一种肢端康复器的制作方法

本发明涉及一种康复机械中的肢端康复器。

背景技术：

脑卒中或者中风是一种突发性脑血管循环障碍性疾病，脑卒中通常造成部分运动功能障碍，中风患者尤其是占有很大比例的偏瘫患者，给家庭和社会带来沉重的负担，如何对偏瘫病人进行有效的康复治疗，恢复或者基本恢复偏瘫患者的运动机能是一项长期而艰巨的任务。

为了实现运动机能的恢复，就必须对肌肉进行重新训练，传统的康复治疗手段，主要以治疗医师的单对单手动治疗为主，这种康复方式，治疗效果不明显，治疗周期比较长，不仅治疗师的劳动量大，同时也耗费患者精力，增加医务人员的负担。

因此正确的康复装置和正确的康复方法至关重要，本人于2016年6月申请了主题名称为“一种肢端康复器及其训练支架”、公开号为CN104887457的发明专利申请，在该发明专利中公开了一种本人发明的康复方法和与该康复方法匹配的康复装置，该康复方法中率先引入基元概念，根据人体结构及运动特点，复杂的运动，可以分解为若干个单一部位、单一自由度、绕对应关节旋转的旋转运动，把这个最基本的单元称之为基元，把这个运动叫做基元运动，通过对每一个基元的逐级训练，从而恢复最终的运动能力。

针对上述康复方法的康复装置包括驱动机构和肢体固定架，驱动机构的扭矩输出端通过扭矩传递结构与肢体固定架传动连接，扭矩输出端与驱动机构的传动路径上设置有扭矩传感器，肢体固定架为脚掌支架或手掌固定架，使用时扭矩传递结构的轴线分别于相应待训练肢体的关节的对应自由度的轴线重合，通过驱动机构的主动、被动等工作模式来实现对肢体的训练。现有的这种康复装置存在以下问题：1、扭矩传感器需要旋转来测得数据，要旋转不太容易设置，扭矩传感器的电刷会磨损，信号不稳定，此外无论是光电还是无线扭矩传感器的价格成本都较高；2、现有的这种肢体固定架仅能对脚掌、手掌等具有一个自由度的主关节（或者为较大关节）进行训练，对于手指而言，自由度较多，没有必要对每个自由度进行单独训练，需要每根手指作为一个训练单元进行完整训练，现有的肢体固定架无法对手指的指关节进行训练。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种肢端康复器，以解决现有技术中采用扭矩传感器测力值因电刷磨损而导致的信号不稳定的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种肢端康复器，包括装置架和驱动机构，驱动机构包括具有电机壳和电机输出轴的驱动电机，装置架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的转动轴，转动轴上传动连接有脚掌支架，装置架上设置有对所述电机壳进行支撑的拉压力传感器。

装置架包括前竖板、后竖板，转动轴的前后两端分别转动装配于前、后竖板上，电机输出轴为轴线沿前后方向延伸的空心轴，转动轴同轴线穿设于所述空心轴中并与所述空心轴固定连接。

所述电机壳位于所述转动轴的左侧，电机壳沿左右方向布置，电机壳拉压力传感器铰接于所述电机壳上。

装置架上还设置有用于限制所述转动轴往复转动极限的极限限位结构。

转动轴上同轴固设有限位臂，极限限位结构包括位于所述限位臂两侧的挡块，限位臂的两侧面用于与对应挡块挡止配合而限制转动轴的往复转动极限。

本发明的有益效果为：采用本肢端康复器进行训练时，训练人员的力通过转动轴反向传递给电机输出轴，电机输出轴的力反向作用给电机壳，电机壳具有绕转动轴进行转动的趋势，支撑电机壳的拉压力传感器就可以准确的测得该力值，拉压力传感的使用，降低了产品的成本，同时拉压力传感器的设置结构相对简单，不存在如扭矩传感器中的电刷等易损部件，信号稳定。

附图说明

图1是本发明中肢端康复器的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1中极限限位结构与限位臂的配合示意图；

图5是图4中的A-A向剖视图；

图6是图1中脚掌支架与转动轴的配合示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明中康复训练方法中的全象限运动的示意图。

