一种柔性气囊式手指康复训练仪、训练系统及训练方法与流程

本公开涉及手指康复训练领域，具体涉及一种柔性气囊式手指康复训练仪、训练系统及训练方法。

背景技术

现有手指康复训练的方式有以下几种：

(1)传统的握力球/握力器等简易健身设备，此类设备针对于未完全丧失手部功能的用户，用户穿戴握力设备，按照康复师的训练方法主动抓握，进行主动训练，从而达到训练目的。但是对于该类产品，用户训练方式无目的性，不能有效的解决被动训练的用户的需求，此外无手部形变监护功能。

(2)手指康复的关节持续被动活动仪(cpm),由于手部指关节运动的复杂性，针对手部康复的cpm机目前比较少，但也有产品面市。其产品可针对手指关节进行训练，手动进行控制，可轻松在左右手训练模式间切换，虽然可进行单关节训练，但结构相对复杂，操作不方便，且执行器部分为刚性材料，材质硬，易导致用户手部的二次损伤，不具备手部形变监护功能，安全性低。

综上所述，现有的大部分手指康复训练系统对于执行器为刚性材料，极易导致用户的二次损伤，无手指形变监护功能，一旦手指达到挤压压力上限时，若仍然施压，将极大地损害手部功能及其康复效果的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种柔性气囊式手指康复训练仪、训练系统及训练方法，采用柔性气囊式手套作为执行器，同时增加形变监护功能，在手指康复训练时，双重保护手指的正常机能。

本发明所采用的技术方案是：

本公开提供一种柔性气囊式手指康复训练仪，包括：手指训练部和控制设备；

所述手指训练部包括手套和固定安装在手套的每个手指上的柔性气囊，所述手套的每个手指内部分别固定安装有条形形变传感器；

所述控制设备内部设置有驱动单元、形变处理单元和主控制器，所述驱动单元与每个柔性气囊末端连接，所述形变处理单元与每个形变传感器连接；

所述主控制器控制驱动单元产生气体，通过管路传输到每个柔性气囊中，通过柔性气囊变形与自身恢复力带动手指运动，形变处理单通过形变传感器实时采集手指的形变值，当手指形变值低于设定阈值时，形变处理单元向主控制器发送信号，主控制器调节驱动单元输出的气压，从而减小柔性气囊中充气压力。

作为本公开的进一步限定，所述手套和柔性气囊分别采用柔性材料制成。

作为本公开的进一步限定，所述柔性气囊包括气囊本体，所述气囊本体由多个等间隔设置的气室组成。

作为本公开的进一步限定，所述控制设备内部还设置有储能电池，用于在控制设备断电时，给驱动单元、压力监控单元、形变处理单元和主控制器提供所需电源。

作为本公开的进一步限定，所述驱动单元包括气泵、电磁阀和压力传感器，所述气泵的出气口通过输气管路与柔性气囊连接，在气泵的出气口与柔性气囊连接的输气管路上依次设置有电磁阀和压力传感器，所述气泵和电磁阀分别与主控制器连接。

作为本公开的进一步限定，还包括压力监控单元，所述压力监控单元的输入端与压力传感器连接，输出端与主控制器连接；

所述压力监控单元通过压力传感器采集输气管路内压力大小，并传输至主控制器，主控制器将输气管路内压力与压力阈值相比较，当输气管路内压力大于压力阈值时，主控制器调节电磁阀使输气管路内气压降低；当输气管路内压力小于压力阈值时，主控制器调节电磁阀使输气管路内气压增加，从而控制柔性气囊内部的压力。

