一种踝关节康复训练装置的制作方法

本发明涉及训练型康复器械技术领域，具体涉及一种踝关节康复训练装置。

背景技术：

人体有众多的关节，如髋关节、膝关节、踝关节和腕关节等，其中踝关节是人与地面距离最近的关节，承担着几乎整个人的身体重量，尤其是当人在跳跃、奔跑和身体负重的时候，踝关节承受着巨大的冲击和载荷，导致踝关节损伤成为全身关节损伤中发病率最高的一种。解剖学和康复医学认定，在弹跳、跑步和上下坡的时候，踝关节最容易发生运动性损伤。医学理论和临床医学都证明，这类关节损伤/肢体损伤的患者除了需要进行早期药物治疗和手术治疗外，还有必要进行科学、准确、适当的康复训练。目前，市场上已经有的踝关节康复装置功能简单、体积大、重量重、康复训练模式单一、价格昂贵，并且病人需要在专业人士的指导下才可以进行康复训练，因此一般都在医院或者诊所里面应用，不利于市场化。

例如，中国专利文献CN103190972B公开了一种具有球销副的踝关节辅助康复装置，包括上平台和下平台，上平台和下平台至今设有背屈/跖屈驱动装置、内翻/外翻驱动装置和踝关节装置，背屈/跖屈驱动装置通过球销副分别与上平台和下平台连接，内翻/外翻驱动装置通过球销副分别与上平台和下平台连接。该装置能够实现除自转以外的其他转动，可以根据患者康复需求选择不同的电机驱动模式。但是，该装置仅能够实现两个自由度的转动，不能实现踝关节全自由的康复训练，而且结构复杂，造价高。

中国专利文献CN205339468U公开了一种三自由度踝关节康复训练装置，包括外壳、踝关节回转单元、踝关节背伸跖屈单元、踝关节内翻外翻单元，可实现踝关节所有基本动作的康复训练。该装置虽然能够实现踝关节三自由度的康复训练，但是由于其三个回转轴线都是固定的，因此转动的自由度受限，并不是全自由度的转动；同时当患者的踝关节回转轴线不能与康复训练装置的回转轴线完全对应时，就会对患者的踝关节运动造成牵扯感；另外，该装置体积大，结构复杂，成本较高。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中踝关节康复训练装置结构复杂、体积大、造价高以及康复训练功能不全面的技术问题，从而提供一种结构简单、体积小、造价低且能够实现全自由度的康复训练的踝关节康复训练装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种踝关节康复训练装置，包括：

脚踏板；

球关节结构，固定在所述脚踏板的下表面；

球关节支座，具有用于容纳所述球关节结构的容置空间，所述球关节结构置于所述容置空间中，且所述球关节结构的球心不高于所述容置空间的最高点设置，以使得所述球关节结构在外力作用下在所述容置空间中自由转动。

上述踝关节康复训练装置中，还包括一支撑结构，所述支撑结构套设在所述球关节结构上，用于将所述球关节结构悬浮限位在所述容置空间中。

上述踝关节康复训练装置中，所述支撑结构包括分别套设在所述球关节结构上部的第一摩擦环、下部的第二摩擦环以及设置在所述第一摩擦环上用于将所述球关节结构的活动限定在所述容置空间中的限位件。

上述踝关节康复训练装置中，还包括一滑动结构，所述滑动结构设置在所述支撑结构的下方，用于在外力作用下推动所述支撑结构沿所述容置空间的轴向上移或下移。

上述踝关节康复训练装置中，所述滑动结构包括上表面和下表面均为球面的锁紧块，以及分设在所述锁紧块的上表面和下表面的第一滑动块和第二滑动块，所述第一滑动块和第二滑动块与相应的所述锁紧块的上表面和下表面均为球面滑动接触，外力作用在所述锁紧块上使其沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动，进而使得所述第一滑动块沿所述容置空间的轴向上移或下移。

