CN110547817A - 一种腕关节力或力矩测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腕关节力或力矩测量装置，所述腕关节力或力矩测量装置包括底座；力传感器，所述力传感器设置于所述底座上；连接杆，所述连接杆的一端与所述力传感器的加载端连接；握把组件，与所述连接杆的未与所述力传感器的加载端连接的一端连接，且所述握把组件与所述力传感器的中心线之间的相对位置可调。本发明的腕关节力矩测量评估装置结构简单，便于测量，且能够满足不同身高的用户的测量需求，易于普及推广。

Description

一种腕关节力或力矩测量装置

技术领域

本发明涉及医疗康复装置技术领域，特别是涉及一种腕关节力或力矩测量装置。

背景技术

腕关节是人体的一个典型的椭圆关节，属于受伤高发关节。由手的舟骨、月骨和三角骨的近侧关节面作为关节头，桡骨的腕关节面和尺骨头下方的关节盘作为关节窝而构成。腕关节由尺骨、桡骨、八块腕骨以及五块掌骨共同组成，共涉及下尺桡关节、桡腕关节，腕骨间关节、腕中关节及腕掌关节。桡腕关节可作屈、伸、展、收及环转运动，其中伸的幅度比屈的小，这是由于桡腕掌侧韧带较为坚韧，使后伸的运动受到限制。

在现有的测量设备中，握力和臂力的测量设备比较常见，市场上已存在多种可选择的测量设备，既有适于日常使用的结构轻巧的握力计和臂力计，也有适于实验室和医院应用的测试精度高的设备。但是，对腕力的测量，专利CN107320117A中提出了一种腕力测量装置，但他只能够测得一维力且未考虑到手部通过关节运动时的轨迹是曲线，它所测量的力是手腕在运动过程中力的垂直分量。综上所述，现有技术中对腕力的测量，存在测试设备功能不全、测量不准确、以及及难以准确的量化评估等问题，难以推广普及。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种腕关节力或力矩测量装置，用于解决现有技术中的腕力测量装置结构复杂、不便携且成本高昂，难以推广普及的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种腕关节力或力矩测量装置，所述腕关节力或力矩测量装置包括：

底座；

力传感器，所述力传感器设置于所述底座上；

连接杆，所述连接杆的一端与所述力传感器的加载端连接；

握把组件，与所述连接杆的未与所述力传感器的加载端连接的一端连接，且所述握把组件与所述力传感器的中心线之间的相对位置可调；

前臂支撑架，安装固定于所述底座上。

在一实施例中，在进行腕关节力矩测量时，所述腕关节的中心线与所述力传感器的中心线处于同一轴线上。

在一实施例中，所述腕关节力或力矩测量装置还包括控制面板和面板支架，所述控制面板通过所述面板支架与所述底座连接，所述控制面板与所述力传感器连接。

在一实施例中，所述面板支架包括柔性支架。

在一实施例中，所述前臂支撑架的远离所述底座的一端设置有固定带。

在一实施例中，所述力传感器包括多维力传感器。

在一实施例中，沿所述底座的周向设置有若干预留孔。

在一实施例中，所述腕关节力或力矩测量装置还包括保护壳，所述保护壳罩扣于所述力传感器的外周，且所述保护壳的一端与所述底座连接。

在一实施例中，所述前臂支撑架的高度可调节。

在一实施例中，所述前臂支撑架的高度不可调节。

在一实施例中，所述力传感器包括至少两维的力矩传感器及力传感器。

在一实施例中，所述握把包括竖直握把、水平握把或环形握把。

在一实施例中，所述连接杆包括垂直部和水平部，所述水平部沿长度方向设置有条形槽孔，所述垂直部的一端与所述水平部的一端连接，所述垂直部的另一端与所述力传感器的加载端连接。

在一实施例中，所述握把组件包括一端设置有螺纹孔的握把和与所述螺纹孔相匹配的旋紧螺丝，所述旋紧螺丝的螺杆部穿过所述条形槽孔后旋入所述握把的螺纹孔中，以将所述握把固定于所述水平部上。

在一实施例中，所述握把组件包括靠近所述水平部的一端设置有螺纹段的握把和旋紧螺母，所述握把的螺纹段穿出所述条形槽孔后利用所述旋紧螺母旋紧固定，以将所述握把固定于所述水平部上。