本公开还提供一种柔性气囊式手指康复训练系统，该系统包括显示器、输入装置和如上所述的柔性气囊式手指康复训练仪，所述显示器、输入装置分别与所述主控制器连接。

本公开还提供一种如上所述的柔性气囊式手指康复训练系统的训练方法，该方法包括以下步骤：

将手指训练部佩戴在用户手上，初次对用户手指施压，记录用户手指静态时正常形变值；

设置训练参数，包括训练的压力、频率以及训练时间；

根据设定训练参数，控制驱动单元产生气体，并输送至手指训练部的每个柔性气囊中，利用柔性气囊的变形与自身恢复力带动手指进行重复屈伸运动，直至完成训练时间后结束。

作为本公开的进一步限定，还包括：

通过形变传感器实时采集手指的形变值，若手指形变值小于设定的阈值，将自动调节驱动单元输出气体的气压，进而减弱手部的柔性气囊内的压力，保护手指不受损伤。

作为本公开的进一步限定，还包括：

控制设备突然断电时，储能电池自动开启，给控制设备提供电源，完成整个康复训练。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本公开增强安全性，在不影响功能效果的同时，采用柔性气囊作为执行器的主要部分，增加了压力传感器和形变传感器，实时保证手指训练部使用的安全，极大地提高了产品的安全性；

(2)本公开提高了可操作性，材料安全轻巧、位置灵活、舒适便携，可操作性较高；

(3)本公开节省人力，提高效率，采用全自动化设计，无需人力值守，即可完成康复训练，而不失训练的监护能力，减少了劳动力，效率提升。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是柔性气囊式手指康复训练仪的结构图；

图2是柔性气囊结构图；

图3是给柔性气囊施加正压时，气囊弯曲变形状态图；

图4是给柔性气囊施加负压，气囊弯曲变形状态图；

图5是柔性气囊式手指康复训练系统的结构图；

图6是柔性气囊式手指康复训练方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前大部分手指康复训练系统存在执行器为刚性材料，极易导致用户的二次损伤，无手指形变监护功能，一旦手指达到挤压压力上限时，若仍然施压，将极大地损害手部功能及其康复效果的不足。

为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种柔性气囊式手指康复训练仪、训练系统及训练方法，采用柔性气囊式手套作为执行器，同时增加形变监护功能，在手指康复训练时，双重保护手指的正常机能。

图1是本实施例一柔性气囊式手指康复训练仪的结构示意图。如图1所示，该柔性气囊式手指康复训练系统包括手指训练部和控制设备。

具体地，所述手指训练部包括手套1、柔性气囊2和形变传感器5，所述手套的每个手指上分别固定有柔性气囊，所述手套的每个手指内部分别固定有条形形变传感器，用于采集手指形变参数。

图2是柔性气囊的结构示意图。如图2所示，所述柔性气囊包括气囊本体11，气囊本体由多个等间隔设置的气室3组成。为了使用户的手指得到更好的训练效果，实施例中柔性气囊包括9个气室。

本实施例中，所述手套和柔性气囊分别采用柔性材料制成。

所述控制设备内部设置有驱动单元6、压力监控单元7、形变处理单元8、主控制器12和储能电池9，所述驱动单元6、压力监控单元7、形变处理单元8分别与主控制器12连接，所述储能电池9为驱动单元、压力监控单元、形变处理单元和主控制器提供所需电源。

具体地，所述驱动单元6通过输气管路4与每个柔性气囊3末端连接，主控制器控制驱动单元产生气体，并通过管路输送到每个柔性气囊中，通过向柔性气囊充气、抽气迫使柔性气囊变形，当给柔性气囊施加正压时，气室充盈，气囊弯曲变形状态如图3所示；当给柔性气囊施加负压，气室收缩，气囊弯曲变形状态如图4所示。

本实施例中，所述驱动单元包括气泵、电磁阀和压力传感器，所述气泵的出气口通过输气管路与柔性气囊连接，在气泵的出气口与柔性气囊连接的输气管路上依次设置有电磁阀和压力传感器，所述气泵和电磁阀分别与主控制器连接。

所述压力监控单元7的输入端与压力传感器连接，输出端与主控制器连接；所述压力监控单元的输入端与压力传感器连接，用于采集输气管路内压力大小，并将采集到的数据传输至主控制器，主控制器将输气管路内压力与压力阈值相比较，当输气管路内压力大于压力阈值时，主控制器调节电磁阀使输气管路内气压降低；当输气管路内压力小于压力阈值时，主控制器调节电磁阀使输气管路内气压变大，实现精确控制每个柔性气囊内部的压力，从而达到保护手指目的。

