专利名称：偏瘫患者手康复训练治疗仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗器械，尤其是涉及一种主要用于早期的偏瘫患者手康复训 练治疗仪。
背景技术：
卒中是非常严重的问题。在全球每年5050万死亡人口中，由于卒中死亡的为 440万，占9%。大量的生存病人使人群中卒中病人的比例日益增加，目前占全球总人口 的(1000/10万)，而生存的病人中至少有一半留有不同程度的残疾，因此卒中也成为 最重要的严重致残疾病。
脑卒中后瘫痪肢体在功能恢复过程中必然会出现痉挛，上肢多为屈肌痉挛，下 肢为伸肌痉挛。由于肢体痉挛产生的异常姿势，造成肢体残疾，常常在疾病稳定后影响 患者的生活质量，导致生活不能自理，特别是手指的屈曲性挛缩，严重妨碍患者的日常 生活。急性脑卒中患者在发病14天后开始逐渐出现瘫痪肢体的肌张力增高，当患者一但 出现了痉挛性偏瘫，再进行治疗就很困难了，因此在发病的早期进行康复训练是非常重 要的。但目前一般都需要由他人来对患者做手康复动作，但人工辅助康复存在费用高， 一次康复时间有限，康复医生技术要求高，工作强度大等诸多问题。也有相关技术的报 道，但存在着结构简易，人工操作麻烦、功能动作单调，不能实现复杂的手部动作，而 且不同运动训练还需重新安装，不能实现长时间无人值守的组合式康复训练。因而导致 康复效果有限，无法满足现代被动运动康复理论的要求。
公告号为CN200963301的实用新型提供一种偏瘫患者进行自行辅助康复训练的 偏瘫病人手康复器，该康复器包括仿形手套、手指拉线、夹紧绑带、拉线固定座、推拉 杆，所述的手指拉线一端连接在仿形手套的手指尖部位，手指拉线的另一端通过拉线固 定座和推拉杆相连，夹紧绑带和拉线固定座设置在仿形手套的手脖部位。该实用新型由 病人自己用健康一侧的手对偏瘫一侧的手进行康复训练，健康一侧的手握住推拉杆通过 拉线钢丝推拉仿形手套手指尖部位使得偏瘫手的手指一伸一屈，被动地得以训练，从而 增强手肌的张力，促进血液循环。发明内容
本发明的目的是提供一种能实现手部各关节运动及各部分间的配合运动，长时 间、全自动无人值守，个性化康复训练的偏瘫患者手康复训练治疗仪。
本发明设有手臂支架、手部支架、掌托、拇指托、腕关节驱动装置、掌拇指关 节驱动装置、拇指关节驱动装置、食指关节驱动装置、中指关节驱动装置、无名指关节 驱动装置、小指关节驱动装置和舵机控制装置；
手部支架与手臂支架弹性转动连接；
掌托设于手部支架上且与手部支架固连；
拇指托设于掌托旁，拇指托与掌托弹性转动连接；4
腕关节驱动装置设有第一舵机和第一传动机构，第一舵机设于手臂支架上，第 一传动机构的动力输入构件与第一舵机的动力输出轴连接，第一传动机构的动力输出构 件与手部支架铰接；
掌拇指关节驱动装置设有第二舵机和第二传动机构，第二舵机设于手部支架 上，第二传动机构的动力输入构件与第二舵机的动力输出轴连接，第二传动机构的动力 输出构件与拇指托铰接；
拇指关节驱动装置设有设有第三舵机和第三传动机构，第三舵机设于拇指托 上，第三传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第三舵机输出轴连接，摇杆另 一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与拇指托固连；
食指关节驱动装置设有第四舵机和第四传动机构，第四舵机设于手部支架上， 第四传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第四舵机输出轴连接，摇杆另一端 与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌托固连；
中指关节驱动装置设有第五舵机和第五传动机构，第五舵机设于手部支架上且 位于第四舵机旁，第五传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第五舵机输出轴 连接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌 托固连；
无名指关节驱动装置设有第六舵机和第六传动机构，第六舵机设于手部支架上 且位于第五舵机旁，第六传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第六舵机输出 轴连接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与 掌托固连；