上述踝关节康复训练装置中，还包括一锁紧结构，所述锁紧结构穿过所述球关节支座的侧壁抵接在所述锁紧块上。

上述踝关节康复训练装置中，所述锁紧结构包括锁紧旋钮以及成型在所述球关节支座上的与所述锁紧旋钮适配的螺纹座，所述锁紧旋钮在外力作用下沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动。

上述踝关节康复训练装置中，还包括用于限制所述球关节结构沿水平面旋转的限位结构，所述限位结构设置在所述球关节结构和球关节支座上。

上述踝关节康复训练装置中，所述限位结构包括成型在所述球关节结构上的经线槽、安装在所述经线槽中的限位柱塞和成型在所述球关节支座上、与所述经线槽对应的通孔。

上述踝关节康复训练装置中，还包括设置在所述脚踏板上的用于检测所述球关节结构的运动角度的角度传感器。

本发明的技术方案相比现有技术，具有如下优点：

1.本发明提供的踝关节康复训练装置，包括：脚踏板；球关节结构，固定在所述脚踏板的下表面；球关节支座，具有用于容纳所述球关节结构的容置空间，所述球关节结构置于所述容置空间中，且所述球关节结构的球心不高于所述容置空间的最高点设置，以使得所述球关节结构在外力作用下在所述容置空间中自由转动。这样的设计由于球关节在置于脚踏板上的双脚的作用下可以在球关节支座中自由转动，因此能够实现患者踝关节背屈/跖屈、外翻/内翻和外旋/内旋三个自由度的全自由的康复训练，满足患者的各种需求，并且其结构简单、体积小，因此在产业上制造时使用的原材料少且加工方便，所以使造价相应的降低，更利于市场化。

2.本发明提供的踝关节康复训练装置，还包括一支撑结构，所述支撑结构套设在所述球关节结构上，用于将所述球关节结构悬浮限位在所述容置空间中。所述支撑结构包括分别套设在所述球关节结构上部的第一摩擦环、下部的第二摩擦环以及设置在所述第一摩擦环上用于将所述球关节结构的活动限定在所述容置空间中的限位件。这样的设计使球关节结构能够悬浮固定在容置空间中，然后可通过增加或减小第一摩擦环、第二摩擦环对球关节结构的压力来调节第一摩擦环、第二摩擦环与球关节结构之间的摩擦力，进而来实现患者自由选择不同程度的阻抗训练，从而增强了患者在使用踝关节康复训练装置时的灵活性和自主性。

3.本发明提供的踝关节康复训练装置中，还包括一滑动结构，所述滑动结构设置在所述支撑结构的下方，用于在外力作用下推动所述支撑结构沿所述容置空间的轴向上移或下移。这样的设计可以通过支撑结构沿容置空间的轴向上移或下移来增加或减小对第二摩擦环的压力，进而使第二摩擦环沿着容置空间的轴向上移或下移，从而增加或减小了球关节结构在运动时的摩擦力，这样的结构设计操作简单且安装方便。

4.本发明提供的踝关节康复训练装置中，所述滑动结构包括上表面和下表面均为球面的锁紧块，以及分设在所述锁紧块的上表面和下表面的第一滑动块和第二滑动块，所述第一滑动块和第二滑动块与相应的所述锁紧块的上表面和下表面均为球面滑动接触，外力作用在所述锁紧块上使其沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动，进而使得所述第一滑动块沿所述容置空间的轴向上移或下移。锁紧块与第一滑动块和第二滑动块的上、下表面均为球面滑动接触，利用球面结构本身的弧度改变第一滑动块和第二滑动块与锁紧块的接触位置，进而改变滑动结构的轴向高度，从而对支撑结构施力，这样的结构设计在达到同样效果的同时对滑动结构所施加的外力相应的减小了，即在患者需要不同程度的阻抗训练来调节摩擦力的大小时所使用的力气减小了，从而增强了踝关节康复训练装置在使用时的便捷性。

