一种手指外骨骼康复装置

1.本实用新型属于辅助康复技术领域，具体涉及一种手指外骨骼康复装置。


背景技术：

2.近年来，随着我国生活质量和医疗水平的提高，人类的寿命不断延长，脑卒中成为了困扰许多中老年人的疾病，脑卒中患者往往伴随着手指运动障碍，而手部功能缺失会给患者的日常生活带来诸多不便，因此，帮助他们恢复手指运动具有现实意义。传统的运动康复训练主要依靠康复医师牵拉患者的关节与肌肉，协助患者肢体往复运动，从而促进大脑皮层学习和强化运动功能；然而，这种方式以医师的主观经验为指导，耗时耗力，效率很低且不易在家庭操作。
3.目前，市场上用于手指康复训练的器材主要有：弹簧握力器、硅胶拉力器、硅胶握力圈（握力球）和木棍插板等，这些产品都要求患者的手指有一定的运动能力，只适用于康复后期的患者，然而，更多的患者需要的是功能多样，且能够覆盖康复训练各个阶段的器材。因此需要一种能帮助患者进行全阶段康复训练的装置是非常有必要的，不仅达到康复的目的，而且能让患者在家也能使用，节省来回去医院的时间和成本。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种手指外骨骼康复装置，包括手掌支架、运动手、动力输出装置、动力传递装置、关节驱动机构等。该装置具有经济实用、结构简单紧凑、便于操作和更换、能够有效地完成手指关节屈伸动作，而且可长时间持续工作。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种手指外骨骼康复装置，包括手掌结构ⅰ、支撑装置ⅱ、动力输出装置ⅲ、动力传递装置ⅳ、手指滑槽机构
ⅴ
、推杆机构ⅵ和指套机构
ⅷ
，其特征在于，
7.手掌结构ⅰ利用细绳穿过支撑装置ⅱ中的槽口进行固定连接，动力输出装置ⅲ通过支架转动销（38）安装在支撑装置ⅱ上的支架（22）上，动力传递装置ⅳ一端安装在手指滑槽机构
ⅴ
内的滚轮转动销a（26）上，另一端安装在锥齿轮轴（43）上，推杆机构ⅵ一端安装在手指滑槽机构
ⅴ
内的滚轮转动销a（26）上，另一端安装在指套机构
ⅷ
上的指套转动销（25）上；
8.手掌结构ⅰ包括手掌（2）、掌骨（1）、近骨节（3）、中骨节（4）、远骨节（5），手掌（2）铰链连接掌骨（1）、近骨节（3），掌骨（1）、近骨节（3）连接中骨节（4），中骨节（4）连接远骨节（5）；
9.远骨节卡套（7）通过细绳固定安装在远骨节（5）上，远骨节推杆（8）一端通过指套转动销（25）固定连接在远骨节卡套（7）上，另一端安装在滚轮转动销a（26）上，滑槽a（9）通过滑槽a螺栓（29）安装在中骨节卡套（6）上，滚轮（27）通过滚轮转动销a（26）安装在滑槽a（9）两侧的滚道内，远骨节连杆（12）一端安装在滚轮转动销a（26）上，另一端与中骨节连杆a
（14）安装在锥齿轮轴（42）上，电机a（13）固定安装在远骨节连杆（12）上，中骨节连杆a（14）一端安装在锥齿轮轴上，另一端安装在滑槽b（10）内，中骨节卡套（6）通过细绳安装在中骨节（4）上，中骨节推杆（11）一端通过中骨节卡套螺栓（30）固定安装在中骨节卡套（6）上，另一端与中骨节连杆a（14）共同安装在滑槽b（10）内，滑槽b（10）通过滑槽b螺栓（31）固定安装在近骨节卡套（32）上，中骨节连杆b（15）一端安装在滑槽b（10）内的转动销上，另一端与近骨节连杆（17）共同安装在锥齿轮轴（42）上，近骨节推杆（16）一端通过近骨节卡套螺栓（33）固定安装在近骨节卡套（32）上，另一端安装在滑槽c（19）内，近骨节卡套（32）通过细绳固定安装在近骨节（3）上，电机b（18）固定安装在中骨节连杆b（15）上，滑槽c（19）通过滑槽c螺栓（39）固定安装在滑槽c连接件（35）上，伸缩杆（20）一端安装在滑槽c（19）内的转动销上，另一端与丝杠螺母（40）固定连接，电机c（21）一端安装在丝杠（37）上，另一端通过电机支架转动销（38）安装在电机支架（22）上，电机c（21）通过电机支架转动销（38）安装在电机支架（22）上，电机c（21）内安装丝杠（37），丝杠（37）上安装丝杠螺母（40），丝杠螺母（40）上安装伸缩杆（20），螺母的一端与伸缩杆20的一端保持平齐；
