一种新型手腕护理康复装置

杜妍辰，管振兴，张刚

上海理工大学医疗器械与食品学院(上海，200093)

0 引言

对于长期坐在电脑前办公的白领人员，长时间的手握鼠标导致手腕部分一直处于某一动作而引起的手腕僵硬、手指麻木等症状，称作“鼠标手”，也就是“腕管综合症”，它是指人体的正中神经以及进入手部的血管，在腕管处受到压迫所产生的症状，主要会导致食指和中指僵硬疼痛、麻木与拇指肌肉无力感。因此，在人们办公状态下有效地缓解人们的腕部状况，并且反馈至移动设备中达到实时监测的目的，是一项重要的研究课题。近年来，国内学者也对手腕康复装置做了大量的研究。黄磊等[1]基于气动柔性驱动器，提出一种灵活驱动手腕运动的康复装置； 刘靖等[2]总结了RCC柔顺手腕的发展历程，提出从控制方法上提高装置的柔顺性； 李梦杰等[3]针对患者的术后康复，研究了手、腕关节的康复机器人，采用医工结合的方法加快患者的恢复。但是，传统的手腕护理装置灵活度不够，无法适用于各种状况[4-7]，尤其是在工作较忙无法停下休息的时候，而且传统的装置无法连接互联网，直观性和便捷性差[8-10]。因此本文针对传统手腕护理装置的不足，提出了一种新型手腕护理康复装置，它的灵活度高，能够适应各种工作环境； 采用物联网的新兴模式，可以直观地显示在移动设备上，实时监测手腕的健康状况。

1 手腕护理装置的设计

1.1 设计思路

长时间使用鼠标后，人的手指麻木、手腕出现僵硬，容易出现“鼠标手”的症状，但是有时事情比较紧急无法立刻停下来休息，那么边工作也能边得到有效治疗的手腕护理装置就显得尤为重要。本文设计的护理康复装置能够在工作的时候全方位按摩手腕，灵活度较高，同时具备热敷理疗功能，通过物联网可以将手腕实时监测的健康状况数据反馈到移动设备中，直观性和便捷性强。

1.2 设计原理与结构

手腕护理康复装置外观呈椭圆柱型，它的底部装有四个滑动的滚珠，在使用鼠标办公的时候可以支撑手腕工作(见图1)。同时该滚珠又是可以拆卸的，在休息时或运动时可以拆下滚珠将该装置当作护腕。本文设计的手腕护理装置是可充电的，无需电源持续供电。其右侧有USB接口，在不使用的时候可以充电，灵活度和便捷度较高。

图1 手腕护理仪外观图

手腕护理装置的内部结构主要是按摩触头和红外线理疗触头，如图2所示。黄色按摩触头，安装于装置上下左右侧可以实现手腕部分360°全方位的充分接触，触头不同的运动方式可以达到不同的按摩效果。在装置的中间部位有远红外发射装置，通过辐射出来的低频红外线对手腕进行加热，利用“热敷”式的远红外线物理疗法缓解鼠标手症状。触头上的传感器在按摩的同时可以采集人体数据，监测人体健康状况，反馈至移动设备上实时查看。

图2 手腕护理仪内部构造图

手腕护理装置的外部结构图如图3所示。在装置的两侧装有电动马达，电动马达驱动触头触发按摩动作，马达的数量不同，按摩效果也会不同，可以根据个人实际需要调节功率大小。

图3 手腕护理仪外部构造图

1.3 装置工作方式与效果

本文设计的手腕护理康复装置的工作方式可以分成两种状态——工作状态和休息放松状态。在工作的时候，如图4所示，通过该装置的滚珠支撑手部对鼠标的使用，按照个人实际情况调节功率大小和按摩触头的运功方式，电动马达驱动按摩触头进行工作。同时，可以调节该装置的远红外装置，通过辐射出来的低频红外线达到加热的目的，利用热敷式远红外线物理疗法缓解手腕的麻木与酸痛。通过按摩和红外理疗两个部分对手腕进行双重护理。本装置采用的是可充电式，所以无需一直守在电源前。在休息放松的时候，如图5所示，可以将四个滚珠拆卸下来，直接充当护腕戴在手腕上，即使在行走或者运动的过程中，手腕护理装置也可以工作，给腕部起到很好的放松和理疗作用，同时也不影响人的运动状态，便捷性强。该装置采用的是物联网模式，因此可以在移动客户端进行控制，通过手机界面启动关闭护理仪和调节功率大小，同时触头上的传感器能将数据反馈至手机端，实时监测腕部的健康状态。

图4 带支撑滚珠工作状态

图5 无滚珠休息运动状态

2 手腕护理装置的功能

2.1 灵活性与实用性

传统的手腕护理康复装置是不可充电的，在使用的过程中必须守在电源旁边，便捷性较差，并且只能在停下工作的时候才能使用，效率低下。本文设计的新型手腕护理康复装置，采用可充电式，同时外部安装可拆卸式支撑滚珠，首先人无需一直守在电源旁等待，其次可以在工作过程中使用，支撑滚珠可以灵活调节，在工作无暇休息的时候，可以使用手腕护理仪给予充分按摩放松，减缓腕部和手指的僵硬和麻痛感。在休息或者运动的时候，可以将滚珠拆卸下来将该装置充当护腕戴在手上，重量轻不影响人的运动状态。该装置可以用作腕部术后的康复，也可用作职业病“鼠标手”的护理。

2.2 双重护理性

现在市场上的手腕康复装置功能形式比较单一，注重手术后腕部关节和手部关节的康复，但是适用范围相对较窄。本文设计的新型手腕护理康复装置内部采用360°全环绕式按摩触头，不但可以给腕部充分接触，而且触头的运动方式也是全方位的，不是单一的前后左右驱动，让手腕有最舒适的按摩恢复体验。在护理仪的中间位置有远红外发射装置，可采用低频红外线加热的方式，利用“热敷”式的远红外线物理疗法治疗腕关节，缓解手腕处的麻木与疼痛。该装置采用按摩触头和红外热敷双重护理，针对腕关节的术后康复和职业病“鼠标手”的护理，效果进一步加强。

2.3 智能性与精准性

互联网技术的飞速发展，催生了物联网的普及性。传统的手腕康复装置不具备与互联网紧密结合的功能，所以人只能根据自己的感觉机械判断需要使用的时间和恢复效果，触感上和直观性较差。新型的手腕护理康复装置最重要的就是使用物理网技术，通过触头与皮肤端接触的传感器，能够将各项参数导入移动设备中，例如手腕的健康状况、每次护理所需时间、使用后手腕的恢复状况等，护理仪能够根据手腕处反馈的最新数据，推荐反馈至客户端最适合的调节方式和使用时间。用人工智能的模式取代传统机械调节的模式，针对手腕的康复和护理，它的精准度和匹配度较高，相当于在身边随时携带一个骨科医生。同时，手机端APP显示更加直观，调节便利，符合现代化人群的使用需求。

3 结论

基于加快受伤后、手术后手腕的康复，或者职业病“鼠标手”的按摩护理，在传统的手腕康复装置基础上，设计出新型手腕护理康复装置。通过触头按摩法与远红外线热敷式物理疗法，对腕部起到了双重护理的作用。采用可充电式和滚珠可拆卸式的技术，该装置便捷性强可以适用于各种场景。物联网的连接模式，可以实时监测腕部的健康状态，智能化调节最贴切的护理方案，通过移动设备端直接控制，更加清晰直观，符合现代化智能康复的发展趋势。