CN219661708U - 一种可实时监测的智能膝关节康复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实时监测的智能膝关节康复装置，涉及智能膝关节康复技术领域，包括康复支具和控制部件，康复支具包括支具本体以及沿支具本体安装的多条绑带，绑带用于将支具本体安装到腿部上。其中，控制部件包括壳体；位置传感器；惯性传感器；多个柔性压力传感器；以及信息监测单元，信息监测单元包括采集模块、中央处理模块、存储模块、通信模块以及电源模块，位置传感器、惯性传感器以及柔性压力传感器分别与采集模块电连接，中央处理模块与采集模块电连接，通信模块与中央处理模块电连接，存储模块与中央处理模块电连接。本实用新型能够反映训练时的康复情况，跟踪康复过程，控制调整训练参数，以提高康复效果。

Description

一种可实时监测的智能膝关节康复装置

技术领域

本实用新型涉及智能膝关节康复技术领域，特别涉及一种可实时监测的智能膝关节康复装置。

背景技术

随着社会的不断进步，人们已逐渐认识到运动康复在许多疾病的早期预防、临床治疗以及后期的康复中有无可取代的功效和地位。在整体运动康复治疗的过程中，主要是病人在康复器械的辅助下自主或者被动的进行康复运动。

然而，膝关节术后患者及其家属大多为非专业人士，佩戴不正确往往导致康复效果不理想，且市面上存在的传统康复支具大多不具备信息采集和显示功能，而兼具报警功能的多信息智能监测系统更罕见。因此，有必要设计一款智能康复支具，反映训练时的康复情况，跟踪康复过程，控制调整训练参数，以提高康复效果，建立客观康复效果评价标准。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型实施例提供一种可实时监测的智能膝关节康复装置，能够反映训练时的康复情况，跟踪康复过程，控制调整训练参数，以提高康复效果。

根据本实用新型实施例的可实时监测的智能膝关节康复装置，包括康复支具和控制部件，所述康复支具包括支具本体以及沿所述支具本体安装的多条绑带，所述绑带用于将所述支具本体安装到腿部上。其中，所述控制部件包括壳体，所述壳体安装在所述支具本体上；位置传感器，所述位置传感器固定在所述壳体内部；惯性传感器，所述惯性传感器固定在所述壳体内部；多个柔性压力传感器，所述柔性压力传感器设置在所述绑带的内侧；以及信息监测单元，所述信息监测单元固定在所述壳体内部，所述信息监测单元包括采集模块、中央处理模块、存储模块、通信模块以及电源模块，所述位置传感器、所述惯性传感器以及所述柔性压力传感器分别与所述采集模块电连接，以供所述采集模块采集数据信息，所述中央处理模块与所述采集模块电连接，以将采集的数据信息进行处理，所述通信模块与所述中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息传输至外部设备，所述存储模块与所述中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息进行存储，所述电源模块分别为所述位置传感器、所述惯性传感器、所述柔性压力传感器、所述采集模块、所述中央处理模块、所述存储模块以及所述通信模块供电。

在可选或优选的实施例中，所述支具本体包括左右分设的支具架，所述支具架的膝关节处设有卡盘，所述壳体通过金属销固定在所述卡盘的外侧面上。

在可选或优选的实施例中，所述位置传感器为电阻型旋转式传感器。

在可选或优选的实施例中，所述惯性传感器包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

在可选或优选的实施例中，所述柔性压力传感器为柔性压阻式传感器，所述柔性压力传感器通过弹力绳与所述信息监测单元连接。

在可选或优选的实施例中，所述电源模块包括与所述壳体可拆卸连接的电池以及为所述电池充电的充电组，所述电池侧边设置有滑轨，所述壳体设置有供所述滑轨插入的滑槽，以实现所述电池与所述壳体可拆卸连接。

在可选或优选的实施例中，所述壳体设置有与所述电源模块分别为所述位置传感器、所述惯性传感器、所述柔性压力传感器、所述采集模块、所述中央处理模块、所述存储模块以及所述通信模块均电连接的弹簧顶针，所述电池通过与所述弹簧顶针连接或断开，以实现电源模块的接通或断开。

在可选或优选的实施例中，所述通信模块采用蓝牙芯片。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，通过设计控制部件，信息监测单元通过柔性压力传感器贴近人体皮肤判断穿戴程度和穿戴时长，通过采用位置传感器进行膝关节精确的旋转角度监测，可计算惯性传感器的信号峰值进行步幅步频监测，惯性传感器包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，可计算三轴加速度和三轴陀螺仪变化率判断跌倒异常并发出报警信号。信息监测单元集成在壳体内部，整体结构简洁，易于使用者操作，并可以采集数据信息并进行数据传输，结合柔性压力传感器、位置传感器经及惯性传感器实时记录不同个体不同状态下信号异常和适应性情况，可反映训练时的康复情况，跟踪康复过程，控制调整训练参数，有助于提高康复效果，建立客观康复效果评价标准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型实施例的透视图；

图2是本实用新型实施例中控制部件的透视图；

图3是本实用新型实施例中控制部件的剖视图；

图4是本实用新型实施例中单个柔性压力传感器在佩戴时的信号图；

图5是本实用新型实施例中位置传感器在走路时的信号图；

图6是本实用新型实施例中惯性传感器在跌倒时垂直地面方向的角加速度信号图。

附图标记：康复支具10，支具本体11，绑带12，控制部件20，壳体21，位置传感器22，惯性传感器23，柔性压力传感器24，电池25，弹簧顶针26。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种可实时监测的智能膝关节康复装置，包括康复支具10和控制部件20。康复支具10包括支具本体11以及沿支具本体11安装的多条绑带12，绑带12用于将支具本体11安装到腿部上。本实施例中，绑带12共设置四条，分别用于绑扎在腿部的不同部位。

