CN109172002A - 一种智能关节体外定位装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能关节体外定位装置，包括定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统，定位环共两个，包括上承载环、下承载环、弹性垫块、弧形滑轨，两个定位环间通过至少四条导向杆相互连接，导向杆包括左导向套、右导向套、转台机构、伸缩杆、直线滑轨，控制系统嵌于定位环外表面；其使用方法包括设备调节，关节定位，检查护理及设备拆除等四个步骤。本发明结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效的实现对人体关节进行有效的承载定位，并可避免因关节长期得不到锻炼而发生僵化和便于及时发现关节部位病情发展、恢复情况。

Description

一种智能关节体外定位装置及使用方法

技术领域

本发明涉一种智能关节体外定位装置及使用方法，属医疗技术领域。

背景技术

因为骨折、劳损灯情况，极易造成人体诸如膝关节、肘关节、腕关节等关节部位发生病变，在对关节治疗过程中，往往需要借助定位设备对病变关节进行定位或运动范围限定，当前所使用的对关节定位的设备往往均需要借助骨针等机构直接对关节及关节周边的骨骼进行连接定位，如申请号为：201610177010.1的专利所记载的一种腕关节外固定支架，虽然可以有效满足对关节进行定位、限位的需要，但同时一方面也导致患者关节周边创口增加，给患者造成较大的痛苦，也严重影响了病情治疗及恢复的速度和疗效，另一方面也导致了定位设备对人体关节定位作业时的操作难度大，且安装及拆除作业效率低下并易给患者造成较大的痛苦，除此之外当前所使用的这类关节定位设备在使用中，往往会导致在定位期间关节得不到有效的运动锻炼，从而极易造成关节及关节周边韧带及肌肉因长时间得不到运动而发生僵化，从而严重影响关节正常的运动能力，同时当前所使用的这些关节定位装置在使用中，也往往缺乏对关节部位运动量、偏移量、关节部位受力情况及关节部位的体温、血压等参数进行精确采集的能力，从而导致在对关节疾病治疗过程中，医护人员无法及时有效的获得关节疾病治疗过程中病情变化数据，从而导致因信息获得不及时而不能及时发现炎症、关节偏移灯严重影响疾病恢复和关节恢复质量的情况，从而给关节疾病的诊疗活动造成了极大的不便，同时也导致患者关节功能恢复效率低下并以遗留影响患者正常活动的后遗症，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新关节定位装置及其使用方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种智能关节体外定位装置及方法。

为了实现上面提到的效果，提出了一种智能关节体外定位装置及方法，其包括以下步骤：

一种智能关节体外定位装置，包括定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统，其中定位环共两个，包括上承载环、下承载环、弹性垫块、弧形滑轨，其中上承载环、下承载环均为圆弧结构，其后端面相互铰接，并可环绕铰接轴行进0°—180°旋转，上承载环、下承载环前端面通过定位扣相互连接，且当上承载环、下承载环前端面相互连接时，上承载环、下承载环共同构成闭合环状结构，弹性垫块若干，分别环绕上承载环、下承载环轴线与上承载环、下承载环后表面相互连接，上承载环、下承载环外表面分别设至少一条弧形滑轨，弧形滑轨与上承载环、下承载环同轴分布，且当上承载环、下承载环前端面连接时，上承载环、下承载环的弧形滑轨相互连接并同轴分布，压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器均若干，并环绕上承载环、下承载环轴线均布在上承载环、下承载环的后表面，且压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器检测轴线与上承载环、下承载环的圆心相交，弧形滑轨通过滑块与导向杆末端相互铰接，且两个定位环间通过至少四条导向杆相互连接，且导向杆环绕定位环轴线均布，导向杆包括左导向套、右导向套、转台机构、伸缩杆、直线滑轨，其中左导向套、右导向套均为空心管状结构，且左导向套、右导向套后端面通过转台机构相互铰接，左导向套、右导向套轴线呈0°—120°夹角，左导向套、右导向套内均设至少一条直线滑轨，直线滑轨与左导向套、右导向套轴线平行分布，并通过滑块与伸缩杆前端面相互连接，且左导向套、右导向套分别与和其连接的伸缩杆同轴分布，伸缩杆后端面与定位环的弧形滑轨通过滑块相互连接，伸缩杆后端连接的滑块侧表面设光敏传感器，前端连接的滑块侧表面设激光灯，且激光灯、光敏传感器同轴分布，并以伸缩杆中点对称分布，转台机构上设至少一个限位传感器和至少一个角度传感器，位移传感器数量与滑块数量一致，嵌于滑块外表面且每个滑块上均设至少一个位移传感器，直线电动机数量分别嵌于弧形滑轨和直线滑轨内，并与滑块相互连接，控制系统嵌于两个定位环中任意一个的外表面，并分别与激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器电气连接。

