一种手部康复训练装置的制作方法

1.本发明属于医疗设备技术领域，特别涉及一种手部康复训练装置，适用于脑血管疾病、严重脑外伤以及其它神经系统疾病造成手部功能障碍和手术后恢复上肢功能的患者。


背景技术：

2.手部康复训练装置主要运动形式是主动运动，即手部带动康复器进行相应的运动。运动内容包括背伸掌屈、内旋外旋、桡屈尺屈三种运动模式。目前市场上大部分设备只能实现单自由度或两自由度的手部运动，不能实现手部三自由度的全方位运动训练，这就有很大的局限性，无法满足病人手部完整的康复训练，导致病人康复的效果不理想，影响病人康复信心。另外，市场上的医疗康复设备基本都是面向医院和康复中心的，设备体积较大，极少有面向家庭用户的。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种手部康复训练装置，可以实现手部关节全自由度的康复训练，能够让患者在家以各种舒服的姿势进行康复训练。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：本发明提供了一种手部康复训练装置，包括：手部背伸掌屈机构，在水平面做限定角度的旋转运动，实现手部背伸和掌屈两个生理学动作的训练；手部内旋外旋机构，在竖直面做限定角度的旋转运动，实现手部内旋和外旋两个生理学动作的训练；手部桡屈尺屈机构，做限定角度的俯仰摆动，实现手部桡屈和尺屈两个生理学动作的训练。
5.进一步地，所述手部背伸掌屈机构包括圆柱外壳、手环支撑底座和设置于圆柱外壳内部的六维力矩传感器、支撑座、圆盘阻尼器以及连接圆盘；所述圆柱外壳固定在所述手环支撑底座的上方，所述圆柱外壳的下部开设有穿线槽，所述六维力矩传感器的电缆线穿过所述穿线槽；所述手环支撑底座的上平面与六维力矩传感器的下平面固定连接，所述六维力矩传感器的顶部通过支撑座与圆盘阻尼器的底部固定连接，所述圆盘阻尼器的顶部与连接圆盘固定连接。
6.进一步地，所述手部内旋外旋机构包括环形导轨、环形导轨盖板、转动环、转动环固定长轴、转动环固定短轴、卡边轴承一和卡边轴承二；所述环形导轨与连接圆盘固定连接，所述环形导轨的前部与环形导轨盖板固定连接，形成容纳转动环的腔室；两个卡边轴承一分别安装在转动环固定长轴的两端，所述转动环固定长轴的两端分别与环形导轨和环形导轨盖板的下侧固定孔连接；两个卡边轴承二分别安装在两根转动环固定短轴上，两根转动环固定短轴分别与环形导轨和环形导轨盖板的上侧固定孔连接；所述卡边轴承一与卡边
轴承二构成用于转动环转动的圆环轨道。
7.进一步地，所述手部内旋外旋机构还包括环形导轨包装壳，所述环形导轨包装壳套装在所述环形导轨和环形导轨盖板的外部。
8.进一步地，所述手部内旋外旋机构还包括两个机械限位钉，所述两个机械限位钉分别安装在转动环上部的左右两侧，与环形导轨包装壳构成限位配合。
9.进一步地，所述手部桡屈尺屈机构包括转动块、两个转动块轴承座、两个转动块轴承、摆动轴、手臂臂托和固定绑带；所述两个转动块轴承座与转动环固定连接，所述两个转动块轴承分别安装在两个转动块轴承座内，所述转动块套固在所述摆动轴上，所述摆动轴的两端与两个转动块轴承固定连接，所述手臂臂托的一端安装在转动块的顶面，所述固定绑带安装在手臂臂托上。
10.进一步地，所述手部桡屈尺屈机构还包括握力传感器支架、握力传感器和握力传感器防护套，所述握力传感器支架安装于转动块与手臂臂托之间，所述握力传感器与握力传感器支架固定连接，所述握力传感器防护套装套在握力传感器的外部。
11.与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明的手部康复训练装置在做手部背伸、掌屈两个生理学动作时，患者可以根据需求调节圆盘阻尼器的阻力大小，可以充分激发患者肌肉残余力量，提高患者肌力和耐力。
12.2、该手部康复训练装置通过将手臂放置在手臂臂托上并使用固定绑带进行固定，可以完成手部关节三自由度的全方位运动训练，即背伸掌屈、内旋外旋和桡屈尺屈，克服了以往单自由度训练需要频繁更换康复器的麻烦和多次固定手部绑带，一定程度上提高了康复训练的效率，同时改善了手部关节活动度，预防及延缓肢体肌肉萎缩，达到理想的训练效果，集成化程度高可以为普通用户节省开支。
