CN212213960U - 一种智能矫正支具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种智能矫正支具，通过压力传感器模块将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对压力模拟电信号进行检测；缓冲电路模块接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；AD转换模块将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；电源模块为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。能够根据患者状态的变化及时做出调整，实现良好的矫正效果。

Description

一种智能矫正支具

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种智能矫正支具及其矫正方法。

背景技术

目前，骨骼矫正支具大多采用纯机械设计，由医院矫正师根据患者的受伤情况一次性制作安装，由患者一直穿戴或间歇性穿戴。但是，由于患者在矫正支具实际使用过程中存在不按照要求穿戴的情况，尤其是青少年，或者患者状态发生变化时，例如用户变胖、骨骼状态发生变化，一次性制作安装的骨骼矫正支具无法针对患者的这些变化做出及时的调整，骨骼矫正支具不能起到良好的矫正效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种智能矫正支具及其矫正方法，能够根据患者状态的变化及时做出调整，实现良好的矫正效果。

根据本实用新型的一方面，提供了一种智能矫正支具，包括：

压力传感器模块，用于将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对所述压力模拟电信号进行检测；

缓冲电路模块，用于接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；

AD转换模块，用于将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；

电源模块，用于为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。

在一种可能的实现方式中，所述智能矫正支具还包括：第一指示灯模块，用于指示所述无线模块的工作状态。

在一种可能的实现方式中，所述压力传感器模块包括：

压力传感器阵列，用于采集所述压力信号，并将所述压力信号转换为相应的压力模拟电信号；

压力传感器匹配模块，通过匹配上拉电阻调整所述压力模拟电信号的变化量，通过检测所述压力模拟电信号的变化量实现对所述压力信号的检测。

在一种可能的实现方式中，所述缓冲电路模块包括：

滤波电路，用于对所述压力模拟电信号进行滤波；

缓冲电路，通过增加输入阻抗调理所述压力模拟电信号。

在一种可能的实现方式中，所述电源模块包括：电池单元和充电电路单元；

其中，充电电路单元，用于当所述电池单元的电量低于正常工作电量值时，为所述电池单元进行充电；

电池单元，用于向所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。

在一种可能的实现方式中，所述电源模块还包括：

电池电量检测单元，用于检测电池电量，并在电池电量低于正常工作电量值时发出提示信息；

第二指示灯模块，用于指示充电电路的工作状态。

在一种可能的实现方式中，其特征在于，所述无线模块为蓝牙模块或WIFI模块。

在一种可能的实现方式中，所述压力传感器阵列包括至少一个压力传感器。

本实用新型提出的一种智能矫正支具，通过压力传感器模块将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对压力模拟电信号进行检测；缓冲电路模块接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；AD转换模块将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；电源模块为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。能够根据患者状态的变化及时做出调整，实现良好的矫正效果。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的原理框图；

图2示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的结构框图；

图3示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的不同类别的薄型压力传感器的压力与电阻之间的关系图；

图4示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的同一类别不同系列（型号）的薄型压力传感器的压力与电阻之间的关系图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

图1示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的原理框图。其中，该矫正智能支具还可以与患者用户和/或医院矫正师的移动端（例如手机、平板等）通过云服务器通信，能够使患者用户和/或医院矫正师实时了解患者穿戴的矫正支具的匹配情况，及时调整智能矫正支具的使用状态。

如图1所示，智能矫正支具包括：压力传感器模块，可以用于将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对所述压力模拟电信号进行检测；

缓冲电路模块，可以用于接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；

AD转换模块，可以用于将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；

电源模块，可以用于为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。

其中，压力传感器是一种将压力转换为电信号输出的传感器，能够将变化的压力信号转换为对应变化的电阻信号或电容信号。压力传感器一般分为普通压力传感器（例如应用于工业自动化的压力传感器）和医用压力传感器。

压力传感器通常包括敏感元件和转换元件。敏感元件可以是压力传感器中能够直接响应或采集被测量的部分；转换元件可以是压力传感器中能够将敏感元件响应或采集的被测量的应变转换成适于传输或测量的电信号部分。

压力传感器模块可以包括一个或多个压力传感器，在此不作限定。压力传感器能够将采集到的压力信号转换为相应的压力模拟电信号（可以为电阻信号）以进行测量。

缓冲电路模块是一种重要的保护电路，能够对接收的电信号进行调理，防止过大的电流上升而烧坏产品元器件。

AD转换模块可以包括一个或多个高精度AD转换芯片（例如16位、22位、24位、32位等AD转换芯片）。AD转换芯片可以将模拟信号转换为数字信号，转换为数字信号后进行数据处理，通过提取8位有效数据可以捕捉到外界微小变化的压力值。

无线模块可以将不同的终端设备之间联系起来，实现信息传输。例如，无线模块可以将智能矫正支具与用户和/或医院矫正师的移动终端APP联系起来，实现将智能矫正支具的数据信息传输到移动终端APP。无线模块可以为蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块等，用户可以根据实际需要进行选择，在此不作限定。

