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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710262804.2 (22)申请日 2017.04.20 (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 李敏 朱圣晨 徐光华 何博 谢俊 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 贺建斌 (51)Int.Cl. A61H 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能 康复装置 (57)摘要 一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能 康复装置， 包括手指。
2、驱动机构， 手指驱动机构通 过魔术贴粘贴在手套模块上， 手指驱动机构和直 线推杆电机连接， 直线推杆电机固定于装载台 上， 装载台连接在手套模块上， 装载台位于患手 前臂处； 手指驱动机构包括覆盖上述各外骨骼手 指的掌指关节端、 近指关节端以及远指关节端的 外骨骼食指、 中指、 无名指、 小指驱动机构， 直线 推杆电机推动弹簧片前进， 引起弹簧片变形弯 曲， 带动手指进行弯曲运动， 直线推杆电机推杆 进行后退运动时， 带动手指进行伸展运动， 本发 明可对患者能够提供CPM康复训练， 结构简单紧 凑， 可适应不同患者的手指尺寸。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 106983634 A。
3、 2017.07.28 CN 106983634 A 1.一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 其特征在于： 包括手指驱动机 构(1)， 手指驱动机构(1)通过魔术贴粘贴在手套模块(2)上， 手指驱动机构(1)和直线推杆 电机(3)连接， 直线推杆电机(3)固定于装载台(4)上， 装载台(4)连接在手套模块(2)上， 装 载台(4)位于患手前臂处； 所述的手指驱动机构(1)包括覆盖上述各外骨骼手指的掌指关节端、 近指关节端以及 远指关节端的外骨骼食指驱动机构(101)、 外骨骼中指驱动机构(102)、 外骨骼无名指驱动 机构(103)、 外骨骼小指驱动机构(104)。 2.根据权利要。
4、求1所述的一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 其特征 在于： 所述的外骨骼食指驱动机构(101)、 外骨骼中指驱动机构(102)、 外骨骼无名指驱动机 构(103)、 外骨骼小指驱动机构(104)下方与手套模块(2)各个手指上方固定或分离。 3.根据权利要求1所述的一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 其特征 在于： 所述的外骨骼食指驱动机构(101)、 外骨骼中指驱动机构(102)、 外骨骼无名指驱动机 构(103)、 外骨骼小指驱动机构(104)有定制式和通用式两种； 定制式由弹簧片(109)以及套在弹簧片(109)上的远节指骨操作器单元(105)、 关节操 作器单元。
5、(106)、 中节指骨操作器单元(107)、 近节指骨操作器单元(108)连接而成， 弹簧片 (109)的一端固定于远节指骨操作器单元(105)， 另一端与直线推杆电机(3)的推杆连接； 通用式由弹簧片(109)以及套在弹簧片(109)上的多个关节操作单元(106)连接而成， 弹簧片(109)的一端固定于位于指尖处的关节操作器单元(106)， 另一端与直线推杆电机 (3)的推杆连接； 直线推杆电机(3)推动弹簧片(109)前进， 引起弹簧片(109)变形弯曲， 带动手指进行弯 曲运动， 直线推杆电机(3)推杆进行后退运动时， 带动手指进行伸展运动。 4.根据权利要求3所述的一种基于多段连续结构。
6、的外骨骼手指功能康复装置， 其特征 在于： 所述的指骨操作器单元设有弹簧片(109)穿过的矩形通孔， 各指骨操作器单元下方均 设有小孔(110)， 通过针线和魔术贴缝合， 缝合面的背面为魔术贴的子面或者母面； 手套模 块(2)上的各个手指上方均固定有魔术贴， 魔术贴的母面或者子面朝上， 与手指驱动机构 (1)相粘合。 5.根据权利要求3所述的一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 其特征 在于： 所述的指骨操作器单元尺寸根据患手尺寸和所需要的康复训练运动轨迹进行参数化 设计， 通过改变指骨操作器单元尺寸控制改变康复训练运动轨迹。 6.根据权利要求1所述的一种基于多段连续结构的外骨骼手指。
7、功能康复装置， 其特征 在于： 所述的装载台(4)包括平台(401)， 用于放置和固定直线推杆电机(3)， 平台(401)上连 接有食指直线推杆电机固定结构(402)、 中指直线推杆电机固定结构(403)、 无名指直线推 杆电机固定结构(404)、 小指直线推杆电机固定结构(405)， 位置根据患手具体尺寸设计， 平 台(401)背面采用魔术贴和手套模块(2)背面固定， 同时平台(401)背面有尼龙扣固定结构 (406)， 使得装载台(4)通过尼龙扣与人手前臂固定， 由病人随时调节松紧。 7.根据权利要求1所述的一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 其特征 在于： 所述的直线推杆电机。
