專利名稱：一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輔助醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種肘關(guān)節(jié)康 復(fù)訓(xùn)練裝置，該裝置能夠直接作用于患肢肘關(guān)節(jié)，可以進(jìn)行單關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn) 練。
背景技術(shù)：
中風(fēng)是中老年的常見(jiàn)病、多發(fā)病，是當(dāng)今世界對(duì)人類危害最大的3種 疾病之一。我國(guó)每年約有660萬(wàn)中風(fēng)病患者，隨著世界各國(guó)相繼進(jìn)入老齡化 國(guó)家，中風(fēng)患者勢(shì)必越來(lái)越多。由中風(fēng)產(chǎn)生的眾多患者后遺癥中尤以偏癱 居首位。中風(fēng)所導(dǎo)致的偏癱，常常對(duì)患者本人、家庭造成心理及其它方面 的沖擊。社會(huì)和家庭需要花費(fèi)極大的代價(jià)來(lái)治療和護(hù)理這些患者，造成社 會(huì)資源的極大浪費(fèi)。偏癱上肢康復(fù)訓(xùn)練的傳統(tǒng)治療方法是治療師手把手輔 助患者進(jìn)行訓(xùn)練，這種方法存在諸多問(wèn)題，如訓(xùn)練效率和訓(xùn)練強(qiáng)度難以保 證、訓(xùn)練效果受到治療師水平的影響、訓(xùn)練過(guò)程不具吸引力、患者參與治 療的主動(dòng)性不夠等。因此，尋求有效的康復(fù)手段，使患者能夠在一定程度 上恢復(fù)失去的功能，不僅有利于提高患者本身的生活質(zhì)量，也可以減輕社 會(huì)的總體負(fù)擔(dān)。在偏癱上肢康復(fù)訓(xùn)練中引入機(jī)器人技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于，機(jī) 器人不存在"疲倦"的問(wèn)題，能夠滿足不同患者對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的要求，從而 把治療師從繁重的訓(xùn)練任務(wù)中解放出來(lái)；機(jī)器人可以客觀記錄訓(xùn)練過(guò)程中 患者患肢各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)，供治療師分析，以評(píng)價(jià)治療的效果；還有，使用 機(jī)器人技術(shù)可以通過(guò)多媒體技術(shù)為患者提供豐富多彩的訓(xùn)練內(nèi)容，使患者 能夠積極參與治療。
"基于氣動(dòng)肌肉的柔性外骨骼肘關(guān)節(jié)"(中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)號(hào) 為CN1961848A，
公開(kāi)日為2007年05月16日)采用兩根氣動(dòng)肌肉來(lái)帶動(dòng)
患者肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)上安裝有扭矩傳感器，用來(lái)獲取運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
但是，該已知基于氣動(dòng)肌肉的柔性外骨骼肘關(guān)節(jié)的缺點(diǎn)在于l.其穿 戴上以后，與人體關(guān)節(jié)位置固定，不能適應(yīng)不同的人群；2.其轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)與 人體肘關(guān)節(jié)不重合，前臂的運(yùn)動(dòng)軌跡不重合，康復(fù)時(shí)會(huì)導(dǎo)致患肢受到強(qiáng)迫 傷害；3.氣動(dòng)肌肉的彎曲安裝，不利于準(zhǔn)確的位置控制和力控制；4.結(jié)構(gòu) 沒(méi)有考慮人體工程學(xué)的特點(diǎn)，容易導(dǎo)致康復(fù)事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，該裝置能對(duì)患者上肢 肘關(guān)節(jié)進(jìn)行主/被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，使用安全，穿戴舒適，便于患肢長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行 運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)訓(xùn)練。
本發(fā)明提供的肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于上臂支撐架包括第 一上臂支撐架和第二上臂支撐架，二者的一端均為圓弧形，另一端固定在 上臂連接桿的中部；
雙向拉桿為V字形，其中部通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸與上臂連接桿的下部相連， 雙向拉桿的中部和上下傳動(dòng)桿一端均與第一轉(zhuǎn)軸通過(guò)止動(dòng)螺釘鎖緊；上下 傳動(dòng)桿的另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)軸與前后傳動(dòng)桿的一端連接；前后傳動(dòng)桿的另 一端通過(guò)肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸與前臂連接桿相連，肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸為階梯形轉(zhuǎn)軸；
第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架，第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架，第一彎曲氣動(dòng) 肌肉固定架，第二彎曲氣動(dòng)肌肉固定架均為IJ形，其底部裝有滾動(dòng)軸承； 第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架、第一彎曲氣動(dòng)肌肉固定架的底部分別通過(guò)第二、 第三轉(zhuǎn)軸與上臂連接桿上部連接；第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架、第二彎曲氣 動(dòng)肌肉固定架的底部分別通過(guò)第四、第五轉(zhuǎn)軸與雙向拉桿的兩翼連接；
第一前臂支撐架和第二前臂支撐架的一端均為圓弧形，另一端均與前 臂連接桿連接，前臂連接桿的一端外伸出一段，與前后傳動(dòng)桿通過(guò)肘傳動(dòng) 轉(zhuǎn)軸相連。
