踝关节康复仪的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种踝关节康复仪。

背景技术：

骨折创伤、骨科大手术、长期坐卧的职工、老人等群体，由于缺乏有效的运动，容易导致下肢肿胀、局部深处触痛和足背屈性疼痛，而且极易形成血栓。形成的血栓如果没有及时诊断和处理，多数会演变为栓塞，导致后遗症，长时间影响患者的生活质量；严重的血栓脱落引起肺栓塞，死亡率高达9%～50%。

通过医学研究发现，通过踝关节的主动锻炼，可以增加三头肌和胫前肌的力量，促进下肢静脉回流。现有技术提供了一种MEDI SLIPPER踝关节训练器，其阻力值一经设定，无论是顺时针还是逆时针踩踏踏板做环形运动，该踝关节训练器所产生的阻力均是一样的，不能在不同方向对阻力进行独立调节和控制。然而，由于在踝关节的锻炼过程中，不同患者的身体状态不同、同一患者不同时期身体状态不同、以及同一患者在同一时期运动时脚掌前蹬和后压时的力也不同，如果不能对前蹬和后压的阻力进行独立的调节和控制，患者在运动过程中就会有疼痛感，不仅导致主动锻炼的意愿降低，而且无法达到较好的锻炼效果。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题提供一种踝关节康复仪，其体积小、结构简单、重量轻便，且帮助用户进行踝关节康复锻炼更具主动性，能够提高康复效果及用户锻炼意愿。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种踝关节康复仪，包括：踏板部件，包括转动轴和固设于所述转动轴上的踏板，蹬踏所述踏板可带动所述转动轴正向或反向转动；制动部件，与所述转动轴连接，用于产生可调的制动力作用于所述转动轴；角度检测部件，设置于所述转动轴上，用于检测所述转动轴的转动角度；控制部件，与所述角度检测部件电连接，用于根据所述角度检测部件检测到的转动角度识别出所述转动轴的转动方向，进而根据所述转动方向的不同控制所述制动部件产生不同的制动力以阻碍所述转动轴在相应方向的转动。

进一步地，所述踏板部件、所述制动部件以及所述角度检测部件分别设置为两个，每一所述踏板部件的转动轴分别与其中一个所述制动部件连接、且其上设置有一个所述角度检测部件，所述控制部件根据各所述角度检测部件检测到的相应所述转动轴的转动角度识别出相应所述转动轴的转动方向，进而根据相应所述转动轴的转动方向分别控制相应所述制动部件产生不同的制动力以阻碍相应所述转动轴的转动。

进一步地，所述转动轴在正向转动的区间范围为正向转动区间、在反向转动的区间范围为反向转动区间，所述控制部件至少控制所述制动部件在正向转动区间和反向转动区间产生不同的制动力。

进一步地，所述正向转动区间被设置为两个以上的正向转动区域，所述控制部件控制所述制动部件在不同正向转动区域产生不同的制动力；所述反向转动区间被设置为两个以上的反向转动区域，所述控制部件控制所述制动部件在不同反向转动区域产生不同的制动力；其中，不同转动区域对应的制动力部分相同或者完全不同。

进一步地，所述制动部件是磁粉制动器，所述转动轴与所述磁粉制动器的制动轴同轴固定连接，所述控制部件通过改变输入所述磁粉制动器的电参数从而调节所述制动部件所产生的制动力；或者，所述制动部件是电磁制动器，所述转动轴与所述电磁制动器的输出轴同轴固定连接，所述控制部件通过改变输入所述磁粉制动器的电参数从而调节所述制动部件所产生的制动力。

进一步地，所述踝关节康复仪包括输入部件和输出部件，所述输入部件和所述输出部件分别与所述控制部件电连接，所述控制部件用于接收用户通过所述输入部件输入的指令以控制所述制动部件产生不同的制动力，所述输出部件用于显示用户运动状态。

进一步地，所述控制部件中预先存储有预设关系表供用户通过所述输入部件选择，所述预设关系表包括不同康复阶段的多组与所述转动轴转动角度所对应的制动力的值；所述预设关系表中还包括不同康复阶段的与所述转动轴转动角度所对应的运动速度的值。

