一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼制造技术

一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼，它涉及康复医疗器械技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼


[0001]本专利技术涉及康复医疗器械
，具体涉及一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼
。

技术介绍

[0002]手是人体最灵活部位，手部损伤常见于卒中
、
脊髓损伤等神经和肌肉骨骼疾病
。
手部损伤会降低患者的自理能力，从而影响其生活质量
。
传统康复训练受限于专业医护资源不足
、
治疗成本高等限制
。
手部外骨骼与传统康复治疗相比具有训练强度高
、
患者参与度高
、
成本低
、
节省有限医护资源等优点
。
[0003]人手运动分为外展
/
内收和屈曲
/
伸展运动，两种运动相互协作使得手指能够在三位空间内具有灵巧操作的能力
。
然而现有手部外骨骼多数仅能够辅助手指进行屈曲
/
伸展运动，导致手指动作不灵巧，康复效果差
。
另外少部分手部外骨骼能够进行外展
/
内收和屈曲
/
伸展运动，并可进一步细分为关节轴线无自对齐与关节轴线自对齐两种设计
。
关节轴线无自对齐设计结构简单，能够具有四指的外展
/
内收运动自由度，但关节轴线错位会对手指造成不适感甚至二次伤害
。
关节轴线自对齐设计体积大，导致不同手指外骨骼在外展
/
内收运动方向相互干扰，无法实现四指同时大范围外展
/
内收运动，故现有关节轴线自对齐外骨骼研究主要针对食指与拇指
。
因此，需要一种新的手部外骨骼，具有四指关节轴线自对齐机构小型化
、
集成化设计，能够实现四指同时大范围外展
/
内收运动
。
[0004]自然四指手指关节分的近指间关节
(Proximal Interphalangeal Joint
，简称
PIP
关节
)
和掌指关节
(Metacarpophalangeal Joint
，简称
MCP
关节
)
其运动相对独立，故外骨骼
PIP
关节机构与外骨骼
MCP
关节机构应当分别独立驱动
。
远节指间关节
(Distal Interphalangeal Joint
，简称
DIP
关节
)
，近节指间关节
(Proximal Interphalangeal Joint
，简称
PIP
关节
)
，掌指关节
(Metacarpophalangeal Joint
，简称
MCP
关节
)
和腕掌关节
(Carpometacarpal Joint CMC
，简称关节
)
中，现有外骨骼
PIP
关节机构独立驱动方案主要分为电机刚性驱动方案和鲍登线远端驱动方案
。
现有电机刚性驱动方案将电机直接置于手指
PIP
关节上方，电机的重量直接作用于手指对患者造成负担易产生疲劳损伤
。
现有鲍登线远端驱动方案可进一步细分为鲍登线套固定于外骨骼
PIP
关节机构设计和鲍登线套固定于底座设计，这两种设计均可以将电机置于远端减轻可穿戴部分重量
。
现有鲍登线套固定于外骨骼
PIP
关节机构设计，鲍登线的线套产生的拉扯力直接作用于手指
PIP
关节会严重干扰手指自然运动
。
现有鲍登线套固定于底座设计，驱动外骨骼
PIP
关节机构的钢丝由于经过底座和外骨骼
MCP
关节机构后驱动外骨骼
PIP
关节机构，驱动外骨骼
PIP
关节机构的钢丝会受到外骨骼
MCP
关节机构运动的干扰，使得
MCP
关节与
PIP
关节运动不再独立
。
因此，缺少一种新型的使用鲍登线驱动的外骨骼，能够使得鲍登线套固定在底座避免直接对手指产生拉扯作用，并能够分别独立驱动
PIP
与
MCP
关节