具体实施方式

肢端康复器的实施例如图1-8所示：包括驱动机构和脚掌支架，驱动机构包括装置架和水平设置的驱动电机1，驱动电机1为能够实现垂直输出的减速电机，驱动电机包括沿左右方向布置的电机壳和通过轴承装配于电机壳上的轴线沿前后方向延伸的电机输出轴，电机输出轴为空心轴，装置架上转动设置有转动轴线沿前后方向延伸的转动轴10，装置架包括底板3和固设于底板上的前竖版4、后竖板13，转动轴10的两端转动装配于前、后竖板上，转动轴由电机输出轴的中心穿过，且转动轴通过传动键与电机输出轴同轴线传动连接。转动轴上设置有第一扭矩输出结构和第二扭矩输出结构，第一扭矩输出结构位于转动轴的端部，第二扭矩输出结构位于转动轴的中部，装置架上还设置有用于限制转动轮转动范围的限位结构，转动轴上同轴线固设有限位臂50，限位结构包括设置于装置架上的限位盘42，限位盘42沿周向间隔开设有多个沿转动轴径向延伸的安装孔，限制转动轴往复转动极限的极限限位结构包括位于限位臂两侧的第一限位块44和第二限位块55，第一限位块、第二限位块均为插装于对应安装孔的插销，安装孔的孔臂上设置有螺纹孔，螺纹孔中用于安装顶丝，通过顶丝实现对插销的固定，限位臂的两侧面分别用于与第一限位块、第二限位块挡止配合从而限制转动轴的往复转动极限，通过改变插销在不同的安装孔中，可以改变极限限位结构对转动轴的转动限制范围。图中项41表示脚。

电机1的电机壳位于转动轴10的左侧，电机壳与底板3之间设置有拉压力传感器2，拉压力传感器2的上端与电机壳铰接相连，拉压力传感器2的下端与底板3铰接相连，悬架和电机壳均属于能够相对转动轴具有转动趋势的转动架。在不使用时，拉压力传感器形成一个支腿，来对电机壳进行支撑，前、竖板形成一个支腿，从而保证整个驱动机构的放置稳定性。

第一扭矩输出结构为与转动轴同轴线设置的外方头结构，使用时，可以将相应的脚掌支架固定于第一扭矩输出结构上，脚掌支架上可以设置于外方头结构适配插配的内方孔。在本发明的其它实施例中，第一扭矩输出结构还可以是内方孔结构，此时在脚掌支架上设置有与内方孔适配的外方头，当然第一扭矩输出结构还可以是法兰结构，此时需要在脚掌支架上设置有对应的连接法兰，通过连接螺栓将两个法兰固定在一起。

脚掌支架包括脚踏板45和设置于脚踏板端部的脚趾套46，使用时康复人员的脚趾插于脚趾套中，脚趾的关节与转动轴10同轴线，以此来实现对脚趾的康复训练，脚掌支架上设置有与第一扭矩输出结构对应的连接轴47，第一扭矩输出结构51包括多个弹性臂，连接轴47插装于弹性臂围成的内孔中，在弹性臂的外围固定一个抱箍48，通过抱箍实现连接轴47余第一扭矩输出结构的连接，为了保证连接轴与弹性臂之间的固定牢靠，连接轴为多棱体结构。装置架包括左支架40和右支架43，装置架的底板3固设于左、右支架上，底板高于左、右支架的底部，这样可以保证脚掌支架具有一定的高度，为脚掌支架的转动让出一定的空间。

转动轴上同轴线固设有限位臂50，装置架上设置有限位盘42，限位盘42沿周向间隔开设有多个沿转动轴径向延伸的安装孔，限制转动轴往复转动极限的极限限位结构包括位于限位臂两侧的第一限位块和第二限位块，第一限位块、第二限位块均为插装于对应安装孔的插销44，安装孔的孔臂上设置有螺纹孔，螺纹孔中用于安装顶丝，通过顶丝实现对插销的固定，限位臂的两侧面分别用于与第一限位块、第二限位块挡止配合从而限制转动轴的往复转动极限，通过改变插销在不同的安装孔中，可以改变极限限位结构对转动轴的转动限制范围。图中项41表示脚，项2表示拉压力传感器。

