相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法与流程

1.本发明属于踝关节活动辅助技术领域，具体是指相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法。


背景技术：

2.踝关节由胫、腓骨下端的关节面与距骨滑车构成，故又名距骨小腿关节。胫骨的下关节面及内、外踝关节面共同形成的“冂”形的关节窝，容纳距骨滑车，由于滑车关节面前宽后窄，当足背屈时，较宽的前部进入窝内，使关节稳定。
3.当踝关节受伤后，若不进行康复训练，会严重影响下肢运动功能的恢复，一般在踝关节在康复期，为了防止再次受伤，会佩戴脚套，但是现有的脚套很厚重，会增加患者的负重感，降低患者康复训练时的灵活度，尤其在天气寒冷，温度较低时，患者需要穿着较厚的衣物御寒，此时，患者的脚部就会比较厚重，阻碍康复训练的进行，温度较高时，会出现闷热导致患者皮肤受损；其次，提踵的力量是正常步行中最主要的动力来源，对患者踝关节能力的改善至关重要。现有技术的缺陷在于：现有的踝关节康复训练装置缺乏针对提踵的训练，且不能针对患者自身恢复的情况，进行不同强度的提踵训练。因此，进行踝关节的康复训练显得非常重要。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法，根据传统脚套冬凉夏暖，不能根据环境进行温度灵活调节的特性，利用相变特性，将相变材料应用至踝关节活动辅助装置技术领域，在固液转换的过程中实现了对穿戴者温度的自动调节，并结合微胶囊包裹，保证相变材料转变为液态时不会有潮湿感，提高患者康复训练时的灵活性和舒适性；采用多种传动相结合的方式，实现了对踝关节多自由度康复辅助训练的技术效果；在不引入外界实物的条件下，通过控制通入导体中电流的强度，控制重量变化式电磁球的重量，实现对不同力量强度的提踵训练。
5.本发明采取的技术方案如下：本发明提供相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法，包括微胶囊嵌入调温式脚踝包裹限位机构、重量变换式提踵训练机构、竖向活动辅助机构、水平活动辅助机构和康复训练移动椅，所述竖向活动辅助机构设于康复训练移动椅上，所述水平活动辅助机构设于竖向活动辅助机构上，所述微胶囊嵌入调温式脚踝包裹限位机构设于水平活动辅助机构上，所述重量变换式提踵训练机构设于微胶囊嵌入调温式脚踝包裹限位机构和水平活动辅助机构上；所述微胶囊嵌入调温式脚踝包裹限位机构包括防护固定装置、柔性微胶囊嵌入式调温包裹套、弹性连接绳和魔术贴，所述防护固定装置设于水平活动辅助机构上，所述柔性微胶囊嵌入式调温包裹套设于防护固定装置上，所述弹性连接绳的一端设于防护固定装置上，所述弹性连接绳的另一端与柔性微胶囊嵌入式调温包裹套相连，所述魔术贴设于防护固定装置上。
6.进一步地，所述柔性微胶囊嵌入式调温包裹套包括柔性包裹套本体和拉链，所述
包裹套本体设于防护固定装置和弹性连接绳上，所述拉链设于柔性包裹套本体上，所述柔性包裹套本体包括纤维编织层、相变材料和微胶囊，所述微胶囊均匀间隔嵌入纤维编织层中，所述相变材料设于微胶囊中，所述微胶囊的材质为树脂聚合物；其中，相变材料本身能够吸收和释放热量，且在吸热和放热的过程中，材料原来是固态，当外界温度高于30℃时，材料就开始吸收外界的热量，从固态“变身”成液态，同时，热量就被相变材料吸收并“储存”起来了，这个时候包裹套本体的温度会降低，穿柔性微胶囊嵌入式调温包裹套的患者也不会觉得热；当外界温度低于20℃时，相变材料则开始放热，相变材料本身又会从液态转变回固态，而那些释放出的热量则通过柔性包裹套本体传递给人的身体，穿着这样的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套，实现了既轻便又能提高患者训练时灵活度的技术效果，进而提升患者的训练效果。
7.作为优选地，所述防护固定装置包括固定底板、防护侧板、弯曲连接件、固定盘、支撑板、固定板和活动支撑台柱，所述固定盘设于水平活动辅助机构上，所述支撑板设于固定盘上，所述固定板转动设于支撑板上，所述固定底板设于固定板上，所述弯曲连接件设于固定底板上，所述防护侧板与弯曲连接件相连，所述魔术贴设于固定堵板和防护侧板上，所述活动支撑台柱设于固定底板底壁上。
