具有力启动夹持功能的辅助抓握工具

摘要

本发明涉及用于辅助诸如由于关节炎、受伤、或使力量减弱的其它生理问题而导致身体受到伤害的人抑制其尤其手和/或腕部的移动的辅助装置。通过将包括至少两个夹具和将每一个夹具连接到人的手指的辅助工具来解决此，其中夹具适于在闭合和松开夹具的方向上移动地跟随人的各个手指，并且其中辅助工具的启动包括将夹具单向地锁定在当前位置。本发明还引入用于将辅助工具连接到主体部分的安装装置，并且其中所述安装装置包括用于根据需要分离和连接此及其它工具的联接装置。

说明书

技术领域

本发明涉及用于协助诸如由于关节炎、受伤、或使力量减弱的其它生 理问题而导致身体受到伤害的人的、尤其手和/或腕部的移动受限制的人的 辅助装置。通过引入具有至少两个夹具和将每一个夹具连接到人的手指的 装置的辅助工具来解决此问题，其中夹具适于至少在抓握和释放物体的方 向上跟随一个或多个手指，并且其中夹具适于定位在人的手指的旁边。当 人已经移动辅助工具以抓握物体时，辅助工具的启动确保夹具的单向锁 定，这意味着所述夹具在其释放方向上的移动上锁定。

本发明涉及用于辅助诸如由于关节炎、受伤、或使力量减弱的其它生 理问题而导致身体受到伤害的人、尤其手和/或腕部的移动受限制的人的辅 助装置。

背景技术

相当多的人由于诸如风湿病或其它形式的关节炎的受伤或各种疾病 而使得手和腕部受到变形、慢性疼痛及其它损伤。这种损伤通常使得受到 损伤的人难以或不可能抓握并有效地使用和操纵例如诸如钢笔、铅笔、或 其它书写工具、剪刀、牙刷、炊具(例如，刀、叉、搅拌器、刮铲等)等的 工具。

许多人能够移动其臂，甚至能够移动其手指，但是需要力量来抓紧各 种装置并牢牢地保持所述装置。

因此，本发明的目的是引入一种装置，专用和多用途辅助装置，所述 辅助装置可以协助或能够使具有肉体上受到伤害的手和/或腕部的人更加 容易地握持并使用各种手持式工具和装置(例如，牙刷、钥匙、剪刀、钳子、 和炊具)，其中本发明特别地引入一种协助牢牢地抓握物体的工具，这尤其 适于能够移动其臂、手和手指但是仅仅没有牢牢地抓握物体的力量的使用 者。本发明的目的尤其是引入一种具有夹具的装置，所述夹具放置在使用 者的手指与将要被握持的物体之间，使得由辅助工具施加的握持力不会影 响手指，但是仅增加辅助工具的夹具与物体之间的压力。

诸如例如US4,167,044中所示的现有技术辅助工具的一个缺陷在于夹 具定位在使用者的手指的“顶部上”，从而将手指压到将被抓握的物体上， 或者所述夹具定位在使用者的“手的内侧”(例如参见US5,800,561或还没 有公开的申请PCT/DK2011/000044)。这些策略中的每一个都具有多个缺 陷。

可能有利的是这种辅助装置或工具的使用者在某种程度上通过自身 形成夹持而不是使辅助装置完成整个抓握，诸如训练使用者，然后仅仅使 所述辅助装置在物体上形成牢固夹持，而没有由于缺乏力量或仅没有能量 松开物体的风险。

本发明引入与PCT/DK2011/000044中公开的相同类型的辅助工具，但 是解决如上所述的缺陷。

发明内容

通过将与公开的PCT/DK2011/000044相同类型具有大部分公开的特 征的辅助工具来解决此问题，所述辅助工具例如包括至少两个夹具和将每 一个夹具连接到人的手指的装置，其中夹具适于至少在抓握和释放物体的 方向上跟随各个手指。当人已经移动辅助工具以抓握物体时，辅助工具的 启动确保夹具的单向锁定，这意味着所述夹具在其释放方向上的移动上锁 定。

依此方式，使用者可以自己移动手并因此将辅助工具移动到物体并抓 握物体。夹具至少在抓握和释放物体的方向上跟随手指并跟随握持力，在 该跟随中，对物体的握持随后被建立以即使使用者没有显著的力量也能够 保证牢固的抓握。这种握持通过辅助工具适于以比启动时抓握的力量稍微 大的力量使对物体的抓握变紧而形成。