5.本发明提供的踝关节康复训练装置中，还包括一锁紧结构，所述锁紧结构穿过所述球关节支座的侧壁抵接在所述锁紧块上。所述锁紧结构包括锁紧旋钮以及成型在所述球关节支座上的与所述锁紧旋钮适配的螺纹座，所述锁紧旋钮在外力作用下沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动。锁紧旋钮和与锁紧旋钮适配的螺纹座的结构设计，不仅便于对滑动结构施加外力，推动滑动结构沿容置空间的轴向上移或下移，还能在滑动结构上下移动后起到固定支撑的作用，将滑动结构限定在当前的位置，以免球关节结构、支撑结构以及滑动结构在重力的作用下向上移动后继续下移，从而增强了踝关节康复训练装置的结构稳定性。

6.本发明提供的踝关节康复训练装置中，还包括用于限制所述球关节结构沿水平面旋转的限位结构，所述限位机构设置在所述球关节结构和球关节支座上。所述限位结构包括成型在所述球关节结构上的经线槽、安装在所述经线槽中的限位柱塞和成型在所述球关节支座上、与所述经线槽对应的通孔。在患者只需进行踝关节背屈/跖屈或外翻/内翻的康复训练时，可以将限位柱塞通过通孔安装在经线槽中，来限制球关节结构进行单自由度运动，避免了受其他自由度运动的影响，当患者需要进行外旋/内旋的康复训练时只需将限位柱塞移出即可，从而增强了踝关节康复训练装置使用时的灵活性。

7.本发明提供的踝关节康复训练装置中，还包括设置在所述脚踏板上的用于检测所述球关节结构的运动角度的角度传感器。角度传感器用来检测背屈/跖屈、外翻/内翻和外旋/内旋三个自由度的运动角度，从而增加了踝关节康复训练装置功能的多样性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的踝关节康复训练装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的踝关节康复训练装置的爆炸图；

图3为图1-2所示的锁紧块的剖视图；

图4为图1-2所示的球关节结构的局部剖视图；

图5为图1-2所示的球关节结构的主视图；

图6为图1所示的角度传感器在脚踏板上的分布示意图；

图7为本发明的踝关节康复训练装置优选实施方式的患者使用示意图；

图8为本发明的踝关节康复训练装置可替代实施方式的患者使用示意图；

附图标记说明：

01-脚踏板；02-连接件；03-球关节结构；04-第一摩擦环；05-限位件；06-球关节支座；07-底座；08-限位柱塞；09-第二摩擦环；10-第二滑动块；11-锁紧块；12-第一滑动块；13-锁紧旋钮；14-角度传感器；15-螺纹座；16-鞋托

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-7所示，是本发明所涉及的踝关节康复训练装置的一种具体实施方式，包括：脚踏板01；球关节结构03，固定在所述脚踏板01的下表面；球关节支座06，具有用于容纳所述球关节结构03的容置空间，所述球关节结构03置于所述容置空间中，且所述球关节结构03的球心不高于所述容置空间的最高点设置，以使得所述球关节结构03在外力作用下在所述容置空间中自由转动。所述踝关节康复训练装置能够实现背屈/跖屈、外翻/内翻和外旋/内旋三个自由度的全自由的康复训练，能够满足患者的各种需求，并且其结构简单、体积小，造价低，在产业上制造时使用的原材料少且加工方便。

在本实施中，所述脚踏板01的截面为圆形。进一步地，所述脚踏板01上还可拆卸地设置有鞋托16。进一步地，所述鞋托16的数量为一个。

在本实施例中，所述球关节结构03包括一球状体以及与所述球状体一体成型设计的柱状体，柱状体成型在球状体的正上方，便于与脚踏板01的连接。进一步地，所述柱状体为圆柱形。

在本实施例中，所述容置空间为圆柱形容置空间。进一步地，所述圆柱形容置空间的截面面积与所述球状体的最大截面面积相同，以使得球关节结构03可以在容置空间中自由转动，同时不会滑出容置空间。