10.滑槽c内部结构包括，伸缩杆（20）固定安装在滚轮转动销b（36）的中央位置，滚轮转动销卡套（41）安装在两个滚轮转动销b（36）上，近骨节推杆（16）同样固定安装在滚轮转动销b（36）中央位置，近骨节连杆（17）固定安装在此转动销上；滚轮（27）安装在三个滑槽的滚道内，在滚道内做圆周往复运动，滑槽的两侧均按照同样的方式安装，每个滑槽上安装四个，滚轮之间通过滚轮转动销卡套（41）连接控制；滑槽b内部机构连接方式与滑槽c（19）内部结构连接方式相同；电机b（18）安装在中骨节连杆b（15）上，锥齿轮a安装在电机b（18）上，另外一个锥齿轮b（34）固定安装在齿轮轴（42）上；滑槽a9内部机构连接方式与滑槽c（19）内部结构连接方式相同；滑槽c连接件（35）通过滑槽c连接件螺栓固定安装在手掌支架（24）上，两侧端面与手掌支架（24）平行。
11.所述的中骨节推杆11、远骨节连杆12、滚轮转动销卡套41之间均有间隙。
12.本实用新型的有益效果是:
13.（1）该手指康复装置设计的动力源装置采用丝杠螺母、伸缩杆以及电机进行组合，该装置结构简单且工作时可靠性高。
14.（2）该手指康复装置的滑槽机构以及推杆机构都是根据每个手指关节运动的轨迹来设计的，推杆机构与手指关节转动中心为同一点，这就保证了推杆能带动手指关节在正常范围内运动，滑槽的设计有助于提高推杆机构运动时的平稳性。
15.（3）该手指康复装置可任意拆卸，并能根据病人手指尺寸大小不同，将某些机构可进行更换或调整，实用性较好。
16.（4）该手指康复装置的动力传递装置采用连杆、锥齿轮以及电机的组合，保证动力能从近骨节传递到远骨节，不影响整个关节的运动，提高整个机构运动的精确性。
17.（5）整个装置的结构比较紧凑简单，各个机构之间运动过程中不发生干涉，而且机构的重量较轻，尺寸都比较小，方便病人穿戴，避免装置给病人带来额外的重量负担。
附图说明
18.图1为本次设计的手指外骨骼康复装置的整体结构示意图；
19.图2为本次设计的手指外骨骼康复装置的俯视图；
20.图3为手掌结构示意图；
21.图4、图5为中指屈伸状态示意图；
22.图6为电机c连接示意图；
23.图7为中指丝杠螺母机构与伸缩杆连接示意图；
24.图8为中指滑槽c内部结构示意图；
25.图9为滚轮安装示意图；
26.图10为滑槽b内部结构示意图；
27.图11为连杆驱动连接示意图；
28.图12为滑槽a内部结构示意图；
29.图13为中指滑槽c连接件与手掌支架连接示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型进一步叙述。
31.图1为本次设计的手指外骨骼康复装置的整体结构示意图，包括手掌结构ⅰ、支撑装置ⅱ、动力输出装置ⅲ、动力传递装置ⅳ、手指滑槽机构
ⅴ
、推杆机构ⅵ和指套机构
ⅷ
。各个机构之间相互配合，共同完成整个手指关节的屈伸运动。
32.图2为本次设计的手指外骨骼康复装置的俯视图，手掌结构ⅰ利用细绳穿过支撑装置ⅱ中的槽口进行固定连接，动力输出装置ⅲ通过支架转动销38安装在支撑装置ⅱ上的支架22上，动力传递装置ⅳ一端安装在手指滑槽机构
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内的滚轮转动销26上，另一端安装在锥齿轮轴43上，推杆机构ⅵ一端安装在手指滑槽机构
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内的滚轮转动销26上，另一端安装在指套机构
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上的指套转动销25上。
33.图3为手掌结构示意图，本结构设计是为了模拟人的手掌，将整个康复装置安装在其上，主要包括手掌2、掌骨1、近骨节3、中骨节4、远骨节5，仿照人手指关节的活动。
34.图4、图5为中指屈伸状态示意图，由于每个手指在屈伸过程中的工作原理完全相同，而且都采用相同的结构，只是有个别较小的尺寸差异，故本专利只将其中的整个中指结构进行详细描述，其它手指不再详细介绍。