技术领域
[0001] 本实用新型涉及康复训练领域，特别涉及一种上肢关节功能评估康复训练系统及评估方法。
背景技术
[0002] 脑
血管疾病、严重脑外损伤或其它的神经系统疾病都有可能造成上肢功能障碍。同时一些手术后的病人也需要恢复上肢功能障碍。因此在康复训练中，上肢功能康复训练是十分常见和重要训练之一。在上肢功能康复训练中上肢关节功能的康复训练具有激发肌肉残存
力量，增强肌肉耐力，恢复关节协调能力及关节灵活性等效果。
[0003] 上肢关节主要包括肩关节、肘关节和腕关节。在对上述关节进行康复训练时，往往不同的关节部位需要用到不同的训练设备。而一个关节的康复训练就涉及到多个方向，多个体位的康复训练需求，因此往往针对一个关节就要设计好几套康复训练设备。因此造成训练成本高，训练空间不足等问题。
[0004] 同时现有的上肢关节康复训练器的训练过于枯燥，导致患者的积极性低，使用率下降，且没有办法对患者的上肢关节功能进行系统的评估。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种上肢关节功能评估康复训练系统，该系统可以对上肢关节(特别是肩关节、肘关节和腕关节)进行康复训练并获得训练报告，康复训练效果突出，
互动性强。
[0006] 实现本实用新型目的的技术方案是：本实用新型中上肢关节功能评估康复训练系统具有训练主机和配套的上肢关节训练装置；所述训练主机包括安装在
机身上的训练机头和控制系统；所述训练机头包括机壳，机壳内设有
电机、
编码器、
联轴器、
扭矩传感器、主动轮、从动轮、从动轴、
角度传感器和快接
输出轴；电机的输出端通过联轴器与扭矩传感器的输入端固定连接，扭矩传感器的输出端与快接输出轴的一端固定连接，快接输出轴的另一端伸出机壳并形成与上肢关节训练装置配合对接的快接端；所述主动轮固定连接在扭矩传感器的输入端，从动轮固定连接在从动轴上，主动轮与从动轮传动配合；所述从动轴转动连接在机壳内；从动轴的一端与角度传感器连接；角度传感器固定连接在机壳内；所述编码器设置在电机上且与电机电连接；电机、编码器、扭矩传感器、角度传感器均与控制系统电连接。
[0007] 上述训练机头还包括电滑环；所述电滑环与控制系统电连接；所述电滑环与扭矩传感器连接。
[0008] 上述训练机头还包括减速箱；所述电机的输出端与减速箱的输入端传动连接，减速箱的输出端通过联轴器与扭矩传感器的输入端固定连接。
[0009] 上述训练机头还包括均固定设置在机壳上的透光板和指示灯组板；所述快接输出轴依次穿过透光板和指示灯组板；所述指示灯组板与控制系统电连接。
[0010] 上述上肢关节训练装置包括肩肘关节训练组件、腕肘关节训练组件、腕关节训练组件和肩关节训练组件；所述肩肘关节训练组件包括第一杆体，第一杆体上设有可与快接输出轴连接的第一快拆器；第一杆体的一端固定设有第一直线
轴承；第一杆体的另一端设有第一
配重块；所述第一杆体上位于第一快拆器和第一配重块之间设有用于固定下臂的第一承托固定部；所述第一直
线轴承内滑动设有第一直线光轴；第一直线光轴的一端设有可与快拆销配合的第一销孔，另一端设有第一把手；所述第一直线轴承上设有可防止第一直线光轴滑动和转动的第一压紧组件；所述第一压紧组件包括固定连接在一起的第一压紧螺杆和第一旋转头；第一压紧螺杆穿过第一直线轴承作用于第一直线光轴，第一压紧螺杆与第一直线轴承
螺纹配合；在训练中，第一直线光轴在第一直线轴承中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第一直线光轴在第一直线轴承中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0011] 其中腕肘关节训练组件包括第二杆体，第二杆体上设有可与快接输出轴连接的第二快拆器；第二杆体的一端固定设有第二直线轴承；第二杆体的另一端设有第二配重块；所述第二直线轴承内滑动设有第二直线光轴；第二直线光轴的一端设有可与快拆销配合的第二销孔，另一端设有第二把手；所述第二直线轴承上设有可防止第二直线光轴滑动和转动的第二压紧组件；所述第二压紧组件包括固定连接在一起的第二压紧螺杆和第二旋转头；第二压紧螺杆穿过第二直线轴承作用于第二直线光轴，第二压紧螺杆与第二直线轴承螺纹配合；在训练中，第二直线光轴在第二直线轴承中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第二直线光轴在第二直线轴承中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0012] 