本发明的腕关节力或力矩测量装置结构简单，便于测量，且能够满足不同身高的用户的测量需求，易于普及推广；

本发明的腕关节力或力矩测量装置，可测量评估人体腕关节力矩大小，并为用户提供主动康复训练的个性化指导；

本发明的腕关节力或力矩测量装置亦可满足针对健康人进行腕关节力或力矩的测量，以针对健康人进行协调力的评估。

附图说明

图1显示为本发明的腕关节力或力矩测量装置的立体结构示意图。

图2显示为本发明的腕关节力或力矩测量装置的主视图。

图3显示为本发明的腕关节力或力矩测量装置的俯视图。

图4显示为本发明的腕关节力或力矩测量装置的左视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，图1-4分别示出了本实施例的腕关节力或力矩测量装置的立体图、主视图、俯视图以及左视图，所述腕关节力或力矩测量装置至少包括底座7、力传感器10(力传感器10是一种将力/力矩信号转变为电信号输出的电子元件)、连接杆4、握把组件、以及前臂支撑架6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1-4所示，所述底座7用于安装支撑所述腕关节力或力矩测量装置的各组件。具体地，所述底座7用于安装支撑所述力传感器10、所述连接杆4、所述握把组件、所述前臂支撑架6以及后文将要介绍的保护壳3以及控制面板8和面板支架9；所述力传感器10通过其固定端安装固定于所述底座7上；所述连接杆4的一端与所述力传感器10的加载端固连；所述握把组件与所述连接杆4的未与所述力传感器10的加载端连接的一端连接，且所述握把组件与所述力传感器10的中心线之间的相对位置可调；所述前臂支撑架6，安装固定于所述底座7上。

如图1-4所示，所述前臂支撑架6、所述力传感器10、所述连接杆4、所述握把组件的中心线位于同一垂直平面上。

在本发明中，所述底座7除了用于支撑所述腕关节力或力矩测量装置的上述各组件外，还用于将所述腕关节力或力矩测量装置的整体安装固定于其他物体上，以增加该装置的整体稳定性。请参阅图1-4，在本实施例中，所述底座7例如可采用矩形板，可以沿所述矩形的底座7的周向设置若干预留孔71，然后通过螺栓螺母组件与其他物体实现固连；作为示例，例如在矩形的底座7的四个角上分别设置所述预留孔71。可以理解的是，在其他实施例中，所述底座7也可以采用圆形、椭圆形等其他形状，所述预留孔71的开设位置和个数也可以根据需要进行合理配置。可以理解的是，所述底座7也可以与其他物体通过例如焊接、夹持等方式实现固连。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述腕关节力或力矩测量装置还包括控制面板8和面板支架9，所述控制面板8通过所述面板支架9与所述底座7连接，所述控制面板8例如可以是方形、圆形、球形的一种或者其他合适的形状。所述控制面板8与所述力传感器10可采用有线和无线的方式通信连接，以接收和存储所述力传感器10的测量信号，并将测量信号呈现在所述控制面板8的界面上，供用户实时观看和了解腕关节力矩的测量情况，另外所述控制面板8也可以根据预存的分析软件对获取的测量数据进行分析处理，为用户提供相关的康复训练指导。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以不设置所述控制面板8和面板支架9，而是可以直接将力传感器10采集到的数据传输给其他服务终端，然后在服务终端存储并分析，分析用户的康复情况，为用户提供相关的康复训练指导。

请参阅图1-4，为了根据用户的需求调整控制面的高度，所述面板支架9应可调节，所述面板支架9例如可以采用柔性的支架。可以理解的是，在一实施例中，所述面板支架9也可以采用其他形式的可调节支架；在又一实施例中，所述面板支架9也可以采用不可调节的支架，也即所述控制面板8的高度为固定值。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述前臂支撑架6用于支撑测试人员的前臂，所述前臂支撑架6的底端可采用螺栓螺母组件安装固定于所述底座7上，所述前臂支撑架6的上端设置成圆弧形61，用于支撑测试人员的前臂；为了防止测试人员在腕关节力矩测试过程中，前臂发生移动，从而影响测量结果的准确性，在所述原弧形板上设置有固定带5，利用所述固定带5将测试人员的前臂固定，防止前臂发生相对移动。具体地，在所述圆弧形61板上开设有预留的穿孔(未标示)，当测试人员在进行腕关节力矩测量时，使用所述固定带5穿过所述穿孔将前臂与前臂支撑架6的固定好，以排除测量腕关节力矩时前臂对其的影响。

需要说明的是，由于身高，体型的差异，每个测试人员在进行测试时，对前臂的高度要求各不相同，为了满足不同用户的需求，所述前臂支撑架6的上端可相对于下端进行升降，以方便根据需要进行高度调节，例如可通过升降气缸、升降平台或电动推杆等升降装置来实现前臂支撑架6的上端与下端的高度调节，当采用高度可调节的前臂支撑架6时，可通过控制面板8来进行前臂支撑架6高度的调节。需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用固定高度的前臂支撑架6，也即前臂支撑架6的高度不可调节。

