CN115634087A - 一种智能化关节支具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化关节支具，属于医疗器械领域。该支具包括关节上支具、关节下支具、连接系统、位移系统、理疗系统、心率血压系统、中控系统和供能系统；关节上支具和关节下支具通过连接系统连接，心率血压系统监测使用者的心率和血压变化，位移系统可实时收集穿戴部位竖直方向和水平方向的位移信息，所有收集到的信息实时传入中控系统，中控系统通过对收集到的信息汇总、分析，对各系统发出指令，为使用者不同的运动状态提供不同的支撑力。本发明为关节炎患者提供了一种智能化的支具，可根据患者的身体运动状态做出智能化调节。

Description

一种智能化关节支具

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种智能化关节支具。

背景技术

骨关节炎又称骨关节病、老年性关节炎等，是一种以关节软骨退行性变化以及骨骼增生为特征的关节退行性病变。骨关节炎起病缓慢，主要表现为关节酸胀不适或钝痛，关节肿胀，呈进行性加重，急性加重期可出现关节积液，关节肿胀，多可伴肌萎缩或肌痉挛。严重者出现关节畸形。

关节支具是近年来开发出来的一种对关节炎具有治疗作用的支具，其作用原理在于增加关节的稳定性，减轻关节的负荷，保护关节，从而缓解关节疼痛症状，是治疗早中期骨关节炎的有效方法，也可用于治疗不愿意手术或不能承受手术的严重骨关节炎病人。

近年来，人们在关节支具的开发上开展了很多有意义的探索。

专利2016213121973公布了一种双柱减荷膝关节炎支具，包括大腿支架和小腿支架，小腿支架通过限位调节器铰接于大腿支架的下方，大腿支架和小腿支架上可拆装地设有绑带；限位调节器前端或后端可拆装的设有可调节小腿支架和大腿支架摆动角度的条状限位块。专利具有结构稳固、满足多种腿型骨关节炎患者减负的特点，然而专利无法避免穿戴者行动不便的问题。

专利202011016415X公布了一种智能支具，该智能支具包括大腿支具、小腿支具、连接系统、角度传感器、壳体以及主控板；专利可通过角度传感器测得大腿支具与小腿支具之间的相对转动角度并发送至主控板。主控板将相对转动角度记录为膝关节弯曲角度，可以通过显示屏显示给患者，或者发送给终端上的APP，从而患者可以通过显示屏和APP查看自己膝关节弯曲角度，提高了该智能支具的便利性和适用性，但是专利只是可以记录穿戴者的运动数据，无法对穿戴者的运动进行进一步的反馈调节。

专利2020100167486公布了一种支撑相控制膝关节支具，包括：鞋垫、内侧膝关节模块、内侧关节盖板、外侧膝关节模块、外侧关节盖板、小腿前挡板、大腿前挡板、传感器模块和控制模块；传感器模块用于检测使用者的步态行为；控制模块用于根据使用者的步态行为控制两个弹簧预紧单向棘轮模块的状态，专利可实现对步态的检测，解决了患者在行走时发生步态异常以及绊跤等问题，避免由于步行或者下蹲等动作对使用者引起的不适，然而仍然存在着无法根据穿戴者运动状态给与穿戴者不同大小支撑力，无法对穿戴者进行智能化理疗等问题。

发明内容

本发明针对以上问题，发明了一种智能化关节支具，支具可根据穿戴者不同运动状态，为穿戴者提供不同的支撑力，可收集穿戴者心率、血压、位移等信息供穿戴者根据自身的心率，血压情况调整自身的运动方式，支具的理疗系统，为穿戴者提供不同类型的理疗服务，采用针灸，加热等方式降低穿戴者运动过程中产生的痛苦。穿戴者运动过程中可通过供能系统线圈切割磁场获得电能并储存起来，提高了支具的续航能力。加热系统相变恒温材料层的设计，提高了智能化关节支具的能量利用率。加热系统、双程记忆合金弹簧和多级弹簧协同作用，为穿戴者剧烈运动中提供递增的支撑力，在由剧烈运动转为平缓运动时，智能化关节支具对穿戴者提供的支撑力逐渐减小，支撑力的增加和减小都不是一蹴而就的，有一个时间的缓冲，给穿戴者一个适应过程。智能化关节支具包括关节上支具、关节下支具、连接系统、位移系统、理疗系统、心率血压系统、中控系统和供能系统；关节上支具和关节下支具通过连接系统连接，在关节上支具或关节下支具靠近连接系统位置有限位孔；连接系统由关节保护套、超弹性连接杆和弹簧模块组成，弹簧模块由双程记忆合金弹簧和多级弹簧中的一种或两种组成，双程记忆合金弹簧带加热系统；理疗系统位于关节保护套位置。