其中腕关节训练组件包括第三杆体，第三杆体上设有可与快接输出轴连接的第三快拆器；第三杆体的一端固定设有第三直线轴承；第三杆体的另一端设有第三配重块；所述第三直线轴承内滑动设有第三直线光轴；第三直线光轴的一端设有可与快拆销配合的第三销孔，另一端设有放置手掌的分指板；所述分指板上设有用于固定手掌的绑带；所述第三直线轴承上设有可防止第三直线光轴滑动和转动的第三压紧组件；所述第三压紧组件包括固定连接在一起的第三压紧螺杆和第三旋转头；第三压紧螺杆穿过第三直线轴承作用于第三直线光轴，第三压紧螺杆与第三直线轴承螺纹配合。在训练中，第三直线光轴在第三直线轴承中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第三直线光轴在第三直线轴承中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0013] 其中肩关节训练组件包括固定
套管；固定套管的左右两端分别滑动设有第四杆体和第五杆体；所述固定套管上设有可与快接输出轴连接的第四快拆器；第四杆体的一端滑动设置在固定套管内，另一端固定设有第四直线轴承；所述第四直线轴承内滑动设有第四直线光轴；第四直线光轴靠近第四快拆器的一端设有第三把手；第五杆体的一端滑动设置在固定套管内，另一端设有第四配重块；所述固定套管上位于第四快拆器和第四直线轴承之间设有用于固定上臂的第二承托固定部；所述固定套管的左右两端分别设有用于限制第四杆体和第五杆体在固定套管内滑动的
锁紧组件；所述锁紧组件包括与固定套管螺纹配合的锁紧螺杆，锁紧螺杆的一端设有锁紧旋转头，另一端伸入固定套管作用于第四杆体或第五杆体。使用时，先将第四杆体和第五杆体分别从固定套管内拉出，并通过锁紧组件锁紧，即可进行安装训练。在训练完成需要收纳时，只需将第四杆体和第五杆体向固定套管内压缩，再通过锁紧组件进行锁定，此时肩关节训练组件的整体长度就大大减小，便于收纳。
[0014] 上述机身上设有升降杆；所述训练机头固定连接在升降杆上。所述升降杆可以是手动调节，也可以是电动调节。
[0015] 同时还配设有供受测者坐位训练的训练座椅。训练座椅上设有用于固定身体的固定带，还设有在进行
[0016] 同时还具有训练收纳架；所述训练收纳架包括架体；所述架体上固定设有可用于固定收纳上肢关节训练装置的收纳板。
[0017] 上述架体上设有移动轮；
[0018] 上述控制系统包括输入模块、显示模块、
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器善运行的程序；所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
[0019] a、利用输入模块输入受测者信息；
[0020] b、当关节活动范围的任意一点都保持速度为零时，测试受测者的静态肌力并记录静态肌力数值；
[0021] c、当受测者依靠自身肌力在关节活动范围的任意一点进行
加速或减速运动时，根据扭矩传感器和角度传感器的感应向受测者施加反向扭矩以保证快接输出轴的匀速转动，同时测定受测者的动态肌力并记录动态肌力数值；
[0022] d、根据静态肌力数值和动态肌力数值生成力值曲线并在显示模块上显示；
[0023] e、根据力值曲线生成训练方案；
[0024] f、根据训练方案，控制指示灯组板，在透光板上显示训练时关节活动范围的亮区；
[0025] g、根据训练方案，控制快接输出轴的转速；
[0026] h、对
训练数据进行分析生成训练报告；
[0027] i、对训练数据进行数据统计，形成受测者
数据库。
[0028] 其中，根据快接输出轴的转速主要分为四种训练模式，即主动模式、被动模式、主被动模式和牵伸模式：
[0029] 主动模式：可调节不同的阻力进行抗阻训练。
[0030] 被动模式：部分患者的关节主动活
动能力较差，可以先让机器带动关节进行训练，被动运动范围要提前设置好，需在患者可接受的合理范围之内。
[0031] 主被动模式：带动患者按照
治疗师设置好的运动轨迹进行运动，在这个运动的过程中，患者可以自己带动机器加速或减速运动。
[0032] 牵伸模式：可设定牵伸角度、力量和总时间、单次时间、
频率等。
[0033] 所述输入模块一般为
