CN210301014U - 一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，包括臂杆一、臂杆二、绑带和监控机构；所述臂杆一和臂杆二相互铰接，在所述铰接处设置有监控机构；监控机构包括电机、震动器、编码器、控制芯片、无线通信电路、USB接口、指示灯和电池组件；电机转轴连接铰接件，在电机转轴上设置编码器，震动器设置在臂杆一上；编码器连接至控制芯片，控制芯片上连接有指示灯和电机的信号端，控制芯片与USB接口的数据端通信交互连接，控制芯片通过无线通信电路与终端设备通过无线网络进行信息交互连接。本实用新型能够精确监控肘部屈曲和伸展角度，可以帮助患者和医生时刻掌握肘关节转动的角度；结构小巧且成本较低，使用方便。

Description

一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置

技术领域

本实用新型属于复健辅助装置技术领域，尤其涉及一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置。

背景技术

肘关节是应力由手、前臂传导至肩、躯干的重要枢纽，主要运动方式有屈曲、伸展，以及结合前臂运动的旋前、旋后动作。多数人的肘关节正常屈曲角度约主动135°—160°，被动140°—170°；伸直角度主动被动均约-10°—0°。对于肘关节来说，屈曲和伸直功能最为重要，需要主动角度达到肘关节的功能性角度应该是：屈曲主动130°，伸直主动30°，才能够完成吃饭梳头这样的生活中最基本的动作。

临床很多肘部骨折术后患者需要进行康复训练，以减少术后关节僵硬、肌肉粘连等并发症引起肘部活动不利，影响患者日常活动。肘部骨折术后康复活动主要包括屈伸、伸展等动作。肘关节活动性一旦受限，功能练习相对其他关节来说更加困难，如果练习过量，即可能引起比较严重的炎症反应，甚至存在骨化性肌炎的风险。为避免这些风险，只能更加精确的控制好活动量，来保证关节的康复复质量。随着康复时间的推移，患者肘关节角度有所变化；临床医师常根据康复进程指导患者活动的角度范围。

但是现有的方式多通过量角器来测量患者术后关节屈伸动作的角度，这种方式所测角度值会因为观测者视角的不同而变化，而且无法在关节转动的过程中做到实时准确的测量。现有的方式还有利用单自由度手臂智能康复装置通过体感传感器来捕捉病人的全身动作，得到关节的角度数据；但是这种方案需要用到一套较为复杂的传感和控制系统，在成本和安装方式上很难在病人家里实现康复需要的功能。上述装置或者体积较大、设计复杂，或者成本昂贵不便于患者家庭康复锻炼；且需患者随时注意角度是否适合，增加患者康复难度。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，能够精确监控肘部屈曲和伸展角度，可以帮助患者和医生时刻掌握肘关节转动的角度，避免康复造成的损伤，保证康复质量，提高康复效果；结构小巧且成本较低，使用方便，且能够适用于较多的患者使用，不会对患者造成经济负担。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，包括臂杆一、臂杆二、绑带和监控机构；所述臂杆一和臂杆二的端头处通过铰接件相互铰接，在所述铰接处设置有监控机构；在所述臂杆一和臂杆二的侧壁上均设置有绑带；

所述监控机构包括电机、震动器、编码器、控制芯片、无线通信电路、USB 接口、指示灯和电池组件；所述电机的转轴与铰接件的一端固定连接，在所述电机的转轴上设置编码器，所述震动器设置在臂杆一上；所述编码器的信号端连接至控制芯片，所述控制芯片上连接有指示灯和电机的信号端，所述控制芯片与 USB接口的数据端通信交互连接，所述控制芯片通过无线通信电路与终端设备通过无线网络进行信息交互连接；所述电池组件连接监控机构中各个部件提供电能，所述电池组件与USB接口的电源端相互连接。

进一步的是，在所述臂杆一和臂杆二上均设置有滑动组件，在所述滑动组件上安装有绑带，所述绑带通过滑动组件和臂杆一或臂杆二相互实现可滑动连接。

进一步的是，所述滑动组件包括滑块和固定螺母，所述滑块套设在臂杆一或臂杆二的外围，所述固定螺母穿过滑块一侧且固定螺母尾端指向臂杆一或臂杆二的侧壁。松开固定螺母，固定螺母的尾端远离臂杆一或臂杆二的侧壁，使滑块在臂杆一或臂杆二上滑动，实现绑带捆绑位置的调整；调整完毕后，拧紧固定螺母，使固定螺母的尾端抵住臂杆一或臂杆二的侧壁，使滑块固定在臂杆一或臂杆二上。通过调节滑块的位置，绑带的松紧将臂杆分别紧贴手臂的上臂和前臂，并让本装置构成的转动铰链尽量与肘关节的转动轴同轴，并且确认臂杆相对手臂不会有相互窜动，保证编码器测到的角度值和关节夹角吻合。