8.进一步地，所述弯曲连接件包括固定件和转动件，所述固定件设于固定底板上，所述转动件的一端转动设于固定件上，所述转动件的另一端与防护侧板相连。
9.进一步地，所述重量变换式提踵训练机构包括重量变化式电磁球、连接弹簧、绝缘防护壳和供电件，所述绝缘防护壳设于固定底板底壁上，所述重量变化式电磁球设于绝缘防护壳内，所述连接弹簧的一端设于重量变化式电磁球上，所述连接弹簧的另一端设于水平活动辅助机构上，所述供电件设于活动支撑台柱上，供电件对导体供电；所述重量变化式电磁球包括s极电磁铁、n极电磁铁和导体，所述导体设于绝缘防护壳内，所述s极电磁铁、n极电磁铁分别设于导体两侧；根据安培力公式：f=bil，其中，f为安培力，b为磁感应强度，l为切割磁感线的有效长度，i为通过导线的电流强度； b和l不变，当供电件对导体通不同强度的电流时，安培力的大小不同，进而实现对重量变化式电磁球重量调节的技术效果，进而根据患者的需要进行不同力量程度的提踵训练。
10.其中，所述水平活动辅助机构包括固定体、限位固定板、驱动连杆组件、驱动齿轮、啮合齿轮、i形承重转板和不完全啮合驱动装置，所述固定体设于竖向活动辅助机构上，所述限位固定板设于竖向活动辅助机构上，所述驱动连杆组件设于固定体上，所述驱动齿轮转动设于竖向活动辅助机构上，所述啮合齿轮转动设于竖向活动辅助机构上，所述啮合齿轮与驱动齿轮啮合相连，所述啮合齿轮上设有转动连接件，所述i形承重转板设于转动连接件上，所述不完全啮合驱动装置设于竖向活动辅助机构上并与驱动连杆组件相连。
11.进一步地，所述驱动连杆组件包括转动盘、滑动杆、套接滑动件、l形连杆和驱动连杆，所述转动盘设于驱动齿轮上，所述滑动杆设于转动盘上，所述套接滑动件套接滑动设于滑动杆上，所述l形连杆转动设于固定体上，所述l形连杆的一端转动设于套接滑动件上，所述驱动连杆的一端与l形连杆转动相连，所述驱动连杆的另一端与不完全啮合驱动装置转动相连。
12.作为本发明进一步优选地，所述不完全啮合驱动装置包括连接块、往复杆、限位板、复位弹簧、齿条、不完全齿轮和驱动电机，所述往复杆伸缩设于限位固定板上，所述连接
块设于往复杆上，所述驱动连杆与连接块转动相连，所述限位板设于往复杆上，所述复位弹簧套接设于往复杆上且设于限位板和限位固定之间，所述齿条设于往复杆上，所述驱动电机设于竖向活动辅助机构上，所述不完全齿轮与驱动电机的输出端相连，所述不完全齿轮与齿条啮合相连；驱动电机转动带动不完全齿轮转动，不完全齿轮转动带动齿条转动，齿条转动带动往复杆伸缩，往复杆伸缩带动连接块移动，此时复位弹簧为收缩状态，连接块移动带动驱动连杆移动，驱动连杆移动带动l形连杆移动，l形连杆移动带动套接滑动件沿着滑动杆移动，并带动滑动杆转动，滑动杆转动带动转动盘转动，转动盘转动带动驱动齿轮转动，驱动齿轮转动带动啮合齿轮转动，啮合齿轮转动带动转动连接件转动，转动连接件转动带动i形承重转板转动，i形承重转板转动，i形承重转板转动带动固定底板转动，当不完全齿轮转动至于齿条不啮合时，复位弹簧复位伸长，i形承重转板复位，实现对踝关节水平往复转动训练的技术效果。
13.其中，所述竖向活动辅助机构包括底盘、支撑固定装置、转动电机、上下活动齿轮、啮合齿盘、连接齿盘、固定块、支撑杆和承重板，所述底盘设于康复训练移动椅上，所述支撑固定装置设于底盘上，所述转动电机设于支撑固定装置上，所述上下活动齿轮与转动电机的输出端相连，所述啮合齿盘转动设于支撑固定装置上，所述啮合齿盘与上下活动齿轮啮合相连，所述固定块设于支撑固定装置上，所述连接齿盘贯通转动设于固定块上，所述连接齿盘与啮合齿盘啮合相连，所述支撑杆设于固定块上，所述承重板设于支撑杆上；转动电机转动带动上下活动齿轮同向转动，上下活动齿轮转动带动啮合齿盘转动，啮合齿盘转动带动连接齿盘转动，连接齿盘转动带动支撑杆转动，支撑杆转动带动承重板左右转动，实现对踝关节左右活动度训练的技术效果；转动电机转动带动上下活动齿轮反向转动，上下活动齿轮转动带动啮合齿盘上下转动，啮合齿盘转动带动支撑杆转动，支撑杆转动带动承重板转动，实现对踝关节上下活动度训练的技术效果。
14.进一步地，所述支撑固定装置包括支撑柱、支撑块、t形支撑件、连接杆和加固块，所述支撑柱设于底盘上，所述支撑块设于支撑柱上，所述t形支撑件设于支撑块上，所述加固块设于t形支撑件上，所述啮合齿盘转动设于加固块上，所述连接杆设啮合齿盘上和固定块上。
