TWI620559B - 穿戴式手指復健裝置 - Google Patents

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TWI620559B TW105144118A TW105144118A TWI620559B TW I620559 B TWI620559 B TW I620559B TW 105144118 A TW105144118 A TW 105144118A TW 105144118 A TW105144118 A TW 105144118A TW I620559 B TWI620559 B TW I620559B
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Abstract

本發明提供一種穿戴式手指復健裝置，可以穿戴式的配置於使用者之手掌上，以協助使用者復健手指。穿戴式手指復健裝置主要包含有：拇指機構、手指機構與小指機構，藉由上述元件彼此間相互作動後，能帶動使用者拇指、手指與小指彎曲與伸直，且能讓使用者於使用此手掌指復健裝置時，可以降低使用者物理性傷害。

Description

穿戴式手指復健裝置
本發明於此提供一種穿戴式手指復健裝置，特別是一種使用連桿及驅動桿來帶動使用者手指進行彎曲或伸直的穿戴式手指復健裝置。
目前臨床上用於病患復健之器具主要以機械性之醫療輔具為主，且現今之機械性醫療輔具大多為穿戴式之態樣。
因人類手指之結構具一定程度之複雜性，且又需維持一定程度之手指作動自由度，與手指相關之醫療輔具其設計上是具有一定之困難度。在目前已公開之相關專利中，大多以達成手指彎曲與伸直為其主要之技術功效，例如：大陸發明專利第CN102811690B號，其所揭露一種手指復健裝置，主要是採用導引線之方式來帶動使用者手指彎曲或伸直，且其所牽涉之馬達裝置(致動器)是採用馬達軸心向前或向後移動之方式來提供相關之動力來源；然而，在實際操作時，導引線位置之配置需精確地對齊使用者之手指掌指關節(Metacarpal joint，MCP joint)、近端手指間關節(Proximal phalangejoint，PIP joint)與遠端手指間關節(Distal phalange joint，DIP joint)之位置，因而增加此一裝置穿戴之複雜性，且又由於導引線在拉動使用者手指之過程中，可能因收線或放線之受阻而造成使用者手指之可能物理性傷害。
鑒於上述之因素，目前市場上需另提供一種非使用導引線來拉動使用者手指之相關機構，用以提高穿戴之方便性，且於裝置作動之過程中，對使用者手指所造成之可能物理性傷害也能降至最低。
鑒於上述之因素，目前市場上需另提供一種非使用導引線來拉動使用者手指之相關機構，用以提高穿戴之方便性，且於裝置作動之過程中，對使用者手指所造成之可能物理性傷害也能降至最低。
本發明另一主要目的，在提供一種手指機構，其主要包含有：一線性直驅馬達，是由馬達軸心與馬達裝置所組成，其中，馬達軸心是配置在馬達裝置中，而該馬達裝置是配置在一底桿上，該馬達軸心前端上具有一前馬達樞接孔，而馬達裝置的開放端配置一後馬達樞接孔，而該底桿的兩開放端具有一前樞接孔與一後樞接孔，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔連接；一手指第一連桿，其前端設置有一第一樞接孔，且於其接近中端處設置有一第二樞接孔，以及在其後端再設置一第三樞接孔，其中該第二樞接孔與該馬達軸心上的樞接孔連接，而該第三樞接孔與該底桿上的前樞接孔連接；一手指第二連桿，其前端設置有一第四樞接孔，且於其後端另設置有一第五樞接孔，其中，該第五樞接孔與該第一樞接孔連接；一手指第三連桿，其前端設置有一第五樞接孔，且於其後端另設置有一第六樞接孔；一手指第一驅動桿，其前端設置有一第七樞接孔，且於其後端另設置有一第八樞接孔，其中，該第八樞接孔與該第二樞接孔連接；一手指第二驅動桿，其前端設置有一第九樞接孔，且於其後端另設置有一第十樞接孔；一手指第三驅動桿，其前端設置有一第十一樞接孔，且於其 後端另設置有一第十二樞接孔，其中，該第十一樞接孔與該第四樞接孔、該第九樞接孔及該第六樞接孔連接；一手指掌指機構，其前端設置有向下延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十三樞接孔，且於其接近中端處設置有一第十四樞接孔，以及在其另一端上設置有第十五樞接孔，其中，該第十四樞接孔與該第十樞接孔連接，而該第十五樞接孔與該第八樞接孔連接；一手指近節指骨機構，其前端設置有一對第十六樞接孔，且於其另一端上設置有第十七樞接孔，同時於該兩端之間配置向上延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十八樞接孔，其中，該第十七樞接孔與該第十二樞接孔連接，而該第十七樞接孔與該第十三樞接孔連接；以及一手指遠節關節機構，其上端設置有一第十九樞接孔，且於相鄰該手指掌指關節機構一側的終端又設置有一對第二十樞接孔，其中，該第十九樞接孔與該第五樞接孔連接，同時，該對第二十樞接孔與該對第十八樞接孔連接。
本發明還有一主要目的，在提供穿戴式手指復健裝置，其主要包含有：一手掌基座，為一平板結構，具有前端及相對的後端，並於該前端與該後端之間具有兩側邊，且於其中一側邊上配置一關節連接部，使得該關節連接部與該平板結構形成一L形結構；四手指機構相鄰配置於該手掌基座的一端上；一拇指機構配置於該關節連接部上；其中，上述四手指機構中的小指機構與相鄰手指機構之間具有一偏移5~15度的夾角。
