一种下肢康复治疗装置的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种下肢康复锻炼装置。

背景技术：

手术是一种较大的应激性刺激，通常手术后，机体会出现一系列的对抗反应、炎症细胞功能增强、血小板聚集增多，容易导致静脉血栓，此外，由于术后患者需要被长时间限制于病床，下肢在久卧病床过程中，血液淤滞容易导致患者血管内形成血栓，缺乏活动容易导致肌肉萎缩，并且关节经久不活动容易导致屈伸受限。

在此类病人康复过程中，主要治疗的症状包括但不仅限于改善静脉血流滞缓、避免深静脉血栓形成、萎缩肌肉的复健、降低关节僵硬牵拉感等，这需要经过一段康复锻炼期，其中，患者的康复以自主行走作为阶段性康复的标识，故康复锻炼期的锻炼内容，尤以下肢康复锻炼为重，其针对这些症状的治疗，除身体上改善下肢的血液循环，避免深静脉血液形成，锻炼肌肉提高肌肉力量，增加活动量提高关节灵活性外，对于久卧而与外界缺乏接触的病人而言，康复但难以控制自身状态，保持直立的情况，更容易加重病人心理负担，乃至于因为心理因素导致病人康复周期延长，不利于病人整体的身心康复。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种下肢康复锻炼装置，对于久卧病人的下肢康复具有良好的治疗作用，可有效缩短病人康复周期。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段加以实施：

一种下肢康复锻炼装置，包括充气泵、充气压力带、下肢护架，其特征在于，下肢护架包括通过弯曲关节相互铰接的大腿护架和小腿护架，所述的充气压力带包括大腿、小腿充气压力带，大腿、小腿充气压力带对应可分离地与大腿、小腿护架相固定，沿对应护架方向，充气压力带内至少设置有两个气囊；弯曲关节内设置有滑动变阻器，所述的治疗装置在启动状态下，大腿、小腿护架沿弯曲关节发生相对弯曲动作达到启动角度时，滑动变阻器改变电阻大小，并通过时间继电器向模数转换器发出讯号，使充气泵通过气管向充气压力带内的气囊充气；大腿、小腿护架沿弯曲关节返回竖直动作时，气囊内的气体自气阀排出。

上述技术方案中，所述的充气泵包括对应设置于大腿、小腿护架上的大腿部、小腿部充气泵，所述的充气泵设置有控制单位时间充气量的调节阀。

上述技术方案中，所述的大腿护架和/或小腿护架还设置有可相对于弯曲关节相对向和/或平移移动的活动关节。

进一步的，所述的大腿、小腿充气压力带通过若干蘑菇头与大腿、小腿护架上的滑动卡槽对应可分离地相固定，所述的滑动卡槽的卡合方向沿护架的同向径向排布。

更进一步的，所述的大腿、小腿护架上均至少具有两卡合方向相异的滑动卡槽。

作为一种有效的实施例，所述的大腿、小腿充气压力带均包括上、下气囊，自充气泵泵出气体至气体充至各气囊过程中，各气体流向不相互干涉。

本发明还提供了该一种下肢康复锻炼装置的控制方法，在启动状态下，充气泵通过气管向对应气囊充入气体使气囊内压达到最低阈值，大腿、小腿护架沿弯曲关节发生相对弯曲动作达到启动角度后，继续弯曲过程中，滑动变阻器电阻逐渐减小，并经时间继电器在延时阈值内延迟通电后，向模数转换器发出讯号，使充气泵通过气管向充气压力带内的气囊充气过程中，单位时间内充气量随电阻值逐渐变小而逐步放大，并在气囊内压达到最大阈值时不再增大，所述的大腿、小腿护架沿弯曲关节返回竖直动作时，气囊内的气体自气阀排出，并在气囊内压达到最低阈值后不再排出。

此外，作为补充，所述的充气泵开始泵气时，气泵自接近弯曲关节的气囊向远离弯曲关节的气囊充气，下一气囊启动充气时间比上一气囊启动充气时间依次慢0.2-2秒，大腿、小腿护架沿弯曲关节返回竖直动作时，气囊内的气体同时自气阀排出。

通过调节启动角度，使用者在弯曲腿部至恰当角度时，充气压力带提高压力，可获得有效的肌肉锻炼效果；根据患者所处的康复周期不同，设置不同的弯曲角度为启动角度，优选的，设置启动角度位于自竖直状态弯曲65°~110°范围内，并根据不同的目的方案，配合时间继电器不同的延时阈值，可让使用者下肢在运动过程中，感受到不同的挤压变化，当设定为0.05~0.3秒时，在启动状态下，所述的气囊内压变化范围为20-150mm汞柱，可适用于大多数久卧康复锻炼的使用者使用。