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中具有关节轴线自对齐设计的手部外骨骼无法实现四指同时大范围外展
/
内收运动的问题，及使用鲍登线远端驱动设计的手部外骨骼存在独立驱动
PIP
关节的鲍登线的线套干扰手指运动的问题，进而提出一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼
。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0007]一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼包括拇指
、
食指
、
中指
、
无名指
、
小指
、
拇指传动组件
、
食指传动组件
、
中指传动组件
、
无名指传动组件
、
小指传动组件
、
底座组件和远端电机驱动组件，底座组件通过手掌绑带固定于手背，拇指传动组件
、
食指传动组件
、
中指传动组件
、
无名指传动组件和小指传动组件的固定端均设置在底座组件上，拇指与拇指传动组件的执行端，食指与食指传动组件的执行端连接，中指与中指传动组件的执行端连接，无名指与无名指传动组件的执行端连接，小指与小指传动组件的执行端连接，远端电机驱动组件分别通过鲍登线驱动拇指传动组件
、
食指传动组件
、
中指传动组件
、
无名指传动组件和小指传动组件实现拇指
、
食指
、
中指
、
无名指和小指的展收和屈伸
。
[0008]进一步地，所述底座组件包括底座和底座组件集线器，底座组件集线器固接在底座上端的后侧
。
[0009]进一步地，所述拇指传动组件包括拇指
MCP
关节传动组件
、
拇指
CMC
关节传动组件和拇指展收运动组件；
[0010]拇指
MCP
关节传动组件包括拇指
MCP
关节安装座
、
拇指
MCP
关节第一驱动杆和拇指
MCP
关节第二驱动杆，拇指
MCP
关节安装座固接在拇指的近节指骨，拇指
MCP
关节第一驱动杆的下端与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼，其特征在于：它包括拇指
(10)、
食指
(20)、
中指
(30)、
无名指
(40)、
小指
(50)、
拇指传动组件
(100)、
食指传动组件
(200)、
中指传动组件
(300)、
无名指传动组件
(400)、
小指传动组件
(500)、
底座组件
(600)
和远端电机驱动组件
(70)
，底座组件
(600)
通过手掌绑带
(603)
固定于手背，拇指传动组件
(100)、
食指传动组件
(200)、
中指传动组件
(300)、
无名指传动组件
(400)
和小指传动组件
(500)
的固定端均设置在底座组件
(600)
上，拇指
(10)
与拇指传动组件
(100)
的执行端，食指
(20)
与食指传动组件
(200)
的执行端连接，中指
(30)
与中指传动组件
(300)
的执行端连接，无名指
(40)
与无名指传动组件
(400)
的执行端连接，小指
(50)
与小指传动组件
(500)
的执行端连接，远端电机驱动组件
(70)
分别通过鲍登线驱动拇指传动组件
(100)、
食指传动组件
(200)、
中指传动组件
(300)、
无名指传动组件
(400)
和小指传动组件
(500)
实现拇指
(10)、
食指
(20)、
中指
(30)、
无名指
(40)
和小指
(50)
的展收和屈伸
。2.
根据权利要求1所述一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼，其特征在于：所述底座组件
(600)
包括底座
(601)
和底座组件集线器
(602)
，底座组件集线器
(602)
固接在底座
(601)
上端的后侧
。3.
