上肢肌力强化辅助装置

摘要

本发明涉及一种上肢肌力强化辅助装置，其包括：框架；支承部件，其形成于上述框架，供使用者的躯体和臂的上臂依靠而放置；旋转部件，其向上述框架的前方延伸，供使用者的下臂放置，并能够以胳膊肘旋转轴为基准相对于上述框架以上下方向旋转；以及第一马达，其用于使上述旋转部件进行旋转运动，在上述使用者的上臂放置于上述支承部件的状态下，使上述旋转部件旋转而使使用者的胳膊肘进行关节运动，由此辅助臂的肌力强化。

权利要求

1.一种上肢肌力强化辅助装置，用于辅助臂的肌力强化，其特征在于，

包括：

框架；

支承部件，其形成于所述框架，供使用者的躯干和臂的上臂依靠而放置；

旋转部件，其在静止位置水平地向所述框架的前方延伸，供使用者的下臂放置，并能够以胳膊肘旋转轴为基准相对于所述框架以上下方向旋转；以及第一马达，其用于使所述旋转部件进行旋转运动，在所述使用者的上臂放置于所述支承部件的状态下，使所述旋转部件旋转而使使用者的胳膊肘进行关节运动，由此辅助臂的肌力强化，所述旋转部件能够相对于所述框架向左右方向移动。

2.根据权利要求1所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，还包括：

主把手，其与所述旋转部件结合，供使用者把持；和第二马达，其用于使所述主把手旋转，所述主把手能够以形成于所述旋转部件的把手旋转轴为基准相对于所述旋转部件以上下方向旋转，使所述主把手旋转而使使用者的手腕进行关节运动，由此辅助臂的肌力强化。

3.根据权利要求2所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，在所述旋转部件形成有辅助把手，供用于帮助所述使用者的肌力强化运动的辅助人员把持。

4.根据权利要求2所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述主把手能够相对于所述旋转部件进行装卸。

5.根据权利要求4所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，还包括：

腕垫，其在所述使用者的臂外侧支承手腕；和手腕保护带，其包括与所述腕垫结合并能够相互联接的多个带状物，在使用者把持与所述旋转部件分离的所述主把手，并利用所述腕垫支承使用者的手腕的状态下，将带状物相互联接，而将所述主把手固定支承于所述使用者的手。

6.根据权利要求5所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述主把手包括在所述使用者的臂内侧支承手腕的手腕板。

7.根据权利要求1所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述旋转部件包括：

旋转主体，其以所述胳膊肘旋转轴为中心旋转；和移动主体，其形成于所述旋转主体的前端部，所述移动主体能够相对于所述旋转主体向前后方进行位置移动。

8.根据权利要求7所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，包括使所述移动主体和所述旋转主体联接的固定销，在所述移动主体和所述旋转主体通过所述固定销被联接的状态下，所述移动主体能够相对于所述旋转主体弹性地进行前后方的位置移动。

9.根据权利要求7所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，与所述胳膊肘旋转轴连结的所述旋转主体的后端部形成为供使用者的胳膊肘放置的“U”字形结构。

10.根据权利要求1所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述旋转部件能够相对于所述框架以上下方向进行高度调节。

11.根据权利要求1所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，在所述框架的后方形成有椅子结合部，所述椅子结合部与供使用者落座的椅子部件结合，所述框架以如下高度形成：在使用者落座的状态下能够将躯干支承于所述支承部件。

12.根据权利要求11所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述椅子部件能够相对于所述椅子结合部装卸。

13.根据权利要求12所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，所述椅子部件能够相对于所述椅子结合部在前后方向上进行位置移动。

14.根据权利要求1所述的上肢肌力强化辅助装置，其特征在于，还包括用于控制所述旋转部件的运动状态的远程控制器。

说明书

上肢肌力强化辅助装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种上肢肌力强化辅助装置，更具体而言涉及一种辅助康复者或老弱者的上肢肌力强化运动的上肢肌力强化辅助装置。

[0002] [关于国家支援研究开发的说明]

