一种智能支具的制作方法

1.本发明属医疗器械技术领域，特别是涉及一种智能支具。


背景技术：

2.人体膝盖的骨折、脱位、血管神经及韧带的损伤非常常见，无论采用手术治疗还是保守治疗，均需要固定人体的大腿和小腿，进而固定人体的膝盖。人体膝盖损伤后，膝盖的运动需要慢慢地、逐渐的进行恢复；此时，由于辅助人体膝盖运动功能恢复的支具就应运而生。现有技术中，膝盖恢复支具通常由固定大腿的大腿固定部，和用于固定小腿的小腿固定部组成，且大腿固定部和小腿固定部可以限制人体膝盖的运动。
3.但是，现有技术的膝盖恢复支具，不能准确地读取膝盖的弯曲角度，从而病人不能准确地获取每个膝盖恢复阶段的膝盖弯曲角度，不利于膝盖运动功能的恢复。另外，现有技术中的膝盖恢复支具，只能对人体的大腿和小腿两个极限位置间进行硬限位，而病人在膝盖弯曲过程中，容易造成人体膝盖关节的二次损伤。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中不能准确地从膝盖恢复支具中读取膝盖的弯曲角度等技术问题，提供了一种智能支具。
5.鉴于以上技术问题，本发明实施例提供一种智能支具，包括大腿支具、小腿支具、转轴、角度传感器、壳体，以及连接所述角度传感器的主控板；所述壳体上设有容纳空间，所述角度传感器、所述主控板和所述转轴均安装在所述容纳空间内；所述转轴与所述壳体转动连接；所述大腿支具与所述壳体固定连接，所述小腿支具伸入所述容纳空间并与所述转轴固定连接；
6.当所述小腿支具带动所述转轴相对于所述大腿支具转动时，所述角度传感器测得所述大腿支具与所述小腿支具之间的相对转动角度并发送至所述主控板，所述主控板将所述相对转动角度记录为膝关节弯曲角度。
7.可选地，所述智能支具还包括安装在所述主控板上且用于检测髋关节角度的惯性检测器，所述髋关节角度是指所述大腿支具与铅垂线之间的夹角。
8.可选地，所述智能支具还包括安装在所述容纳空间中的插件以及连接所述插件的至少一个电极片，各所述插件远离所述电极片的一端连接所述主控板。
9.可选地，所述壳体包括上壳、下壳以及安装在所述容纳空间中的固定座；所述固定座上凹陷形成有用于安装所述角度传感器的第一容纳槽；所述固定座上设有供所述转轴穿过的第一通孔；所述上壳安装在所述固定座的上端面上，所述下壳安装在所述固定座的下端面上；所述转轴一端转动连接所述下壳，所述转轴的另一端依次穿过所述小腿支具和所述第一通孔之后，转动连接所述上壳。
10.可选地，所述智能支具还包括设有第二通孔的码盘，以及设有第三通孔的缓冲件；所述码盘安装在所述固定座和所述下壳体之间，且位于所述容纳空间中；所述固定座和所
述码盘之间形成有用于安装所述缓冲件的第二容纳槽；所述转轴远离所述下壳的一端依次穿过小腿支具、所述第一通孔所述第二通孔以及所述第三通孔之后，转动连接所述上壳。
11.可选地，所述码盘上设有内齿，所述智能支具还包括安装在所述下壳中的第一滑片和第二滑片，所述第一滑片上设有第四通孔、第一挡部以及与所述内齿卡接的第一卡接齿，所述第二滑片上设有第五通孔、第二挡部以及与所述内齿卡接的第二卡接齿，所述第一挡部和所述第二挡部之间形成有用于限制所述小腿支具转动的转动空间；所述转轴远离所述下壳的一端依次穿过所述第四通孔、所述第五通孔、所述第一通孔以及所述第二通孔之后，转动连接所述上壳。
12.可选地，所述下壳上设有第一支臂，所述码盘上设有第二支臂，所述第一支臂和所述第二支臂之间形成有用于卡接所述大腿支具的卡槽。
13.可选地，所述转轴上设有安装槽，所述智能支具还包括安装在所述安装槽内的角度发生器；
14.所述角度传感器通过所述角度发生器测得所述转轴的转动角度，进而测得所述大腿支具与所述小腿支具之间的相对转动角度。