为了能更清楚的说明本肢端康复器，下面就对与该肢端康复器对应的由尚廷东先生发明的康复方法进行详细的叙述。本康复方法又称龙氏运动康复方法，其主要由以下几部分组成。

第一节 基元全象限运动康复方法

一、基元与基元运动

根据人体结构及运动特点，复杂的运动可以分解为若干个单一部位、单一自由度、绕对应关节旋转的旋转运动，把这个最基本的功能单元叫基元，把这个运动叫做基元运动。譬如：以右肘关节为中心，把与右前臂绕右肘关节作伸屈运动有关的右肘关节、右上臂、右前臂叫做右肘关节基元；右前臂绕右肘关节作伸屈运动是上肢复合运动的一个右肘关节基元运动。有的关节有一个基元、对应一个基元运动，如：肘、膝关节；有的关节有两个基元、对应两个基元运动，如：髋、腕关节。

多个基元健康协调地运动构成了生活中正常的、复杂的复合运动。

除手掌十个手指及脚掌十个脚趾以外，四肢共有二十四个基元运动，有绕关节旋转的运动，有绕复合关节扭转的运动。

二、逐个基元运动康复是高效的运动康复方法

所谓运动康复，就是运动力度、运动幅度、运动速度（简称：运动三要素）恢复至或接近正常水平的过程。逐个基元运动康复是高效的运动康复方法，其两个主要原因在于：

1、运动康复是康复者对运动的再学习过程。集中所有优势资源，一心一意、

专心致志地专注某一基元运动的康复：认知、模仿，恢复该基元的运动力度、运动幅度、运动速度，这是效率最高的运动康复方法。实践已经证明了这一点。

2、一般地，康复者大多是多个基元的运动缺失，并且每个基元缺失程度不

一，这样就存在一个最累基元：就是该基元的运动三要素较之其它基元有更多的当量缺失。在康复者做复杂的多基元复合运动时，最累基元首先得到保护，这是无意识的条件反射；通俗地说：最累基元可能将是永无长进。这时间，最高效的方法是停下多基元复合运动，对单一的最累基元进行运动康复；如果时机成熟，大幅度降低最累基元的缺失度也就是分分钟的事情。

三、基元全象限运动康复方法

1、全象限运动康复模式

现在，以右前臂绕右肘关节作伸屈基元运动为例叙述其运动康复各种工作模式。设定：右前臂作伸运动为运动速度、运动力度的正方向，右前臂作屈运动为运动速度、运动力度的负方向；如图7所示，图7为基于全象限运动康复方法矢量图谱：其运动速度用水平轴V表示，运动力度用垂直轴F表示；O为运动速度、运动力度的零点；A为运动速度的正向最大值, C为运动速度的负向最大值；B为运动力度的正向最大值, D为运动速度的负向最大值；还假设，E、I、G、H为各方向运动速度、运动力度最大值的交点，是该基元做基元运动时的最大能力。其运动速度、运动力度构成了平面直角坐标系。(图一)

如上述，一般情况，右肘关节基元在做右肘关节基元运动时，它的运动范围是矩形E I GH以及矩形E I GH以内的全部空间，就是工作在全象限的空间，即全象限运动康复模式，以下逐一进行叙述。