[0003] 本研究是在韩国科学技术研究院的主管下，通过未来创造科学部韩国研究基金会(全球前沿事业，基于远程监控(telepresence)实施感觉运动作业的以肌电图信号为基础的动作意图预测及主动触觉恢复技术开发，课题序号：1345201314)的支援得以实现。

背景技术

[0004] 作为用于强化由于身体老龄化引起上肢肌力机能弱化的老弱者或者由于脑中风或者事故等而丧失肌力的患者的肌力的康复器械，使用上肢肌力强化辅助装置。

[0005] 然而，现有的上肢肌力强化辅助装置，大部分是以外骨骼形状包围臂而辅助肌力强化的形态，这会承受器械本身的荷重，由此产生对于重量的负担，需要将臂装入器械或者将臂包围的作业，因此存在穿戴非常耗时的缺点。另外，难以修正人体关节的旋转轴和器械的旋转轴使它们整合，使用不便，而且还因使用者而发生使用不灵活的情况。

[0006] 并且，现有的上肢肌力强化辅助装置被构成为仅集中于臂，而对于实际上身体整体的行动非常困难的老弱者或患者而言，非常难以应用。

[0007] 为了使老弱者或患者适当地进行康复运动，使用者不论是谁都应当能够容易利用，考虑到行动不便的使用者的状态而而应该考虑多种便利且安全的装置，但实际情况是现有方法中未能提供用于解决这种问题的方法。

发明内容

[0008] 本发明用于解决如上所述的现有技术的问题，其目的在于提供容易利用，能够与使用者的体型相对应地自由更换，并且考虑了使用者的便利和安全的上肢肌力强化辅助装置。

[0009] 本发明用于解决现有技术的问题，其目的在于提供一种上肢肌力强化辅助装置，其包括：框架；支承部件，其形成于上述框架，供使用者的躯体和臂的上臂依靠而放置；旋转部件，其向上述框架的前方延伸，供使用者的下臂放置，并能够以胳膊肘旋转轴为基准相对于上述框架以上下方向旋转；以及第一马达，其用于使上述旋转部件进行旋转运动，在上述使用者的上臂放置于上述支承部件的状态下，使上述旋转部件旋转而使使用者的胳膊肘进行关节运动，由此辅助辅助臂的肌力强化。

[0010] 根据一实施例，上肢肌力强化辅助装置还包括：主把手，其与上述旋转部件结合，供使用者把持；和第二马达，其用于使上述主把手旋转，上述主把手能够以形成于上述旋转部件的把手旋转轴为基准相对于上述旋转部件以上下方向旋转，使上述主把手旋转而使使用者的手腕进行关节运动，由此辅助臂的肌力强化。

[0011] 另外，在上述旋转部件可以形成有辅助把手，供用于帮助上述使用者的肌力强化运动的辅助人员把持。

[0012] 另外，上述主把手可以形成为能够相对于上述旋转部件装卸。

[0013] 另外，上肢肌力强化辅助装置还可以包括：腕垫，其在上述使用者的臂外侧支承手腕；和手腕保护带，其包括与上述腕垫结合并能够相互联接的多个带状物，在使用者把持与上述旋转部件分离的上述主把手，并利用上述腕垫支承使用者的手腕的状态下，将带状物相互联接，而将上述主把手固定支承于上述使用者的手。

[0014] 另外，上述主把手可以包括在上述使用者的臂内侧支承手腕的手腕板。

[0015] 根据一实施例，上述旋转部件包括：旋转主体，其以上述胳膊肘旋转轴为中心旋转；和移动主体，其形成于上述旋转主体的前端部，上述移动主体能够相对于上述旋转主体向前后方进行位置移动。

[0016] 另外，可以在上述移动主体和上述旋转主体通过固定销被联接的状态下，上述移动主体能够相对于上述旋转主体弹性地进行前后方的位置移动。

[0017] 另外，与上述胳膊肘旋转轴连结的上述旋转主体的后端部可以形成为供使用者的胳膊肘放置的“U”字形结构。

[0018] 另外，上述旋转部件可以形成为相对于上述框架向左右方向移动。

[0019] 另外，上述旋转部件可以形成为能够相对于上述框架以上下方向进行高度调节。

[0020] 另外，在上述框架的后方可以形成有椅子结合部，上述椅子结合部与供使用者落座的椅子部件结合，上述框架可以以如下高度形成：在使用者落座的状态下能够将躯体支撑于上述支承部件。

