞過彈性滑輪並與凹槽接觸後，其終端與一對固定點連接。
根據上述板發明之目的，本發明的穿戴式手部復健輔具系統還可以進一步提供手掌完整功能的復健及測試。當復健者穿戴上本發明的穿戴式手部復健輔具系統後，復健者可以移動或轉動手臂，朝向一個物件（例如：一顆球），並在控制單元的控制下，讓五根手指一起抓握物件，可以測試復健者手部完整功能的復健。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明進一步詳細說明。另外，本發明有關之穿戴式手部復健輔具的基本原理與功能，由背景技術中的多件相關專利之揭露，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對與本發明的穿戴式手部復健輔具有關的技術特徵處，進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。
首先，請參考圖1，是為本發明穿戴式手部復健輔具系統之系統架構示意圖。如圖1所示，穿戴式手部復健輔具系統10包括:基座11、手部輔具單元100、驅動單元200、張力感測單元300、傳動導線400及控制單元500所組成；其中，手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、四個手指關節機構130及一個手掌基座150所組成，手部輔具單元100是與可拆卸式基座11連接，而張力感測單元300是相鄰配置於手部輔具單元100的後方，其內部配置有多個彈性感測柱顯示於圖3C中，並且可以通過有線/無線通訊方式與控制單元500聯繫。由圖1可以看到，本發明的穿戴式手部復健輔具系統10，是由複數條傳動導線400將手部輔具單元100、張力感測單元300及驅動單元200連接；因此，可以通過控制單元500的指令來啟動驅動單元200，使得驅動單元200根據指令的轉動扭力及轉動角度來牽引傳動導線400，進而再通過傳動導線400來帶動手部輔具單元100上的拇指關節機構110或是手指關節機構130能夠彎曲，用以帶動使用者的手指跟隨拇指關節機構110或是手指關節機構130同步彎曲；其中，控制單元500可以通過有線或無線通訊方式與驅動單元200聯繫；同時，藉由傳動導線400與張力感測單元300來偵測出驅動單元200的轉動扭力以及使用者的手指對於驅動單元200轉動的回饋力量。接著，手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110及多個手指關節機構130所組成。
接著，請參考2A圖，是本發明穿戴式手部復健輔具系統俯視示意圖。如圖2A所示，本發明穿戴式手部復健輔具系統10包括:一個可拆卸式基座11，基座11配置至少一個支撐平臺101，用以供使用者的手臂支撐處；在本發明的較佳實施例中，支撐平臺101是對稱的配置在基座11上。此外，手部輔具單元100是鎖固於一個配置在基座11上的基座固定座103及手掌固定座105上；接著，手部輔具單元100及張力感測單元300是配置在基座11的支撐平臺101的一側邊上，也就是說，手部輔具單元100及張力感測單元300是突出在支撐平臺101上。
請繼續參考圖2A，手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、多個手指關節機構130及一個手掌基座150所組成；其中，拇指關節機構110及多個手指關節機構130是分別固接於手掌基座150的一端上，而多個手指關節機構130包括人類的食指、中指、無名指及小指等；很明顯的，拇指關節機構110與多個手指關節機構130是固接在不同的平面上；例如:拇指關節機構110與多個手指關節機構130之間的夾角接近垂直。另外，在手掌基座150一端是與一個可拆卸式固定機構153，另一端上透過手掌固定座105與基座固定座103銜接，可以藉由此基座固定座103將手部輔具單元100可拆卸式基座11連接。
再接著，請參見圖2B，是本發明穿戴式手部復健輔具系統側視示意圖。如圖2B所示，手部輔具單元100及張力感測單元300位於基座11及支撐平臺101的上方，而由多個馬達220所形成的驅動單元200位 於基座11及支撐平臺101的下方。由圖2B可知，手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、四個手指關節機構130及一個手掌基座150所組成；其中，拇指關節機構110及四個手指關節機構130是分別固接於手掌基座150的一端上；很明顯的，拇指關節機構110與多個手指關節機構130是固接在不同的平面上。另外，在手掌基座150的另一端上，則是與一個可拆卸式固定機構153連接，用以將手部輔具單元100可拆卸式基座11連接。同時，手掌基座150上形成一個貫穿槽152，藉由此貫穿槽152的配置，可以作為觀察患者穿戴本發明的手部輔具單元100時，各手指的位置是否妥當。
請繼續參考圖2B，位於基座11及支撐平臺101下方的驅動單元200是由五個馬達220所組成，很明顯的，五個馬達220是用來對應拇指關節機構110及四個手指關節機構130，其中，每一個馬達220皆配置有編碼器及解碼器，可以接收控制裝置500的指令來啟動馬達220轉動，並且可以將轉動角度編碼回傳至控制單元500。另外，在本發明的實施例中，多條傳動導線400是以五組傳動導線來對應拇指關節機構110及四個手指關節機構130，且每一組傳動導線400是由屈端傳動導線420與伸端傳動導線410所組成，其中，此對屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的一端是固接於手部輔具單元100的拇指關節機構110及手指關節機構130上；而另一端是固接於一個馬達220上。同時，使用一對屈端傳動導線420及伸端傳動導線410是為了能夠更穩定的牽引拇指關節機構110及手指關節機構130，例如:當屈端傳動導線420及伸端傳動導線410的一端固接於手指關節機構130後，並當馬達220逆時針轉動時，會拉動屈端傳動導線420，同時，也會跟著放出伸端傳動導線410。此外，在本發明的穿戴式手部復健輔具系統中，每一手指通過一對傳動導線400與張力感測單元300及驅動單元200連接，使得每一個手指可視成為單一機構系統，使得控制裝置500可獨立輔助患者進行單一手指的復建工作。
根據上述說明，本發明穿戴式手部復健輔具系統10是藉由五對傳動導線400將手部輔具單元100、張力感測單元300及驅動單元200連接；當一位需要進行手指復健的病患戴上手部輔具單元100後，可以通過控制單元500的指令來啟動驅動單元200轉動，使得驅動單元200根據指令的轉動角度及轉動扭力來牽引傳動導線400中的屈端傳動導線420，再由屈端傳動導線420帶動手部輔具單元100上的拇指關節機構110或是手指關節機構130能夠彎曲，用以帶動使用者的手指跟著彎曲；同時，藉由傳動導線400與張力感測單元300來偵測出使用者的手指對於驅動單元200轉動指令所達到彎曲的回饋力量即可以通過張力感測元件所測得的張力大小來判斷出手指的抵抗力量，而此回饋的力量是由傳動導線400中的屈端傳動導線420偵測出來。很明顯地，藉由張力感測單元300所量測到的屈端傳動導線420張力值，並將屈端傳動導線420張力值傳送至控制單元500進行分析後，即可評估出使用者的手指狀況。
接著，請參見圖2C，是本發明穿戴式手部復健輔具系統之上視示意圖。由圖2C所示，本發明穿戴式手部復健輔具系統10上的手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、多個手指關節機構130及一個手掌基座150，手部輔具單元100後方為張力感測單元300；手掌基座150可以藉由可拆卸式固定機構153將手部輔具單元100與基座11連接；另外，由圖2C可以看出，連接拇指關節機構110及手指關節機構130的五對傳動導線400皆引入至手掌基座150整理集中後，會與張力感測單元300中的五組彈性感測柱321連接。此外，如圖2C的放大區塊可以看到，張力感測單元300中的複數個固定柱320是用來固定張力感測單元300兩個側邊的相對距離，而固定柱320之間配置五組呈間隔配對的彈性感測柱321；另外，請一同參考圖2C、圖5C及圖6C，傳動導線400中的屈端傳動導線420與伸端傳動導線410是分別與一個作為張力感測單元300中的彈性感測柱321接觸。而使用五組的屈端傳動導線420與伸端傳動導線410是分別對應五個手指所組成，而每一條屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的一端是與五個手指的驅動軸114/134顯示於圖5C及圖6C中連接，之後經過手掌基座150再連接到張力感測單元300上的多組彈性感測柱321，隨後再將另一端拉往下方並與相對應的馬達220連接。很明顯的，本發明是藉由張力感測單元300中所配置的五對彈性感測柱321，用以分別對應由屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的五對傳動導線400，用以偵測出傳動導線400的張力大小；之後，再將量測到的張力值資料傳送至控制單元500中分析，以作為控制單元500評估使用者的手指狀況。
另外，控制單元500可設定一預設值，當拇指或手指張力數值超越此預設值時，控制單元500便命令穿戴式手部復健輔具系統停止動作，避免患者受傷，此預設值由醫師根據不同患者狀況設定條件。
