一种主被动手部康复训练装置的制作方法

本发明涉及手部康复训练技术，用于手部受伤患者的手部康复训练，属于医疗保健器械。

背景技术：

医学理论实践证明，对手部受伤患者，对其手部进行康复训练是恢复其手部运动功能的有效途径。在国内外传统康复治疗中，通常由治疗师手把手对患者进行康复训练，缺乏科学评价训练参数以及康复效果的客观有效评估，且通常花费较高，且对治疗师由较高要求。因此研制一种满足手部主被动康复训练装置可以提高康复训练效率和效果，具有重要的应用价值和实际的紧迫性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主被动手部康复训练装置，能够实现食指、中指、无名指、小指的相互独立或协同主被动康复训练。

技术方案：本发明的一种主被动手部康复训练装置，包括基座、可升降支柱、腕托以及若干手指驱动连杆组件，所述基座与可升降支柱之间通过连接杆连接，腕托设置于可升降支柱，且通过可升降支柱上的高度调节孔来调节腕托的高度；所述基座中设有主支撑轴(主支撑轴和基座内壁固连)，主支撑轴上等间隔设有若干手指驱动连杆组件，各个手指的驱动连杆组件均包括驱动连杆，驱动连杆本身一部分位于基座内另一部分伸出基座外；所述各个驱动连杆的首端由对应电机通过皮带传动驱动，皮带一端环绕于对应电机的驱动轮，皮带的另一端环绕于驱动连杆上的传动轮，驱动连杆的末端设有指套；使用者的手腕放置腕托，手掌握住基座外周部分，手指套于指套内，各个电机驱动对应驱动连杆通过指套带动手指沿驱动连杆的运动轨迹进行往复运动。

为便于患者使用以及适应人体手部结构，所述基座整体呈中空圆柱体状，圆柱体状基座的侧面部分与腕托相对，且圆柱体状基座上远离腕托的一侧侧面设有开口，各个驱动连杆的末端伸出开口。基座的高以及半径均根据实际使用情况调整。

上述的连接杆分为两段，且其中一段固定于基座，另一段固定于可升降支柱，这两段连接杆的连接处分别设有若干螺孔，使用时根据需要长度选择合适螺孔锁紧即可

为便于患者手指套入指套进行训练，所述各个驱动连杆的末端伸出基座后朝上设置，且指套连接于对应驱动连杆末端。

进一步的，所述指套包括外框、指压板、压力传感器和转轴支柱，外框开口朝向腕托方向，外框内底部设有压力传感器(压力传感器实时监测各个手指的力的大小以及方向)，压力传感器安装有指压板(患者的手指放置于指压板上，并施加力，以推动驱动连杆)，外框底端设有支撑柱，支撑柱与对应驱动连杆末端之间通过相应转轴连接，转轴相对于驱动连杆转动，各个转轴作为一个冗余的自由度，且转轴相对于对应的驱动连杆能够转动180度，能够增加整套装置灵活性，防止手部受伤。

进一步的，所述主支撑轴上等间隔设有四个手指驱动连杆组件，分别为小指驱动连杆组件、无名指驱动连杆组件、中指驱动连杆组件和食指驱动连杆组件，小指驱动连杆组件、无名指驱动连杆组件、中指驱动连杆组件和食指驱动连杆组件分别包括对应的小指驱动连杆和小指指套、无名指驱动连杆和无名指指套、中指驱动连杆和中指指套、以及食指驱动连杆和食指指套。

其中，四个手指驱动连杆组件之间的间隔大小根据使用者手的大小选择，以确保四根手指恰好能自如进入各指套为准，各个驱动连杆不沿主支撑轴轴向移动，仅绕其旋转。

进一步的，所述食指驱动连杆、中指驱动连杆、无名指驱动连杆和小指驱动连杆分别由对应的第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机和第四直流电机通过驱动，其中，四个直流电机分别固定于沿基座内壁分布的第一电机支架、第二电机支架、第三电机支架和第四电机支架(每个手指的驱动连杆都有各自对应的驱动轮和传动轮，使得每根手指均可独立运动)。

进一步的，所述食指指套、中指指套、无名指指套和小指指套分别通过第一转轴、第二转轴、第三转轴和第四转轴连接于对应驱动杆末端，并相对各自驱动连杆转动。

进一步的，所述基座上设有两组接触开关，两组接触开关分别设于基座上驱动连杆伸出的开口处的上下沿；两组接触开关分别与各驱动连杆运动的上下两个极限位置相对应。通过设置两组接触开关，能够使得各连杆碰触到位于其上下运动极限位置的接触开关后改变运动方向，在这一范围内往复运动。

基座内还安装有控制器，控制器采集压力传感器及相应接触开关数据并根据训练模式控制直流电机做出响应。

进一步的，所述两组接触开关中每组均设有四个接触开关，分别第一接触开关、第二接触开关、第三接触开关和第四接触开关，以及第五接触开关、第六接触开关、第七接触开关和第八接触开关。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.体积小巧，结构紧凑，一体化程度高，维护难度低，使用方便，便于患者在任何地方，任何时间进行康复训练。