[0021] 另外，上述椅子部件能够相对于上述椅子结合部装卸。

[0022] 另外，上述椅子部件可以形成为能够相对于上述椅子结合部在前后方向上进行位置移动。

[0023] 另外，上肢肌力强化辅助装置还可以包括用于控制上述旋转部件的运动状态的远程控制器。

附图说明

[0024] 图1是本发明的一实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置的立体图。

[0025] 图2是一方式所涉及的辅助缓冲垫的立体图。

[0026] 图3及图4是用于说明旋转部件的动作的图。

[0027] 图5是图1的上肢肌力强化辅助装置的使用状态图。

[0028] 图6是图1的上肢肌力强化辅助装置的局部放大立体图。

[0029] 图7a及图7b示出了以上下方向进行位置移动的旋转部件的状况。

[0030] 图8示出了以前后方向进行长度伸缩的旋转部件的状况。

[0031] 图9是示出旋转部件的内部结构的概念图。

[0032] 图10是图1的上肢肌力强化辅助装置的另一局部放大立体图。

[0033] 图11a及图11b示出了相对于旋转部件装卸的主把手。

[0034] 图12a及图12b示出了本发明的一实施例所涉及的把持辅助部件的状况。

[0035] 图13a及图13b示出了变形的主把手的结构。

具体实施方式

[0036] 以下，参照随附的附图对本发明的优选实施例进行说明。本发明参照附图所示出的实施例进行了说明，但这只是一个实施例，本发明的技术构思和其核心构成及作用不会被这些约束。

[0037] 图1是本发明的一实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1的立体图。

[0038] 如图1所示，上肢肌力强化辅助装置1包括：框架10；支承部件30，其形成于上述框架10的上部，供使用者能够支承躯体；以及旋转部件21，其向框架10的前方延伸，能够放置使用者的下臂。

[0039] 框架10包括向后方倾斜地延伸的两个垂直部110、横穿两个垂直部110的上部的第一水平部170(参照图6)、以及横穿两个垂直部110的中间的第二水平部102。

[0040] 在两个垂直部110分别附着有三角形状的脚130，在第二水平部102的中间形成有柔和地弯曲而支承地面的椅子结合部140(参照图10)。

[0041] 框架10的整体高度形成为：在使用者落座于与椅子结合部140结合的椅子部件40的状态下使用者能够将躯干支承于形成在框架10的上端的支承部件30这一程度的高度。

[0042] 在框架10的第一水平部170结合有两个端面以斜线倾斜的支承部件30。使用者能够使躯体和臂的上臂依靠在支承部件30而放置(参照图5)。

[0043] 支承部件30的前后方端面的倾斜度形成为能够使使用者的腋窝位于支承部件30的尖上端。支承部件30可以由能够使使用者体会到舒适感的松软的材质形成。

[0044] 由于支承部件30难以形成为适合所有使用者的体型，所以在支承部件30的后方侧端面可以结合多种形状的辅助缓冲垫31。

[0045] 图2是一方式所涉及的辅助缓冲垫31的立体图。辅助缓冲垫31具有比支承部件30鼓起的形状，并由更松软的材质形成。辅助缓冲垫31的形状或材质可以考虑使用者的体型或状态来选择。

[0046] 如图1所示，在辅助缓冲垫31形成有能够与支承部件30结合的带状物32，从而能够将辅助缓冲垫31相对于支承部件30装卸。

[0047] 支承体22与框架10的第一水平部170结合，并将旋转部件21以能够相对于胳膊肘旋转轴220旋转的方式支承。

[0048] 在支承体22内部具备第一马达221，胳膊肘旋转轴220通过第一马达221的驱动力旋转。

[0049] 旋转部件21包括相对于支承体22以能够旋转的方式连结的旋转主体211、和形成于上述旋转主体211的前端部的移动主体213。

[0050] 在旋转主体211的后端部形成有能够供使用者的胳膊肘放置的具有大致“U”字形状的凹陷结构的放置部212，在旋转主体211的前端部结合有大致“L”字形状的移动主体213。