請參見圖3A，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手部輔具單元俯視示意圖。如圖3A所示，手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、四個手指關節機構130及一個手掌基座150所組成，並且拇指關節機構110及四個手指關節機構130是分別固接於手掌基座150的一端上；其中，拇指關節機構110是由一個與手掌基座150成近似L型的關節連接部151連接，使得拇指關節機構110與多個手指關節機構130是固接在不同的平面上，用以符合人體在手指拇指的自然構造。當拇指關節機構110及手指關節機構130分別固定於手掌基座150與關節連接部151所形成的近似L型結構後，能夠使拇指自由彎曲；此外，在手掌基座150與關節連接部151所形成的近似L型結構，除了可以很容易地讓使用者的五個手指能套入手部輔具單元100外，也能根據人類手掌的生理結構，讓拇指關節機構110彎曲時，不會與手指關節機構130產生干擾。
請繼續參見圖3A，手掌基座150在與可拆卸式固定機構153顯示於圖2A連接的一側邊上，配置有多個集線柱154，用以與同在一水平面的五個手指關節機構包括拇指關節機構110及手指關節機構130上的五對傳動導線400接觸；很明顯的，五對傳動導線400皆引入至手掌基座150上的多個集線柱154整理集中。此外，拇指關節機構110通過拇指關節連接部151與手掌基座150所形成的近似L型連接結構，使得拇指關節連接部151與手掌基座150不在一水平面上，因此，在拇指關節連接部151上也配置了多個集線柱154，用以引導拇指關節機構110上的傳動導線400。另外，請再參考圖2C，在本發明的實施例中，是使用五個集線柱154來與張力感測單元300中的五對彈性感測柱321是相應配置的；同時，在本發明的一個較佳實施例中，在每一個集線柱154接近頂端處，形成一個凹部155，可以讓傳動導線400通過凹部155，使得傳動導線400可以容易被固定。
請參見第3B圖，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手部輔具單元仰視圖。如圖3B所示，手掌基座150上的配置有多對固定孔157/159，其中，固定孔159是槽狀結構，其目的是要讓手指在與手掌基座150連接時，可以做左右角度的微調。例如:拇指關節機構110及每一手指關節機構130可藉由這些固定孔157/159連接至手掌基座150上。由於每一對的固定孔157/159間的槽狀結構、距離及角度，可以根據使用者的手指分佈大小進行調整並加以固定後，即可以達到客制化之效果，並且提高患者穿戴及操作時的舒適度；至於固定的方式，可以根據手掌基座150的材質而調整，本發明並不加以限制。
請參見第3C圖，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手部輔具單元側視示意圖。如圖3C所示，在手掌基座150的一端上是一個可拆卸式固定機構153 ，另一端上透過手掌固定座105與基座固定座103銜接於第2B圖顯示，可以藉由此基座固定座103將手部輔具單元100可拆卸式基座11連接，而手掌基座150則是與拇指關節機構110及多個手指關節機構130連接；此外，手掌基座150在靠近可拆卸式固定機構153的一端上，配置有多個集線柱154。最後，一個外罩160，用來覆蓋手掌基座150，除了美觀外，主要是用來保護多條傳動導線400，以避免病患在復健過程中，碰觸到傳動導線400，而造成張力偵測的誤差。
請參見圖4A，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的拇指關節機構的分解示意圖。如圖4A所示，本發明的拇指關節機構110是由拇指掌指關節111、拇指近節關節113、拇指驅動軸114及拇指遠節關節115所組成；其中，拇指掌指關節111為一個具有容置空間的結構，可以用來容置滑軌連桿112；而容置空間是由至少一對側壁1111,1112所形成，並於其中一個側壁上例如:側壁1112上配置多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600，這些由多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600可以配對的與傳動導線400接觸，用以作為傳動導線400的運動軌道；同時，於拇指掌指關節111的一對拇指側壁1111,1112上進一步還配置一對拇指滑軌1113，在本發明的較佳實施例中，此拇指滑軌1113為一弧狀軌槽，並且可以選擇將拇指滑軌1113配置在導線滑輪組600的導線滑輪之中；此外，於拇指掌指關節111的容置空間中，可以容置一個拇指滑軌連桿112，此一拇指滑軌連桿112的一端1121與拇指近節指骨113的一頂端1135連接，而拇指滑軌連桿112的另一端上具有一個拇指滑軌卡楯1124；當拇指滑軌連桿112配置於拇指掌指關節111的容置空間後，此拇指滑軌卡楯1124可以樞接在拇指滑軌1113中，使得拇指滑軌連桿112可以藉由拇指滑軌卡楯1124的樞接，並藉由傳動導線400的牽引，而可以在拇指滑軌1113之間移動。此外，於拇指掌指關節111中配置導線滑輪組600的設計目的，是用來説明穩定傳動導線400的軌道。
請繼續參考圖4A所示，拇指近節指骨113是由兩開放端1131/1133及一頂端1135所形成，其一頂端1135與拇指滑軌連桿112上的一端1121連接，而其一開放端1133具有與頂端1135兩端連接的兩側邊1137，並於兩側邊1137的向頂端1135外側及向下延伸一距離的開放端上配置樞接孔1139；在本發明的實施例中，頂端1135具有一寬度，並於頂端1135的端面上形成一個向上凸出的連接端1136，而於連接端1136的開放端上形成樞接孔11361；其中，頂端1135的寬度及兩側邊1137的向外側及向下延伸距離，都是用來配合使用者的拇指尺寸設計。
請繼續參考圖4A所示，拇指遠節關節115亦是由兩開放端及一頂端1155所形成，其相鄰拇指近節關節113的一開放端1153具有與頂端1155兩端連接的兩側邊1157，並於兩側邊1157的向頂端1155外側及向下延伸一距離的開放端上配置樞接孔1159；很明顯的，拇指遠節關節115上的樞接孔1159是與拇指近節關節113上的置樞接孔1139相應的樞接，並於樞接孔1159與樞接孔1139完成樞接後，即會形成一個可以轉動的拇指指關節117；此外，在拇指遠節指骨115一端1153的相對另一端1151為一開放的終端；再者，在拇指遠節關節115的頂端1155端面上形成一個向上凸出的連接端1156，並於連接端1156的開放端上形成樞接孔11561。
再接著，請繼續參考圖4A所示，拇指驅動軸114是由第一連接部1141及第二連接部1143樞接所形成，其中，第一連接部1141及第二連接部1143的兩開放端上，均配置有樞接孔；將第一連接部1141及第二連接部1143的一 開放端上的樞接孔連接後，可以藉由連接的樞接點連接成一體並可以以樞接點為軸心自由活動；接著，先將第一連接部1141的另一開放端11411上的樞接孔與拇指遠節關節115上的連接端1156的樞接孔11561樞接，再將第二連接部1143的另一開放端11431上的樞接孔與拇指近節關節113連接端1136上的樞接孔11361樞接後，可以使得拇指近節關節113連接成一體。故當拇指驅動軸114的第一連接部1141及第二連接部1143被驅動後，可以藉由第一連接部1141及第二連接部1143活動時，帶動拇指近節關節113及拇指遠節關節115一起運動。在本發明的較佳實施例中，第一連接部1141可以是一種手臂的結構，而第二連接部1143可以是一種體積較第一連接部1141大的結構體來形成；很明顯的，本發明對於第一連接部1141及第二連接部1143的形狀、結構或是使用的材質並不加以限制。
接著，請參考圖4B，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的拇指關節機構結合示意圖。如圖4B所示，當拇指關節機構110連接成一體後，拇指滑軌1113兩個終端的法線交叉點即為一個虛擬中心點119，此虛擬中心點119與拇指指關節117可以維持在一條基準線上，其中，虛擬中心點119是做為拇指近節關節113彎曲時的參考中心點，而拇指指關節117是做為拇指遠節指骨115轉動的軸心，此軸心為圖4A中樞接孔1139與樞接孔1159之結合處；其中，虛擬中心點119的位置是可以根據使用者的手掌尺寸及形狀來決定，並且可以藉由調整拇指滑軌1113的弧度來調整虛擬中心點119，藉由此虛擬中心點119的設計，可以讓使用者在復健過程中，可以讓手掌不會與拇指關節機構產生干擾，例如:避免拇指關節機構在活動時，會夾到手掌上的肉。故在本發明的實施例中，當拇指驅動軸114被傳動導線400驅動後，傳動導線400會先帶動拇指滑軌連桿112在拇指滑軌1113的兩個終端間移動，用以帶動拇指近節關節113彎曲，當滑軌連桿112移動到拇指滑軌1113終端後，拇指近節關節113就不在彎曲，接著，拇指遠節關節115會以拇指指關節117為軸心進行彎曲，其最大彎曲角度為90度；其詳細的操作過程，說明如後。