本发明至少具有以下有益之处：

（1）通过改变充气压力带的控制方式，相对于使用者被动式接收充气压力带的充气挤压，来改善下肢血液流通状况，患者主动控制下肢弯曲-竖直动作，提高使用者自主控制感受；弯曲过程中充气压力带压力逐渐放大，患者通过控制肌肉对抗压力，对于恢复期萎缩的肌肉锻炼具有良好治疗效果；

（2）通过时间继电器设置充气延时阈值，控制充气泵向对应气囊充气，对于处于肌肉恢复期的使用者而言，肌肉力量较弱，且肌肉在弯曲至一定角度后，肌肉方有一定收缩紧绷感，通过时间继电器调节响应充气的时间阈值，在使用者弯曲腿部一定角度后发力，在便于使用者有充足肌肉力量对抗充气压力带发力；

（3）在启动状态下，充气泵通过气管向对应气囊内充气，向对应气囊充入气体使气囊内压达到最低阈值，可避免大腿、小腿充气压力带滑脱；由于在下肢正常弯曲过程中，肌肉自接近膝关节的大腿、小腿肌肉群发力，并分别向大腿上端、小腿下端肌肉群收缩发力，当设定大腿部充气泵向大腿充气压力带内各气囊线性次第充气，小腿部充气泵向小腿充气压力带内各气囊线性次第充气，下一气囊启动充气时间比上一气囊启动充气时间依次慢0.2-2秒时，弯曲动作各肌肉群对应与气囊对抗发力，利于肌肉锻炼，大腿、小腿护架沿弯曲关节返回竖直动作时，气囊内的气体同时自气阀排出，使使用者动作运用自然。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明大腿、小腿充气压力带的示意图；

图3是本发明的肌肉锻炼模式的使用过程示意图；

图4是本发明的抗血栓模式的使用过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图作进一步的说明，但本发明的实施方式不仅限于下面提供的实施例。

实施例

如图1-3，一种下肢康复锻炼装置，包括充气泵、充气压力带、下肢护架，其下肢护架包括通过弯曲关节5相互铰接的大腿护架21和小腿护架22，所述的充气压力带包括大腿、小腿充气压力带(31,32)，沿对应护架方向，大腿、小腿充气压力带(31,32)均线性排布第一、第二、第三气囊，自充气泵泵出气体至气体充至各气囊过程中，各气体流向不相互干涉；充气压力带通过两端的魔术贴相互粘合，可包覆对应腿部，且大腿、小腿充气压力带(31,32)对应可分离地与大腿、小腿护架(21,22)相固定；所述的充气泵包括对应设置于大腿、小腿护架(21,22)上的大腿部充气泵11、小腿部充气泵12，大腿部充气泵11、小腿部充气泵12对应设置有控制单位时间充气量的调节阀(81,82)；在大腿护架21和弯曲关节5之间，设置有可相对于弯曲关节5对向、平移移动的大腿活动关节61；小腿护架22和弯曲关节5之间，设置有可相对于弯曲关节5对向移动的小腿活动关节62；

弯曲关节5内设置有滑动变阻器，所述的治疗装置在启动状态下，大腿、小腿护架(21,22)沿弯曲关节5发生相对弯曲动作达到启动角度α时，滑动变阻器改变电阻大小，并通过时间继电器向模数转换器发出讯号，使充气泵通过气管7向充气压力带内的气囊充气；大腿、小腿护架(21,22)沿弯曲关节5返回竖直动作时，气囊内的气体自排气阀(91,92)排出。

经测试，久卧缺乏运动的康复期人群，由于长期缺乏活动，肌肉萎缩，力量下降，且需较大地提高下肢弯曲角度，肌肉方可感应到收缩紧绷感，且根据使用者康复阶段的差异，下肢弯曲的发力角度、发力量均有所不同，通过设置最低阈值的气压，在提升使用者肌肉对于压力适应性的同时，肌肉对抗充气压力带带来的压力，可提升使用者对肌肉收缩紧绷感的感应度，在大腿、小腿充气压力带(31,32)充气至最低阈值20-30mm汞柱高度的压力状态下，根据使用者状态的不同，在使用者适应气压后，设定启动角度α，在弯曲超过启动角度α时并继续弯曲腿部时，大腿部、小腿部充气泵(11,12)充气使大腿、小腿充气压力带(31,32)充气，肌肉发力对抗气压，完成肌肉发力锻炼；