[0051] 在移动主体213具备第二马达214，与旋转主体211的延伸方向实质上相同地延伸的手腕旋转轴216与第二马达214连结。

[0052] 在手腕旋转轴216一体形成有大致“匸”字形状的把手结合部件215，在把手结合部件215结合有主把手50。

[0053] 在主把手50的相反侧，根据需要附着有能够装卸的辅助把手60。辅助人员能够在把持辅助把手60的状态下，辅助及引导使用者的适当的运动。

[0054] 图3及图4是用于说明旋转部件的动作的图。

[0055] 如图3所示，旋转部件21能够通过第一马达211的驱动力以胳膊肘旋转轴220为基准，相对于框架10以上下方向旋转。

[0056] 应理解在本说明书中使用的用语“上下方向”、“左右方向”和“前后方向”不是表示相对于地面的绝对的方向，而是为了说明各结构间的相对的位置关系而使用的。

[0057] 另外，在本说明书中使用的“A部件相对于B部件以上下方向旋转”意味着旋转的A部件的至少一部分相对于B部件以具有相对的高度变化的方式进行旋转。

[0058] 在本实施例中，旋转部件21的旋转范围为以水平方向为基准的±80°。

[0059] 虽然在图中没有具体示出，但为了将旋转部件21的旋转范围限制为±80°的范围，在支承体22具备挡块(stopper)。

[0060] 另一方面，如图4所示，主把手50能够通过第二马达214的驱动力以手腕旋转轴216为基准相对于旋转部件21以上下方向旋转。

[0061] 在本实施例中，主把手50的旋转范围为以垂直方向为中心的±80°。

[0062] 再次参照图1，在框架10的垂直部110的侧面具备使装置紧急停止的紧急开关150。在支承部件30附近附着有能够控制装置的远程控制器60。

[0063] 在框架10的两侧形成有能够供远程控制器60电连接的电缆接头(cable jack)，远程控制器60可以在框架10的左右侧选择性地连结。

[0064] 其中，远程控制器60也可以由无线装置构成，可以在支承部件30或框架10以内置(built-in)方式安装。

[0065] 在形成于框架10的后方的椅子结合部140结合有能够供使用者落座的椅子部件40。

[0066] 图5是本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1的使用状态图。

[0067] 参照图1及图5，使用者落座在椅子部件40并将上臂和躯体舒适地依靠在支承部件30使用辅助装置1。若使用者将下臂放置于旋转部件21，则胳膊肘会自然地位于在旋转主体
211的后端部形成的“U”字形状的放置部212，能够直接把持主把手50。

[0068] 利用左手使远程控制器60运转而驱动第一马达221及/或第二马达214。

[0069] 第一马达221使旋转部件21整体以上下方向旋转，使使用者的胳膊肘关节进行动作，由此辅助使用者的肌力强化。第二马达214使使用者所把持的主把手50以手腕旋转轴215为中心旋转而使使用者的手腕关节进行动作，由此辅助使用者的肌力强化。

[0070] 此时，为了使用者的安全，辅助人员可以在把持辅助把手60的状态下，引导使用者以适当的强度进行运动。

[0071] 通过利用远程控制器60控制第一马达221及/或第二马达214，能够适当地调节希望的运动强度、次数及时间等。

[0072] 在图5中示出了使用者执行右臂的肌力强化运动的状况，但有必要使使用者的左右臂均容易进行运动。

[0073] 因此，本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1使旋转部件21相对于框架10以左右方向进行位置调整，从而使使用者能够选择性地放置左右臂。

[0074] 图6是从下侧观察本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1的局部放大立体图。

[0075] 如图6所示，在框架10的第一水平部170的下方沿第一水平部170的长度方向形成有引导槽171。

[0076] 支承体22具备大致“匸”字形状的主体222，在主体222的两侧附着有第一马达221。在主体222的中央，旋转主体211以能够旋转的方式连结。

[0077] 在引导槽171形成有能够沿着引导槽171向左右进行直线运动并向下方延伸的移动突起225，移动突起225贯通支承体22的主体222的中央而进行结合。

[0078] 在移动突起225形成有操作杆223，若使用者拉拽操作杆223，则移动突起225与框架10的联接解除，移动突起225能够沿着引导槽171向左右移动。随着移动突起225的左右移动，支承体22能够相对于框架10进行左右移动，旋转部件21整体能够相对于框架10进行左右移动。

