一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器及手套。该软体驱动器包括内层硅胶管、外层硅胶管、凯夫拉纤维线以及两段玻璃纤维布；内层硅胶管的前端封闭，后端设有开口，用于与气压或液压驱动装置连接；内层硅胶管的外壁对应大拇指掌骨的部分以单螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线，内层硅胶管的外壁对应大拇指指骨的部分以双螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线；两段玻璃纤维布均粘贴于内层硅胶管的背离手指侧，位置分别对应于大拇指掌骨和近节指骨连接关节、近节指骨和远节指骨连接关节；外层硅胶管将凯夫拉纤维线和玻璃纤维布固定于内层硅胶管的外壁上。通过在手套上搭载该软体驱动器，能够辅助大拇指进行伸展和外展康复训练。

A software driver for auxiliary thumb extension and outreach

The invention discloses a soft driver and gloves for assisting thumb extension and abduction of hands. The software driver includes the inner layer silicon hose, the outer layer silicon hose, the Kevlar fiber line, and two sections of glass fiber cloth; the front end of the inner silicon rubber hose is closed and the back end has an opening to connect with the pressure or hydraulic driving device; the outer wall of the inner silicon rubber hose is twisted around the thumb metacarpal part in a single spiral way. The outer wall of the inner layer of the silicone tube corresponds to the part of the thumb and phalanges of the thumb. The two segment of the fiberglass cloth is attached to the inner side of the inner silicon hose. The position corresponds to the joint of the thumb metacarpal and the proximal phalanx, the proximal phalanges and the distal phalanges, and the outer silica gel. The Kevlar wire and glass cloth are fixed on the outer wall of the inner silicon tube. By carrying the soft driver on the glove, the thumb can be extended and outreach rehabilitation training.

【技术实现步骤摘要】
一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器
本专利技术属于手部关节辅助康复机器人领域，更具体地，涉及一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器及手套。
技术介绍
如今社会人口老龄化加重，由于脑卒中等疾病引起的偏瘫的人数越来越庞大，同时，由生产事故、交通事故等意外造成的手部运动功能受损的人数也逐年增加。这些患者往往因手部运动功能障碍而生活不能自理，给家庭和社会都带来了不小的压力。文献表明，大多数患者的手指都处于屈曲状态，肌肉出现不同程度的僵硬，这是需要借助外力来辅助患者进行手指的伸展打开运动。传统的手部康复治疗多采用一对一的医师进行揉捏拉等机械化动作，同时，患者的康复状态完全由医师个人评定，这种康复训练十分耗费人力，同时治疗费用高，无法满足大多数患者的需求。手部外骨骼康复软体机器人能够辅助康复训练能够节约大量的人力物力，并能够对患者康复水平进行实时量化的评估，根据患者的康复状况制定相应的康复训练策略循序渐进的进行康复活动，以求达到最好的康复训练效果，同时减少患者康复的周期。