CN219021208U - 一种膝关节压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种膝关节压力测量装置，包括：底壳；控制电路板，设置在底壳的上方，控制电路板包括主控芯片、无线通信模块和对称设置的两组压力传感器阵列；每组压力传感器阵列包括多个压力传感器，每个压力传感器的数据输出端与主控芯片的相应数据输入端电性连接，主控芯片的数据输出端与无线通信模块的数据输入端电性连接；上壳，与底壳连接，上壳的表面形状与胫骨截骨面相适配；多个立柱，设置在上壳的内侧，立柱与压力传感器一一对应，每个立柱的底部均与相应压力传感器的感应部位接触。本申请能够在全膝关节置换术中对膝关节压力进行测量，并且能够覆盖更大有效测量面积，可以同时测量内外髁的压力，进而能够提升对膝关节压力测量的准确性。

Description

一种膝关节压力测量装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种膝关节压力测量装置。

背景技术

膝关节疾病中，膝关节的退行性变导致膝关节骨关节炎是老年患者腿脚疼痛的主要成因。随着人口老龄化日益加剧，患有膝关节骨关节炎的患者数量不断上升。

在膝关节治疗方面，全膝关节置换术是目前治疗膝关节疾病较为成功的手术方法之一，术中使用股骨假体代替股骨表面，使用胫骨假体和胫骨垫片代替胫骨表面，股骨假体和胫骨垫片之间的接触面就构成了术后的膝关节平面。全膝关节置换术可以减轻患者膝关节疼痛，大大提高患者的生活质量。但是膝关节作为人体的复杂关节，全膝关节置换手术的难度不言而喻。除准确的截骨外，正确的韧带松解及软组织平衡是手术的关键，因此手术中要特别注意胫骨平台周围软组织的松解，保证膝关节具有合适的松紧度并且内外侧压力大小尽可能相同。

然而，目前的膝关节置换手术过程中，医生判断植入的假体是否满足软组织平衡大部分仅靠经验和手感：部分手术人员通常采用膝关节伸直及屈曲90度时，经验性徒手感受膝关节内外侧软组织的张力，这导致全膝关节置换手术医生的培养周期过长，而且为手术的软组织平衡带来了不稳定因素和一定风险。

市面上也存在辅助软组织平衡的装置，但是发明人认识到，现有辅助软组织平衡的装置在使用时，其内部传感器能够覆盖到的面积往往较小，从而导致对膝关节压力的测量不够准确。

实用新型内容

为此，本申请提供一种膝关节压力测量装置，以解决现有技术存在的现有辅助软组织平衡的装置内部传感器能够覆盖到的面积往往较小，从而导致对膝关节压力的测量不够准确的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种膝关节压力测量装置，包括：

底壳；

控制电路板，设置在所述底壳的上方，所述控制电路板包括主控芯片、无线通信模块和对称设置的两组压力传感器阵列；每组压力传感器阵列包括多个压力传感器，每个压力传感器的数据输出端与所述主控芯片的相应数据输入端电性连接，所述主控芯片的数据输出端与所述无线通信模块的数据输入端电性连接，所述无线通信模块用于与外部接收装置建立无线通信连接；

上壳，与所述底壳连接，所述上壳的表面形状与胫骨截骨面相适配；

多个立柱，设置在所述上壳的内侧，所述立柱与所述压力传感器一一对应，每个立柱的底部均与相应压力传感器的感应部位接触，使得在所述上壳受到压力时，所述压力经由所述立柱传递给相应压力传感器的感应部位。

可选地，所述底壳的底部设置有内凹式固定卡槽。

可选地，所述无线通信模块为蓝牙模块或433m无线模块。

可选地，每组压力传感器阵列均包括三个压力传感器，具体为第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；相应所述立柱共有六个。

进一步可选地，所述第一压力传感器设置在所述控制电路板的上部位置，所述第二压力传感器设置在所述控制电路板的侧边位置，所述第三压力传感器设置在所述控制电路板的下部位置。

进一步可选地，所述第一压力传感器和第二压力传感器的直线距离为17.5mm，所述第一压力传感器和第三压力传感器的直线距离为20.5mm，所述第二压力传感器和第三压力传感器的直线距离为12.3mm。

进一步可选地，所述第一压力传感器与第二压力传感器的连线以及第一压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为36°，所述第二压力传感器与第一压力传感器的连线以及第二压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为86°，所述第三压力传感器与第一压力传感器的连线以及第三压力传感器与第二压力传感器的连线形成的夹角为58°。

可选地，所述控制电路板上还设置有电池，所述电池的电压输出端与所述主控芯片的电压输入端电性连接。

可选地，所述底壳上设置有多个支撑件，所述支撑件与所述压力传感器一一对应，每个压力传感器的底部均与相应支撑件的顶部接触。

可选地，所述上壳与底壳通过粘接方式固定连接。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

1、本申请提供了一种膝关节压力测量装置的新的硬件架构，包括底壳、控制电路板、上壳和多个立柱，其中控制电路板设置在底壳的上方，控制电路板包括主控芯片、无线通信模块和对称设置的两组压力传感器阵列；本申请中两组压力传感器阵列对称摆布，每组压力传感器阵列均包括多个压力传感器，能够在全膝关节置换术中对膝关节压力进行测量，同时设置的压力传感器的数量相比现有的辅助软组织平衡的装置更多，并且能够覆盖更大有效测量面积，使得可以同时测量全膝关节置换时内外髁的压力，进而能够提升对膝关节压力测量的准确性。

2、本申请结构简单，避免了过多冗余的设备占用手术室空间，还能够将测量到的数据通过无线方式发送给外部接收装置，便于医生查看。

3、本申请设置有独特的压力传感器阵列的摆布方式，第一压力传感器设置在控制电路板的上部位置，第二压力传感器设置在控制电路板的侧边位置，所述第三压力传感器设置在所述控制电路板的下部位置；第一压力传感器和第二压力传感器的直线距离为17.5mm，第一压力传感器和第三压力传感器的直线距离为20.5mm，第二压力传感器和第三压力传感器的直线距离为12.3mm，同时第一压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为36°，第二压力传感器与第一压力传感器的连线以及第二压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为86°，第三压力传感器与第一压力传感器的连线以及第三压力传感器与第二压力传感器的连线形成的夹角为58°，从而更进一步确保本申请能够覆盖更大有效测量面积，提升对膝关节压力测量的准确性。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例提供的一种膝关节压力测量装置的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种膝关节压力测量装置的爆炸示意图；

图3为本申请实施例提供的一种膝关节压力测量装置的另一个角度的爆炸示意图；

图4为本申请实施例提供的一种膝关节压力测量装置的电路结构框图；

图5为本申请实施例中两组压力传感器阵列的结构示意图；

图6为本申请实施例中两组压力传感器阵列的另一种结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种膝关节压力测量装置的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1、底壳；

2、控制电路板；21、主控芯片；22、无线通信模块；23、压力传感器；

3、上壳；

4、立柱；

5、固定卡槽；

6、电池；

7、支撑件。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在本申请实施例中，提供了一种膝关节压力测量装置，参考图1的整体结构示意图、图2和图3的两个视角的爆炸示意图、图4的电路结构示意图，该装置包括：

底壳1，其形状整体为平面；

控制电路板2，设置在底壳1的上方，控制电路板2包括主控芯片21、无线通信模块22和对称设置的两组压力传感器阵列；每组压力传感器阵列包括多个压力传感器23，每个压力传感器23的数据输出端与主控芯片21的相应数据输入端电性连接，主控芯片21的数据输出端与无线通信模块22的数据输入端电性连接，无线通信模块22用于与外部接收装置建立无线通信连接；外部接收装置可以是各种终端设备，包括但不限于是各种智能手机、笔记本电脑和计算机；每个压力传感器23用于测量胫骨截骨面与该测量装置接触时所产生的的压力；

上壳3，与底壳1连接，上壳3的表面形状与胫骨截骨面相适配；

多个立柱4，设置在上壳3的内侧，立柱4与压力传感器23一一对应，也就是说有多少个压力传感器23，就相应设置多少个立柱4，每个立柱4的底部均与相应压力传感器23的感应部位接触，使得在上壳3受到压力时，压力经由立柱4能够传递给相应压力传感器23的感应部位。

换句话说，上壳3和底壳1共同组成了该压力测量装置的外壳，上壳3与底壳1可以通过粘接方式固定连接，也就是通过粘接工艺成为一体结构。

从图2-3中可看出，每个压力传感器23都是焊接在控制电路板2上的，并贯穿控制电路板2的，每个压力传感器23的顶部的感应部位位于控制电路板2的上方，每个压力传感器23的底部位于控制电路板2的下方。

由于立柱4设置在上壳3内部，立柱4与上壳3是天然接触的，通过使每个立柱4的底部与相应压力传感器23的感应部位接触，可以使得每个压力传感器23的感应部位与上壳3也是接触的，从而能够检测到来自上壳3的压力。

进一步地，底壳1上还预留有内凹式固定卡槽5，作为测量膝关节压力时固定该测量装置的位置。

进一步地，无线通信模块22可以但不限于为蓝牙模块或433m无线模块。控制电路板2的主控芯片21用于接收每个压力传感器23的信号，并将数据打包，借助无线通信模块22，通过无线的方式发送到外部接收装置。

进一步地，控制电路板2上还可以设置有电池6，电池6的电压输出端与主控芯片21的电压输入端电性连接。电池6可以是纽扣电池，用于为该压力测量装置的各模块提供所需的工作电压，包括每个压力传感器23和主控芯片21等。

进一步地，本申请所提供的膝关节压力测量装置设计有独特的两组压力传感器阵列，两组压力传感器阵列的结构如图5所示。两组压力传感器阵列在底壳1上双侧摆放，单侧的每组压力传感器阵列均包括三个压力传感器23，相应地设置的立柱4就会共有六个。

两组压力传感器阵列的摆放，是沿该测量装置的中轴线对阵排列，可以在全膝关节置换时同时测量到内外髁的压力。

在每组压力传感器阵列中，三个压力传感器23分别记为第一压力传感器A、第二压力传感器B和第三压力传感器C，三个压力传感器23的排列按照图5所示的结构构成：第一压力传感器A设置在控制电路板2的上部(顶部)位置，第二压力传感器B设置在控制电路板2的侧边位置，第三压力传感器C设置在控制电路板2的下部(底部)位置。

同时，三个压力传感器23的摆放满足如下位置特殊要求：第一压力传感器A和第二压力传感器B的直线距离为17.5mm，第一压力传感器A和第三压力传感器C的直线距离为20.5mm，第二压力传感器B和第三压力传感器C的直线距离为12.3mm。

另外，如图6所示，θ1为第一压力传感器A与第二压力传感器B的连线以及第一压力传感器A与第三压力传感器C的连线形成的夹角，θ2为第二压力传感器B与第一压力传感器A的连线以及第二压力传感器B与第三压力传感器C的连线形成的夹角，θ3为第三压力传感器C与第一压力传感器A的连线以及第三压力传感器C与第二压力传感器B的连线形成的夹角；在形成的夹角中，θ1的角度为36°，θ2的角度为86°，θ3的角度为58°。

进一步地，底壳1上设置有多个支撑件7，支撑件7与压力传感器23一一对应，每个压力传感器23的底部均与相应支撑件7的顶部接触。也就是说，有多少个压力传感器23就相应设置多少个支撑件7，设置支撑件7时，每个支撑件7设置在对应压力传感器23的下方，为相应压力传感器23提供支撑作用。

另外，本申请的一个剖面图如图7所示。

本申请的使用方法为：在人工膝关节置换截骨完成后，将该膝关节压力测量装置放置在患者的膝关节股骨假体和胫骨假体之间；接着活动患者膝关节作屈伸运动，此时压力传感器23在检测到压力后会生成压力信号并发送给主控芯片21，主控芯片21会将数据打包，通过无线的方式发送到外部接收装置。从而医生通过外部接收装置能够了解到患者的膝关节压力信息；然后取下膝关节压力测量装置，上述膝关节压力信息为该患者后续手术提供有力依据，指导医生完成精确化的膝关节软组织松解，实现个体化手术治疗。

本申请提供了一种膝关节压力测量装置的新的硬件架构，包括底壳、控制电路板、上壳和多个立柱，其中控制电路板设置在底壳的上方，控制电路板包括主控芯片、无线通信模块和对称设置的两组压力传感器阵列；本申请中两组压力传感器阵列对称摆布，每组压力传感器阵列均包括多个压力传感器，能够在全膝关节置换术中对膝关节压力进行测量，同时设置的压力传感器的数量相比现有的辅助软组织平衡的装置更多，并且能够覆盖更大有效测量面积，使得可以同时测量全膝关节置换时内外髁的压力，进而能够提升对膝关节压力测量的准确性。

本申请结构简单，避免了过多冗余的设备占用手术室空间，还能够将测量到的数据通过无线方式发送给外部接收装置，便于医生查看。

另外，本申请设置有独特的压力传感器阵列的摆布方式，第一压力传感器设置在控制电路板的上部位置，第二压力传感器设置在控制电路板的侧边位置，所述第三压力传感器设置在所述控制电路板的下部位置；第一压力传感器和第二压力传感器的直线距离为17.5mm，第一压力传感器和第三压力传感器的直线距离为20.5mm，第二压力传感器和第三压力传感器的直线距离为12.3mm，同时第一压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为36°，第二压力传感器与第一压力传感器的连线以及第二压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为86°，第三压力传感器与第一压力传感器的连线以及第三压力传感器与第二压力传感器的连线形成的夹角为58°，从而更进一步确保本申请能够覆盖更大有效测量面积，提升对膝关节压力测量的准确性

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种膝关节压力测量装置，其特征在于，包括：

底壳；

控制电路板，设置在所述底壳的上方，所述控制电路板包括主控芯片、无线通信模块和对称设置的两组压力传感器阵列；每组压力传感器阵列包括多个压力传感器，每个压力传感器的数据输出端与所述主控芯片的相应数据输入端电性连接，所述主控芯片的数据输出端与所述无线通信模块的数据输入端电性连接，所述无线通信模块用于与外部接收装置建立无线通信连接；

上壳，与所述底壳连接，所述上壳的表面形状与胫骨截骨面相适配；

多个立柱，设置在所述上壳的内侧，所述立柱与所述压力传感器一一对应，每个立柱的底部均与相应压力传感器的感应部位接触，使得在所述上壳受到压力时，所述压力经由所述立柱传递给相应压力传感器的感应部位。

2.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述底壳的底部设置有内凹式固定卡槽。

3.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块或433m无线模块。

4.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，每组压力传感器阵列均包括三个压力传感器，具体为第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；相应所述立柱共有六个。

5.根据权利要求4所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述第一压力传感器设置在所述控制电路板的上部位置，所述第二压力传感器设置在所述控制电路板的侧边位置，所述第三压力传感器设置在所述控制电路板的下部位置。

6.根据权利要求5所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述第一压力传感器和第二压力传感器的直线距离为17.5mm，所述第一压力传感器和第三压力传感器的直线距离为20.5mm，所述第二压力传感器和第三压力传感器的直线距离为12.3mm。

7.根据权利要求6所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述第一压力传感器与第二压力传感器的连线以及第一压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为36°，所述第二压力传感器与第一压力传感器的连线以及第二压力传感器与第三压力传感器的连线形成的夹角为86°，所述第三压力传感器与第一压力传感器的连线以及第三压力传感器与第二压力传感器的连线形成的夹角为58°。

8.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述控制电路板上还设置有电池，所述电池的电压输出端与所述主控芯片的电压输入端电性连接。

9.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述底壳上设置有多个支撑件，所述支撑件与所述压力传感器一一对应，每个压力传感器的底部均与相应支撑件的顶部接触。

10.根据权利要求1所述的膝关节压力测量装置，其特征在于，所述上壳与底壳通过粘接方式固定连接。

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