CN103190912B - 膝关节运动参数测试装置 - Google Patents
膝关节运动参数测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103190912B CN103190912B CN201210005046.3A CN201210005046A CN103190912B CN 103190912 B CN103190912 B CN 103190912B CN 201210005046 A CN201210005046 A CN 201210005046A CN 103190912 B CN103190912 B CN 103190912B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fixed bar
- rotating shaft
- knee joint
- shank
- thigh
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
一种膝关节运动参数测试装置，包括：上位机、圆盘形壳体、旋转轴、角度传感器、大腿固定杆、小腿固定杆、大腿绑带和小腿绑带。测试装置工作时，膝关节发生屈伸，使得小腿固定杆带动角度传感器相对于大腿固定杆发生旋转，致使电压信号发生变化，实现信号传输。信号进入上位机由数据采集和处理模块进行数据处理分析转化成运动参数信号。本发明的膝关节运动学参数测试装置，便携可折叠，且精确度高，可靠性良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动测试装置，尤其涉及一种膝关节运动参数测试装置。
背景技术
膝关节的运动参数变化的测定对人体下肢运动能力尤其是膝关节运动能力的评价具有重要意义，特别是膝关节的最大屈伸角度、角速度和角加速度，可以直接反映出人体下肢的受力状况，特别是关节最大抗压能力和关节力矩的大小，这些都是作为评价关节功能正常与否的特异性指标，在临床上应用甚广，因此膝关节的运动参数变化的测定可为关节功能康复效果的评价提供科学依据。
由于膝关节是人体解剖结构最复杂和最易受伤的关节之一，且人体运动过程复杂，故难以用直接的方法来测量膝关节各项力学参数。所以，通常使用模拟或根据逆向动力学推算的方式来求得所需参数值，即根据膝关节的运动参数以及受力来推出关节力矩等更具参考价值的参数。目前，临床上普遍采用等速测力的方法，如CYBEX、KIN-COM、BIODEX等。虽然等速测力的方法，也是通过测试关节角度来得出关节运动特性指标，但是整个系统结构庞大、复杂且昂贵，故难以在临床中推广应用。
另一方面，目前由于脑卒中疾病、脑外伤、脊髓损伤等疾病造成下肢平衡功能失常的病人越来越多，所以为了评估双侧下肢的运动能力，有必要开发出一种新型的便携式、计算机控制的膝关节角度测试装置，来满足临床上的需求。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种膝关节运动参数测试装置。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种膝关节运动参数测试装置，其包括：
上位机，上位机内设有数据采集和处理模块；
圆盘形壳体；
旋转轴，安装在圆盘形壳体内；
角度传感器，通过信号线及接口与上位机通讯相连，包括转动芯轴和外圈固定件，转动芯轴与旋转轴固定连接可随旋转轴转动，外圈固定件固定在圆盘形壳体内；
大腿固定杆，与圆盘形壳体固定相连；
小腿固定杆，穿过圆盘形壳体与旋转轴固定相连，小腿固定杆的转动带动旋转轴及角度传感器的转动芯轴一起转动；
大腿绑带，连接在大腿固定杆上；
小腿绑带，连接在小腿固定杆上。
所述的圆盘形壳体的圆周侧面设有旋转量程卡槽，所述的小腿固定杆穿过该旋转量程卡槽与旋转轴固定相连。
所述的旋转轴上设有径向通孔，所述的小腿固定杆为三段折线形圆杆结构件，小腿固定杆的前段活动穿套在旋转轴的径向通孔内；小腿固定杆的径向转动带动旋转轴作径向转动，从而带动角度传感器的转动芯轴一起作径向转动；小腿固定杆的轴向转动使小腿固定杆向大腿固定杆靠拢形成折叠。
所述的角度传感器为电阻式传感器WDJ22G-B6，电阻值为5kΩ±10％。
所述的旋转量程卡槽的弧度为130度。
本发明的膝关节运动参数测试装置由于采用了以上技术方案，具有以下的优点和特点：
1.采用电阻式角度传感器，通过变阻器分压原理来获得角度变化时产生的电压变化，且线性度良好，因此可以很好地为上位机提供有效的信号。
2.角度测试装置有效测试量程为0-130度，上位机通过信号采集与处理模块，可以实时显示、存储角度值，并计算其他重要指标，如角速度、角加速度、关节力矩，从而实现对被测试者关节运动能力的评估。
3.绑腿装置可以很好地固定人体下肢，使装置旋转轴与膝关节的相对位置保持稳定，从而避免了在运动中对人体关节造成意想不到的伤害。
附图说明
图1是本发明膝关节运动参数测试装置的整体结构示意图；
图2是本发明膝关节运动参数测试装置的分解结构示意图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2。本发明的膝关节运动参数测试装置，包括：上位机(未图示出来)、圆盘形壳体1、旋转轴2、角度传感器3、大腿固定杆4、小腿固定杆5、大腿绑带6和小腿绑带7。
上位机内设有数据采集和处理模块。
圆盘形壳体1的圆周侧面设有旋转量程卡槽11，该卡槽的弧度为130度。圆盘形壳体1内在对应于旋转量程卡槽11的位置设有上导向片12和下导向片13。在下导向片13上设有一个用于安装旋转轴2的槽孔。
旋转轴2安装在圆盘形壳体1内，通过轴盖8与圆盘形壳体1轴向固定。在旋转轴2上设有径向通孔21。
角度传感器3通过信号线及接口9与上位机通讯相连，包括转动芯轴和外圈固定件，转动芯轴与旋转轴2固定连接可随旋转轴转动，外圈固定件固定在圆盘形壳体1内。
大腿固定杆4与圆盘形壳体1固定相连。
小腿固定杆5穿过圆盘形壳体的旋转量程卡槽11与旋转轴2固定相连，小腿固定杆5的转动带动旋转轴2及角度传感器的转动芯轴一起转动；该小腿固定杆5为三段折线形圆杆结构件，小腿固定杆的前段51活动穿套在旋转轴2的径向通孔21内；小腿固定杆的径向转动带动旋转轴作径向转动，从而带动角度传感器的转动芯轴一起作径向转动；小腿固定杆的轴向转动使小腿固定杆向大腿固定杆靠拢形成折叠。