根據上述之目的，本發明是將拇指與4個手指(包括小指)均分別配置在相對應之底桿上，以形成模組化的拇指機構、手指機構與小指機構，因此，本發明經過模組化設計的穿戴式手指復健裝置，可以 根據使用者手指尺寸的大小來選擇適當尺寸的手指機構模組，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。
根據上述之目的，本發明可以根據使用者的手掌形狀來調整模組化的小指機構與相鄰模組化手指機構之間的偏離角度，增加小指與其餘三指間的放射狀配置自由度，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。此外，小指機構30的手指線性直驅馬達21的馬達軸心中心線與小指機構上的小指第一連桿的中心線之間，具有一位移距離d，而此一偏移設計之目的是可以進一步增加四隻手指間的放射狀配置自由度，使得使用者穿戴舒適外，也可以進一步的提高復健的效果。
根據上述之目的，本發明的模組化的拇指機構是配置在近似L型的關節連接部連接，使得拇指機構、手指機構及小指機構是固接在不同的平面上，用以符合人體在手掌指的自然構造，當拇指機構與手指機構、小指機構分別固定於手掌基座與關節連接部所形成的近似L型結構後，能夠使拇指機構在另一個方向上自由彎曲。此外，在手掌基座與關節連接部所形成的近似L型結構，除了可以很容易地讓使用者的五個手指能套入穿戴式手指復健裝置外，也能根據人類手掌指的生理結構，讓拇指機構彎曲時，不會與三個手指機構、小指機構產生干擾。
根據上述之目的，本發明所提供的模組化設計的穿戴式手指復健裝置，是經過優化設計，具有容易穿戴性、可調整性、舒適性及使用線性直驅馬達所產生的安全性等，可以讓使用者得到最大的復健效果。
1‧‧‧穿戴式手指復健裝置
10‧‧‧拇指機構
23‧‧‧手指掌指機構
11‧‧‧拇指線性直驅馬達
230‧‧‧手指連接部
111‧‧‧拇指馬達軸心
231‧‧‧手指樞接孔
112‧‧‧拇指馬達裝置
232‧‧‧手指樞接孔
1111‧‧‧拇指樞接孔
233‧‧‧手指樞接孔
1121‧‧‧拇指馬達樞接孔
24‧‧‧手指近節指骨機構
12‧‧‧拇指連桿驅動軸
240‧‧‧手指軸部
121‧‧‧拇指第一連桿
241‧‧‧手指樞接孔
1211‧‧‧拇指樞接孔
242‧‧‧手指樞接孔
1212‧‧‧拇指樞接孔
243‧‧‧手指樞接孔
1213‧‧‧拇指樞接孔
251‧‧‧手指遠節指骨機構
122‧‧‧拇指驅動桿
251‧‧‧手指樞接孔
1221‧‧‧拇指樞接孔
252‧‧‧手指樞接孔
1222‧‧‧拇指樞接孔
26‧‧‧手指底桿
123‧‧‧拇指第二連桿
261‧‧‧手指樞接孔
1231‧‧‧拇指樞接孔
262‧‧‧手指樞接孔
1232‧‧‧拇指樞接孔
263‧‧‧手指貫穿孔
13‧‧‧拇指掌指關節機構
264‧‧‧手指貫穿孔
131‧‧‧拇指樞接孔
50‧‧‧手掌基座
132‧‧‧拇指樞接孔
51‧‧‧關節連接部
14‧‧‧拇指手指機構
53‧‧‧鎖固件
141‧‧‧拇指樞接孔
54‧‧‧鎖固件
142‧‧‧樞接孔
30‧‧‧小指機構
15‧‧‧拇指底桿
40‧‧‧虛線
151‧‧‧拇指樞接孔
152‧‧‧拇指樞接孔
153‧‧‧拇指貫穿孔
154‧‧‧拇指貫穿孔
20‧‧‧手指機構
21‧‧‧手指線性直驅馬達
211‧‧‧手指馬達軸心
2111‧‧‧手指馬達樞接孔
212‧‧‧手指馬達裝
2121‧‧‧手指馬達樞接孔
22‧‧‧手指連桿驅動軸
221‧‧‧手指第一驅動桿
2211‧‧‧手指樞接孔
2212‧‧‧手指樞接孔
222‧‧‧手指第一連桿
2221‧‧‧手指樞接孔
2222‧‧‧手指樞接孔
2223‧‧‧手指樞接孔
223‧‧‧手指第二連桿
2231‧‧‧手指樞接孔
2232‧‧‧手指樞接孔
224‧‧‧手指第二驅動桿
2241‧‧‧手指樞接孔
2242‧‧‧手指樞接孔
225‧‧‧手指第三驅動桿
2251‧‧‧手指樞接孔
2252‧‧‧手指樞接孔
226‧‧‧手指第三連桿
2261‧‧‧手指樞接孔
2262‧‧‧手指樞接孔
31‧‧‧小指線性直驅馬達
36‧‧‧小指底桿
32‧‧‧小指第一連桿
41a‧‧‧中心線41b
41b‧‧‧中心線
α‧‧‧偏離的角度
d‧‧‧位移距離
圖1A係為本發明之穿戴式手指復健裝置之立體示意圖。
圖1B係為本發明之穿戴式手指復健裝置之仰視示意圖。
圖2係為本發明之拇指機構之爆炸圖。
圖3係為本發明之拇指機構作動(拇指彎曲)之流程圖。
圖4係為本發明之拇指機構之彎曲示意圖。
圖5係為本發明之拇指機構作動(拇指伸直)之流程圖。
圖6係為本發明之手指機構之爆炸圖。
圖7係為本發明之手指機構作動(手指彎曲)之流程圖。
圖8係為本發明之拇指機構之彎曲示意圖。
圖9係為本發明之手指機構作動(手指伸直)之流程圖。
圖10係為本發明之小指機構配置於手掌基座示意圖。
圖11係為本發明之小指機構偏移設計示意圖。
為了使本發明所提供之拇指機構、手指機構、小指機構與穿戴式手指復健裝置能被所屬之技術領域者能充分了解其技術內容，於此提供相關之實施列與其實施方式來加以說明；以下實施例所提及之關節機構，其組成材料於此並不加以限制，其通常以具有一定強度之鋼體材料，如鐵或鋼等所組成；且以下實施例所提及之關節機構，其組成元件之構形於此也並無特別之限制；且對於本發明所牽涉之基本機械原理，於以下之實施方式也並不額外說明。
為了使本發明所提供之拇指機構、手指機構、小指機構與穿戴式手指復健裝置其組成元件之相對位置能夠明確被了解，於此先行對其各方位進行定義：前端於此意指為靠近手指尖之方位；後端則意指與前端相反之方位，即靠近手腕之方位；中端則為介於前端與後端之方位；上端為與手背同方向之方位；下端則為與手心同方向之方位，以上述之定義來界定各組成元件之相對位置。