进一步的是，在所述绑带上设置有调节扣，来调节绑带的松紧，以适应佩戴者手臂上臂和前臂的粗细。

进一步的是，所述编码器采用增量式旋转编码器；编码器运用光栅和红外关于通过接收器将光信号转换成电信号，通过对电信号的分析反应出电机的角度位移和旋转位置，能够精确的测量电机正反转的角度位移和旋转位置，实时监控角度变化。

进一步的是，所述电池组件包括蓄电池和电源转换电路，所述蓄电池连接至电源转换电路，所述电源转换电路连接至为监控机构中各个部件；所述USB接口的电源端连接至电源转换电路。

进一步的是，所述无线通信电路为蓝牙通信电路或WIFI通信电路，实现本装置与终端设备之间实现实时远程信息交互。

采用本技术方案的有益效果：

本实用新型能够精确监控并辅助肘部屈曲和伸展角度，可以帮助患者和医生时刻掌握肘关节转动的角度，避免康复造成的损伤，保证康复质量；通过编码器实时精确测量关节夹角，可监控训练角度的范围；利用提供辅助的电机阻止加力患者关节超出合适的运动范围，可减少患者为康复而投入的注意力，更易让患者接受，提高康复效果；通过增加震动模块，提醒患者关节运动的极限位置，随着接近训练角度高限而增强震动反馈；通过增加能够提供辅助和阻力的电机，为患者康复过程中提供主动帮助和保护。

本实用新型结构简单、体积小巧、集成度高且成本较低，使用方便，适合患者在日常穿着佩戴；且能够适用于较多的患者使用，不会对患者造成经济负担。

附图说明

图1为本实用新型的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置的后视图；

图3为本实用新型实施例中铰接件连接处的局部示意图；

图4为本实用新型实施例中监控机构的控制连接示意图；

其中，1是臂杆一，2是臂杆二，3是电机，4是监控机构，5是USB接口，6是指示灯，7是滑块，8是固定螺母，9是绑带，10是调节扣，11是震动器，12铰接件，13编码器。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

在本实施例中，参见图1-图4所示，一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，包括臂杆一1、臂杆二2、绑带9和监控机构4；所述臂杆一1和臂杆二2的端头处通过铰接件12相互铰接，在所述铰接处设置有监控机构4；在所述臂杆一1和臂杆二2的侧壁上均设置有绑带9；

所述监控机构4包括电机3、震动器11、编码器13、控制芯片、无线通信电路、USB接口5、指示灯6和电池组件；所述电机3的转轴与铰接件12的一端固定连接，在所述电机3的转轴上设置编码器13，所述震动器11设置在臂杆一1上；所述编码器13的信号端连接至控制芯片，所述控制芯片上连接有指示灯6和电机3的信号端，所述控制芯片与USB接口5的数据端通信交互连接，所述控制芯片通过无线通信电路与终端设备通过无线网络进行信息交互连接；所述电池组件连接监控机构4中各个部件提供电能，所述电池组件与USB接口5 的电源端相互连接。

作为上述实施例的优化方案，在所述臂杆一1和臂杆二2上均设置有滑动组件，在所述滑动组件上安装有绑带9，所述绑带9通过滑动组件和臂杆一1或臂杆二2相互实现可滑动连接。

所述滑动组件包括滑块7和固定螺母8，所述滑块7套设在臂杆一1或臂杆二2的外围，所述固定螺母8穿过滑块7一侧且固定螺母8尾端指向臂杆一1或臂杆二2的侧壁。松开固定螺母8，固定螺母8的尾端远离臂杆一1或臂杆二2的侧壁，使滑块7在臂杆一1或臂杆二2上滑动，实现绑带9捆绑位置的调整；调整完毕后，拧紧固定螺母8，使固定螺母8的尾端抵住臂杆一1或臂杆二2的侧壁，使滑块7固定在臂杆一1或臂杆二2上。通过调节滑块7的位置，绑带9 的松紧将臂杆分别紧贴手臂的上臂和前臂，并让本装置构成的转动铰链尽量与肘关节的转动轴同轴，并且确认臂杆相对手臂不会有相互窜动，保证编码器13测到的角度值和关节夹角吻合。