O原点：

康复者右上肢静止在某一位置，没有施力、没有受力、没有运动。

OA直线段：

OA直线段表示康复者没有施力，康复者肌肉处于完全松弛状态或者处于完全瘫痪状态，康复者右肘关节基元被带动做右肘关节基元伸运动。

第一象限：

第一象限工作范围是矩形OAEB，第一象限表示：右肘关节基元施伸运动趋势的正向力、以一定运动速度做主动正向伸运动。

OB直线段：

OB直线段表示右肘关节基元在此位置上施伸运动趋势的正向力，但是右肘关节基元停在某个位置静止不动。在该直线段可以进行静态正向伸力训练和评定。

第二象限：

第二象限工作范围是矩形OB I C，第二象限表示：右肘关节基元施伸运动趋势的正向力、却以一定运动速度做被动负向屈运动。

OC直线段：

OC直线段表示康复者没有施力，康复者肌肉处于完全松弛状态或者处于完全瘫痪状态，康复者右肘关节基元被带动做右肘关节基元屈运动。

第三象限：

第三象限工作范围是矩形OCGD，第三象限表示：右肘关节基元施屈运动趋势的负向力、以一定运动速度做主动负向屈运动。

OD直线段：

OD直线段表示右肘关节基元在此位置上施屈运动趋势的负向力，但是右肘关节基元停在某个位置静止不动。在该直线段可以进行静态负向屈力训练和评定。

第四象限：

第四象限工作范围是矩形ODHA，第四象限表示：右肘关节基元施屈运动趋势的负向力、却以一定运动速度做被动正向伸运动。

综上所述：全象限运动康复模式共有主被动、屈伸等八种模式。康复者可以自主在八种模式中随意切换，进行全方位、多功能的康复训练，并且边训练边评定。

2、基元全象限运动康复方法

由近端及远端地逐个对康复者单一基元的基元运动进行康复训练；逐项地对该基元运动力度、运动幅度、运动速度进行主动、被动的康复训练，以及量化的评定，也就是使该基元运动康复处于全象限运动康复模式；康复者经过逐基元全象限运动康复训练后，肢体的每个基元运动力度、运动幅度、运动速度接近或达到正常时的量值时，再进行复合运动康复训练；对复合运动康复训练中发现仍有运动缺失的基元着重进行该基元全象限运动康复训练，使复合运动达到正常运动形态；这就是基元全象限运动康复方法。

四、基元全象限运动康复方法的特点

1、高效的运动学习方法

对肢体某个单一基元运动进行康复训练时，康复者该基元运动是唯一的肢体行为，行为和意念被一一对应的合二为一 ， 这是一个自主而又面向唯一目标的运动学习的过程，自主而又专心致志是高效学习运动技能的必由之路。效率高了，患者的信心和劲头也就高了。

2、全面的运动康复方法

全方位、多功能的全象限运动康复模式由近端及远端地逐个对肢体单一基元进行全面的运动康复，全面的运动康复方法避免了运动缺失的遗漏和忽略。

3、多元素的康复与评定量化指标

作为运动康复三要素的运动力度、运动幅度、运动速度的量化指标在康复与评定过程中均可以数字显示。

4、边训练边评定，康复过程有的放矢

在运动康复过程中，同时显示运动力度、运动幅度、运动速度各要素的实时量值，通过与正常值比对，明确了康复目标，使康复过程有的放矢。

5、降低了医务工作者劳动强度。

无论是OT康复师还是PT康复师都有不同程度的肢体劳损，机器代替了人，显然降低了医务工作者劳动强度。

第二节 形意互动法则

人类的直立行走和手的形成是经过许多年进化来的，现代人出生后要经过八年的学习成长才会真正地行走、跑步，一个人的运动从成长到成熟是漫长的过程。因为种种原因，他的运动有了缺失，那么他就需要运动康复，以期恢复其生产力及正常生活。

康复者是主语

众所周知，运动康复是运动的再学习，是人类高智商的智力活动。所谓高智商是要求康复师对康复者随机应变地关注、指导、暗示；康复者也需要尽可能用心地去配合康复师的工作。

康复者需要策略性地与医务工作者及陪护配合进行运动的再学习。所以康复者是康复医疗工作的行为主体，是主语。这样就要求康复者坚定信心和社会责任感，对自己的身体状况有个全面的了解，全身心地投入康复治疗过程。

神经管廊

以左手食指伸运动为例，大脑中左手食指伸运动指令发源处的运动指令信息经由大脑神经传输部分、脊椎、左肩部、左上臂、左前臂、左手掌传输到最终靶的左手食指的确切而又模糊的管状神经传输走廊，叫做神经管廊。上述定义中确切是指医学专业人员认为的、确实肯定是这样的神经传输途径；模糊是指让康复者理解的形态粗旷的神经传输管状途径（因为非专业所以要模糊）。实际上，神经管廊也是以后提到的意念的走廊，建立神经管廊概念的目的在于左手食指运动康复过程中减少其它杂散运动的产生。也就是说神经管廊是对智力活动的一个空间约束，希望仅有意念和左手食指伸运动神经信息通过的唯一的正确途径——神经管廊同时抵达目的地。