請參考圖1A，為本發明穿戴式手指復健裝置之立體示意圖。如圖1A所示，本發明的穿戴式手指復健裝置1包括拇指機構10、多個手指機構20、一小指機構30及一個手掌基座50所組成；且拇指機構10、多個手指機構20與小指機構30是分別固接於手掌基座50的一端上；其中，拇指機構10是由一個與手掌基座50成近似L型的關節連接部51連接，使得拇指機構10與多個手指機構20、小指機構30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。當拇指機構10與手指機構20、小指機構30分別固定於關節連接部51與手掌基座50所形成的近似L型結構後，能夠使拇指機構10在另一個方向上自由彎曲。此外，在手掌基座50與關節連接部51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穿戴式手指復健裝置1外，也能根據人類手掌的生理結構，讓拇指機構10彎曲時，不會與手指機構20、小指機構30產生干擾。
請繼續參考圖1A，手掌基座50與關節連接部51是分別藉由拇指機構10、多個手指機構20與小指機構30上的拇指底桿15、多個手指底桿26及小指底桿36(顯示於圖1B中)的一部份固接，其固接方式於圖1B中說明。而拇指底桿15與每一手指底桿26及小指底桿36在手掌基座50與關節連接部51上方，則是分別配置一個線性直驅馬達11/21/31， 而在拇指底桿15與每一手指底桿26及小指底桿36的開放端則連接拇指機構10與多個手指機構20及小指機構30；很明顯的，拇指機構10與多個手指機構20及小指機構30則是配置在手掌基座50與關節連接部51外部的空間中。
請參考圖1B，為本發明穿戴式手指復健裝置底部的仰視示意圖。如圖1B所示，手掌基座50與關節連接部51是分別與拇指底桿15、多個手指底桿26及小指底桿36的一部份固接，並且是由多個鎖固件53/54來執行固接。再由圖1B可以看出，拇指底桿15與多個手指底桿26及小指底桿36的一部份暴露在手掌基座50與關節連接部51的外部，且伸出在手掌基座50與關節連接部51外部的拇指底桿15與多個手指底桿26及小指底桿36的開放端上，則連接拇指機構10與多個手指機構20及及小指機構30，使得拇指機構10與多個手指機構20及小指機構30可以在手掌基座50與關節連接部51外部的空間中活動。於此另要特別說明的是，拇指底桿15與多個手指底桿26及小指底桿36使藉由鎖固件53/54與手掌基座50與關節連接部51固接成一體。
接著，請參考圖2，是為本發明之拇指機構之爆炸圖，其中，圖中虛線用以表示各元件間之連接關係。如圖2所示，拇指機構10是由拇指線性直驅馬達11、拇指連桿驅動軸12、拇指掌指關節機構13以及拇指手指機構14等元件所組成。首先，拇指線性直驅馬達11是由拇指馬達軸心111與拇指馬達裝置112所組成，其中，拇指馬達軸心111是配置在拇指馬達裝置112中，並且拇指馬達軸心111能夠被拇指馬達裝置112驅動來產生前後位移。此外，拇指馬達軸心111前端設置有拇指樞接孔1111，同時，拇指馬達裝置112後端也設置有另一拇指馬達樞接孔1121。接著，拇指連桿驅動軸12包括有：拇指驅動桿122，此 拇指驅動桿122前端設置有拇指樞接孔1221，同時，此拇指驅動桿122後端另設置有一個拇指樞接孔1222，此一拇指樞接孔1222用以連接拇指馬達軸心111上的拇指樞接孔1111；而拇指第一連桿121，此拇指第一連桿121前端設置有拇指樞接孔1211，同時，此拇指第一連桿121在接近中端處，另設置有一個拇指樞接孔1212，此一拇指樞接孔1212是用以連接拇指驅動軸122後端上的拇指樞接孔1222與拇指馬達軸心111上的拇指樞接孔1111，而此拇指第一連桿121的後端又再設置一個拇指樞接孔1213；以及拇指第二連桿123，此拇指第二連桿123前端設置有拇指樞接孔1231，且此拇指第二連桿123後端另設置有一個拇指樞接孔1232，此一拇指樞接孔1232是用以連接拇指第一連桿121前端上的拇指樞接孔1211。而在本發明的較佳實施例中，拇指第二連桿123的長度大於拇指第一連桿121的長度。
接著，請繼續參考圖2，拇指機構10上有一個拇指掌指關節機構13，此拇指掌指關節機構13為一種具有類似「ㄇ」字型的結構，因此具有一個開放空間可用於容置使用者的拇指(圖式中未示出)，且其前端設置有一對樞接孔131，同時，在此拇指掌指關節機構13之「ㄇ」字型上端設置有樞接孔132，此樞接孔132，用以連接拇指驅動軸122前端上的樞接孔1221；另外，拇指機構10上還有一個拇指手指機構14，此拇指手指機構14也具有一種具有類似「ㄇ」字型的結構，因此具有一個開放空間可用於容置使用者之拇指(圖式中未示出)，且其在「ㄇ」字型上端設置有拇指樞接孔141，用以連接拇指第二連桿123前端上的拇指樞接孔1231，此拇指手指機構14下端又設置有一個拇指樞接孔142，此拇指樞接孔142是用以連接拇指掌指關節機構13前端上的樞接孔131；以及在拇指機構10上還配置一個拇指底桿15，此拇指底 桿15可藉由其上的拇指貫穿孔153/154經由鎖固件53/54(如圖1B所示)固接於手掌基座50的關節連接部51上，且其前端設置有拇指樞接孔151，此拇指樞接孔151是用以連接拇指第一連桿121的後端上的拇指樞接孔1213，而在拇指底桿15後端，則又設置有拇指樞接孔152，用以連接拇指馬達裝置112後端上的拇指馬達樞接孔1121；要特別說明的是，拇指樞接孔152與拇指馬達樞接孔1121的連接點為可以活動的支點，因此，除了使得線性直驅馬達11可以活動式的固定在拇指樞接孔152上之外，還可以隨著拇指馬達軸心111進行前後位移並驅動拇指機構10的彎曲或伸直時，拇指線性直驅馬達11能夠做隨著拇指機構10的彎曲或伸直角度的大小做上下的移動。