一种便携式踝关节康复医疗控制装置的制作方法

本发明涉及的是一种医疗保健器械，具体地说是一种便携式踝关节康复医疗控制装置。

背景技术：

踝关节受伤在人们的日常生活中比较常见，在体育活动与平常的生活中都有可能发生踝关节损伤，踝关节的损伤不仅在身体上给患者带来痛苦，还严重干扰了人们的正常生活，更严重的甚至影响了人们的心理健康。多数踝关节损伤患者在就医过程中需要进行肢体康复训练，防止肌肉萎缩，同时恢复踝关节功能。但是临床上这种踝关节损伤治疗的一个重要过程是在初期药物治疗或手术后通过按摩和运动进行功能恢复；尤其是通过缓慢行走运动进行功能恢复的方法，由于触地的强度和运动幅度等不易掌握，使得不仅恢复所用时间长，而且会给患者带来很大的痛苦，甚至造成严重的二次损伤。在康复过程中，为了提高康复的速度和康复的效果，人们经常借助于一些康复器具进行康复治疗。中国专利授权公告号为cn105125380a，授权公告日为2015年12月9日，发明名称为：一种踝关节康复装置；中国专利授权公告号为cn103041546b，授权公告日为2015年6月17日，发明名称为：主被动式踝关节康复器；以及还有很多的类似康复器具均发挥着重要的作用，用来帮助人们进行康复治疗。但上述专利技术的局限性在于：康复器具结构复杂、庞大，只能用于医疗单位使用，患者只能到医疗单位进行治疗，不便于患者随身携带进行随时随地进行康复治疗，使其使用范围受到限制，因此，需要发明一种能够即便于携带、并且又方便地进行康复治疗的器具，显得非常重要。

技术实现要素：

本发明的发明目的是针对上述问题，提供一种便携式踝关节康复医疗控制装置，解决了现有技术的不便于携带、患者无法进行随时随地的进行康复治疗的问题，从而缩短了患者康复治疗时间。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种便携式踝关节康复医疗控制装置，其包括：

一固定单元，用于供小腿固定；

一转动单元，用于供脚部固定；

一转动连接部位，用于连接固定单元与转动单元，并用于产生使转动单元相对固定单元转动后再复位的扭力；

一拉动单元，用于至少设一第一端部及一第二端部(均为高张力伸缩皮带)，该第一端部用于连接固定单元，该第二端部用于连接转动单元，其特征在于：

一控制器单元，设置于所述第一端部、第二端部之间；并用于控制所述拉动单元依设定变化拉动所述转动单元，使其至少在转动前角度θ1与转动后角度θ2间，与所述固定单元相对转动，用于踝关节康复治疗，进行肢体康复训练，防止肌肉萎缩，同时恢复踝关节功能。