键盘和/或
鼠标；而显示模块一般为显示器，如电视机等。所述显示模块固定设置在架体上；所述输入模块也放置在架体上。
[0034] 同时还配设有
打印机；所述打印机与控制系统连接；所述处理器执行所述程序时还能实现以下步骤：
[0035] j、通过输入模块和打印机，打印训练报告。
[0036] 其中，训练报告中的每一项都可分为线图、柱状图和区域图三种不同方式显示并可打印。
[0037] 上述机身上设有收纳槽；所述打印机设置在收纳槽内。
[0038] 本实用新型利用上述上肢关节功能评估康复训练系统进行评估的方法包括以下步骤：
[0039] Ⅰ、在上述上肢关节功能评估康复训练系统上，通过输入模块输入受测者信息；
[0040] Ⅱ、对受测者进行静态肌力测试和动态肌力测试，并生成力值曲线；根据力值曲线获得最大肌力，并根据最大肌力生成训练方案；
[0041] Ⅲ、选择游戏训练或者普通训练；当选择游戏训练时，根据在训练方案在显示模块上显示相应的互动游戏；当选择普通训练时，根据训练方案直接进行训练；
[0042] Ⅳ、对受测者训练中的数值进行记录并生成训练报告。
[0043] Ⅴ、对受测者训练中的数值进行分析并储存。
[0044] 同时，可以根据训练方案在透光板上显示关节活动范围区域灯光，然后进行训练。
[0045] 本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型主要针对脑
血管疾病、严重脑外损伤或其它的神经系统疾病造成上肢功能障碍及手术后需要恢复上肢功能的患者，具有激发肌肉残存力量，增强肌肉耐力，恢复关节协调能力及关节灵活性等功能；
[0046] (2)本实用新型通过增加互动训练游戏，对患者上肢关节的能力进行智能评估，提高患者的训练积极性，同时收集患者的评估和训练数据，提高治疗师的工作效率，降低工作强度；
[0047] (3)本实用新型结合扭矩传感器和角度传感器的感应
信号，并通过编码器对电机的转速进行实时控制，使得快接输出轴的转速一直保持一个速度，这也使得上肢关节训练装置可进行主动训练、被动训练、主被动训练和牵伸训练，大大增加了训练模式，从而适应各种训练需求；
[0048] (4)本实用新型中上肢关节训练装置包括肩关节训练组件、肘关节训练组件和腕关节训练组件，并可通过快拆结构和训练需求快速实现相应训练组件的快速更换；同时也使得整个系统满足肩关节、肘关节和腕关节的康复训练需求；大大降低生产成本，大大缩小占用空间；
[0049] (5)本实用新型中肩关节训练组件、肘关节训练组件和腕关节训练组件都可以满足多角度、多体位的训练需求；
[0050] (6)本实用新型可以在透明板上显示一个最佳训练范围，从而在提高训练的安全性的同时，也使得整个训练观感得到提升，有利于让受测者更加愉悦的完成训练或测试；
[0051] (7)本实用新型智能化程度高，可以通过肌力测试，形成个性化的训练方案，并且形成测试报告和数据统计。
附图说明
[0052] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体
实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0053] 图1为本实用新型中上肢关节功能评估康复训练系统的结构示意图；
[0054] 图2为本实用新型中训练主机的结构示意图；
[0055] 图3为本实用新型中训练机头的立体示意图；
[0056] 图4为本实用新型中训练机头的结构示意图；
[0057] 图5为本
发明中肩肘关节训练组件的结构示意图；
[0058] 图6为本发明中腕肘关节训练组件的结构示意图；
[0059] 图7为本发明中腕关节训练组件的结构示意图；
[0060] 图8为本发明中肩关节训练组件的结构示意图；
[0061] 图9为本发明中控制系统的电连接示意图；
[0062] 图10为本发明中肩关节的训练方式示意图；
[0063] 图11为本发明中肘关节的训练方式示意图；
[0064] 图12为本发明中腕关节的训练方式示意图。
具体实施方式
[0065] 见图1至图12，本实用新型中上肢关节功能评估康复训练系统，具有训练主机1、配套的上肢关节训练装置、训练座椅6、训练收纳架7和打印机9；所述训练主机1包括机身11、训练机头12、升降杆13和控制系统8；所述升降杆13设置在机身11上，训练机头12固定连接在升降杆13上；所述升降杆13可以是手动或者电动控制升降。
