[发明专利]可穿戴关节运动测量仪

说明书

一种可穿戴关节运动测量仪属于医疗器械领域，包括肩部、上臂、下肢、腿部固定绷带，肩部、腿部角度测量装置。肩部、腿部角度测量装置包括半球形外壳、轨迹球、球形外壳连接块和支撑杆。球形外壳连接块与肩部固定绷带或下肢固定绷带连接，固定在肩关节上或髋关节上；轨迹球与半球形外壳内表面和轨迹球安装平台接触，轨迹球安装平台通过支撑杆与上臂或腿部固定绷带连接，固定在手上或大腿上。肩部、腿部角度测量装置的半球形外壳通过球形外壳连接块与肩部、下肢固定绷带连接；行走时，通过轨迹球内的角度传感器得到肩或髋关节的运动角度。本发明能同时准确测量出行走时在以髋关节为笛卡尔坐标系中腿在三个轴的角度，及肩关节在一定范围的活动角度。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，提供一种可穿戴关节运动测量仪。

背景技术

人体关节活动度又称关节活动范围，是关节运动时所通过的运动弧。康复学把人体关节活动度作为评定患者关节受伤及康复程度的一项重要指标。临床常用的测量工具是通用量角器，它由一个移动臂、一个固定臂和一个带有指针的刻度盘组成，两臂与关节两端肢体长轴平行。该方法虽然操作简单，但误差大，并且对于肩关节和髋关节那样的类球铰型关节，难以测量复杂的空间回转角度。而市场上主流的姿态检测系统都比较昂贵，测量精度不足，并且抗干扰能力弱。此套关节运动测量仪，采用机械式结构紧凑，穿戴方便，对肢体运动无阻碍，测量精度高，抗干扰能力强，能够很好的运用在需要测量的人体关节中。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可穿戴关节运动测量仪，采用球形外壳和轨迹球的机械结构，轨迹球为万向运动轨迹球，半球形外壳为可穿戴结构。在人体髋关节和肩关节建立空间立体球坐标，对人体行走时髋关节或者肩关节各个方向转动进行定量的测量和分析。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可穿戴关节运动测量仪，结构如图1所示，包括肩部固定绷带1、肩部角度测量装置2、上臂固定绷带3、下肢固定绷带4、腿部角度测量装置5和腿部固定绷带6。肩部固定绷带1、肩部角度测量装置2、上臂固定绷带3组成肩关节角度测量仪；下肢固定绷带4、腿部角度测量装置5和腿部固定绷带6组成髋关节角度测量仪。

所述的肩部角度测量装置2与腿部角度测量装置5均包括半球形外壳7、轨迹球8、球形外壳连接块9和轨迹球支撑杆10，装配组装如图2所示。所述的球形外壳连接块9设于半球形外壳7外侧，球形外壳连接块9与肩部固定绷带1或下肢固定绷带4连接，固定在人体肩关节上或固定在人体髋关节上方与人体上半身固定牢。所述的轨迹球8位于半球形外壳7内部，与半球形外壳7内表面和轨迹球安装平台11相接触，轨迹球安装平台11与轨迹球支撑杆10连接，轨迹球支撑杆10与上臂固定绷带3或腿部固定绷带6连接，固定在人体的手臂上或固定在人体的大腿上，且固定时轨迹球8与手臂无相对位移、轨迹球8与大腿无相对位移。所述的轨迹球支撑杆10与轨迹球安装平台11连接处为可伸缩结构，可以调节长度，在不同体型人穿戴时仍能保持测量精度。所述的肩部角度测量装置2的半球形外壳7通过球形外壳连接块9与肩部固定绷带1连接，腿部角度测量装置5的半球形外壳7通过球形外壳连接块9与下肢固定绷带4连接。

所述的轨迹球8包括轨迹球安装平台11、编码器码盘12、三个传动轴13、光电式角度传感器，整个结构采用全向结构。所述的三个传动轴13均与轨迹球8相切且与球心共面，空间上三个传动轴13形成“XYZ”轴，每个传动轴13中间位置套接具有一定摩擦力的圆柱体，且要求圆柱体与轨迹球8具有稳定的相对接触。其中两个传动轴13设置在轨迹球安装平台11上，且在轨迹球安装平台11上相互垂直，每个传动轴13的端部通过连接片固定在轨迹球安装平台11上，另一端安装编码器码盘12；第三个传动轴13与轨迹球安装平台11垂直，其底端安装编码器码盘12，编码器码盘12位于轨迹球安装平台11上，传动轴13顶端与转轴固定支架14固接，转轴固定支架14固定在轨迹球安装平台11上。所述的三个编码器码盘12均与光电式角度传感器连接，光电式角度传感器用于测量轨迹球8在XYZ轴方向的转动角度