根據上述說明，本發明的明穿戴式手指復健裝置1亦具有模組化的設計，可以根據使用者拇指尺寸的大小來選擇適當尺寸的拇指機構10模組，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。於此另要特別說明的是，上述之姆指貫穿孔153/154與鎖固件53/54進行接合時，係藉由螺絲來實現，且因拇指貫穿孔153/154於此時之設計相較於接合用之螺絲(圖式中未示出)是較大，因此，能於進行拇指貫穿孔153/154與鎖固件53/54(顯示於圖1B中)接合時，能藉由姆指貫穿孔153/154的空間來調整拇指機構10配置於關節連接部51上之位置，以藉此進一步達到調整拇指機構10於手掌上的放射角度，因而使拇指機構10能根據使用者手掌的生理結構調整配置，使得使用者穿戴能夠更舒適。
再接著請參考圖3，為本發明之拇指機構帶動使用者拇指彎曲之作動流程圖。在閱讀圖3時，請同時參照圖2之結構圖。如圖3所示，首先，如步驟S1所示，當拇指機構10配置於使用者為伸直狀態之拇指(圖式中未示出)上時，拇指馬達軸心111能往前移動改變其位置，此時 能同時帶動與其相連之拇指第一連桿121與拇指驅動桿122進行彎曲運動，且在拇指機構10進行彎曲運動時，拇指線性直驅馬達11是以拇指馬達樞接孔1121為支點，使得拇指線性直驅馬達11能夠做隨著拇指機構10的彎曲角度的大小做上下的移動；再接著，如步驟S2所示，當拇指驅動桿122進行轉動時，能同時帶動與其相連之拇指掌指關節機構13發生轉動，當拇指掌指關節機構13發生轉動時，能帶動使用者之拇指掌指關節(thumb MCP joint)進行轉動(拇指彎曲)，且當拇指第一連桿121進行轉動時，能同時帶動與其相連之拇指第二連桿123發生轉動；接著，如步驟S3所示，當拇指掌指關節機構13與拇指驅動桿122之轉動到達臨界(使用者之掌指關節停止轉動)時，因拇指馬達軸心111仍向前移動，此時由拇指第一連桿121與拇指第二連桿123之轉動來帶動拇指手指機構14之轉動，當拇指手指機構14發生轉動時，能同時帶動使用者之近端拇指間關節(thumb PIP joint)發生轉動(拇指彎曲)；最後，如步驟S4所示，當拇指馬達軸心111停止向前移動時，拇指手指機構14也停止轉動，使用者近端指間關節之轉動因而停止，此時使用者之拇指已由原本伸直之狀態變更為彎曲之狀態，因而達成彎曲使用者拇指之目的，如圖4所示，其中，圖4為本發明之拇指機構之彎曲示意圖。由上述之作動流程可得知，拇指機構10帶動使用者拇指彎曲時，是隨著拇指馬達軸心111做穩定的運動，因此，能使拇指機構10在有效的位移控制下彎曲，可以降低上述機構作動時對使用者拇指所造成之可能物理性傷害。
再接著請參考圖5，為本發明之拇指機構帶動使用者拇指伸直之作動流程圖，閱讀時請同時參照圖1之結構圖。首先，如步驟S5所示，當拇指機構10配置於使用者為彎曲狀態之拇指(圖式中未示出)上 時，拇指馬達軸心111能往後移動改變其位置，此時能同時帶動與其相連之拇指第一連桿121與拇指驅動桿122進行伸直運動，且在拇指機構10進行伸直運動時，拇指線性直驅馬達11是以拇指馬達樞接孔1121為支點，使得拇指線性直驅馬達11能夠做隨著拇指機構10的伸直角度的大小做上下的移動；接著，如步驟S6所示，當拇指驅動桿122進行轉動時，能同時帶動與其相連之拇指掌指關節機構13發生轉動；且拇指馬達軸心11於此時也繞拇指底桿15進行轉動，此能帶動使用者之拇指掌指關節(thumb MCP joint)進行轉動(拇指伸直)，且當拇指第一連桿121進行轉動時，能同時帶動與其相連之拇指第二連桿123發生轉動；再接著，如步驟S7所示，當姆指掌指關節機構13與拇指驅動桿122之轉動到達臨界(使用者之掌指關節停止轉動)時，因拇指馬達軸心111仍向前移動，此時由拇指第一連桿121與拇指第二連桿123之轉動來帶動拇指手指機構14之轉動，當拇指手指機構14發生轉動時，能同時帶動使用者之近端拇指間關節(thumb PIP joint)發生轉動(拇指伸直)；最後，如步驟S8所示，當拇指馬達軸心111停止向前移動時，拇指手指機構14也停止其轉動，使用者近端指間關節之轉動因而停止，此時使用者之拇指已由原本彎曲之狀態變更為伸直之狀態，因而達成伸直使用者拇指之目的。由上述之作動流程可得知，拇指機構10帶動使用者拇指伸直時，是隨著拇指馬達軸心111做穩定的運動，因此，能使拇指機構10在有效的位移控制下伸直，可以降低上述機構作動時對使用者拇指所造成之可能物理性傷害。