进一步，超弹性连接杆位于关节两侧位置，超弹性连接杆数量为2-6条，超弹性连接杆的材质为超弹性金属材料或超弹有机高分子材料，超弹性连接杆一端固定于关节下支具或关节上支具，另一端穿过固定于另一支具的限位孔，且在限位孔中可产生相对于支具的滑动，超弹性连接杆外围绕双程记忆合金弹簧或多级弹簧，穿戴者运动过程中，穿戴部位随着关节的弯曲，关节上支具和关节下支具的夹角变小，超弹性连接杆随着穿戴者的运动在限位孔中滑动且产生弯曲形变，当穿戴部位关节伸直时，超弹性连接杆回弹，为关节的伸直提供助力。超弹性连接杆外围绕双程记忆合金弹簧或多级弹簧，双程记忆合金弹簧或多级弹簧的两端分别和关节下支具、关节上支具连接，为穿戴者提供向上的支撑力，减小关节处压力，延缓关节磨损，减轻关节炎带来的病痛。

进一步，弹簧的弹力和弹簧的劲度系数及形变量呈线性关系，提高弹簧的劲度系数，增大弹簧的形变量，都可以提高弹簧对穿戴者的支撑力，弹簧的劲度系数和弹簧的弹簧圈直径、弹簧的线径的四次方、弹簧弹性模量、弹簧的有效圈数呈线性关系，当弹簧圈直径变小、弹簧的线径的四次方增大、弹簧弹性模量提高、弹簧的有效圈数减少时，弹簧的劲度系数变大，一般材料制作的弹簧，在弹簧制作完成后弹簧圈直径、弹簧的线径、弹簧弹性模量、弹簧的有效圈数无法改变，然而利用金属记忆合金制作的弹簧可以做到这一点，因此，连接系统的一种组成模式为：关节保护套、超弹性连接杆、加热系统和双程记忆合金弹簧，通过记忆合金材料真空热处理、退火及不同模具成型得到的双程记忆合金弹簧，双程记忆合金弹簧两端和最外层有弹簧圈，双程记忆合金弹簧形变温度为80-95℃，加热系统对双程记忆合金弹簧加热，当双程记忆合金弹簧自身温度大于形变温度时，双程记忆合金弹簧发生形变，双程记忆合金弹簧圈直径变小，双程记忆合金弹簧两端的弹簧圈和最外层弹簧圈合拢，即双程记忆合金弹簧有效圈数减少，双程记忆合金弹簧劲度系数升高，双程记忆合金弹簧的有效圈之间距离增大，双程记忆合金弹簧的总体长度伸长，即双程记忆合金弹簧的形变量变大，双程记忆合金弹簧的弹力增加，向关节上支具提供更强的支撑力，当加热系统停止工作时，双程记忆合金弹簧温度降低，当双程记忆合金弹簧温度小于形变温度，双程记忆合金弹簧恢复形变前状态，向关节上支具提供支撑力回复形变前支撑力。