进一步地，所述输入部件和所述输出部件是触控屏；所述踝关节康复仪包括底板和设置于底板上的支架，所述转动轴转动连接于所述支架上，所述触控屏通过一支撑件俯仰可调且水平可调的转动连接于所述底板上；所述底板两端可拆卸地安装有可将所述脚踝康复仪整体夹紧固定至固定物上的夹持件；所述转动轴被限制在-80°～+110°之间转动，0°～+110°为所述正向转动区间，-80°～0°为所述反向转动区间，0°方向为所述踏板平行所述底板的方向；进一步地，所述制动部件产生的制动力的范围是0～200N.m。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种踝关节康复仪，包括：踏板部件，包括转动轴和固设于所述转动轴上的踏板，蹬踏所述踏板可带动所述转动轴正向或反向转动；制动部件，与所述转动轴连接，用于产生可调的制动力作用于所述转动轴；方向检测部件，设置于所述转动轴上，用于检测所述转动轴的转动方向；控制部件，与所述方向检测部件电连接，用于根据所述方向检测部件检测到的所述转动轴的转动方向的不同控制所述制动部件产生不同的制动力以阻碍所述转动轴在相应方向的转动。

进一步地，所述踏板部件、所述制动部件以及所述方向检测部件分别设置为两个，每一所述踏板部件的转动轴分别与其中一个所述制动部件连接、且其上设置有一个所述方向检测部件，所述控制部件根据各所述方向检测部件检测到的相应所述转动轴的转动方向分别控制相应所述制动部件产生不同的制动力以阻碍相应所述转动轴的转动。

本实用新型的踝关节康复仪，具有如下有益效果：

通过设置与踏板部件中转动轴连接的制动部件，并在转动轴上设置角度检测部件，且该制动部件和角度检测部件分别与控制部件电连接，控制部件根据角度检测部件检测的转动轴的转动方向控制制动部件产生不同的制动力以阻碍转动轴在相应方向上的转动，进而能够独立调节和控制制动部件产生制动力作用于转动轴，进而帮助用户进行踝关节康复锻炼更具主动性；

而且，通过设置两套相互独立的踏板部件、制动部件、角度检测部件，并通过同一控制部件控制，能够对用户双脚踝关节进行康复锻炼。

附图说明

图1是本实用新型踝关节康复仪一实施例的爆炸结构示意图。

图2是本实用新型踝关节康复仪另一实施例的组装结构示意图。

图3是图2所示踝关节康复仪安装至固定物的结构示意图。

图4是图2所示踝关节康复仪中触控屏的安装结构示意图。

图5是图1所示踝关节康复仪的工作状态示意图。

图6是用户采用图5所示踝关节康复仪进行康复锻炼的示意图。

图7是本实用新型踝关节康复仪的控制方法第一实施例的流程图。

图8是本实用新型踝关节康复仪的控制方法第二实施例的流程图。

图9是本发明踝关节康复仪的控制方法第三实施例的流程图。

图10是本发明踝关节康复仪的控制方法第四实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供一种踝关节康复仪，该踝关节康复仪包括踏板部件1、制动部件2、角度检测部件3以及控制部件4。

该踏板部件1包括转动轴11和固设于转动轴11上的踏板12，蹬踏踏板12可带动转动轴11正向或反向转动。制动部件2与转动轴11连接，用于产生可调的制动力（即阻力）作用于转动轴11。角度检测部件3设置于转动轴11上，用于检测转动轴11的转动角度，角度检测部件3通常可选角度传感器实现。控制部件4与角度检测部件3电连接，用于根据角度检测部件3检测到的转动角度识别出转动轴11的转动方向，进而根据转动方向的不同控制制动部件2产生不同的制动力以阻碍转动轴11在相应方向的转动，该控制部件4常可选用MCU。通过制动部件2所产生的制动力，用户在踏上踏板部件1的时候受到阻力影响，迫使受伤的踝关节用力而往复运动，达到模拟非负重步行运动，刺激小腿及踝关节肌肉，从而达到康复效果，尤其是，在不同转动方向制动部件2受控可产生不同的制动力，能够好地帮助用户进行康复。

