前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置及其扭轉、彎曲方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置及其扭轉、彎曲方法。
【背景技術】
[0002]手臂承擔了人們生活中的大多數工作，因此手臂特別是前臂與手腕成為了人體最重要也是最容易受傷的部位之一，如骨折、脫白，拉傷等。在康復的過程中，在一定活動范圍內安全、有效地給患者提供連續被動運動，可以刺激關節軟骨愈合或重建，預防和治療關節僵硬，達到治療和康復的目的。同時隨著世界各國近年來偏癱、中風等手臂運動障礙患者的日益增多，手臂運動障礙不僅對這類患者本人和家庭造成了巨大的心理壓力，而且由于這類患者的家庭和社會需要花費極大的資源來治療和護理從而加重了家庭與社會負擔。特別是前臂的扭轉與康復因為其運動的復雜性往往需要治療師人工輔助治療，這進一步增加了治療的社會成本和經濟負擔。而現有的康復設備無法實現前臂的被動扭轉或者使用電機驅動結構復雜成本高昂。
[0003]因此設計一款既可以進行前臂扭轉康復又可以幫助手腕彎曲康復同時又具有結構簡單，成本適中的裝置具有重要意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有的前臂扭轉康復裝置存在結構復雜、重量大和成本高的問題，而提出一種前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置及其扭轉、彎曲方法。
[0005]—種前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置，其組成包括穿戴部分和控制一動力系統，控制一動力系統包括氣源、控制電路和三個電磁氣閥；
[0006]穿戴部分包括掌部支架和前臂支架，其中，掌部支架與前臂支架鉸接；
[0007]掌部支架包括手掌握持的手柄、固定手掌的手掌支架和驅動掌部支架作彎曲運動的兩根可伸長式氣動肌肉，其中，手掌支架是拱形的，手柄安裝于手掌支架的兩個架腿之間；手掌支架的架腿上分別于朝向前臂支架一側鉸接支腿;兩根可伸長式氣動肌肉的一端安裝在掌部支架的拱背部，另一端安裝在前臂支架上，驅動掌部支架作彎曲運動；
[0008]前臂支架包括將其套裝于人體前臂的臂環A和臂環B、連接臂環A和臂環B的連桿A和連桿B、驅動臂環A和臂環B作相對扭轉運動的可收縮式氣動肌肉A、可收縮式氣動肌肉B、可收縮式氣動肌肉C和可收縮式氣動肌肉D，其中，臂環A和臂環B平行且同軸心設置，連桿A和連桿B的一端都轉動的安裝在臂環A上，另一端轉動的安裝在臂環B上，且連桿A和連桿B是相對設置的;可收縮式氣動肌肉A和可收縮式氣動肌肉B分別設置在連桿A兩側，且可收縮式氣動肌肉A和可收縮式氣動肌肉B的一端分別固定在連桿A上，另一端通過張力繩連接在臂環B上，可收縮式氣動肌肉C和可收縮式氣動肌肉D分別設置在連桿B兩側，可收縮式氣動肌肉C和可收縮式氣動肌肉D的一端固定在臂環A上，另一端通過張力繩連接在臂環B上；
[0009]兩根可伸長式氣動肌肉通過一個電磁氣閥與氣源連接，可收縮式氣動肌肉A和可收縮式氣動肌肉B通過一個電磁氣閥與氣源連接，可收縮式氣動肌肉C和可收縮式氣動肌肉D通過一個電磁氣閥與氣源連接，每個電磁氣閥的信號接收端均與控制電路的信號發射端連接。
[0010]—種前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置的扭轉、彎曲方法，
[0011]步驟一、佩戴者的手臂依次經臂環B和臂環A伸入，并握住手柄；
