CN105476823A - 一种智能型医疗拐杖 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种智能型医疗拐杖，构成包括由下至上依次连接的杖头（1）、减震机构、下伸缩机构、膝关节处转动机构、折叠机构、中伸缩机构、髋关节处转动机构、上伸缩机构和腋托，所述的下伸缩机构与膝关节处转动机构经下锁紧机构连接，所述髋关节处转动机构与上伸缩机构经上锁紧机构连接，所述中伸缩机构侧部设有把手（11），所述膝关节处转动机构上设有自发电装置，自发电装置连接有设置在折叠机构上的计步器装置。本发明能辅助下肢伤残人士最大程度地进行正常步态行走，在一定程度上避免其他二次伤害，还能进行康复训练，对下肢伤病人士的康复起到良好的作用。</b>

Description

一种智能型医疗拐杖

技术领域

本发明涉及一种拐杖，特别是一种一种智能型医疗拐杖。

背景技术

第二次全国残疾人抽样调查结果报告表明，在我国肢体残障的残疾人中，使用手杖和腋拐的人数占使用辅助用具的残疾人口总量的49%。然而，传统的腋拐一般为双叉杆结构，不仅体积较大、外带不易，而且功能单一，仅具有辅助行走功能。当使用者使用一般腋拐行走时，即在持拐步态的非正常步态下，会出现身体不稳、步长不当、耗能过多等不良影响，也可能造成其他二次伤害。同时，一般的康复器械价格昂贵，未能深入到经济一般的家庭。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种智能型医疗拐杖。本发明能辅助下肢伤残人士最大程度地进行正常步态行走，在一定程度上避免其他二次伤害，还能进行康复训练，对下肢伤病人士的康复起到良好的作用。

本发明的技术方案：一种智能型医疗拐杖，其特征在于：包括由下至上依次连接的杖头、减震机构、下伸缩机构、膝关节处转动机构、折叠机构、中伸缩机构、髋关节处转动机构、上伸缩机构和腋托，所述的下伸缩机构与膝关节处转动机构经下锁紧机构连接，所述髋关节处转动机构与上伸缩机构经上锁紧机构连接，所述中伸缩机构侧部设有把手，所述膝关节处转动机构上设有自发电装置，自发电装置连接有设置在折叠机构上的计步器装置。

前述的智能型医疗拐杖中，所述减震机构包括连接件和连接管，连接件和连接管经对称设置的两个限位螺栓固定在下伸缩机构的下部，所述连接管的端部设置杖头；所述下伸缩机构的下端设有凸起，凸起与连接件之间设有下弹簧。

前述的智能型医疗拐杖中，所述下伸缩机构包括下端具有镂空的下管，下管外套装有下套管，下管和下套管之间设有圆形弹片，所述膝关节处转动机构包括下固定块和下旋转块，下固定块和下旋转块之间经下轴连接。

前述的智能型医疗拐杖中，所述自发电装置包括固定在下固定块上的击杆和固定在固定座上的压电发电片，所述固定座通过螺钉固定在下旋转块上。

前述的智能型医疗拐杖中，所述折叠机构包括折叠块，折叠块经铰链与膝关节处转动机构连接；所述中伸缩机构包括中管，中管外套装有中套管，中管和中套管之间设有圆形弹片。

前述的智能型医疗拐杖中，所述计步器装置包括设置在折叠块上的加速度传感器，加速度传感器连接有与自发电装置连接的单片机，单片机还连接有外部按键、显示屏和语音模块。

前述的智能型医疗拐杖中，所述的单片机还连接有压力传感器，压力传感器设置在使用者的鞋底。

前述的智能型医疗拐杖中，所述的压电发电片产生的电能通过整流电路、LC振荡电路和储能电路存储于锂电池中，以供给计步器装置使用。

前述的智能型医疗拐杖中，所述髋关节处转动机构包括上旋转块和上固定块，上旋转块和上固定块之间经上轴连接。

前述的智能型医疗拐杖中，所述上伸缩机构包括包括上管，上管外套装有上套管，上管和上套管之间设有圆形弹片。

前述的智能型医疗拐杖中，所述下锁紧机构包括经固定螺栓固定在下伸缩机构上的挡块，挡块连接有中弹簧，还包括设置在下伸缩机构内的气弹簧，气弹簧一端伸出至杖头外，另一端与膝关节处转动机构连接。