进一步，加热系统包裹双程记忆合金弹簧，加热系统有外层、中间层和内层三层结构，外层为隔热层，防止在对双程记忆合金弹簧加热过程中烫坏穿戴者衣物或烫伤皮肤，中间层为相变恒温材料层，相变恒温材料层所含相变恒温材料的相变温度为80-100℃，相变恒温材料层相变温度比双程记忆合金弹簧形变温度高5℃，相变恒温材料可为石蜡、十二水合硫酸铝盐、六水硝酸镁和硫氰酸铵中的一种，相变恒温材料外包裹致密材料，阻隔相变恒温材料和外界接触，加热系统内层有温度探头和加热器，加热器为电热丝或加热棒中的一种，当穿戴者剧烈运动时，可充电电池供能，加热器产生热量对双程记忆合金弹簧加热，温度探头测量加热层内温度，并将数据传输给中控系统，当加热系统温度大于双程记忆合金弹簧形变温度10-20℃时，中控系统发出指令，可充电电池停止向加热器供能，加热停止，相变恒温材料层相变温度低于此温度；加热系统内温度高于双程记忆合金弹簧形变温度，却未超过5℃时，可充电电池再次供能，开始加热，使加热系统内温度始终维持在双程记忆合金弹簧形变温度之上，维持双程记忆合金弹簧的形变，为穿戴者提供更强的支撑力，期间，温度超过相变恒温材料相变温度后，相变恒温材料吸收热量，加热系统不加热时，相变恒温材料释放吸收的热量，使加热层内温度高于双程记忆合金弹簧形变温度的时间延长，双程记忆合金弹簧的形变保持时间延长，也提高了能量的利用率，当穿戴者不再进行剧烈运动时，加热停止，加热系统内热量通过隔热层远离穿戴者身体一侧的散热孔散失，温度降至双程记忆合金弹簧形变温度以下时，双程记忆合金弹簧弹簧圈直径变大，有效圈数增多，形变量减少回复原本状态；加热过程中通过隔热层的和关节处衣物阻隔，加热产生的热量传导到关节处时，温度可被人体接受却不会产生不适感，可对关节产生热敷效果。

进一步，连接系统的另一种组成模式为：关节保护套、超弹性连接杆、多级弹簧，多级弹簧由多个不同劲度系数弹簧组成，不同劲度系数弹簧的种类为2-10种，不同劲度系数弹簧从上到下弹簧劲度系数逐增大，相邻弹簧相互连接成一体，当穿戴者处于平缓的运动状态时，劲度系数较低的弹簧发生形变，为穿戴者提供较小的支撑力，当穿戴者剧烈运动时，劲度系数高的弹簧也随之形变加剧，增加对穿戴者躯体的支撑力。

进一步，连接系统的另一种组成模式为：关节保护套、超弹性连接杆、多级弹簧、双程记忆合金弹簧，其中，双程记忆合金弹簧带加热系统。

进一步，位移系统包括GPS系统、回声定位系统中的一种或两种，GPS系统监测穿戴部位水平位移，回声定位系统包括超声波发生器和超声波接收器，通过向地面发射和接收超声波来监测穿戴部位的竖直位移，并传递给中控系统。

进一步，理疗系统和中控系统连通，理疗系统由脉冲信号发生器、放大器、升压电路、电极和电热丝组成，可通过调控释放脉冲电流的类型和脉冲时间调理关节部位，给关节部位加热，降低炎症反应。

进一步，心率血压系统包括心率测量仪和血压测量仪，可实时监测穿戴者的心率、血压变化，并传递给中控系统，心率血压系统可在关节下支具、关节上支具，也可设计为腕表的形式。

进一步，中控系统通过传入信息判定穿戴者身体处于跑跳等剧烈运动状态时，启动加热系统，对双程记忆合金弹簧加热，使其形变，为穿戴者提供更强的支撑力；当温度探头检测周围环境温度小于10℃时，开启理疗系统加热功能。

进一步，供能系统包含可充电电池，磁石和线圈，磁石位于关节下支具或关节上支具向关节两侧突起处，形成磁场，线圈在另一支具的关节附近处，穿戴者运动过程中，通过关节屈伸带动线圈不断切割磁场产生电能储存于可充电电池。

与现有技术相比，本发明一种智能化关节支具，具备以下有益效果：

（1）可收集穿戴者心率、血压、位移等信息并传导到中控系统，通过中控系统的信息整合，根据穿戴者不同运动状态，智能化关节支具为穿戴者提供不同大小的支撑力，穿戴者也可根据自身的心率，血压情况调整自身的运动方式。