在本实施例中，还包括一支撑结构，所述支撑结构套设在所述球关节结构03上，用于将所述球关节结构03悬浮限位在所述容置空间中。进一步地，所述支撑结构包括分别套设在所述球关节结构03上部的第一摩擦环04、下部的第二摩擦坏09以及设置在所述第一摩擦环04上用于将所述球关节结构03的活动限定在所述容置空间中的限位件05。进一步地，所述限位件05为环形，所述环形的内圆面积小于所述第一摩擦环04的外圆的面积，以使得限位件05始终压制在第一摩擦环04的上方，防止球关节结构03滑出容置空间。进一步地，所述第一摩擦环04、第二摩擦环09为圆环形，所述球关节结构03与所述第一摩擦环04、第二摩擦环09为球面接触。进一步地，所述第二摩擦坏09的顶端内圆的面积大于底端内圆的面积，即内部形成一个上大下小的锥台形通孔。进一步地，所述球关节结构03通过所述第二摩擦坏09的限位悬浮在所述容置空间中。进一步地，通过增加或减小所述第一摩擦环04、第二摩擦坏09对所述球关节结构03的压力来调节所述第一摩擦环04、第二摩擦坏09与所述球关节结构03之间的摩擦力，进而来实现患者不同程度的阻抗训练。

在本实施中还包括一滑动结构，所述滑动结构设置在所述支撑结构的下方，用于在外力作用下推动所述支撑结构沿所述容置空间的轴向上移或下移。进一步地，所述滑动结构包括上表面和下表面均为球面的锁紧块11，以及分设在所述锁紧块11的上表面和下表面的第一滑动块12和第二滑动块10，所述第一滑动块12和第二滑动块10与相应的所述锁紧块11的上表面和下表面均为球面滑动接触，外力作用在所述锁紧块11上使其沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动，使所述锁紧块11的上/下球形面分别沿着所述第一滑动块12和第二滑动块10的球形面滑动，这样第一滑动块12和第二滑动块10的轴线就会偏离或靠近锁紧块11的轴线，使得第一滑动块12、锁紧块11和第二滑动块10形成的滑动结构的整体高度增大或减小，即实现了所述第一滑动块12沿所述容置空间的轴向上移或下移，相应的所述第一滑动块12对所述第二摩擦坏09施加的压力增加或减小，从而使得所述第二摩擦坏09向上移或向下移，增加或减小了所述球关节结构03与所述第一摩擦环04和所述第二摩擦坏09之间的压力，进而增大了球关节结构03与所述第一摩擦环04和所述第二摩擦坏09之间的摩擦力，进而患者通过调节摩擦力的大小来实现不同程度的康复训练。

在本实施中还包括一锁紧结构，所述锁紧结构穿过所述球关节支座06的侧壁抵接在所述锁紧块11上。进一步地，所述锁紧结构包括锁紧旋钮13以及成型在所述球关节支座06上的与所述锁紧旋钮13适配的螺纹座15，螺纹座15靠近球关节支座06的下方设置，所述锁紧旋钮13在外力作用下沿垂直于所述容置空间的轴向往复移动。进一步地，所述锁紧旋钮13上设置有外螺纹，所述螺纹座15设有与所述外螺纹适配的内螺纹。这样的结构设计，不仅方便对所述滑动结构施加外力，推动所述滑动结构沿所述容置空间的轴向上移或下移，还能在所述滑动结构上下移动后起到固定支撑的作用，以免所述球关节结构03、支撑结构以及滑动结构在重力的作用下上下移动后继续下移。

在本实施例中还包括用于限制所述球关节结构03沿水平面旋转的限位结构，所述限位结构设置在所述球关节结构03和球关节支座06上。进一步地，所述限位结构包括成型在所述球关节结构03上的经线槽、安装在所述经线槽中的限位柱塞08和成型在所述球关节支座06上、与所述经线槽对应的通孔。进一步地，所述限位柱塞08插入经线槽中的一端设置有可伸缩杆。进一步地，所述限位柱塞08通过可伸缩杆可拆卸地安装在所述经线槽中。在患者只需进行踝关节背屈/跖屈或外翻/内翻的康复训练时，可以将所述限位柱塞08的伸缩杆通过所述通孔安装在所述经线槽中，通过调节所述鞋托16的方向来进行相应的踝关节背屈/跖屈或外翻/内翻的康复训练，当患者需要进行外旋/内旋的康复训练时只需将所述限位柱塞08移除即可。