进一步的，所述的光敏传感器所在的滑块上设十字标尺，且光敏传感器位于十字标尺中心位置。

进一步的，所述的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器位于弹性垫块外侧或嵌于弹性垫块内中的任意一处位置。

进一步的，所述的上承载环、下承载环横断面为矩形或“凵”字型槽状结构中的任意一种。

进一步的，所述的滑块与伸缩杆连接位置处设至少一个压力传感器。

进一步的，所述的伸缩杆为气压杆、液压杆、弹簧杆及电动伸缩杆中的任意一种，且当为电动伸缩杆时与控制系统电气连接。

进一步的，所述的左导向套、右导向套内设承压弹簧，所述的承压弹簧与左导向套、右导向套同轴分布，承压弹簧前端面与伸缩杆前端面相抵，后端面与左导向套、右导向套后端面相抵。

进一步的，所述的控制电路为基于工业单片机为基础的电路系统，控制电路另设至少一个显示器、若干操作键、至少一个串口通讯端子及至少一个无线通讯装置，且所述的显示器、操作键和串口通讯端子均嵌于工作台外表面。

一种智能关节体外定位装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，设备调节，首先根据带定位关节位置及关节两端人体肢体结构，通过直线电动机和弧形滑轨、直线滑轨对个导向杆的分布位置进行整体调整和对各导向杆中伸缩杆的分布位置进行微调，以定位环与人体连接并对关节进行定位的目的，最后将定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统进行组装，完成设备装配；

第二步，关节定位，完成第一步作业后，将设备的两个定位环分别与待定位关节两侧的人体进行包覆定位，并使个导向杆环绕待定位环节均布且关节轴线与定位环间同轴分布，同时使导向杆的转台机构旋转轴线与待定位关节的运动轴线平行分布，且转台机构以待定位关节对称分布的两个转台机构与待定位关节分布在同一直线方向上，然后使定位环上的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器与人体可靠接触，通过激光灯、光敏传感器对各伸缩杆进行定位，最后通过控制系统与压力传感器实现对待定位关节定位力进行设定，通过控制系统与角度传感器和限位传感器对待定位关节运动量和运动范围进行限定即可完成对关节定位作业。

第三步，检查护理，在完成第二步作业后，一方面通过定位环、导向杆的结构强度实现对关节承载定位保护，避免因受力过大造成对关节的损伤，另一方面通过直线电动机、弧形滑轨、直线滑轨及导向杆的转台机构、伸缩杆实现对关节运动量进行限定，避免关节因长时间得不到有效锻炼而发生韧带、肌肉僵化，影响关节正常运动功能，同时由压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器对患者在进行关节定位期间的关节部位的生理特征进行检测，通过体温、压力、脉搏变化检测关节部位受力情况和是否发生炎症病变情况，通过位移传感器、角度传感器、激光灯、光敏传感器对关节运动量进行检测，在满足关节正常运动同时，实现对关节恢复过程中错位现象及错位量进行检测，从而实现对关节定位护理的需要；