远骨节卡套7通过细绳固定安装在远骨节5上，远骨节推杆8一端通过指套转动销25固定连接在远骨节卡套7上，另一端安装在滚轮转动销a26上，滑槽a9通过滑槽a螺栓29安装在中骨节卡套6上，滚轮27通过滚轮转动销a26安装在滑槽a9两侧的滚道内，所有的滚轮大小尺寸、安装方式完全相同，远骨节连杆12一端安装在滚轮转动销a26上，另一端与中骨节连杆a14安装在锥齿轮轴42上，电机a13固定安装在远骨节连杆12上，中骨节连杆a14安装方式与远骨节连杆12相似，一端安装在锥齿轮轴上，另一端安装在滑槽b10内，中骨节卡套6同样通过细绳安装在中骨节4上，中骨节推杆11一端通过中骨节卡套螺栓30固定安装在中骨节卡套6上，另一端与中骨节连杆a14共同安装在滑槽b10内，滑槽b10通过滑槽b螺栓31固定安装在近骨节卡套32上，中骨节连杆b15一端安装在滑槽b10内的转动销上，另一端与近骨节连杆17共同安装在锥齿轮轴42上，近骨节推杆16一端通过近骨节卡套螺栓33固定安装在近骨节卡套32上，另一端安装在滑槽c19内，近骨节卡套32通过细绳固定安装在近骨节3上，电机b18固定安装在中骨节连杆b15上，滑槽c19通过滑槽c螺栓39固定安装在滑槽c连接件35上，伸缩杆20一端安装在滑槽c19内的转动销上，另一端与丝杠螺母40固定连接，电机c21一端安装在丝杠37上，另一端通过电机支架转动销38
安装在电机支架22上。
35.图6为电机c连接示意图，其中电机c21通过电机支架转动销38安装在电机支架22上，电机此连接端可以在转动销上转动，保证伸缩杆20能在滑槽c19内运动。
36.图7为中指丝杠螺母机构与伸缩杆连接示意图，其中电机c21内安装丝杠37，丝杠37上安装丝杠螺母40，丝杠螺母40上安装伸缩杆20，螺母的一端与伸缩杆20的一端保持平齐，这样能够保证伸缩杆20能运动更大的范围。
37.图8为滑槽c内部结构示意图，其中伸缩杆20固定安装在滚轮转动销b36的中央位置，这样可以保证在来回运动过程中的平稳性，滚轮转动销卡套41安装在两个滚轮转动销b36上，目的是为了在伸缩杆20推动第一个转动销运动时，另外一个可随之运动。近骨节推杆16同样固定安装在滚轮转动销b36中央位置，保证能平稳的推动指关节转动，近骨节连杆17固定安装在此转动销上。
38.图9为滚轮安装示意图，滚轮27安装在三个滑槽的滚道内，在滚道内做圆周往复运动，滑槽的两侧均按照同样的方式安装，每个滑槽上安装四个，滚轮之间通过滚轮转动销卡套41连接控制，不仅限定两个转动销之间的距离，而且保证了连动性。
39.图10为滑槽b内部结构示意图，此内部机构连接方式与滑槽c19内部结构连接方式基本相同，中骨节推杆11、远骨节连杆12、滚轮转动销卡套41之间均有间隙，保证在工作过程中不相互干涉。
40.图11为连杆驱动连接示意图，本次设计的连杆根据尺寸大小不同分为两种，但是安装方式完全相同，电机b18安装在中骨节连杆b15上，锥齿轮a安装在此电机上，另外一个锥齿轮b34与该齿轮参数完全相同，而且尺寸较小，两个齿轮之间垂直安装并啮合，锥齿轮b34固定安装在齿轮轴42上。通过电机驱动下，带动齿轮相对转动，从而带动连杆运动，将动力传递给下一关节。
41.图12为滑槽a内部结构示意图,滑槽a9内部结构之间连接关系和安装方式与其他两个滑槽基本相似，工作原理也一样。病人可根据手指大小来更换连杆以及推杆的尺寸大小，使用适合自己的尺寸。
42.图13为滑槽c连接件与手掌支架连接示意图，滑槽c连接件35通过滑槽c连接件螺栓固定安装在手掌支架24上，而且要求两侧端面与手掌支架24平行，保证滑槽c19能够处于正确的位置，不影响手指关节的转动。
43.本实用新型的工作原理：
44.手指弯曲过程：电机c21正转带动丝杠37转动，丝杠37转动带动丝杠螺母40在其上向前滑动，丝杠螺母40带动伸缩杆20向同方向运动，伸缩杆20运动时推动滚轮转动销b36在滑槽c19内的滚道上移动，再经过滚轮转动销卡套41从而推动另一滚轮运动，近骨节推杆16在滚轮转动销b36的带动下，开始下压近骨节3，近骨节3弯曲，电机b18工作带动锥齿轮28转动，锥齿轮34通过与锥齿轮28啮合也随之转动，从而驱动中骨节连杆b15以及近骨节连杆17开始转动，在中骨节连杆b15的转动下推动滑槽b10中的滚轮转动销a26向前移动，滚轮转动销a26通过滚轮转动销卡套41推动滑槽b10中的另一滚轮转动销a26向前移动，滚轮转动销a26在移动时推动中骨节推杆11开始运动，中骨节11下压中骨节4，中骨节4弯曲，电机a13工作时同样驱动锥齿轮运动，从而带动远骨节连杆12与中骨节连杆a14转动，在远骨节连杆12的转动下推动滑槽a9内的滚轮转动销a26向前移动，滚轮转动销a26再通过滚轮转动销卡套
41推动另一滚轮运动，远骨节推杆8在滚轮转动销a26的推动下开始运动，远骨节推杆8下压远骨节5，远骨节5弯曲。到此整个手指关节的弯曲动作完成。
45.手指伸直过程：此时所有的电机开始反转，所有机构运动方向与手指弯曲时运动方向相反，直至每个手指关节都运动到初始位置时，即手指完全伸直状态，整个手指伸直动作完成。