15.另外，一种康复用踝关节活动辅助装置的使用方法包括如下步骤：（1）坐在康复训练移动椅上；（2）将柔性微胶囊嵌入式调温包裹套穿戴整齐；（3）启动竖向活动辅助机构，实现对踝关节上下左右的活动度康复辅助训练；（4）启动水平活动辅助机构，实现对踝关节水平方向转动辅助训练；（5）调节重量变化式电磁球的重量，实现对踝关节不同程度的力量康复训练。
16.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案提供相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法，根据传统脚套冬凉夏暖，不能根据环境进行温度灵活调节的特性，利用相变特性，将相变材料应用至踝关节活动辅助装置技术领域，在固液转换的过程中实现了对穿戴者温度的自动调节，并结合微胶囊包裹，保证相变材料转变为液态时不会有潮湿感，提高患者康复训练时的灵活性和舒适性；采用多种传动相结合的方式，实现了对踝关节多自由度康复辅助训练的技术效果；在不引入外界实物的条件下，通过控制通入导体中电流的强度，控制重量变化式电磁球的重量，实现对不同力量强度的提踵训练。
附图说明
17.图1为本发明提出的相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法的整体结构示意图；图2为本发明提出的相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法的左视图；图3为本发明提出的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套的整体结构示意图；图4为图3中a部分的局部放大图；图5为本发明提出的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套的整体结构示意图的左视图；图6为本发明提出的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套的整体结构示意图的主视图；图7为本发明提出的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套的整体结构示意图的右视图；图8为本发明提出的水平活动辅助机构的整体结构示意图；图9为本发明提出的水平活动辅助机构的剖视图；图10为本发明提出的竖向活动辅助机构的整体结构示意图；图11为本发明提出的竖向活动辅助机构的左视图；图12为本发明提出的竖向活动辅助机构的右视图；图13为本发明提出的竖向活动辅助机构的仰视图。
18.其中，1、微胶囊嵌入调温式脚踝包裹限位机构，2、重量变换式提踵训练机构，3、竖向活动辅助机构，4、水平活动辅助机构，5、康复训练移动椅，6、防护固定装置，7、柔性微胶囊嵌入式调温包裹套，8、弹性连接绳，9、魔术贴，10、柔性包裹套本体，11、拉链，12、纤维编织层，13、相变材料，14、微胶囊，15、固定底板，16、防护侧板，17、弯曲连接件，18、固定盘，19、支撑板，20、固定板，21、活动支撑台柱，22、固定件，23、转动件，24、重量变化式电磁球，25、连接弹簧，26、绝缘防护壳，27、供电件，28、s极电磁铁，29、n极电磁铁，30、导体，31、固定体，32、限位固定板，33、驱动连杆组件，34、驱动齿轮，35、啮合齿轮，36、i形承重转板，37、不完全啮合驱动装置，38、转动连接件，39、转动盘，40、滑动杆，41、套接滑动件，42、l形连杆，43、驱动连杆，44、连接块，45、往复杆，46、限位板，47、复位弹簧，48、齿条，49、不完全齿轮，50、驱动电机，51、底盘，52、支撑固定装置，53、转动电机，54、上下活动齿轮54，55、啮合齿盘，56、连接齿盘，57、固定块，58、支撑杆，59、承重板，60、支撑柱，61、支撑块，62、t形支撑件，63、连接杆，64、加固块。