具体实施中，所述固定单元还设置有一枢接连接端；

所述转动单元还设置有一对连接耳；

所述转动连接部位包括：

一连接转轴穿设于所述枢接连接端与所述一对连接耳，而枢接所述固定单元与所述转动单元；

一扭力元件套设于所述连接转轴上，其为扭力弹簧，并用于提供所述转动单元相对所述固定单元转动后、再复位的扭力，所述扭力元件至少具有一转动碰触端部；

一极限控制单元，包括分别对应所述转动前角度θ1与转动后角度θ2，而固定于所述枢接连接端内的两个极限开关，所述两个极限开关用于供所述转动碰触端部碰触；

所述控制器单元包括：

一动力电源，为高能量充电电池，所述动力电源用于提供所述控制器单元所需的电力；

一控制电路，至少设置有一中央处理单元、随机存储器、只读存储器，所述控制电路用于操纵所述控制器单元依设定拉动所述转动单元相对所述固定单元转动；

一输入按钮，用于对所述控制电路输入至少一个控制信号；

一液晶显示屏，用于显示所述输入按钮输入的控制信号；

一电机，用于皮带卷取，并受所述控制电路控制，且依所述输入按钮输入的控制信号运转；

一齿轮，是一组传动齿轮用于将所述电机输出的动力作减速输出；

一卷动皮带轮，用于受所述齿轮传动而拉动所述第二端部，使得所述转动单元相对所述固定单元转动。

所述拉动单元还包括：

一扭力矩传感器，设置于所述卷动皮带轮的轮心点处，用于检测所述卷动皮带轮的扭力矩，并通过模数转换器a将信号传输至所述控制电路；

一角度传感器，设置于所述枢接连接端，用于检测所述转动单元中转动的角度，并通过模数转换器b将信号传输至所述控制电路。

另外，本发明还包括：

一连接扣件，至少包括公扣件、母扣件，所述连接扣件设置于所述控制器单元与所述转动单元之间的所述第二端部上，使其用于提供快速穿脱的便利性；

一语音装置，用于发出语音、告知目前动作状态；

一无线发射装置，至少包括一发射器及一电性连接所述控制电路的接收器，所述无线发射装置用于提供便利的无线设定(遥控)功能；

一安全关闭按钮，设置在输入按钮中，用于在紧急状况下(例如腿部抽筋或产生不适的疼痛)停止所述拉动单元动作的安全控制装置。

本发明控制电路的所述中央处理单元作为核心控制器件选用stm32f103t8u6,为32位armcortex-m内核，最高72mhz的芯片，且电连接有随机存储器、只读存储器，所述控制电路分别与控制信号、无线发射装置的接收器、语音装置、动力电源、液晶显示屏、电机、模数转换器a、模数转换器b电性连接，所述输入按钮与控制信号电性连接，所述电机轴与齿轮组主动轮轴孔通过平键可拆卸刚性连接，所述齿轮组从动轮轴孔与卷动皮带轮轴一端通过平键可拆卸刚性连接，所述扭力矩传感器与卷动皮带轮另一端轮心点处刚性连接，所述枢接连接端与角度传感器刚性连接，所述角度传感器与模数转换器b电性连接，所述无线发射装置的接收器与无线发射装置的发射器无线连接。

本发明至少具有下述两种动作模式：

第一动作模式--固定式动作：

从所述输入按钮对所述控制器单元输入设定扭力矩上限值与踝关节限位值，接着启动所述电机，电机通过所述齿轮，而以正、反向反复规律交替的模式，传动所述卷动皮带轮，使得所述卷动皮带轮规律的卷取与放松所述第二端部，藉此，所述转动单元依扭力矩上限值与踝关节限位值的控制，而至少在所述转动前角度θ1与转动后角度θ2间扳动所述脚部，用于踝关节损伤治疗进行功能恢复。

第二动作模式--往复变动式动作：

从所述输入按钮对所述控制器单元输入设定扭力矩上限值、踝关节限位值与皮带(即所述第二端部)松紧间隔时间△t；接着启动所述电机，电机通过所述齿轮，而以正、反向反复规律交替的模式，传动所述卷动皮带轮，使得所述卷动皮带轮规律的卷取与放松所述第二端部，藉此，所述转动单元依扭力矩上限值、踝关节限位值与皮带松紧间隔时间△t的控制，而至少在所述转动前角度θ1与转动后角度θ2间以皮带松紧间隔时间△t扳动所述脚部，使得踝关节损伤治疗进行功能恢复更具变化性。

有益效果：本发明公开的一种便携式踝关节康复医疗控制装置，固定单元和转动单元分别用于固定小腿和脚部，转动连接部位用于产生使转动单元相对固定单元转动后再复位的扭力；拉动单元用于连接固定单元和转动单元，并且设有一控制器单元用于控制拉动单元依设定值、变化拉动转动单元，使其在转动前角度θ1与转动后角度θ2间与固定单元相对转动，同时还具有可进行主动式康复治疗、皮带松紧间隔时间△t可设定、设有安全关闭按钮使用相当安全、设有无线发射装置操纵相当便利、设有语音装置60可直接告知目前动作，即便于携带，康复治疗效果又好，实用性强，特别适用于各种踝关节损伤康复治疗过程中使用。