（2）中控系统控制理疗系统，为穿戴者提供不同类型的理疗服务，采用针灸，加热等方式降低穿戴者运动过程中产生的痛苦。

（3）穿戴者运动过程中可通过供能系统线圈切割磁场获得电能并储存起来，提高了支具的续航能力。

（4）加热系统相变恒温材料层的设计，提高了智能化关节支具的能量利用率。

（5）加热系统、双程记忆合金弹簧和多级弹簧协同作用，为穿戴者剧烈运动中提供递增的支撑力，在由剧烈运动转为平缓运动时，智能化关节支具对穿戴者提供的支撑力逐渐减小，支撑力的增加和减小都不是一蹴而就的，有一个时间的缓冲，给穿戴者一个适应过程。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看做是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得相关的其他附图。

图1为智能化关节支具示意图；

图2为连接系统中双程记忆合金弹簧形变示意图；

图3为连接系统中多级弹簧示意图；

图4为连接系统中加热系统剖开示意图；

图5为智能化关节支具信号传递示意图；

附图标记：1-关节上支具；2-关节下支具；3-连接系统；4-卡环；5-理疗系统；6-心率血压系统；7-中控系统和可充电电池；8-位移系统；9-关节保护套；10-超弹性连接杆；11-限位孔；12-散热孔；13-GPS系统；14-回声定位系统；15-突起；16-线圈；17-绑带；18-受热未超过形变温度双程记忆合金弹簧状态；19-受热超过形变温度后双程记忆合金弹簧状态；20-多级弹簧；21-隔热层；22-相变恒温材料层；23-温度探头；24-电热丝；25-隔热层远离穿戴者一侧。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获的其他所有实施方式，都属于本发明保护范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述，并非旨在限制保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明选定实施方式，基于本发明中的实施方式，都属于本发明的保护范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”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，因此不能理解为本发明的限制。

为了方便解释本发明中智能化关节支具和各部件的安装关系，本发明所指的“上”为实际指向上方的方向（也即图1中的上方），本发明所指的“下”为实际指向上方的方向（也即图1中的下方）。

实施例1

本实施例主要讲述智能化关节支具的构成，结合图1-图5，本发明的一种智能化关节支具主要有关节上支具1，关节下支具2，连接系统3，位移系统8，理疗系统5，心率血压系统6，中控系统和可充电电池7；其中关节下支具2为身体提供竖直方向的支撑力，作为关节上支具1的最终着力点。连接系统3连接着关节上支具1和关节下支具2，连接系统3由关节保护套9、超弹性连接杆10和弹簧模块组成，弹簧模块包含双程记忆合金弹簧和多级弹簧20，双程记忆合金弹簧带加热系统；超弹性连接杆10穿过弹簧模块，一端固定于关节下支具2，另一端穿过位于关节上支具1的限位孔11，加热系统有外层、中间层和内层三层结构，其中外层为隔热层21，隔热层远离穿戴者一侧25有散热孔12，中间层为相变恒温材料层22，内层有温度探头23和电热丝24；位移系统8包含GPS系统13和回声定位系统14，在关节下支具2向上突起15上有磁石，形成磁场，关节上支具1靠近关节保护套9处有线圈16和可充电电池连通。穿戴者通过绑带17和卡环4将关节支具固定到腿部，关节保护套9通过绑带和卡环的连接和关节上支具1，关节下支具2相连，穿戴者行走过程中，随着关节的屈伸，关节上支具1靠近关节处有线圈16不断切割磁场，产生的电能储存于可充电电池。