在所述绑带9上设置有调节扣10，来调节绑带9的松紧，以适应佩戴者上臂和前臂的粗细。

作为上述实施例的优化方案，所述编码器13采用增量式旋转编码器13；能够精确的测量电机3正反转的角度位移和旋转位置，实时监控角度变化。

作为上述实施例的优化方案，所述电池组件包括蓄电池和电源转换电路，所述蓄电池连接至电源转换电路，所述电源转换电路连接至为监控机构4中各个部件；所述USB接口5的电源端连接至电源转换电路。

作为上述实施例的优化方案，所述无线通信电路为蓝牙通信电路或WIFI通信电路，实现本装置与终端设备之间实现实时远程信息交互。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在穿戴时，通过调节滑块7的位置，绑带9的松紧将臂杆一1和臂杆二2分别紧贴上臂和前臂，并让本装置构成的转动铰链尽量与肘关节的转动轴同轴，并且确认臂杆相对手臂不会有相互窜动，保证编码器13测到的角度值和关节夹角吻合。

在康复的屈曲和伸直运动中，患者和医生可以通过终端设备(例如手机)观察关节角的数值，提高康复的质量和效率。

为了保证康复运动的安全，避免再次受伤，本装置通过辅助电机3和震动器 11两个渠道去阻止伤害的发生。具体做法是，通过预设关节角度的运动范围和极限位置，当编码器13检测到关节角度越来越接近极限值的时候，控制芯片加大电机3的出力，阻止关节继续向极限位置转动；同时启动震动器11工作提醒患者。电机3的出力不仅可以阻止关节接近极限位置，还可以在某些康复阶段用来代替医师的按压，帮助患者关节的拉伸。

医生还可以利用终端设备通过无线网络向本装置下发调节指令，还可以向本装置控制单元发出指令，设定关节运动的角度极限值，以适应不同的恢复阶段。

内置的电池组件为本装置的各个单元提供电力，并可通过USB接口5进行充电，其电量状态通过侧面的指示灯6显示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，包括臂杆一(1)、臂杆二(2)、绑带(9)和监控机构(4)；所述臂杆一(1)和臂杆二(2)的端头处通过铰接件(12)相互铰接，在所述铰接处设置有监控机构(4)；在所述臂杆一(1)和臂杆二(2)的侧壁上均设置有绑带(9)；

所述监控机构(4)包括电机(3)、震动器(11)、编码器(13)、控制芯片、无线通信电路、USB接口(5)、指示灯(6)和电池组件；所述电机(3)的转轴与铰接件(12)的一端固定连接，在所述电机(3)的转轴上设置编码器(13)，所述震动器(11)设置在臂杆一(1)上；所述编码器(13)的信号端连接至控制芯片，所述控制芯片上连接有指示灯(6)和电机(3)的信号端，所述控制芯片与USB接口(5)的数据端通信交互连接，所述控制芯片通过无线通信电路与终端设备通过无线网络进行信息交互连接；所述电池组件连接监控机构(4)中各个部件提供电能，所述电池组件与USB接口(5)的电源端相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，在所述臂杆一(1)和臂杆二(2)上均设置有滑动组件，在所述滑动组件上安装有绑带(9)。

3.根据权利要求2所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，所述滑动组件包括滑块(7)和固定螺母(8)，所述滑块(7)套设在臂杆一(1)或臂杆二(2)的外围，所述固定螺母(8)穿过滑块(7)一侧且固定螺母(8)尾端指向臂杆一(1)或臂杆二(2)的侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，在所述绑带(9)上设置有调节扣(10)。

5.根据权利要求1所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，所述编码器(13)采用增量式旋转编码器(13)。

6.根据权利要求1所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，所述电池组件包括蓄电池和电源转换电路，所述蓄电池连接至电源转换电路，所述电源转换电路连接至为监控机构(4)中各个部件；所述USB接口(5)的电源端连接至电源转换电路。

7.根据权利要求1所述的一种针对肘关节屈曲康复角度实时监控反馈装置，其特征在于，所述无线通信电路为蓝牙通信电路或WIFI通信电路。

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