前述的智能型医疗拐杖中，所述上锁紧机构包括设置在上伸缩结构内且与髋关节处转动机构连接的限位杆，限位杆上设有上弹簧。

与现有技术相比，本发明通过将转动机构、锁紧机构、伸缩机构、减震机构、折叠机构、自发电装置和计步器装置等有机连接，能辅助下肢伤残人士最大程度地进行正常步态行走，在一定程度上避免其他二次伤害。同时，也可帮助他们进行康复训练。本发明基于传统腋拐加以创新与改进，将机械与电子有机结合，不仅有效地实现了助行产品的功能，而且对下肢伤病人士的康复起到良好的作用。本发明还具有结构巧妙、体积适中、方便携带的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明下半部分的结构示意图；

图3是本发明的弯曲状态示意图；

图4是本发明的折叠状态示意图；

图5是本发明的电子系统结构示意图；

图6是本发明的辅助功能工作流程示意图。

附图中的标记为：1-杖头；2-限位螺栓；3-下弹簧；4-下管；5-下套管；6-下固定块；7-螺钉；8-固定座；9-折叠块；10-中管；11-把手；12-中套管；13-上轴；14-单片机；15-上弹簧；16-上套管；17-腋托；18-上管；19-显示屏；20-上固定块；21-上旋转块；22-压电发电片；23-下旋转块；24-击杆；25-下轴；26-连接件；27-连接管；28-气弹簧；29-固定螺栓；30-铰链；31-挡块；32-中弹簧；33-加速度传感器，34-压力传感器，35-外部按键，36-语音模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种智能型医疗拐杖，构成如图1-4所示，其特征在于：包括由下至上依次连接的杖头1、减震机构、下伸缩机构、膝关节处转动机构、折叠机构、中伸缩机构、髋关节处转动机构、上伸缩机构和腋托，所述的下伸缩机构与膝关节处转动机构经下锁紧机构连接，所述髋关节处转动机构与上伸缩机构经上锁紧机构连接，所述中伸缩机构侧部设有把手11，所述膝关节处转动机构上设有自发电装置，自发电装置连接有设置在折叠机构上的计步器装置。

所述减震机构包括连接件26和连接管27，连接件26和连接管27经对称设置的两个限位螺栓2固定在下伸缩机构的下部，所述连接管27的端部设置杖头1；所述下伸缩机构的下端设有凸起，凸起与连接件26之间设有下弹簧3。

所述下伸缩机构包括下端具有镂空的下管4，下管4外套装有下套管5，下管4和下套管5之间设有圆形弹片，所述膝关节处转动机构包括下固定块6和下旋转块23，下固定块6和下旋转块23之间经下轴25连接。

所述自发电装置包括固定在下固定块6上的击杆24和固定在固定座8上的压电发电片22，所述固定座8通过螺钉7固定在下旋转块23上。

所述折叠机构包括折叠块9，折叠块9经铰链30与膝关节处转动机构连接；所述中伸缩机构包括中管10，中管10外套装有中套管12，中管10和中套管12之间设有圆形弹片。

所述计步器装置包括设置在折叠块9上的加速度传感器33，加速度传感器33连接有与自发电装置连接的单片机14，单片机14还连接有外部按键35、显示屏19和语音模块36。所述的单片机14还连接有压力传感器34，压力传感器34设置在使用者的鞋底。通过加速度传感器和压力传感器采集信号，经单片机处理后显示于LCD显示屏上。

所述髋关节处转动机构包括上旋转块21和上固定块20，上旋转块21和上固定块20之间经上轴13连接。

所述上伸缩机构包括包括上管18，上管18外套装有上套管16，上管18和上套管16之间设有圆形弹片。

所述下锁紧机构包括经固定螺栓29固定在下伸缩机构上的挡块31，挡块31连接有中弹簧32，还包括设置在下伸缩机构内的气弹簧28，气弹28簧一端伸出至杖头1外，另一端与膝关节处转动机构连接。