第四步，设备拆除，在完成关节治疗后，将定位环与人体分离，即可实现将设备整体拆除。

本发明结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效的实现对人体关节进行有效的承载定位，并在对关节定位过程中，避免了传统定位设备需要通过骨针等操作难度打且会对患者造成附加伤害的设备使用，从而在极大的提高了定位操作便捷性的同时，另有效的降低了患者的痛苦和有助于提高疾病恢复效率和质量，于此同时，在对患者关节定位期间，一方面可有效满足关节部位一定运动能力，避免因关节长期得不到锻炼而发生僵化，严重影响患者正常运动能力，另一方面可直接获得关节疾病治疗过程中关节部位的生理特征数据、运动数据及骨骼间偏移量，从而便于及时发现关节部位病情发展、恢复情况，并根据病情发展情况指定合理有效的质量方案，避免因病情信息获取不及时而造成病情延误、恶化及影响关节功能恢复情况发生。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明主视结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种智能关节体外定位装置，包括定位环1、导向杆2、直线电动机3、滑块4、激光灯5、光敏传感器6、位移传感器7、限位传感器8、角度传感器9、压力传感器10、血压传感器11、体温传感器12、脉搏传感器13及控制系统14，其中定位环1共两个，包括上承载环101、下承载环102、弹性垫块103、弧形滑轨104，其中上承载环101、下承载环102均为圆弧结构，其后端面相互铰接，并可环绕铰接轴行进0°—180°旋转，上承载环101、下承载环102前端面通过定位扣105相互连接，且当上承载环101、下承载环102前端面相互连接时，上承载环101、下承载环102共同构成闭合环状结构，弹性垫块103若干，分别环绕上承载环101、下承载环102轴线与上承载环101、下承载环102后表面相互连接，上承载环101、下承载环102外表面分别设至少一条弧形滑轨104，弧形滑轨104与上承载环101、下承载环102同轴分布，且当上承载环101、下承载环102前端面连接时，上承载环101、下承载环102的弧形滑轨104相互连接并同轴分布，压力传感器10、血压传感器11、体温传感器12、脉搏传感器13均若干，并环绕上承载环101、下承载环102轴线均布在上承载环101、下承载环102的后表面，且压力传感器10、血压传感器11、体温传感器12、脉搏传感器13检测轴线与上承载环101、下承载环102的圆心相交，弧形滑轨104通过滑块4与导向杆2末端相互铰接，且两个定位环1间通过至少四条导向杆2相互连接，且导向杆2环绕定位环1轴线均布，导向杆2包括左导向套21、右导向套22、转台机构23、伸缩杆24、直线滑轨25，其中左导向套21、右导向套22均为空心管状结构，且左导向套21、右导向套22后端面通过转台机构23相互铰接，左导向套21、右导向套22轴线呈0°—120°夹角，左导向套21、右导向套22内均设至少一条直线滑轨25，直线滑轨25与左导向套21、右导向套22轴线平行分布，并通过滑块4与伸缩杆24前端面相互连接，且左导向套21、右导向套22分别与和其连接的伸缩杆24同轴分布，伸缩杆24后端面与定位环1的弧形滑轨104通过滑块4相互连接，伸缩杆24后端连接的滑块4侧表面设光敏传感器6，前端连接的滑块4侧表面设激光灯5，且激光灯5、光敏传感器6同轴分布，并以伸缩杆24中点对称分布，转台机构23上设至少一个限位传感器8和至少一个角度传感器9，位移传感器7数量与滑块4数量一致，嵌于滑块4外表面且每个滑块4上均设至少一个位移传感器7，直线电动机3数量分别嵌于弧形滑轨104和直线滑轨25内，并与滑块4相互连接，控制系统14嵌于两个定位环1中任意一个的外表面，并分别与激光灯5、光敏传感器6、位移传感器7、限位传感器8、角度传感器9、压力传感器10、血压传感器11、体温传感器12、脉搏传感器13电气连接。

本实施例中，所述的光敏传感器6所在的滑块上设十字标尺15，且光敏传感器6位于十字标尺15中心位置。

本实施例中，所述的压力传感器10、血压传感器11、体温传感器12、脉搏传感器13位于弹性垫块103外侧或嵌于弹性垫块103内中的任意一处位置。

本实施例中，所述的上承载环101、下承载环102横断面为矩形或“凵”字型槽状结构中的任意一种。

本实施例中，所述的滑块4与伸缩杆24连接位置处设至少一个压力传感器10。

本实施例中，所述的伸缩杆24为气压杆、液压杆、弹簧杆及电动伸缩杆中的任意一种，且当为电动伸缩杆时与控制系统14电气连接。

本实施例中，所述的左导向套21、右导向套22内设承压弹簧16，所述的承压弹簧16与左导向套21、右导向套22同轴分布，承压弹簧16前端面与伸缩杆24前端面相抵，后端面与左导向套21、右导向套22后端面相抵。

本实施例中，所述的控制电路14为基于工业单片机为基础的电路系统，控制电路另设至少一个显示器17、若干操作键18、至少一个串口通讯端子19及至少一个无线通讯装置，且所述的显示器17、操作键18和串口通讯端子19均嵌于工作台外表面。