形意互动法则

形就是举措、运动、触动；意就是思维、用心、意念、触觉。形意互动法则

就是外形与内意的高度统一和结合，以下详述：

仍以左手食指伸运动为例，假设康复者左手食指完全没有运动能力。

第一步，康复者左手食指缓慢地被伸，同时有“伸”“伸”的声音同步被发出，康复者全神贯注左手食指并意想：这就是左手食指在做伸运动。这个过程就是运动的认知，是学习的第一步，如此反复多次；

第二步，康复者左手食指仍然缓慢地被伸，同时有“伸”“伸”的声音或由康复者同步发出，康复者全神贯注产生意念：我的大脑运动中枢产生左手食指伸运动指令，这些指令经由神经管廊到达左手食指，使左手食指在做伸运动；更为清晰而又强烈的意念是：我的相关肌肉同步使力，这是我左手食指自主地在做伸运动。这个过程就是运动的模仿，是学习的第二步，如此反复多次；

第三步，康复者左手食指被伸停止，左手食指处于自由状态。或由康复者发出“伸”“伸”声音的同时，康复者全神贯注产生意念：中枢神经的指令信息经由神经管廊支配我的左手食指相关肌肉同步使力，我左手食指伸！伸！这个过程就是试图自主运动的过程，可以认为是学习成绩的测验。这时，如果左手食指有轻微的主动伸运动，表示学习成功，进行下一步；如果学习不成功，重复上述步骤。

第四步，在本次事件中，虽然神经管廊仅是意念和左手食指伸运动神经信息通过的唯一的正确途径，意念产生过程中神经管廊传输功能应具有强烈的排他性。但是如果康复者的智力活动能力和生理现状对运动康复行为的掌控受限，就有可能产生很多杂散运动。所谓杂散运动，就是在实施左手食指伸运动时而却产生了譬如：腹肌收缩的其它运动。在后续的的运动康复过程中，杂散运动会被甄别而逐渐消失。

这是一个枯燥无味、消费康复者精气神的形意互动过程，包含了认知、模仿、自主运动、杂散运动甄别消失。特别强调的是康复者必须全身心地投入，方能达到意想不到的效果。

第三节 刮痧疗法为首选辅助物理疗法

一、具有其它物理疗法无可比拟的肢体表层触及深度和广度；

二、改善微循环，优化神经传导链路，降低神经传导链路中神经传导阻抗；

三、诱发肌肉反射活动模拟正常的自主运动；

四、完全避免肌肉萎缩，肌肉被动活动量远大于自主运动活动量；

五、与电针、中频、低频不同，对神经细胞可以做到零伤害；

第四节 运动力度优先法则

运动力度优先法则就是：人体运动需要消耗力气的，正常人的运动姿态是优美的；康复者因某部位运动缺失需要进行康复训练，同时其运动姿态也显现出异常。这时应优先考虑受累部位运动力度的康复训练，当运动力度恢复正常时，受大脑调节的运动姿态自然也就恢复正常。

特定的人做特定环境下的一个特定的动作需要的动量、动能是一定的，根据冲量定理、能量守恒定律，运动力度变小了，就需要力作用时间变化以维持运动的继续并且以不失稳为目的，这个复杂的过程受大脑多闭环自动调节。力的作用时间变化了，运动姿态就显现出异常。所以要想运动姿态正常那就必须先恢复运动力度。

如果仍然心存疑虑，那么就变换不同的仿生姿态，让不良姿态的习惯无法形成。但无论如何运动力度必须优先康复。

第五节 逆势法则

如果康复者受累部分肌张力增加，该部分总是处于异常屈伸状态或异常屈伸趋势，在静止状态或运动状态时，均应逆势使受累部分处于正常屈伸状态或逆势使异常屈伸趋势受阻。逆势是对抗肌张力增加的，其目的是遏阻肌张力增加并使之为最小。