如图2和图3所示，在一较佳实施例中，为了适应于左右双脚均需要康复锻炼的情况，或者虽然仅有左脚或右脚需要康复锻炼但为了达到运动的协调性，踏板部件1、制动部件2以及角度检测部件3分别设置为两个，每一踏板部件1的转动轴11分别与其中一个制动部件2连接、且其上设置有一个角度检测部件3，控制部件4根据各角度检测部件3检测到的相应转动轴11的转动角度识别出相应转动轴11的转动方向，进而根据相应转动轴11的转动方向分别控制相应制动部件2产生不同的制动力以阻碍相应转动轴11的转动。其中，配套的一组踏板部件1、制动部件2及角度检测部件3用于左脚的康复锻炼，配套的另一组踏板部件1、制动部件2及角度检测部件3用于右脚的康复锻炼，分别在左脚和右脚各自的两个转动方向上可以进行制动力的独立控制。

在另一种实施例的踝关节康复仪中，该踝关节康复仪包括：踏板部件1，包括转动轴11和固设于转动轴11上的踏板12，蹬踏踏板12可带动转动轴11正向或反向转动；制动部件2，与转动轴11连接，用于产生可调的制动力作用于转动轴11；方向检测部件3’，设置于转动轴11上，用于检测转动轴11的转动方向；控制部件4，与方向检测部件3’电连接，用于根据方向检测部件3’检测到的转动轴11的转动方向的不同控制制动部件2产生不同的制动力以阻碍转动轴11在相应方向的转动。

进一步地，踏板部件1、制动部件2以及方向检测部件3’分别设置为两个，每一踏板部件1的转动轴11分别与其中一个制动部件2连接、且其上设置有一个方向检测部件3’，控制部件4根据各方向检测部件3’检测到的相应转动轴11的转动方向分别控制相应制动部件2产生不同的制动力以阻碍相应转动轴11的转动。

其中，转动轴11在正向转动的区间范围为正向转动区间、在反向转动的区间范围为反向转动区间，控制部件4至少可以控制制动部件2在正向转动区间和反向转动区间产生各产生一个大小不等的制动力。这样，至少在整个转动范围内可以按照正向和反向两个方向设置成不同制动力，以符合绝大多数用户脚掌用力（以驱动转动轴11正向转动）和脚跟用力（以驱动转动轴11反向转动）常常不等的习惯。当然，极个别情况下也可以主动地将转动轴11在正向转动区间和反向转动区间所需要的制动力设置成相同。

较佳的，正向转动区间通常可以被设置为两个以上的正向转动区域，控制部件4可以控制制动部件2在不同正向转动区域产生不同的制动力。相应地，反向转动区间也可以被设置为两个以上的反向转动区域，控制部件4可以控制制动部件2在不同反向转动区域产生不同的制动力。其中，不同转动区域对应的制动力可以部分相同，也可以完全不同。这样，因为即使对于同一用户，脚掌和脚跟在不同转动角度能够用上的力量也是有所区别的，所以在正向转动区间和反向转动区间分别设置两个以上转动区域可以更贴切于用户实际用力情况，从而能够加大提高康复锻炼的效果。

上述实施例中，制动部件2通常为可电调的制动部件2，以方便控制部件4的控制，由于制动部件2可电调，如可通过调节电流或电压的方式进行调节，由于电流和电压可以是连续的，这样可以视需要产生连续、平滑的制动力。

在一较佳实施例中，继续参阅图1，制动部件2可选择为磁粉制动器。其中，转动轴11与磁粉制动器的制动轴同轴固定连接，控制部件4通过改变输入磁粉制动器的电参数从而调节制动部件2所产生的制动力。具体的，控制部件4常可以通过改变输入磁粉制动器的电流或电压调节制动部件2所产生的制动力。且由于磁粉制动器是通过改变扭矩来实现制动，制动效果好且更静音。