[0012]步驟二、利用可伸長式氣動肌肉與相對應的電磁氣閥的連接，此電磁氣閥與氣源的連接，則電磁氣閥的信號接收端均與控制電路的信號發射端連接，控制電路利用電磁氣閥的開關控制可伸長式氣動肌肉內的氣壓；當控制電路控制電磁氣閥來增大可伸長式氣動肌肉內的氣壓時，可伸長式氣動肌肉因被驅動而伸長，因兩根可伸長式氣動肌肉均安裝于手掌支架和臂環A之間，且兩根可伸長式氣動肌肉的一端安裝在拱形掌部支架的拱背部，可伸長式氣動肌肉的伸張驅動掌部支架以架腳末端的螺栓為軸進行翻轉運動，從而幫助佩戴者的手腕進行被動彎曲訓練；
[0013]步驟二、臂環A和臂環B通過兩根相對設置的連桿A和連桿B連接，同時連桿A和連桿B兩側分別安裝一根可收縮式氣動肌肉；四根可收縮氣動肌肉分別通過張力繩與臂環B連接；四根可收縮氣動肌肉分別通過相對應的電磁氣閥與氣源連接，此電磁氣閥與氣源的連接，則電磁氣閥的信號接收端均與控制電路的信號發射端連接，控制電路利用電磁氣閥的開關控制四根可收縮氣動肌肉內的氣壓；當控制電路控制電磁氣閥來增大可收縮式氣動肌肉內的氣壓時，可收縮氣動肌肉因被驅動而收縮，從而驅動連桿A和連桿B偏轉，進而驅動靠近腕部的臂環A扭轉，具體為:
[0014]控制電路通過控制相應的電磁氣閥控制四根可收縮式氣動肌肉的內的壓強，當可收縮式氣動肌肉和可收縮式氣動肌肉因內部壓強增大而收縮，而可收縮式氣動肌肉和收縮式氣動肌肉不工作時，連桿A和連桿B發生逆時針方向旋轉，同時臂環A做逆時針方向扭轉；
[0015]當可收縮式氣動肌肉和收縮式氣動肌肉因內部壓強增大而收縮，而可收縮式氣動肌肉和可收縮式氣動肌肉不工作時，連桿A和連桿B發生順時針方向旋轉，同時臂環A做順時針方向扭轉。
[0016]本發明的有益效果為:
[0017]本發明是在本發明中，1、采用了氣動肌肉作為驅動器，使輔助裝置簡化了小臂康復裝置的結構，減輕了重量，增加了靈活性，降低了成本，從而克服了現有裝置結構復雜、重量大、成本高、靈活性差的缺點；2、本發明模仿人體前臂尺骨與撓骨的工作原理，將連桿的偏轉運動轉化為結構末端(靠近手腕處臂環)的扭轉運動，符合人體小臂的運動規律從而簡化裝置的結構，使裝置的運動更加符合小臂運動從而防止在康復過程中對小臂造成損傷；
3、本發明前臂支架部分使用了多根氣動肌肉作為驅動器并對其獨立控制，使得康復裝置能夠向兩個方向扭轉相應的角度增強了裝置的康復效果;4、本發明既可以進行前臂扭轉康復亦可以進行手腕彎曲康復，還可以根據患者需要進行單項訓練實現了設備的多功能化提高了設備利用率降低了使用成本;5、本發明將動力及裝置與控制系統與穿戴設備分開減輕了穿戴設備的重量簡化了結構從而方便了康復裝置的使用，穿戴設備可以在一定范圍內隨意移動從而降低患者在使用時的疲勞感，改善了患者的使用體驗。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的整體結構示意圖，
[0019]圖2為圖1中前臂支架和掌部支架連接部分結構示意圖，
[0020]圖3a為本發明涉及的掌部支架處于非工作狀態的示意圖，
[0021 ]圖3b為本發明涉及的掌部支架處于彎曲狀態的示意圖，
[0022]圖4為本發明涉及的前臂支架處于非工作狀態的示意圖，
[0023]圖5a為本發明涉及的前臂支架俯視視角逆時針方向扭轉時的俯視圖；
[0024]圖5b為本發明涉及的前臂支架俯視視角逆時針方向扭轉時的斜視圖，
[0025]圖5c為本發明涉及的前臂支架俯視視角順時針方向扭轉時的俯視圖；
[0026]圖5d為本發明涉及的前臂支架俯視視角順時針方向扭轉時的斜視圖；
【具體實施方式】
[0027]【具體實施方式】一:
[0028]本實施方式的前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置，結合圖1所示，其組成包括穿戴部分7和控制一動力系統3，控制一動力系統3包括氣源5、控制電路6和三個電磁氣閥4 ；
[0029]穿戴部分7包括掌部支架1和前臂支架2，其中，掌部支架1與前臂支架2鉸接；