8、(3)的行程根据具体的患者情况调整。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 106983634 A 2 一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置 技术领域 0001 本发明涉及一种人体运动康复装置， 具体涉及一种基于多段连续结构的外骨骼手 指功能康复装置。 背景技术 0002 众所周知， 手是人体最为重要的器官之一， 意外伤害、 脑卒中等会引起手部运动功 能损伤， 影响患者的日常生活。 科学的运动训练可以帮助患者重建或改善患手功能。 CPM (Continuous passive motion)， 连续被动运动， 是上个世纪七十年代加拿大骨科医师 Salter RB提出的， 以防止关节。
9、僵化， 提高关节活动度为目的的一种新型康复医疗理论。 在 偏瘫早期， 对患者进行CPM康复训练可有效改善患者患肢功能。 但是现在的康复治疗主要是 康复医师对患者进行 “一对一” 康复训练， 带来了以下问题： 成本高昂， 需要治疗师和患者投 入大量的体力、 精力， 制约了患者完成足够的康复训练； 极度依赖康复医师自身水平， 康复 训练参数难以精确控制。 因此， 采用机器人技术来进行患者的康复训练将会大大改善这一 问题。 然而现有手功能康复设备存在以下不足： 穿戴性差， 重量、 尺寸较大， 影响患者体验； 无法适应患者个体手指长度差异； 大部分康复设备为刚体连杆机构， 关节转动时关节中心 与连杆机。
10、构转动中心存在偏差， 稍有偏差就会造成患者的二次受伤； 手指尖往往不自由， 整 个手束缚在康复设备内， 没有提供患手尤其指尖与物体交互接触的功能， 不能进行日常生 活动作的协助功能。 发明内容 0003 为了克服现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供了一种基于多段连续结构的外 骨骼手指功能康复装置， 可对患者能够提供CPM康复训练， 不仅能够满足除拇指以外其余四 指各关节运动范围的要求， 还能在指尖产生足够的力， 协助患者能够完成日常生活运动； 同 时满足便携性， 可适应不同患者的手指尺寸。 0004 为了达到上述目的， 本发明采取的技术方案是： 0005 一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能。
11、康复装置， 包括手指驱动机构1， 手指驱 动机构1通过魔术贴粘贴在手套模块2上， 手指驱动机构1和直线推杆电机3连接， 直线推杆 电机3固定于装载台4上， 装载台4连接在手套模块2上， 装载台4位于患手前臂处； 0006 所述的手指驱动机构1包括覆盖上述各外骨骼手指的掌指关节端、 近指关节端以 及远指关节端的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机 构103、 外骨骼小指驱动机构104。 0007 所述的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机 构103、 外骨骼小指驱动机构104下方与手套模块2各个手指上方固定或分离。 00。
12、08 所述的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机 构103、 外骨骼小指驱动机构104有定制式和通用式两种； 0009 定制式由弹簧片109以及套在弹簧片109上的远节指骨操作器单元105、 关节操作 说 明 书 1/3 页 3 CN 106983634 A 3 器单元106、 中节指骨操作器单元107、 近节指骨操作器单元108连接而成， 弹簧片109的一端 固定于远节指骨操作器单元105， 另一端与直线推杆电机3的推杆连接； 0010 通用式由弹簧片109以及套在弹簧片109上的多个关节操作单元106连接而成， 弹 簧片109的一端固定于位于指尖处的关。
13、节操作器单元106， 另一端与直线推杆电机3的推杆 连接， 0011 直线推杆电机3推动弹簧片109前进， 引起弹簧片109变形弯曲， 带动手指进行弯曲 运动， 直线推杆电机3推杆进行后退运动时， 带动手指进行伸展运动。 0012 所述的指骨操作器单元设有弹簧片109穿过的矩形通孔， 各指骨操作器单元下方 均设有小孔110， 通过针线和魔术贴缝合， 缝合面的背面为魔术贴的子面或者母面； 手套模 块2上的各个手指上方均固定有魔术贴， 魔术贴的母面或者子面朝上， 与手指驱动机构1相 粘合。 0013 所述的指骨操作器单元尺寸根据患手尺寸和所需要的康复训练运动轨迹进行参 数化设计， 通过改变指骨操作。
14、器单元尺寸控制改变康复训练运动轨迹。 0014 所述的装载台4包括平台401， 用于放置和固定直线推杆电机3， 平台401上连接有 食指直线推杆电机固定结构402、 中指直线推杆电机固定结构403、 无名指直线推杆电机固 定结构404、 小指直线推杆电机固定结构405， 位置根据患手具体尺寸设计， 平台401背面采 用魔术贴和手套模块2背面固定， 同时平台401背面有尼龙扣固定结构406， 使得装载台4通 过尼龙扣与人手前臂固定， 由病人随时调节松紧。 0015 所述的直线推杆电机3的行程根据具体的患者情况调整。 0016 本发明的有益效果为： 0017 1、 本发明结构简单紧凑， 质量轻便，。