在另一实施例中，制动部件2也可选择为电磁制动器。其中，转动轴11与电磁制动器的输出轴同轴固定连接，控制部件4通过改变输入磁粉制动器的电参数从而调节制动部件2所产生的制动力。具体的，控制部件4常可以通过改变输入电磁制动器的电流或电压调节制动部件2所产生的制动力。相较于磁粉制动器而言，电磁制动器主要通过摩擦来制动，制动效果优良，但有一定微小噪音。

在一具体实施例中，继续参阅图2和图3，踝关节康复仪包括输入部件和输出部件，输入部件和输出部件分别与控制部件4电连接。输入部件用于供用户输入指令，该指令主要对应制动部件2所需产生的制动力值。控制部件4用于接收用户通过输入部件输入的指令以控制制动部件2产生不同的制动力。输出部件用于显示用户运动状态，举例而言，在输出部件上可以显示实际运动速度与设定运动速度的关系例如可通过状态条及颜色进行显示反馈给用户，该运动速度可以通过控制部件4对单位时间内转动角度进行计算得出；也可以显示用户的平均运动速度等参数；另外，还可以语音提示用户的当前运动状态，当用户未达到设定运动速度，可以进行提示，具体可以“加油”等，如果达到设定运动速度，进行语音鼓励。输入部件和输出部件可以是独立部件如包括键盘和显示屏，较佳的，输入部件和输出部件通常可以集成于触控屏7实现功能。

上述实施例中，控制部件4可以根据用户经输入部件直接输入的制动力值对制动部件2进行控制。而在一较佳实施方式中，可以预先在控制部件4中存储预设关系表供用户通过输入部件选择，用户选择时，相关参数显示于输出部件上。

该预设关系表事先根据不同群体（年龄、性别等）由非健康身体状态恢复到健康身体状态不同康复阶段前蹬（正向）、后踏（反向）用力的力量值进行模型训练而生成，进而用户在使用该踝关节康复仪的过程中，根据该预设关系表选择适宜的阻力值进行康复锻炼。该预设关系表包括不同康复阶段的多组与转动轴11转动角度所对应的制动力的值，其中，同一康复阶段的不同转动角度至少对应了正向转动区间和反向转动区间，两者可以各设置一适宜的制动力值，如果将正向转动区间和反向转动区间各设置两个以上转动区域，可以分别为各转动区域设置一适宜的制动力值。该预设关系表中还包括不同康复阶段的与转动轴11转动角度所对应的运动速度的值，通过控制部件4计算其当前的运动速度、并与预设关系表中该康复阶段设定的作为目标的运动速度进行比较，判断用户在该康复阶段是否恢复良好，其中，若持续长时间或持续多次能够达到该运动速度，表示用户康复良好，否则，表示用户暂未康复，进而在后续康复锻炼中，提醒用户切换康复锻炼所需的制动力或者自动切换成所需的制动力。

其中，继续参阅图3，踝关节康复仪包括底板61和设置于底板61上的支架62，转动轴11转动连接于支架62上。结合图3和图4参阅，由输入部件和输出部件集成而成的触控屏7可以通过一支撑件70俯仰可调且水平可调的转动连接于底板61上，具体而言，该支撑件70包括第一支撑杆71和第二支撑杆72，第一支撑杆71一端安装固定于支架62上，另一端与第二支撑杆72的一端转动连接，第二支撑杆72的另一端与触控屏7转动连接，其中，第二支撑杆72可相较于第一支撑杆71在俯仰方向调节，触控屏7可相较于第二支撑杆72在水平方向上调节，尤其在水平方向上的调节可以为360°，在方面用户操作的同时，也方面其他医护人员操作康复仪和观察用户锻炼情况。较佳的，可以在底板61上开设走线槽，方便各电气部件之间连接线路进行走线，使得其美观简洁。