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，本发明提供相变包裹自重变换式踝关节康复用活动装置及使用方法，包括微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1、重量变换式提踵训练机构2、竖向活动辅助机构3、水平活动辅助机构4和康复训练移动椅5，竖向活动辅助机构3设于康复训练移动椅5上，水平活动辅助机构4设于竖向活动辅助机构3上，微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1设于水平活动辅助机构4上，重量变换式提踵训练机构2设于微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1和水平活动辅助机构4上。
23.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，竖向活动辅助机构3包括底盘51、支撑固定装置52、转动电机53、上下活动齿轮54、啮合齿盘55、连接齿盘56、固定块57、支撑杆58和承重板59，底盘51设于康复训练移动椅5上，支撑固定装置52设于底盘51上，转动电机53设于支撑固定装置52上，上下活动齿轮54与转动电机53的输出端相连，啮合齿盘55转动设于支撑固定装置52上，啮合齿盘55与上下活动齿轮54啮合相连，固定块57设于支撑固定装置52上，连接齿盘56贯通转动设于固定块57上，连接齿盘56与啮合齿盘55啮合相连，支撑杆58设于固定块57上，承重板59设于支撑杆58上；支撑固定装置52包括支撑柱60、支撑块61、t形支撑件62、连接杆63和加固块64，支撑柱60设于底盘51上，支撑块61设于支撑柱60上，t形支撑件62设于支撑块61上，加固块64设于t形支撑件62上，啮合齿盘55转动设于加固块64上，连接杆63设啮合齿盘55上和固定块57上。
24.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，水平活动辅助机构4包括固定体31、限位固定板32、驱动连杆组件33、驱动齿轮34、啮合齿轮35、i形承重转板36和不完全啮合驱动装置37，固定体31设于竖向活动辅助机构3上，限位固定板32设于竖向活动辅助机构3上，驱动连杆组件33设于固定体31上，驱动齿轮34转动设于竖向活动辅助机构3上，啮合齿轮35转动设于竖向活动辅助机构3上，啮合齿轮35与驱动齿轮34啮合相连，啮合齿轮35上设有转动连接件38，i形承重转板36设于转动连接件38上，不完全啮合驱动装置37设于竖向活动辅助机构3上并与驱动连杆组件33相连；驱动连杆组件33包括转动盘39、滑动杆40、套接滑动件41、l形连杆42和驱动连杆43，转动盘39设于驱动齿轮34上，滑动杆40设于转动盘39上，套接滑动件41套接滑动设于滑动杆40上，l形连杆42转动设于固定体31上，l形连杆42的一端转动设于套接滑动件41上，驱动连杆43的一端与l形连杆42转动相连，驱动连杆43的另一端与不完全啮合驱动装置37转动相连；不完全啮合驱动装置37包括连接块44、往复杆45、限位板46、复位弹簧47、齿条48、不完全齿轮49和驱动电机50，往复杆45伸缩设于限位固定板32上，连接块44设于往复杆45上，驱动连杆43与连接块44转动相连，限位板46设于往复杆45上，复位弹簧47套接设于往复杆45上且设于限位板46和限位固定之间，齿条48设于往复杆45上，驱动电机50设于竖向活动辅助机构3上，不完全齿轮49与驱动电机50的输出端相连，不完全齿轮49与齿条48啮合相连。
25.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1包括防护固定装置6、柔性微胶囊嵌入式调温包裹套7、弹性连接绳8和魔术贴9，防护固定装置6设于水平活动辅助机构4上，柔性微胶囊嵌入式调温包裹套7设于防护固定装置6上，弹性连接绳8的一端设于防护固定装置6上，弹性连接绳8的另一端与柔性微胶囊嵌入式调温包裹套7相连，魔术贴9设于防护固定装置6上；柔性微胶囊