根据权利要求2所述一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼，其特征在于：所述拇指传动组件
(100)
包括拇指
MCP
关节传动组件
(110)、
拇指
CMC
关节传动组件
(120)
和拇指展收运动组件
(130)
；拇指
MCP
关节传动组件
(110)
包括拇指
MCP
关节安装座
(111)、
拇指
MCP
关节第一驱动杆
(112)
和拇指
MCP
关节第二驱动杆
(113)
，拇指
MCP
关节安装座
(111)
固接在拇指
(10)
的近节指骨，拇指
MCP
关节第一驱动杆
(112)
的下端与拇指
MCP
关节安装座
(111)
铰接，拇指
MCP
关节第一驱动杆
(112)
的上端与拇指
MCP
关节第二驱动杆
(113)
的上端铰接，拇指
MCP
关节第二驱动杆
(113)
下端的外侧固接有齿轮；拇指
CMC
关节传动组件
(120)
包括拇指
CMC
关节安装座
(121)、
拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)、
拇指
CMC
关节第二传动杆
(123)、
拇指
CMC
关节传动耦合连杆
(124)
和拇指
CMC
关节复位扭簧
(125)
，拇指
CMC
关节安装座
(121)
固接在拇指
(10)
的掌骨，拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)
的下端与拇指
CMC
关节安装座
(121)
铰接，拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)
下端的外侧固接有齿轮，拇指
MCP
关节第二驱动杆
(113)
下端的外侧齿轮与拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)
下端的外侧齿轮相啮合，拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)
的中部与拇指
CMC
关节第二传动杆
(123)
的上端铰接，拇指
CMC
关节第一传动杆
(122)
的上端与拇指
CMC
关节传动耦合连杆
(124)
的上端铰接，拇指
CMC
关节第二传动杆
(123)
的下端设有安装孔，安装孔内插装有拇指
CMC
关节第二传动杆转轴，拇指
CMC
关节复位扭簧
(125)
套装在拇指
CMC
关节第二传动杆转轴上，拇指
CMC
关节第二传动杆
(123)
下端的后侧设有圆弧状绕线槽；拇指展收运动组件
(130)
包括拇指固定导轨
(131)、
拇指底座托盘
(132)、
拇指旋转导轨
(133)、
拇指滑动底座
(134)、
拇指导轨第一滑轮
(135)、
拇指导轨第二滑轮
(136)
和拇指展收复位拉簧
(137)
，拇指固定导轨
(131)
固接在底座
(601)
的一侧，拇指底座托盘
(132)
嵌装在拇指固定导轨
(131)
的上端面内且沿拇指固定导轨
(131)
的长度方向上滑动连接，拇指底座托盘
(132)
的中部开设有拇指圆形槽，拇指旋转导轨
(133)
的下端设有拇指圆盘座，拇指圆盘座插装到拇指圆形槽内且与拇指圆形槽转动连接，拇指滑动底座
(134)
套装在拇指旋转导轨
(133)
的上端且沿拇指旋转导轨
(133)
的长度方向上滑动连接，拇指滑动底座
(134)
的
下端与拇指
CMC
关节第二传动杆转轴铰接，拇指
CMC
关节复位扭簧
(125)
的一端卡装在拇指
CMC
关节第二传动杆
(123)
下端的扇形槽内，拇指
CMC
关节复位扭簧
(125)
的另一端卡装在拇指滑动底座
(134)
上，拇指滑动底座
(134)
的上端与拇指
CMC
关节传动耦合连杆
(124)
的下端铰接，拇指展收复位拉簧
(137)
的一端固接在底座
(601)
上，拇指展收复位拉簧
(137)
的另一端与远端电机驱动组件
(70)
连接，拇指导轨第一滑轮
(135)
设置在拇指固定导轨
(131)
的左侧端且与拇指固定导轨
(131)
转动连接，拇指导轨第二滑轮
(136)
设置在拇指固定导轨
(131)
的右侧端且与拇指固定导轨
(131)
转动连接
。4.