人手的的大拇指相对于其他的四指来说，其运动更为复杂，不仅仅能够进行弯曲和伸展运动还能进行侧摆运动，因此大拇指的活动度比其余四指的活动度多一个。在康复治疗中，对大拇指的康复训练要求不仅仅是进行弯曲和伸展，还要去能够辅助其进行外展运动。但是现阶段，手部康复机器人仅仅只能辅助其进行弯曲和伸展运动，导致大拇指的康复进度远慢于其他四指，且大拇指的外展功能难以得到有效训练。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其目的在于通过凯夫拉纤维线绕制单螺旋和双螺旋混合线包裹大拇指的指骨和掌骨，同时粘贴玻璃纤维布限制其自由度，由此实现模拟大拇指的弯曲伸展和外展运动，从而解决现有的手部康复机器人不能辅助大拇指外展的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，包括内层硅胶管、外层硅胶管、凯夫拉纤维线以及两段玻璃纤维布；内层硅胶管的外壁对应大拇指掌骨的部分以单螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线，内层硅胶管的外壁对应大拇指指骨的部分以双螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线；两段玻璃纤维布均粘贴于内层硅胶管的背离手指侧，位置分别对应于大拇指掌骨和近节指骨连接关节、近节指骨和远节指骨连接关节；外层硅胶管套在内层硅胶管外，与内层硅胶管紧密结合，将凯夫拉纤维线和玻璃纤维布固定于内层硅胶管的外壁上。进一步地，内层硅胶管位于大拇指掌骨后端的部分一体成型有扁平硅胶座，内层硅胶管位于扁平硅胶座前端的部分为半圆柱构造，半圆柱构造的平面背向于手指设置，两端玻璃纤维布均粘贴于半圆柱构造的平面上。进一步地，外层硅胶管套在半圆柱构造外部，外层硅胶管朝向手指侧对应大拇指掌骨、近节指骨、远节指骨位置一体成型有三段凹型硅橡胶固定座，相邻凹型橡胶固定座之间的连接部横截面为半圆形，半圆形的直边背向手指设置。进一步地，对应于大拇指掌骨的凹型硅橡胶固定座与扁平硅胶座连接，且共形设置。进一步地，玻璃纤维布为长方形，其宽度与手指宽度一致，其长度略长于手指关节活动外径，以覆盖手指关节活动范围；玻璃纤维布的孔径为0.4*0.4mm。进一步地，该软体驱动器包括：软体驱动器固定套、柔性弯曲传感器、柔性弯曲传感器固定套、橡胶固定座、柔性压力传感器、柔性压力传感器固定套和手指套；外层硅胶管固定于软体驱动器固定套中；柔性弯曲传感器沿着轴线方向布置在外层硅胶管下表面和软体驱动器固定套的内部底面之间，通过柔性弯曲传感器固定套固定于软体驱动器固定套的内部底面上；橡胶固定座套在软体驱动器的扁平固定座后端，橡胶固定座的下部与软体驱动器固定套的后端固连；柔性压力传感器通过柔性压力传感器固定套固定于手指套内部底面，手指套固定于软体驱动器固定套端部下表面。进一步地，手指套、软体驱动器固定套、柔性弯曲传感器固定套和柔性压力传感器固定套中的至少一个采用芳纶弹力布制成。进一步地，手指套尺寸小于正常大拇指尺寸，以提供适当预紧力，紧缚患者大拇指远节指骨和近节指骨的端部。进一步地，软体驱动器固定套对应于橡胶固定座的位置的下方设有子母扣，用于与手套上对应匹配的子母扣连接。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的手套，包括前面所述的任意一种软体驱动器。总体而言，本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术中采用软体驱动器作为执行机构，主体材料为硅胶管，其能够改变自身形态来适应当前环境，不会对穿戴者的手部造成损伤，安全性高，采用液压或者气压驱动，具有很高的功率比。2、本专利技术通过凯夫拉纤维线绕制单螺旋和双螺旋混合线包裹大拇指的指骨和掌骨，同时在对应大拇指的两个指关节位置粘贴玻璃纤维布限制其自由度，从而在双螺旋凯夫拉纤维线处产生弯曲运动，在单螺旋凯夫拉纤维线处产生偏摆运动，由此实现模拟大拇指的弯曲伸展和外展运动，能够带动脑卒中患者或手指肌肉受损患者的手指进行伸展运动和外展运动康复训练。