2.四根手指可独立或协同训练，增加了训练模式的丰富度，有利于患者的手部运动功能恢复。

3.压力传感器可以监测患者手指与康复装置之间的交互力，一方面可以用以主动康复训练中的运动意图检测，另一方面可以保证训练过程中的交互力的大小，满足安全性需求。

4.四根手指驱动连杆长度根据人手指长度比例设计，配合指套和手指驱动连杆之间的转轴，可以让手指能够自如的跟随连杆一起运动，结合高度可以调节的腕托，保证了康复训练的舒适性和有效性。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是本发明的内部结构图。

图3是本发明的电机分布结构图。

图4是本发明的指套结构图；

图5为本发明中主支撑轴的细节图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的一种主被动手部康复训练装置，包括基座1、可升降支柱2、腕托4以及若干手指驱动连杆组件，基座1与可升降支柱2之间通过连接杆连接，腕托4设置于可升降支柱2，且通过可升降支柱2上的高度调节孔3来调节腕托4的高度；基座1中设有主支撑轴，主支撑轴29上等间隔设有若干手指驱动连杆组件，各个手指驱动连杆组件均包括驱动连杆，驱动连杆自身一部分位于基座1内另一部分伸出基座1外；驱动连杆的首端由对应电机通过皮带传动驱动，皮带一端环绕于电机的驱动轮35，皮带的另一端环绕于驱动连杆上的传动轮40，驱动连杆的末端设有指套；使用者的手腕放置腕托4，手掌握住基座1外周部分，手指套于指套内，各个电机驱动对应驱动连杆通过指套带动手指沿驱动连杆的运动轨迹进行往复运动。

本实施例中设置小指驱动连杆组件、无名指驱动连杆组件、中指驱动连杆组件和食指驱动连杆组件。第一接触开关13、第二接触开关14、第三接触开关15、第四接触开关16、第五接触开关39、第六接触开关38、第七接触开关37和第八接触开关36分别位于各驱动连杆运动的极限位置，即与基座开口上下沿相接触的位置。手指驱动连杆分别为小指驱动连杆5、无名指驱动连杆6、中指驱动连杆7、食指驱动连杆8，各个驱动连杆上对应安装有小指指套9、无名指指套10、中指指套11和食指指套12，四根手指驱动连杆分别由第一直流电机17、第二直流电机18、第三直流电机19和第四直流电机20通过皮带传动方式驱动，皮带一段环绕于电机驱动轮35上，另一端环绕于手指驱动连杆的传动轮40上。

如图5所示，四根手指的驱动连杆均等间隔安装于主支撑轴29上，间隔大小根据使用者手的大小选择，以确保四根手指恰好能自如进入各指套为准，四根手指连杆不沿主支撑轴29轴向移动，仅绕其旋转。

四个直流电机分别固定于沿基座1内壁分布的第一电机支架21、第二电机支架22、第三电机支架23和第四电机支架24，四个指套分别通过第一转轴25、第二转轴26、第三转轴27和第四转轴28相对各自的驱动连杆转动，每个指套均包括外框30、指压板32、压力传感器31和转轴支柱34。外框30开口朝向腕托4方向，外框60内底部设有压力传感器31(压力传感器31实时监测各个手指的力的大小以及方向)，压力传感器31安装有指压板32(患者的手指放置于指压板32上，并施加力，以推动驱动连杆)，外框30底端设有支撑柱34，支撑柱34与对应驱动连杆末端之间通过相应转轴连接，转轴相对于驱动连杆转动。

本发明的具体工作原理为：

当需要使用手部康复训练装置工作时，患者手腕放置于腕托上，手掌握住基座的圆柱部分，除拇指外的四个手指按照顺序依次套在对应指套上，拇指放置于基座的圆形侧面(相当于圆柱体的底面，整个圆柱体侧放)，左右手康复仅需通过改变四个手指驱动连杆的安装顺序即可完成，被动康复由相应直流电机驱动对应手指的驱动连杆通过各自指套带动患者手指沿驱动连杆的运动轨迹进行往复运动从而对手指功能进行训练。

各手指既可以独立训练也可以协同训练；主动康复由患者手指自行运动，该康复装置辅助其运动，即各指套上的压力传感器31检测患者手指对指压板32的压力，判断患者的运动意图，根据压力传感器31检测到的力的大小方向，通过直流电机及手指的驱动连杆辅助患者手指运动，各驱动连杆的运动范围即为基座开孔范围，即各驱动连杆碰触到位于其上下运动极限位置的对应接触开关后改变运动方向，在这一范围内往复运动。

整个上述的主被动康复训练过程，均通过主控芯片为stm32的控制器41来控制各个部件完成相应运作，控制器41可安装在基座地面平板状支撑板内，控制器41用于采集压力传感器及对应接触开关数据并根据训练模式控制各个直流电机做出响应。