再接著，請參考圖5A，是本發明穿戴式手部復健輔具系統拇指掌指關節機構局部的剖面示意圖。如圖5A所示，拇指關節機構110的側壁1111上配置多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600，用以作為傳動導線400的運動軌道，在本發明的實施例中，傳動導線400是由兩個獨立線段所組成，包括:作為牽引手指彎曲的屈端傳動導線420與牽引手指伸直的伸端傳動導線410。導線滑輪組600包括第一滑輪組611/612/613及第二滑輪組621/622, ，分別用來與傳動導線400中的伸端傳動導線410與屈端傳動導線420接觸；其中，第一滑輪組611/612/613與伸端傳動導線410接觸，而第二滑輪組621/622與屈端傳動導線420接觸。伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的一端與同一個馬達220的不同位置上連接，而伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的另一端則分別固接在拇指驅動軸114第二連接部1143上的同一位置或是不同的位置上；由於本發明的拇指驅動軸114第二連接部1143可以由組合方式形成，故第二連接部1143的內部可以為中空或是部分中空，故可以配置一個轉盤未顯示於圖中於其中，可以讓伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的末端是固定在第二連接部1143內部的轉盤上。很明顯的，本發明配置轉盤的主要目的，是藉由不同大小的轉盤兩端來提供一個位移距離。當復健輔具系統10要驅動拇指驅動軸114的第二連接部1143時，伸端傳動導線410與第一滑輪組611/612/613及滑輪622接觸，而屈端傳動導線420則先穿過拇指滑軌連桿112再與一個拇指滑軌卡楯1124及第二滑輪組621/622接觸；其中，轉盤可引導伸端傳動導線410與屈端傳動導線420於第二連接部1143內順暢滑動。
當馬達220以逆時鐘方向轉動時，一方面帶動屈端傳動導線420往逆時鐘方向移動，另一方面，則同時帶動伸端傳動導線410往逆時鐘方向移動；此時，屈端傳動導線420會先帶動拇指掌指關節111中的拇指滑軌連桿112沿著拇指滑軌1113移動，當拇指滑軌連桿112移動至拇指滑軌1113的終端時，即不會再彎曲；接著，屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會繼續帶動拇指驅動軸114的第二連接部1143往逆時鐘方向轉動；再接著，驅動第一連接部1141來帶動拇指遠節關節115以拇指指關節117為軸心進行彎曲。
很明顯的，在本發明的較佳實施例中，使用第一滑輪組611/612/613及第二滑輪組621/622分別與伸端傳動導線410與屈端傳動導線420接觸的設計，除了用來使伸端傳動導線410與屈端傳動導線420維持在一個的張力狀態之外，還可以避免伸端傳動導線410與屈端傳動導線420在運動過程中發生纏繞。例如，當第一滑輪組611/612/613與伸端傳動導線410接觸時，伸端傳動導線410會與滑輪611及滑輪612的一端接觸，接著，伸端傳動導線410會繞過滑輪613並與滑輪613的另一端接觸，使得在滑輪612與滑輪613形成類似S型的交錯接觸，再接著，伸端傳動導線410會繞過滑輪622，並與滑輪622的另一端接觸，同樣於滑輪622與滑輪613形成類似S型的交錯接觸；最後，將伸端傳動導線410固定在第二連接部1143內部的轉盤上。同樣的，當第二滑輪組621/622與屈端傳動導線420接觸時，屈端傳動導線420會先與滑輪621的一端接觸，接著，屈端傳動導線420會繞過滑輪622的另一端接觸並與滑輪621形成類似S型的交錯接觸；再接著，屈端傳動導線420會在繞過拇指滑軌卡楯1124後，再穿過拇指滑軌連桿112中；最後，將屈端傳動導線420固定在第二連接部1143內部的轉盤上。
請參考圖5B，是本發明拇指關節中的拇指掌指關節中的拇指掌指關節分解圖示意圖。如圖5B所示，拇指掌指關節111是由一個側壁1111及另一個側壁1112所組成，且側壁1111與側壁1112之間形成一個容置空間，用以容置拇指滑軌連桿112；其中，導線滑輪組600可以選擇性的固接於兩側壁1111、1112的容置空間中，同時，可以藉由側壁1112上的多個固定螺絲未顯示於圖中將側壁1111與側壁1112之間組合固定成一體。此外，在拇指滑軌連桿112位於底座的兩端點處，配置一對貫穿孔1123，可以讓屈端傳動導線420能夠穿過貫穿孔1123，使得屈端傳動導線420與拇指滑軌連桿112形成接觸；故當屈端傳動導線420被驅動時，拇指滑軌連桿112會被屈端傳動導線420帶動，使得拇指滑軌連桿112可以在拇指滑軌1113的兩個終端間移動。
在此要強調的是，本發明是使用滑輪組600來作為驅動拇指關節機構110彎曲時的傳動導線400的運動軌道；前述說明僅為本發明的實施例之一；很明顯的，對於使用幾個滑輪來與傳動導線400接觸，以及傳動導線400與每一個滑輪接觸的方式或方向，本發明均不加以限制。此外，為了能夠準確地得到伸端傳動導線410與屈端傳動導線420上的張力資料，本發明在伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的材質是選擇金屬線，特別是直徑0.5~1mm的金屬線；同樣的，本發明對於使用何種材質的金屬線，也並不加以限制。
接著，請參考圖5C，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中拇指關節機構彎曲示意圖。如圖5C所示，拇指掌指關節111的側壁1111上配置多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600，用以作為傳動導線400的運動軌道；在本發明的實施例中，傳動導線400是由兩個獨立線段所組成，包括:伸端傳動導線410與屈端傳動導線420。導線滑輪組600包括第一滑輪組611/612/613及第二滑輪組621/622，用來與伸端傳動導線410與屈端傳動導線420接觸；其中，伸端傳動導線410與第一滑輪組611/612/613及輪組622接觸，而屈端傳動導線420則至少會與第二滑輪組621/622接觸。
由於伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的一端與同一個馬達220的不同位置連接，而伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的另一端則分別固接在拇指驅動軸114內的轉盤上。當馬達220以逆時鐘方向轉動時，一方面帶動屈端傳動導線420往逆時鐘方向移動，另一方面則同時帶動伸端傳動導線410往逆時鐘方向移動，藉由屈端傳動導線420與伸端傳動導線410帶動手指驅動軸114的第二連接部1143往逆時鐘方向轉動；此時，屈端傳動導線420會先帶動拇指掌指關節111中的拇指滑軌連桿112沿著拇指滑軌1113移動，當拇指滑軌連桿112移動至拇指滑軌1113的終端時，即不會再彎曲；接著，屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會繼續帶動第二連接部1143的轉動，用以推動第一連接部1141，使得第二連接部1143及第一連接部1141帶動帶動拇指近節指骨113及拇指遠節指骨115彎曲；例如，在本發明的實施例中，藉由驅動第一連接部1141來帶動拇指遠節關節115以拇指指關節117為軸心進行彎曲，其最大彎曲角度為90度，如圖5C所示。
請參見圖6A，是穿戴式手部復健輔具系統中的手指關節機構分解示意圖。如圖6A所示，本發明的手指關節機構130是由手指掌指關節131、手指近節指骨133、手指驅動軸134、手指中節指骨135及手指遠節指骨137所組成，其中，手指掌指關節131與圖4A中的拇指掌指關節111結構相同，為一個具又容置空間的結構，可以用來容置手指滑軌連桿132；而容置空間是由至少一對側壁1311/1312所形成，並於其中一個側壁1312上配置多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600，這些由多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600可以配對的與傳動導線400接觸，用以作為傳動導線400的運動軌道；同時，於手指掌指關節131的一對側壁1311/1312上進一步還配置一個手指滑軌1313，在本發明的較佳實施例中，此手指滑軌1313為一弧狀軌槽，並且可以選擇將手指滑軌1313配置在導線滑輪組600中。此外，於手指掌指關節131的容置空間中，配置一個手指滑軌連桿132，此一手指滑軌連桿132的一端1322與手指近節指骨133的頂端1335連接，而手指滑軌連桿132的另一端上具有一個手指滑軌卡楯1324；當手指滑軌連桿132配置於手指掌指關節131的容置空間後，此手指滑軌卡楯1324可以樞接在手指滑軌1313中，使得手指滑軌連桿132可以藉由手指滑軌卡楯1324的樞接並藉由傳動導線400的牽引，而使手指滑軌連桿132在手指滑軌1313之間移動。此外，在手指滑軌連桿132位於底座的兩端點處，配置一對貫穿孔1323，可以讓屈端傳動導線420穿過手指滑軌連桿132的貫穿孔1323之後，與手指驅動軸134中的驅動部1341連接；此外，於手指掌指關節131中配置導線滑輪組600的設計目的，是用來説明穩定傳動導線400軌道。
