一种踝关节锻炼器及其控制方法.pdf

本发明涉及一种踝关节锻炼器，用于通过带动踝关节运动解决神经科脑血管后遗症，防足下垂、肌肉萎缩、静脉血栓的技术问题。踝关节锻炼器，包括固定支架、踏板、驱动装置；所述固定支架包括底部支架和小腿固定支架；所述踏板与所述固定支架可转动的相连接；所述驱动装置可带动踏板相对所述底部支架转动。通过将肢体固定在小腿固定支架和踏板上，由驱动装置带动踏板转动，进而带动踝关节运动，可小腿腓肠肌及其跟腱得到有效锻炼，减少跟腱挛缩和小腿肌肉废用性萎缩状况发生。还涉及一种踝关节锻炼器的控制方法。

1.  一种踝关节锻炼器，其特征在于：包括固定支架、踏板、驱动装置；所述固定支架包括底部支架和小腿固定支架；所述踏板与所述固定支架可转动的相连接；所述驱动装置可带动踏板相对所述底部支架转动。

2.  根据权利要求1所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述驱动装置包括气囊和充气和放气装置，所述气囊设置在踏板与底部支架之间。

3.  根据权利要求2所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述踏板和/或所述小腿固定支架上设有肢体固定装置。

4.  根据权利要求2所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述充气和放气装置包括充气泵和放气阀门。

5.  根据权利要求2所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述固定支架上设有限位装置，用以对踏板相对于固定支架的转动角度进行限制。

6.  根据权利要求5所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述限位装置的位置可调节。

7.  根据权利要求2所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述小腿固定支架上设有柔性靠垫。

8.  根据权利要求2所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述底部支架与小腿固定支架之间固定连接，或者位置可调节的相连接。

9.  根据权利要求4所述的踝关节锻炼器，其特征在于：还包括限位开关和控制装置，所述限位开关设置在固定支架上，用于检测踏板的位置；限位开关与控制装置相连接，限位开关将检测信号发送给控制装置，控制装置根据所述检测信号控制充气泵开闭。

10.  根据权利要求9所述的踝关节锻炼器，其特征在于：所述放气阀门与所述控制装置相连接，所述控制装置可控制所述放气阀门的开闭。

11.  一种如权利要求2-10中任一项所述的踝关节锻炼器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、对气囊充气使得踏板相对底部支架转动到第一位置；
S2、保持踏板位于所述第一位置一预设时间；
S3、对气囊进行放气。