请参阅图1-4，为了保护力传感器10，可在所述力传感器10的外部设置一保护壳3，所述保护壳3罩扣于所述力传感器10的外周，且所述保护壳3的底端与所述底座7固定连接，所述保护壳3的顶部表面开设有开孔，供下文将要介绍的连接杆4的垂直部42穿入以与力传感器10的加载端固连，其中所述保护壳3例如可以是圆柱形、方形、球形的一种。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述力传感器10包括多维力传感器，例如二、三、四、五维的多维力传感器，为了能够获取腕关节力矩的测量数据，所述力传感器10例如是可以至少测量二维(包括二维)的力矩传感器或力传感器。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述连接杆4例如可以是一个“L”型的支架，包括垂直部42和水平部41，所述垂直部42的一端与所述水平部41的一端连接，所述垂直部42的另一端与所述力传感器10的加载端连接，所述水平部41用于与握把组件连接，连接杆4在本发明中起到连接和传递力矩的作用；所述水平部41沿长度方向设置有用于安装握把组件的条形槽孔411，可以通过改变握把组件在条形槽孔411的位置来调整握把组件与所述垂直部42之间的距离，也即改变所述握把组件与所述力传感器10轴线的相对距离，以适应不同年龄段、不同体型的用户的需求，增加该装置力矩测量的准确性。需要说明的是，为了腕关节力矩测量的准确性，需将腕关节的中心线与所述力传感器10的中心线调整到同一轴线上。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述握把组件包括一端设置有螺纹孔的握把1和与所述螺纹孔相匹配的旋紧螺丝2，所述旋紧螺丝2的螺杆部穿过所述条形槽孔411后旋入所述握把1的螺纹孔中，以将所述握把1固定于所述水平部41上，进行腕关节力矩测量时，可以通过连接杆4的水平部41的条形槽孔411与旋紧螺丝2共同调节，以保证腕关节的中心线与所述力传感器10的中心线在同一轴线上，以保证腕关节力矩测量的准确性。作为示例，所述旋紧螺丝2例如可采用胶头螺丝。

在其他实施例中，所述握把组件包括靠近所述水平部41的一端设置有螺纹段的握把1和旋紧螺母，所述握把1的螺纹段穿出所述条形槽孔411后利用所述旋紧螺母旋紧固定，以将所述握把1固定于所述水平部41上，进行腕关节力矩测量时，可以通过连接杆4的水平部41的条形槽孔411与旋紧螺母共同调节，以保证腕关节的中心线与所述力传感器10的中心线在同一轴线上，以保证腕关节力矩测量的准确性。

在本实施例中，所述握把1包括但不限于竖直握把1、水平握把1或环形握把1。

本发明的腕关节力或力矩测量装置能够便捷的测量评估用户的腕关节力矩大小，体积小，使用方便，且能够适用于不同身高的用户进行腕关节力矩测量评估；也能为用户提供主动康复训练的个性化指导，帮助用户早日康复，易于普及推广；另外，本发明的腕关节力或力矩测量装置亦可满足针对健康人进行腕关节力或力矩的测量，以针对健康人进行协调力的评估。

本发明的腕关节力或力矩测量装置的测量原理如下：

进行腕关节力矩测量时，可将前臂支撑架6调节至合适的高度，使用固定带5将前臂与前臂支撑架6固定好；调整握把1与所述力传感器10的轴线之间的相对位置，以使手握住握把1时，腕关节与力传感器10的中心在同一轴线上；测试人员控制手腕运动，所述力传感器10对腕关节的力矩进行测量，并将测量数据传输给控制面板8；所述控制面板8对测量数据进行存储并在显示测量结果。

需要说明的是，也可以在所述控制面板8中预存储有分析软件，该分析软件可根据力传感器10的测量结果分析获取用户的康复情况，并根据康复情况给用户提供主动康复训练指导。当然，也可以将测量的结果导出或者传输到预存储有分析软件的服务终端中，进行分析获取用户的康复情况，并根据康复情况给用户提供主动康复训练指导，所述控制面板8接收服务终端的分析获取的康复情况和训练指导信息，并以此来对用户提供服务。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，包括：

底座；

力传感器，所述力传感器设置于所述底座上；

连接杆，所述连接杆的一端与所述力传感器的加载端连接；

握把组件，与所述连接杆的未与所述力传感器的加载端连接的一端连接，且所述握把组件与所述力传感器的中心线之间的相对位置可调。

2.根据权利要求1所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述腕关节力或力矩测量装置还包括控制面板和面板支架，所述控制面板通过所述面板支架与所述底座连接，所述控制面板与所述力传感器连接。

3.根据权利要求1所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述腕关节力或力矩测量装置还包括前臂支撑架，安装固定于所述底座上。

4.根据权利要求3所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述前臂支撑架的远离所述底座的一端设置有固定带。

5.根据权利要求3所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述前臂支撑架的高度可调节或不可调节。

6.根据权利要求1所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，在进行腕关节力矩测量时，腕关节的中心线与所述力传感器的中心线处于同一轴线上。

7.根据权利要求1所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述力传感器包括至少两维的力矩传感器或力传感器。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述连接杆包括垂直部和水平部，所述水平部沿长度方向设置有条形槽孔，所述垂直部的一端与所述水平部的一端连接，所述垂直部的另一端与所述力传感器的加载端连接。

9.根据权利要求8所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述握把组件包括一端设置有螺纹孔的握把和与所述螺纹孔相匹配的旋紧螺丝，所述旋紧螺丝的螺杆部穿过所述条形槽孔后旋入所述握把的螺纹孔中，以将所述握把固定于所述水平部上。

10.根据权利要求8所述的腕关节力或力矩测量装置，其特征在于，所述握把组件包括靠近所述水平部的一端设置有螺纹段的握把和旋紧螺母，所述握把的螺纹段穿出所述条形槽孔后利用所述旋紧螺母旋紧固定，以将所述握把固定于所述水平部上。