CN107411196B - 防护监控护膝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防护监控护膝，设置有EVA减震圈及其左右两侧的氨纶固定部件，还设有波浪式硅胶条，在两个氨纶固定部件远离减震圈一侧各设置有一个压力传感器，两个压力传感器分别位于膝关节内侧髁和外侧髁部位，此外，在护膝上还设置有芯片、蓝牙模块和两个压力传感器。该护膝在保证膝关节冠状面屈伸运动的同时尽量减少围绕矢状轴和垂直轴的外收内展和旋内旋外活动度，使膝关节所受压迫不仅可以稳定髌骨，减少膝关节滑动，且能够限制膝关节运动角度，避免损伤；此外，具有较好的回弹性和抗张力以及防震和缓冲性能，并可有效防止防护护膝随着运动下滑或走位松动；且该护膝具有监控功能，可实时提醒用户注意不适合的压力，辅助优化运动方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动防护护具，具体涉及一种防护监控护膝。
背景技术
膝关节由胫骨和髌骨关节组成，为椭圆-滑车关节，是人体最复杂的关节之一，人体的下肢骨骼通过关节与韧带等连接在一起，参与下肢运动并传递载荷，复杂的铰链式结构使其活动量往往大于其他部位，所以，在体育运动中，膝关节极其脆弱且容易受到损伤。
如图1所示，将人体运动空间切割为冠状面、矢状面、水平面三个维度平面，X表示膝关节绕冠状轴的屈伸运动，Y表示膝关节绕矢状轴的外收内展运动，Z表示膝关节绕垂直轴的旋内旋外运动，人体膝关节所实现的动作如图2所示。
在一个完整的跑步周期中，以膝关节屈伸运动为主，屈伸角即冠状面运动最显著，且摆动峰值大于支撑峰值。这是因为从脚离地瞬间到着地瞬间，整个摆动过程中下肢逐渐离地抬高达到最大再逐渐减小着地，而从脚着地瞬间到第二次离开地面，整个支撑过程中随着另一下肢的摆动膝关节逐渐前屈达到最大再逐渐向后伸展而减小，符合跑步运动特征。膝关节角度随周期呈现出阶段性变化，随着护膝紧度的不断增加，膝关节屈伸角相应减小，屈伸角相位有左移倾向，即当护膝紧度增大时，屈伸角达到峰值的时间提前，这说明随着紧度的增加对膝关节运动起到限制作用，使得屈伸角活动减小，提前完成摆动，但随紧度的进一步增加，除了对膝关节的限制作用外同时也对跑步运动造成一定程度影响。
护膝紧度与收展角和旋内旋外角存在显著相关性，紧身压力能有效减少膝关节的摆动和旋转，是膝关节防护的一个重要因素，施加表面防护载荷对人体骨骼起到了一定的固定防护作用。而护膝紧度对膝关节屈伸角影响不显著，佩戴一定紧度的护膝在对膝关节防护的同时并不妨碍跑步运动本身。跑步速度与膝关节屈伸角有显著相关性，跑步速度的变化会影响膝关节屈伸，与膝关节的收展和旋转并无明显相关性。
紧身防护装备的目的是通过给运动肢体适当的包裹来限制人体膝关节的活动度而减少损伤，通过比较膝关节活动度、最大膝关节角和最小膝关节角来评判对膝关节固定效果。就跑步运动中对膝关节的固定防护而言，应在保证膝关节冠状面屈伸运动的同时尽量减少围绕矢状轴和垂直轴的外收内展和旋内旋外活动度，尽可能减少膝关节滑动。