在本发明中，通过引入一种用于与人的手结合或与人的手结合使用的 辅助工具来解决缺陷，所述辅助工具包括至少两个夹具，其中所述夹具适 于至少在抓握和释放物体的方向上移动，其中当通过预定力启动时，所述 辅助工具或所述装置建立在所述物体上的握持，其特点在于，所述预定力 可以被调节。

依此方式，在辅助装置接管所述握持之前，辅助装置可以对于必须例 如尽其所能地或几乎尽其所能地进行挤压的人来说被调节至单个使用者 的手的力量。

被启动的握持优选地包括单向锁定夹具，使得所述夹具被在其在释放 方向上的移动上锁定，并且进一步地，其中所述握持还进一步使夹具在抓 握方向上移动，以形成比启动时稍紧的抓握。然后，牢固的握持被确保， 也就是没有所述抓握被无意间地松开的风险，但是所述抓握实际上仍然可 以通过使用者被更进一步地抓紧。

为了知道使用者利用辅助工具在物体上挤压或按压的力，夹具抓握到 物体上的实际的力可以通过将力传感器包括到辅助工具或测量夹具中的 一个或更多个的应变仪来测量。

在一个优选的实施例中，握持的实际启动通过引入开关被开始，并且 其中握持通过以预定力按压启动开关被启动。这种启动开关可以定位在夹 具中的一个夹具上，使得当夹持时所述启动开关可以在诸如手指的身体部 位与夹具中的一个夹具之间被挤压。

所述系统还可以包括计算机芯片，并且其中计算机芯片包括基于测量 的力确定预定力的程序，并连接到控制其或计算机芯片的启动开关。这尤 其可以使得能够引入预定力的智能设置，使得所述计算机芯片根据使用者 的手的当前力量定期地计算预定力。另外或可选地，计算机芯片用作数据 收集装置，和/或可以与接收器进行数据通信以发送测量值和/或接收新的 信息/指令。

为了提供诸如定期的训练计划的训练，辅助工具可以包括定期要求使 用者挤压物体并且然后通过直接基于测量值或基于测量值的一些计算值 将该测量值作为新的预定启动力的基准的装置。然后辅助装置定期地通过 要求使用者挤压物体直到可以以不同于启动力的预定启动力建立握持为 止，来帮助训练使用者。

附图说明

图1是本发明的基本原理的夹具的辅助工具的简单图例；

图2是本发明的辅助工具的设置的一个基本实施例的图例；

图3A和3B是本发明的要素的简单图例，其中辅助工具包括能够被推 到旁侧的可移动部分；

图4是可移动部分如何可以被锁定到一个位置的一个实施例；

图5是公开根据本发明的接触平台的一个实施例的辅助工具的简单图 例的俯视图；以及

图6是公开根据本发明的接触平台的第二实施例的辅助工具的简单图 例的俯视图。

具体实施方式

图1示意性地显示了根据本发明的辅助工具1的构思，其中所述图例是 一个实施例设置的侧视图，所述设置具有定位在使用者的手指3a的旁边的 至少一个夹具2a，其中“旁边”被定义为在垂直于如由箭头4所示的抓握 和释放方向的方向上。至少一个夹具2b可以适于相关手指可以压到夹具2b 上，其中所示实施例中的相关手指是拇指3b，并且如在所示的实施例中所 述至少一个夹具可以包括开关5。

夹具2能够与手指一起至少在抓握和释放物体6的方向4上移动。

当辅助工具1被设置成与物体4连接时，如图2所示，使用者通过夹具2 和手指抓握在物体上。

在所示的实施例中，夹具2b中的至少一个具有启动开关5，所述启动 开关5被定位成使得当相关手指(在图中拇指3b)以预先限定的力按压启动 开关5时，夹具联锁机构被启动(未示出)，从而优选地以单向方式将夹具2 优选所有夹具2锁定在其当前位置，其中单向方式表示所述夹具在释放方 向上的移动上被锁定，但是可以在抓握方向上自由移动。

辅助工具1还适于形成对物体6的握持，这种握持通过以比在启动时抓 握的力量略微大的力量使对物体6的抓握变紧而形成。这进一步使得需要 夹具2没有按压到使用者的手指3上，或者这种额外变紧的抓握可能会十分 疼痛。

