一種外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械的制作方法

本發(fā)明屬于醫(yī)學輔助治療研究領域，具體涉及一種外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械。

背景技術：

隨著社會生活水平的提高和現(xiàn)代醫(yī)療技術的進步，我國人均壽命不斷提高，正在快速的步入老齡化社會。截止2010年，我國60歲以上的老年人口已超過1.78億，達到總?cè)丝诘?3.26％。同時，65歲以上的老年人口約為1.19億，占總?cè)丝诘?.87％。另一方面，隨著生活節(jié)奏的加快和生活壓力的增大，心腦血管疾病以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病造成的中風偏癱患者逐年增加。我國中風(腦卒中)發(fā)病率世界第一，其中約3/4的患者有不同程度的神經(jīng)損傷和運動障礙。不斷增長的老年人口和腦卒中遺癥患者對康復治療工作提出嚴峻挑戰(zhàn)。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有高度的可塑性。通過對患者展開及時有效的康復訓練，可以顯著減少神經(jīng)功能損傷，降低合并癥的發(fā)生，同時可以重建運動功能，提高患者的生活自理能力。傳統(tǒng)的康復治療主要依靠康復醫(yī)師對患者實施徒手康復訓練，存在諸多局限：(1)不能精確的控制訓練參數(shù)，治療效果主要取決于醫(yī)師的經(jīng)驗和水平；(2)醫(yī)師一對一治療，康復訓練效率低，醫(yī)師勞動強度大。

目前社會當中的康復器械的傳動系統(tǒng)多為電機直接驅(qū)動，雖然其可以為人帶來康復治療的目的，但其具有剛度較大、柔性差、結(jié)構(gòu)復雜、不易穿戴的缺點。因此，針對上述技術問題，有必要提供一種液壓助力的外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械，以解決上訴缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種液壓助力的外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械，該機構(gòu)具有安全、易穿戴、傳動柔順的特點。

本發(fā)明的技術方案是：一種外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械，包括背部支架、座椅、中央控制裝置和兩個結(jié)構(gòu)相同的單臂部件；

所述座椅固定焊接在背部支架的下側(cè)；兩個單臂部件分別安裝在背部支架的兩側(cè)；所述背部支架內(nèi)側(cè)固定設有兩個肘關節(jié)牽引液壓缸和兩個肩關節(jié)牽引液壓缸；

所述單臂部件包括外骨骼小臂、肘關節(jié)、上臂內(nèi)側(cè)板、上臂外側(cè)板和肩關節(jié)；所述上臂內(nèi)側(cè)板的一端通過肘關節(jié)與外骨骼小臂轉(zhuǎn)動連接，另一端與上臂外側(cè)板的一端可拆卸連接，上臂外側(cè)板的另一端通過肩關節(jié)與所述背部支架連接，肘關節(jié)外側(cè)設有肘關節(jié)角度傳感器；左右兩側(cè)肩關節(jié)經(jīng)肩關節(jié)牽引鋼絲繩分別與對應的肩關節(jié)牽引液壓缸的伸縮桿連接，左右兩側(cè)肘關節(jié)經(jīng)肘關節(jié)牽引鋼絲繩分別與對應的肘關節(jié)牽引液壓缸的伸縮桿連接，肩關節(jié)的外側(cè)設有肩關節(jié)角度傳感器；

所述中央控制裝置包括信息采集模塊、肩關節(jié)控制模塊和肘關節(jié)控制模塊；所述信息采集模塊分別與肩關節(jié)角度傳感器和肘關節(jié)角度傳感器電連接，用于接收肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號和肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，并分別傳遞到肩關節(jié)控制模塊和肘關節(jié)控制模塊，所述肩關節(jié)控制模塊與肩關節(jié)牽引液壓缸電連接，用于根據(jù)肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號控制肩關節(jié)牽引液壓缸的工作；所述肘關節(jié)控制模塊與肘關節(jié)牽引液壓缸電連接，用于根據(jù)肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號控制肘關節(jié)牽引液壓缸的工作。

上述方案中，所述肘關節(jié)包括肘關節(jié)角度傳感器、肘關節(jié)軸和肘關節(jié)傳動裝置；所述肘關節(jié)傳動裝置套在肘關節(jié)軸上并與外骨骼小臂固定焊接，肘關節(jié)傳動裝置上纏繞有肘關節(jié)牽引鋼絲繩；所述肘關節(jié)角度傳感器安裝在外骨骼小臂與肘關節(jié)傳動裝置之間、且與外骨骼小臂固定連接。

上述方案中，所述肩關節(jié)包括肩關節(jié)固定裝置、肩關節(jié)角度傳感器、肩關節(jié)傳動裝置、連接板和直角板；

所述肩關節(jié)固定裝置和肩關節(jié)傳動裝置依次套在肩關節(jié)軸上，所述肩關節(jié)角度傳感器安裝在肩關節(jié)固定裝置與肩關節(jié)傳動裝置之間、且分別與肩關節(jié)固定裝置和肩關節(jié)傳動裝置固定連接，肩關節(jié)固定裝置與上臂外側(cè)板的一端固定連接；肩關節(jié)傳動裝置上纏繞有肩關節(jié)牽引鋼絲繩；所述連接板固定焊接在背部支架兩側(cè)，所述連接板上有肩部連接軸孔；直角板兩側(cè)有直角板軸孔，直角板與連接板通過肩部連接軸孔與直角板軸孔可拆卸連接。

進一步的，還包括兩個平板走線板；兩個所述平板走線板分別固定焊接在背部支架兩側(cè)的肩部連接板上，所述平板走線板上分別開有兩個鋼絲繩導線孔，所述背部支架上側(cè)開有四個背部支架鋼絲繩導線孔；

肩關節(jié)牽引鋼絲繩依次穿過背部支架鋼絲繩導線孔和肩部鋼絲繩導線孔與肩關節(jié)傳動裝置連接；肘關節(jié)牽引鋼絲繩依次穿過背部支架鋼絲繩導線孔和肩部鋼絲繩導線孔與肘關節(jié)傳動裝置連接。

上述方案中，還包括兩根末端彎曲的背部固定桿；所述背部固定桿的豎直端分別固定焊接在背部支架上部兩側(cè)。

上述方案中，所述外骨骼小臂前端內(nèi)側(cè)固定安裝有固定環(huán)。

進一步的，所述外骨骼小臂的內(nèi)側(cè)設有棉質(zhì)緩沖材料。

上述方案中，所述上臂內(nèi)側(cè)板與上臂外側(cè)板分別設有規(guī)格相同的螺紋孔，上臂內(nèi)側(cè)板與上臂外側(cè)板通過螺栓連接。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械采用液壓助力可以很好的實現(xiàn)與人體上肢肘關節(jié)與肩關節(jié)的運動，該器械能實現(xiàn)幫助患者活動關節(jié)與手臂的基本功能，具有穿戴方便、易于驅(qū)動的特點，運動效果良好，從而克服現(xiàn)有康復器械一些固有的穿戴麻煩、操作繁瑣的缺點，更加適用于社會需求，本發(fā)明在幫助心腦血管疾病及神經(jīng)系統(tǒng)疾病所造成的偏癱患者的康復具有重要的作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施方式的背部支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施方式的外骨骼胳膊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施方式的肩部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一實施方式的中央控制裝置模塊框架圖。

圖中：1、背部支架；2、背部支架鋼絲繩導線孔；3、背部固定桿；4、上臂外側(cè)板；5、上臂內(nèi)側(cè)板；6、外骨骼小臂；7、座椅；8、肩關節(jié)牽引鋼絲繩；9、肩部連接軸孔；10、直角板；11、肘關節(jié)牽引鋼絲繩；12、肘關節(jié)牽引液壓缸；13、肩關節(jié)牽引液壓缸；14、中央控制裝置；14-1、信息采集模塊；14-2、肩關節(jié)控制模塊；14-3、肘關節(jié)控制模塊；15、平板走線板；16、肩部鋼絲繩導線孔；17、肩關節(jié)固定裝置；18、肩關節(jié)軸；19、螺紋孔；20、固定環(huán)；21、肘關節(jié)角度傳感器；22、肘關節(jié)軸；23、肘關節(jié)傳動裝置；24、螺栓；25、肩關節(jié)傳動裝置；26、肩關節(jié)角度傳感器；27、直角板軸孔；28、連接板；29、直角板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

圖1所示為本發(fā)明所述外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械的一種實施方式，所述外骨骼式肘關節(jié)與肩關節(jié)康復器械，包括背部支架1、座椅7、中央控制裝置14和兩個結(jié)構(gòu)相同的單臂部件。所述座椅7固定焊接在背部支架1的下側(cè)；兩個單臂部件中的肩關節(jié)分別安裝在背部支架1的兩側(cè)；中央控制裝置14固定安裝在座椅7內(nèi)側(cè)。

如圖2所示，所述背部支架1包括動力裝置兩個肘關節(jié)牽引液壓缸12和兩個肩關節(jié)牽引液壓缸13；肘關節(jié)牽引液壓缸12和肩關節(jié)牽引液壓缸13固定連接在背部支架1的內(nèi)側(cè)，肘關節(jié)牽引液壓缸12的伸縮端與肘關節(jié)牽引鋼絲繩11連接，肩關節(jié)牽引液壓缸13的伸縮端與肩關節(jié)牽引鋼絲繩8連接。

優(yōu)選的，所述背部支架1上部兩側(cè)還包括兩根末端彎曲的背部固定桿3；所述背部固定桿3的豎直端分別固定焊接在背部支架1上部兩側(cè)，人坐在座椅7上時，起到固定人體背部的作用。

如圖3所示，所述單臂部件包括外骨骼小臂6、肘關節(jié)、上臂內(nèi)側(cè)板5、上臂外側(cè)板4和肩關節(jié)；所述上臂內(nèi)側(cè)板5的一端通過肘關節(jié)與外骨骼小臂6轉(zhuǎn)動連接，另一端與上臂外側(cè)板4的一端可拆卸連接，上臂外側(cè)板4的另一端通過肩關節(jié)與所述背部支架1連接，肘關節(jié)外側(cè)設有肘關節(jié)角度傳感器21；左右兩側(cè)肩關節(jié)經(jīng)肩關節(jié)牽引鋼絲繩8分別與對應的肩關節(jié)牽引液壓缸13的伸縮桿連接，左右兩側(cè)肘關節(jié)經(jīng)肘關節(jié)牽引鋼絲繩11分別與對應的肘關節(jié)牽引液壓缸12的伸縮桿連接，肩關節(jié)的外側(cè)設有肩關節(jié)角度傳感器26。

所述肘關節(jié)包括肘關節(jié)角度傳感器21、肘關節(jié)軸22和肘關節(jié)傳動裝置23；所述肘關節(jié)傳動裝置23套在肘關節(jié)軸22上并與外骨骼小臂6固定焊接，肘關節(jié)傳動裝置23上纏繞有肘關節(jié)牽引鋼絲繩11，肘關節(jié)牽引鋼絲繩11牽引肘關節(jié)傳動裝置23轉(zhuǎn)動帶動外骨骼小臂6的運動；所述肘關節(jié)角度傳感器21安裝在外骨骼小臂6與肘關節(jié)傳動裝置23之間、且與外骨骼小臂6固定連接，和外骨骼小臂6一起運動并檢測肘關節(jié)的角度，將肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號傳遞給中央控制裝置14。

優(yōu)選的，所述外骨骼小臂6前端內(nèi)側(cè)固定安裝有固定環(huán)20，起到固定人體小臂的作用。所述外骨骼小臂6的內(nèi)側(cè)設有棉質(zhì)緩沖材料。

優(yōu)選的，所述上臂內(nèi)側(cè)板5與上臂外側(cè)板4分別設有規(guī)格相同、距離相等的螺紋孔19，上臂內(nèi)側(cè)板5與上臂外側(cè)板4通過螺栓連接，調(diào)整螺栓將上臂內(nèi)側(cè)板5與上臂外側(cè)板4之間不同的螺紋孔連接可改變外骨骼上臂的長度。

如圖4所示，所述肩關節(jié)包括平板走線板15、肩關節(jié)固定裝置17、肩關節(jié)角度傳感器26、肩關節(jié)傳動裝置25、連接板28和直角板29；

所述肩關節(jié)固定裝置17和肩關節(jié)傳動裝置25依次套在肩關節(jié)軸18上，所述肩關節(jié)角度傳感器26安裝在肩關節(jié)固定裝置17與肩關節(jié)傳動裝置25之間、且分別與肩關節(jié)固定裝置17和肩關節(jié)傳動裝置25固定連接，肩關節(jié)固定裝置17與上臂外側(cè)板4的一端固定連接；肩關節(jié)角度傳感器26與肩關節(jié)固定裝置17會隨著上臂的運動而一起擺動，并將檢測到的肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號傳遞給中央控制裝置14；肩關節(jié)傳動裝置25上纏繞有肩關節(jié)牽引鋼絲繩8，肩關節(jié)牽引鋼絲繩8牽引肩關節(jié)傳動裝置25轉(zhuǎn)動帶動上臂外側(cè)板4與上臂內(nèi)側(cè)板5的運動；所述連接板28固定焊接在背部支架1兩側(cè)，所述連接板28上有肩部連接軸孔9；直角板29兩側(cè)有直角板軸孔27，直角板29與連接板28通過肩部連接軸孔9與直角板軸孔27可拆卸連接，直角板29可以繞肩部連接板28轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，所述背部支架1的兩側(cè)還設有兩個所述平板走線板15；兩個所述平板走線板15分別固定焊接在背部支架1兩側(cè)的肩部連接板28上，所述平板走線板15上分別開有兩個鋼絲繩導線孔16，所述背部支架1上側(cè)還開有四個背部支架鋼絲繩導線孔2，起到對鋼絲繩導向的作用。肩關節(jié)牽引鋼絲繩8依次穿過背部支架鋼絲繩導線孔2和肩部鋼絲繩導線孔16與肩關節(jié)傳動裝置25連接；肘關節(jié)牽引鋼絲繩11依次穿過背部支架鋼絲繩導線孔2和肩部鋼絲繩導線孔16與肘關節(jié)傳動裝置23連接，實現(xiàn)對鋼絲繩導向的作用。

如圖5所示，所述中央控制裝置14包括信息采集模塊14-1、肩關節(jié)控制模塊14-2和肘關節(jié)控制模塊14-3；所述信息采集模塊14-1分別與肩關節(jié)角度傳感器26、肘關節(jié)角度傳感器21、肩關節(jié)控制模塊14-2和肘關節(jié)控制模塊14-3電連接，用于接收肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號和肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，并分別傳遞到肩關節(jié)控制模塊14-2和肘關節(jié)控制模塊14-3，所述肩關節(jié)控制模塊14-2與肩關節(jié)牽引液壓缸13電連接，用于對肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號處理后，控制肩關節(jié)牽引液壓缸13的工作；所述肘關節(jié)控制模塊14-3與肘關節(jié)牽引液壓缸12電連接，用于對肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號處理后，控制肘關節(jié)牽引液壓缸12的工作。

本發(fā)明的工作過程如下：

當穿戴者需要對肘關節(jié)、肩關節(jié)與膝關節(jié)做康復運動時，穿戴者坐在座椅7上，肩膀在背部固定桿3內(nèi)側(cè)，將背部支架1和人體背部柔性連接，外骨骼小臂6和人體小臂柔性連接，肘關節(jié)與人體肘關節(jié)柔性連接，上臂外側(cè)板4與上臂內(nèi)側(cè)板5和人體上臂柔性連接，肩關節(jié)與人體肩關節(jié)柔性連接。

當開始做康復運動時，肘關節(jié)牽引液壓缸12運動，肘關節(jié)牽引液壓缸12收縮時，肘關節(jié)牽引液壓缸12牽引肘關節(jié)牽引鋼絲繩11，肘關節(jié)牽引鋼絲繩11經(jīng)背部支架鋼絲繩導線孔2和肩部鋼絲繩導線孔16的引導，繞在肘關節(jié)傳動裝置23上，對肘關節(jié)軸22產(chǎn)生輔助力矩，從而驅(qū)動人體肘關節(jié)的運動，當肘關節(jié)收縮到一定角度后，中央控制裝置14根據(jù)收到的肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，控制肘關節(jié)牽引液壓缸12伸展，肘關節(jié)依靠康復者自身力量做伸展運動；當肘關節(jié)伸展到一定角度后，中央控制裝置14根據(jù)接收到的肘關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，控制肘關節(jié)牽引液壓缸12收縮，人體肘關節(jié)依靠肘關節(jié)牽引液壓缸12對肘關節(jié)牽引鋼絲繩11的牽引力使人體肘關節(jié)收縮。

當肩關節(jié)牽引液壓缸13運動時，牽引肩關節(jié)牽引鋼絲繩8，肩關節(jié)牽引液壓缸13收縮時，牽引肩關節(jié)鋼絲繩8經(jīng)過背部支架鋼絲繩導線孔2和肩部鋼絲繩導線孔16的引導，繞在肩關節(jié)傳動裝置25上，對肩關節(jié)軸18產(chǎn)生輔助力矩，從而驅(qū)動人體肩關節(jié)的運動，當肩關節(jié)伸展到一定角度后，中央控制裝置14根據(jù)接收到的肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，控制肩關節(jié)牽引液壓缸13伸展，肩關節(jié)依靠人體自身的力量做收縮運動；當肩關節(jié)收縮到一定角度后，中央控制裝置14根據(jù)接受到的肩關節(jié)轉(zhuǎn)動角度信號，控制肩關節(jié)牽引液壓缸13收縮，人體肩關節(jié)依靠肩關節(jié)牽引液壓缸13對肩關節(jié)牽引鋼絲繩8的牽引力使人體肩關節(jié)伸展。

本發(fā)明借助肘關節(jié)牽引液壓缸12與肩關節(jié)牽引液壓缸13運動產(chǎn)生的力，對相應關節(jié)產(chǎn)生輔助力矩，在穿戴者進行上肢康復運動時，協(xié)助穿戴者上肢運動，實現(xiàn)提升穿戴人員的機能的目的。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。