再接著，請參考圖6，為本發明之手指機構之爆炸圖，其中，圖中虛線用以表示各元件間之連接關係。如圖6所示，手指機構20由下述元件所組成：首先，是一個手指線性直驅馬達21，此手指線性直 驅馬達21包含有手指馬達軸心211與手指馬達裝置212，此手指馬達軸心211前端設置有手指馬達樞接孔2111，且此手指馬達裝置212後端另設置有手指馬達樞接孔2121。其次，一個手指連桿驅動軸22，此手指連桿驅動軸22包含有：一個手指第一驅動桿221，此手指第一驅動桿221前端設置有手指樞接孔2211，且此手指第一驅動桿221後端另設置有手指樞接孔2212，用以連接手指馬達樞接孔2111，其中，手指第一驅動桿221進一步具有一弧度的設計，可以根據使用者的手指長短來選擇弧度的大小，藉以控制手指機構20整體的長度；一個手指第一連桿222，此手指第一連桿222前端設置有手指樞接孔2221，且此手指第一連桿222中段另設置有手指樞接孔2222，用以連接手指馬達樞接孔2111與手指樞接孔2212，而此手指第一連桿222後端又再設置一手指樞接孔2223；一個手指第二連桿223，此手指第二連桿223前端設置有手指樞接孔2231，且此手指第二連桿後端另設置有手指樞接孔2232，用以連接手指樞接孔2221；一個手指第二驅動桿224，此手指第二驅動桿224前端設置有手指樞接孔2241，用以連接至手指樞接孔2231，且此手指第二驅動桿224後端另設有手指樞接孔2242；一個手指第三驅動桿225，此手指第三驅動桿225前端設置有一手指樞接孔2251，且此手指第三驅動桿225後端另設置有手指樞接孔2252用以連接手指樞接孔2231與手指樞接孔2241；以及一個手指第三連桿226，其前端設置有手指樞接孔2261，且此手指第三連桿後端另設置有手指樞接孔2262用以連接手指樞接孔2252、手指樞接孔2231與手指樞接孔2241。 而在本發明的較佳實施例中，拇指第三連桿226的長度大於手指第一連桿222的長度，同時手指第三連桿226的長度也大於手指第二連桿223的長度。
接著，請繼續參考圖6，手指機構20還包括：手指掌指機構23，此手指掌指機構23具有一種類似「ㄇ」字型的結構，因此具有一個開放空間可用於容置使用者的手指(圖式中未示出)，且其前端設置有一項下端延伸一距離的手指連接部230，且在手指連接部230的終端附近配置一對手指樞接孔231，而在手指掌指機構23靠近中間位置處又配置有手指樞接孔232，用以連接手指樞接孔2242，以及在手指掌指機構23的後端，另設置一個手指樞接孔233，用以連接手指樞接孔2211；再其次，手指近節指骨機構24，此手指近節指骨機構24也具有一種類似「ㄇ」字型的結構，因此具有一個開放空間可用於容置手用者手指(圖式中未示出)，且其前端設置有一手指樞接孔241，此手指近節指骨機構24後端另設置有手指樞接孔243，用以連接手指樞接孔231，以及此手指近節指骨機構24前端與後端之間的「ㄇ」字型頂端上，又配置一個向上延伸以距離的手指軸部240，而在手指軸部240的終端上有一個手指樞接孔242，用以連接手指樞接孔2251；再其次，手指遠節指骨機構25，此手指遠節指骨機構25也具有一種類似「ㄇ」字型的結構，因此具有一個開放空間可用於容置使用者之手指(圖式中未示出)，且其在「ㄇ」字型的上端設置有手指樞接孔251，用以連接手指樞接孔2261，此手指遠節指骨機構25在靠近手指近節指骨機構24一側端上，又設置有一對手指樞接孔252，用以連接手指樞接孔241；以及，手指底桿26，此手指底桿26可藉由其上的手指貫穿孔263/264經由鎖固件53/54(如圖1B所示)固接於手掌基座50上，且其前端設置有樞接孔261，用以連接手指樞接孔2223，且於此手指底桿26的後端又設置有手指樞接孔262，用以連接手指馬達樞接孔2121，使得線性馬達21可以固定在手指底桿26上。
接著，要特別說明的是，手指樞接孔262與手指馬達樞接孔2121的連接點為可以活動的支點，因此，除了使得線性直驅馬達11可以活動式的固定在手指樞接孔262上之外，還可以隨著拇指馬達軸心111進行前後位移並驅動拇指機構10的彎曲或伸直時，拇指線性直驅馬達11能夠做隨著手指機構20的彎曲或伸直角度的大小做上下的移動。很明顯的，經由手指底桿26的連接，使得手指機構20成為一個模組，可以通過鎖固件53/54(如圖2所示)配置於手掌基座50上或從手掌基座50上拆卸下來。因此，本發明的明穿戴式手指復健裝置1亦具有模組化的設計，可以根據使用者拇指尺寸的大小來選擇是檔尺寸的手指機構20模組，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。於此另要特別說明的是，上述之手指貫穿孔263/264與鎖固件53/54(顯示於圖1B中)進行接合時，係藉由螺絲來實現，且因手指貫穿孔263/264於此時之設計相較於接合用之螺絲(圖式中未示出)是較大，因此能於進行手指貫穿孔263/264與鎖固件53/54接合時，能藉由姆指貫穿孔263/264的空間來調整手指機構20於手掌基座50上之位置，以藉此進一步達到調整手指機構20於手掌上的放射角度，因而使手指機構20能根據使用者手掌的生理結構調整配置，使得使用者穿戴能夠更舒適。
再接著請參考圖7，為本發明之手指機構帶動使用者手指彎曲之作動流程圖，閱讀時請同時參照圖6之結構圖。首先，如步驟SS1所示，當手指機構20配置於使用者為伸直狀態之手指(圖式中未示出)上時，手指馬達軸心211能往前移動改變其位置，此時能同時帶動與其相連之手指第一連桿222與手指第一驅動桿221進行彎曲運動，且在手指機構20進行彎曲運動時，拇指線性直驅馬達11是以手指馬達樞接孔 2121為支點，使得拇指線性直驅馬達11能夠做隨著手指機構20的彎曲角度的大小做上下的移動；接著，如步驟SS2所示，手指第一驅動222之轉動能帶動手指掌指機構23發生轉動，當手指掌指機構23發生轉動時，能帶動使用者之掌指關節(MCP joint)發生轉動(手指彎曲)；且手指第一連桿222之轉動能帶動手指第二連桿223發生轉動；再接著，如步驟SS3所示，當手指第二連桿223發生轉動時，能帶動與其相連之手指第二驅動桿224發生轉動；再接著，如步驟SS4所示，此時由手指第二連桿223與手指第二驅動桿224之轉動來帶動手指第三驅動桿225發生轉動；再接著，如步驟SS5所示，當手指第三驅動桿225發生轉動時，能帶動手指近節指骨機構24發生轉動，且當手指近節指骨機構24發生轉動時，能進一步帶動使用者之近端手指間關節(PIP joint)發生轉動(手指彎曲)；接著，如步驟SS6所示，再由手指第三驅動桿225之轉動來進一步帶動手指第三連桿226發生轉動；再接著，如步驟SS7所示，當手指第三連桿226發生轉動時，能帶手指遠節指骨機構25發生轉動，且當手指遠節指骨機構25發生轉動時，能帶動使用者之遠端手指間關節(DIP joint)發生轉動(手指彎曲)；最後，如步驟SS8所示，當手指馬達軸心211停止向前移動，上述之手指機構20其內各元件之轉動也因而停止，此時使用者之手指已由原本伸直之狀態變更為彎曲之狀態，藉此達成彎曲使用者手指之目的，如圖8所示，其中，圖8為本發明之手指機構之彎曲示意圖。