本發(fā)明肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置根據(jù)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論和人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè) 計(jì)，能對(duì)患者上肢肘關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。本發(fā)明裝置為一個(gè)單自由度的關(guān) 節(jié)訓(xùn)練裝置，它包絡(luò)人體大臂和前臂的結(jié)構(gòu)為圓弧形結(jié)構(gòu)，可以有效的支 撐人體大臂和前臂，保證穿戴的舒適性。其關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了康復(fù)訓(xùn)練 裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與人體上肢肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合時(shí)不會(huì)產(chǎn)生額外的作用 力，可以保證很好的訓(xùn)練舒適性。本發(fā)明裝置能穿著于患者身上，直接作
用于肘關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0 120° ，訓(xùn)練的針對(duì)性強(qiáng)，效果好。采 用人工氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)，重量輕，而且柔順性好，無(wú)污染，噪聲小，使用安 全，兩根氣動(dòng)肌肉可以實(shí)現(xiàn)主/被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，康復(fù)效果好。


圖1為本發(fā)明一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的右視圖。 圖2為本發(fā)明一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的左視圖。 圖3為本發(fā)明一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的俯視圖。 圖4為本發(fā)明中氣動(dòng)肌肉固定架的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置為單自由度，用來(lái)模擬人的 上肢肘關(guān)節(jié)自由度。該上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人裝置包絡(luò)人體上肢骨骼的結(jié)構(gòu) 為圓弧形，具有很好的可穿戴性。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置包括上臂連接 桿l，上臂支撐架，氣動(dòng)肌肉固定架，氣動(dòng)肌肉，雙向拉桿5，上下傳動(dòng)桿 6，前后傳動(dòng)桿7，肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸8，前臂支撐架和前臂連接桿10。
上臂支撐架包括結(jié)構(gòu)相同的第一上臂支撐架2.1和第二上臂支撐架 2.2，采用兩個(gè)支撐架支撐上臂，可以保證上臂的舒適性。如圖3所示，第 一上臂支撐架2.1的一端為圓弧形，用于支撐上臂部分，其另一端通過(guò)螺 釘安裝在上臂連接桿1的中部。圓弧形上臂支撐架可以很好的與人體上臂 貼合，符合人體工程學(xué)特點(diǎn)。
雙向拉桿5為V字形，中心對(duì)稱線上鉆有軸孔，通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸依次與 上臂連接桿1和上下傳動(dòng)桿6連接。雙向拉桿5與第一轉(zhuǎn)軸通過(guò)止動(dòng)螺釘 鎖緊。
第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架3. 1、第一彎曲氣動(dòng)肌肉固定架3. 2分別通過(guò) 第二、第三轉(zhuǎn)軸與安裝在上臂連接桿1頂部。第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架3. 3， 第二彎曲氣動(dòng)肌肉固定架3.4分別通過(guò)第四、第五轉(zhuǎn)軸安裝在雙向拉桿5 的兩翼。如圖4所示，第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架3. 1為L(zhǎng)J形，兩側(cè)端鉆有 螺紋孔，底部裝有滾動(dòng)軸承，減小驅(qū)動(dòng)時(shí)候的摩擦。其它三個(gè)氣動(dòng)肌肉固 定架與第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架3. 1大小形狀一致。
氣動(dòng)肌肉是一種柔性驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)內(nèi)部充入一定的氣體壓力時(shí)，其長(zhǎng)度 收縮，直徑增大。伸展氣動(dòng)肌肉4. 1的兩端分別固定在第一伸展氣動(dòng)肌肉 固定架3. 1和第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架3. 3上。彎曲氣動(dòng)肌肉4. 2的兩端 分別固定在第一彎曲氣動(dòng)肌肉固定架3.2和第二彎曲氣動(dòng)肌肉固定架3.4 上。
如圖2所示，上下傳動(dòng)桿6 —端通過(guò)止動(dòng)螺釘與第一轉(zhuǎn)軸固定連接， 另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)軸與前后傳動(dòng)桿7的一端連接，二者可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。上 下傳動(dòng)桿6的作用是將上部氣動(dòng)肌肉的轉(zhuǎn)矩依次通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸、第六轉(zhuǎn)軸 傳遞到前后傳動(dòng)桿7。如圖1所示，前后傳動(dòng)桿7另一端通過(guò)肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸8 與前臂連接桿10相連，從而將上臂和下臂連接成為一個(gè)整體。肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸 8為階梯形轉(zhuǎn)軸，起傳動(dòng)作用。
前臂支撐架包括第一前臂支撐架9.1和第二前臂支撐架9.2。如圖3 所示，第一前臂支撐架9.1支撐人體前臂部分為圓弧形，可以很好的與人 體上臂貼合，符合人體工程學(xué)特點(diǎn)。第二前臂支撐架9. 2形狀與第一前臂 支撐架9. 1 一致。第一前臂支撐架9. 1和第二前臂支撐架9. 2分別通過(guò)螺 釘與前臂連接桿10的二端部連接。前臂連接桿10的一端外伸出一段，與 前后傳動(dòng)桿7通過(guò)肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸8相連，該結(jié)構(gòu)可以保證肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸8的中 心線偏離人體肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線，氣動(dòng)肌肉產(chǎn)生的拉力可以對(duì)人體肘關(guān) 節(jié)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而輔助康復(fù)訓(xùn)練。