附图说明

图1是本发明立体图；

图2是本发明拉动单元结构示意图；

图3a是本发明转动单元相对于固定单元的转动前结构示意图；

图3b是本发明转动单元相对于固定单元的转动后结构示意图；

图4是本发明转动连接部位的结构示意图；

图5a是本发明转动连接部位转动前结构示意图；

图5b是本发明转动连接部位转动后结构示意图；

图6是本发明连接扣件的结构示意图；

图7是本发明动作过程控制原理框图；

图8是本发明第一动作流程图；

图9是本发明第二动作流程图；

图10a是本发明图8拉动单元与固定单元相对转动的角度与时序图；

图10b是本发明图9拉动单元与固定单元相对转动的角度与时序图。

图中：10-固定单元、11-枢接连接端、20-转动单元、21-连接耳、30-转动连接部位、31-连接转轴、32-扭力元件、321-转动碰触端部、33-极限控制单元、331-极限开关、40-拉动单元、41-第一端部、42-第二端部、43-控制器单元、43a-中央处理单元、43b-随机存储器、43c-只读存储器、43d-控制信号、431-动力电源、432-控制电路、433-输入按钮、434-液晶显示屏、435-电机、436-齿轮组、437-卷动皮带轮、44-扭力矩传感器、441-模数转换器a、45-角度传感器、451-模数转换器b、50-连接扣件、51-公扣件、52-母扣件、60-语音装置、70-无线发射装置、71-发射器、72-接收器、80-安全关闭按钮、91-小腿、92-脚部、θ1-转动前角度、θ2-转动后角度、l1-转动前长度、l2-转动后长度。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图10所示，一种便携式踝关节康复医疗控制装置，其包括：

一固定单元10，用于供小腿91固定；

一转动单元20，用于供脚部92固定；

一转动连接部位30，用于连接固定单元10与转动单元20，并用于产生使转动单元20相对固定单元10转动后再复位的扭力；

一拉动单元40，用于至少设一第一端部41及一第二端部42(均为高张力伸缩皮带)，该第一端部41用于连接固定单元10，该第二端部42用于连接转动单元20，其特征在于：

一控制器单元43，设置于所述第一端部41、第二端部42之间；并用于控制所述拉动单元40依设定变化拉动所述转动单元20，使其至少在转动前角度θ1与转动后角度θ2间，与所述固定单元10相对转动，用于踝关节康复治疗，进行肢体康复训练，防止肌肉萎缩，同时恢复踝关节功能。

具体实施中，所述固定单元10还设置有一枢接连接端11；

所述转动单元20还设置有一对连接耳21；

所述转动连接部位30包括：

一连接转轴31穿设于所述枢接连接端11与所述一对连接耳21，而枢接所述固定单元10与所述转动单元20；

一扭力元件32套设于所述连接转轴31上，其为扭力弹簧，并用于提供所述转动单元20相对所述固定单元10转动后、再复位的扭力，所述扭力元件32至少具有一转动碰触端部321；

一极限控制单元33，包括分别对应所述转动前角度θ1与转动后角度θ2，而固定于所述枢接连接端11内的两个极限开关331(见图5a、图5b所示)，所述两个极限开关331用于供所述转动碰触端部321碰触；

所述控制器单元43包括：

一动力电源431，为高能量充电电池，所述动力电源431用于提供所述控制器单元43所需的电力；

一控制电路432(见图7所示)，至少设置有一中央处理单元43a、随机存储器43b、只读存储器43c，所述控制电路432用于操纵所述控制器单元43依设定拉动所述转动单元20相对所述固定单元10转动；

一输入按钮433，用于对所述控制电路432输入至少一个控制信号43d；

一液晶显示屏434，用于显示所述输入按钮433输入的控制信号43d；

一电机435，用于皮带卷取，并受所述控制电路432控制，且依所述输入按钮433输入的控制信号43d运转；

一齿轮组436，是一组传动齿轮用于将所述电机435输出的动力作减速输出；

一卷动皮带轮437，用于受所述齿轮组436传动而拉动所述第二端部42，使得所述转动单元20相对所述固定单元10转动。

所述拉动单元40还包括：

一扭力矩传感器44，设置于所述卷动皮带轮437的轮心点处，用于检测所述卷动皮带轮437的扭力矩，并通过模数转换器a441将信号传输至所述控制电路432；

一角度传感器45，设置于所述枢接连接端11，用于检测所述转动单元20中转动的角度，并通过模数转换器b451将信号传输至所述控制电路432。

另外，本发明还包括：

一连接扣件50，至少包括公扣件51、母扣件52(见图6所示)，所述连接扣件50设置于所述控制器单元43与所述转动单元20之间的所述第二端部42上，使其用于提供快速穿脱的便利性；

