[发明专利]一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法

说明书

本发明公开了一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。已有的膝关节恢复装置需固定在坐具或床具上，装置结构大而笨重。本发明一种膝关节锻炼装置，包括大腿固定器、仿人体膝关节辅助装置和小腿固定器。第二环状气囊固定在小环形支架的内侧面。仿人体膝关节辅助装置包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊、类韧带机构和人造肌肉。类股骨机构包括第一条形滑轨、类股骨滑块和第一调节压紧组件。类胫骨机构包括第二条形滑轨、类胫骨滑块和第二调节压紧组件。类韧带机构包括底座、弹簧、限位块、运动条和位移传感器。本发明采用纯气动驱动，并结合人造肌肉，在传力过程中具有很好的缓冲效果，进而保证使用者锻炼的安全性。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。

背景技术

膝关节是人体下肢运动的关键部位，同时也非常容易受到损失。临床医学在针对膝关节疼痛，纠正膝关节畸形，治疗膝关节骨肿瘤等问题时，常采取膝关节置换手术治疗。患者在术后需要活动腿部，以促进血液回流；康复训练时需要长时间进行平衡、协调性练习。目前大多是依靠膝关节恢复装置来辅助患者的锻炼康复，已有的膝关节恢复装置需固定在坐具或床具上，装置结构大而笨重，刚性连接的运动方式和人体关节的柔韧运动不符，存在损害膝关节的安全隐患；驱动方式多采用液压或电机，在传力过程中存在缓冲较差的问题，会产生较大的冲击力，从而影响关节处的康复。因此，设计一种膝关节柔性恢复装置十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。

本发明一种膝关节锻炼装置，包括大腿固定器、仿人体膝关节辅助装置和小腿固定器。所述的大腿固定器包括大环形支架和第一环状气囊。第一环状气囊固定在大环形支架的内侧面。小腿固定器包括小环形支架和第二环状气囊。第二环状气囊固定在小环形支架的内侧面。

所述的仿人体膝关节辅助装置包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊、类韧带机构和人造肌肉。所述的类股骨机构包括第一条形滑轨、类股骨滑块和第一调节压紧组件。第一条形滑轨与大环形支架固定，与类股骨滑块构成滑动副。第一条形滑轨与类股骨滑块通过第一调节压紧组件固定。类股骨滑块的内端外凸设置。所述的类胫骨机构包括第二条形滑轨、类胫骨滑块和第二调节压紧组件。第二条形滑轨与小环形支架固定，与类胫骨滑块构成滑动副。第二条形滑轨与类胫骨滑块通过第二调节压紧组件固定。类股骨滑块远离大腿固定器的内端内凹设置。所述仿软骨气囊设置在类股骨滑块的内端与类胫骨滑块的内端之间。

所述的类韧带机构包括底座、弹簧、限位块、运动条和位移传感器。底座与类股骨滑块构成转动副。运动条的一端与类胫骨滑块铰接，中部与底座构成滑动副，另一端固定有限位块。限位块套至在运动条上，且位于底座与限位块之间。位移传感器的两端与底座、运动条分别固定。类韧带机构共有两个。两个类韧带机构内的运动条相互交叉。所述人造肌肉的两端与类股骨滑块、类胫骨滑块分别铰接。

进一步地，本发明一种膝关节锻炼装置还包括控制器和气路组件。所述的气路组件包括气源、溢流阀、气压传感器、电动减压阀、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和第四换向阀。所述溢流阀的进气口与气源的出气口连接，溢流口与外界环境连通。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、电动减压阀的进气口均与气源的出气口连接。电动减压阀的出气口与第四换向阀的进气口连接。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的工作气口与第一环状气囊、第二环状气囊、仿软骨气囊的进气口、人造肌肉上的气嘴分别连接。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的电磁控制接口与控制器的四个控制输出接口分别相连。气压传感器、两个位移传感器的信号输出接口与控制器的三个信号输入接口分别连接。电动减压阀的控制输入接口与控制器的压力调节接口连接。气源的供电接口通过继电器与电源连接。继电器的控制接口与控制器相连。

进一步地，所述的第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀及第四换向阀均为两位三通换向阀；所述两位三通换向阀的第一个工作位中，进气口截止，工作气口与出气口连通；第二个工作位中，进气口与工作气口连通，出气口截止。