由上述之作動流程可得知，手指機構20帶動使用者拇指彎曲時，是隨著手指馬達軸心211做穩定的運動，因此，能使手指機構20在有效的位移控制下彎曲，可以降低上述機構作動時對使用者手指所造成之可能物理性傷害。
再接著請參考圖7，為本發明之手指機構帶動使用者手指彎曲之作動流程圖，閱讀時請同時參照圖6之結構圖。首先，如步驟SS1所示，當手指機構20配置於使用者為伸直狀態之手指(圖式中未示出)上時，手指馬達軸心211能往前移動改變其位置，此時能同時帶動與其相連之手指第一連桿222與手指第一驅動桿221進行彎曲運動，且在手指機構20進行彎曲運動時，拇指線性直驅馬達11是以手指馬達樞接孔2121為支點，使得拇指線性直驅馬達11能夠做隨著手指機構20的彎曲角度的大小做上下的移動；接著，如步驟SS2所示，手指第一驅動222之轉動能帶動手指掌指機構23發生轉動，當手指掌指機構23發生轉動時，能帶動使用者之掌指關節(MCP joint)發生轉動(手指彎曲)；且手指第一連桿222之轉動能帶動手指第二連桿223發生轉動；再接著，如步驟SS3所示，當手指第二連桿223發生轉動時，能帶動與其相連之手指第二驅動桿224發生轉動；再接著，如步驟SS4所示，此時由手指第二連桿223與手指第二驅動桿224之轉動來帶動手指第三驅動桿225發生轉動；再接著，如步驟SS5所示，當手指第三驅動桿225發生轉動時，能帶動手指近節指骨機構24發生轉動，且當手指近節指骨機構24發生轉動時，能進一步帶動使用者之近端手指間關節(PIP joint)發生轉動(手指彎曲)；接著，如步驟SS6所示，再由手指第三驅動桿225之轉動來進一步帶動手指第三連桿226發生轉動；再接著，如步驟SS7所示，當手指第三連桿226發生轉動時，能帶手指遠節指骨機構25發生轉動，且當手指遠節指骨機構25發生轉動時，能帶動使用者之遠端手指間關節(DIP joint)發生轉動(手指彎曲)；最後，如步驟SS8所示，當手指馬達軸心211停止向前移動，上述之手指機構20其內各元件之轉動也因而停止，此時使用者之手指已由原本伸直之狀態變更為彎曲之狀 態，藉此達成彎曲使用者手指之目的，如圖8所示，其中，圖8為本發明之手指機構之彎曲示意圖。由上述之作動流程可得知，手指機構20帶動使用者拇指彎曲時，是隨著手指馬達軸心211做穩定的運動，因此，能使手指機構20在有效的位移控制下彎曲，可以降低上述機構作動時對使用者手指所造成之可能物理性傷害。
有關於本發明的小指機構30，其構造是與手指機構20完全相同，故其詳細的構造及彎曲或伸直運動過程，如前述的圖6至圖9所示，故不再贅述；而特別標示出小指機構30的目的，是因為在本發明的穿戴式手指復健裝置1中，為配合人類手指特徵，故對小指機構30配置在手掌基座50上的位置是經過特別設計的，詳細說明如下。
再接著，請參考圖10，係為本發明之小指機構配置於手掌基座示意圖。如圖10所示，一個拇指機構10、三個手指機構20與一小指機構30已配置在手掌基座50上，其中，配置在手掌基座50上的三個手指機構20及一個小指機構30是成小角度的放射狀設計；然而，在小指機構30與其相鄰的手指機構20間，產生一相對較大的間隙，換句話說，小指機構30是向手掌基座50外側偏離一個角度α，其偏離的角度α如兩條交錯的虛線40所表示；其偏離的角度α可以視使用者的手掌形狀調整，一般的偏離角度α在5~15度；而將小指機構30偏離一個角度的設計，其目的是要增加四隻手指間(即三個手指機構20及一個小指機構30)的放射狀配置自由度，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。
再接著，請參考圖11，係為本發明之小指機構偏移設計示意圖。如圖11所示，一個拇指機構10、三個手指機構20與一個小指機構30已配置在手掌基座50上，其中，小指機構30的手指線性直驅馬達21 的馬達軸心中心線41a與小指機構30上的小指第一連桿32(此處的小指第一連桿32是與手指機構20上的手指第一連桿222相同)的中心線41b之間，具有一位移距離d，而此位移距離d可以自1mm~10mm。而此一偏移設計之目的是可以進一步增加四隻手指間的放射狀配置自由度，使得使用者穿戴舒適外，也可以進一步的提高復健的效果。
