一种凹凸型可复位多段柔性康复手套
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种凹凸型可复位多段柔性康复手套。
背景技术
手功能在日常生活活动中起着重要的作用。然而，人们在中风、脑瘫、肌营养不良或外伤性脑损伤的情况下，可能会失去主动精确控制手腕和手指的能力。如果不进行康复治疗,会导致患者丧失高级的抓握能力和基本日常活动的能力。
传统的康复手套采用刚性材料、机械外骨骼结构制成，价格昂贵且制作工艺复杂，容易对手指产生二次伤害；一对一的物理治疗师辅助，这种做法成本昂贵，并仅限于临床环境，无法满足大多数患者的需求。由于目前市场上手部康复训练设备日益增长的需求，急需一种全新的手部康复训练设备。又因为软弹性执行机构柔度高、固有刚度低，并且是可定制的，越来越受到人们的关注。这使得康复治疗家庭化和个性化有十分重大的意义。
现有的软体康复设备会产生以下问题：
（1）柔性驱动器弯曲模块的弯曲特性一般只能完成90°小范围弯曲，无法完成较大的弯曲动作，不利于患者的康复治疗。
（2）柔性驱动器回复后无法实现手指的舒张状态，会影响到下一次的康复训练，也会降低驱动器的使用寿命。
（3）康复模式目前只有五指同时弯曲的康复训练，不能满足各阶段患者的康复进程的需求。
以上问题的存在影响患者康复效果，不能满足患者对于康复训练的要求。
2017年，广州辰狮医疗器械有限公司公开了一种中风病人康复手套（中国专利授权公告号：CN207627818U）其优点是通过手掌形弹性复合材料，就能够起到很好的中风病人的康复效果，使用方便，结构轻巧；其缺点是没有考虑手指关节，也没有考虑四指的单独运动，只能实现单一的康复动作。
2018年，宁波沈南知识产权运营有限公司公开了一种软体康复手套（中国专利授权公告号：CN208626134U），其优点是考虑了五个手指的单独运动，结构合理，方便环保。缺点是五个手指上均设有电线和加热片，频繁的使用会降低设备的寿命，并且带来很大的安全隐患。
2018年，温州医科大学附属第二医院和温州医科大学附属育英儿童医院的公开了一种智能手指康复器（中国专利授权公告号：CN208809397U），其优点是每个指套能够实现单独弯曲，并使用拉绳代替电线，起到了安全防护作用；其缺点是采用弹性拉绳控制手指的弯曲和伸张，具有较大的误差。
针对以上问题，再与现有技术对比，设计了一种基于凹凸型可复位多段手指柔性康复手套。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有康复手套中弯曲特性差、恢复性差、康复模式单一等问题，而设计的一种凹凸型可复位多段柔性康复手套。
本实用新型的技术方案如下：
一种凹凸型可复位多段柔性康复手套，包括训练手套，其特征是，所述训练手套的五个手指处分别为与人体手指位置对应的软体驱动器手指，且该康复手套还设有气动控制系统；每个软体驱动器手指采用硅橡胶材料，由间隔布置的凸段、凹段构成，且内部设有空腔，所述气动控制系统利用通气管道分别与五个软体驱动器手指的空腔连通，所述凹段与人体手指的指关节位置对应，所述凸段与人体手指的指节处位置对应。
优选的，所述训练手套包括手背部、手掌部和手套收口部，所述手背部和手掌部采用弹性纤维材料，手套收口部采用合成橡胶。
优选的，每个凹段均设有手指固定拉伸带，用于固定手指。
优选的，每个凹段处均设有复合弹簧，该复合弹簧包括两个平行布置的65Mn钢架和两个平行布置的65Mn弹簧钢连接成框架结构，两个65Mn钢架分别与相邻位置的凸段侧壁固定连接。
优选的，所述凸段的横截面为半圆状，所述凹段的横截面为扁平状。
优选的，所述气动控制系统包括控制板、继电器、开关电源、压力传感器、气泵，所述气泵与五个软体驱动器手指的通气管道连接，每个通气管道处均设有电磁阀，所述压力传感器为五个，分别安装于五个软体驱动器手指的指端处，并分别与控制板信号连接，所述控制板通过继电器控制连接五个电磁阀以及气泵。