13.3、该装置设计新颖、外观小巧、功能多、携带轻便，可适用于家庭用户，能够激发患者参与的积极性，患者通过持续有规律、循序渐进的康复训练，刺激神经改变中枢神经系统映射区的变化，从而快速改善患者手部运动的能力。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明实施例的手部康复训练装置的整体结构示意图；图2是本发明实施例的手部康复训练装置去掉圆柱外壳和环形导轨包装壳的结构示意图；图3是本发明实施例的手部康复训练装置去掉环形导轨包装壳和环形导轨盖板的结构示意图；图4是本发明实施例的手部康复训练装置的纵向剖视图；图5是本发明实施例的手部康复训练装置的初始状态的俯视图；图6是本发明实施例的手部康复训练装置的背伸掌屈训练模式状态一的俯视图；
图7是本发明实施例的手部康复训练装置的背伸掌屈训练模式状态二的俯视图；图8是本发明实施例的手部康复训练装置的内旋外旋训练模式状态一的正视图；图9是本发明实施例的手部康复训练装置的内旋外旋训练模式状态二的正视图；图10是本发明实施例的手部康复训练装置的桡屈尺屈训练模式状态一的侧视图；图11是本发明实施例的手部康复训练装置的桡屈尺屈训练模式状态二的侧视图；图12是本发明实施例的手部康复训练装置的活动范围示意图。
16.图中序号所代表的含义为：101.圆柱外壳，102.手环支撑底座，103.六维力矩传感器，104.支撑座，105.圆盘阻尼器，106.连接圆盘，107.电缆线；201.环形导轨，202.环形导轨盖板，203.转动环，204.转动环固定长轴，205.转动环固定短轴，206.卡边轴承一，207.卡边轴承二，208.环形导轨包装壳，209.机械限位钉；301.转动块，302.转动块轴承座，303.转动块轴承，304.摆动轴，305.手臂臂托，306.固定绑带，307.握力传感器支架，308.握力传感器，309.握力传感器防护套。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1至图4所示，本实施例的手部康复训练装置，包括手部背伸掌屈机构、手部内旋外旋机构和手部桡屈尺屈机构三个部分；其中，手部背伸掌屈机构在水平面（即人眼俯视看手部康复训练装置）做限定角度的旋转运动，实现手部背伸和掌屈两个生理学动作的训练；手部内旋外旋机构在竖直面（即人眼正视看手部康复训练装置）做限定角度的旋转运动，实现手部内旋和外旋两个生理学动作的训练；手部桡屈尺屈机构做限定角度的俯仰摆动，实现手部桡屈和尺屈两个生理动作的训练。如图12所示，该装置能够实现手部关节三自由度的全方位康复训练。
19.所述手部背伸掌屈机构包括圆柱外壳101、手环支撑底座102和设置于圆柱外壳101内部的六维力矩传感器103、支撑座104、圆盘阻尼器105以及连接圆盘106；所述圆柱外壳101固定在所述手环支撑底座102的上方，所述圆柱外壳101的下部开设有穿线槽，六维力矩传感器103自带的电缆线107穿过穿线槽，穿线槽的设计是为了避让六维力矩传感器103自带的电缆线107走线，另外，圆柱外壳101与手环支撑底座102通过螺栓固定连接（或者卡接），从而可以避免水平方向转动时圆柱外壳101夹伤六维力矩传感器103的电缆线107；所述手环支撑底座102作为整个手部康复训练装置的支撑座，上平面与六维力矩传感器103的下平面通过螺栓固定连接，优选的，六维力矩传感器103与上位机通信连接，六维力矩传感器103采集手部运动信息（采集手部x、y和z轴方向的力），并将该信息传输给上位机的显示屏进行显示，同时康复训练数据保存在上位机，可以理解的是，本发明的手部康复训练装置可以与外部驱动机构相连接，上位机根据力的反馈控制外部驱动机构启动，从而对运动方向提供一定的助力或者阻力，这种情况属于手部主被动训练，即在被动训练与主动训练间隔期内，由于患者本身的运动能力不足，需提供辅助力或者阻力的一种训练方式。所述六维