[0066] 所述训练机头12包括机壳，机壳内设有电机121、编码器122、联轴器123、扭矩传感器124、主动轮125、从动轮126、从动轴127、角度传感器128、快接输出轴129、电滑环130和减速箱131；电机121的输出端与减速箱131的输入端传动连接，减速箱131的输出端通过联轴器123与扭矩传感器124的输入端固定连接；所述电滑环130与扭矩传感器124连接；扭矩传感器124的输出端与快接输出轴129的一端固定连接，快接输出轴129的另一端伸出机壳并形成与上肢关节训练装置配合对接的快接端；所述主动轮125固定连接在扭矩传感器124的输入端，从动轮126固定连接在从动轴127上，主动轮125与从动轮126传动配合；所述从动轴127转动连接在机壳内；从动轴127的一端与角度传感器128连接；角度传感器128固定连接在机壳内；所述编码器122设置在电机121上且与电机121电连接；电机121、编码器122、扭矩传感器124、角度传感器128、电滑环130均与控制系统8电连接。
[0067] 所述训练机头12还包括均固定设置在机壳上的透光板132和指示灯组板133；所述快接输出轴129依次穿过透光板132和指示灯组板133；所述指示灯组板133与控制系统8电连接。
[0068] 所述上肢关节训练装置包括肩肘关节训练组件2、腕肘关节训练组件3、腕关节训练组件4和肩关节训练组件10；所述肩肘关节训练组件2包括第一杆体21，第一杆体21 上设有可与快接输出轴129连接的第一快拆器22；第一杆体21的一端固定设有第一直线轴承23；第一杆体21的另一端设有第一配重块24；所述第一杆体21上位于第一快拆器22和第一配重块24之间设有用于固定下臂的第一承托固定部28；所述第一直线轴承23内滑动设有第一直线光轴25；第一直线光轴25的一端设有可与快拆销5配合的第一销孔，另一端设有第一把手
26；所述第一直线轴承23上设有可防止第一直线光轴25 滑动和转动的第一压紧组件27；所述第一压紧组件27包括固定连接在一起的第一压紧螺杆和第一旋转头；第一压紧螺杆穿过第一直线轴承23作用于第一直线光轴25，第一压紧螺杆与第一直线轴承23螺纹配合；在训练中，第一直线光轴25在第一直线轴承23 中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第一直线光轴25在第一直线轴承23中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0069] 所述腕肘关节训练组件3包括第二杆体31，第二杆体31上设有可与快接输出轴129 连接的第二快拆器32；第二杆体31的一端固定设有第二直线轴承33；第二杆体31的另一端设有第二配重块34；所述第二直线轴承33内滑动设有第二直线光轴35；第二直线光轴35的一端设有可与快拆销5配合的第二销孔，另一端设有第二把手36；所述第二直线轴承33上设有可防止第二直线光轴35滑动和转动的第二压紧组件37；所述第二压紧组件37包括固定连接在一起的第二压紧螺杆和第二旋转头；第二压紧螺杆穿过第二直线轴承33作用于第二直线光轴35，第二压紧螺杆与第二直线轴承33螺纹配合；在训练中，第二直线光轴35在第二直线轴承33中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第二直线光轴35在第二直线轴承33中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0070] 所述腕关节训练组件4包括第三杆体41，第三杆体41上设有可与快接输出轴129 连接的第三快拆器42；第三杆体41的一端固定设有第三直线轴承43；第三杆体41的另一端设有第三配重块44；所述第三直线轴承43内滑动设有第三直线光轴45；第三直线光轴45的一端设有可与快拆销5配合的第三销孔，另一端设有放置手掌的分指板46；所述分指板46上设有用于固定手掌的绑带；所述第三直线轴承43上设有可防止第三直线光轴45滑动和转动的第三压紧组件47；所述第三压紧组件47包括固定连接在一起的第三压紧螺杆和第三旋转头；第三压紧螺杆穿过第三直线轴承43作用于第三直线光轴 45，第三压紧螺杆与第三直线轴承43螺纹配合。在训练中，第三直线光轴45在第三直线轴承43中的滑动可以满足训练时的补偿，保证训练效果和体验效果；而第三直线光轴45在第三直线轴承43中的转动可以满足多体位多角度的训练需求。