所述形变处理单元的输入端与每个形变传感器连接，用于采集用户手指形变量，所述形变处理单元的输出端与主控制器连接，当得到的手指形变量低于设定阈值，手指形变减弱时，形变处理单元向主控制器发送形变保护信号，主控制器启动形变保护功能，调节驱动单元输出的气压降低，从而减小柔性气囊中充气压力，提高产品的安全性。

在控制设备内部安装了储能电池，当外界断电时，设备自动启动储能电池供电，从而防止康复训练中断的情况发生。

工作时，控制设备的主控制器控制驱动单元产生气体，通过管路传输到手指训练部的每个柔性气囊中，利用柔性气囊的变形与自身恢复力带动手指进行重复屈伸的曲线运动，而达到康复训练的目的。在康复过程中，形变处理单通过形变传感器实时采集手指的形变承受能力，当手指形变减弱时，启动形变保护功能，主控制器调节驱动单元输出的气压，减小柔性气囊内的充气压力，提高产品的安全性。

本实施例中，所述压力监控单元、形变处理单元可采用微控制器，如单片机等。所述主控制器也可采用单片机。

与现有技术相比，本实施例的柔性气囊式手指康复训练仪增强安全性，在不影响功能效果的同时，采用柔性材料作为执行器的主要部分，增加了压力传感器和形变传感器，实时保证手指训练部使用的安全，极大地提高了产品的安全性。

本实施例的柔性气囊式手指康复训练仪提高了可操作性，设计符合生物医学，材料安全轻巧、位置灵活、舒适便携，可操作性提高。

本实施例的柔性气囊式手指康复训练仪节省人力，提高效率，采用全自动化设计，无需人力值守，即可完成康复训练，而不失训练的监护能力，减少了劳动力，效率提升。

图5是本实施例二柔性气囊式手指康复训练系统的结构示意图。如图5所示，该柔性气囊式手指康复训练系统包括显示器13、输入装置14和如上所述的柔性气囊式手指康复训练仪，所述显示器、输入装置分别与所述主控制器连接。

本实施例中，所述输入模块，用于设置训练参数，其可采用键盘、鼠标和触摸屏；所述显示器，用于显示柔性气囊内压力和手指形变信息。

图6是本实施例二利用上述的柔性气囊式手指康复训练系统的训练方法流程图，该方法包括以下步骤：

s101，将手指训练部佩戴在用户手上，控制设备接通电源后，控制设备首先自动检测是否有无异常；

s102，人工对用户手指施压，控制设备记录下用户静态时的正常形变值；

s103，根据用户所需，设置训练参数，包括训练的压力、频率以及训练时间；

s104，控制设备启动工作，开始康复训练，控制设备依照设定训练参数控制驱动单元产生气体，通过管路传输到手指训练部的每个柔性气囊中，利用柔性气囊的变形与自身恢复力带动手指做屈伸运动，直至完成训练时间后结束。

在康复训练过程中，通过形变传感器实时采集手指的形变值，若手指形变值小于设定的阈值，手指形变能力变弱，将自动调节驱动单元输出气体的气压，进而减弱手部的柔性气囊内的压力，保护手指不受损伤。

若在康复训练过程中，突然断电，储能电池将迅速自动开启，保证训练不受影响，完成整个康复训练。

与现有技术相比，本实施例采用柔性气囊式手指康复训练系统的训练方法节省人力，提高效率，无需人力值守，即可完成康复训练，而不失训练的监护能力，减少了劳动力，效率提升。

本实施例采用柔性气囊式手指康复训练系统的训练方法增强安全性，在不影响功能效果的同时，采用柔性材料作为执行器的主要部分，增加了压力传感器和形变传感器，实时保证手指训练部使用的安全，极大地提高了产品的安全性。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。