15.可选地，所述壳体还包括侧安装座；所述转轴、所述角度传感器以及所述主控板均安装在所述容纳空间中；
16.所述智能支具还包括显示屏和按钮，所述侧安装座上设有用于安装所述显示屏的第一安装槽，以及用于安装所述按钮的第二安装槽；所述显示屏和所述按钮均连接所述主控板。
17.可选地，所述智能支具还包括安装在所述壳体内的电池，以及安装在所述主控板上的充电接口；所述电池与所述角度传感器、所述主控板均电连接，所述充电接口通过所述主控板连接所述电池。
18.本发明中，所述壳体上设有容纳空间，所述角度传感器、所述主控板和所述转轴均安装在所述容纳空间内；所述转轴与所述壳体转动连接；所述大腿支具与所述壳体固定连接，所述小腿支具伸入所述容纳空间并与所述转轴固定连接；当所述小腿支具带动所述转轴相对于所述大腿支具转动时，所述角度传感器测得所述大腿支具与所述小腿支具之间的相对转动角度并发送至所述主控板，所述主控板将所述相对转动角度记录为膝关节弯曲角度。本发明中的所述大腿支具和所述小腿支具分别绑定在患者的大腿和小腿上，且患者的大腿和小腿弯曲时，所述大腿支具和所述小腿支具将带动所述转轴在所述壳体中转动，而所述角度传感器通过所述转轴转动的角度，可以检测到患者的膝关节弯曲角度(也即患者大腿和小腿之间的弯曲角度)，所述检测传感器件检测到的膝关节弯曲角度可以通过显示屏显示给患者，或者发送给终端上的app，从而患者可以通过所述显示屏和所述app查看自己膝关节弯曲角度，提高了该智能支具的便利性和适用性；另外，所述主控板还可以将检测到的患者膝关节弯曲角度储存起来，以便患者日后统计患者每日的膝关节弯曲角度，便于患者的膝盖运动功能的恢复。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.图1为本发明一实施例提供的智能支具的爆炸结构示意图；
21.图2为本发明一实施例提供的智能支具的剖视图；
22.图3为本发明一实施例提供的智能支具的局部结构示意图；
23.图4为本发明另一实施例提供的智能支具的局部结构示意图；
24.图5为本发明一实施例提供的智能支具的第一滑片和第二滑片的结构示意图；
25.图6为本发明一实施例提供的智能支具的第一滑片的结构示意图
26.图7为本发明一实施例提供的智能支具的装配结构示意图。
27.说明书中的附图标记如下：
28.11、大腿支具；12、小腿支具；13、转轴；14、角度传感器；15、壳体；151、上壳；152、下壳；1521、第一支臂；153、侧安装座；154、固定座；1541、第一容纳槽；1542、第一通孔；16、主控板；17、惯性检测器；18、插件；19、码盘；191、第二通孔；192、内齿；193、第二支臂；1931、卡槽；20、第二容纳槽；21、缓冲件；211、第三通孔；22、第一滑片；221、第四通孔；222、第一卡接齿；223、第一挡部；23、第二滑片；231、第五通孔；卡接齿233、第二挡部；24、显示屏；25、按钮；26、电池。
具体实施方式
29.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。
31.为了方便解释本发明中智能支具和各部件的安装关系，本发明所指的“上”为实际指向上方的方向(也即图1中的上方)，本发明所指的“下”为实际指向上方的方向(也即图1中的下方)。
32.如图1、图2及图7所示，本发明一实施例提供了一种智能支具，包括大腿支具11、小腿支具12、转轴13、角度传感器14、壳体15，以及连接所述角度传感器14的主控板16；所述壳体15上设有容纳空间(图未示)，所述角度传感器14、所述主控板16和所述转轴13均安装在所述容纳空间内；所述转轴13与所述壳体15转动连接；所述大腿支具11与所述壳体15固定连接，所述小腿支具12伸入所述容纳空间并与所述转轴13固定连接；可以理解地，所述大腿支具11与患者的大腿绑定连接，所述小腿支具12与患者的小腿绑定连接；所述转轴13的相对两端分别通过第一轴承和第二轴承与所述壳体15转动连接。