本实用新型通过凹凸段结合可以实现有关节的大范围弯曲，通过复合弹簧实现软体驱动器手指的精确复位。在辅助模式下，患者进行日常生活活动的手抓和捏。在被动模式下，患者主要进行简单的被动运动练习。本实用新型为手部功能障碍人群提供一种新型的康复训练设备，针对弯曲特性差、恢复性差、康复模式单一等问题提供了解决方案，同时具有安全性高，价格便宜，人机交互性好等优点。
与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
第一，采用基于凹凸型气动驱动柔性驱动器，在凹面通过减少硅胶面积满足驱动器的弯曲特性，凸面可以保证驱动器的柔性，凹凸型结合可以实现有关节的弯曲，能够满足康复训练的要求。
第二，在关节处采用复合弹簧，气动控制系统卸载气压时，复合弹簧能够帮助患者在手指蜷曲的情况下，精确复位到舒张位置，保证下一次动作的标准性。
第三，康复模式分为辅助和被动两类。在辅助模式下，患者进行日常生活活动的手抓和捏。在被动模式下，患者主要进行简单的被动运动练习。
本实用新型与现有技术相比较体现了弯曲特性更好、精确复位与康复模式多选择的优点，使患者获得更好的体验感，同时康复效果更佳。
附图说明
图1是本实用新型的外形示意图；
图2、图3是为本实用新型的凹凸型软体驱动器手指示意图；
图4是本实用新型中软体驱动器手指（除去复合弹簧后）的示意图；
图5、图6是为本实用新型的中训练手套具体结构图；
图7、图8是为本实用新型的复合弹簧示意图；
图中：训练手套1、软体驱动器手指2、气动控制系统3、复合弹簧4、65Mn钢架41、65Mn弹簧钢42、远指关节5、近指关节6、压力传感器7、手指固定拉伸带8、通气管道9、限制结构10、斜面11、手套收口部12、手背部13、手掌部14。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段，以下结合附图，对依据本实用新型提出的一种凹凸型可复位多段柔性康复手套具体实施方式及工作原理进行详细说明。
如图1所示，一种凹凸型可复位多段柔性康复手套共包括：训练手套1、软体驱动器手指2、气动控制系统3。软体驱动器手指按需求固定在训练手套的五个手指背面上，将软体驱动器手指的力传递给穿戴手套的患者；软体驱动器手指与气动控制系统相连，且在气动控制系统的在输出气压的控制下，能够实现五指抓和两指捏等动作，以助于康复训练。气动控制箱放在手边，便于调节输出气压。
软体驱动器是基于凹凸型，凹处指的是指关节处，横截面为扁平状；凸处指的是指节处，横截面为半圆状，在已有的弯曲试验里，半圆形状的软体驱动器手指输出力最稳定。如食指，从远指节到近指节是由：凸段、凹段、凸段、凹段、凸段的形状排列组合。继电器通电时，气泵通电开始输送气体，凹处可以实现大于90°的大范围弯曲，凸处可以实现伸长，软体驱动器实现有关节的弯曲，有利于患者的康复治疗。远指关节和近指关节的弯曲可以完成抓取和被动康复等动作。
软体驱动器手指通过通气管道接收气动控制系统输出的气压，能发生所需角度的弯曲。手指固定拉伸带的数量和关节数量相等，位置与手套上对应手指的关节相对应，宽度与手指关节宽度相等。手指固定拉伸带利用硅橡胶可以二次成型的特点，将配置好的硅橡胶原料涂在拉伸带端部的双面，插入到软体驱动器底部，固化后能固定在软体驱动器手指上（大拇指处有一根手指固定绑带，食指、中指、无名指、小指各有两根手指固定拉伸带）。
软体驱动器手指包括复合弹簧、指节（凸段）、指关节（凹段）、压力传感器、手指固定拉伸带、通气管道。指关节处都设有复合弹簧，复合弹簧包括65Mn钢架41、65Mn弹簧钢42，弹簧钢架上有一个斜面，正好与凸段指节侧壁处的斜面卡住贴合，钢架先通过拉绳缝合在凸段指节侧壁处，再利用硅橡胶可以二次成型的特点，将配置好的原料涂在水平钢架，最终与凸段指节连成一体，二次成型的硅橡胶形成限制结构10。限制层保证了复合弹簧前后方向的固定；弹簧钢架上的斜面，正好与柔性驱动器上的斜面贴合，保证了复合弹簧左右方向的固定，使复合弹簧固定在指关节的正上方。
气动控制系统，包括控制板、继电器、开关电源、压力传感器等部件。气动系统由气泵和通气管道共同作用，通过气泵往软体驱动器手指的通气管道中按要求输出或卸载规定的气压，从而控制软体手指的弯曲和伸张。气动控制箱的左侧屏幕能够显示气压与通气时间；右侧有六个按钮，其中五个按钮分别控制五个软体驱动器，还有一个是开关电源。压力传感器应放在软体驱动器手指的前端，每一个压力传感器是单独作用的。