[0030]掌部支架1包括手掌握持的手柄1-1、固定手掌的手掌支架1-2和驅動掌部支架1作彎曲運動的兩根可伸長式氣動肌肉1-3，其中，手掌支架1-2是拱形的，手柄1-1安裝于手掌支架1-2的兩個架腿1-4之間；手掌支架1-2的架腿1-4上分別于朝向前臂支架2—側鉸接支腿1-5;兩根可伸長式氣動肌肉1-3的一端安裝在掌部支架1的拱背部，另一端安裝在前臂支架2上，驅動掌部支架1作彎曲運動；
[0031]前臂支架2包括將其套裝于人體前臂的臂環A(圖中件號為2-6)和臂環B(圖中件號為2-7)、連接臂環A(圖中件號為2-6)和臂環B(圖中件號為2-7)的連桿A(圖中件號為2-8)和連桿B(圖中件號為2-9)、驅動臂環A(圖中件號為2-6)和臂環B(圖中件號為2-7)作相對扭轉運動的可收縮式氣動肌肉A(圖中件號為10)、可收縮式氣動肌肉B(圖中件號為11)、可收縮式氣動肌肉C(圖中件號為12)和可收縮式氣動肌肉D(圖中件號為13)，其中，臂環A(圖中件號為2-6)和臂環B(圖中件號為2-7)平行且同軸心設置，連桿A(圖中件號為2-8)和連桿B(圖中件號為2-9)的一端都轉動的安裝在臂環A(圖中件號為2-6)上，另一端轉動的安裝在臂環B(圖中件號為2-7)上，且連桿A(圖中件號為2-8)和連桿B(圖中件號為2-9)是相對設置的；可收縮式氣動肌肉A(圖中件號為10)和可收縮式氣動肌肉B(圖中件號為11)分別設置在連桿A(圖中件號為2-8)兩側，且可收縮式氣動肌肉A(圖中件號為10)和可收縮式氣動肌肉B(圖中件號為11)的一端分別固定在連桿A(圖中件號為2-8)上，另一端通過張力繩2-5連接在臂環B(圖中件號為2-7)上，可收縮式氣動肌肉C(圖中件號為12)和可收縮式氣動肌肉D(圖中件號為13)分別設置在連桿B(圖中件號為2-9)兩側，可收縮式氣動肌肉C(圖中件號為12)和可收縮式氣動肌肉D(圖中件號為13)的一端固定在臂環A(圖中件號為2-6)上，另一端通過張力繩2-5連接在臂環B(圖中件號為2-7)上；
[0032]兩根可伸長式氣動肌肉1-3通過一個電磁氣閥4與氣源5連接，可收縮式氣動肌肉A(圖中件號為10)和可收縮式氣動肌肉B(圖中件號為11)通過一個電磁氣閥4與氣源5連接，可收縮式氣動肌肉C(圖中件號為12)和可收縮式氣動肌肉D(圖中件號為13)通過一個電磁氣閥4與氣源5連接，每個電磁氣閥4的信號接收端均與控制電路6的信號發射端連接。
[0033]【具體實施方式】二:
[0034]與【具體實施方式】一不同的是，本實施方式的前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置，所述掌部支架1在拱背部的內壁上還設置一層柔性內襯1-7，掌部支架1的兩根支腿1-5末端是分別通過螺栓1-6固定安裝在前臂支架2上的。
[0035]【具體實施方式】三:
[0036]與【具體實施方式】一或二不同的是，本實施方式的前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置，所述臂環A(圖中件號為2-6)內壁還設置柔性內襯A(圖中件號為2-2)，臂環A(圖中件號為2-6)與連桿A(圖中件號為2-8)和連桿B(圖中件號為2-9)的連接處還具有內陷的軸孔，軸孔內壁設有內螺紋。
[0037]【具體實施方式】四:
[0038]與【具體實施方式】三不同的是，本實施方式的前臂扭轉與手腕彎曲康復裝置，所述連桿A(圖中件號為2-8)和連桿B(圖中件號為2-9)的中部均為條形桿件2-1，條形桿件2-1在臂環A(圖中件號為2-6)—端的兩側分別設置限位座2-10，條形桿件2-1在臂環B(圖中件號為2-7)—端的兩側分別設置限位孔2-11，條形桿件2-1的兩末端處分別設置關節軸承2-12;套裝彈簧2-3的限位螺栓2-4穿過關節軸承