再接著，請參考圖1A、圖1B及圖10，如前所述，本發明是將拇指、三個手指與一個小指均分別配置在拇指底桿15、手指底桿26與小指底桿30上，以形成模組化的拇指機構10、三個手指機構20與一個小指機構30，因此，本發明經過模組化設計的穿戴式手指復健裝置1，可以根據使用者手指尺寸的大小來選擇適當尺寸的拇指機構10、三個手指機構20與一個小指機構30，更能根據使用者的手掌形狀來調整模組化的小指機構30與相鄰模組化手指機構20之間的偏離角度，增加四隻手指間(即三個手指機構20及一個小指機構30)的放射狀配置自由度，使得使用者穿戴舒適外，適當的尺寸設計也可以提高復健的效果。再者，模組化的拇指機構10是配置在近似L型的關節連接部51連接，使得拇指機構10、三個手指機構20與小指機構30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，當拇指機構10與三個手指機構20及小指機構30分別固定於手掌基座50與關節連接部51所形成的近似L型結構後，能夠使拇指機構10在另一個方向上自由彎曲。此外，在手掌基座50與關節連接部51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穿戴式手指復健裝置1外，也能根據人類手掌的生理結構，讓拇指機構10彎曲時，不會與三個手指機構20及小指機構30產生干擾。因此，本發明所提供的模組化設計的穿戴式手指復健裝置1，是經過優化設計，具有容易穿戴性、可調整性、舒 適性及使用線性直驅馬達所產生的安全性等，可以讓使用者得到最大的復健效果。
最後，本發明所提供的模組化設計的穿戴式手指復健裝置1上的拇指線性直驅馬達11與手指線性直驅21等，可以藉由多條電線連接至控制裝置(圖式中為示出)，或是透過無線網路與控制裝置連接，使得模組化設計的穿戴式手指復健裝置1上的拇指機構10、手指機構20與小指機構30，可以接受控制裝置的命令來執行個別手指或是整個手掌的復健工作，對此如何接受控制裝置的命令來執行個別手指或是整個手掌的復健工作的方式，本發明並不加以限制。
以上之實施例與其相關之實施方式所牽涉之線性直驅馬達，其內之馬達軸心可選擇以電氣式、油壓式、或馬達軸心外圍具螺紋構造之螺紋傳動式等方式進行上述實施方式所提及之前後移動，本實施方式於此並無特別之限制；且線性控制馬達可以電池、行動電源裝置或插電式等方式來做為其動力之來源，本實施方式於此也並無特別之限制，於此加以說明。
以上所述僅為本發明較佳的實施方式，並非用以限定本發明權利的範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域中具有通常知識者應可明瞭並據以實施，因此其他未脫離本發明所揭露概念下所完成的等效改變或修飾，應均包含於申請專利範圍中。

Claims (10)

  1. 一種拇指機構，其特徵包括：一線性直驅馬達，是由馬達軸心與馬達裝置所組成，其中，馬達軸心是配置在馬達裝置中，而該馬達裝置是配置在一底桿上，該馬達軸心前端上具有一前馬達樞接孔，而馬達裝置的開放端配置一後馬達樞接孔，而該底桿的兩開放端具有一前樞接孔與一後樞接孔，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔連接；一拇指第一連桿，其前端設置有一第一樞接孔，且於其接近中端處設置有一第二樞接孔，以及在其後端再設置一第三樞接孔，其中該第二樞接孔與該馬達軸心上的樞接孔連接，而該第三樞接孔與該底桿上的前樞接孔連接；一拇指第二連桿，其前端設置有一第四樞接孔，且於其後端另設置有一第五樞接孔，其中，該第五樞接孔與該第一樞接孔連接；一拇指驅動桿，其前端設置有一第六樞接孔，且於其後端另設置有一第七樞接孔，其中，該第七樞接孔與該第二樞接孔連接；一拇指掌指關節機構，其前端設置有一對第八樞接孔，且於其另一端上設置有第九樞接孔，其中，該第九樞接孔與該第六樞接孔連接；以及一拇指手指機構，其上端設置有一第十樞接孔，且於相鄰該拇指掌指關節機構一側的終端又設置有一對第十一樞接孔，其中，該第十樞接孔與該第四樞接孔連接，同時，該對第十一樞接孔與該對第八樞接孔連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的拇指機構，其中，該拇指手指機構具有一ㄇ字型的結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的拇指機構，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔為一種活動支點的連接。
  4. 一種手指機構，其特徵包括：一線性直驅馬達，是由馬達軸心與馬達裝置所組成，其中，馬達軸心是配置在馬達裝置中，而該馬達裝置是配置在一底桿上，該馬達軸心前端上具有一前馬達樞接孔，而馬達裝置的開放端配置一後馬達樞接孔，而該底桿的兩開放端具有一前樞接孔與一後樞接孔，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔連接；一手指第一連桿，其前端設置有一第一樞接孔，且於其接近中端處設置有一第二樞接孔，以及在其後端再設置一第三樞接孔，其中該第二樞接孔與該馬達軸心上的樞接孔連接，而該第三樞接孔與該底桿上的前樞接孔連接；一手指第二連桿，其前端設置有一第四樞接孔，且於其後端另設置有一第五樞接孔，其中，該第五樞接孔與該第一樞接孔連接；一手指第三連桿，其前端設置有一第五樞接孔，且於其後端另設置有一第六樞接孔；一手指第一驅動桿，其前端設置有一第七樞接孔，且於其後端另設置有一第八樞接孔，其中，該第八樞接孔與該第二樞接孔連接；一手指第二驅動桿，其前端設置有一第九樞接孔，且於其後端另設置有一第十樞接孔； 一手指第三驅動桿，其前端設置有一第十一樞接孔，且於其後端另設置有一第十二樞接孔，其中，該第十一樞接孔與該第四樞接孔、該第九樞接孔及該第六樞接孔連接；一手指掌指機構，其前端設置有向下延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十三樞接孔，且於其接近中端處設置有一第十四樞接孔，以及在其另一端上設置有第十五樞接孔，其中，該第十四樞接孔與該第十樞接孔連接，而該第十五樞接孔與該第八樞接孔連接；一手指近節指骨機構，其前端設置有一對第十六樞接孔，且於其另一端上設置有第十七樞接孔，同時於該兩端之間配置向上延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十八樞接孔，其中，該第十七樞接孔與該第十二樞接孔連接，而該第十七樞接孔與該第十三樞接孔連接；以及一手指遠節指骨機構，其上端設置有一第十九樞接孔，且於相鄰該手指近節指骨機構一側的終端又設置有一對第二十樞接孔，其中，該第十九樞接孔與該第五樞接孔連接，同時，該對第二十樞接孔與該對第十八樞接孔連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的手指機構，其中，該手指近節指骨機構及該手指遠節指骨機構具有一ㄇ字型的結構。