在不使用本装置状态下，康复期患者弯曲腿部至肌肉感应到紧绷感，需要弯曲腿部至较大角度，尤其以康复期早期患者，需弯曲腿部达到140°以上的方可感应到肌肉紧绷；在使用本装置时，根据患者康复周期的不同，调节启动角度α为自竖直状态弯曲65°~110°，以康复期早期，相对于不用本装置的状态，可有效降低使用者感应肌肉紧绷感所需的腿部弯曲角度，通过较小角度的弯曲状态即可使肌肉得到锻炼；且由于通过充气压力带加压方式，相对于对抗重物、对抗弹力等涉及骨骼受力作用的肌肉锻炼，对于骨骼损伤较小，适合下肢骨折康复期内，下肢肌肉的活动锻炼；

在本实施例中，为减小弯曲动作时，大腿、小腿护架(21,22)对下肢活动灵敏度的影响，如图1，大腿活动关节61为设置弯曲关节5上方的上关节头611，以及大腿护架21下缘的，宽度大于上关节头611宽度的上关节凹槽612，上关节头611自左向右设置上直槽孔614，上关节凹槽612内设置有对应的，锁定上直槽孔614的上销轴613，沿上销轴613和上直槽孔614，上关节头611与上关节凹槽612可相对向、平移移动；小腿活动关节62为设置于弯曲关节5下方的下关节头622，以及小腿护架22上缘的，宽度与下关节头622相同的下关节凹槽621，下关节头622与下关节凹槽621内设置有对应锁定的下直槽孔624和下销轴623，沿下销轴623和下直槽孔624，下关节头622与下关节凹槽621可相对移动。

通过该设计，在使用者下肢弯曲时，上销轴613和上直槽孔614、下销轴623和下直槽孔624均可相对于弯曲关节5位移，使使用者在腿部弯曲-竖直动作过程中，大腿、小腿护架(21,22)在轴向上相对于弯曲关节5灵活位移，使用者受到大腿、小腿护架(21,22)的活动制约较小，可获得充分的活动空间；

由于大腿肌肉膨胀，以及大腿充气压力带充气膨胀，膨胀幅度较大，采用上关节头611可沿上关节凹槽612平移移动的设计，使用者在下肢弯曲过程中，大腿护架21与弯曲关节5的相对弯曲活动动作，使用者大腿肌肉活动受大腿护架21活动制约幅度较小；相对而言，由于小腿弯曲过程中，小腿肌肉膨胀幅度相对大腿肌肉较小，小腿护架22对于小腿肌肉活动制约幅度较小，可仅采用相对向移动设计，当然，采用平移设计作为小腿弯曲关节5的辅助设计，可进一步降低小腿护架22对小腿肌肉活动的制约。

如图1-2，大腿、小腿充气压力带(31,32)通过若干蘑菇头41与大腿、小腿护架(21,22)上的滑动卡槽42对应可分离地相固定，所述的滑动卡槽42的卡合方向沿护架的同向径向排布，并且大腿、小腿充气压力带(31,32)最上端和最下端的蘑菇头41，均为向下滑动使蘑菇头41与滑动卡槽42相锁定；大腿、小腿充气压力带(31,32)中央部位的蘑菇头41，通过向上滑动使蘑菇头41与滑动卡槽42相锁定。采用蘑菇头41-滑动卡槽42的设计，充气压力带与护架可快速组合与解脱；进一步的，在下肢进行弯曲-竖直动作变化的过程中，卡合方向相异的滑动卡槽42能有效减少动作变化过程中，大腿、小腿充气压力带(31,32)滑脱的情况。

该装置还可合理设置用于监控和控制充气速率的微处理器，调节控制启动角度α大小、气囊充气气压变化范围、单位时间充气量的控制面板，配合气囊内的压力传感器给于控制面板指示，使操作人性化并提高易用性。

本发明还提供了该下肢康复锻炼装置的控制方法，在启动状态下，充气泵通过气管7与对应气囊内的阀头71相锁定，并向对应气囊充入气体使气囊内压达到最低阈值，合理的，以20-30mm汞柱高度的压力为宜；大腿、小腿护架(21,22)沿弯曲关节5发生相对弯曲动作达到启动角度α后，继续弯曲过程中，滑动变阻器电阻逐渐减小，并经时间继电器在延时阈值内延迟通电后，向模数转换器发出讯号，使充气泵通过气管7向充气压力带内的气囊充气过程，单位时间内充气量随电阻值逐渐变小而逐步放大，并在气囊内压达到最大阈值时不再增大；大腿、小腿护架(21,22)沿弯曲关节5返回竖直动作时，气囊内的气体自排气阀(91,92)排出，并在气囊内压达到最低阈值后不再排出；

在本实施例中，设置大腿充气泵经时间继电器在延时阈值内延迟通电的时间阈值为0.07-0.09秒，大腿充气泵经时间继电器在延时阈值内延迟通电的时间阈值为0.1-0.15秒。利用时间继电器的延时通电作用，避免直接弯曲下肢时，气压瞬时增大的弊端，对于下肢肌肉力度不足的康复期使用者而言，短时间的一定延时，配合调节阀(81,82)控制单位时间充气量，对于使用者弯曲腿部后，达到一定角度后对抗充气压力带发力，可便于使用者有充足肌肉力量对抗充气压力带发力，提高使用过程中的友好度；