12.  如权利要求11所述的控制方法，其特征在于：重复步骤S1至S3至少两次。

一种踝关节锻炼器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，尤其涉及一种踝关节锻炼器；还涉及一种踝关节锻炼器的控制方法。
背景技术
目前，颅脑损伤或脑血管意外后经常导致病人肢体瘫痪，下肢屈肌肌肉张力明显大于伸肌肌肉张力，足跖曲力量明显增强，使足处于下垂位置，如果不能及时加以纠正，则会出现跟腱挛缩，造成难以纠正的足下垂，即使病人后期肌力恢复，但由于足下垂将严重影响病人的生活质量。其次由于病人肢体处于瘫痪状态，肌肉得不到锻炼，导致肌肉废用性萎缩，并且由于大量脱水药物的应用，机体大量酸性代谢产物在血管内堆积，血液处于高凝状态，中枢性瘫痪下肢肌张力增高，尤其是下肢的腓肠肌肌张力增高，导致下肢僵直，失去静脉血肌肉泵的推动作用，血流缓慢，极易形成静脉血栓。导致严重并发症。现有技术中并没有合适的能够辅助病人的小腿肌肉，尤其是小腿腓肠肌及其跟腱得到有效锻炼，减少跟腱挛缩和小腿肌肉废用性萎缩状况发生的医疗设备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够带动病人的踝关节进行运动的踝关节锻炼器。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种踝关节锻炼器，包括固定支架、踏板、驱动装置；所述固定支架包括底部支架和小腿固定支架；所述踏板与所述固定支架可转动的相连接；所述驱动装置可带动踏板相对所述底部支架转动。
作为一种优选方案，所述驱动装置包括气囊和充气和放气装置，所述气囊设置在踏板与底部支架之间。
作为一种优选方案，所述踏板和/或所述小腿固定支架上设有肢体固定装置。
作为一种优选方案，所述充气和放气装置包括充气泵和放气阀门。
作为一种优选方案，所述固定支架上设有限位装置，用以对踏板相对于固定支架的转动角度进行限制。
作为一种优选方案，所述限位装置的位置可调节。
作为一种优选方案，所述小腿固定支架上设有柔性靠垫。
作为一种优选方案，所述底部支架与小腿固定支架之间固定连接，或者位置可调节的相连接。
作为一种优选方案，还包括限位开关和控制装置，所述限位开关设置在固定支架上，用于检测踏板的位置；限位开关与控制装置相连接，限位开关将检测信号发送给控制装置，控制装置根据所述检测信号控制充气泵开闭。
作为一种优选方案，所述放气阀门与所述控制装置相连接，所述控制装置可控制所述放气阀门的开闭。
本发明的另一目的在于提供一种踝关节锻炼器的控制方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种对上述的踝关节锻炼器的控制方法，包括以下步骤：
S1、对气囊充气使得踏板相对底部支架转动到第一位置；
S2、保持踏板位于所述第一位置一预设时间；
S3、对气囊进行放气。
作为一种优选方案，重复步骤S1至S3至少两次。
本发明的有益效果是：
(1)通过气囊带动踏板转动，可主动带动踝关节运动，使病人的小腿肌肉，尤其是小腿腓肠肌及其跟腱得到充分锻炼。
(2)通过设置限位装置，对踏板的转动角度进行限制，防止踏板翻转角度过大造成病人受伤。
(3)通过设置限位开关和控制装置，可实现气囊充放气的自动控制。
(4)气囊充气使踏板转动到第一位置后，将踏板保持在该第一位置第一预设时间，这样可以使得肌肉和跟腱得到充分拉伸，有助于改善恢复效果。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明的踝关节锻炼器的主视图。
图2是本发明的踝关节锻炼器的俯视图。
图3是本发明的踝关节锻炼器的侧视图。
图4是本发明的踝关节锻炼器的使用状态图。
图中：1-小腿固定支架；2-柔性靠垫；3-小腿约束带；4-底部支架；5-气囊；6-踏板；7-转轴；8-导气管、9-脚部约束带、10、限位装置。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的结构、方法并没有详细叙述。
本实施例中的踝关节锻炼器，参见图1-3所示，包括固定支架、踏板6、气囊5；其中固定支架包括位于底部的底部支架4，和位于底部支架上方的小腿固定支架1；其中，踏板6与所述固定支架可转动的相连接，在本实施例中，踏板6通过转轴7与小腿固定支架1转动连接，还可以采用踏板6与底部支架转动连接的方式；驱动装置采用气囊5和充气和放气装置，气囊5设置在踏板6与底部支架4之间，其中充气装置具体为充气泵，气囊5通过导气管8与充气泵相连接，放气装置可以采用放气阀门。当充气泵为气囊5充气时，气囊5发生膨胀，进而向上推动踏板6相对底部支架4转动；当放气阀门打开时，气囊5内的气体被放出，气囊5体积缩小，踏板6由倾斜状态逐步恢复为原始状态。
此外，驱动机构还可以采用电机加齿轮或电机加连杆、或者驱动缸驱动等多种方式，所述机构可带动踏板实现相对于底部支架往复转动即可。
优选的，在踏板6上和小腿固定支架1上设置有分别用于固定脚部和小腿的肢体固定装置，肢体固定装置可采用约束带3、9的形式，可采用涤纶布等材料制作，通过卡扣或者魔术贴等方式连接，这样有助于快速连接和拆卸，也有助于将病人的腿部牢固的固定于锻炼器上，防止肢体从锻炼器上脱落。
为了控制踏板的仰角幅度，防止踏板的倾角过大导致病人跟腱和小腿肌肉过度拉伸而受伤，可以固定支架上设置限位装置10，限位装置10可以采用卡块或卡销的形式，参见图4，可以设置在小腿固定支架和或底部支架上。优选的，卡块或卡销相对于固定支架的位置是可调节的，比如可以在小腿固定支架上的不同高度上设 置多个孔，通过将卡块或卡销插入不同的孔中可以对踏板6的最大旋转角度予以调节，以满足不同人的需求。
为了保证踝关节锻炼器的整体强度，固定支架和踏板6可以采用金属材料制作。同时，为了改善舒适性，可以在与人体接触位置，如小腿固定支架和踏板上安装柔性靠垫，厚度可以为1-3CM。还可以将与人体接触的部位如固定支架和踏板设计成为具有贴合人体轮廓的带有弧度的外形结构，这样也可以提升使用的舒适性。在本实施例中，可以采用下述尺寸：小腿固定支架长50cm，截面呈1/6圆弧状，底部支架长25cm，宽度均为12cm，采用厚度为0.15cm的金属板制作；踏板由金属制成，长23cm，截面呈1/6圆弧状，宽14cm；气囊直径为6cm。