嵌入式调温包裹套7包括柔性包裹套本体10和拉链11，包裹套本体设于防护固定装置6和弹性连接绳8上，拉链11设于柔性包裹套本体10上，柔性包裹套本体10包括纤维编织层12、相变材料13和微胶囊14，微胶囊14均匀间隔嵌入纤维编织层12中，相变材料13设于微胶囊14中，微胶囊14的材质为树脂聚合物；防护固定装置6包括固定底板15、防护侧板16、弯曲连接件17、固定盘18、支撑板19、固定板20和活动支撑台柱21，固定盘18设于水平活动辅助机构4上，支撑板19设于固定盘18上，固定板20转动设于支撑板19上，固定底板15设于固定板20上，弯曲连接件17设于固定底板15上，防护侧板16与弯曲连接件17相连，魔术贴9设于固定堵板和防护侧板16上，活动支撑台柱21设于固定底板15底壁上；弯曲连接件17包括固定件22和转动件23，固定件22设于固定底板15上，转动件23的一端转动设于固定件22上，转动件23的另一端与防护侧板16相连。
26.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，重量变换式提踵训练机构2包括重量变化式电磁球24、连接弹簧25、绝缘防护壳26和供电件27，绝缘防护壳26设于固定底板15底壁上，重量变化式电磁球24设于绝缘防护壳26内，连接弹簧25的一端设于重量变化式电磁球24上，连接弹簧25的另一端设于水平活动辅助机构4上，供电件27设于活动支撑台柱21上，供电件27对导体30供电；重量变化式电磁球24包括s极电磁铁28、n极电磁铁29和导体30，导体30设于绝缘防护壳26内，s极电磁铁28、n极电磁铁29分别设于导体30两侧。
27.具体使用时，患者坐在康复训练移动椅5上，拉开拉链11，使脚包裹在柔性包裹套本体10中，并将拉链11拉上，并用魔术贴9固定好，由于相变材料13本身能够吸收和释放热量，且在吸热和放热的过程中，材料原来是固态，当外界温度高于30℃时，材料就开始吸收外界的热量，从固态“变身”成液态，同时，热量就被相变材料13吸收并“储存”起来了，这个时候包裹套本体的温度会降低，穿柔性微胶囊嵌入式调温包裹套7的患者也不会觉得热；当外界温度低于20℃时，相变材料13则开始放热，相变材料13本身又会从液态转变回固态，而那些释放出的热量则通过柔性包裹套本体10传递给人的身体，穿着这样的柔性微胶囊嵌入式调温包裹套7，实现了既轻便又能提高患者训练时灵活度的技术效果，进而提升患者的训练效果，启动转动电机53，转动电机53转动带动上下活动齿轮54同向转动，上下活动齿轮54转动带动啮合齿盘55转动，啮合齿盘55转动带动连接齿盘56转动，连接齿盘56转动带动支撑杆58转动，支撑杆58转动带动承重板59左右转动，承重板59转动带动微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1左右转动，实现对踝关节左右活动度训练的技术效果；转动电机53转动带动上下活动齿轮54反向转动，上下活动齿轮54转动带动啮合齿盘55上下转动，啮合齿盘55转动带动支撑杆58转动，支撑杆58转动带动承重板59转动，承重板59转动带动微胶囊14嵌入调温式脚踝包裹限位机构1左右转动，实现对踝关节上下活动度训练的技术效果，启动驱动电机50，驱动电机50转动带动不完全齿轮49转动，不完全齿轮49转动带动齿条48转动，齿条48转动带动往复杆45伸缩，往复杆45伸缩带动连接块44移动，此时复位弹簧47为收缩状态，连接块44移动带动驱动连杆43移动，驱动连杆43移动带动l形连杆42移动，l形连杆42移动带动套接滑动件41沿着滑动杆40移动，并带动滑动杆40转动，滑动杆40转动带动转动盘39转动，转动盘39转动带动驱动齿轮34转动，驱动齿轮34转动带动啮合齿轮35转动，啮合齿轮35转动带动转动连接件38转动，转动连接件38转动带动i形承重转板36转动，i形承重转板36转动，i形承重转板36转动带动固定底板15转动，当不完全齿轮49转动至于齿条48
不啮合时，复位弹簧47复位伸长，i形承重转板36转动复位，实现对踝关节水平往复转动训练的技术效果，供电件27对导体30通不同强度的电流，重量变化式电磁球24受到的安培力不同，电流强度越大，安培力越大，此时重量变化式电磁球24的重量越大，当患者进行提踵训练时所用的力度就越大，进而实现不同训练强度提踵训练的技术效果，以上便是本发明具体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
30.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。