15、 指骨操作器单元以及弹簧片109具有一定的柔 顺性， 避免了关节转动时转动中心与机构的转动中心不重合的问题， 操作安全易于实现， 采 用手套模块2作为手指驱动机构1的载体， 使得患者穿戴方便且舒适。 0018 2、 根据人体手部结构尺寸进行设计， 手套模块2和手指驱动机构1可粘连或分离， 能便捷变换手指驱动机构1以适应不同患者指尖手指长度的个体差异， 完成不同运动轨迹 的康复训练。 0019 3、 本发明提供了更多的自由度(患手除拇指以外的四根手指均设置了三个自由 度， 分别为掌指关节端、 近指关节端以及远指关节端)， 能充分对患手指上三个关节进行连 续被动康复训练， 可以完成更多更精巧复杂的。
16、手部康复训练动作， 实现四根手指的共同运 动和单独运动， 有助于患者患侧手更好更全面地康复治疗。 附图说明 0020 图1为本发明的整体结构示意图。 0021 图2(a)为本发明的定制式食指、 中指、 无名指或小指的驱动机构结构示意图； 图2 (b)为本发明通用式食指、 中指、 无名指或小指的驱动机构结构示意图。 0022 图3为本发明的指骨操作器单元的结构示意图， 图(a)为正视图； 图(b)为剖面图、 图(c)为连接小孔示意图。 0023 图4为本发明的装载台结构示意图。 说 明 书 2/3 页 4 CN 106983634 A 4 具体实施方式 0024 下面结合附图和实施例对本发明作详。
17、细描述。 0025 参照图1， 一种基于多段连续结构的外骨骼手指功能康复装置， 包括手指驱动机构 1， 手指驱动机构1通过魔术贴粘贴在手套模块2上， 手指驱动机构1和直线推杆电机3连接， 直线推杆电机3固定于装载台4上， 装载台4连接在手套模块2上， 装载台4位于患手前臂处； 0026 所述的手指驱动机构1包括覆盖上述各外骨骼手指的掌指关节端、 近指关节端以 及远指关节端的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机 构103、 外骨骼小指驱动机构104。 0027 所述的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机 构103、 外骨。
18、骼小指驱动机构104下方与手套模块2各个手指上方固定或分离， 方便更换外骨 骼手指驱动机构。 0028 参照图2(a)和图2(b)， 所述的外骨骼食指驱动机构101、 外骨骼中指驱动机构102、 外骨骼无名指驱动机构103、 外骨骼小指驱动机构104有定制式和通用式两种； 0029 定制式由弹簧片109以及套在弹簧片109上的远节指骨操作器单元105、 关节操作 器单元106、 中节指骨操作器单元107、 近节指骨操作器单元108连接而成， 弹簧片109的一端 固定于远节指骨操作器单元105， 另一端与直线推杆电机3的推杆连接； 0030 通用式由弹簧片109以及套在弹簧片109上的多个关节操。
19、作单元106连接而成， 弹 簧片109的一端固定于位于指尖处的关节操作器单元106， 另一端与直线推杆电机3的推杆 连接， 0031 直线推杆电机3推动弹簧片109前进， 引起弹簧片109变形弯曲， 带动手指进行弯曲 运动， 直线推杆电机3推杆进行后退运动时， 带动手指进行伸展运动。 0032 参照图3， 所述的指骨操作器单元设有弹簧片109穿过的矩形通孔， 各指骨操作器 单元下方均设有小孔110， 通过针线和魔术贴缝合， 缝合面的背面为魔术贴的子面或者母 面； 手套模块2上的各个手指上方均固定有魔术贴， 魔术贴的母面或者子面朝上， 与手指驱 动机构1相粘合。 0033 参照图4， 所述的装载。
20、台4包括平台401， 用于放置和固定直线推杆电机3， 平台401 上连接有食指直线推杆电机固定结构402、 中指直线推杆电机固定结构403、 无名指直线推 杆电机固定结构404、 小指直线推杆电机固定结构405， 位置根据患手具体尺寸设计， 平台 401背面采用魔术贴和手套模块2背面固定， 同时平台401背面有尼龙扣固定结构406， 使得 装载台4通过尼龙扣与人手前臂固定， 由病人随时调节松紧。 0034 本发明的工作原理为： 弹簧片109不可伸长， 只可弯曲， 直线推杆电机推杆3进行直 线前进运动， 推动弹簧片109前进， 弹簧片109前段固定于手指尖， 无法进行直线方向上的运 动， 于是弹簧片109变形弯曲， 带动手指进行弯曲运动， 直线推杆电机推杆进行后退运动， 带 动手指进行伸展运动， 将直线推杆电机3的行程转化为手指弯曲伸展运动。 0035 以上实例只为说明本发明的技术构思和特点， 并不能以此限制本发明的保护范 围。 对于本领域的技术人员来说， 凡是根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰改进， 都 应涵盖在本发明的保护范围之内。 说 明 书 3/3 页 5 CN 106983634 A 5 图1 图2 图3 说 明 书 附 图 1/2 页 6 CN 106983634 A 6 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 7 CN 106983634 A 7 。