附图说明图1为人手大拇指指骨骼结构图；图2为一种用于辅助大拇指完成伸展和扭转运动的软体康复器组成框架图；图3为一种用于辅助大拇指完成伸展和扭转运动的软体康复器辅件结构图，其中3(a)为分解图，3(b)为组装图；图4为一种用于辅助大拇指完成伸展和扭转运动的软体康复器外形结构图；图5为一种用于辅助大拇指完成伸展和扭转运动的软体康复器的驱动器结构示意图；图6为一种用于辅助大拇指完成伸展和扭转运动的软体康复器的驱动器原理示意图；图7为橡胶固定座结构图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-软体驱动器，2-柔性弯曲传感器固定套，3-柔性弯曲传感器，4-软体驱动器固定套，5-手指套，6-柔性压力传感器固定套，7-柔性压力传感器，8-橡胶固定座，9-4mm气管，10-子母扣，11-软体驱动器上部，12-类指尖状软体驱动器端部，13-软体驱动器气管通道，14-软体驱动器下部凹型固定座，15-软体驱动器内壁，16-单螺旋凯夫拉纤维线，17-双螺旋凯夫拉纤维线，18-玻璃纤维布，19-软体驱动器充气膨胀图，20-软体驱动器充气伸长示意图，21-软体驱动器充气弯曲和扭转示意图，22-橡胶固定座外圈，23-橡胶固定座内圈，24-橡胶固定座底部曲面。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。在对本实施例做详细说明前，先对手的生物骨骼结构进行介绍。图1是从手背侧观察的左手的骨骼结构，如图1所示，与腕骨相连接的是大拇指，大拇指具有两节指骨构成，分别是近节指骨和远节指骨。其中近节指骨与大拇指掌骨相连，大拇指能够完成弯曲、伸展和外展运动。而手功能功能障碍患者手指大部分处于弯曲状态，需要外力来辅助其进行伸展运动，其大拇指的处于内缩状态，需要外力来辅助其进行外展运动。请参照图2和图3，本专利技术提供的一种用于辅助大拇指完成伸展和外展运动的软体驱动器包括：软体驱动器1、柔性弯曲传感器固定套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，包括内层硅胶管、外层硅胶管、凯夫拉纤维线以及两段玻璃纤维布；内层硅胶管的前端封闭，后端设有开口，用于与气压或液压驱动装置连接；内层硅胶管的外壁对应大拇指掌骨的部分以单螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线，内层硅胶管的外壁对应大拇指指骨的部分以双螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线；两段玻璃纤维布均粘贴于内层硅胶管的背离手指侧，位置分别对应于大拇指掌骨和近节指骨连接关节、近节指骨和远节指骨连接关节；外层硅胶管套在内层硅胶管外，与内层硅胶管紧密结合，将凯夫拉纤维线和玻璃纤维布固定于内层硅胶管的外壁上。

【技术特征摘要】
1.一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，包括内层硅胶管、外层硅胶管、凯夫拉纤维线以及两段玻璃纤维布；内层硅胶管的前端封闭，后端设有开口，用于与气压或液压驱动装置连接；内层硅胶管的外壁对应大拇指掌骨的部分以单螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线，内层硅胶管的外壁对应大拇指指骨的部分以双螺旋方式缠绕凯夫拉纤维线；两段玻璃纤维布均粘贴于内层硅胶管的背离手指侧，位置分别对应于大拇指掌骨和近节指骨连接关节、近节指骨和远节指骨连接关节；外层硅胶管套在内层硅胶管外，与内层硅胶管紧密结合，将凯夫拉纤维线和玻璃纤维布固定于内层硅胶管的外壁上。2.如权利要求1所述的一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，内层硅胶管位于大拇指掌骨后端的部分一体成型有扁平硅胶座，内层硅胶管位于扁平硅胶座前端的部分为半圆柱构造，半圆柱构造的平面背向于手指设置，两端玻璃纤维布均粘贴于半圆柱构造的平面上。3.如权利要求2所述的一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，外层硅胶管套在半圆柱构造外部，外层硅胶管朝向手指侧对应大拇指掌骨、近节指骨、远节指骨位置一体成型有三段凹型硅橡胶固定座，相邻凹型橡胶固定座之间的连接部横截面为半圆形，半圆形的直边背向手指设置。4.如权利要求3所述的一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，对应于大拇指掌骨的凹型硅橡胶固定座与扁平硅胶座连接，且共形设置。5.如权利要求1所述的一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器，其特征在于，玻璃纤维布为长方形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文斌，熊蔡华，袁路林，李培民，刘成龙，杨瑞嘉，
申请(专利权)人：华中科技大学，南京锐诗得医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42