大家只关注了受累部分在静止状态时遵守逆势法则，有一些诸如分指板、专用支具等在使用。其实在运动状态时更需要遵守逆势法则。

例如，锻炼臂力的摩擦板、练习协调的等肌力训练器，都是将康复者手掌捆绑在一个柱状物体上，当肢体用力时，手掌肌张力增加，手掌总是处于异常屈状态，因为这时康复者处于运动再学习的兴奋阶段，手掌长期处于异常屈状态会助长这种异常屈姿态成为习惯姿态；通常情况下，应该将康复者手掌处在正常伸姿态时捆绑在一个板状物体上，让手掌异常屈趋势受阻。这样可以达到事半功倍效果。

第六节 竞争法则

竞争存在于生物界的每一个角落。

受累部位A在接受运动康复治疗时，受累部位B 时常会出现异常运动或异常运动趋势，这个现象表示受累部位A和受累部位B存在共用的生物资源。为了促进生物资源衍生和生物资源合理再分配，引入竞争机制。使受累部位B在受累部位A接受运动康复治疗的同时，积极主动地顺势、逆势而动，这就是竞争法则。

实践证明，受累部位B 积极主动地顺应异常运动趋势同时也逆向异常运动趋势而做相应的运动，这种竞争方式会产生良好的效果。遵守竞争法则之后的两个受累部位均能快速有效地获得各自的生物资源，异常运动或异常运动趋势消失，成为两个独立的、无异常运动关联的正常部位。

第七节 顺势法则

当康复者打喷嚏、打哈欠、伸懒腰或进行其它非常态运动时，康复者出现了暂时的、但却是正常的、健康的运动状态或姿态，康复者应顺势并及时地、尽可能长地维持这种缺失复现的运动状态或姿态的持续，直到这种运动状态或姿态消失。

首先就某些个例而言，值得肯定的是缺失复现的运动状态或姿态渐渐地可以受控持续较长时间并且可以受控终止这种运动状态或姿态。事实上，有些运动的康复确实是在顺势维持基础之上巩固形成。

其次，缺失而又复现的运动状态或姿态，哪怕是瞬间的复现对于康复者来说，都是愉悦、欢欣鼓舞。其精神作用是不可估量的。

第八节 避免心脏受累

在运动康复过程中，一些康复者心脏可能会不知不觉地遭受连累。

康复者某一部位康复训练时，与该部位运动同步地产生了一个杂散运动，这个杂散运动异常地叠加作用于周期性搏动的心脏上。杂散运动叠加作用的物理效果是增强或消弱了心房、心室的舒张、收缩，导致血压不稳定、血液反流；其生理感受是头晕、心慌，心脏有受压迫感、困胀、甚至有早搏感或有轻微痛感。

不同体质的康复者心脏遭受连累是客观存在的现实，这会使心脏受到创伤；血液紊流、血压波动可能会导致心血管疾病，在运动康复过程中应避免心脏受累，需做到：

遵守形意互动法则，康复者彻底领会建立神经管廊概念的意义，形意的焦点集中于该部位的运动康复。

运动速度要缓慢，运动频率一定要低于心率，并且运动频率无规律变化；

不可持续、大力度保持一种静止状态。

心脏遭受连累，是与某运动同步伴行的而且是习惯的。心脏一旦受累，仍需

依照以上三点经过一段时间的康复运动，可使受累消失。这就是第二节述及的杂散运动甄别消失。

第九节 自如地运动

康复者经过运动康复治疗以后，运动力度、运动幅度、运动速度等运动三要素得到了最大程度的恢复，但是有一种是需要康复者自己经过一段时间的努力才能获得的运动能力，那就是无意识自如地运动，例如：行走、跑步、驾驶车辆。多基元运动的协调联动以及各个相关基元运动缺失度的再降低是自如地运动的必要条件。

康复者需要在有安全保障的环境里进行无意识自如运动，在模拟情景下评估自己在现实生活中的运动能力，最大程度地发现各个基元的运动缺失，全方位量化自己的运动能力，在自身运动能力允许的情况下自如地运动。