实施例2

本实施例主要讲述智能化关节支具各系统之间信号传输及智能化调节过程，如图5中所示：

在穿戴者运动过程中，心率血压系统6时刻监测穿戴者的血压和心率情况，将信息传递给中控系统。

位移系统8通过GPS系统13和回声定位系统14测定穿戴者运动过程中的穿戴部位位移情况，包括水平位移和竖直位移。

当穿戴者由平缓运动转为剧烈运动时，穿戴者给与多级弹簧20更大的冲力，多级弹簧20中的下端弹簧劲度系数较大的部分发生更大的形变，增加对穿戴者躯体的支撑力：穿戴者不再剧烈运动，多级弹簧20受到冲击力降低，弹簧形变量变小，提供支撑力立刻降低。

当中控系统判断穿戴者处于跑跳等剧烈运动状态时，中控系统传递信号给连接系统3，加热系统开始加热，温度探头23时刻监测加热系统内部温度，并传递给中控系统。

当加热系统内温度达到双程记忆合金弹簧形变温度（85-90℃）时，双程记忆合金弹簧由受热未超过形变温度双程记忆合金弹簧状态18转变为受热超过形变温度后双程记忆合金弹簧状态19，双程记忆合金弹簧主要发生变化为：双程记忆合金弹簧弹簧圈直径变小，两端的弹簧圈和最外层弹簧圈合拢，双程记忆合金弹簧有效圈数减少，双程记忆合金弹簧劲度系数升高，有效圈之间距离增大，双程记忆合金弹簧的总体长度伸长，向关节上支具1提供更强的支撑力。当穿戴者不再剧烈运动，电热丝24加热停止时，加热系统内温度降低到双程记忆合金弹簧形变温度以下，双程记忆合金弹簧恢复为受热未超过形变温度双程记忆合金弹簧状态18，支撑力降低。

当温度探头23检测周围环境温度小于10℃时，开启理疗系统5，通过调控释放脉冲电流的类型和脉冲时间调理关节部位，给关节部位加热，降低炎症反应发生。

穿戴者运动期间，由供能系统的可充电电池负责为各系统供能，穿戴者行走过程中，关节上支具1靠近关节处有线圈16不断切割磁场，产生的电能储存于供能系统的可充电电池，穿戴者关节弯曲时，关节上支具1和关节下支具2的夹角变小，超弹性连接杆10随着穿戴者的运动在限位孔11中滑动且产生弯曲形变，当穿戴者关节伸直时，超弹性连接杆10回弹，为关节的伸直提供助力。

实施例3

本实施例讲述连接系统3中超弹性连接杆10、双程记忆合金弹簧、加热系统和多级弹簧20间协同工作，为穿戴者提供支撑力。中控系统控制电热丝24开始加热，当加热系统内温度达到双程记忆合金弹簧形变温度（85-90℃）时，双程记忆合金弹簧由受热未超过形变温度双程记忆合金弹簧状态18转变为受热超过形变温度后双程记忆合金弹簧状态19，向关节上支具1提供更强的支撑力，加热系统温度达到相变恒温材料层22的相变温度（80-100℃）时，相变恒温材料层22在保持自身温度不变的情况下，吸收热量储存起来，同时由于穿戴者的剧烈运动，多级弹簧20受到更大的冲力，多级弹簧20中的下端弹簧劲度系数较大的部分发生更大的形变，增加对穿戴者躯体的支撑力。当中控系统判断患者不再剧烈运动时，电热丝24不再加热，温度随着热量在散热孔12逸出而降低，而相变恒温材料层22缓慢放热，会减缓温度降低的过程，最终温度降低至双程记忆合金弹簧形变温度以下，双程记忆合金弹簧由受热超过形变温度后双程记忆合金弹簧状态19转变为受热未超过形变温度双程记忆合金弹簧状态18，向关节上支具1提供支撑力回复原支撑力，同时由于穿戴者不再剧烈运动，向连接部位施加冲力变小，多级弹簧20中的下端弹簧劲度系数较大的部分发生形变变小，对穿戴者躯体的支撑力减小。