小指关节驱动装置设有第七舵机和第七传动机构，第七舵机设于手部支架上且 位于第六舵机旁，第七传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第六舵机输出轴 连接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌 托固连；
舵机控制装置设有可编程控制器、舵机控制器、传感器、液晶显示屏和输入设 备，输入设备和液晶显示屏构成人机界面，可编程控制器输出端接舵机控制器输入端， 舵机控制器输出端接舵机，舵机控制器设有至少7路输出，每1路输出接1个舵机。
所述手部支架与手臂支架可转动连接通过弹簧片弹性连接。
所述拇指托与掌托可转动通过弹簧片弹性连接。
所述第一传动机构可设有摇杆和连杆，摇杆一端与第一舵机输出轴连接，摇杆 另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与手部支架铰接。
所述第二传动机构可设有摇杆和连杆，摇杆一端与第二舵机输出轴连接，摇杆 另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与拇指托铰接。
所述可编程控制器最好为单片机。所述输入设备可为输入键盘或手持按键器。
所述第二舵机至第七舵机中的每个舵机最好均设有活动锁紧机构，所述活动锁 紧机构设有带导槽的支板和紧固件，每个舵机安装在1块带导槽的支板上且可沿带导槽 的支板的导槽移动，并通过紧固件锁紧，所述带导槽的支板设于掌托和手部支架上。
所述舵机控制装置可外置或设于手臂支架上。
本发明使用时，将患者的手臂带上普通手套上，手臂置于手臂支架上，手掌置于掌托上，大拇指置于拇指托上，将5个手指贴靠在各自传动机构的弹簧片上并与弹簧 片粘贴在一起。与现有技术比较，本发明具有如下突出优点和显著技术效果
1)可事先根据医生对患者的腕、掌及各手指的实际情况制定个性化康复方案， 可将康复方案进行编程并输入可编程控制器，可对每个关节运动的起止位置、休息位置 定义，可通过人机界面输入设置各运动参数，并进行训练方案的编制，确认后运行。亦 可从已存储的运动方案中直接选择运行。通过舵机控制装置可对各个舵机进行控制，舵 机又通过各自的传动机构即可实现对腕关节、掌拇指关节及各指关节进行相应的康复动 作。
2)各关节驱动装置的传动机构设计为柔顺机构，利用弹簧片的柔顺变形实现 腕、各指的支撑、弯曲和伸展运动，实现各关节运动，弹簧片的截面设计通过采用有限 元法进行设计，就可得到不同弯曲轨迹所需的截面形状。
3)各关节运动均由舵机实现位置和速度控制，舵机自身能够实现角度的伺服， 且无需专门的驱动器，可使硬件成本低，控制装置简化。
4)可根据不同患者的手形和尺寸大小对各指关节驱动装置的传动机构进行位置 调整，通过活动锁紧机构即可实现。
5)各关节驱动装置可独立或组合运动，实现理想的综合康复功能。
由此可见，本发明可实现手部康复医疗的全自动化操作，只需一次手部安装便 可进行长时间各种关节运动的独立或组合式自动康复训练(并且训练方案及数据可存储 与输出)，也为上位机的更加智能化的治疗提供基础。满足了被动运动康复医疗理论的需 求，为其提供实现工具，及进一步发展该医疗理论研究提供实验依据。
图1为本发明实施例的结构轴测示意图(立体)。
图2为图1的俯视结构示意图。
图3为图1的侧视结构示意图。在图3中，为避免繁杂，在各指关节驱动装置 中，只画出无名指关节驱动装置，其它手指的关节驱动装置的结构均与中指关节驱动装 置的结构相同。
图4为手指关节弯曲伸展原理示意图。在图4中，以中指为例说明，各手指同理。
图5为图1中的掌托与拇指托之间角度调节原理示意图。
具体实施方式
参见图1 3，本发明实施例设有手臂支架1、手部支架2、掌托21、拇指托 22、腕关节驱动装置、掌拇指关节驱动装置、拇指关节驱动装置、食指关节驱动装置、 中指关节驱动装置、无名指关节驱动装置、小指关节驱动装置和舵机控制装置。
手部支架2与手臂支架1通过弹簧片12弹性连接，弹簧片12两端分别与手部支 架2和手臂支架1固连。
掌托21用于手掌部放置，掌托21设于手部支架2上且与手部支架2固连。
拇指托22用于大拇指放置，拇指托22设于掌托21旁，拇指托22与掌托21通6过弹簧片20弹性连接，弹簧片20两端分别与掌托21和拇指托22固连。