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的手指機構，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔為一種活動支點的連接。
  7. 一種穿戴式手指復健裝置，其特徵包括： 一手掌基座，為一平板結構，具有前端及相對的後端，並於該前端與該後端之間具有兩側邊，且於其中一側邊上配置一關節連接部，使得該關節連接部與該平板結構形成一L形結構；一小指機構及三手指機構相鄰配置於該手掌基座的一端上；一拇指機構配置於該關節連接部上；其中，該小指機構與相鄰該手指機構之間具有一偏移5~15度的夾角。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的穿戴式手指復健裝置，其中，該拇指機構包括：一線性直驅馬達，是由馬達軸心與馬達裝置所組成，其中，馬達軸心是配置在馬達裝置中，而該馬達裝置是配置在一底桿上，該馬達軸心前端上具有一前馬達樞接孔，而馬達裝置的開放端配置一後馬達樞接孔，而該底桿的兩開放端具有一前樞接孔與一後樞接孔，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔連接；一拇指第一連桿，其前端設置有一第一樞接孔，且於其接近中端處設置有一第二樞接孔，以及在其後端再設置一第三樞接孔，其中該第二樞接孔與該馬達軸心上的樞接孔連接，而該第三樞接孔與該底桿上的前樞接孔連接；一拇指第二連桿，其前端設置有一第四樞接孔，且於其後端另設置有一第五樞接孔，其中，該第五樞接孔與該第一樞接孔連接；一拇指驅動桿，其前端設置有一第六樞接孔，且於其後端另設置有一第七樞接孔，其中，該第七樞接孔與該第二樞接孔連接； 一拇指掌指關節機構，其前端設置有一對第八樞接孔，且於其另一端上設置有第九樞接孔，其中，該第九樞接孔與該第六樞接孔連接；以及一拇指手指機構，其上端設置有一第十樞接孔，且於相鄰該拇指掌指關節機構一側的終端又設置有一對第十一樞接孔，其中，該第十樞接孔與該第四樞接孔連接，同時，該對第十一樞接孔與該對第八樞接孔連接。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的穿戴式手指復健裝置，其中，該手指機構包括：一線性直驅馬達，是由馬達軸心與馬達裝置所組成，其中，馬達軸心是配置在馬達裝置中，而該馬達裝置是配置在一底桿上，該馬達軸心前端上具有一前馬達樞接孔，而馬達裝置的開放端配置一後馬達樞接孔，而該底桿的兩開放端具有一前樞接孔與一後樞接孔，其中，該後馬達樞接孔與該底桿上的該後樞接孔連接；一手指第一連桿，其前端設置有一第一樞接孔，且於其接近中端處設置有一第二樞接孔，以及在其後端再設置一第三樞接孔，其中該第二樞接孔與該馬達軸心上的樞接孔連接，而該第三樞接孔與該底桿上的前樞接孔連接；一手指第二連桿，其前端設置有一第四樞接孔，且於其後端另設置有一第五樞接孔，其中，該第五樞接孔與該第一樞接孔連接；一手指第三連桿，其前端設置有一第五樞接孔，且於其後端另設置有一第六樞接孔；一手指第一驅動桿，其前端設置有一第七樞接孔，且於其後端另設置有一第八樞接孔，其中，該第八樞接孔與該第二樞接孔連接； 一手指第二驅動桿，其前端設置有一第九樞接孔，且於其後端另設置有一第十樞接孔；一手指第三驅動桿，其前端設置有一第十一樞接孔，且於其後端另設置有一第十二樞接孔，其中，該第十一樞接孔與該第四樞接孔、該第九樞接孔及該第六樞接孔連接；一手指掌指機構，其前端設置有向下延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十三樞接孔，且於其接近中端處設置有一第十四樞接孔，以及在其另一端上設置有第十五樞接孔，其中，該第十四樞接孔與該第十樞接孔連接，而該第十五樞接孔與該第八樞接孔連接；一手指近節指骨機構，其前端設置有一對第十六樞接孔，且於其另一端上設置有第十七樞接孔，同時於該兩端之間配置向上延伸的連接部，且於該連接部的終端配置一對第十八樞接孔，其中，該第十七樞接孔與該第十二樞接孔連接，而該第十七樞接孔與該第十三樞接孔連接；以及一手指遠節指骨機構，其上端設置有一第十九樞接孔，且於相鄰該手指近節指骨機構一側的終端又設置有一對第二十樞接孔，其中，該第十九樞接孔與該第五樞接孔連接，同時，該對第二十樞接孔與該對第十八樞接孔連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的穿戴式手指復健裝置，其中，該手指機構的馬達軸心具有一第一中心線以及該手指第一連桿具有一第二中心線，其中，該第一中心線以及該第二中心線之間具有一位移距離。
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