在穿戴者剧烈运动过程中，由于加热系统的加热，双程记忆合金弹簧温度达到弹簧形变温度需要一定时间，因此智能化关节支具提供给穿戴者的支撑力是逐渐增大的：首先是穿戴者剧烈运动开始前，智能化关节支具为穿戴者提供的最基础支撑力；而后随着穿戴者剧烈运动，多级弹簧20受到更大的冲力，多级弹簧20中的下端弹簧劲度系数较大的部分发生更大的形变，即时提供更强支撑力；随后，随着加热系统启动一段时间后，双程记忆合金弹簧达到形变温度，发生形变，为穿戴者提供的支撑力再次增强。

在穿戴者不再剧烈运动时，智能化关节支具为穿戴者提供的支撑力也是逐渐降低：穿戴者不再剧烈运动，多级弹簧20受到冲击力降低，弹簧形变量变小，提供支撑力立刻降低，电热丝24不再加热，相变恒温材料层22在自身温度不变情况下开始释放热量，导致加热系统内温度降低的过程被延缓，当温度降低至双程记忆合金弹簧形变温度后，双程记忆合金弹簧提供支撑力降低。

同时，在穿戴者剧烈运动过程中，电热丝24的加热过程为间断性加热：相变恒温材料在电热丝24加热过程中由于加热系统内温度超过相变恒温材料相变温度（80-100℃），相变恒温材料层22在维持自身温度不变的情况下吸收热量，加热系统温度高于双程记忆合金弹簧形变温度10-20℃，电热丝24停止加热；加热系统温度随着热量于散热孔12散失而降低，当温度降低至相变恒温材料相变温度时，相变恒温材料层22相变恒温材料在维持自身温度不变的情况下放出热量，会使加热系统温度维持在双程记忆合金弹簧形变温度以上一段更长的时间，这无疑提高了智能化关节支具对能量的利用效率。

由于电热丝24间断性加热的特点和隔热层21的散热孔12与温度探头23的存在，使得加热系统温度最高在高于双程记忆合金弹簧形变温度10-20℃左右；相变恒温材料在相变温度吸热/放热但温度不变的特性，隔热层21隔热特性使得加热系统热量不会全部传递到关节部位，当热量传递到关节部位，会对关节产生热敷的效果且不会对关节部位造成伤害。

穿戴者关节弯曲时，关节上支具1和关节下支具2的夹角变小，超弹性连接杆10随着穿戴者的运动在限位孔11中滑动且产生弯曲形变，当穿戴者关节伸直时，超弹性连接杆10回弹，为关节的伸直提供助力。

为了达到以上协同效果，双程记忆合金弹簧形变温度范围值为80-95℃，相变恒温材料的相变温度范围为80-100℃，相变恒温材料的相变温度比双程记忆合金弹簧形变温度高5℃。

Claims (10)

1.一种智能化关节支具，其特征在于，所述关节支具包括关节上支具、关节下支具、连接系统、位移系统、理疗系统、心率血压系统、中控系统和供能系统；所述关节上支具和关节下支具通过连接系统连接，在关节上支具或关节下支具靠近连接系统位置有限位孔，关节上支具、关节下支具为硬质材质；所述连接系统由关节保护套、超弹性连接杆和弹簧模块组成；所述弹簧模块由双程记忆合金弹簧和多级弹簧中的一种或两种组成，双程记忆合金弹簧带加热系统；双程记忆合金弹簧和多级弹簧两端分别固定连接关节上支具和关节下支具；所述加热系统有外层、中间层和内层三层结构，其中外层为隔热层，中间层为相变恒温材料层，内层有温度探头和加热器，加热器为电热丝或加热棒中的一种；所述加热系统调节双程记忆合金弹簧温度，引发双程记忆合金弹簧形变，从而改变双程记忆合金弹簧对穿戴者的支撑力；所述多级弹簧由多个不同劲度系数弹簧组成，相邻不同劲度系数弹簧相互连接成一体，从上到下劲度系数逐渐增大；所述理疗系统位于关节保护套位置；所述供能系统包含可充电电池，磁石和线圈，通过关节屈伸带动线圈不断切割磁石间的磁场产生电能，电能储存于可充电电池中；所述智能化关节支具的应用部位为人体关节部位。