腕关节驱动装置设有第一舵机31和第一传动机构，第一舵机31设于手臂支架 1上，第一传动机构设有摇杆32和连杆33，摇杆32 —端与第一舵机31的动力输出轴连 接，摇杆32另一端与连杆33—端铰接，连杆33另一端与手部支架2铰接。工作时，第 一舵机31带动摇杆32转动，摇杆32经连杆33带动手部支架2作相对于手臂支架1的上 下转摆运动(由于设有弹簧片12，因此该上下转摆运动是通过弹簧片12的柔顺变形来控 制的)，这样腕关节获得可上下运动。手部支架2的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制 装置中的控制程序决定的，腕关节可得到科学运动康复。
掌拇指关节驱动装置设有第二舵机101和第二传动机构，第二舵机101设于手部 支架2的活动锁紧机构102上，活动锁紧机构102由带导槽的支板和紧固件构成，第二舵 机101安装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第二传动机构 设有摇杆103和连杆104，摇杆103—端与舵机101的动力输出轴连接，摇杆103另一端 与连杆104铰接，连杆104另一端和拇指托22底部铰接。工作时，第二舵机101带动摇 杆103转动，摇杆103经连杆104带动拇指托22作相对于掌托21右侧的上下转摆运动。 进一步参见图5，掌托21固于手部支架上，拇指托22通过弹簧片20与掌托21连接。第 二舵机带动摇杆103转动，摇杆103经连杆104带动拇指托22上下转摆(如双向箭头所 示)，这样可使大拇指与手掌之间的角度得到调整，即可使手部虎口处得到张开和合拢锻 炼，由于设有弹簧片20，因此该上下转摆运动可通过弹簧片20的柔顺变形来控制，拇指 托22的运动轨迹及速度由编制在舵机装置中的控制程序决定。
拇指关节驱动装置设有第三舵机41和第三传动机构，第三舵机41设于拇指托22 的活动锁紧机构42上，活动锁紧机构42由带导槽的支板和紧固件构成，第三舵机41安 装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第三传动机构设有摇 杆43、连杆44和弹簧片45，摇杆43—端与第三2舵机41输出轴连接，摇杆43另一端 与连杆44 一端铰接，连杆44另一端与弹簧片45—端铰接，弹簧片45另一端与拇指托22 固连。工作时，第三舵机41带动摇杆43转动，摇杆43经连杆44带动弹簧片45作弯曲 和伸展运动，从而也带动拇指各关节作相应的弯曲和伸展运动(可参见图4)。弹簧片45 的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制装置中的控制程序决定的。
食指关节驱动装置设有第四舵机51和第四传动机构，第四舵机51设于手部支架 2的活动锁紧机构52上，活动锁紧机构52由带导槽的支板和紧固件构成，第四舵机51安 装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第四舵机51位于第三 舵机41旁，第四传动机构设有摇杆53、连杆讨和弹簧片55，摇杆53 —端与第四舵机51 输出轴连接，摇杆53另一端与连杆M—端铰接，连杆M另一端与弹簧片55—端铰接， 弹簧片55另一端与拇指托22固连。工作时，第四舵机51带动摇杆53转动，摇杆53经 连杆M带动弹簧片阳作弯曲和伸展运动，从而也带动食指各关节作相应的弯曲和伸展运 动(可参见图4)。弹簧片45的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制装置中的控制程序决 定的。
中指关节驱动装置设有第五舵机61和第五传动机构，第五舵机61设于手部支架 2的活动锁紧机构62上，活动锁紧机构62由带导槽的支板和紧固件构成，第五舵机61 安装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第五舵机61位于第四舵机51旁，第五传动机构设有摇杆63、连杆64和弹簧片65，摇杆63 —端与第五舵机 61输出轴连接，摇杆63另一端与连杆64—端铰接，连杆64另一端与弹簧片65—端铰 接，弹簧片65另一端与拇指托22固连。工作时，第五舵机61带动摇杆63，摇杆63经 连杆64带动弹簧片65作弯曲和伸展运动，从而也带动中指各关节作相应的弯曲和伸展运 动(参见图4)。弹簧片65的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制装置中的控制程序决定 的。进一步参见图4，中指P在弹簧片65的带动下，可实现弯曲和伸展运动，从而中指 P各关节可得到康复治疗。图4中，标号63、64和65分别表示摇杆、连杆和弹簧片， 标号63，、64’和65，分别表示摇杆63、连杆64和弹簧片65的某一运动状态。
