一种膝下截肢膝关节功能康复训练器 【技术领域】
本发明属于康复医疗器械技术领域，特别涉及一种膝下截肢膝关节功能康复训练器。
背景技术
现代康复理论认为，截肢康复是一个复杂的系统工程，正确的下肢截肢康复应该包括截肢术前的评价和训练，截肢术及术后的处理、评价和康复训练，临时及永久假肢的穿戴、使用，心理康复以及患者重返家庭、回归生活的全过程。
1995年12月中国残联根据1987年抽样调查的结果推算，并参考近年来进行的一些单项统计和部分地区进行的普查、抽查，重新公布了全国残疾人总数和各类残疾人数量。公布结果表明我国有着众多的截肢者，并且很多患者急需安装假肢。而假肢需要根据残肢设计并受到残肢的支配，安装假肢不仅仅与假肢产品的质量、性能有关，而且与残肢康复状况密切相关。
如今市面上的康复训练器材多是针对健康人群或是偏瘫患者而设计的，考虑的是基本的、通用的功能，结构设计上简单，没有充分考虑不同下肢截肢者的差异，运动幅度、强度有限，不能达到良好的训练效果。而在我国各假肢装配中心，针对残肢康复的训练器材也存在相同的问题，患者迅速康复的需求得不到满足。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种主被动训练相结合，训练强度、幅度均可调节的，针对膝关节残肢术后运动能力及肌力康复的一种膝下截肢膝关节功能康复训练器。
一种膝下截肢膝关节功能康复训练器，其特征在于，所述膝下截肢膝关节功能康复训练器主要由电机1、四杆调节机构2、带轮传动机构3、残肢托板4、座椅5、磁粉力矩器6和底座7组成，底座7上设置座椅5，座椅5前设置带轮传动机构3，所述带轮传动机构3主要由小带轮轴8、小带轮31、传送带32、大带轮轴9和大带轮33组成，带轮传动机构3前端设置小带轮轴8，小带轮轴8一端与磁粉力矩器6相连，中间安装小带轮31，另一端通过四杆调节机构2与电机1相连，小带轮轴8安装在固定于底座7上的小带轮支撑架34上，小带轮31通过传送带32与设置于带轮传动机构3后端的大带轮33相连，大带轮33安装在大带轮轴9上，大带轮轴9安装在固定于底座7上的大带轮支撑架35上，大带轮轴9两侧安装残肢托板4。
所述残肢托板4上安装残肢固定用带10。
所述四杆调节机构2由偏心盘21、连杆25和摆杆26组成，偏心盘21、连杆25和摆杆26依次连接，偏心盘21与电机1相连，摆杆26连接在小带轮轴8上。
所述偏心盘21带T型槽，轴压紧螺钉22及压紧用平键23将电机1的输出轴和偏心盘21紧固在一起，T型槽螺钉24可在偏心盘21的T型槽内滑动并锁死，以改变T型槽螺钉24与偏心盘21中心的距离。
所述摆杆26极限摆幅为135°，两个极限位置为以竖直方向为中心，左右对称。
本发明的有益效果如下：(1)主被动训练相结合，适用于不同康复阶段的患者；(2)输出极限摆角可调节，适应不同患者的不同极限屈膝角度；(3)运动输出端位于患者身体两腿内侧，同轴双向输出，适应不同侧截肢患者，大大简化了机械结构，有效地降低了生产成本。
【附图说明】
图1是本发明整体三维结构示意图；
图2是本发明整体机构图；
图3是本发明摆角调节部分机构图；
图4是本发明带轮传动部分机构图；
图中标号：
1-电机；2-四杆调节机构；3-带轮传动机构；4-残肢托板；5-座椅；6-磁粉力矩器；7-底座；8-小带轮轴；9-大带轮轴；10-残肢固定用带；21-偏心盘；22-轴压紧螺钉；23-压紧用平键；24-T型槽螺钉；25-连杆；26-摆杆；31-小带轮；32-传动带；33-大带轮；34-小带轮支撑架；35-大带轮支撑架。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