如图2所示，一种智能关节体外定位装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，设备调节，首先根据带定位关节位置及关节两端人体肢体结构，通过直线电动机和弧形滑轨、直线滑轨对个导向杆的分布位置进行整体调整和对各导向杆中伸缩杆的分布位置进行微调，以定位环与人体连接并对关节进行定位的目的，最后将定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统进行组装，完成设备装配；

第二步，关节定位，完成第一步作业后，将设备的两个定位环分别与待定位关节两侧的人体进行包覆定位，并使个导向杆环绕待定位环节均布且关节轴线与定位环间同轴分布，同时使导向杆的转台机构旋转轴线与待定位关节的运动轴线平行分布，且转台机构以待定位关节对称分布的两个转台机构与待定位关节分布在同一直线方向上，然后使定位环上的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器与人体可靠接触，通过激光灯、光敏传感器对各伸缩杆进行定位，最后通过控制系统与压力传感器实现对待定位关节定位力进行设定，通过控制系统与角度传感器和限位传感器对待定位关节运动量和运动范围进行限定即可完成对关节定位作业。

第三步，检查护理，在完成第二步作业后，一方面通过定位环、导向杆的结构强度实现对关节承载定位保护，避免因受力过大造成对关节的损伤，另一方面通过直线电动机、弧形滑轨、直线滑轨及导向杆的转台机构、伸缩杆实现对关节运动量进行限定，避免关节因长时间得不到有效锻炼而发生韧带、肌肉僵化，影响关节正常运动功能，同时由压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器对患者在进行关节定位期间的关节部位的生理特征进行检测，通过体温、压力、脉搏变化检测关节部位受力情况和是否发生炎症病变情况，通过位移传感器、角度传感器、激光灯、光敏传感器对关节运动量进行检测，在满足关节正常运动同时，实现对关节恢复过程中错位现象及错位量进行检测，从而实现对关节定位护理的需要；

第四步，设备拆除，在完成关节治疗后，将定位环与人体分离，即可实现将设备整体拆除。

其中，在第三步护理过程中，当激光灯、光敏传感器保持一致时，这说明关节间未发生偏移，当激光灯与光敏传感器发生相对位移时，则说明关节部位发生偏移，并通过激光灯光斑在十字标尺上的位置直接获取关节发生偏移的方向及偏移量，便于制订合理的修复治疗方案。

本发明结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效的实现对人体关节进行有效的承载定位，并在对关节定位过程中，避免了传统定位设备需要通过骨针等操作难度打且会对患者造成附加伤害的设备使用，从而在极大的提高了定位操作便捷性的同时，另有效的降低了患者的痛苦和有助于提高疾病恢复效率和质量，于此同时，在对患者关节定位期间，一方面可有效满足关节部位一定运动能力，避免因关节长期得不到锻炼而发生僵化，严重影响患者正常运动能力，另一方面可直接获得关节疾病治疗过程中关节部位的生理特征数据、运动数据及骨骼间偏移量，从而便于及时发现关节部位病情发展、恢复情况，并根据病情发展情况指定合理有效的质量方案，避免因病情信息获取不及时而造成病情延误、恶化及影响关节功能恢复情况发生。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种智能关节体外定位装置，其特征在于，所述的智能关节体外定位装置包括定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统，其中所述的定位环共两个，包括上承载环、下承载环、弹性垫块、弧形滑轨，其中所述的上承载环、下承载环均为圆弧结构，其后端面相互铰接，并可环绕铰接轴行进0°—180°旋转，上承载环、下承载环前端面通过定位扣相互连接，且当上承载环、下承载环前端面相互连接时，上承载环、下承载环共同构成闭合环状结构，所述的弹性垫块若干，分别环绕上承载环、下承载环轴线与上承载环、下承载环后表面相互连接，所述的上承载环、下承载环外表面分别设至少一条弧形滑轨，所述弧形滑轨与上承载环、下承载环同轴分布，且当上承载环、下承载环前端面连接时，上承载环、下承载环的弧形滑轨相互连接并同轴分布，所述的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器均若干，并环绕上承载环、下承载环轴线均布在上承载环、下承载环的后表面，且所述的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器检测轴线与上承载环、下承载环的圆心相交，所述的弧形滑轨通过滑块与导向杆末端相互铰接，且两个定位环间通过至少四条导向杆相互连接，且所述的导向杆环绕定位环轴线均布，所述的导向杆包括左导向套、右导向套、转台机构、伸缩杆、直线滑轨，其中所述的左导向套、右导向套均为空心管状结构，且左导向套、右导向套后端面通过转台机构相互铰接，所述的左导向套、右导向套轴线呈0°—120°夹角，所述的左导向套、右导向套内均设至少一条直线滑轨，所述的直线滑轨与左导向套、右导向套轴线平行分布，并通过滑块与伸缩杆前端面相互连接，且所述的左导向套、右导向套分别与和其连接的伸缩杆同轴分布，所述伸缩杆后端面与定位环的弧形滑轨通过滑块相互连接，所述的伸缩杆后端连接的滑块侧表面设光敏传感器，前端连接的滑块侧表面设激光灯，且所述的激光灯、光敏传感器同轴分布，并以伸缩杆中点对称分布，所述的转台机构上设至少一个限位传感器和至少一个角度传感器，所述的位移传感器数量与滑块数量一致，嵌于滑块外表面且每个滑块上均设至少一个位移传感器，所述的直线电动机数量分别嵌于弧形滑轨和直线滑轨内，并与滑块相互连接，所述的控制系统嵌于两个定位环中任意一个的外表面，并分别与激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的光敏传感器所在的滑块上设十字标尺，且光敏传感器位于十字标尺中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器位于弹性垫块外侧或嵌于弹性垫块内中的任意一处位置。