其中，结合图2和图3，控制部件20包括壳体21、位置传感器22、惯性传感器23、柔性压力传感器24以及信息监测单元。壳体21安装在支具本体11上，具体的，支具本体11包括左右分设的支具架，支具架的膝关节13处设有卡盘13，壳体21通过金属销固定在卡盘13的外侧面上。

位置传感器22固定在壳体21内部，具体的，位置传感器22为电阻型旋转式传感器。

惯性传感器23固定在壳体21内部，具体的，惯性传感器23包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

柔性压力传感器24设置多个，各柔性压力传感器24分别设置在对应绑带12的内侧，具体的，柔性压力传感器24为柔性压阻式传感器。柔性压力传感器24通过弹力绳与信息监测单元连接。

信息监测单元固定在壳体21内部，信息监测单元包括采集模块、中央处理模块、存储模块、通信模块以及电源模块。

位置传感器22、惯性传感器23以及柔性压力传感器24分别与采集模块电连接，以供采集模块采集数据信息，中央处理模块与采集模块电连接，以将采集的数据信息进行处理。通过对数据信息的采集和处理，采用柔性压力传感器24贴近人体皮肤判断穿戴程度和穿戴时长，采用位置传感器22进行膝关节精确的旋转角度监测，计算惯性传感器23的信号峰值进行步幅步频监测，计算惯性传感器23的三轴加速度和三轴陀螺仪变化率判断跌倒异常并发出报警信号。信息监测单元集成在壳体内部，整体结构简洁，可整体安装在支具本体上。本实用新型可以结合柔性压力传感器、位置传感器经及惯性传感器实时记录不同个体不同状态下信号异常和适应性情况，可反映训练时的康复情况，跟踪康复过程，控制调整训练参数，有助于提高康复效果，建立客观康复效果评价标准。

存储模块与中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息进行存储。另外，通信模块与中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息传输至外部设备，具体的，通信模块采用蓝牙芯片，可将处理后的数据信息通过蓝牙实时传输至配套手机APP上。蓝牙芯片和APP连接时，存储模块将存储的数据信息上传。

电源模块分别为位置传感器22、惯性传感器23、柔性压力传感器24、采集模块、中央处理模块、存储模块以及通信模块供电。

本实用新型的一个实施例中，电源模块包括与壳体21可拆卸连接的电池25以及为电池充电的充电组，电池25侧边设置有滑轨，壳体21设置有供滑轨插入的滑槽，以实现电池25与壳体21可拆卸连接。进一步的，壳体21设置有与电源模块分别为位置传感器22、惯性传感器23、柔性压力传感器24、采集模块、中央处理模块、存储模块以及通信模块均电连接的弹簧顶针26，电池25通过与弹簧顶针26连接或断开，以实现电源模块的接通或断开。

可实时监测的智能膝关节康复装置的性能测试：

首先，将本实施例的可实时监测的智能膝关节康复装置进行穿戴测试，得到的单个柔性压力传感器的信号图，如图4所示。佩戴完成后，模拟术后患者的康复训练，在平地以平均步长50cm进行走路测试，得到的位置传感器的信号，如图5所示。最后，模拟术后患者的跌倒行为，在下楼梯时进行跌倒测试，得到的惯性传感器垂直地面方向的角加速度信号图，如图6所示。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：包括康复支具和控制部件，所述康复支具包括支具本体以及沿所述支具本体安装的多条绑带，所述绑带用于将所述支具本体安装到腿部上，其中，所述控制部件包括

壳体，所述壳体安装在所述支具本体上；

位置传感器，所述位置传感器固定在所述壳体内部；

惯性传感器，所述惯性传感器固定在所述壳体内部；

多个柔性压力传感器，所述柔性压力传感器设置在所述绑带的内侧；以及

信息监测单元，所述信息监测单元固定在所述壳体内部，所述信息监测单元包括采集模块、中央处理模块、存储模块、通信模块以及电源模块，所述位置传感器、所述惯性传感器以及所述柔性压力传感器分别与所述采集模块电连接，以供所述采集模块采集数据信息，所述中央处理模块与所述采集模块电连接，以将采集的数据信息进行处理，所述通信模块与所述中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息传输至外部设备，所述存储模块与所述中央处理模块电连接，以将处理后的数据信息进行存储，所述电源模块分别为所述位置传感器、所述惯性传感器、所述柔性压力传感器、所述采集模块、所述中央处理模块、所述存储模块以及所述通信模块供电。

2.根据权利要求1所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述支具本体包括左右分设的支具架，所述支具架的膝关节处设有卡盘，所述壳体通过金属销固定在所述卡盘的外侧面上。

3.根据权利要求1所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述位置传感器为电阻型旋转式传感器。

4.根据权利要求1所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述惯性传感器包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

5.根据权利要求1所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述柔性压力传感器为柔性压阻式传感器，所述柔性压力传感器通过弹力绳与所述信息监测单元连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述电源模块包括与所述壳体可拆卸连接的电池以及为所述电池充电的充电组，所述电池侧边设置有滑轨，所述壳体设置有供所述滑轨插入的滑槽，以实现所述电池与所述壳体可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述壳体设置有与所述电源模块分别为所述位置传感器、所述惯性传感器、所述柔性压力传感器、所述采集模块、所述中央处理模块、所述存储模块以及所述通信模块均电连接的弹簧顶针，所述电池通过与所述弹簧顶针连接或断开，以实现电源模块的接通或断开。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的可实时监测的智能膝关节康复装置，其特征在于：所述通信模块采用蓝牙芯片。