[發(fā)明專(zhuān)利]柔性材料3D打印制造的剛?cè)峤Y(jié)合外骨骼手功能康復(fù)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811608992.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109481236B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敏;卓越龑;何博;梁梓廷;徐光華;謝俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61H1/02
• 分類(lèi)號(hào): A61H1/02;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種3D打印柔性材料制造的剛?cè)峤Y(jié)合外骨骼手功能康復(fù)裝置，包括彎曲執(zhí)行器，彎曲執(zhí)行器通過(guò)魔術(shù)貼粘貼在手套模塊上，外展執(zhí)行器通過(guò)縫紉固定在手套模塊的指間，手套模塊穿戴在患者手部，彎曲執(zhí)行器和外展執(zhí)行器通過(guò)氣管與控制系統(tǒng)以及空氣壓縮機(jī)連接，彎曲執(zhí)行器和外展執(zhí)行器利用3D打印制造；空氣壓縮機(jī)控制向彎曲執(zhí)行器通入帶有壓力的氣體，彎曲執(zhí)行器帶動(dòng)手指進(jìn)行伸展運(yùn)動(dòng)；空氣壓縮機(jī)控制向外展執(zhí)行器通入帶有壓力的氣體，外展執(zhí)行器帶動(dòng)手指進(jìn)行內(nèi)收運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明不僅能夠滿(mǎn)足手指各關(guān)節(jié)彎曲和手指外展運(yùn)動(dòng)范圍的要求，還能滿(mǎn)足患者日常生活運(yùn)動(dòng)所需的力要求；此外，3D打印制造，提高了制造的效率和簡(jiǎn)易性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體運(yùn)動(dòng)康復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性材料3D打印制造的剛?cè)峤Y(jié)合外骨骼手功能康復(fù)裝置。

背景技術(shù)

有80%的腦卒中患者遺留上肢或手部運(yùn)動(dòng)功能障礙，其特點(diǎn)是患者的肌肉和骨骼系統(tǒng)完好，但是中樞神經(jīng)系統(tǒng)遭受損傷，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目祻?fù)訓(xùn)練恢復(fù)重建或改善患者的手部功能，連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)（CPM）理論已被證明可以用于由于神經(jīng)受損導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者康復(fù)。然而在傳統(tǒng)康復(fù)治療中需要康復(fù)醫(yī)師進(jìn)行一對(duì)一的治療，這極大地增加了醫(yī)師的工作量以及康復(fù)成本，而且無(wú)法保證康復(fù)訓(xùn)練效率以及強(qiáng)度，導(dǎo)致患者無(wú)法獲得理想的康復(fù)治療。手部康復(fù)機(jī)器人能夠長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)工作的特性可以被應(yīng)用于康復(fù)訓(xùn)練，并成為臨床康復(fù)治療的重要方法之一。現(xiàn)有手功能康復(fù)設(shè)備存在著不足：在結(jié)構(gòu)上，剛性設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜性高，適用性差，部分設(shè)備有潛在安全問(wèn)題，柔性設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)手部仿生運(yùn)動(dòng)，控制困難；在制造方法上，傳統(tǒng)的柔性執(zhí)行器制造方法以鑄造成型為主，工序復(fù)雜，成型慢，成本較高；在康復(fù)功能上，絕大部分設(shè)備都只能實(shí)現(xiàn)手指的彎曲輔助功能，未對(duì)手指的外展進(jìn)行輔助。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有設(shè)備的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種3D打印柔性材料制造的剛?cè)峤Y(jié)合外骨骼手功能康復(fù)裝置，可對(duì)患者能夠提供CPM康復(fù)訓(xùn)練，不僅能夠滿(mǎn)足手指各關(guān)節(jié)彎曲和手指外展運(yùn)動(dòng)范圍的要求，還能產(chǎn)生足夠的輸出力，滿(mǎn)足患者日常生活運(yùn)動(dòng)所需的力要求；此外，3D打印制造，省略了傳統(tǒng)制造過(guò)程中的成型階段，將三維模型圖直接打印制造，提高了制造的效率和簡(jiǎn)易性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種3D打印柔性材料制造的剛?cè)峤Y(jié)合外骨骼手功能康復(fù)裝置，包括彎曲執(zhí)行器1，彎曲執(zhí)行器1通過(guò)魔術(shù)貼粘貼在手套模塊3上，外展執(zhí)行器2通過(guò)縫紉固定在手套模塊3的指間，手套模塊3穿戴在患者手部，彎曲執(zhí)行器1和外展執(zhí)行器2通過(guò)氣管與控制系統(tǒng)以及空氣壓縮機(jī)連接,所述的彎曲執(zhí)行器1和外展執(zhí)行器2都是利用3D打印制造，用于3D打印的柔性材料為NinjaFlex 85A TPU。

所述的彎曲執(zhí)行器1包括覆蓋外骨骼手指的外骨骼食指彎曲執(zhí)行器101、外骨骼中指彎曲執(zhí)行器102、外骨骼無(wú)名指彎曲執(zhí)行器103、外骨骼小指彎曲執(zhí)行器104、拇指彎曲執(zhí)行器105；

所述的外展執(zhí)行器2包括覆蓋各外骨骼指間的的外骨骼拇指/食指指間外展執(zhí)行器201、外骨骼食指/中指指間外展執(zhí)行器202、外骨骼中指/無(wú)名指指間外展執(zhí)行器203、外骨骼無(wú)名指/小指指間外展執(zhí)行器204；

空氣壓縮機(jī)控制向彎曲執(zhí)行器1通入帶有壓力的氣體，利用其內(nèi)部的單氣腔波紋管結(jié)構(gòu)引起變形彎曲，使彎曲執(zhí)行器1帶動(dòng)手指進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)，當(dāng)內(nèi)部處于負(fù)壓時(shí)，彎曲執(zhí)行器1帶動(dòng)手指進(jìn)行伸展運(yùn)動(dòng)；

空氣壓縮機(jī)控制向外展執(zhí)行器2通入帶有壓力的氣體，利用其內(nèi)部的單氣腔波紋管結(jié)構(gòu)引起變形彎曲，使外展執(zhí)行器2帶動(dòng)手指進(jìn)行外展運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力卸載時(shí)，利用材料回復(fù)力，外展執(zhí)行器2帶動(dòng)手指進(jìn)行內(nèi)收運(yùn)動(dòng)。