33.当所述小腿支具12带动所述转轴13相对于所述大腿支具11转动时，所述角度传感器14测得所述大腿支具11与所述小腿支具12之间的相对转动角度并发送至所述主控板16，所述主控板16将所述相对转动角度记录为膝关节弯曲角度。具体地，当所述大腿支具11和小腿支具12将会跟随患者的大腿和小腿一起运动时，所述大腿支具11和所述小腿支具12将会带动所述转轴13在所述壳体15中转动，所述角度传感器14将会检测到所述转轴13的转动角度，而通过所述主控板16可计算出所述转轴13的转动角度，进而可以检测到患者膝盖的弯曲角度。
34.本发明中，所述壳体15上设有容纳空间，所述角度传感器14、所述主控板 16和所述转轴13均安装在所述容纳空间内；所述转轴13与所述壳体15转动连接；所述大腿支具11与所述壳体15固定连接，所述小腿支具12伸入所述容纳空间并与所述转轴13固定连接；当所述小腿支具12带动所述转轴13相对于所述大腿支具11转动时，所述角度传感器14测得所述大腿支具11与所述小腿支具12之间的相对转动角度并发送至所述主控板16，所述主控板16将所述相对转动角度记录为膝关节弯曲角度。本发明中，所述大腿支具11和所述小腿支具 12分别绑定在患者的大腿和小腿上，且患者的大腿和小腿弯曲时，所述大腿支具11和所述小腿支具12将带动所述转轴13在所述壳体15中转动，而所述角度传感器14通过所述转轴13转动的角度，可以检测到患者的膝关节弯曲角度 (也即患者大腿和小腿之间的弯曲角度)，所述检测传感器件检测到的膝关节弯曲角度可以通过显示屏24显示给患者，或者发送给终端上的app，从而患者可以通过所述显示屏24和所述app查看自己膝关节弯曲角度，提高了该智能支具的便利性和适用性；另外，所述主控板16还可以将检测到的患者膝关节弯曲角度储存起来，以便患者日后统计患者每日的膝关节弯曲角度，便于患者的膝盖运动功能的恢复。
35.在一实施例中，如图1所示，所述智能支具还包括安装在所述主控板16上且用于检测髋关节角度的惯性检测器17(且所述惯性检测器17与所述主控板 16电连接)，所述髋关节角度是指所述大腿支具11与铅垂线之间的夹角。可以理解地，所述惯性检测器17固定安装在所述壳体15中，当患者抬腿时，所述惯性检测器17将检测到髋关节角度(即大腿角度，也即大腿抬起时与铅垂线之间的角度)，并通过所述主控板16传输至显示屏24或者app等终端，供患者查看；
36.进一步地，通过所述角度传感器14可以检测患者的膝关节弯曲角度，通过所述惯性检测器17可检测患者的髋关节角度，所述主控板16通过膝关节弯曲角度和髋关节角度，可以得到患者的步态新型；从而有利于患者查看自己受伤膝盖每日的恢复情况。
37.在一实施例中，如图1所示，所述智能支具还包括安装在所述容纳空间中的插件18以及连接所述插件18的至少一个电极片，各所述插件18远离所述电极片的一端连接所述主控板16。可以理解地，所述电极片可以根据实际需求设置为多个，比如5个、8个、10个等。进一步地，所述电极片为中低频电极片，所述电极片贴在患者的肱四头肌处，通过所述主控板16可以控制所述电极片对患者的肱四头肌处进行中低频理疗，当所述控制板与app等终端连接时，通过 app等终端可以切换所述电极片的理疗模式，以及调剂电极片的电流强度；从而所述电极片的设计，进一步提高了该智能支具对患者的康复效果。