所述上锁紧机构包括设置在上伸缩结构内且与髋关节处转动机构连接的限位杆，限位杆上设有上弹簧15。

所述的两处转动机构中的下固定块6、下旋转块23和上旋转块21、上固定块20上分别有对应的螺纹孔，可将螺栓拧入两处螺纹孔，便可将转动机构锁定，使得腋拐为普通的一体式腋拐。

所述的上、下旋转块21,23上都设一个缺口，限位杆、气弹簧卡入缺口便可锁紧转动机构。该缺口的弧形设计也能对限位杆、气弹簧卡进行导向，在一定程度上限制了转动机构的逆向转动。

所述的伸缩机构分别针对大腿、小腿、上半身进行相应调节。外套管5，12，16与内管4，10，18通过两个圆形弹片进行连接，并通过按压弹珠的方式，进行伸缩调整。

所述的连接件26与连接管27通过对称的两个限位螺栓2进行固定连接，杖头1安装于连接管27上。所述的下管4下端部分被镂空，固定连接件26与连接管27的两枚螺栓2卡在镂空处，起连接与限位的作用。所述的下管4下端焊接一个小凸台，下弹簧3安装于连接件26与小凸台之间，起减震缓冲作用。

所述的把手11设置于中套管12上，且位置可调。中套管12上设有定位孔，且定位孔之间具有一定间隔，可根据使用需要调整把手11位置。

所述的折叠块9与下旋转块23上设有插销孔。当使用者使用腋拐时，先将圆柱销插入插销孔，以限制上折叠块及以上部分的的运动；当腋拐闲置时，取出圆柱销，便能将腋拐折叠放置。

所述的自发电装置包括固定于下固定块6的击杆24和固定于固定座8的压电发电片22，其中，固定座8与下旋转块23通过螺钉7固定。此处采用了悬臂支撑方式进行机械换能，具有较高的能量转换效率。

所述的压电发电片为两片压电陶瓷和一片铜基板组成的双晶压电发电片，两片压电陶瓷中间设置一片铜基板。

所述的自发电装置的原理是：通过击杆的敲击，压电发电片振动产生电能，并通过压电发电片上所连接的导线输出。

所述自发电装置与储能单元可充电锂电池连接的，所述的储能单元包括电源电路、整流电路、LC振荡电路、储能电路。其中，电源电路的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接LC振荡电路的输入端，LC振荡电路的输出端连接储能电路的输入端。

所述的计步器装置的原理是：设置于折叠块上的加速度传感器采集信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，输入单片机进行处理，最后将所测步数显示于LCD显示屏上。

所述的测压装置的原理是：压力传感器捆绑于人体鞋底，当人体行走时，传感器采集信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，输入单片机进行处理，最后将所测压力显示于LCD显示屏上。

所述的单片机连有语音模块，当所测压力大于设定安全压力值时，单片机连接的语音模块便发出警报。

本发明的执行方式如下：

当腋拐为普通式时，即将螺栓拧入两个转动机构上的螺纹孔，两转动机构被固定，腋拐为直立的普通拐杖。

当腋拐为捆绑式时，将腋拐捆绑于人体下肢。在人体行走过程中，当在支撑阶段时，足部触地，气弹簧28上移，即气弹簧28的另一端逐渐卡入下旋转块23缺口，减震机构处的下弹簧3逐渐被压紧，起减震缓冲的保护作用，此时，膝关节处转动机构被锁紧；同时，腋托17受压，上管18和上套管16下移，上弹簧15被压紧，与上管18固定连接的限位杆逐渐卡入上旋转块21缺口，此时，髋关节处转动机构被锁紧，腋拐呈直立状态，并支承人体重量。当在摆动阶段时，人体下肢不受外力作用，腋拐处于活动状态，即下弹簧3、中弹簧31和上弹簧15复位，关节部位转动机构可自由转动，从而完成一个行走周期。本发明的弯曲状态如图3所示。