进一步地，如图3所示，底板61两端可拆卸地安装有可将脚踝康复仪整体夹紧固定至固定物如床沿100上的夹持件8，不仅适合用户以坐立身姿进行锻炼，更适合用户以躺卧姿态在病床上使用。举例而言，该夹持件8包括沿水平方向延伸的第一连接部81和自该第一连接部81竖直延伸的第二连接部82，第一连接部81可通过螺钉锁紧于底板61上，第二连接部82上设置有旋钮83，旋钮83端面设置有吸盘84，通过旋转旋钮83可以将旋钮83夹紧至床沿100并通过吸盘84牢固吸附。

另外，结合图1和图2参阅，底板61上还设置有用于罩设制动部件2的保护罩65以及用于罩设控制部件4、角度检测部件3和为各电气部件进行供电的电源模块5的保护罩64。进一步地，可以在底板61的两端设置提手63，方便搬运该踝关节康复仪。

在一较佳实施例中，由于踝关节灵活度的限制，坐立或躺卧时，脚掌和脚跟能够转动的范围是有限的，如图5和图6所示，特殊情况下，用户的脚掌转动范围能够达到80°、脚跟转动范围能够达到110°，因此，可以将转动轴限制在-80°～+110°之间转动，杜绝特殊用户在康复的过程中因为调节力度不当，而用自身力过大造成的空转给患者带来伤害。其中，0°～+110°对应为脚跟后踏导致的正向转动区间，-80°～0°对应为脚掌前蹬导致的反向转动区间，0°方向定义为踏板平行于底板的方向。优选地，可以将转动轴限制在-60°～+60°之间转动，以符合绝大部分正常情况下用户脚掌及脚跟的转动范围。较佳的，通过机械结构设置将转动轴11限定在-80°～+110°之间转动，举例而言，可以在底板61前后两侧分别设置一防呆结构（图未示）以阻挡踏板12，最终限制转动轴11只能在两防呆结构所限定的区间内转动。上述实施例中，制动部件2产生的制动力的范围是0～200N.m，以满足不同人群的需求。较佳的，制动部件2产生的制动力的范围是0～50N.m。更优地，制动部件2产生的制动力的范围是0-20N.m。优选地，对于儿童等，制动部件2产生的制动力的范围是0-10N.m。

另外，控制部件4还可以通过角度检测部件3检测到转动轴11在一定时间如30分钟内未转动时，控制制动部件2及角度感应部件进入休眠模式以节省电力。

请参阅图7，本实用新型还提供一种脚踝康复仪的控制方法。该控制方法基于踝关节康复仪实现，该踝关节康复仪具备转动轴11和固设于转动轴11上的踏板12的踏板部件1、与转动轴11连接的制动部件2、设置于转动轴11上的角度检测部件3、及与角度检测部件3电连接的控制部件4，该控制方法包括如下步骤：

步骤S11，接收角度检测部件所检测的转动轴的转动角度数据。

步骤S12，根据转动角数据度识别出转动轴的转动方向。

步骤S13，根据识别出的转动方向的不同控制制动部件产生不同的制动力作用于转动轴以阻碍转动轴在相应方向的转动。

进一步地，在步骤S11之前，包括步骤S10：接收用户预设的转动轴不同转动方向所对应的制动力值。进而，在步骤S13中，具体即：根据识别出的转动方向的不同并结合接收到的预设的制动力值，控制制动部件产生预设的不同的制动力作用于转动轴。

请参阅图8，在另一具体实施例中，该控制方法可以基于踝关节康复仪中踏板部件1、制动部件2以及角度检测部件3分别设置为两个，每一踏板部件1的转动轴11分别与其中一个制动部件2连接、且其上设置有一个角度检测部件3来实现，该控制方法包括：

步骤S21，接收用户分别预设的左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴不同转动方向所对应的制动力值。

步骤S22，识别左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴的转动方向。

步骤S23，如果是，根据识别出的左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴的转动方向的不同并结合接收到的相应预设的制动力值，控制相应制动部件产生预设的不同的制动力作用于相应转动轴。

上述实施例中，转动轴不同的转动方向所对应的制动力值包含于一预设关系表内，预设关系表包括左脚和右脚分别对应的不同康复阶段的不同转动方向的不同制动力值、预设运动速度以及对应在所述预设运动速度下的持续时间和累计次数的阈值。