根据本实用新型的智能矫正支具，通过压力传感器模块将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对压力模拟电信号进行检测；缓冲电路模块接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；AD转换模块将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；电源模块为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。能够根据患者状态的变化及时做出调整，实现良好的矫正效果。

在一种可能的实现方式中，智能矫正支具还包括第一指示灯模块，第一指示灯模块可以包括指示灯，用来指示无线模块的工作状态。举例来说，指示灯模块的指示灯可以为任意颜色的发光二极管，当无线模块工作时，指示灯亮，当无线模块不工作时，指示灯不亮，或者无线模块不同的工作状态时，指示灯显示不同的颜色等，在此不作限定。

图2示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的结构框图。下面以智能矫正支具的压力传感器将采集到的压力信号转换为相应的电阻信号为例进行说明。

在一种可能的实现方式中，所述压力传感器模块包括：

压力传感器阵列，用于采集所述压力信号，并将所述压力信号转换为相应的压力模拟电信号；

压力传感器匹配模块，通过匹配上拉电阻调整所述压力模拟电信号的变化量，通过检测所述压力模拟电信号的变化量实现对所述压力信号的检测。

其中，压力传感器模块可以包括一条或多条压力传感器支路，每一条压力传感器支路包括压力传感器和压力传感器匹配支路。压力传感器分为传统压力传感器和薄型压力传感器，在此不作限定，下面以薄型压力传感器为例进行说明。

如图2所示，压力传感器阵列可以为薄型压力传感器阵列，包括至少一个薄型压力传感器，用于检测患者用户的压力信息，并将所述压力信号转换为相应的压力模拟电信号（例如电阻信号）。其中，薄型压力传感器可以为FCCK薄型压力传感器（例如FCCK-50N薄型压力传感器、FCCK-100N薄型压力传感器、FCCK-1000N薄型压力传感器等）、CYG500薄型压力传感器（例如CYG502薄型压力传感器、CYG502薄型压力传感器、CYG503薄型压力传感器等）。

图3、图4分别示出根据本实用新型一实施例的一种智能矫正支具的不同类别、同一类别不同系列（型号）的薄型压力传感器的压力与电阻之间的关系图。如图3、图4所示，横轴为压力值，单位是N，纵坐标为电阻值，单位是KΩ。

由图3可知，不同类别的薄型压力传感器检测到的外界压力值与转换为的对应的电阻值的映射关系具有一致性。当薄型压力传感器检测到的外界压力值越大转换为对应的电阻值越小；当薄型压力传感器检测到的外界压力值越小转换为对应的电阻值越大。

由图4可知，同一类别不同系列的薄型压力传感器检测到的外界压力值与转换为的对应的电阻值的映射关系也具有一致性。当薄型压力传感器检测到的外界压力值越大转换为对应的电阻值越小；当薄型压力传感器检测到的外界压力值越小转换为对应的电阻值越大。

由图3和图4可见，薄型压力传感器检测到的外界压力值与转换为的对应的电阻值的映射关系具有相同一致性。而且当外界压力发生微小变化时，薄型压力传感器对应转换的电阻值变化较为明显，相对于传统传感器来说，薄型压力传感器更适用于类似于智能矫正支具等医疗器械，能够检测患者用户受到微小变化的压力，进而有助于患者用户和/或医院矫正师及时调增智能矫正支具的使用状态。

在一种可能的实现方式中，压力传感器匹配模块可以包括一路或多路压力传感器匹配支路（图中未示出），压力传感器匹配支路是由不用阻值的上拉电阻（图中未示出）组成。举例来说，根据图3和图4示出的薄型压力传感器的压力与电阻之间的对应关系合理选择的上拉电阻，并将上拉电阻串联在在各个薄型压力传感器的输出支路上，使得薄型压力传感器模块的每路薄型压力传感器支路的电阻信号的变化量变大，采用电压表和电流表检测该薄型压力传感器支路的电压和电流，能够计算得到薄型压力传感器支路检测到的压力信号转换为的电阻信号变化量，进而通过检测电阻信号的变化量实现对所述压力信号的检测。

通过针对薄型压力传感器的特性，设计了压力传感器匹配模块，能够降低薄型压力传感器在使用过程中对薄型压力传感器对受力面积、使用方式的高要求，提高薄型压力传感器的使用效果和测量精度。

薄型压力传感器的输入电阻较小，易受到智能矫正支具的外界连线长度以及与患者用户接触的影响，存在静电和用户运动造成的信号波动等造成测量不准备的问题，因此，设计了相应的智能矫正支具的传感器信号调理电路。

在一种可能的实现方式中，该智能矫正支具的缓冲电路模块（传感器信号调理电路）包括：滤波电路，用于对所述压力模拟电信号（电阻信号）进行滤波；缓冲电路，通过增加输入阻抗调理所述压力模拟电信号（电阻信号）。