目前，市场上出现的多为厚毡材料的护膝，有一定的防护保暖作用，但结构单一，且在舒适性和防护性方面很难做到兼顾。为防止意外受伤佩戴护膝，却以牺牲舒适感为代价，成为人们选择的难题。除此之外，市面上有少数能够调节压力的护膝，也只是单纯地显示当前护膝压力，对于运动者来说并不具有实际指导意义，因此一种具有防护、监控、报警功能的护膝，可以保护膝盖，满足人们安全防护需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有护膝保护监控技术中的不足，提供一种防护监控护膝，该护膝结合人体工效学和物联网科学，从损伤防护性与压力舒适性相结合的角度出发，在保证膝关节冠状面屈伸运动的同时尽量减少围绕矢状轴和垂直轴的外收内展和旋内旋外活动度，使膝关节所受压迫不仅可以稳定膝关节，减少滑动避免损伤，同时能够提醒用户注意不适合的压力，辅助优化运动方案。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
防护监控护膝，采用一片式设计，一端为膝盖端，另一端为束缚端，在膝盖端位于髌骨正前方位置设置有EVA减震圈，在该面上位于EVA减震圈左右两侧各设置氨纶固定部件，位于护膝内表面上边沿处设置有波浪式硅胶条，在两个氨纶固定部件远离EVA减震圈一侧各设置有一个压力传感器，且使得两个压力传感器分别位于膝关节内侧髁和外侧髁部位，更重要的是，在护膝上还设置有芯片和蓝牙模块，两个压力传感器与蓝牙模块、芯片均相连，蓝牙模块与芯片相连，通过Python编程设定压力范围预警，提醒用户注意不适合的压力。所述的每个氨纶固定部件由N根M tex氨纶固定束缚条并列构成，N≥5,M≥40；氨纶固定束缚条纵向贯穿整个护膝，穿戴好之后氨纶固定部件分布在膝部两侧，不仅可以稳定髌骨，限制膝关节旋转角和收展角，对膝关节起到固定防护作用，而且在弯曲时可舒缓压力，保证关节运动屈伸角。护膝内表面设置一层网孔透气毛巾布，内表面上边沿处可以同时设置有两条并列的波浪式硅胶条。此外，在所述的芯片内可通过编程设置有压力等级，压力传感器检测数据传输至芯片，经比较处理后通过蓝牙模块向使用者的蓝牙设备传输等级状态及相应提示。具体压力等级可以设置如下：设定2.1528kpa-2.5503kpa为最佳压力状态，该状态兼具有舒适性和防护性，记Ⅰ级；2.5503-2.8617kpa为舒适性预警范围，记Ⅱ级；1.8465kpa-2.1528kpa为防护性预警范围，记Ⅲ级；均不在上述范围内的为高级预警，记Ⅳ级。
本发明与现有技术相比具有以下优点：该护膝整体采用EVA减震圈结合单捻氨纶固定束缚条设计，使得护膝具有较好的回弹性和抗张力以及防震和缓冲性能的同时达到稳定髌骨，限制膝关节角度，避免损伤的作用，在护膝髌骨上方采用波浪式的硅胶条，可有效防止防护护膝随着运动下滑或走位松动；更重要的是，在运动护膝膝关节内外髁配置压力传感器可以及时读取运动过程中动态压力，并实时传输至芯片，通过编程设定压力范围预警，最终由蓝牙模块传输到手机端存储分析，提醒用户注意不适合的压力，辅助优化运动方案，在使用时做到同时保障舒适性及防护性能。
附图说明
图1为人体运动空间分割平面；
图2是人体膝关节运动动作示意图；
图3为本发明外层示意图。
图4为本发明内层示意图。
图5为本发明穿戴的效果图。
具体实施方式
依据上述研究理论，一种防护监控护膝制作实施方式如下。
参见图3、图4，本发明包括护膝内外两层部分，采用一片式设计，一端为膝盖端1，另一端为束缚端2，在膝盖端位于髌骨正前方位置设置有EVA减震圈3，减震圈设计以髌骨最凸出点下1cm为中心，髌骨半径为减震圈内环半径，髌骨前方最凸出点到股骨外边缘距离为减震圈外环半径，护膝可以设计多种型号，根据自身具体情况选择相适应的型号佩戴，该护膝包括内外两层，内表面设置一层网孔透气毛巾布7，在该面上位于EVA减震圈3左右两侧各内置N(N≥5)根并列的M(M≥40)tex氨纶固定束缚条8-1、8-2，氨纶固定束缚条纵向贯穿整个护膝，不仅可以稳定髌骨，限制膝关节旋转角和收展角，对膝关节起到固定防护作用，而且在弯曲时可舒缓压力，保证关节运动屈伸角，此外，氨纶固定束缚条极佳的弹性，可满足多次拉伸不变形不老化，同时满足穿着舒适体贴合身。