4.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的上承载环、下承载环横断面为矩形或“凵”字型槽状结构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的滑块与伸缩杆连接位置处设至少一个压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的伸缩杆为气压杆、液压杆、弹簧杆及电动伸缩杆中的任意一种，且当为电动伸缩杆时与控制系统电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的左导向套、右导向套内设承压弹簧，所述的承压弹簧与左导向套、右导向套同轴分布，承压弹簧前端面与伸缩杆前端面相抵，后端面与左导向套、右导向套后端面相抵。

8.根据权利要求1所述的一种智能关节体外定位装置，其特征在于：所述的控制电路为基于工业单片机为基础的电路系统，控制电路另设至少一个显示器、若干操作键、至少一个串口通讯端子及至少一个无线通讯装置，且所述的显示器、操作键和串口通讯端子均嵌于工作台外表面。

9.一种智能关节体外定位装置的使用方法，其特征在于：所述的智能关节体外定位装置的使用方法包括以下步骤：

第一步，设备调节，首先根据带定位关节位置及关节两端人体肢体结构，通过直线电动机和弧形滑轨、直线滑轨对个导向杆的分布位置进行整体调整和对各导向杆中伸缩杆的分布位置进行微调，以定位环与人体连接并对关节进行定位的目的，最后将定位环、导向杆、直线电动机、滑块、激光灯、光敏传感器、位移传感器、限位传感器、角度传感器、压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器及控制系统进行组装，完成设备装配；

第二步，关节定位，完成第一步作业后，将设备的两个定位环分别与待定位关节两侧的人体进行包覆定位，并使个导向杆环绕待定位环节均布且关节轴线与定位环间同轴分布，同时使导向杆的转台机构旋转轴线与待定位关节的运动轴线平行分布，且转台机构以待定位关节对称分布的两个转台机构与待定位关节分布在同一直线方向上，然后使定位环上的压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器与人体可靠接触，通过激光灯、光敏传感器对各伸缩杆进行定位，最后通过控制系统与压力传感器实现对待定位关节定位力进行设定，通过控制系统与角度传感器和限位传感器对待定位关节运动量和运动范围进行限定即可完成对关节定位作业。

第三步，检查护理，在完成第二步作业后，一方面通过定位环、导向杆的结构强度实现对关节承载定位保护，避免因受力过大造成对关节的损伤，另一方面通过直线电动机、弧形滑轨、直线滑轨及导向杆的转台机构、伸缩杆实现对关节运动量进行限定，避免关节因长时间得不到有效锻炼而发生韧带、肌肉僵化，影响关节正常运动功能，同时由压力传感器、血压传感器、体温传感器、脉搏传感器对患者在进行关节定位期间的关节部位的生理特征进行检测，通过体温、压力、脉搏变化检测关节部位受力情况和是否发生炎症病变情况，通过位移传感器、角度传感器、激光灯、光敏传感器对关节运动量进行检测，在满足关节正常运动同时，实现对关节恢复过程中错位现象及错位量进行检测，从而实现对关节定位护理的需要；

第四步，设备拆除，在完成关节治疗后，将定位环与人体分离，即可实现将设备整体拆除。