其中，分压电路可以通过在每路薄型压力传感器支路串联合适的电阻实现；滤波电路可以通过选择合适的电阻值和电容值的RC电路实现；缓冲电路也可以通过选择合适的电阻值和电感值的LC电路实现。上述电路均可以采用目前常用的设计实现，在此不作叙述。

如图2所示，缓冲电路模块可以包括分压电路、滤波电路和缓冲电路。在每路薄型压力传感器支路上增加了集成有分压电路、滤波电路和缓冲电路的缓冲电路模块。通过分压电路能够减少薄型压力传感器输入信号接收端为高阻态时，对薄型压力传感器输出值的影响；通过RC滤波电路能够滤除静电影响和因患者用户运动造成的输出信号剧烈变化的影响；通过缓冲电路能够将缓冲电路模块的输出变为低阻态，减少输出电流对AD转换模块的检测信号的变化。通过设计缓冲电路模块能够消除静电影响、患者用户运动造成输出信号的剧烈变化、以及增强输入智能矫正支具的输入阻抗减少薄型压力传感器采集数据的影响，进一步提高智能矫正支具的检测精度。

在一种可能的实现方式中，该智能矫正支具的电源模块还包括：充电电路单元，相连接用于当所述电池单元的电量低于正常工作电量值时，为所述电池单元进行充电；电池单元，用于向所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压；电池电量检测单元，用于检测电池电量，并在电池电量低于正常工作电量值时发出提示信息；第二指示灯模块，用于指示充电电路的工作状态。

其中，第二指示灯模块的指示灯同第一指示模块的指示灯，在此不再作详细介绍。

如图2所示，充电电路分别与Micro USB接口、锂电池、第二指示灯模块相连接，电池电量检测单元（图中未示出）与锂电池想连接。电池电量检测单元可以实时检测锂电池的电量，当锂电池的供电量低于智能矫正支具的压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块正常工作时所需的电量值时，能够发出提示信息，启动充电电路能够为锂电池充电，第二指示灯模块的指示灯通过发光或在发出其它颜色的光（例如红色）指示锂电池正在充电或在充电完成。举例来说，当锂电池在使用过程中，电量低需要充电时或者正在充电时，第二指示灯模块的指示灯发出红色的光；当锂电池正常工作时，第二指示灯模块的指示灯不发光；当锂电池充电完成（充满）时，第二指示灯模块的指示灯发出蓝色的光。当然第二指示灯模块的指示灯也可以根据实际需要设置为其它的指示方式，在此不作一一限定。

通过电源模块包括充电电路单元、电池单元、电池电量检测单元和第二指示灯模块，能够方便患者用户确认智能矫正支具目前的使用状态，提前通知患者用户为智能矫正支具充电，保证智能矫正支具使用过程中采集所受压力信号的连续性。

通过本实用新型实施例的智能矫正支具，能够使患者用户和/或医院矫正师根据患者用户状态的变化及时对智能矫正支具做出调整，实现良好的矫正效果。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种智能矫正支具，其特征在于，包括：

压力传感器模块，用于将采集的压力信号转换为相应的压力模拟电信号，并对所述压力模拟电信号进行检测；

缓冲电路模块，用于接收所述压力模拟电信号，对所述压力模拟电信号进行调理；

AD转换模块，用于将所述压力模拟电信号转换为所述压力数字电信号，对所述压力数字电信号进行处理，通过无线模块将处理后的所述压力数字电信号传输到移动APP；

电源模块，用于为所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。

2.根据权利要求1所述的智能矫正支具，其特征在于，所述智能矫正支具还包括：

第一指示灯模块，用于指示所述无线模块的工作状态。

3.根据权利要求1或2所述的智能矫正支具，其特征在于，所述压力传感器模块包括：

压力传感器阵列，用于采集所述压力信号，并将所述压力信号转换为相应的压力模拟电信号；

压力传感器匹配模块，通过匹配上拉电阻调整所述压力模拟电信号的变化量，通过检测所述压力模拟电信号的变化量实现对所述压力信号的检测。

4.根据权利要求1或2所述的智能矫正支具，其特征在于，所述缓冲电路模块包括：

滤波电路，用于对所述压力模拟电信号进行滤波；

缓冲电路，通过增加输入阻抗调理所述压力模拟电信号。

5.根据权利要求1或2所述的智能矫正支具，其特征在于，所述电源模块包括：电池单元和充电电路单元；

其中，充电电路单元，用于当所述电池单元的电量低于正常工作电量值时，为所述电池单元进行充电；

电池单元，用于向所述压力传感器模块、缓冲电路模块、AD转换模块提供电源电压。

6.根据权利要求5所述的智能矫正支具，其特征在于，所述电源模块还包括：

电池电量检测单元，用于检测电池电量，并在电池电量低于正常工作电量值时发出提示信息；

第二指示灯模块，用于指示充电电路的工作状态。

7.根据权利要求1或2所述的智能矫正支具，其特征在于，

所述无线模块为蓝牙模块或WIFI模块。

8.根据权利要求3所述的智能矫正支具，其特征在于，所述压力传感器阵列包括至少一个压力传感器。

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