本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程如下該肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置為單自由度的康復(fù)訓(xùn)練裝置，與人體肘關(guān)節(jié)的自由度吻合。柔性驅(qū)動(dòng)器氣動(dòng)肌肉用來(lái)模擬
人體上肢肌肉的運(yùn)動(dòng)和力。當(dāng)人體前臂處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，伸展氣動(dòng)肌肉4. 1 處于收縮狀態(tài)，彎曲氣動(dòng)肌肉4.2處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。當(dāng)彎曲氣動(dòng)肌肉4.2內(nèi) 部壓力增加，伸展氣動(dòng)肌肉4.1內(nèi)部壓力減小時(shí)，人體上肢前臂繞肘關(guān)節(jié) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，控制彎曲氣動(dòng)肌肉4.2內(nèi)部的氣體壓力的大小和充氣速度，可 以控制肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由彎曲氣動(dòng)肌 肉4.2的長(zhǎng)度和最終壓力決定。當(dāng)伸展氣動(dòng)肌肉4. 1內(nèi)部壓力增大，彎曲 氣動(dòng)肌肉4.2內(nèi)部壓力減小時(shí)，人體上肢前臂外伸。通過(guò)控制伸展氣動(dòng)肌 肉4. 1和彎曲氣動(dòng)肌肉4. 2的內(nèi)部壓力，控制肘關(guān)節(jié)的伸展和彎曲運(yùn)動(dòng)。 通過(guò)輔助的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以逐漸恢復(fù)軸關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能，同時(shí)鍛煉上 肢控制肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的肌肉群。通過(guò)這樣的訓(xùn)練過(guò)程，逐步實(shí)現(xiàn)患肢的康復(fù)。 本發(fā)明不僅局限于這一個(gè)實(shí)施例，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路， 做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于上臂支撐架包括第一上臂支撐架(2.1)和第二上臂支撐架(2.2)，二者的一端均為圓弧形，另一端固定在上臂連接桿(1)的中部；雙向拉桿(5)為V字形，其中部通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸與上臂連接桿(1)的下部相連，雙向拉桿(5)的中部和上下傳動(dòng)桿(6)一端均與第一轉(zhuǎn)軸通過(guò)止動(dòng)螺釘鎖緊；上下傳動(dòng)桿(6)的另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)軸與前后傳動(dòng)桿(7)的一端連接；前后傳動(dòng)桿(7)的另一端通過(guò)肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸(8)與前臂連接桿(10)相連，肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸(8)為階梯形轉(zhuǎn)軸；第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架(3.1)，第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架(3.3)，第一彎曲氣動(dòng)肌肉固定架(3.2)，第二彎曲氣動(dòng)肌肉固定架(3.4)均為id="icf0001" file="S2007101686704C00011.gif" wi="4" he="4" top="5" left = "5" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>形，其底部裝有滾動(dòng)軸承；第一伸展氣動(dòng)肌肉固定架(3.1)、第一彎曲氣動(dòng)肌肉固定架(3.2)的底部分別通過(guò)第二、第三轉(zhuǎn)軸與上臂連接桿(1)上部連接；第二伸展氣動(dòng)肌肉固定架(3.3)、第二彎曲氣動(dòng)肌肉固定架(3.4)的底部分別通過(guò)第四、第五轉(zhuǎn)軸與雙向拉桿(5)的兩翼連接；第一前臂支撐架(9.1)和第二前臂支撐架(9.2)的一端均為圓弧形，另一端均與前臂連接桿(10)連接，前臂連接桿(10)的一端外伸出一段，與前后傳動(dòng)桿(7)通過(guò)肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸(8)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，用于輔助人體肘關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練。該裝置包括上臂連接桿，上臂支撐架，氣動(dòng)肌肉固定架，氣動(dòng)肌肉，雙向拉桿，上下傳動(dòng)桿，前后傳動(dòng)桿，肘傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸，前臂支撐架和前臂連接桿。該裝置用于模擬人體肘關(guān)節(jié)自由度，康復(fù)訓(xùn)練中能夠提供較大的工作空間，使人體肘關(guān)節(jié)得到輔助訓(xùn)練；采用可穿戴式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，能方便地穿著于患者身上，舒適性好，并且直接作用于患肢，因此訓(xùn)練的針對(duì)性強(qiáng)，效果好；采用氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)，具有良好的柔順性和安全性，雙氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)，可以達(dá)到主/被動(dòng)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的目的，通過(guò)控制氣動(dòng)肌肉的工作壓力，達(dá)到控制驅(qū)動(dòng)肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的力和運(yùn)動(dòng)的范圍，保證訓(xùn)練的多樣性和有效性。
文檔編號(hào)A61H1/00GK101181175SQ200710168670
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者明 楊, 熊有倫, 熊蔡華, 陳文斌 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)