請繼續參考圖6A所示，手指近節關節133是由兩開放端1331/1333及一頂端1335所形成，其頂端1335與手指滑軌連桿132上的一端1322連接，而其相對的另一開放端1333具有與頂端1335兩側端連接的兩側邊13331，並於兩側邊13331的向頂端1335外側及向下延伸一距離的開放端上配置第一樞接孔13333；而於一對手指近節側邊13331的近節樞接孔13333旁邊另外配置近節輔助樞接孔13335；在本發明的實施例中，頂端1335具有一寬度，並於頂端1335的端面上形成一個向上凸出的連接端1337；其中，頂端1335的寬度及兩側邊13331的向外側及向下延伸距離，都是用來配合使用者的手指尺寸設計。
請繼續參考圖6A所示，手指中節指骨135是由兩開放端1351、1353及一頂端1355所形成，其相鄰手指近節關節133的一開放端1353具有與頂端1355兩端連接的兩側邊13531，且在每一手指中節側邊13531的終端上形成一對中節終端樞接孔13535，此對樞接孔13535可以與手指近節關節133上的近節樞接孔13333連接並形成一個可以轉動的手指近掌關節138；而於手指中節指骨135的另一開放端1353，具有與中節頂端1355兩端連接的兩側邊13531，且在每一側邊13531的始端上配置一對中節終端樞接孔13535。
請繼續參考圖6A所示，手指遠節指骨137是由兩開放端1371/1373及一頂端1375所形成，其相鄰手指中節指骨135的一端1373具有與頂端1375兩端連接的一對側邊1377，並於兩側邊1377的向頂端1375外側及向下延伸一距離的開放端上配置樞接孔13731；很明顯的，手指中節指骨135上的樞接孔13533是與手指遠節指骨137上的置樞接孔13731相應的樞接後，形成一個可以轉動的手指遠掌關節139；而於手指遠節指骨137的另一端1371為一開放的終端；此外，在手指遠節指骨137的頂端1375端面上具有一的連接端1372，並且於凸出的連接端1372的終端上形成一對樞接孔13721。
再接著，請繼續參考圖6A所示，手指驅動軸134是由驅動部1341、第一連接臂1343、第二連接臂1345及第三連接臂1347所組成；驅動部1341、第一連接臂1343、第二連接臂1345及第三連接臂1347均具有兩開放端，並於每一開放端上均各自配置有一對樞接孔；因此，可以藉由第一連接臂1343一端上的樞接孔與第二連接臂1345的相鄰第一連接臂1343一端上的樞接孔13453樞接，而第一連接臂1343另一端上的樞接孔13431與驅動部1341一端上的樞接孔13411連接；而驅動部1341的另一端上的樞接孔13413是與手指近節指骨133的連接端1337上的一對樞接孔13371連接。第二連接臂1345另一端的終端具有一對樞接孔13451，而此對樞接孔13451是用來與手指遠節指骨137的連接端1372上的樞接孔13721連接。此外，第二連接臂1345在與第一連接臂1343連接端的靠近外側的終端上，進一步配置一對定位樞接孔13457。另外，在第三連接臂1347一端的終端具有一對樞接孔13471，而此對樞接孔13471是用來與手指近節指骨133的輔助樞接孔13335連接；另外，第三連接臂1347的另一端與第二連接臂1345的定位樞接孔13457樞接；很明顯的，在手指關節機構130完成連接並維持在伸直的姿勢下，第三連接臂1347與第二連接臂1345之間的夾角接近90度。
請參考圖6B，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手指關節機構結合示意圖。如圖6B所示，當手指關節機構130藉由手指驅動軸134與手指近節指骨133及手指遠節指骨137結合並將關節推動至終端形成一直線形狀，手指滑軌132兩個終端的法線交叉點即為一個虛擬中心點140，此虛擬中心點140與手指近掌關節138以及手指遠掌關節139可以維持在一條水準線上；其中，虛擬中心點140是做為手指近節指骨133彎曲時的參考中心點，而手指近掌關節138是做為手指中節指骨135轉動的軸心，以及手指遠掌關節139是做為手指遠節指骨137轉動的軸心。故當手指驅動軸134被傳動導線400驅動後，以第三連接臂1347作為驅動部1341轉動時的傳動作用力的導桿，使得手指滑軌連桿132在手指滑軌1313的兩個終端間移動。此外，在本發明的一個較佳實施例中，可以將第二連接臂1345與第三連接臂1347以一體成型方式形成。
請參考圖6C，是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手指關節由傳動導線牽引活動的示意圖。如圖6C所示，手指關節機構130的側壁1311上配置多個導線滑輪所形成的導線滑輪組600，用以作為傳動導線400的運動軌道；在本發明的實施例中，傳動導線400是由兩個獨立線段所組成，包括:伸端傳動導線410與屈端傳動導線420。導線滑輪組600包括第一滑輪組611/612/613及第二滑輪組621/622，用來與伸端傳動導線410與屈端傳動導線420接觸；其中，第一滑輪組611/612/613與伸端傳動導線410接觸，而第二滑輪組621/622與屈端傳動導線420接觸。
此外，屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的一端與同一個馬達220的不同位置上連接，而屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的另一端則分別固接在驅動部1341內部的轉盤未顯示於圖中不同的位置上；由於本發明的驅動部1341可以由組合方式形成，故驅動部1341的內部可以為中空或是部分中空，故可以配置一個轉盤於其中，然而，本發明配置轉盤的主要目的，是藉由不同大小的轉盤兩端來提供一個位移距離。當復健輔具系統10要驅動手指驅動軸134的驅動部1341時，伸端傳動導線410與第一滑輪組611/612/613及滑輪622接觸，而屈端傳動導線420則先穿過手指滑軌132再與第二滑輪組621/622接觸；其中，轉盤可引導伸端傳動導線410與屈端傳動導線420於驅動部1341內順暢滑動。在此要強調，由於手指掌指關節131與圖4A中的拇指掌指關節111結構相同，因此，伸端傳動導線410及屈端傳動導線420與第一滑輪組611/612/613、第二滑輪組621/622及手指滑軌連桿132的接觸方式相同請參考第21段的說明，不再贅述。
由於屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的一端與同一個馬達220的不同位置連接，而屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的另一端則分別固接在手指驅動軸134上。當馬達220以逆時鐘方向轉動時，一方面帶動屈端傳動導線420往逆時鐘方向移動，另一方面則同時帶動伸端傳動導線410往逆時鐘方向移動，藉由屈端傳動導線420與伸端傳動導線410帶動手指驅動軸134的驅動部1341往逆時鐘方向轉動；此時，屈端傳動導線420會先帶動手指掌指關節131中的手指滑軌連桿132沿著手指滑軌1313移動，當手指滑軌連桿132移動至手指滑軌1313的終端時，即不會再彎曲；接著，屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會繼續帶動驅動部1341的轉動，用以推動第一連接臂1343及第二連接臂1345，使得第一連接臂1343及第二連接臂1345分別帶動手指近掌關節138以及手指遠掌關節139轉動，用以帶動手指中節指骨135及手指遠節指骨137彎曲，如圖6C所示，其中，圖6C是本發明穿戴式手部復健輔具系統中的手指關節彎曲示意圖。此外，本發明的手指掌指關節131分解圖與圖5A及圖5B所示的拇指關節中的拇指掌指關節111分解示意圖是相同的，不再贅述。
此外，要進一步說明的是，在本發明的較佳實施例中，拇指關節機構110中的拇指掌指關節111與手指關節機構130中的手指掌指關節131兩者在結構上是相同的設計，包括: 手指滑軌連桿132、第一滑輪組611/612/613及第二滑輪組621/622的設計；故使得拇指掌指關節111中的拇指驅動軸114與手指掌指關節131中的手指驅動軸134藉由屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的牽引來驅動的設計也相同；其間的差異在於:當拇指驅動軸114被屈端傳動導線420與伸端傳動導線410驅動後，可以帶動拇指近節指骨113與拇指遠節指骨115以拇指指關節117為軸心彎曲或伸直；而當手指驅動軸134被屈端傳動導線420與伸端傳動導線410驅動後，可以帶動手指近節指骨133與手指中節指骨135以手指近掌關節138為軸心彎曲或伸直，以及同時帶動手指中節指骨135及手指遠節指骨137以手指遠掌關節139為軸心彎曲或伸直。
此外，如前述的圖2A所示，本發明的手部輔具單元100包括一個拇指關節機構110、多個手指關節機構130及一個手掌基座150所組成；其中，對應至人體的手部時，由於手指關節機構130結構及運動方式均相同，故每一個手指關節機構130可以做為食指、中指、無名指及小指等，不再贅述；此外，手指關節機構130只有在做為食指、中指、無名指及小指時，每一關節的大小尺寸不同。
