[发明专利]电子膝关节矫形器

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体关节矫形器，尤其是一种膝关节矫形器

背景技术

下肢残障患者和膝关节障碍人群需要有一定的走动和平稳站立，这样有利于患者更好的参与社会和提高生活质量，市场上的矫形器一般功能比较单一，固定型的矫形器只支持人体站立期，无法方便人的行走；可调卡盘式膝关节矫形器需要手调，操作麻烦，无论那种都无法满足患者现在的需求，电子膝关节矫形器则可根据人体的步态，自动判断人体的支撑期和摆动期，在支撑期自动锁定，在摆动期自动解锁，辅助有功能障碍的患者行走。

发明内容

本发明是要提供一种电子膝关节矫形器，它可以智能识别患者步态的支撑期和稳定期，实现智能的锁合和解锁膝关节。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电子膝关节矫形器，包括大腿托支架、电路板安装平台、电子锁、锁控装置、膝关节铰链、小腿支架、弹簧、薄膜压力传感器、MSP430单片机，其特点是：

大腿托支架通过电路板安装平台连接锁控系统，锁控装置通过电子锁和膝关节铰链与小腿支架连接，薄膜压力传感器设置在穿戴者足部，MSP430单片机安装在电路板安装平台，电子锁外设有直齿条锁头，膝关节铰链外设有齿轮，直齿条锁头通过弹簧与电子锁连接，薄膜压力传感器和电子锁分别与MSP430单片机连接。

当穿戴者行走时，薄膜压力传感器将检测足部的压力信号转换为模拟电信号反馈给MSP430单片机，当MSP430单片机识别到足部的压力大于设定的阈值便发出电信号给电子锁，弹出直齿条锁头与膝关节铰链的齿轮相互啮合，使膝关节锁合。

当穿戴者继续行走，足底受到的压力小于MSP430单片机设定的阈值时， MSP430单片机输出控制号信给电子锁，直齿条锁头回缩与膝关节铰链的齿轮分离，膝关节解锁。

直齿条锁头通过轨道与电子锁滑动连接。

本发明的有益效果是：

本发明将薄膜压力传感器设置在穿戴者足部，当足底受到的压力转化为电信号，通过处理放大电路传输给MSP430单片机处理，MSP430单片机根据输入信号的内容进行判断产生不同的输出信号以控制电子锁的开和闭，由电子锁的开闭控制膝关节的锁死和开放，实现电子膝关节的基本功能。解决了患者使用传统膝关节矫形器时需要一直固定膝关节，导致行走不便甚至无法行走的问题，便于膝关节功能患者早期康复和居家康复时的行动，以及有利于患者更早的回归社会。使用者穿戴此款电子膝关节矫形器行走时，当处于摆动期时，脚底受压力极低，则膝关节为打开模式，人可以摆动膝盖行走；当人体处于站立期时，脚底受压力较大，膝关节锁死，辅助人体站立，保证站立的稳定性。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的直齿条锁头结构示意图；

图3是本发明的膝关节铰链结构示意图；

图4是本发明的整体膝关节开锁状态示意图；

图5是本发明的直齿条锁头安装滑槽示意图；

图6是本发明的整体膝关节锁合状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步说明。

如图1、2所示，本发明的电子膝关节矫形器，包括大腿托支架1、电路板安装平台2、电子锁3、锁控装置4、膝关节铰链5、支条6、小腿支架7、小腿托架8、弹簧10、薄膜压力传感器、MSP430单片机等。

大腿托支架1通过电路板安装平台2连接锁控系统4，锁控装置4通过电子锁3和膝关节铰链5与小腿支架7连接，薄膜压力传感器设置在穿戴者足部，MSP430单片机安装在电路板安装平台2，电子锁3外设有直齿条锁头9，膝关节铰链5外设有齿轮，直齿条锁头9通过弹簧10与电子锁3连接，薄膜压力传感器和电子锁3分别与MSP430单片机连接。直齿条锁头9通过轨道11与电子锁3滑动连接（图5）。

当穿戴者行走时，足部安装的薄膜压力传感器检测足部的压力将压力信号转换为模拟电信号反馈给安装在电路板安装平台3上的MSP430单片机进行处理，当MSP430单片机识别到足部的压力大于设定的阈值便发出电信号使电子锁3锁头弹出，电子锁锁头外有直齿条锁头9，可在轨道11中灵活滑动（见附图5），当锁头伸出后，顶住直齿条锁头9使之与膝关节铰链5的齿轮相互啮合，导致膝关节处无法产生相对位移以使膝关节锁合（见附图6）；