[0071] 所述肩关节训练组件10包括固定套管101；固定套管的左右两端分别滑动设有第四杆体102和第五杆体103；所述固定套管101上设有可与快接输出轴129连接的第四快拆器104；第四杆体102的一端滑动设置在固定套管101内，另一端固定设有第四直线轴承105；所述第四直线轴承105内滑动设有第四直线光轴106；第四直线光轴106靠近第四快拆器104的一端设有第三把手107；第五杆体103的一端滑动设置在固定套管 101内，另一端设有第四配重块108；所述固定套管101上位于第四快拆器104和第四直线轴承105之间设有用于固定上臂的第二承托固定部109；所述固定套管101的左右两端分别设有用于限制第四杆体102和第五杆体103在固定套管101内滑动的锁紧组件；所述锁紧组件包括与固定套管螺纹配合的锁紧螺杆，锁紧螺杆的一端设有锁紧旋转头，另一端伸入固定套管101作用于第四杆体
102或第五杆体103。使用时，先将第四杆体 102和第五杆体103分别从固定套管101内拉出，并通过锁紧组件锁紧，即可进行安装训练。在训练完成需要收纳时，只需将第四杆体102和第五杆体103向固定套管101内压缩，再通过锁紧组件进行锁定，此时肩关节训练组件10的整体长度就大大减小，便于收纳。
[0072] 所述训练座椅6可供受测者进行坐位训练。
[0073] 所述训练收纳架7包括架体71；所述架体71上固定设有可用于固定收纳上肢关节训练装置的收纳板72。所述架体71上设有移动轮。
[0074] 所述控制系统8包括输入模块81、显示模块82、存储器83、处理器84及存储在存储器83上并可在处理器84上运行的程序；所述处理器84执行所述程序时实现以下步骤：
[0075] a、利用输入模块81输入受测者信息；
[0076] b、当关节活动范围的任意一点都保持速度为零时，测试受测者的静态肌力并记录静态肌力数值；
[0077] c、当受测者依靠自身肌力在关节活动范围的任意一点进行加速或减速运动时，根据扭矩传感器124和角度传感器128的感应向受测者施加反向扭矩以保证快接输出轴 129的匀速转动，同时测定受测者的动态肌力并记录动态肌力数值；
[0078] d、根据静态肌力数值和动态肌力数值生成力值曲线并在显示模块上显示；
[0079] e、根据力值曲线生成训练方案；
[0080] f、根据训练方案，控制指示灯组板133，在透光板132上显示训练时关节活动范围的亮区；
[0081] g、根据训练方案，控制快接输出轴129的转速；
[0082] h、对训练数据进行分析生成训练报告。
[0083] i、对训练数据进行数据统计，形成受测者数据库
[0084] j、通过输入模块81和打印机9，打印训练报告。
[0085] 其中，根据快接输出轴129的转速主要分为四种训练模式，即主动模式、被动模式、主被动模式和牵伸模式：
[0086] 主动模式：可调节不同的阻力进行抗阻训练。
[0087] 被动模式：部分患者的关节主动活动能力较差，可以先让机器带动关节进行[0088] 训练，被动运动范围要提前设置好，需在患者可接受的合理范围之内。
[0089] 主被动模式：带动患者按照治疗师设置好的运动轨迹进行运动，在这个运动的过程中，患者可以自己带动机器加速或减速运动。
[0090] 牵伸模式：可设定牵伸角度、力量和总时间、单次时间、频率等。
[0091] 所述输入模块81一般为键盘和/或鼠标；而显示模块82一般为显示器，如电视机等。所述显示模块82固定设置在架体71上；所述输入模块81也放置在架体71上。
[0092] 所述机身11上设有收纳槽；所述打印机9设置在收纳槽内。
[0093] 本实用新型中上肢关节功能评估方法，其特征在于包括以下步骤：
[0094] ①在所述上肢关节功能评估康复训练系统上，通过输入模块81输入受测者信息；
[0095] ②对受测者进行静态肌力测试和动态肌力测试，并生成力值曲线；根据力值曲线获得最大肌力，并根据最大肌力生成训练方案；
[0096] ③选择游戏训练或者普通训练；当选择游戏训练时，根据在训练方案在显示模块82 上显示相应的互动游戏；当选择普通训练时，根据训练方案在透光板132上显示关节活动范围区域灯光，然后进行训练；
[0097] ④对受测者训练中的数值进行记录并生成训练报告。
[0098] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
