CN105326589A - 一种智能义肢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能义肢，包括义肢本体，所述义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有镂空结构的一体成型的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶，所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置。本发明由于义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有镂空结构的一体成型的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶，所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置，可以通过镂空结构减轻义肢的重量，且通过在义肢上安装多种智能数据测试记录装置，可以实现提供可靠的医学测量，跟踪记录穿戴者的恢复过程，并帮助患者跟踪肢体的方位、运动状况等，具有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明属于义肢技术领域，具体涉及一种符合人体仿生学结构的智能义肢。
背景技术
肢体残疾会导致患者日常生活都收到影响，下肢残疾会导致患者不能很好适应日常活动，如普通的走、跑、跳、上下台阶等都大大降低甚至丧失行走能力。义肢的出现，对残疾人来说是一个最好的替代正常结构的方案，是当前最合适的满足患者日常生活的产品。
然而，目前义肢病变部位测量一直使用数字测量手段，由人工借助于皮卷尺和游标卡尺测量关键部位的数值并进行位置标识获得组要制作模型的资料。在加工作坊或车间根据测量的数字或标识进行半机械化，半人工化制作和打磨。患者安装和佩戴义肢产品完成指导患者适应义肢产品，使患者适应义肢产品。
义肢产品目前主要是组装完成，制作人员不需要产品进行精密处理，只要能获得适合患者长度即可，由于精密加工制作不能完成镂空或步骤十分繁琐尤其是形状不规则精密加工，所以不需要精密加工制作，因而存以下问题。
1.使用人工测量获得数值，人工制作模型，人工调试穿戴设备等每个步骤都有人员大量的实际参与，在每一步都形成最总产品的误差。当每步由不同人员或不同经验者制作会导致最总产品千差万别，目前义肢从制作到配到需要几个星期的时间，在患者最终安装佩戴的时候往往导致大量的返工修改。人为不可控因素，各项操作步骤误差往往导致产品的不合格率大幅增加，甚至产品修改时间往往几倍于制作时间，浪费大量财力、物力和人力。由于人工成本太高导致最终产品价格居高不下，大量患者只能购买残次品或没钱购买。
2.使用人工测量数据，使用人工打磨制作，无论其精度还是可持续性以及使用寿命或者描述使用的不方便
3.目前义肢外形结构简单，只有少数模板可以选择，获得肢体结构并不是患者真实的肢体外形，手工制作十分粗糙并且功能结构并不完整，所以并没有获得患者真是需要的肢体外形。
4.目前的义肢制作不能获得完整外形结构，传统加工制作工艺不能制作外形结构或十分困难，缺少添加智能位置。
5.传统制作流程是数字测量和标识位置结构，并没有获得准确而又完整的全面数字数据信息，测得外形结构最好的设备是CT和MRI，通过断层扫描可以获得外形结构，但是康复医院明显不能安装此类设备，所以停留下传统制作。
6.传统制作是手工制作为主，作坊或工作间制作只需要获得流水线式的支撑结构而患者肢体外形根本没有制作，也没有办法制作。获得不了需要制作外形的准确数据，精密机床加工不能完成镂空和不规则外形加工制作。
7.传统制作义肢粗糙，只是简单的满足需要对智能化和信息化并未提出过多的要求因为缺少搭载平台，没有地方安装各种智能化产品。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种符合人体仿生学结构的智能义肢。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能义肢，包括义肢本体，所述义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有均匀的镂空结构的一体成型的符合人体仿生学结构的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶，所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置。
所述智能数据测试记录装置包括有方向传感器、运动传感器、重力传感器、跟踪记录仪、红外线温度仪、体表湿度测量仪、风力传感器、材料记录仪以及GPS定位器。
所述智能数据测试记录装置埋设在所述人体硅胶中。
所述智能数据测试记录装置埋设在所述人体硅胶中表面下0.5-1cm处。
所述智能数据测试记录装置安装在所述镂空结构中。
所述镂空结构为五角星形，三角形或圆形、梯形中的一种。
