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一种主动式膝过伸下肢康复外骨骼装置

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2022-12-29 17:00:45

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2022-12-29 17:00:45

提供了一种主动式膝过伸下肢康复外骨骼装置,所述康复外骨骼装置包括背部组件、右侧腰部控制组件、左侧腰部控制组件、右侧膝关节运动执行组件及左侧膝关节运动执行组件,所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别设置在所述背部组件上,且两者对称设置;所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别连接于所述右侧膝关节运动执行组件及所述左侧膝关节运动执行组件;

本发明属于康复矫形器相关技术领域,其公开了一种主动式膝过伸下肢康复外骨骼装置,所述康复外骨骼装置包括背部组件、右侧腰部控制组件、左侧腰部控制组件、右侧膝关节运动执行组件及左侧膝关节运动执行组件,所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别设置在所述背部组件上,且两者对称设置;所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别连接于所述右侧膝关节运动执行组件及所述左侧膝关节运动执行组件。所述外骨骼装置不仅具有穿戴舒适、结构紧凑、定位可靠、续航时间长、承载能力大的特点,而且能够有效增强膝过伸患者能够自主控制,减轻了患者膝关节处运动执行组件的重量及下肢在穿戴过程中的局部受压,同时不影响患者功能性活动。

脑卒中是发病率和致残率均较高的疾病之一,约80%患者伴有肢体、言语、意识等功能障碍,其中有40%~68%患者出现膝过伸现象。研究表明膝过伸患者对身体平衡情况控制能力较差,尤其缺乏对0°~15°的伸膝控制能力,而且患者在行走过程中,往往无法实现正常的股骨与胫骨的对位,干扰了站立期时身体正常的对线,继而阻碍了患者在摆动期开始前的屈膝行为。

而传统的针对膝过伸的康复外骨骼多为一些被动的矫形器,典型的如瑞典式膝过伸矫形器、AFO和KAFO等,就个体而言,他们各有缺陷。瑞典式膝过伸矫形器容易造成患者膝部过渡受压,导致整个患者下肢血液循环不良或者伴有明显疼痛等副作用。同时,它无膝关节设置,亦会在一定程度上影响患者站起、坐下和上下楼梯等功能性活动。由于脑卒中患者膝部控制能力差,所以对膝过伸程度较严重的患者使用AFO的矫正效果可能不理想。KAFO的重量对于偏瘫患者来说较重,会影响患者步行能力、增加耗能、容易产生疲劳感等。就共性来说,传统被动式矫形器大都缺乏增强患者主动运动控制能力的相关设置,无法有效增强患者对特定角度内的伸膝控制能力,而且患者在康复过程中大都需要医师一对一的外力辅助,较大地增加了社会压力。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

本发明提供的主动式膝过伸下肢康复外骨骼装置主要具有以下有益效果:

1.所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别设置在所述背部组件上,且两者对称设置;所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件分别连接于所述右侧膝关节运动执行组件及所述左侧膝关节运动执行组件,如此将动力输出组件和关节运动执行组件分离设置,不仅具有穿戴舒适、结构紧凑、定位可靠、续航时间长、承载能力大的特性,而且能有效增强膝过伸患者自主运动控制能力,减轻患者膝关节处运动执行装置的重量,减少患者下肢在穿戴过程中的局部受压,同时不影响患者站起、坐下和上、下楼梯等功能性活动。

2.所述拉伸弹簧的两端分别连接于所述大腿支撑定位销轴的一端及所述小腿支撑定位销轴的一端,以为所述小腿连接件及所述大腿连接件提供恢复力。

3.所述第一限位圆柱凸台插入所述弧形槽内,且所述第一限位圆柱凸台与所述弧形槽之间形成滑动连接,如此对所述大腿旋转件的旋转进行限位。

4.所述角度传感器用于检测大腿与小腿在行走过程中的膝关节屈伸角度,并将检测到的膝关节屈伸角度数据传输给所述控制器,所述控制器根据接收到的数据来分别控制所述右侧腰部控制组件及所述左侧腰部控制组件,进而控制所述右侧膝关节运动执行组件及所述左侧膝关节运动执行组件,实现了自动化控制,适用性较强。

5.通过转动所述凸轮手柄来调节所述导向块与所述U型槽之间的间距,以使得所述卡块卡接在所述U型槽内或者脱离所述U型槽,由此使得所述外骨骼装置处于锁死状态或者可动状态,避免了电机长时间处于堵转的工作状态,延长了使用寿命。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。