图2示出了根据本发明的辅助工具1的一个非限制性实施例。

该图显示了具有夹具2的辅助工具1，所述夹具2联接18到驱动单元17， 其中驱动单元17包括驱动并控制夹具2的所有装置，并且是连接到安装装 置9的部件。安装装置9是在诸如腕部或臂处以任何已知方式牢牢地固定到 使用者的装置。联接器18优选地包括两个柔性接头11，其中所述柔性接头 分别提供辅助工具1相对于驱动单元17的上下或来回以及侧向或左右的移 动或旋转。然而，这些柔性接头11适于当辅助工具1被启动时在其旋转上 锁定，从而将相对位置至少基本上“冻结”到其启动时的它们的相对位置。

夹具2中的至少一个由拉动夹具2的线12驱动，并且其中线12连接到齿 条13，其中齿条13又由齿轮系统14以如下方式操作：齿条和连接的齿轮的 齿被成形为使得当系统被启动时连接的齿轮可以防止齿条在松开夹具2的 抓握的方向上移动但不阻止齿条在使抓握变紧的方向上移动(这是前面所 述的单相变紧的原理的另一个示例)。

本领域的技术人员将认识到如何使齿条13和齿轮14的齿实现此，或例 如可以通过使齿轮14在一个方向上的旋转上锁定，而在相反的方向上的旋 转上不锁定、通过电动机控制、通过致动器控制等来实现类似效果的任何 其它方式。进一步地，所示的实施例包括驱动例如齿轮系统14的电动机15。 本发明不局限于实现此的确切方式，而使限于重要方面，即，即使夹具2 已经通过系统的启动被锁定，这仅被理解为在松开方向上的锁定，而不被 理解为在夹具2的夹紧或变紧方向上的锁定。使用辅助工具1的人自己可以 通过使用其自己的手指使夹具2变紧来使抓握变紧，即使人松开手指的抓 握，所述系统也能够防止所述抓握被再次松开，至少直到系统再次停用为 止。

在一个优选的实施例中，所述系统操作使得在夹具2的抓握的启动之 后，通过比启动时稍微使所示抓握变紧来建立握持，其中这通过电动机15 来驱动。夹具2进一步使抓握变紧的程度可取决于多个因素，如被预先限 定，基于被第二只手任选地操作的辅助工具2的使用者的一些启动和/或基 于夹具2中的一个或多个的适于测量夹紧力或使抓握变紧的力或握紧力的 应变仪，其中例如这些中的一个或多个可以通过计算进一步使抓握变紧的 算法而被使用。

图2仅示出了辅助工具1的一个可能的实施例，对于电动机15的替代致 动系统可以仅仅作为线12、齿条13和齿轮14系统等的替代方案被引入。

夹具2可以例如通过本领域所公知的任何类型的致动器由诸如电气、 静电、磁、气动、液压、机械或线装置的驱动器操作。这些驱动器可以通 过以预定的力在手指处按压启动开关5被控制。

在一个可选的实施例中，握持的建立在于夹具2中的至少一些包括与 物体6的接触部分，所述接触部分是适于当辅助工具1被启动时在夹具的表 面之上形成突出部的可充气或可膨胀接触部分，且这些突出部形成与物体 6的接触表面的至少一部分。

当通过按压启动开关5启动辅助工具1时，可充气或可膨胀接触部分像 气球一样充气或膨胀到预定压力或膨胀水平并从夹具2延伸出，直到它们 达到与物体6接触的期望程度。单向锁定夹具2、可充气或可膨胀接触部分 (挤压到物体6上)及其高摩擦表面的组合确保对物体的牢固抓握。

形成握持的主要方面在于在启动之后夹具2形成比启动时稍紧的抓 握。夹具2则可以包括接触部分，所述接触部分为可弹性变形的接触部分， 使得所述接触部分稍微顺从物体6的表面，这提供与物体更加“柔软”的 接触，从而有助于防止物体被损坏，并另外提供对物体更进一步变紧的的 抓握或夹紧。此外，这些接触表面中的表面可以使得所述表面具有高摩擦 力。

在一个实施例中，夹具2与物体6的接触表面的至少有效部分由本领域 所公知的任何类型的高摩擦材料制成或至少包括所述高摩擦材料。

联接器18可以使得夹具2可与驱动单元17分离，并且驱动单元17可以 包括可将驱动单元17连接到安装装置9和可将驱动单元17与安装装置9分 离的任何可能的装置。

例如，由于对夹具2的驱动器的阻力的增加，当夹具2触摸物体6时， 夹具2可以自动感测到。当使用者停止启动开关5时，或可选地当使用者启 动停止开关(未示出)时，所述系统则任选地停止并释放抓握，停止开关可 以定位在任何地方并可以任选地由除了连接有辅助装置1之外的另一只手 启动。

可选地，例如，当手指3释放启动开关5时，夹具2停止，然后保持这 种位置直到启动开关5下一次被启动为止。

当使用者想要放下物体时，移除手指3在一个或多个开关上的按压， 从而移除夹具2的锁定。

这仅使使用者能够移动臂部并张开和闭合手指3，一个或多个启动开 关5可以仅需要轻触而被启动，其中这可以是辅助工具1的可调节参数，一 个或多个开关5的启动力尤其根据各个用户的需要被调节。

相同的启动/停止也可以应用于抓握通过使夹具2在抓握方向上的稍 微进一步的移动而变紧的可选的或另外的实施例。

优选方式是辅助工具1以与同样在专利申请PCT/DK2011/000044中所 述的方式相同的方式连接到用于将辅助工具1固定到使用者的臂部的安装 装置9和将辅助工具1连接到安装装置9的连接装置10，其中连接装置10可 以包括以与PCT/DK2011/000044中所述的方式相同的方式形成辅助工具1 在上下或来回和侧向或左右运动上的灵活性或柔性的接头或其它装置，并 且以相同的方式，优选的是当抓握被启动并且握持建立时也能够锁定这种 灵活性或柔性，并且当抓握和握持被释放时再次解锁这种灵活性或柔性。

根据主要实施例的辅助工具1的操作过程是：

1.使用辅助工具1的人定位辅助工具1以形成对物体6的松的抓握；

2.当启动开关5被启动时，使用者使所述抓握变紧直到预定力为止；

3.夹具2被单向锁定；以及

4.物体6的握持被建立。

由于使用者自身开始通过在形成牢固抓握中进行协助的辅助工具1抓 握物体6，因此必须使辅助工具1安装有形成辅助工具1与使用者的手和/或 手指3之间的接触的装置8，其中所述接触为单向的使得该接触使使用者能 够抓握在物体上但是使用者的手/手指3在任何时候在释放抓握的方向上能 够自由地与辅助工具1分离。

图3A和图3B显示了如上所述的辅助工具1，但是本发明的第一实施例 的方面被进一步图示。当使用者希望使用抓握工具时，如上所述将所述抓 握工具定位在手中，使得使用者通过手和手指可以形成对物体6的第一抓 握，这也在图3A中被示出。

当用户不需要辅助工具1的协助但是不希望拆去辅助工具1时，则辅助 工具当在例如如图3A所示的位置时会妨碍手的动作，因此辅助工具1包括 使得辅助工具可以如图3B所示被推到旁侧的装置。

“推到旁侧”表示辅助工具1包括可移动部分10，所述可移动部分10 包括夹具2并以如下方式连接到安装装置：所述可移动部分可以被推离手 的直接操作范围例如到达旁边中的一个(如图3B所示)。

这可以通过允许这种移动的接头或通过可弯曲部分将可移动部分10 连接到安装装置来实现。本领域技术人员将已知如何实现此。

在一个实施例中，当可移动部分10被推到旁侧时，则所述可移动部分 通过某种锁定机构或简单地由于在需要将可移动部分推到旁侧的一定的 力的移动中回弹力的形成或逐步增加而“锁定”到这种位置，其中这种回 弹力则将可移动部分保持在所述位置。这非常象钢丝，钢丝具有一定的回 弹力并可以弯曲但是将保持弯曲直到再次被改变。

在可选的变形例中，可移动部分10通过利用接头进行旋转或简单地通 过可移动部分10的平移而拉回到驱动单元17下方的位置。

在图中未示出安装装置和接头，这是因为本发明的重要方面不是如何 实现此，本领域技术人员将知道如何最好地实现此。

当可移动部分10处于被推到旁侧的位置时，为了恢复可移动部分10， 使用者需要抓住可移动部分10并将可移动部分10带回到手和/或手指内的 工作位置。如果可移动部分被锁定到如上所述的推到旁侧的位置，则在本 发明的一个实施例中，用户需要例如通过启动开关(例如，与用于建立握持 时使用的开关相同的启动开关5)来启动可移动部分10的解锁。可选地， 当使用者通过诸如小于预定启动力的力的力按压夹具2时可以实现解锁。 这可以例如通过测量夹具2中的一个或多个的应变仪或可选地通过将力传 感器引入到系统中而被测量，在两种情况下，测量夹具2抓握到物体6上的 实际力，其中这种测量可以用于得到推动启动开关5以启动握持的预定力。 然而，也可以针对可移动部分10的推到旁侧使用此。在一个实施例中，在 解锁出现之前需要将该力保持持续给定时间。