无名指关节驱动装置设有第六舵机71和第四传动机构，第六舵机71设于手部支 架2的活动锁紧机构72上，活动锁紧机构72由带导槽的支板和紧固件构成，第六舵机71 安装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第六舵机71位于第 五舵机61旁，第六传动机构设有摇杆73、连杆74和弹簧片75，摇杆73 —端与第六舵机 71输出轴连接，摇杆73另一端与连杆74—端铰接，连杆74另一端与弹簧片75—端铰 接，弹簧片75另一端与拇指托22固连。工作时，第六舵机71带动摇杆73，摇杆73经 连杆74带动弹簧片75作弯曲和伸展运动，从而也带动无名指各关节作相应的弯曲和伸展 运动(可参见图4)。弹簧片75的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制装置中的控制程序 决定的。
小指关节驱动装置设有第七舵机81和第七传动机构，第七舵机81设于手部支架 2的活动锁紧机构82上，活动锁紧机构82由带导槽的支板和紧固件构成，第七舵机81 安装在带导槽的支板上(可沿导槽调整位置)，并通过紧固件锁紧。第七舵机81位于第 六舵机71旁，第七传动机构设有摇杆83、连杆84和弹簧片85，摇杆83 —端与第七舵机 81输出轴连接，摇杆83另一端与连杆84—端铰接，连杆84另一端与弹簧片85—端铰 接，弹簧片85另一端与拇指托22固连。工作时，第七舵机81带动摇杆83，摇杆83经 连杆84带动弹簧片85作弯曲和伸展运动，从而也带动小指各关节作相应的弯曲和伸展运 动(可参见图4)。弹簧片85的运动轨迹及速度是由编制在舵机控制装置中的控制程序决 定的。
舵机控制装置(图1 5中未画出)外置(也可设于手臂支架1上)，舵机控制 装置设有单片机(可编程控制器)、舵机控制器(7路输出)、液晶显示屏和输入键盘。输 入键盘和液晶显示屏作为人机界面，可编程控制器输出端接舵机控制器输入端，舵机控 制器输出端接舵机，7路输出分别接1个舵机。单片机通过控制舵机控制器来达到控制舵 机的输出角度。可事先根据医生对患者的腕、掌及各手指的实际情况制定个性化康复方 案，可将康复方案进行编程并输入在单片机中，可对每个关节运动的起止位置、休息位 置定义，可通过人机界面输入设置各运动参数，并进行训练方案的编制，确认后运行。 亦可从已存储的运动方案中直接选择运行。
经试验，本发明可实现伸展腕关节背伸最大幅度90°，尺屈(尺偏5°， 屈曲最大幅度80° )，桡屈(桡偏5°，屈曲最大幅度80° )。掌拇指关节和指指关节 伸展和屈曲运动掌拇指关节屈曲幅度最大90°，背伸10° ；指关节屈曲100°，背伸 10° ；拇指的外展最大幅度90°。还具有拇指对掌和对指功能。8
权利要求
1.偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于设有手臂支架、手部支架、掌托、拇指 托、腕关节驱动装置、掌拇指关节驱动装置、拇指关节驱动装置、食指关节驱动装置、 中指关节驱动装置、无名指关节驱动装置、小指关节驱动装置和舵机控制装置；手部支架与手臂支架弹性转动连接；掌托设于手部支架上且与手部支架固连；拇指托设于掌托旁，拇指托与掌托弹性转动连接；腕关节驱动装置设有第一舵机和第一传动机构，第一舵机设于手臂支架上，第一传 动机构的动力输入构件与第一舵机的动力输出轴连接，第一传动机构的动力输出构件与 手部支架铰接；掌拇指关节驱动装置设有第二舵机和第二传动机构，第二舵机设于手部支架上，第 二传动机构的动力输入构件与第二舵机的动力输出轴连接，第二传动机构的动力输出构 件与拇指托铰接；拇指关节驱动装置设有设有第三舵机和第三传动机构，第三舵机设于设于拇指托 上，第三传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第三舵机输出轴连接，摇杆另 一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与拇指托固连；食指关节驱动装置设有第四舵机和第四传动机构，第四舵机设于手部支架上，第四 