請參考前述的圖2C所示，傳動導線400是分別對應五個手指的五對傳動導線，即包括:五對伸端傳動導線410與屈端傳動導線420所組成，每一對伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的一端與五個手指結構中的驅動軸114/134連接，之後，經過手掌基座150再連接到張力感單元300上的多組彈性感測柱321，隨後再拉往下方並與相對應的馬達220連接；因此，張力感測單元300中亦應配置有五對彈性感測柱321，用以分別對應五對伸端傳動導線410與屈端傳動導線420，來偵測出伸端傳動導線410與屈端傳動導線420的張力大小；而在本發明的較佳實施例中，在每一彈性感測柱321的端點上，進一步配置彈性滑輪312，以供伸端傳動導線410與屈端傳動導線420在與彈性感測柱321接觸時，可以降低阻力。
接著，請參考圖7，是本發明穿戴式手部復健輔具系統張力感測器原理示意圖。如圖7所示並參考圖2C，首先，在本發明的實施例中，每一個彈性感測柱321是與屈端傳動導線420及伸端傳動導線410接觸，當馬達220轉動並帶動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410運動時，很明顯的，屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會被拉緊，故會以彈性感測柱321為中心，分別與馬達220及驅動軸114/134之漸形成夾角θ，當系統知道傳動導線400作用在彈性感測柱321的等效力量Feq 後，就可以使用三角函數的關係得到屈端傳動導線420與伸端傳動導線410上的張力值(tension)；之後，再將量測到的張力值資料傳送至控制單元500中分析，以作為控制單元500評估使用者的手指狀況。
接著，本發明進一步揭露穿戴式手部復健輔具系統另一實施例。首先，請參考圖8，是本發明穿戴式手部復健輔具系統另一實施例的系統架構示意圖。如圖8所示，穿戴式手部復健輔具系統20包括:基座21、手部輔具單元100以及多對連接基座21與手部輔具單元100的套管400A所組成。此外，基座21是由一個上蓋體211及一個底板212所組成，使得上蓋體211及底板212之間具有一個容置空間。再者，在上蓋體211的接近中央處形成一個灌穿孔並於此灌穿孔上配置一個剛管22，用以讓每一條套管400A都能通過此一剛管22。另外，在底板212的兩相對端上，則分別配置有把手213，以便於搬動基座21。同時，在本實施例中的手部輔具單元100與前述圖3A至圖6C中該的結構相同，故不再贅述。
接著，請參考圖9，是本發明套管的示意圖。首先，如圖9所示，套管400A是由一種可撓性的材料所形成，每一條套管400A具有中空的空間，使得每一條屈端傳動導線420與伸端傳動導線410可以配置在套管400A中，並且可以在每一條套管400A的中空空間內滑動，很明顯的，每一條屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的長度是大於其外部的套管400A；其中，套管400A的材料可以選擇由金屬、塑膠、碳纖維、玻璃材料或其它合適的材料製成，並且可以讓配置在套管400A中空空間內的每一條屈端傳動導線420與伸端傳動導線410能夠以最小的摩擦值滑動，很明顯的，對此套管400A的材質，本發明並不加以限制。
再接著，請參考圖10，是本發明穿戴式手部復健輔具系統的基座內部示意圖。如圖10所示，在基座21的底板212上配置有五個致動單元24，每一致動單元24可以與一條屈端傳動導線420及一條伸端傳動導線410的一端連接；由於，屈端傳動導線420及一條伸端傳動導線410的另一端是與手部輔具單元100中的一個拇指關節機構110或是手指關節機構130連接。此外，每一致動單元24也與一個馬達220連接，顧可以藉由馬達220的轉動來帶動致動單元24轉動，進而帶動屈端傳動導線420及伸端傳動導線410轉動，使得與屈端傳動導線420及伸端傳動導線410另一端連接的拇指關節機構110或是手指關節機構130能夠藉由屈端傳動導線420及伸端傳動導線410轉動而產生彎曲或伸直的動作，進而同時帶動使用者的手指跟隨拇指關節機構110或是手指關節機構130同步彎曲或伸直。
請繼續參考圖10，在本發明的實施例中，是將三個致動單元24平行排列在底板212上，而另外兩的致動單元24則相鄰配置在三個致動單元24的一側邊上。然而，本發明對於底板212上的五個致動單元24的配置方式並不加以限制。此外，在相鄰五個致動單元24的空間處，配置一個伺服控制單元510，此伺服控制單元510是由印刷電路板(PCB)所形成。此伺服控制單元510配置五個伺服電路520並分別對應一個致動單元24；同時，伺服控制單元510配置有編碼器及解碼器未顯示於圖中，可以接收控制裝置500的指令來啟動馬達220並帶動致動單元24轉動，同時，也可以將馬達220轉動的角度編碼回傳至控制單元500。另外，可以看到，在底板212的兩相對端上，則分別配置有把手213，以便於搬動基座21。
請參考圖11A及11B，是本發明的致動單元的立體是意圖及側視示意圖。首先，如圖11A所示，致動單元24是由一框架所組成，其中，框架是由一個上板241與一個背板242的一端固接，而一個下板243與背板242的一另端固接，因此，使得下板243與上板241以背板242的高度為間隔而彼此平行於背板242的同一側邊。接著，在下板243另一開放端上，則配置一個支撐架244，此支撐架244用來支撐馬達220，同時，支撐架244的平面上具有一個通孔，用以讓馬達220的軸(shaft)221通過，使得軸221的一端與一個圓周體的旋轉器222連接。再接著，在支撐架244的另一開放端上，則與一個連接板245固接，而在連接板245在朝背板242方向的另一開放端上，則配置一個光遮斷器(Photo Interrupter)248，並使光遮斷器248位於旋轉器222的上方處。
請繼續請參考圖11A，上板241上具有兩個開口，且在每一個開口中，嵌入一剛性管體246，而在剛性管體246凸出上板241的開放端上，則配置一個滾花螺帽(knurled head)247。當每一個套管400A固定在剛性管體246後，可以藉由滾花螺帽247的上下滑動及旋轉來減少或增大對套管400A連接的剛性管體246兩端的相對距離，用以調節套管400A內部屈端傳動導線420及伸端傳動導線410的相對張力大小，從而調整傳動導線的張力至適當的安裝範圍。接著，在下板243上的空間，特別是在背板242與支撐架244之間的空間上，配置一對張力感測單元300A。很明顯的，旋轉器222是配置在上板241與張力感測單元300A之間的適當距離。特別要說明的，由圖11B可以看出，上板241上具有兩個開口以及一對張力感測單元300A並非平行對齊的，而是一前一後的排列，其目的是為了讓屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別通過上板241的一對套管400A後，能夠在不同的位置與旋轉器222接觸，以避免屈端傳動導線420及伸端傳動導線410互相幹擾或纏繞。
請繼續請參考圖11A，光遮斷器248是由一中ㄇ字型的結構所形成，藉由ㄇ字型的一凸出邊上的光二極體與另一凸出邊上的電晶體來形成遮斷控制。如圖11A可以看到，在旋轉器222面對馬達220的一端上，進一步配置一個擋片223，此擋片223有一半或是180度的半徑是與旋轉器222的半徑相同即相同的圓周，而另一半的半徑則大於旋轉器222的半徑，其中，較大半徑的部分可以通過光遮斷器248的ㄇ字型結構，使得光遮斷器248一側的光被遮斷，而使電晶體被關閉。很明顯的，在本發明所揭露的實施例中，馬達220轉動的角度被限制在180度將於之後說明，即為本發明的預設值之一；因此，當馬達220轉動的角度超過180度時，旋轉器222較大半徑的部分就會通過光遮斷器248，使得電晶體被關閉，進而使得馬達被強迫斷電並停止輸出轉動角度；此外，此一馬達強迫停止的訊號，也會經由伺服控制單元510上的編碼器及解碼器傳送至控制單元500，並命令穿戴式手部復健輔具系統停止動作，避免患者受傷。在此要說明，選擇多少角度作為旋轉器222大小半徑的劃分，本發明並不加以限制；同時，使用何種光遮斷器248的構造，本發明並不加以限制。
請再請參考圖11A，當屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別通過上板241的一對套管400A後，會在不同的位置與旋轉器222接觸，以避免屈端傳動導線420及伸端傳動導線410互相幹擾或纏繞；而在本發明的實施例中，可以在旋轉器222形成一前一後呈彼此間隔平行的兩條凹槽，用以將屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別配置在一個凹槽中，其配置的方式，是將屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別繞過凹槽至少一圈，以使屈端傳動導線420及伸端傳動導線410被固定在旋轉器222上。同時，為了使屈端傳動導線420及伸端傳動導線410與旋轉器222及張力感測單元300A上的彈性滑輪312接觸時，能夠筆直的與下板243垂直，因此，本發明的一對張力感測單元300A並非平行對齊的，而是一前一後的排列，並分別對準旋轉器222形成一前一後的兩條凹槽。而需要控制屈端傳動導線420及伸端傳動導線410與下板243垂直的目的，是避免屈端傳動導線420及伸端傳動導線410產生偏角時，在馬達220轉動時，會使偏移的屈端傳動導線420及伸端傳動導線410在彈性滑輪312產生力的分量，造成張力感測器330傳回的張力大小錯誤，進而使得控制裝置500在治療過程中，誤判馬達220輸出的轉動角度，而造成復健者受傷。