一种膝下截肢膝关节功能康复训练器，所述膝下截肢膝关节功能康复训练器主要由电机1、四杆调节机构2、带轮传动机构3、残肢托板4、座椅5、磁粉力矩器6和底座7组成，其整体三维结构示意图如图1所示，图2为整体机构图，底座7上设置座椅5，座椅5前设置带轮传动机构3，所述带轮传动机构3主要由小带轮轴8、小带轮31、齿形传送带32、大带轮轴9和大带轮33组成，带轮传动机构3前端设置小带轮轴8，小带轮轴8一端与磁粉力矩器2相连，中间安装小带轮31，另一端通过四杆调节机构2与电机1相连，所述四杆调节机构2由偏心盘21、连杆25和摆杆26组成，所述偏心盘21带T型槽，轴压紧螺钉22及压紧用平键23将电机1的输出轴和偏心盘21紧固在一起，T型槽螺钉24可在偏心盘21的T型槽内滑动并锁死，以改变T型槽螺钉24与偏心盘21中心的距离，获得不同的工作长度，摆角调节部分机构图如图3所示；偏心盘21、连杆25和摆杆26依次连接，偏心盘21与电机1相连，摆杆26连接在小带轮轴8上；小带轮轴8安装在固定于底座7上的小带轮支撑架34上，小带轮31通过齿形传送带32与设置于带轮传动机构3后端的大带轮33相连，大带轮33安装在大带轮轴9上，大带轮轴9安装在固定于底座7上的大带轮支撑架35上，大带轮轴9两侧安装残肢托板4，残肢托板4上安装残肢固定用带10(残肢固定用带采用搭扣或粘接等方式，以适应不同患者需要)，带轮传动部分机构图如图4所示。
所述摆杆26极限摆幅为135°，两个极限位置为以竖直方向为中心，左右对称。
电机1为动力源，磁粉力矩器6为阻力源，工作时，电机1输出持续圆周运动，磁粉力矩器6输出阻力(力矩)，电机1与磁粉力矩器6同时同轴作用带动偏心盘21转动，由四杆机构将圆周转动转化为摆杆26的往复摆动，通过小带轮31、齿形传动带32将运动传到大带轮33，大带轮33再带动残肢托板4做一定角度范围内的往复运动，输出摆动为左右两侧输出，不同侧的残肢康复均可适用。
运动输出端位于患者身体两腿内侧，同轴双向输出，不受截肢患者患肢方位影响，适应面宽，大大简化了机械结构，有效地降低了设备成本
电机单向输出，并由带T型槽的偏心轮和连杆机构将单向转动转化为往复运动并通过调节带T型槽的偏心轮上的T型螺钉的位置，改变往复运动角度的范围。由此输出的往复运动与磁粉力矩器输出的阻尼在带轮轴上同时同轴作用，并由带轮传动将运动传导到训练器输出端的残肢托板。当电机输出动力时，与磁粉力矩器相结合，可实现阻力(力矩)可调的被动训练；当电机不输出动力，仅有磁粉力矩器输出阻尼时，可实现患者自主带动阻尼源进行的阻力(力矩)可调的主动训练。训练时，患者坐于座椅5，将需要训练的残肢置于残肢托板4上，并用残肢固定用带10固定。在患者使用训练器时，带轮传动机构位于患者两腿内侧，同轴双向输出运动，以适应不同侧截肢患者的训练。
本发明的偏心盘和连杆组成的可调杆长四杆机构，实现单方向输入，双方向运动输出的功能，通过调节偏心盘的偏心距，实现了输出运动范围可调的功能，被动训练时输出往复且往复运动范围可调地运动；当进行主动训练时，由于偏心盘的存在，解决了四杆机构死点问题。
本发明把电机和磁粉力矩器同时同轴作用，通过对电机和磁粉力矩器的分别控制，实现主动训练和被动训练方式的转换以及训练强度的变化与调节。
本发明可使用单向动力源即电机来驱使残肢托板带动患者的膝关节残肢做往复运动，且往复角度可以调节，整体结构简单实用，调节方便，利于维护和修理。并且由于动力源的单向输出，大大延长了动力源的使用寿命。
本发明利用电机和磁粉力矩器的共同作用实现输出力(力矩)大小的改变；通过对电机和磁粉力矩器的分别控制，实现了主被动训练的转化，大大增强了机构的可调节性，从而能更好的贴近患者所需的训练要求。
本发明选用带传动作为长距离动力转动的方式，具有良好的过载保护功能，经济、安全、简便，易于维护。