[0079] 若使用者放下操作杆223，则移动突起225与框架10再次联接，移动突起225相对于框架10固定位置，旋转部件21在框架10的左右方向上被定位。

[0080] 通过这种构成，能够与使用者的左右臂的位置相对应地使旋转部件21向左右移动，或者配合使用者的体型而使旋转部件21位于适当的位置。

[0081] 另一方面，由于所有使用者的体型均不同，所以本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1能够以供多个使用者利用的方式提供结构上的便利。

[0082] 以下，参照图7至图11进行说明。

[0083] 如图7a及图7b所示，旋转部件21能够相对于框架10以上下方向进行位置调整。

[0084] 像图7a详细示出的那样，在移动突起225沿着长度方向形成有多个固定槽2550，在支承体22具备能够与固定槽2550连接的固定销224。

[0085] 若拉拽固定销224而从当前连接的固定槽拔出固定销，则支承体22能够沿着移动突起225的长度方向向上下进行位置调整。若将支承体22位于希望的高度，并将固定销224与形成于相应位置的固定槽2550连接，则旋转部件21能够再次相对于框架10固定。

[0086] 另外，由于每个使用者的下臂的长度不同，因此如图8所示，移动主体213形成为能够相对于旋转主体211沿长度方向进行位置移动，从而使旋转部件21的整体长度进行伸缩。

[0087] 图9是用于说明移动主体213和旋转主体211的内部结构的概念图。

[0088] 如图9所示，在收容于移动主体213内部的旋转主体211形成有两个支承部2113，在两个支承部2113之间，形成有多个通孔2111的固定部2110经由弹簧2112与两个支承部2113连结。在移动主体213的下端具备固定销2130。

[0089] 若使用者拉拽固定销2130，则固定销2130与固定部2110的通孔2111分离，原本相互联接的旋转主体211和移动主体213的联接解除，从而移动主体213能够相对于旋转主体211在长度方向上自由地移动。

[0090] 若使移动主体213位于相对于旋转主体211而言所希望的位置，并将固定销213插入于位于相应位置的通孔2111，则移动主体213与旋转主体211联接，从而长度方向的自由移动受约束。

[0091] 然而，对移动主体213进行约束的固定部2111利用弹簧2112与旋转主体211连结，因此即便处于移动主体213与旋转主体211相互联接的状态，移动主体213也能够相对于旋转主体211以规定的长度弹性地进行前后方的位置移动。

[0092] 在使用时，若旋转部件21的长度被固定，则在旋转部件21向上下旋转的情况下，会对使用者的手腕或者胳膊肘部分施加负担。

[0093] 如上所述，通过即便在移动主体213与旋转主体211相互联接的状态下，也能够使移动主体213相对于旋转主体211弹性地进行前后移动，由此旋转部件21的长度根据旋转部件21的旋转状态被弹性地调整，从而能够预防使用者的负担和受伤。

[0094] 图10是用于说明为了方便使用者使用的椅子部件40的结构的图。

[0095] 如图10所示，椅子部件40具备椅子板410、向椅子板410下方延伸的第一延伸部411、向与第一延伸部411相同的方向延伸并支承第一延伸部411的第二延伸部412、以及从第二延伸部412沿与地面水平的方向延伸的第三延伸部413。

[0096] 第一延伸部411具备与椅子板410结合的大径部4111、和直径比上述大径部4111小的小径部4112，小径部4112插入于第二延伸部412内。

[0097] 在小径部4112沿着长度方向形成有多个通孔4113，在第二延伸部412具备能够与通孔4113连接的固定销421。

[0098] 在将固定销421与通孔4113分离，并将椅子板410和第一延伸部411向上下调整之后，再次将固定销421与和相应位置对应的通孔4113结合，由此能够调节椅子部件30的高度。