具体的，如图1所示，软体驱动器手指2的通气管道9连接到气动控制系统3上，五个通气管道9独立工作，可以实现单根管道的动作。气动控制系统包括控制板、继电器、开关电源、压力传感器、气泵，气泵与五个软体驱动器手指的通气管道连接，每个通气管道处均设有电磁阀，压力传感器为五个，分别安装于五个软体驱动器手指的指端处，并分别与控制板信号连接，控制板通过继电器控制连接五个电磁阀以及气泵。
如图2所示，软体驱动器手指2的正面由复合弹簧4、远指关节5、近指关节6组成。气动控制系统3通气时，远指关节5、近指关节6可以实现大范围弯曲，指节和关节形成的凹凸型，保证了软体驱动器运行状态的稳定性。凹处可以实现大于90°的大范围弯曲，凸处可以实现伸长，软体驱动器可以实现有关节的弯曲，有利于患者的康复治疗。
如图3所示，软体驱动器手指2的背面由压力传感器7、手指固定拉伸带8、通气管道9组成。调整手指固定拉伸带8的位置，使得与手指关节对齐，可以保证康复的科学性和合理性。压力传感器7会将指尖获得的压力值反馈给气动控制系统3，保证了康复设备的安全性，提高了人机交互性。
如图4、5、6所示，康复手套包括：手套收口部11、手背部12、手掌部13。手背部12和手掌部13采用弹性纤维的材料，保证手套的舒适性。手套收口部11采用合成橡胶，使手套固定在手套穿戴者手腕处。手套采用绝缘和抗腐蚀材料，可以保护使用者的手腕、手背和手掌。
如图7、8所示，近、远指节掌指关节处设有复合弹簧4，复合弹簧4两端通过拉绳与柔性驱动器缝合，保证了复合弹簧前后方向的固定；弹簧钢架41上有一个斜面，正好与柔性驱动器上的斜面贴合，保证了复合弹簧4左右方向的固定。使复合弹簧4固定在近、远指节掌指关节的正上方。气动控制系统3在输入气压时，复合弹簧4会偏转一个角度，同时弹簧钢42伸长；气动控制系统3在释放气压时，复合弹簧会回复到水平状态，同时弹簧钢42也回复到原长；复合弹簧4采用双弹簧钢42和弹簧钢架41焊接方式实现，在工作时，对称结构保证受力均匀，弹簧钢42受到平行弹簧钢的拉伸力，弹簧钢架41受到各方向的力。受力时，双侧弹簧一起作用，保证了受力的均匀，增加了承载力，提高了安全性和舒适性。放气阶段，软体驱动器部分恢复状态，但是患者手指仍处于蜷缩状态。
气动控制系统3分为通电和断电两个状态，控制板接收指令后控制继电器工作，继电器控制充气泵、电磁阀通过通气管道9向柔性驱动器手指的空腔内充气，最后压力传感器7把数值反馈给控制板，以便实现下一次康复训练。
本实用新型一种凹凸型可复位多段柔性康复手套具体工作流程为：
使用者戴上康复手套，让手指固定拉伸带8与自己的关节对齐，调整手套收口部11使手套固定；在气动控制系统3上对不同训练模式调整相应的气压；
若选择五指抓取训练时，气动控制系统3输出较大的气压控制五个软体驱动器手指2同时弯曲；当柔性驱动器手指2向使用者手指弯曲方向弯曲时，为使用者手指提供弯曲动力，使用者被动完成大范围弯曲动作；当气动控制系统3释放气压时，为使用者手指提供舒张动力，如果使用者的手指仍然处于蜷缩状态，复合弹簧将帮助使用者被动完成舒张动作，实现精确复位到原始状态；
若选择两指捏训练时，气动控制系统3向指定两个软体驱动器手指2输出较大气压，使用者被动完成两指捏的动作，当气动控制系统3释放气压时，使用者手指实现舒张；
若选择被动模式康复时，气动控制系统3输出较小的气压控制软体驱动器手指2弯曲，完成简单的小范围多手指或者单手指的弯曲。
可以根据康复阶段选择以上三种康复模式，按照周期性进行科学合理的运动康复治疗。
使用者手指得到舒张，复合弹簧也会帮助手指完成舒张动作。若选择被动康复训练时，康复动作均需要多次训练，保证达到相应的康复训练效果。
本实用新型提供的凹凸形可复位多段柔性康复手套，与原装置相比较体现了其弯曲特性更好、精确复位与康复模式多选择的优点，使患者的康复训练更加科学有效，具有很大的市场前景和推广价值。