根据权利要求3所述一种辅助多指展收和屈伸的关节轴线自对齐手部外骨骼，其特征在于：所述食指传动组件
(200)
包括食指
DIP
关节传动组件
(210)、
食指
PIP
关节传动组件
(220)、
食指
MCP
关节传动组件
(230)
和食指展收运动组件
(240)
；食指
DIP
关节传动组件
(210)
包括食指
DIP
关节安装座
(211)、
食指
DIP
关节第二传动杆
(212)
和食指
DIP
关节第一传动杆
(213)
，食指
DIP
关节安装座
(211)
固接在食指
(20)
的远节指骨，食指
DIP
关节第一传动杆
(213)
的下端与食指
DIP
关节安装座
(211)
铰接，食指
DIP
关节第一传动杆
(213)
的上端与食指
DIP
关节第二传动杆
(212)
的上端铰接，食指
DIP
关节第二传动杆
(212)
下端的外侧固接有齿轮；食指
PIP
关节传动组件
(220)
包括食指
PIP
关节安装座
(221)、
食指
PIP
关节第一传动杆
(222)、
食指
PIP
关节第二传动杆
(223)
和食指
PIP
关节复位扭簧
(224)
，食指
PIP
关节安装座
(221)
固接在食指
(20)
的中节指骨，食指
PIP
关节第一传动杆
(222)
的下端与食指
PIP
关节安装座
(221)
铰接，食指
PIP
关节第一传动杆
(222)
下端的外侧固接有齿轮，食指
PIP
关节第一传动杆
(222)
下端的外侧齿轮与食指
DIP
关节第二传动杆
(212)
下端的外侧齿轮相啮合，食指
PIP
关节第一传动杆
(222)
的上端与食指
PIP
关节第二传动杆
(223)
的上端铰接，食指
PIP
关节第二传动杆
(223)
的下端设有安装孔，安装孔内插装有食指
PIP
关节第二传动杆转轴，食指
PIP
关节复位扭簧
(224)
套装在食指
PIP
关节第二传动杆转轴上，食指
PIP
关节第二传动杆
(223)
下端的后侧设有圆弧状绕线槽；食指
MCP
关节传动组件
(230)
包括食指
MCP
关节安装底座
(231)、
食指
MCP
关节第一传动杆
(232)、
食指
MCP
关节第二传动杆
(233)、
食指
MCP
关节第三传动杆
(234)、
食指
MCP
关节耦合第一连杆
(235)、
食指
MCP
关节耦合第二连杆
(236)、
食指
MCP
关节齿轮架
(237)、
食指
MCP
关节复位扭簧
(238)
和第五钢丝过渡轴承
(239)
，食指
MCP
关节安装底座
(231)
，食指
MCP
关节安装底座
(231)
固接在食指
(20)
的近节指骨，食指
PIP
关节第二传动杆转轴与食指
MCP
关节安装底座
(231)
的外侧端铰接，食指
PIP
关节复位扭簧
(224)
的一端卡装在食指
PIP
关节第二传动杆
(223)
下端的扇形槽内，食指
PIP
关节复位扭簧
(224)
的另一端卡装在食指
MCP
关节安装底座
(231)
上，食指
MCP
关节安装底座
(231)
的内侧端与食指
MCP
关节齿轮架
(237)
的下端铰接，食指
MCP
关节齿轮架
(237)
的上端分别与食指
MCP
关节第一传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
的下端铰接，食指
MCP
关节安装底座
(231)
内侧端的两侧均固接有齿轮，食指
MCP
关节第一传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
下端的外侧均固接有齿轮，食指
MCP
关节第一传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
下端的外侧齿轮分别与食指
MCP
关节安装底座
(231)
内侧端的齿轮相啮合，食指
MCP
关节耦合第二连杆
(236)
的前端分别与食指
MCP
关节第一传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
的上端铰接，食指
MCP
关节耦合第二连杆
(236)
的中部与食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
的上端铰接，食指
MCP
关节第一
传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
上端的外侧均固接有齿轮，食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
上端的外侧固接有齿轮，食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
上端的外侧齿轮分别与指
MCP
关节第一传动杆
(232)
和食指
MCP
关节第二传动杆
(233)
上端的外侧齿轮相啮合，食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
的下端设有安装孔，安装孔内插装有食指
MCP
关节第三传动杆转轴，食指
MCP
关节复位扭簧
(238)
套装在食指
MCP
关节第三传动杆转轴上，第五钢丝过渡轴承
(239)
设置在食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
下端的扇形槽内且套装在食指
MCP
关节第三传动杆转轴上，食指
MCP
关节第三传动杆
(234)
下端的后侧设有圆弧状绕线槽，食指
MCP
关节耦合第一连杆
(235)
的上端与食指
MCP
关节耦合第二连杆
(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，葛瑞鹏，李文浩，闫哲，明东，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：