力矩传感器103的顶部通过支撑座104与圆盘阻尼器105的底部固定连接，支撑座104与六维力矩传感器103和圆盘阻尼器105分别通过螺栓固定连接，所述圆盘阻尼器105的顶部与连接圆盘106通过螺栓固定连接。圆盘阻尼器105可以实现手部背伸掌屈水平面康复训练关节随意停，圆盘阻尼器105设有一定的阈值，可以根据需求调节阻尼大小。
20.所述手部内旋外旋机构包括环形导轨201、环形导轨盖板202、转动环203、两根转动环固定长轴204、四根转动环固定短轴205、四个卡边轴承一206和四个卡边轴承二207。所述环形导轨201与连接圆盘107通过螺栓固定连接，所述环形导轨201的前部与环形导轨盖板202通过螺栓固定连接，形成容纳转动环203的腔室。两个卡边轴承一206分别安装在转动环固定长轴204的两端，所述转动环固定长轴204的两端分别与环形导轨201和环形导轨盖板202的下侧固定孔连接，两根转动环固定长轴204位于环形导轨201、环形导轨盖板202下部左右两侧。两根转动环固定短轴205为一组，位于转动环203的前后两侧，两个卡边轴承二207分别安装在两根转动环固定短轴205上，两根转动环固定短轴205分别与环形导轨201和环形导轨盖板202的上侧固定孔连接，两组转动环固定短轴205位于环形导轨201、环形导轨盖板202上部左右两侧；所述卡边轴承一206与卡边轴承二207构成用于转动环203转动的圆环轨道，转动环203沿着圆环轨道顺利转动。
21.优选的，所述手部内旋外旋机构还包括环形导轨包装壳208，所述环形导轨包装壳208套装在所述环形导轨201和环形导轨盖板202的外部，与环形导轨201通过螺栓固定连接；该环形导轨包装壳208的设置为了不让转动环固定短轴205和转动环固定长轴204裸露影响美观，提高了整机设备的美观。
22.进一步的，所述手部内旋外旋机构还包括两个机械限位钉209，所述两个机械限位钉209分别安装在转动环203上部的左右两侧，与环形导轨包装壳208构成限位配合，设置机械限位钉209为了防止转动环203沿着环形轨道旋转跑出轨迹；当进行手部内旋外旋训练时，运动达到设计的角度时，环形导轨包装壳208会碰到机械限位钉209，限制其运动，保护患者在训练时的安全性。
23.所述手部桡屈尺屈机构包括转动块301、两个转动块轴承座302、两个转动块轴承303、摆动轴304、手臂臂托305、固定绑带306、握力传感器支架307、握力传感器308和握力传感器防护套309；所述两个转动块轴承座302与转动环203通过螺栓固定连接，所述两个转动块轴承303分别安装在两个转动块轴承座302内，所述转动块301套固在摆动轴304上，二者紧配合，所述摆动轴304的两端与两个转动块轴承303固定连接，握力传感器支架307安装于转动块301与手臂臂托305之间，三者通过螺栓固定在一起，所述固定绑带306安装在手臂臂托305上，手臂臂托305可以对康复训练时手臂起到一定的支撑作用，所述握力传感器308与握力传感器支架307固定连接，所述握力传感器防护套309装套在握力传感器308的外部。优选的，握力传感器308与上位机连接，将手部握力大小在上位机的显示屏上进行显示，以对使用者做出康复评估，同时将康复训练数据保存在上位机。桡屈尺屈的摆动角度靠握力传感器支架307与环形导轨包装壳208发生干涉停止摆动。
24.工作过程如下：首先，将手臂放置在手臂臂托305上，用固定绑带306绑紧手臂，然后手部关节使用手部康复训练装置进行三自由度的主动训练。
25.如图5至7所示，当进行手部背伸和掌屈动作时，手部关节带动圆盘阻尼器106以及
上方所有的零部件在水平面旋转，即可实现手部背伸掌屈的训练。
26.如图8和图9所示，当进行手部内旋和外旋动作时，手部关节带动转动环203顺着卡边轴承一206与卡边轴承二207组成的圆环轨道转动，当运动达到设计角度时，碰到机械限位钉209，限制其继续运动，即可实现手部内旋外旋的训练。
27.如图10和图11所示，当进行手部桡屈尺屈动作时，手部关节带动转动块301和摆动轴304一起做俯仰摆动，当握力传感器支架307碰到环形导轨包装壳208时停止摆动，即可实现手部桡屈尺屈的训练。
28.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。