位于护膝内表面上边沿处设置有两条并列的波浪式硅胶条11，在两个氨纶固定束缚条的外侧各设置有一个压力传感器9，且使得两个压力传感器分别位于膝关节内侧髁和外侧髁部位，此外，在护膝上还设置有芯片和蓝牙模块10，传感器Tx接蓝牙Rx,传感器Rx接蓝牙Tx，芯片上通过Python编程，设定2.1528kpa-2.5503kpa为最佳压力状态兼具有舒适性和防护性，记Ⅰ级；2.5503-2.8617kpa舒适性预警范围，记Ⅱ级；1.8465kpa-2.1528kpa为防护性预警范围，记Ⅲ级；均不在此范围内为最高级预警，记Ⅳ级。最终由蓝牙模块传输到手机端存储分析，提醒用户注意不适合的压力，辅助优化运动方案。本发明护膝通过给关节部位适当的束缚，在保证膝关节冠状面屈伸运动的同时尽量减少围绕矢状轴和垂直轴的外收内展和旋内旋外活动度，从而减缓骨骼压力避免劳损同时能提供给人体压力舒适感。
同时，所述的束缚端可以包括三条魔术贴束缚带，且长度为：最上束缚带4长于最下束缚带6长于中间束缚带5，分别对应于膝盖以上部位、膝盖以下部位、膝盖髌骨正前方最凸出部位；所述的三条束缚带末端各设置一块魔术贴，在最上束缚带、最下束缚带的中部各设置一块魔术贴12。该护膝整体采用三条束缚带五点魔术贴的绑带式，除绑带末端魔术贴，在上下绑带各增加的一个魔术贴，不仅对膝关节起到更好的固定效果，而且可使护膝佩戴更加匀称服帖。该护膝三根长短不同的护膝绑带设计，吻合人体工效学膝盖上大腿围和膝盖下小腿围的差值，相对于传统护膝，更加简洁轻便，且有效提高护膝舒适性和美观度。
Claims (6)
1.一种防护监控护膝，采用一片式设计，一端为膝盖端，另一端为束缚端，其特征在于：在膝盖端位于髌骨正前方位置设置有EVA减震圈，EVA减震圈以髌骨最凸出点下方1cm处为中心，以髌骨半径为内环半径，在护膝内表面位于EVA减震圈左右两侧各设置有氨纶固定部件，在两个氨纶固定部件远离EVA减震圈一侧各设置有一个压力传感器，且使得两个压力传感器分别位于膝关节内侧髁和外侧髁部位，位于护膝内表面上边沿处设置有波浪式硅胶条，所述的每个氨纶固定部件由N根Mtex氨纶固定束缚条并列构成，N≥5,M≥40；此外，在护膝上还设置有芯片和蓝牙模块，两个压力传感器与蓝牙模块、芯片均相连，蓝牙模块与芯片相连。
2.根据权利要求1所述的防护监控护膝，其特征在于，所述的氨纶固定束缚条纵向贯穿整个护膝。
3.根据权利要求1所述的防护监控护膝，其特征在于，所述的护膝内表面上边沿处设置有两条并列的波浪式硅胶条。
4.根据权利要求1所述的防护监控护膝，其特征在于，所述的护膝内表面设置有一层网孔透气毛巾布。
5.根据权利要求1所述的防护监控护膝，其特征在于，在所述的芯片内编程设置有压力等级，压力传感器检测数据传输至芯片，经比较处理后通过蓝牙模块向使用者的蓝牙设备传输等级状态及相应提示。
6.根据权利要求5所述的防护监控护膝，其特征在于，所述的压力等级为：
Ⅰ级：2.1528kpa-2.5503kpa，为最佳压力状态；
Ⅱ级：2.5503-2.8617kpa，为舒适性预警范围；
Ⅲ级：1.8465kpa-2.1528kpa，为防护性预警范围；
Ⅳ级：其余压力值，为高级预警。
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