在本实施例中，还包括设置在所述脚踏板01上的用于检测所述球关节结构03的运动角度的角度传感器14。进一步地，所述角度传感器14设置在所述脚踏板01的下端面上。进一步地，所述角度传感器14的数量为3个，均匀分布在脚踏板01下端面的外周。所述角度传感器用来检测背屈/跖屈、外翻/内翻和外旋/内旋三个自由度的运动角度。

在本实施例中，还包括底座07，所述底座07与所述球关节支座06的底部固定连接在一起，所述底座07用来支撑整个踝关节康复训练装置，以免踝关节康复训练装置在患者外力作用下由于重心不稳定而发生倾斜，损伤患者的踝关节。

作为一种替代的实施方式，所述脚踏板01和所述球关节结构03还可以通过连接件02连接在一起，使得连接更加牢固。

作为一种替代的实施方式，所述容置空间还可以为方形柱状空间，所述方形柱状空间的横截面为正方形，所述正方形的边长不小于所述球状体的最大截面圆的直径。

作为一种替代的实施方式，所述圆柱形容置空间的截面面积还可以大于所述球状体的最大截面面积。

作为一种替代的实施方式，所述球关节支座06还可以为支架设计，所述支架由设置在所述支架上端的环形支架和垂直于所述环形支架设置的三个竖直支撑架组成。

作为一种替代的实施方式，所述锁紧结构还可以设置在所述球关节支座06的底面上，所述滑动结构为锁紧块，所述锁紧块的上下为平面设计，所述锁紧结构对所述锁紧块施加向上的外力，使所述锁紧块能够沿着沿所述容置空间的轴上下移动。

作为一种替代的实施方式，所述球关节结构03的柱状体还可以为方形柱状体。

作为一种替代的实施方式，所述鞋托16的数量还可以为两个。

作为一种替代的实施方式，所述鞋托16还可以不可拆卸地固定设置在所述脚踏板01上。

作为替代的实施方式，所述脚踏板01的截面还可以为方形、长方形或者其他形状。

作为替代的实施方式，所述角度传感器14的数量还可以为一个、两个或两个以上。

所述踝关节康复训练装置的工作过程为:

(1)如图8所示，通过患者健康侧踝关节的运动带动患病侧踝关节的运动：首先在所述脚踏板01上安装两个所述鞋托16，患者将自己的足部固定在所述鞋托16内部；接着通过旋转所述锁紧旋钮13来调节运动阻尼，以适合患者的康复程度；然后患者利用自己的健康侧踝关节的运动带动患病侧踝关节进行康复训练。

(2)如图7所示，仅通过患者的患病侧踝关节的运动实现踝关节的运动：首先在所述脚踏板01上安装一个所述鞋托16，患者将自己的足部固定在所述鞋托16内部，接着通过旋转所述锁紧旋钮13来调节运动阻尼，以适合患者的康复程度；然后患者通过患病侧踝关节的运动实现踝关节的康复训练。

当患者需要进行踝关节的背屈/跖屈或外翻/内翻的康复训练时，可以将所述限位柱塞08的伸缩杆通过所述通孔安装在所述经线槽中，通过调节所述鞋托16的方向来进行相应的踝关节背屈/跖屈或外翻/内翻的康复训练。

所述踝关节康复训练装置适用于因中枢神经、周围神经、脊髓、肌肉或骨骼疾病引起的上肢功能障碍或功能受限的患者，能够让不同康复阶段的、不同症状的、不同体型的患者进行上肢康复训练。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。