大腿绑带6连接在大腿固定杆4上；
小腿绑带7连接在小腿固定杆5上。
本发明中的角度传感器3为电阻式传感器WDJ22G-B6，电阻值为5kΩ±10％，最大量程为0～320度，在本装置内的有效量程为0～130度。
本发明的膝关节运动参数测试装置的工作原理，是基于电阻式角度传感器，通过输出端将测试数据发送到上位机，角度传感器嵌装壳体内部，通过导线将信号引出，与上位机信号采集模块输入端相连。当小腿旋转杆与大腿固定杆夹角发生变化时，角度传感器的旋转轴芯会发生相应的旋转，信号大小也会发生变化；从而输出相应的角度值。
本装置设有用于限制角度旋转范围的旋转量程卡槽，临床上将小腿固定杆与大腿固定杆夹角的补角记为膝关节角度，因此，最小值为小腿固定杆与大腿固定杆成一直线状态，最大值为小腿旋转杆与大腿固定杆成最小夹角状态。本装置通过将旋转量程卡槽的弧度设定为130度，使角度传感器的有效量程为0～130度，临床试验证明此量程足以满足关节屈伸时产生的角度变化。
本发明的使用过程首先是通过大腿绑带和小腿绑带实现装置相对膝关节的固定。绑带一侧采用扣环形式，可扣于辅助结构，一侧采用粘带形式，根据松紧度实现有效捆绑。分布上，大腿固定采用两条绑带，小腿固定采用一条绑带。
第二步为装置供电实现。本发明采用外置5V稳压电源，通过内部走线给壳体内部角度传感器供电，而后输出信号由同样的走线从壳体引出，相连于上位机内的信号采集处理模块。
第三步为信号实现。在装置实现有效捆绑，且供电状态下，膝关节发生屈伸，使得小腿固定杆带动角度传感器相对于大腿固定杆发生旋转，致使电压信号发生变化，实现信号传输。然后由数据采集和处理模块进行数据处理分析转化成运动参数信号。
Claims (4)
1.一种膝关节运动参数测试装置，其包括：
上位机，上位机内设有数据采集和处理模块；
圆盘形壳体；
旋转轴，安装在圆盘形壳体内；
角度传感器，通过信号线及接口与上位机通讯相连，包括转动芯轴和外圈固定件，转动芯轴与旋转轴固定连接可随旋转轴转动，外圈固定件固定在圆盘形壳体内；
大腿固定杆，与圆盘形壳体固定相连；
小腿固定杆，穿过圆盘形壳体与旋转轴固定相连，小腿固定杆的转动带动旋转轴及角度传感器的转动芯轴一起转动：
大腿绑带，连接在大腿固定杆上；
小腿绑带，连接在小腿固定杆上；
其特征在于：所述的旋转轴上设有径向通孔，所述的小腿固定杆为三段折线形圆杆结构件，小腿固定杆的前段活动穿套在旋转轴的径向通孔内：小腿固定杆的径向转动带动旋转轴作径向转动，从而带动角度传感器的转动芯轴一起作径向转动；小腿固定杆的轴向转动使小腿固定杆向大腿固定杆靠拢形成折叠。
2.如权利要求1所述的膝关节运动参数测试装置，其特征在于：所述的圆盘形壳体的圆周侧面设有旋转量程卡槽，所述的小腿固定杆穿过该旋转量程卡槽与旋转轴固定相连。
3.如权利要求1所述的膝关节运动参数测试装置，其特征在于：所述的角度传感器为电阻式传感器WDJ22G-B6，电阻值为5kΩ±10％。
4.如权利要求2所述的膝关节运动参数测试装置，其特征在于：所述的旋转量程卡槽的弧度为130度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210005046.3A CN103190912B (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 膝关节运动参数测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210005046.3A CN103190912B (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 膝关节运动参数测试装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103190912A CN103190912A (zh) | 2013-07-10 |
| CN103190912B true CN103190912B (zh) | 2014-12-10 |
Family
ID=48713862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210005046.3A Expired - Fee Related CN103190912B (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 膝关节运动参数测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103190912B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104771175B (zh) * | 2015-03-04 | 2017-08-01 | 上海交通大学 | 捕捉人体四肢三维空间姿态的可穿戴智能环 |
| CN105738191B (zh) * | 2016-02-04 | 2018-05-29 | 南京邮电大学 | 一种关节负荷能力测量装置 |
| TWI603716B (zh) * | 2016-07-28 | 2017-11-01 | Knee joint torque calculation method | |
| CN108852364A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-23 | 深圳德创健康科技有限责任公司 | 监测膝关节运动信息的穿戴装置 |
| US20200268319A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-08-27 | Conzian Ltd. | Joint function monitoring system |
| CN111616713A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 康立安智能医疗设备有限公司 | 关节功能感测系统 |
| CN112914562B (zh) * | 2021-01-28 | 2021-11-02 | 深圳市中医院 | 一种智能膝关节状态监测系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2759385Y (zh) * | 2004-11-19 | 2006-02-22 | 陈栋 | 膝关节生物力学试验仪 |