腋拐的自发电原理如下：

在人体行走时，膝关节处转动机构不断转动，击杆不断敲击压电发电片，使其振动产生电能。所产生的电能通过整流电路、LC振荡电路和储能电路存储于锂电池中，以供给传感器和单片机。

本发明的电子系统结构如图5所示，辅助功能的工作流程如图6所示，计步原理如下：

设置于折叠块上的加速度传感器采集信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，输入单片机进行处理，最后将所测步数显示于LCD显示屏上。

腋拐的测压原理如下：

压力传感器捆绑于人体鞋底，当人体行走时，传感器采集信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，输入单片机进行处理，最后将所测压力显示于LCD显示屏上。同时，当所测压力大于设定安全压力值时，单片机连接的语音模块便发出警报。

控制系统以STC12C5A60S2单片机为核心控制单元。

本发明的折叠状态如图4所示，所述的折叠块8与下旋转块7上设有插销孔。当使用者使用腋拐时，先将圆柱销插入插销孔，以限制上折叠块及以上部分的运动，避免发生意外折叠的情况；当腋拐闲置时，取出圆柱销，便能将腋拐折叠放置。

Claims (10)

1.一种智能型医疗拐杖，其特征在于：包括由下至上依次连接的杖头（1）、减震机构、下伸缩机构、膝关节处转动机构、折叠机构、中伸缩机构、髋关节处转动机构、上伸缩机构和腋托，所述的下伸缩机构与膝关节处转动机构经下锁紧机构连接，所述髋关节处转动机构与上伸缩机构经上锁紧机构连接，所述中伸缩机构侧部设有把手（11），所述膝关节处转动机构上设有自发电装置，自发电装置连接有设置在折叠机构上的计步器装置。

2.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述减震机构包括连接件（26）和连接管（27），连接件（26）和连接管（27）经对称设置的两个限位螺栓（2）固定在下伸缩机构的下部，所述连接管（27）的端部设置杖头（1）；所述下伸缩机构的下端设有凸起，凸起与连接件（26）之间设有下弹簧（3）。

3.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述下伸缩机构包括下端具有镂空的下管（4），下管（4）外套装有下套管（5），下管（4）和下套管（5）之间设有圆形弹片，所述膝关节处转动机构包括下固定块（6）和下旋转块（23），下固定块（6）和下旋转块（23）之间经下轴（25）连接。

4.根据权利要求3所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述自发电装置包括固定在下固定块（6）上的击杆（24）和固定在固定座（8）上的压电发电片（22），所述固定座（8）通过螺钉（7）固定在下旋转块（23）上。

5.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述折叠机构包括折叠块（9），折叠块（9）经铰链（30）与膝关节处转动机构连接；所述中伸缩机构包括中管（10），中管（10）外套装有中套管（12），中管（10）和中套管（12）之间设有圆形弹片。

6.根据权利要求5所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述计步器装置包括设置在折叠块（9）上的加速度传感器（33），加速度传感器（33）连接有与自发电装置连接的单片机（14），单片机（14）还连接有外部按键（35）、显示屏（19）和语音模块（36）。

7.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述髋关节处转动机构包括上旋转块（21）和上固定块（20），上旋转块（21）和上固定块（20）之间经上轴（13）连接。

8.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述上伸缩机构包括包括上管（18），上管（18）外套装有上套管（16），上管（18）和上套管（16）之间设有圆形弹片。

9.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述下锁紧机构包括经固定螺栓（29）固定在下伸缩机构上的挡块（31），挡块（31）连接有中弹簧（32），还包括设置在下伸缩机构内的气弹簧（28），气弹（28）簧一端伸出至杖头（1）外，另一端与膝关节处转动机构连接。

10.根据权利要求1所述的智能型医疗拐杖，其特征在于：所述上锁紧机构包括设置在上伸缩结构内且与髋关节处转动机构连接的限位杆，限位杆上设有上弹簧（15）。