38.在一实施例中，如图1和图2所示，所述壳体15包括上壳151、下壳152 以及安装在所述容纳空间中的固定座154；所述固定座154上凹陷形成有用于安装所述角度传感器14的第一容纳槽1541；所述固定座154上设有供所述转轴 13穿过的第一通孔1542；所述上壳151安装在所述固定座154的上端面上，所述下壳152安装在所述固定座154的下端面上；所述转轴13一端转动连接所述下壳152，所述转轴13的另一端依次穿过所述小腿支具12和所述第一通孔1542 之后，转动连接所述上壳151。可以理解地，所述小腿支具12上设有穿透孔，所述转轴13穿过所述穿透孔并与所述穿透孔过盈连接，从而达到所述大腿支具 11和所述小腿支具12带动所述转轴13转动的技术效果。本发明中，该智能支具的结构紧凑，安装方便，制造成本低。
39.在一实施例中，如图3和图4所示，所述智能支具还包括设有第二通孔191 的码盘19，以及设有第三通孔211的缓冲件21；所述码盘19安装(通过螺钉连接等方式安装等)在所述固定座154和所述下壳152壳体15之间，且位于所述容纳空间中；所述固定座154和所述码盘19之间形成有用于安装(通过螺钉连接等方式安装等)所述缓冲件21的第二容纳槽20；所述转轴13远离所述下壳152的一端依次穿过小腿支具12、所述第一通孔1542所述第二通孔191以及所述第三通孔211之后，转动连接所述上壳151。可以理解地，当所述缓冲件 21安装在所述第二容纳槽20中时，所述第一通孔1542、所述第二通孔191以及所述第三通孔211均对齐。进一步地，所述缓冲件21可以为扭簧缓冲件21、阻尼缓冲件21等；作为优选，所述第三通孔211为方形通孔，所述转轴13穿孔方形通孔后，所述转轴13的转动通过方形通孔带动所述减缓件内的缓冲本体 (扭簧、阻尼等)转动，由于所述缓冲件21的缓冲阻力作用，从而可以避免患者的大腿或小腿弯曲过猛而造成的二次损伤；本发明中，所述缓冲件21的设计，进一步提高了该智能支具对患者的康复效果。
40.在一实施例中，如图4和图5所示，所述码盘19上设有内齿192，所述智能支具还包括安装在所述下壳152中的第一滑片22和第二滑片23，所述第一滑片22上设有第四通孔221、第一挡部223以及与所述内齿192卡接的第一卡接齿222，所述第二滑片23上设有第五通孔231、第二挡部233以及与所述内齿 192卡接的第二卡接齿(图未示)，所述第一挡部223和所述第二挡部233之间形成有用于限制所述小腿支具12转动的转动空间；所述转轴13远离所述下壳 152的一端依次穿过所述第四通孔221、所述第五通孔231、所述第一通孔1542、所述第二通孔191以及所述第三通孔211，转动连接所述上壳151。可以理解地，所述第一滑片22的第一卡接齿222和所述第二滑片23的第二卡接齿可以选着性地与所述内齿192卡接，可以限制所述第一滑片22和所述第二滑片23之间的角度，从而可以限制所述小腿之间绕所述转轴13转动的角度(也即所述小腿支具12只能在所述第一挡部223和所述第二挡部233之间的转动空间中转动)。本发明中，所述第一滑片22和所述第二换片的设计，可以调节所述小腿支具12 和所大腿支具11之间的转动角度，可用于患者每日膝盖弯曲角度的调节，从而避免了患者膝盖弯曲角度过大而产生的二次损伤的风险。