2.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的超弹性连接杆数量为2-6条，超弹性连接杆的材质为超弹性金属材料或超弹有机高分子材料，超弹性连接杆一端固定于关节下支具或关节上支具，另一端穿过固定于另一支具的限位孔，且在限位孔中可产生相对于支具的滑动，超弹性连接杆外围绕弹簧模块；穿戴部位关节弯曲时，超弹性连接杆产生弯曲，当穿戴部位关节伸直时，超弹性连接杆回弹，为穿戴部位关节的伸直提供助力。

3.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的双程记忆合金弹簧两端和最外层有弹簧圈，双程记忆合金弹簧数量为2-6个，形变温度为80-95℃；所述双程记忆合金弹簧温度大于形变温度时，发生形变，双程记忆合金弹簧圈直径变小，两端的弹簧圈和最外层弹簧圈合拢，导致双程记忆合金弹簧有效圈数减少，双程记忆合金弹簧劲度系数升高，有效圈之间距离增大，双程记忆合金弹簧的总体长度伸长，向关节上支具提供更强的支撑力，双程记忆合金弹簧温度小于形变温度，双程记忆合金弹簧恢复形变前状态，向关节上支具提供支撑力回到形变前支撑力。

4.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的加热系统位于双程记忆合金弹簧外侧；所述相变恒温材料层相变温度为80-100℃，相变恒温材料层相变温度比双程记忆合金弹簧形变温度高5℃，相变恒温材料层所含相变恒温材料可为石蜡、十二水合硫酸铝盐、六水硝酸镁或硫氰酸铵中的一种；所述相变恒温材料外包裹致密材料，阻隔相变恒温材料和外界直接接触，加热系统远离穿戴者身体一侧有散热孔；所述加热系统和中控系统连接，接收到中控系统加热指令，加热系统开始加热，当加热系统温度达到相变恒温材料相变温度，相变恒温材料吸收热量，当加热系统温度高于双程记忆合金弹簧形变温度10-20℃，停止加热，待加热系统内热量随着散热孔散失，加热系统温度降低到相变恒温材料相变温度时，相变恒温材料释放热量，当加热系统温度降至形变温度以上，却未超过形变温度5℃时，加热系统再次加热，此过程中相变恒温材料层吸收释放热量，使得电热丝两次加热时间间隔延长，加热系统加热的开启和停止由中控系统控制。

5.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述多级弹簧由多个不同劲度系数弹簧组成，不同劲度系数弹簧的种类为2-10种，当穿戴者处于平缓的运动状态时，劲度系数较低的弹簧发生形变，为穿戴者提供较小的支撑力，穿戴者剧烈运动时，多级弹簧受到冲击力变大，劲度系数高的弹簧也随之形变加剧，增加对穿戴者躯体的支撑力。

6.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的位移系统包括GPS系统、回声定位系统中的一种或两种，GPS系统监测穿戴部位水平位移，回声定位系统包括超声波发生器和超声波接收器，通过向地面发射和接收超声波来监测穿戴部位竖直位移，并传递给中控系统。

7.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的理疗系统和中控系统连通，理疗系统由脉冲信号发生器、放大器、升压电路、电极和电热丝组成，可通过调控释放脉冲电流的类型和脉冲时间调理关节部位，给关节部位加热，降低炎症反应。

8.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的心率血压系统包括心率测量仪和血压测量仪，可实时监测穿戴者的心率、血压变化，并传递给中控系统，心率血压系统可安装在关节下支具、关节上支具，也可为腕表的形式。

9.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的中控系统通过分析各系统传入的信息来判定穿戴者身体处于跑跳等剧烈运动状态时，启动加热系统，双程记忆合金弹簧形变，为穿戴者提供更强的支撑力；当温度探头检测周围环境温度小于10℃时，开启理疗系统加热功能。

10.根据权利要求1所述的一种智能化关节支具，其特征在于，所述的磁石位于关节下支具或关节上支具向关节两侧突起处，形成磁场，所述线圈在另一支具的靠近关节位置，穿戴者运动过程中，通过关节屈伸带动线圈不断切割磁场产生电能，电能储存于可充电电池中。

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