一语音装置60，用于发出语音、告知目前动作状态；

一无线发射装置70，至少包括一发射器71及一电性连接所述控制电路432的接收器72，所述无线发射装置70用于提供便利的无线设定(遥控)功能；

一安全关闭按钮80，设置在输入按钮433中，用于在紧急状况下(例如腿部抽筋或产生不适的疼痛)停止所述拉动单元40动作的安全控制装置。

见图7所示，本发明控制电路432的所述中央处理单元43a作为核心控制器件选用stm32f103t8u6,为32位armcortex-m内核，最高72mhz的芯片，且电连接有随机存储器43b、只读存储器43c，所述控制电路432分别与控制信号43d、无线发射装置70的接收器72、语音装置60、动力电源431、液晶显示屏434、电机435、模数转换器a441、模数转换器b451电性连接，所述输入按钮433与控制信号43d电性连接，所述电机435轴与齿轮组436主动轮轴孔通过平键可拆卸刚性连接，所述齿轮组436从动轮轴孔与卷动皮带轮437轴一端通过平键可拆卸刚性连接，所述扭力矩传感器44与卷动皮带轮437另一端轮心点处刚性连接，所述枢接连接端11与角度传感器45刚性连接，所述角度传感器45与模数转换器b451电性连接，所述无线发射装置70的接收器72与无线发射装置70的发射器71无线连接。

本发明至少具有下述两种动作模式：

第一动作模式--固定式动作：

见图8及图10a所示，从所述输入按钮433对所述控制器单元43输入设定扭力矩上限值与踝关节限位值，接着启动所述电机435，电机435通过所述齿轮组436，而以正、反向反复规律交替的模式，传动所述卷动皮带轮437，使得所述卷动皮带轮437规律的卷取与放松所述第二端部42，藉此，所述转动单元20依扭力矩上限值与踝关节限位值的控制，而至少在所述转动前角度θ1与转动后角度θ2间扳动所述脚部92，用于踝关节损伤治疗进行功能恢复。

第二动作模式--往复变动式动作：

见图9及图10b所示，从所述输入按钮433对所述控制器单元43输入设定扭力矩上限值、踝关节限位值与皮带(即所述第二端部42)松紧间隔时间△t；接着启动所述电机435，电机435通过所述齿轮组436，而以正、反向反复规律交替的模式，传动所述卷动皮带轮437，使得所述卷动皮带轮437规律的卷取与放松所述第二端部42，藉此，所述转动单元20依扭力矩上限值、踝关节限位值与皮带松紧间隔时间△t的控制，而至少在所述转动前角度θ1与转动后角度θ2间以皮带松紧间隔时间△t扳动所述脚部92，使得踝关节损伤治疗进行功能恢复更具变化性。

进一步的，本发明可进行主动式康复治疗，所述拉动单元40设置有驱动电机435，在小腿91、脚部92都不用力的情况下，可依据设定的扭力矩上限值、踝关节限位值，主动对踝关节损伤进行康复治疗，康复过程中手部无需触碰脚部92，相当轻松康复治疗。

进一步的，本发明皮带松紧间隔时间△t可设定，所述拉动单元40除了可输入设定的扭力矩上限值、踝关节限位值，还可设定皮带松紧间隔时间，在不同的时序，产生不同时间长短的皮带松紧动作，使得康复过程更具变化性。

进一步的，本发明设置有安全关闭按钮80，在康复过程中，一旦发生腿部抽筋或产生不适的疼痛，则可以迅速的以安全关闭按钮80停止康复动作，使用上相当安全。

进一步的，本发明设置有无线发射装置70操纵相当便利，可达到手部不接触控制器单元43，而使用无线发射装置70遥控操纵本发明进行康复治疗的便利性。

进一步的，本发明设置有语音装置60可直接发出语音、告知目前动作状态，做到不用观察液晶显示屏434的情况下，可直接由语音知道获悉本发明进行的动作，相当方便。

上述实施方式只为说明本发明的技术特点以及构思，其目的是在于让熟悉本领域此项技术的技术人员能够了解本发明的内容并且加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质以及实施方式所作的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围内。