当使用者采用本装置，以肌肉锻炼为主要目的时，可启用肌肉锻炼模式，如图3，大腿部、小腿部充气泵(11,12)自接近弯曲关节5的大腿第一气囊311、小腿第一气囊321充气，并依次类推，逐渐依次向远离弯曲关节5的大腿第二气囊312、小腿第二气囊322，大腿第三气囊313、小腿第三气囊323充气，且大腿第一气囊311、小腿第一气囊321相对于大腿第二气囊312、小腿第二气囊322对应快0.8秒，大腿第二气囊312、小腿第二气囊322相对于大腿第三气囊313、小腿第三气囊323对应快1.5秒，更优选的，逐渐依次向远离弯曲关节5的气囊充气的延时时间以逐渐延迟为宜，如增设大腿第四气囊、小腿第四气囊时，充气时间对应比大腿第三气囊313、小腿第三气囊323慢1.5秒以上，慢2秒内为宜；

此外，通过设置滑动变阻器在大腿、小腿护架(21,22)进一步弯曲时，滑动变阻器电阻逐渐减小，使单位时间内充气量随电阻值逐渐变小而逐步放大，通过该设置方式，可模拟正常状况下，下肢在弯曲阶段大腿、小腿肌肉的自然发力过程，逐渐弯曲而肌肉紧致度逐步增加，使使用者获得类似健康下肢充分发力的肌肉充盈紧致感，对于提升康复期使用者恢复健康的心理期待，具有良好的暗示作用，当各气囊持续充气至最大阈值时，根据测试，康复期前期使用者需要设定气囊内气压最大阈值略低于康复期中后期使用者，前者以90-110mm汞柱高度的气囊最大阈值气压为宜，后者以120-150mm汞柱高度的气囊最大阈值为宜。

在下肢伸直肌肉放松过程中，大腿、小腿护架(21,22)沿弯曲关节5返回竖直动作，气囊内的气体同时自排气阀(91,92)排出，并在气囊内压达到最低阈值后不再排出，该设置方式，可以模拟下肢伸直，获得的肌肉放松感，根据使用者下肢伸直动作的快慢程度，调节气体排出时间，一般而言，设定在返回下肢竖直状态下的总耗时，短于气囊内气体排出至气囊内压达到最低阈值的时间0.2-0.5秒时，可获得更为自然的肌肉放松感；且在充分多次重复竖直-弯曲过程中，膝关节可得到充分活动，并在大腿充气压力带31、小腿充气压力带32的持续增压、减压过程中，大腿充气压力带31、小腿充气压力带32之间的膝关节处得到血液运动增流，可降低膝关节长期缺乏运动的僵直感。

当康复期早期的使用者需在肌肉训练的同时，需辅以提高血液流速，防止深静脉血栓的疗程。在该治疗过程中，调节大腿部、小腿部充气泵(11,12)的充气过程，使各气囊从远端向近端依次线性次第充气，如作为一种有效示意，在大腿护架21、小腿护架22相对弯曲至启动角度α时，如图4，自小腿第三气囊323开始充气，小腿第二气囊322、小腿第一气囊321、大腿第一气囊311、大腿第二气囊312、大腿第三气囊313的顺序，充气时间依次慢0.2秒时间，此时，下肢在重复多次竖直-弯曲过程中，各气囊的压力变化流程呈自远端（即近小腿踝关节处）向近端（即近大腿臀部）方向逐渐充气，通过多次重复竖直-弯曲过程，各气囊持续不断充气-放气往复循环，在此过程中，大腿、小腿肌肉受到挤压-放松的循环过程，在该过程中，可将血液、淋巴液驱向肢体近心端，此时动脉供血可迅速增强，有效缓解肢体缺血状态；安装于大腿、小腿护架(21,22)的充气泵，在充放气时，运作过程中产生的震动，对于大腿、小腿的肌肉震颤作用，具有协助震动肌肉及静脉减少凝块形成的风险，在使用本装置进行抗血栓工作模式时，使用者需要设定气囊内气压最大阈值略低于康复期中后期使用者，前者以60-75mm汞柱高度的气囊最大阈值气压为宜，后者以70-90mm汞柱高度的气囊最大阈值气压为宜。

上述实施例的方案仅作为仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；此外，基于本发明提供的技术案例，并依照本发明中权利要求保护范围内的技术方案或精神所作出的等同变换，均为本发明的权利要求范围所覆盖。