传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第四舵机输出轴连接，摇杆另一端与连 杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌托固连；中指关节驱动装置设有第五舵机和第五传动机构，第五舵机设于手部支架上且位 于第四舵机旁，第五传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第五舵机输出轴连 接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌托 固连；无名指关节驱动装置设有第六舵机和第六传动机构，第六舵机设于手部支架上且位 于第五舵机旁，第六传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第六舵机输出轴连 接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌托 固连；小指关节驱动装置设有第七舵机和第七传动机构，第七舵机设于手部支架上且位 于第六舵机旁，第七传动机构设有摇杆、连杆和弹簧片，摇杆一端与第六舵机输出轴连 接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与弹簧片一端铰接，弹簧片另一端与掌托 固连；舵机控制装置设有可编程控制器、舵机控制器、液晶显示屏和输入设备，输入设备 和液晶显示屏构成人机界面，可编程控制器输出端接舵机控制器输入端，舵机控制器输 出端接舵机，舵机控制器设有至少7路输出，每1路输出接1个舵机。
2.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述第一传动机构设 有摇杆和连杆，摇杆一端与第一舵机输出轴连接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另 一端与手部支架铰接。
3.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述第二传动机构设 有摇杆和连杆，摇杆一端与第二舵机输出轴连接，摇杆另一端与连杆一端铰接，连杆另 一端与拇指托铰接。
4.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述可编程控制器为 单片机，所述输入设备为输入键盘或手持按键器。
5.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述第二舵机至第 七舵机中的每个舵机均设有活动锁紧机构，所述活动锁紧机构设有带导槽的支板和紧固 件，每个舵机安装在1块带导槽的支板上并通过紧固件锁紧，所述带导槽的支板设于手 部支架上。
6.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述舵机控制装置外 置或设于手部支架上。
7.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述手部支架与手臂 支架弹性转动连接是手部支架与手臂支架通过弹簧片弹性连接。
8.如权利要求1所述的偏瘫患者手康复训练治疗仪，其特征在于所述拇指托与掌托弹 性转动连接是拇指托与掌托通过弹簧片弹性连接。
全文摘要
偏瘫患者手康复训练治疗仪，涉及一种主要用于早期的偏瘫患者手康复训练治疗仪，提供一种能实现手部各关节运动，自动化运行，个性化康复训练的偏瘫患者手康复训练治疗仪。设有手臂支架、手部支架、掌托、拇指托、腕关节驱动装置、掌拇指关节驱动装置、拇指关节驱动装置、食指关节驱动装置、中指关节驱动装置、无名指关节驱动装置和小指关节驱动装置和舵机控制装置。可通过人机界面输入设置各运动参数，并进行训练方案的编制，确认后运行，也可从已存储的运动方案中直接选择运行。通过舵机控制装置可对各个舵机进行控制，舵机又通过各自的传动机构即可实现对腕关节、掌拇指关节及各指关节进行相应的独立或组合式的康复动作。
文档编号A61H1/02GK102018611SQ201010620480
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者牛建平, 郑东强 申请人:厦门市第二医院