請參考圖12，是本發明的傳動導線與旋轉器及張力感測器連接的示意圖。如圖12所示，張力感測單元300A是由彈性滑輪312、彈性感測柱321及固接在下板243上的張力感測器330所組成，其中，張力感測器330與彈性滑輪312之間經由一彈性感測柱321連接，使得張力感測器330與彈性滑輪312之間保持一個距離。此外，旋轉器222在相對擋片223的另一側端上，則配置一對固定點2221、2222。當屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別通過上板241的一對套管400A後，會先分別通過不同的彈性滑輪312，然後，屈端傳動導線420及伸端傳動導線410再分別往旋轉器222方向拉伸，因此，屈端傳動導線420及伸端傳動導線410會與不同的彈性滑輪312產生接觸。接著，屈端傳動導線420及伸端傳動導線410分別在旋轉器222上的不同凹槽繞至少一圈後繞圈並未顯示在圖中，再將屈端傳動導線420及伸端傳動導線410的終端與旋轉器222上的固定點2221、2222連接；因此，當馬達220帶動旋轉器222轉動時，即可同時帶動屈端傳動導線420及伸端傳動導線410產生位移，進而可以牽引拇指關節機構110或是手指關節機構130彎曲。
接著，當一個需要進行拇指復健的患者，其拇指已經套進了穿戴式手部復健輔具系統20的拇指關節機構110中時，經由復健人員評估患者狀況後，由控制單元500發出馬達220轉動的命令。當馬達220依命令轉動時，即會帶動旋轉器222轉動同時轉動，並同時帶動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動，由於屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動均與張力感測單元300中的彈性滑輪312接觸，因此，可以通過彈性感測柱321量測到屈端傳動導線420上的張力以及伸端傳動導線410上的張力。另外，在進行復健過程中，除了可以在控制單元500設定一預設值，當拇指張力數值超過此預設值時，控制裝置500便命令穿戴式手部復健輔具系統停止動作，避免患者受傷，此預設值由醫師根據不同患者狀況設定條件。另外，本發明的穿戴式手部復健輔具系統20也可以藉由旋轉器222上的擋板223作為強迫馬達220停止轉動的保護機制。
當復健者穿戴上本發明上述的穿戴式手部復健輔具系統20後，由於套管400A是由一種可撓性的材料所形成，因此可以跟隨著復健者手臂移動手部輔具單元100，並在醫師藉由控制單元500的控制下，對個別的拇指關節機構110或是手指關節機構130進行復健。此外，本發明的穿戴式手部復健輔具系統20還可以進一步提供手掌完整功能的復健及測試。例如：當復健者穿戴上本發明上述的穿戴式手部復健輔具系統20後，復健者可以移動或轉動手臂，朝向一個物件（例如：一顆球），並在控制單元500的控制下，讓五根手指一起抓握物件，可以測試復健者手部完整功能的復健。
請參考圖13A，為穿戴式手部復健輔具系統的拇指關節機構被馬達旋轉角度帶動之彎曲曲線示意圖。如圖13A所示，橫軸為馬達旋轉角度(motor position)，縱軸為拇指關節機構彎曲角度(angles)，其中，點線是掌指關節 (Metacarpophalangeal，MCP)為對應拇指掌指關節111的旋轉角度，長虛線是θ2 為拇指指關節117的旋轉角度，而實線是拇指指關節IP(Interphalangeal) 為對應拇指驅動軸114的旋轉角度。首先，以拇指掌指關節111的旋轉角度來看，當馬達220轉動至30度左右時，會開始帶動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動，此時，屈端傳動導線420會先帶動拇指掌指關節111中的拇指滑軌連桿112移動，使得拇指滑軌連桿112最先感受到屈端傳動導線420施予的拉力而開始滑動並彎曲；接著，馬達220繼續旋轉至140度左右時，拇指滑軌卡楯1124已經移動至拇指滑軌1113的終端，很明顯的，拇指掌指關節111即不再彎曲；此時，由縱軸座標可看出，拇指掌指關節111彎曲接近60度，換句話說，在本發明的實施例中，拇指掌指關節111最大的彎曲角度為60度。另外，要說明的是，拇指掌指關節111連接手掌基座150與拇指近指指骨113之間，因此拇指掌指關節111會帶動拇指近指指骨113一起彎曲。
再接著，以拇指驅動軸114的旋轉角度來看，由圖13A可看出，當馬達220轉動至60度時，馬達220繼續轉動並拉動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410，使得屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會驅動拇指驅動軸114運動，其運動的角度如實線的θ2 所示，故藉由拇指驅動軸114轉動的角度來驅動拇指遠節指骨115以拇指指關節117為軸心彎曲；例如:當隨著馬達220拉動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410並轉動至60度左右時，拇指驅動軸114因感受到拉力而開始旋轉，拇指驅動軸114的角度θ2 因而上升。很明顯的，在本發明的實施例中，拇指驅動軸114會先受到屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的拉力而彎曲，故其彎曲的角度較快，接著，在拇指驅動軸114彎曲的過程中，會牽引拇指遠節指骨115使拇指指關節117彎曲；當拇指驅動軸114的θ2 角度到達130度時，即達到拇指指關節117最大的彎曲角度。此外，在馬達220轉動至60度左右時，此時拇指掌指關節111已彎曲至20度，而在此同時，拇指驅動軸114會開始受到屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的拉力而開始彎曲，隨後，會牽引拇指遠節指骨115彎曲。很明顯的，在本發明的實施例中，在馬達220轉動至60~140度的期間，拇指關節110中的拇指掌指關節111、拇指驅動軸114及拇指遠節指骨115會同時彎曲。
當一個需要進行拇指復健的患者，其拇指已經套進了穿戴式手部復健輔具系統的拇指關節機構中時，經由復健人員評估患者狀況後，由控制單元500發出馬達220轉動的命令。當馬達220依命令轉動時，即會同時帶動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動，由於屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動均與張力感測單元300中的彈性感測柱321接觸，因此，可以量測到屈端傳動導線420上的張力以及伸端傳動導線410上的張力。另外，在進行復健過程中，控制單元500可以設定一預設值，當拇指張力數值超過此預設值時，控制裝置500便命令穿戴式手部復健輔具系統停止動作，避免患者受傷，此預設值由醫師根據不同患者狀況設定條件。
請參見第13B圖，為穿戴式手部復健輔具系統的手指關節機構被馬達旋轉角度帶動之彎曲曲線示意圖。如圖8B所示，橫軸為馬達旋轉角度(motor position)，縱軸為手指關節機構彎曲角度(angles)，其中，點線標誌的掌指關節MCP為對應手指掌指關節131的旋轉角度，長虛線標示的近掌關節(proximal interphalangeal，PIP)為對應手指近掌關節138的旋轉角度，短虛線標示的遠掌關節 (Distal interphalangeal，DIP)為對應手指遠掌關節139的旋轉角度，而實線的θ2 是對應手指驅動軸134的旋轉角度。首先，由圖8B所示，當馬達220轉動至30度左右時，會開始帶動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410跟著移動，此時，屈端傳動導線420會先帶動手指掌指關節131中的手指滑軌連桿132移動，使得手指滑軌連桿132最先感受到拉力而滑動，並帶動手指掌指關節131開始彎曲，直到馬達旋轉角度至150度左右時，手指滑軌卡楯1324已經移動至手指滑軌1313的終端，故手指掌指關節131即不再彎曲；此時，由縱軸座標可知，手指掌指關節131彎曲約70度左右，換句話說，在本發明的實施例中，手指掌指關節131最大的彎曲角度為70度。另外，要說明的是，由於手指掌指關節131與手指近指指骨133是連接成一體的，故手指近指指骨133會被手指掌指關節131的彎曲帶動一起運動。