本发明由于义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有镂空结构的一体成型的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶，所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置，可以通过镂空结构减轻义肢的重量，且通过在义肢上安装多种智能数据测试记录装置，可以实现提供可靠的医学测量，跟踪记录穿戴者的恢复过程，并帮助患者跟踪肢体的方位、运动状况等，具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的智能义肢的示意图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
参见图1所示，一种智能义肢，包括义肢本体100，所述义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有均匀的镂空结构的一体成型的符合人体仿生学结构的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶（未示出），所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置。
具体实现上，所述智能数据测试记录装置包括有方向传感器1、运动传感器5、重力传感器9、跟踪记录仪6、红外线温度仪3、体表湿度测量仪8、风力传感器4、材料记录仪3以及GPS定位器7等，也可以根据需要安装其它类型的传感器11,所述义肢本体上设有重力分配线10。
所述方向传感器1优选为3个，其它智能数据测试记录装置分别为一个，按图1所示进行布置安装在义肢本体上。
其中，所述智能数据测试记录装置可以是埋设在所述人体硅胶中。
所述智能数据测试记录装置埋设在所述人体硅胶中表面下0.5-1cm处。
另外，本发明中，所述智能数据测试记录装置安装在所述镂空结构中。优选的，安装在镂空结构中，由于义肢内部是镂空形状具有大量的空间，可以走各种数据线，优选的安装在镂空结构中，在相应的支撑位置放置处理记录器，连接所述多种智能数据测试记录装置以记录存储测量的数据。
所述镂空结构可以是五角星状，也可以是其它形状，如圆形，三角形等几何形状，具体不限。
需要说明的是，所述镂空结构均匀分布在所述义肢壳体上。
需要说明的是，本发明所述义肢主要是人体下肢用义肢，在安装所述智能数据测试记录装置时，应根据测量的数据的需要，将智能数据测试记录装置安装在所述义肢上。
如重力传感器要装在腿肚子部位，或义肢上下两端，如跟踪记录仪：要安装在义肢的内侧，最安全的，不易受到外界环境的影响，可以为医生提供准确的数据，为后续治疗做统计学准备，如红外线温度温度仪安装在义肢的外部或前部埋入以测量体表温度，湿度仪器安装在义肢的外部或前部，以测量体表湿度，而风力传感器，GPS定位器可以任意安装，材料测量仪要在受力点处埋放，由于集中受力点主要承受重力材料磨损最大，在此处安装韧度及硬度测量可以实时测量最新数值。
需要说明的是，所述方向传感器可以是利用压电效应实现，简单来说是是测量内部一片重物（重物和压电片做成一体）重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向。
所述运动控制传感器可以是一种将非电量（如速度、压力）的变化转变为电量变化的传感器。
所述重力传感器可以是采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，从而可以完成从重力变化到电信号的转换。
本发明的结构更符合人体形状外形，进行镂空支撑，人类硅胶填充，智能化传感器的配置，内部支撑进行镂空设计的形状可以完整重量轻或重量可调节，达到和正常结构重量相同。
本发明的材料可以使用混合性材料，如碳纤维、尼龙、钛合金、石墨等混合性材料，达到韧性和硬性结构，降低成本。
本发明的由于采用3D打印使用一体化构造，完整制作简易化，可以实现制作智能化，通过测量更准确的数据获得仿生学外形，人体力学分析改变设计形状。
本发明所提供的义肢，解决了传统制作中信息提取不准确，不能获得患者正常结构外形，更不要提残疾部位外形结构的问题；以及传统工艺如精密加工制作不能获得不规则外形结构更甚至是镂空外形制作的问题，通过使用人体力学分析对产品计算机进行镂空设计，减少佩戴物质量，模拟患者承受重力因素可以设计出更适合患者外形结构，而且本发明对符合人体仿生学和人体力学外形镂空产品进行人体硅胶附着设计，达到人体硅胶长期粘附性设计，使人体硅胶能在患者日常生活中长期佩戴，达到3~7年甚至10年以上固定标准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种智能义肢，其特征在于，包括义肢本体，所述义肢本体包括通过3D打印制作形成的具有均匀的镂空结构的一体成型的符合人体仿生学结构的义肢壳体，所述义肢壳体的双表面覆盖有仿人体皮肤的人体硅胶，所述义肢本体上预设位置设有多种智能数据测试记录装置。
2.根据权利要求1所述智能义肢，其特征在于，所述智能数据测试记录装置包括有方向传感器、运动传感器、重力传感器、跟踪记录仪、红外线温度仪、体表湿度测量仪、风力传感器、材料记录仪以及GPS定位器。
3.根据权利要求1或2所述智能义肢，其特征在于，所述智能数据测试记录装置埋设在所述人体硅胶中。
4.根据权利要求3所述智能义肢，其特征在于，所述智能数据测试记录装置埋设在所述人体硅胶中表面下0.5-1cm处。
5.根据权利要求1或2所述智能义肢，其特征在于，所述智能数据测试记录装置安装在所述镂空结构中。
6.根据权利要求1所述智能义肢，其特征在于，所述镂空结构为五角星形，三角形或圆形、梯形中的一种。
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