底部支架4与小腿固定支架1可固定连接或者设置为一体。此外，为了使锻炼器满足不同类型的需求，还可以将底部支架4与小腿固定支架1之间设置为位置可调节的固定方式，优选的，底部支架4与小腿固定支架1之间采用角度可调节的固定方式，底部支架4与小腿固定支架1可转动的设置，可以调节底部支架4和小腿固定支架1之间的夹角，并且设置锁定结构，当调节到合适的夹角后，可将底部支架4与小腿固定支架1的相互位置锁定，锁定结构可以采用齿轮咬合/脱离机构、定位销/定位孔机构等多种方式，优选的，底部支架4与小腿固定支架1的角度调节范围在80°-110°之间，如100°等。通过这种方式，踏板6、底部支架4、小腿固定支架1之间的相互角度都是可调节的，增强了踝关节锻炼器的适应性，可满足不同体型的人群的需求。此外，小腿固定支架1、底部支架4和(或)踏板6还可具有可伸缩结构，其长度可调节，以适应不同体型人的需求。
优选的，还包括限位开关和控制装置，所述限位开关设置在固定支架上，用于检测踏板的位置，优选的可以设置在小腿固定支架1上；限位开关与控制装置相连接，限位开关将检测信号发送给控制装置，控制装置根据所述检测信号控制充气泵开闭。限位开关可以具有以下两种功能：一种是作为限位装置限制踏板的最大安全转动角度，将限位开关设置在踏板的最大安全转动角度位置，当踏板转动达到最大安全转动角度时触动限位开关，限位开关向控制装置发送信号，控制装置收到限位开关的信号后关闭充气泵以防止踏板转动超出最大转动角度，保障病人的安全，防止因踏板的转动角度过大造成病人受伤；另一功能是作为踏板的工作控制机构，即将限位开关设置在踏板行程的预定工作位置，当踏板转动达到预设工作角度时触动限位开关，限位开关向控制装置发送信号，控制装置收到限位开关的信号后关闭充 气泵以将踏板停留在预设的工作角度。在同一踝关节锻炼器上，限位开关可以选择实现上述一种功能，也可设置多个限位开关分别实现两种功能。
优选的，为了实现踝关节锻炼器的自动控制，放气阀门也与控制装置相连接，根据控制装置的指令控制气囊放气。
在具体应用时，该踝关节锻炼器的具体应用方式如下：
首先将患肢放于踝关节锻炼器内，将足部和小腿的约束带做适当固定，松紧合适；然后打开充气泵，充气泵缓慢均匀充气第一预设时间达预定充气量，保持预定充气程度第二预设时间；然后缓慢放气，并将气体完全释放。第一预设时间优选为5-30秒，如10秒、15秒等均可。充气泵缓慢均匀充气第一预设时间后，此时踏板到达预定位置，在预定位置踏板与固定支架之间的第一预设角度可以为20°-40°，优选30°。此时在气囊的推动下，足部的背曲可达到20°以上，并保持第二预设时间，使腓肠肌和跟腱得到充分拉伸,第二预设时间优选为0-30秒，如0秒、10秒、15秒等均可；其中第二预设时间为0秒时即不做停留，气囊达到预定充气量后就开始放气。然后缓慢放气，气体释放时，下肢屈肌肌肉张力明显大于伸肌肌肉张力，足在跖曲力量的作用下，自然带动踏板压缩气囊恢复到未充气状态。从开始充气到气体完全释放完毕为一个周期，每次进行至少两个周期，优选30个周期以上，全程耗时可控制在30分钟左右，每天6～8次。间歇期还可将患肢继续放在锻炼器内，通过调节气囊的大小保持足跖曲在10°左右，可防止足过度跖曲造成跟腱挛缩导致足下垂，在做下肢关节被动活动，或病人意识恢复配合医师做主动活动时，将锻炼器取下，在锻炼完毕后，继续放入锻炼器内。
除通过控制充气时间和充气速度的方式来控制踏板的旋转角度外，踏板的旋转角度还可以由限位开关来控制，限位开关装在踏板行程上的预设位置，当气囊充气使得踏板相对于底部支架运动到第一预设角度，此时踏板接触限位开关，限位开关向控制装置发出信号，控制装置收到限位开关的信号后关闭充气泵，保持踏板在所述预设位置第二预定时间，然后控制装置控制放气阀门对气囊进行放气。然后反复执行若干周期。
本发明能利用踝关节被动活动，充分锻炼小腿肌肉，尤其是小腿腓肠肌及其跟腱的锻炼，能有效地防止跟腱挛缩导致的足下垂，通过下肢的肌肉锻炼，能防止小腿肌肉长期得不到锻炼而出现废用性萎缩，定期规律性的腓肠肌舒张收缩运动能够恢复腓肠肌的泵功能。当腓肠肌收缩时,筋膜室压力增高,导致交通静脉瓣膜关闭, 而股-腘静脉静脉压增高,深静脉瓣膜开放,挤压静脉血窦中的血液经深静脉向右心房回流；当腓肠肌松弛时,筋膜室内压力下降,深静脉瓣膜关闭,毛细血管内的血液充盈至血窦，同时交通静脉瓣膜开放,由于压力作用使静脉系统的血液回流至深静脉。本锻炼器能恢复小腿肌促进下肢血液循环肉泵的作用，加速下肢血液循环，减少血栓的形成。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的工艺、众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。
在此使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，并非意欲为限制性的。如在此使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”也可意欲包括复数形式，除非上下文以另外的方式明确指出。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”为包含性的并因此明确说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或增加一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在此描述的方法步骤、工艺和操作将不被理解为必然要求它们以所讨论或例示的特定顺序被执行，除非明确说明为执行的顺序。还将理解可采用另外的或替代的步骤。
当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/ 或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。