再接著，由圖13B可看出，當馬達220旋轉至120度以後，馬達220繼續轉動並拉動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410，使得屈端傳動導線420與伸端傳動導線410會驅動手指驅動軸134運動，其運動的角度如θ2 所示，並帶動手指近掌關節138與手指遠掌關節139旋轉。當馬達220轉動至120度後，手指掌指關節131即已滑動至手指滑軌1313的終端而不再彎曲，此時傳動導線400的拉力會引導至手指驅動軸134，藉由手指驅動軸134的轉動來推動手指近節指骨133與手指中節指骨135之間的手指近掌關節138彎曲；例如:當隨著馬達220拉動屈端傳動導線420與伸端傳動導線410並轉動至120度左右時，手指驅動軸134因感受到拉力而開始旋轉，驅動軸角度θ2 因而上升。很明顯的，在本發明的實施例中，手指驅動軸134會先受到屈端傳動導線420與伸端傳動導線410的拉力而轉動，故其轉動的角度較明顯；接著，當馬達220轉動至120度後，藉由手指驅動軸134轉動的角度來驅動手指近節指骨133與手指中節指骨135之間的手指近掌關節138彎曲，也同時驅動手指遠節指骨137與手指中節指骨135之間的手指遠掌關節139彎曲，其中，手指近掌關節138彎曲較手指遠掌關節139彎曲明顯。一直到馬達220轉動至240度後，手指掌指關節131維持在最大的彎曲角度為70度，手指近掌關節138彎曲角度為接近90度，手指遠掌關節139彎曲角度為接近50度，而手指驅動軸134可以轉動到達接近160度。
很明顯的，在本發明在手指關節機構130彎曲的實施例與拇指關節機構110彎曲的實施例的驅動是不相同的。在本發明的手指關節機構130彎曲的實施例中，在馬達220轉動至120度之前，手指關節130中的手指掌指關節131會受力而使手指驅動軸134彎曲，而其他的部分包括:手指近掌關節138及手指遠掌關節139均還沒有轉動；而當馬達220自120度轉動至240度期間，手指驅動軸134會同時帶動手指近掌關節138及手指遠掌關節139一起彎曲，但手指近掌關節138彎曲幅度較手指遠掌關節139明顯；而在此期間，手指掌指關節131彎曲角度保持在70度左右。
同樣的，當一個需要進行手指復健的患者，其手指已經套進了穿戴式手部復健輔具系統10的手指關節機構130中時，經由復健人員評估患者狀況後，由控制單元500發出馬達220轉動的命令。當馬達220依命令轉動時，即會同時帶動屈端傳動導線410與伸端傳動導線420跟著移動，由於屈端傳動導線410與伸端傳動導線420均與張力感測單元300中的彈性感測柱321接觸，因此，可以量測到屈端傳動導線410上的張力以及伸端傳動導線420上的張力。另外，在進行復健過程中，控制單元500可以設定一預設值，當手指張力數值超過此預設值時，控制裝置500便命令穿戴式手部復健輔具系統停止動作，避免患者受傷，此預設值由醫師根據不同患者狀況設定條件。
請參見圖14A，為本發明穿戴式手部復健輔具系統的馬達旋轉角度與拇指指關節(IP)彎曲角度軌跡的模擬實線與實際實驗虛線對照圖。如圖14A所示，拇指指關節(IP)為對應拇指遠節指骨115與拇指近節指骨113之間的相對角度，也就是拇指指關節117的轉動角度，其中，實線為根據本發明穿戴式手部復健輔具系統的拇指關節彎曲過程的模擬結果，而虛線為根據本發明穿戴式手部復健輔具系統的拇指關節實際被馬達驅動後的彎曲結果。由圖9A可知，當拇指驅動軸114角度θ2 到達約40度時，拇指指關節117開始彎曲。很明顯的，圖9A中的類比曲線實線與實際以馬達旋轉角度驅動拇指關節彎曲的曲線虛線是一致的，顯示本發明的拇指關節機構110的設計是接近理論值，基於此點，使得本發明可以不需要在拇指關節機構110中配置各種感應元件，而可以簡化到以導線來牽引之結果；同時也可以達到降低輔具重量及降低輔具製作成本等目的。
請參見圖14B，為穿戴式手部復健輔具系統的馬達旋轉角度與手指近掌關節(PIP)彎曲角度軌跡的模擬實線與實際實驗虛線。首先，手指近掌關節(PIP)是對應手指近掌關節138的轉動角度。由圖9B可知，當手指驅動軸134角度θ2 約在20度時，手指近掌關節138開始彎曲；當手指驅動軸134角度θ2 自20度轉動到達約150度期間時，手指近掌關節138的彎曲是接近線性。很明顯的，圖9B中的類比曲線實線與實際以馬達旋轉角度驅動手指近掌關節(PIP)彎曲的曲線虛線是一致的。
請參見圖14C，為穿戴式手部復健輔具系統的馬達旋轉角度與遠掌關節DIP彎曲角度軌跡的模擬實線與實際實驗虛線。首先，遠掌關節(DIP)是對應手指近掌關節139的轉動角度。由圖9C可知，當手指驅動軸134角度θ2 約在15度時，手指遠掌關節139開始彎曲。很明顯的，圖9C中的類比曲線實線與實際以馬達旋轉角度驅動遠掌關節(DIP)彎曲的曲線虛線是一致的。
根據圖14B及圖14C之對照圖，很明顯的，由本發明在馬達旋轉角度與手指近掌關節PIP彎曲角度軌跡、馬達旋轉角度與遠掌關節(DIP)彎曲角度軌跡類比曲線實線與實際以馬達旋轉角度驅動拇指關節彎曲的曲線虛線是一致的，顯示本發明的手指關節機構130的設計是接近理論值，基於此點，使得本發明可以不需要在手指關節機構130中配置各種感應元件，而可以簡化到以導線來牽引之結果。再根據圖14A、圖14B及圖14C的結果，顯示本發明的穿戴式手部復健輔具系統也可以達到降低重量及降低製作成本等目的。
以上該僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
010,20‧‧‧手部復健輔具系統
011,21‧‧‧基座
22‧‧‧剛管
24‧‧‧致動單元
100‧‧‧手部輔具單元
101‧‧‧支撐平臺
103‧‧‧基座固定座
105‧‧‧手掌固定座
110‧‧‧拇指關節機構
111‧‧‧拇指掌指關節
1111,1112‧‧‧拇指滑軌連桿兩側壁
1113‧‧‧拇指滑軌
112‧‧‧拇指滑軌連桿
1121‧‧‧拇指滑軌連桿前端
1123‧‧‧拇指連桿貫穿孔
1124‧‧‧拇指滑軌卡楯
113‧‧‧拇指近節指骨
1131‧‧‧拇指近節指骨開放端
1133‧‧‧拇指近節指骨另一開放端
1135‧‧‧拇指近節指骨頂端
1136‧‧‧拇指近節關節連接端
11361‧‧‧拇指近節關節連接端樞接孔
1137‧‧‧拇指近節指骨兩側邊
1139‧‧‧樞接孔
114‧‧‧拇指驅動軸
1141‧‧‧第一連接部
11411‧‧‧第一連接部開放端
1143‧‧‧第二連接部
11431‧‧‧拇指驅動部開放端
115‧‧‧拇指遠節指骨
1151‧‧‧拇指遠節指骨開放端
1153‧‧‧拇指遠節指骨另一放端
1155‧‧‧拇指遠節指骨頂端
1156‧‧‧拇指連接部
11561‧‧‧拇指連接部樞接孔
1157‧‧‧拇指遠節指骨兩側邊
1159‧‧‧樞接孔
117‧‧‧拇指指關節
119‧‧‧虛擬中心點
130‧‧‧手指關節機構
131‧‧‧手指掌指關節
1311,1312‧‧‧手指滑軌連桿側壁
1313‧‧‧手指滑軌
132‧‧‧手指滑軌連桿
1322‧‧‧手指滑軌連桿一端
1323‧‧‧手指連桿貫穿孔
1324‧‧‧手指滑軌卡楯
133‧‧‧手指近節指骨
1331‧‧‧手指近節前開放端
1333‧‧‧手指近節後開放端
13331‧‧‧手指近節側邊
13333‧‧‧近節樞接孔
13335‧‧‧輔助樞接孔
1335‧‧‧手指近節頂端
1337‧‧‧手指近節連接端
13371‧‧‧近節終端樞接孔
134‧‧‧手指驅動軸
1341‧‧‧手指驅動部
13411‧‧‧手指滑軌連桿的一端
13413‧‧‧手指滑軌連桿的另一端
1343‧‧‧第一連接臂
13431‧‧‧樞接孔
1345‧‧‧第二連接臂
13451‧‧‧第二連接臂樞接孔
13453‧‧‧樞接孔
13457‧‧‧定位樞接孔
1347‧‧‧第三連接臂
13471‧‧‧第三連接臂樞接孔
135‧‧‧手指中節指骨
1351‧‧‧手指中節前開放端
1353‧‧‧手指中節後開放端
13531‧‧‧手指中節側邊
13533‧‧‧中節始端樞接孔
13535‧‧‧中節終端樞接孔
1355‧‧‧手指中節頂端
137‧‧‧手指遠節指骨
1371‧‧‧手指遠節前開放端
1372‧‧‧手指遠節連接部
13721‧‧‧遠節終端樞接孔
1373‧‧‧手指遠節後開放端
13731‧‧‧遠節始端樞接孔
1375‧‧‧手指遠節頂端
1377‧‧‧手指遠節側邊
138‧‧‧手指近掌關節
139‧‧‧手指遠掌關節
140‧‧‧虛擬中心點
150‧‧‧手掌基座
151‧‧‧拇指關節連接部
152‧‧‧貫穿槽
153‧‧‧可拆卸式固定機構
154‧‧‧集線柱
155‧‧‧集線柱凹部
157,159‧‧‧固定孔
160‧‧‧外罩
200‧‧‧驅動裝置
211‧‧‧上蓋體
212‧‧‧底板
213‧‧‧手把
220‧‧‧馬達
221‧‧‧軸
222‧‧‧旋轉器
2221,2222‧‧‧固定點
223‧‧‧擋片
241‧‧‧上板
242‧‧‧背板
243‧‧‧下板
244‧‧‧支撐架
245‧‧‧連接板
246‧‧‧剛性管體
247‧‧‧滾花螺帽
248‧‧‧光遮斷器
300,300A‧‧‧張力感測單元
312‧‧‧彈性滑輪
320‧‧‧固定柱
321‧‧‧彈性感測柱
400‧‧‧傳動導線
400A‧‧‧套管
410‧‧‧伸端傳動導線
420‧‧‧屈端傳動導線
500‧‧‧控制單元
510‧‧‧伺服控制單元
600‧‧‧導線滑輪
611、612、613、621、622‧‧‧滑輪