[0099] 另一方面，第三延伸部413与形成为两个分支的椅子结合部140结合。

[0100] 在椅子结合部140沿着长度方向形成有多个通孔1411，在第三延伸部413具备能够与通孔1411连接的固定销422。

[0101] 在将固定销422与通孔1411分离，并相对于椅子结合部140在前后方向推动第三延伸部413而调整位置之后，将固定销422与和相应位置对应的通孔1411结合，由此能够使椅子部件30相对于框架10以前后方向进行移动。

[0102] 在椅子结合部140的后方结合有防脱框架414，该防脱框架414用于防止椅子部件40向后方过度移动而无法预期地与椅子结合部140分离。

[0103] 若除去该防脱框架414，则能够将椅子部件40从后方抽出而与椅子结合部140分离。

[0104] 可以在分离出椅子部件40的空间内设置轮椅。通过以能够分离椅子部件40的方式构成，能够消除需要将行动不便的使用者从轮椅移向椅子部件40的不便。

[0105] 本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1以主把手50能够相对于把手结合部215装卸的方式构成。

[0106] 图11a及11b是用于说明能够装卸的主把手50的结构的图。

[0107] 如图11a及11b所示，主把手50包括能够供使用者把持的主体51、形成于主体的上下端附近的缝隙54、在缝隙54内部以上下方向延伸的扁平的杆(未图示)、能够使上述杆旋转的旋转操作杆53、以及用于对上述旋转操作杆53进行锁定或者解除锁定的锁定部件52。

[0108] 在把手结合部215的两端部形成有能够供形成于缝隙54内的杆连接的连接槽2151。

[0109] 如图11a所示，若使旋转操作杆53向开放位置旋转，则扁平的杆的短边方向侧面被配置成朝向连接槽2151。

[0110] 如图11b所示，若使旋转操作杆53向关闭位置旋转，则扁平的杆在连接槽2151内部旋转而被配置成使长边方向侧面朝向连接槽2151的入口侧。连接槽2151的入口的宽度形成得比长边方向的长度小，从而主把手50与把手部件215结合。将锁定部件52拉向上方而防止旋转操作杆53无法预期地旋转。

[0111] 这样，通过以主把手能够相对于把手结合部215装卸的方式构成，能够根据使用者的体型及状态来交替多种形状的主把手。

[0112] 另一方面，存在肌力非常微弱或者因受伤不能随意使肌肉动作的患者不能自己固定手腕或者不能自己把持主把手50的情况。

[0113] 为了弥补这些方面，本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1还具备帮助使用者的把持的把持辅助部件。

[0114] 图12a及图12b示出了本发明的一实施例所涉及的把持辅助部件的状况。

[0115] 如图12a及图12b所示，把持辅助部件是包括在使用者的臂外侧支承手腕的腕垫510、和与上述腕垫510结合并能够相互联接的多个带状物511、513的手腕保护带。

[0116] 首先，使使用者把持与旋转部件21分离的主把手50，在利用腕垫510从外侧支承使用者的手腕的状态下将带状物511、513相互联接，那么即使在使用者不能直接施力而把持主把手50的情况下，也能够将主把手50固定支承于使用者的手。

[0117] 可以变更地或追加地，对主把手的结构进行变形而辅助使用者的把持。

[0118] 图13a及图13b示出了变形的主把手的结构。

[0119] 如图13a及图13b所示，主把手50'在前面描述的主把手50的结构的基础上还包括在使用者的臂内侧支承手腕的手腕板51'。

[0120] 若将主把手50'与上述手腕保护带一起使用，则能够将主把手50'固定支承于完全不能对手腕施力的使用者的手。

[0121] 根据本实施例所涉及的上肢肌力强化辅助装置1，使用者仅在将躯体和上臂舒适地放置于支承部件并将下臂放置在旋转部件上的状态下抓住主把手，就能够直接进行使用，因此行动不便的使用者能够容易利用。

[0122] 另外，由于旋转部件21的具体结构与使用者的体型及状况相对应地进行位置调整，所以能够根据使用者灵活利用。