较佳的，在步骤S22中，还包括根据接收到的转动角度数据计算运动期间内相应转动轴的运动速度。

在步骤S23之后，包括步骤S24，检测相应转动轴的运动速度是否达到对应预设运动速度。如果达到，则进入步骤S25。

步骤S25，计算达到相应预设运动速度的持续时间或者累计次数。

步骤S26，判断持续时间或者累计次数是否达到对应预设运动速度的持续时间或累计次数的阈值。如果达到，进入步骤S27，否则，进入步骤S28。

步骤S27，控制相应制动部件自动升级，产生下一康复阶段对应的不同转动方向的不同制动力值。直至回归连续达到正常人即完全康复所对应的设定值。

步骤S28，控制相应制动部件自动降级，产生前一康复阶段对应的不同转动方向的不同制动力值。

其中，用户平时可以将该踝关节康复仪作为一种运动方式，用户在健康状态下，将不同转动方向上所需要的不同制动力值、运动速度值及在该设定制动力值的情况下的持续时间或达到次数在控制模块中进行存储，以作为万一受伤后进行康复锻炼的康复目标值或正常值使用。

步骤S26，控制所述制动部件自动降级，产生前一康复阶段对应的不同转动方向的不同制动力值。

通过自动升降级的方式，有助于用户在合适的制动力下进行康复锻炼，满足条件就升级，不满足条件则降级，避免无效锻炼导致的适得其反或者达不到锻炼效果的问题。

另外，在一较佳实施例中，如在步骤S23中，可以根据转动轴的不同转动角度范围控制制动部件产生不同制动力，以更细分化地帮助用户康复锻炼。

如图9所示，在另一种踝关节康复仪的控制方法实施例中，该控制方法基于踝关节康复仪实现，该踝关节康复仪具备转动轴11和固设于转动轴11上的踏板12的踏板部件1、与转动轴11连接的制动部件2、设置于转动轴11上的方向检测部件3’、及与方向检测部件3’电连接的控制部件4；

控制方法包括：

步骤S31，接收方向检测部件所检测的转动轴的转动方向。

步骤S32，根据转动方向的不同控制制动部件产生不同的制动力作用于转动轴以阻碍转动轴在相应方向的转动。

进一步地，在步骤S31之前，包括步骤S30：接收用户预设的转动轴不同转动方向所对应的制动力值。进而，在步骤S32中，具体即：根据转动方向的不同并结合接收到的预设的制动力值，控制制动部件产生预设的不同的制动力作用于转动轴。

请参阅图10，在另一具体实施例中，该控制方法可以基于踏板部件1、制动部件2以及方向检测部件3’分别设置为两个，每一踏板部件1的转动轴11分别与其中一个制动部件2连接、且其上设置有一个方向检测部件3’来实现，该控制方法包括：

步骤S41：接收用户分别预设的左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴不同转动方向所对应的制动力值。

步骤S42：接收相应方向检测部件所检测到的左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴的转动方向。

步骤S43：根据左脚和右脚对应的踏板部件的转动轴的转动方向的不同并结合接收到的相应预设的制动力值，控制相应制动部件产生预设的不同的制动力作用于相应转动轴。

另外自动升降级制动力的实现过程和原理如上文所述，此处不再重复赘述。

本实用新型的踝关节康复仪及其控制方法，具有如下有益效果：

通过设置与踏板部件1中转动轴11连接的制动部件2，并在转动轴11上设置角度检测部件3，且该制动部件2和角度检测部件3分别与控制部件4电连接，控制部件4根据角度检测部件3检测的转动轴11的转动方向控制制动部件2产生不同的制动力以阻碍转动轴11在相应方向上的转动，进而能够独立调节和控制制动部件2产生制动力作用于转动轴11，进而帮助用户进行踝关节康复锻炼更具主动性；

而且，通过设置两套相互独立的踏板部件1、制动部件2、角度检测部件3，并通过同一控制部件4控制，能够对用户双脚踝关节进行康复锻炼。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。