圖1為本發明穿戴式手部復健輔具系統之系統架構示意圖； 圖2A為本發明對穿戴式手部復健輔具系統俯視示意圖； 圖2B為本發明對穿戴式手部復健輔具系統側視示意圖； 圖2C為本發明對穿戴式手部復健輔具系統上視示意圖； 圖3A為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手掌關節機構俯視示意圖； 圖3B為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手掌關節機構仰視示意圖； 圖3C為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手掌關節機構側視示意圖； 圖4A為本發明對穿戴式手部復健輔具系統拇指關節機構分解示意圖； 圖4B為本發明對穿戴式手部復健輔具系統拇指關節機構結合示意圖； 圖5A為本發明對穿戴式手部復健輔具系統拇指掌指關節機構局部的剖面示意圖； 圖5B為本發明對穿戴式手部復健輔具系統拇指掌指關節機構分解示意圖； 圖5C為本發明對穿戴式手部復健輔具系統拇指關節機構彎曲示意圖 圖6A為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手指關節機構分解示意圖； 圖6B為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手指關節機構結合示意圖； 圖6C為本發明對穿戴式手部復健輔具系統手指關節機構彎曲叵面示意圖； 圖7為本發明穿戴式手部復健輔具系統張力感測器原理示意圖； 圖8為本發明穿戴式手部復健輔具系統另一實施例的系統架構示意圖； 圖9為本發明套管的示意圖； 圖10為本發明穿戴式手部復健輔具系統的基座內部示意圖； 圖11A為本發明的致動單元的立體示意圖； 圖11B為本發明的致動單元的側視示意圖； 圖12為本發明的傳動導線與旋轉器及張力感測器連接的示意圖； 圖13A為穿戴式手部復健輔具系統關節機構馬達的旋轉角度與拇指關節彎曲程度的對照示意圖； 圖13B為穿戴式手部復健輔具系統關節機構馬達的旋轉角度與手指關節彎曲程度的對照示意圖； 圖14A為穿戴式手部復健輔具系統馬達的旋轉角度與拇指指關節彎曲程度對照示意圖； 圖14B為穿戴式手部復健輔具系統馬達的旋轉角度與手指近掌關節彎曲程度的對照示意圖；及 圖14C為穿戴式手部復健輔具系統馬達的旋轉角度與手指遠掌關節彎曲程度的對照示意圖。

Claims (20)

  1. 一種穿戴式手部復健輔具系統，包括： 一基座，是由上蓋體及底板所組成，於該蓋體及該底板之間具有一容置空間，且該上蓋體接近中央處形成一灌穿孔； 一手部輔具單元，是由一拇指關節機構與多個手指關節機構所組成，而該拇指關節機構與每一個手指關節機構上均配置一個驅動軸； 至少一致動單元，是配置在該基座的底板上； 多對套管，每一個該套管具有一中空空間，並於該空間中配置一長度大於套管的傳動導線，使得該傳動導線可以在該套管的空間中滑動； 其中，每一該致動單元包括： 一框架，是由具有兩個貫穿孔的上板、背板、下板以及具有一個通孔的支撐架所組成，其中，該上板與該背板的一端固接，而該下板與該背板的一另端固接，使得該下板與該上板以該背板的高度為間隔而彼此平行於該背板的同一側邊，及在該下板另一開放端上固接一個支撐架； 一馬達，配置在該支撐架上，並具有一軸，並將該軸穿過該支撐架上的通孔； 一旋轉器，為一圓周體並與該軸連接，其上配置兩個間隔的平行凹槽，而於圓周體一側端上的相對端配置一對固定點；以及 一對張力感測單元，是配置在該下板上，是由彈性滑輪、彈性感測柱及固接在該下板上的張力感測器所組成，而該張力感測器與該彈性滑輪之間經由該彈性感測柱連接；其中， 每一該套管對的一端與該手部輔具單元連接，而其另一端連接至該上板的兩個貫穿孔，使得每一該傳動導線的一端與該驅動軸連接，而每一該傳動導線的另一端則在繞過該彈性滑輪並與該凹槽接觸後，其終端與該對固定點連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其進一步包括一連接板，該連接板的一端固接於該支撐架的另一開放端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中該連接板在朝該背板方向的另一開放端上，則配置一光遮斷器，並使該光遮斷器位於該旋轉器的上方處。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其進一步包括一擋片，該擋片是配置在該旋轉器圓周體的另一側端上，且該擋片的半徑大於該圓周體的半徑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中該上板上的兩個開口，分別嵌入一剛性管體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中在該剛性管體凸出上板的一開放端上，分別配置一滾花螺帽。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中該套管由一種可撓性的材料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中該上蓋體的灌穿孔上配置一個剛管。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中該多對套管通過該剛管進入該基座內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式手部復健輔具系統，其中進一步在該底板上配置一個伺服控制單元。
  11. 一種手部復健輔具系統的拇指關節機構，其特徵在於，包括： 一拇指掌指關節，具有一容置空間，用以容置一個滑軌連桿，該容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於該兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與該滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置一第一導線滑輪組及一第二導線滑輪組； 一拇指驅動軸，是由一第一連接部及一第二連接部所形成，該第一連接部及該第二連接部均具有兩個開放端，並將該第一連接部的其中之該開放端與該第二連接部的其中之該開放端連接，而該第一連接部的另一開放端與一個拇指遠節關節連接，同時，該第二連接部的另一開放端與一個拇指近節關節端連接； 一第一傳動導線，其一端固接於該馬達上，而其另一端固接於該第二連接部的一端上，同時，該第一傳動導線與該第一導線滑輪組接觸；及 一第二傳動導線，其一端固接於該馬達上，而其另一端固接於該第二連接部的另一端上，該第二傳動導線與該第二導線滑輪組接觸，同時，該第二傳動導線進一步與該滑軌連桿接觸。
  12. 如申請專利範圍第11項該拇指關節機構，其中該第一傳動導線及該第二傳動導線為金屬材質。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的拇指關節機構，其中該拇指滑軌為弧型結構。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的拇指關節機構，其中該第一導線滑輪組是由三個導線滑輪所組成。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的拇指關節機構，其中該第二導線滑輪組是由二個導線滑輪所組成。
  16. 一種手部復健輔具系統的手指關節機構，其特徵在於，包括 一手指掌指關節，具有一容置空間，用以容置一滑軌連桿，該容置空間是由至少兩個側壁所形成，並於該兩個側壁上配置一個拇指滑軌，用以與該滑軌連桿的一端樞接，同時於其中一個側壁上配置一第一導線滑輪組及一第二導線滑輪組； 一手指近節指骨，具有兩開放端及頂端，其一開放端與該滑軌連桿上的另一端連接，而其相對的另一開放端具有與一頂端連接的兩側邊，並於該兩側邊上配置一輔助樞接孔，同時，於該頂端的一端面上形成一個向上凸出的一第一連接端； 一手指驅動軸，是由一驅動部、一第一連接臂、一第二連接臂及一第三連接臂所形成，每一該驅動部、第一連接臂、第二連接臂及第三連接臂均具有兩開放端，第一連接臂的開放端與第二連接臂的開放端連接，而該第一連接臂的另一開放端與驅動部的開放端連接，該第二連接臂在與該第一連接臂連接端靠近外側的終端上，進一步配置一對定位樞接孔，其中，該驅動部的另一開放端與一個手指近節關節的一端連接，該第二連接臂的另一開放端與一個拇指遠節關節連接，而該第三連接臂的一端與該定位樞接孔連接，而另一開放端與該手指近節關節的另一端連接； 第一傳動導線，其一端固接於馬達上，而其另一端固接於該第二連接臂上，同時，該第一傳動導線與該第一導線滑輪組接觸；及 第二傳動導線，其一端固接於該馬達上，而其另一端固接於該第二連接臂上，該第二傳動導線與該第二導線滑輪組接觸，同時，該第二傳動導線進一步與該滑軌連桿接觸。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的復健的手指關節機構，其中該第一傳動導線及該第二傳動導線為金屬材質。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的復健的手指關節機構，其中該手指滑軌為弧型結構。
  19. 如申請專利範圍第16項所述的復健的手指關節機構，其中該第二導線滑輪組是由二個導線滑輪所組成。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的復健的手指關節機構，其中該第一導線滑輪組是由三個導線滑輪所組成。
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