在本发明的可选或另外的实施例中，可移动部分在不使用时(例如， 当已经没有进行启动持续给定时间时)自动移动到旁侧位置。

在本发明的一个实施例中，可移动部分10可在侧向或左右移动和上下 或来回移动上移动，因此能够跟随手的移动，因此使用者可以以不同角度 抓握物体，已经表明通常需要这样。这种自然机动性通过与可以使可移动 部分10推到旁侧的装置相同的装置来实现。以与可移动部分10在被推到旁 侧时可以被锁定的方式相同的方式并通过与可移动部分10在被推到旁侧 时可以被锁定的技术装置相同的技术装置，当握持被启动时，可移动部分 10可以被锁定在实际位置。

在本发明优选但不是限制性实施例中，可移动部分10通过一组绳操 作。绳通过电动机将绳卷绕到轮上或将绳从轮上退卷或松开而被松开或拉 紧。将可移动部分10锁定在一位置可以通过拉紧绳因此例如将销拉到离合 器中来实现，使得可移动部分10的所述位置被锁定到当前位置。

这在图4中示出，其中离合器系统20例如与安装装置9连接或连接到安 装装置9而被固定，并且销装置21与可移动部分10连接而被固定，从而能 够与可移动部分一起相对于离合器系统20旋转22到旁侧，并被拉入25到离 合器系统20的多个孔23中的一个，具体所述多个孔23中的哪一个取决于销 装置21与离合器系统20的相对位置。为了在没有完全对准的情况下将销装 置21引导到孔23中的一个内，孔23有利地可以具有锥形入口。

销装置21可以通过绳、或线操作，从而当绳被拉紧时将销24拉25入到 孔23中以对于销装置21的任何旋转22进行锁定，并且当被释放时，将销再 次拉出25，从而使销装置21再次自由旋转。

这些实施例的绳可以是也被连接从而拉动夹具2的线12和/或可以以 类似的方式操作。

图5示出了对图1-3中的一个或所有图所示的系统的又一个可能的另 外的或可选的在俯视图中看时的实施例，其中手指3a被示出为定位在夹具 2a之间和旁边，并且其中接触平台8被示出为其中接触形成在手的手掌的 实施例。

图6示出了可选或另外的实施例，其中可选地或另外地具有接触平台 8，接触平台8被定位成使得接触平台形成与手指3a的上半部的接触并且可 以整个或部分地在两个相邻夹具2之间并可以固定到所述夹具2中的一个 或两个。

接触平台8可以是刚性杆或条带部件，接触平台8可以为拱形的使得该 接触平台适于容纳或接收相关的手指，接触平台8可以是在两个相邻的夹 具之间延伸的柔性部件，或者可以以任何其它适当的方式形成并由任何适 当的材料形成。

通过测量夹具2中的一个或多个的应变仪，或可选地通过将力传感器 引入到系统中，在两种情况下测量夹具2抓握到物体6上的实际力，这种测 量可以用于得到推动启动开关5以启动握持的预定力。

使用者可以例如被定期要求尽可能使劲地紧握或挤压物体，然后获得 这种测量值作为新预定启动力的基准，或者这种测量值直接作为新预定启 动力的基准或基于所述测量值的某种计算值作为新预定启动力的基准。

以相同的方式，这可以用于通过增加预定启动力来训练使用者，从而 迫使使用者增加形成握持需要施加的力。当握持形成时，使用者不再需要 使用任何力来抓握物体6。

辅助装置1甚至可以用于训练计划或程序，其中例如通过以不同的力 和不同的时间间隔挤压物体来训练使用者，当实现这种“目标”时，启动 开关5例如仅被启动。

这种计划或程序可以通过为辅助装置装配有控制启动开关5并供有来 自测量力的输入的计算机芯片而包括在辅助装置中。同一计算机芯片可以 另外或可选地用作诸如计算机芯片的数据收集装置，和/或可以与接收器进 行数据通信以发送测量值和/或接收新的信息/指令。

夹具2a和2b可以连接在接头处，从而可独立于彼此移动，或者例如可 以通过嵌齿轮或齿轮或任何其它方式连接，使得一个夹具自然地跟随另一 个夹具的移动，以便仅夹具中的一个需要被移动。