[發明專利]電子膝關節矯形器

無效

• 申請號: 201310089012.1
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103110469A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 雷毅;喻洪流;章昆;趙展
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61F5/01
• 分類號: A61F5/01
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

技術領域

本發明涉及一種人體關節矯形器，尤其是一種膝關節矯形器

背景技術

下肢殘障患者和膝關節障礙人群需要有一定的走動和平穩站立，這樣有利于患者更好的參與社會和提高生活質量，市場上的矯形器一般功能比較單一，固定型的矯形器只支持人體站立期，無法方便人的行走；可調卡盤式膝關節矯形器需要手調，操作麻煩，無論那種都無法滿足患者現在的需求，電子膝關節矯形器則可根據人體的步態，自動判斷人體的支撐期和擺動期，在支撐期自動鎖定，在擺動期自動解鎖，輔助有功能障礙的患者行走。

發明內容

本發明是要提供一種電子膝關節矯形器，它可以智能識別患者步態的支撐期和穩定期，實現智能的鎖合和解鎖膝關節。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種電子膝關節矯形器，包括大腿托支架、電路板安裝平臺、電子鎖、鎖控裝置、膝關節鉸鏈、小腿支架、彈簧、薄膜壓力傳感器、MSP430單片機，其特點是：

大腿托支架通過電路板安裝平臺連接鎖控系統，鎖控裝置通過電子鎖和膝關節鉸鏈與小腿支架連接，薄膜壓力傳感器設置在穿戴者足部，MSP430單片機安裝在電路板安裝平臺，電子鎖外設有直齒條鎖頭，膝關節鉸鏈外設有齒輪，直齒條鎖頭通過彈簧與電子鎖連接，薄膜壓力傳感器和電子鎖分別與MSP430單片機連接。

當穿戴者行走時，薄膜壓力傳感器將檢測足部的壓力信號轉換為模擬電信號反饋給MSP430單片機，當MSP430單片機識別到足部的壓力大于設定的閾值便發出電信號給電子鎖，彈出直齒條鎖頭與膝關節鉸鏈的齒輪相互嚙合，使膝關節鎖合。

當穿戴者繼續行走，足底受到的壓力小于MSP430單片機設定的閾值時，?MSP430單片機輸出控制號信給電子鎖，直齒條鎖頭回縮與膝關節鉸鏈的齒輪分離，膝關節解鎖。

直齒條鎖頭通過軌道與電子鎖滑動連接。

本發明的有益效果是：

本發明將薄膜壓力傳感器設置在穿戴者足部，當足底受到的壓力轉化為電信號，通過處理放大電路傳輸給MSP430單片機處理，MSP430單片機根據輸入信號的內容進行判斷產生不同的輸出信號以控制電子鎖的開和閉，由電子鎖的開閉控制膝關節的鎖死和開放，實現電子膝關節的基本功能。解決了患者使用傳統膝關節矯形器時需要一直固定膝關節，導致行走不便甚至無法行走的問題，便于膝關節功能患者早期康復和居家康復時的行動，以及有利于患者更早的回歸社會。使用者穿戴此款電子膝關節矯形器行走時，當處于擺動期時，腳底受壓力極低，則膝關節為打開模式，人可以擺動膝蓋行走；當人體處于站立期時，腳底受壓力較大，膝關節鎖死，輔助人體站立，保證站立的穩定性。

附圖說明

圖1是本發明的總體結構示意圖；

圖2是本發明的直齒條鎖頭結構示意圖；

圖3是本發明的膝關節鉸鏈結構示意圖；

圖4是本發明的整體膝關節開鎖狀態示意圖；

圖5是本發明的直齒條鎖頭安裝滑槽示意圖；

圖6是本發明的整體膝關節鎖合狀態示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明進行進一步說明。

如圖1、2所示，本發明的電子膝關節矯形器，包括大腿托支架1、電路板安裝平臺2、電子鎖3、鎖控裝置4、膝關節鉸鏈5、支條6、小腿支架7、小腿托架8、彈簧10、薄膜壓力傳感器、MSP430單片機等。

大腿托支架1通過電路板安裝平臺2連接鎖控系統4，鎖控裝置4通過電子鎖3和膝關節鉸鏈5與小腿支架7連接，薄膜壓力傳感器設置在穿戴者足部，MSP430單片機安裝在電路板安裝平臺2，電子鎖3外設有直齒條鎖頭9，膝關節鉸鏈5外設有齒輪，直齒條鎖頭9通過彈簧10與電子鎖3連接，薄膜壓力傳感器和電子鎖3分別與MSP430單片機連接。直齒條鎖頭9通過軌道11與電子鎖3滑動連接（圖5）。

當穿戴者行走時，足部安裝的薄膜壓力傳感器檢測足部的壓力將壓力信號轉換為模擬電信號反饋給安裝在電路板安裝平臺3上的MSP430單片機進行處理，當MSP430單片機識別到足部的壓力大于設定的閾值便發出電信號使電子鎖3鎖頭彈出，電子鎖鎖頭外有直齒條鎖頭9，可在軌道11中靈活滑動（見附圖5），當鎖頭伸出后，頂住直齒條鎖頭9使之與膝關節鉸鏈5的齒輪相互嚙合，導致膝關節處無法產生相對位移以使膝關節鎖合（見附圖6）；