41.作为优选，如图6所示，所述第一滑片22还设有第一抬杆、第一底板以及第一弹性件；所述第四通孔221设置在所述第一底板上，所述第一底板的侧壁形成所述第一挡部213，所述第一抬杆转动安装在所述第一底板上，所述第一卡接齿222安装在所述第一抬杆远离所述第一底板的端面上，所述第一弹性件安装在所述第一抬杆和所述第一底板之间；且所述第二滑片还设有第二抬杆、第二底板以及第二弹性件；所述第五通孔231设置在所述第二底板上，所述第二底板的侧壁形成所述第二挡部223，所述第二抬杆转动安装在所述第二底板上，所述第二卡接齿安装在所述第二抬杆远离所述第二底板的端面上，所述第二弹性件安装在所述第二抬杆和所述第二底板之间。可以理解地，当按下所述第一抬杆时，所述第一抬杆将带动所述第一卡接齿222与所述内齿92分离，所述第一滑片22可以绕所述转轴13旋转，且当按下所述第二抬杆时，所述第二抬杆将带动所述第二卡接齿与所述内齿22分离，所述第二滑片23可以绕所述转轴 13旋转调整角度；当松开所述第一抬杆和所述第二抬杆时，所述第一弹性件和所述第二弹性件将所述第一卡接齿222和所述第二卡接齿弹出，从而达到所述第一卡接齿222与所述第二卡接齿与所述内齿卡紧的技术效果。本发明中，该智能支具的结构简单，操作方便。
42.在一实施例中，如图3所示，所述下壳152上设有第一支臂1521，所述码盘19上设有第二支臂193，所述第一支臂1521和所述第二支臂193之间形成有用于卡接所述大腿支具11的卡槽1931。可以理解地，所述大腿支具11的一端伸入所述卡槽1931中，且与所述下壳152和所述上壳151均固定连接(螺钉连接等)；由于患者的大腿摆动的幅度较小，故所述第一支臂1521和所述第二支臂193的设计，增加了患者使用该智能支具时的稳定性，提高了该智能支具测量精度(包括膝关节弯曲角度、髋关节角度以及步态信息的精度)。
43.在一实施例中，所述转轴13上设有安装槽(图未示)，所述智能支具还包括安装在所述安装槽内的角度发生器14(图未示)。
44.所述角度传感器14通过所述角度发生器测得所述转轴13的转动角度，进而测得所述大腿支具11与所述小腿支具12之间的相对转动角度。作为优选，所述角度传感器14为磁编码器，所述角度发生器为磁铁；又如，所述度传感器 14为码盘，所述角度发生器为光电传感器等；可以理解地，所述磁铁跟随所述转轴13转动时，所述角度传感器14通过所述磁铁可检测所述转轴13的转动角度，进而检测患者的膝关节弯曲角度。本发明中，该智能支具的结构简单，制造成本低。
45.在一实施例中，如图1所示，所述壳体15还包括侧安装座153；所述转轴13、所述角度传感器14以及所述主控板16均安装在所述容纳空间中；可以理解地，所述上壳151和所述下壳152分别安装在所述侧安装座153的上下两端。
46.所述智能支具还包括显示屏24和按钮25，所述侧安装座153上设有用于安装所述显示屏24的第一安装槽，以及用于安装所述按钮25的第二安装槽；所述显示屏24和所述按钮25均连接所述主控板16。可以理解地，所述第一安装槽和所述第二安装槽均为通槽，且所述按钮25可以根据实际需求设置为一个或多个(两个、三个等)；作为优选，所述按钮25包括开启按钮25和关闭按钮25。本发明中，所述主控板16将检测到的膝关节弯曲角度、髋关节角度以及步态信息反馈给所述显示屏24，并通过所述显示屏24显示出来，从而方便了患者查看膝关节的恢复信息。
47.在一实施例中，如图1所示，所述智能支具还包括安装在所述壳体15内的电池26，以及安装在所述主控板16上的充电接口(图未示)；所述电池26与所述角度传感器14、所述主控板16均电连接，所述充电接口通过所述主控板16 连接所述电池26。作为优选，所述充电接口为type-c，该type-c充电接口直接通过手机充电线所述电池26进行充电，从而提高了该智能支具的适用性。可以理解地，电池26还与所述惯性检测器17、所述显示屏24等电连接，且外界充电器通过所述充电接口可对所述电池26进行充电，从而提高了该智能支具的便利性和适用性。
48.以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。