| CN200973711Y (zh) * | 2006-11-06 | 2007-11-14 | 上海理工大学 | 在线关节参数检测装置 |
| CN202477697U (zh) * | 2012-01-09 | 2012-10-10 | 上海理工大学 | 下肢关节活动度测试仪 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3184755B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2001-07-09 | 酒井医療株式会社 | 膝のねじり角測定器 |
| JP3304079B2 (ja) * | 2000-05-25 | 2002-07-22 | 孝則 甲斐 | 体力の左右均衡度測定装置 |
| DE102005051646A1 (de) * | 2005-10-26 | 2007-05-10 | Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Überprüfung der Einstellung eines Prothesenkniegelenks |
| DE102006021802A1 (de) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg | Steuerung eines passiven Prothesenkniegelenkes mit verstellbarer Dämpfung |
| CN101057797A (zh) * | 2007-05-24 | 2007-10-24 | 烟台正海生物技术有限公司 | 一种膝关节保护装置 |
| CN201510472U (zh) * | 2009-06-26 | 2010-06-23 | 北京工业大学 | 穿戴式下肢外骨骼装置 |
-
2012
- 2012-01-09 CN CN201210005046.3A patent/CN103190912B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2759385Y (zh) * | 2004-11-19 | 2006-02-22 | 陈栋 | 膝关节生物力学试验仪 |
| CN200973711Y (zh) * | 2006-11-06 | 2007-11-14 | 上海理工大学 | 在线关节参数检测装置 |
| CN202477697U (zh) * | 2012-01-09 | 2012-10-10 | 上海理工大学 | 下肢关节活动度测试仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103190912A (zh) | 2013-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103190912B (zh) | 膝关节运动参数测试装置 | |
| CN103280145B (zh) | 心血管介入虚拟手术力反馈系统 | |
| CN104434053A (zh) | 一种电子检测装置 | |
| CN206151794U (zh) | 基于可变柔性关节的康复外骨骼机器人 | |
| CN104127187A (zh) | 用于帕金森病人主要症状定量检测的可穿戴系统及方法 | |
| CN107788991A (zh) | 可穿戴式下肢康复评估系统 | |
| CN106393073A (zh) | 一种便携式柔性肘关节外骨骼机器人 | |
| CN202477697U (zh) | 下肢关节活动度测试仪 | |
| CN101954169B (zh) | 一种肌力训练与测评装置及其方法 | |
| Callejas-Cuervo et al. | Joint amplitude MEMS based measurement platform for low cost and high accessibility telerehabilitation: Elbow case study | |
| CN106038173A (zh) | 基于可变柔性关节的康复外骨骼机器人 | |
| CN106020490B (zh) | 基于三轴重力加速度传感器的多触点数据手套系统 | |
| CN102600031B (zh) | 一种治疗康复系统 | |
| CN108837422A (zh) | 一种新型手腕康复机器人 | |
| CN204765652U (zh) | 一种全面检测手指运动功能的数据手套 | |
| TW201417796A (zh) | 互動式下肢復健系統 | |
| CN106901748A (zh) | 一种基于加速度传感器的关节活动度测量装置 | |
| CN108013880B (zh) | 一种人体肘关节前屈后伸绕瞬时动心运动的瞬时动心测量方法 | |
| Saif et al. | Tele Alert System Based on ECG Signal Using Virtual Instruments Environment | |
| CN106112997B (zh) | 外骨骼服 | |
| CN205181334U (zh) | 医用智能手环 | |
| CN101950502A (zh) | 虚拟膝关节镜手术装置 | |
| Salim et al. | Integration of tilt sensors as a device for monitoring rehabilitation process | |
| CN209596139U (zh) | 上肢关节功能评估康复训练用主机 | |
| CN203483427U (zh) | 一种三维步态分析仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 Termination date: 20180109 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |