CN2815336Y - 智能型下肢关节功能恢复器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是一种智能型下肢关节功能恢复器。本实用新型的任务是针对现有的下肢关节功能恢复器所存在的大腿支架与小腿支架之间的角度不能精确测定的缺陷，提供了一种可直接反映现时大腿支架与小腿支架之间夹角角度，无需转换、测算，精度高，性能可靠耐用的智能型下肢关节功能恢复器。本实用新型包括机座、运动机构、传动机构和电子电路，其中，运动机构包括推杆、小腿伸缩杆、大腿伸缩杆、连杆、搁脚板和摇杆，传动机构包括滑块、丝杆和电机，电子电路包括电源电路、开关电路、控制电路、显示电路、角度传感电路、电机控制电路。在本实用新型的连杆上端与小腿伸缩杆的前端之间的动铰链上设有角度传感器。

Description

智能型下肢关节功能恢复器

技术领域

本实用新型涉及肢关节功能恢复医疗器械领域，特别是一种采用角度传感器控制技术的智能型下肢关节功能恢复器。

背景技术

现有的下肢关节功能恢复器(或称CPM被动训练器)，通常采用干簧管、霍尔元件、光敏器件或机械限位开关等技术来设置、调整、控制恢复器支架的运行位置、运行行程，使恢复器支架能按预先设定的要求进行运行，使其达到医学上需要的大腿支架与小腿支架之间的合理角度。由于在现有的下肢关节功能恢复器上所采用的上述技术装置均是以支架运行的位置来换算出大腿支架与小腿支架之间的角度的，在实际使用中存在着不能精确测定、所显示的角度与实际角度之间的误差较大的不足之处，导致不能精确引导医学临床操作之需要。

发明内容

本实用新型的任务是针对现有的下肢关节功能恢复器所存在的大腿支架与小腿支架之间的角度不能精确测定的不足之处，提供了一种可直接反映现时大腿支架与小腿支架之间夹角角度，无需转换、测算，精确度高，性能可靠耐用的智能型下肢关节功能恢复器。

本实用新型采用的技术方案是通过如下方式完成的：本实用新型智能型下肢关节功能恢复器，它包括机座、运动机构、传动机构和电子电路，其中，机座由前机座和后机座组成，前机座和后机座分别通过左固定杆、右固定杆和导管连接在一起，运动机构包括推杆、小腿伸缩杆、大腿伸缩杆、连杆、搁脚板和摇杆，传动机构包括滑块、丝杆和电机，电子电路包括电源电路、开关电路、控制电路、显示电路、角度传感电路、电机控制电路和电机，丝杆装在导管内，丝杆两端分别固定在前机座和后机座上，滑块上设有内螺纹，滑块装在丝杆上，滑块与丝杆之间为螺丝配合，电机的输出轴与减速器的输入轴相接，减速器的输出轴与丝杆一端相接；在连杆的上端与小腿伸缩杆的前端之间的动铰链上设有角度传感器，电子电路中的角度传感电路由控制器、电位器、电阻、电解电容和电容组成，其中电位器为角度传感器；电子电路中的电机控制电路由控制器、放大器、电位器、八只电阻和三只光耦合器组成。

本实用新型使用时，先根据患者大小腿长度，对本实用新型中的大腿伸缩杆及小腿伸缩杆的长度进行调整，然后将患者的病肢放在大小腿伸缩杆的软垫上，脚放在搁脚板上，使患者膝关节定位在大、小腿伸缩杆的活动关节上，然后启动电源，电机即通过减速器带动丝杆旋转，使设在丝杆上的滑块及与滑块铰链连接的推杆作直线往复运动，并使与之连接的小腿伸缩杆和大腿伸缩杆的相交部分形成一个夹角，并能使该夹角的数值精确显示出来，满足临床医学需求，使患者的膝关节能正确的在-5°～120°的范围内作连续被动运动，并最终使病肢的关节功能逐步达到康复之目的。

本实用新型小腿伸缩杆和大腿伸缩杆相交部位所形成的夹角，为临床上医学所需，医生将根据患者的不同伤情在不同的治疗期间运行不同的角度范围，例如，当医生将该下肢关节功能恢复器的运行范围设置在10°～90°时，其操作过程如下：先将该下肢关节功能恢复器设置在小腿伸缩杆和大腿伸缩杆相交部位夹角为10°的停机位置，然后接通电源开关，电机即带动运动机构运动，则上述夹角不断增大；在角度增大过程中，角度传感器不断将现时角度的模拟电压信号传送给控制器，控制器将该信号转换成数字信号，并同步转换成角度值，由该角度值来决定运动机构的运行状态。当下肢关节功能恢复器运转到小腿伸缩杆和大腿伸缩杆相交部位夹角90°时，控制器将发出信号，经电机控制电路，向电机发出刹车及反向运行的信号。电机按指令动作后，该下肢关节功能恢复器即从小腿伸缩杆和大腿伸缩杆相交部位夹角90°位置反向转向10°方向运转；如此周而复始，该下肢关节功能恢复器就在预先设置的10°～90°的小腿伸缩杆和大腿伸缩杆相交部位夹角范围内反复运行。

本实用新型智能型下肢关节功能恢复器与现有的下肢关节功能恢复器相比，具有可直接反映现时大腿支架与小腿支架之间夹角角度，无需转换、测算，精确度高，性能可靠耐用的特点。本实用新型特别适合作为一种下肢关节功能恢复医疗器械。

附图说明

图1为智能型下肢关节功能恢复器的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为智能型下肢关节功能恢复器的电子电路方框图。

图4为角度传感电路和电机控制电路的电路图。

具体实施方式

下面对照附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。

参照附图1至附图4，一种智能型下肢关节功能恢复器，它包括机座、运动机构、传动机构和电子电路，其中，机座由前机座7和后机座8组成，前机座7和后机座8分别通过左固定杆12、右固定杆13和导管14连接在一起，在左固定杆12和右固定杆13上分别设有握手套；运动机构包括推杆2、小腿伸缩杆3、大腿伸缩杆4、连杆5、搁脚板9和摇杆10；传动机构包括滑块1、丝杆和电机22；电子电路包括电源电路16、开关电路17、控制电路18、显示电路19、角度传感电路20、电机控制电路21和电机22。丝杆装在导管14内，丝杆两端分别固定在前机座7和后机座8上，滑块1上设有内螺纹，滑块1装在丝杆上，滑块1与丝杆之间为螺丝配合，电机22的输出轴与减速器的输入轴相接，减速器的输出轴与丝杆一端相接；大腿伸缩杆4的下端与前机座7之间动铰链铰接在一起，大腿伸缩杆4的上端与小腿伸缩杆3的前侧之间动铰链铰接在一起，推杆2的下端与滑块1之间动铰链铰接在一起，推杆2的上端与小腿伸缩杆3的杆身之间动铰链铰接在一起，连杆5的上端与小腿伸缩杆3的前端之间动铰链铰接在一起，连杆5的下端与摇杆10上端之间动铰链铰接在一起，摇杆10上端与大腿伸缩杆4的杆身之间动铰链铰接在一起，搁脚板9与小腿伸缩杆3的后端之间动铰链铰接在一起，在连杆5的上端与小腿伸缩杆3的前端之间的动铰链上设有角度传感器6，连接角度传感器6的导线11接在设在前机座7内的线路板上；在该智能型下肢关节功能恢复器上设有手持控制器15，手持控制器15的导线插头插在后机座8上；电子电路中的显示电路19、开关电路17及控制按钮装在手持控制器15上。电子电路中的电源电路16、开关电路17、控制电路18和显示电路19采用现有电路，其中控制电路18中的控制器IC1采用工业单片机，电机22采用直流无刷电机；电子电路中的角度传感电路20由控制器IC1、电位器R1、电阻R2、电解电容C1和电容C2组成，其中电位器R1为角度传感器6，电阻R2的一端接至控制器IC1的26脚，电阻R2的另一端分别与电解电容C1的正极、电容C2的一端、电位器R1的活动臂接点相接，电解电容C1的负极、电容C2的另一端和电位器R1的一固定接点均接地，电位器R1的另一固定接点接至电源电路16中的VCC端；电子电路中的电机控制电路21由控制器IC1、放大器IC2、电位器R1、电阻R2～R9和光耦合器U1～U3组成，其中，电阻R2、R3、R4的一端接至电源电路16中的VCC端，电阻R2、R3、R4的另一端分别接至光耦合器U1、U2和U3的发光二极管A极上，光耦合器U1、U2和U3的发光二极管C极分别接至控制器IC1的25脚、24脚和21脚上，光耦合器U1、U2和U3的光敏晶体管C极分别接至电机22上的M1、M2和M3的接线柱上，光耦合器U1、U2和U3的光敏晶体管E极均接地，放大器IC2的2脚分别与电阻R6、R7的一端相接，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端分别与放大器IC2的6脚与电机22上的M4接线柱相接，放大器IC2的3脚分别与电阻R8、R9的一端相接，电阻R8的另一端接至控制器IC1的23脚上，电阻R9的另一端与放大器IC2的4脚均接地，放大器IC2的7脚接至电源电路16中的VCC端。

Claims (9)

1、一种智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于该智能型下肢关节功能恢复器包括机座、运动机构、传动机构和电子电路，其中，机座由前机座(7)和后机座(8)组成，前机座(7)和后机座(8)分别通过左固定杆(12)、右固定杆(13)和导管(14)连接在一起；运动机构包括推杆(2)、小腿伸缩杆(3)、大腿伸缩杆(4)、连杆(5)、搁脚板(9)和摇杆(10)；传动机构包括滑块(1)、丝杆和电机(22)；电子电路包括电源电路(16)、开关电路(17)、控制电路(18)、显示电路(19)、角度传感电路(20)、电机控制电路(21)和电机(22)；丝杆装在导管(14)内，丝杆两端分别固定在前机座(7)和后机座(8)上，滑块(1)上设有内螺纹，滑块(1)装在丝杆上，滑块(1)与丝杆之间为螺丝配合，大腿伸缩杆(4)的下端与前机座(7)之间动铰链铰接在一起，大腿伸缩杆(4)的上端与小腿伸缩杆(3)的前侧之间动铰链铰接在一起，推杆(2)的下端与滑块(1)之间动铰链铰接在一起，推杆(2)的上端与小腿伸缩杆(3)的杆身之间动铰链铰接在一起，连杆(5)的上端与小腿伸缩杆(3)的前端之间动铰链铰接在一起，连杆(5)的下端与摇杆(10)上端之间动铰链铰接在一起，摇杆(10)上端与大腿伸缩杆(4)的杆身之间动铰链铰接在一起，搁脚板(9)与小腿伸缩杆(3)的后端之间动铰链铰接在一起，在连杆(5)的上端与小腿伸缩杆(3)的前端之间的动铰链上设有角度传感器(6)。

2、根据权利要求1所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电机(22)的输出轴与减速器的输入轴相接，减速器的输出轴与丝杆一端相接。

3、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于在左固定杆(12)和右固定杆(13)上分别设有握手套。

4、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于在该智能型下肢关节功能恢复器上设有手持控制器(15)，手持控制器(15)的导线插头插在后机座(8)上。

5、根据权利要求4所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电子电路中的显示电路(19)、开关电路(17)及控制按钮装在手持控制器(15)上。

6、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电子电路中的控制电路(18)中的控制器IC1采用工业单片机。

7、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电机(22)采用直流无刷电机。

8、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电子电路中的角度传感电路(20)由控制器IC1、电位器R1、电阻R2、电解电容C1和电容C2组成，其中电位器R1为角度传感器(6)，电阻R2的一端接至控制器IC1的26脚，电阻R2的另一端分别与电解电容C1的正极、电容C2的一端、电位器R1的活动臂接点相接，电解电容C1的负极、电容C2的另一端和电位器R1的一固定接点均接地，电位器R1的另一固定接点接至电源电路(16)中的VCC端。

9、根据权利要求1或2所述的智能型下肢关节功能恢复器，其特征在于电子电路中的电机控制电路(21)由控制器IC1、放大器IC2、电位器R1、电阻R2～R9和光耦合器U1～U3组成，其中，电阻R2、R3、R4的一端接至电源电路(16)中的VCC端，电阻R2、R3、R4的另一端分别接至光耦合器U1、U2和U3的发光二极管A极上，光耦合器U1、U2和U3的发光二极管C极分别接至控制器IC1的25脚、24脚和21脚上，光耦合器U1、U2和U3的光敏晶体管C极分别接至电机(22)上的M1、M2和M3的接线柱上，光耦合器U1、U2和U3的光敏晶体管E极均接地，放大器IC2的2脚分别与电阻R6、R7的一端相接，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端分别与放大器IC2的6脚与电机(22)上的M4接线柱相接，放大器IC2的3脚分别与电阻R8、R9的一端相接，电阻R8的另一端接至控制器IC1的23脚上，电阻R9的另一端与放大器IC2的4脚均接地，放大器IC2的7脚接至电源电路(16)中的VCC端。

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