一种支撑相控制膝关节支具制造技术

本实用新型专利技术提供一种支撑相控制膝关节支具，包括：鞋垫；内侧膝关节模块，包括小腿内侧连杆、大腿内侧连杆和小腿内侧连杆限位块；内侧关节盖板，连接于大腿内侧连杆上；外侧膝关节模块，包括小腿外侧连杆、大腿外侧连杆和小腿外侧连杆限位块；外侧关节盖板，连接于大腿外侧连杆上；小腿前挡板，两侧分别连接于小腿内侧连杆和小腿外侧连杆上；大腿前挡板，连接于大腿内侧连杆和大腿外侧连杆上；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，其中，外侧膝关节模块还包括设置于外侧关节盖板外内侧的弹簧预紧单向棘轮组件。

【技术实现步骤摘要】
一种支撑相控制膝关节支具
本技术属于可穿戴设备
，涉及一种膝关节支具，具体涉及一种支撑相控制膝关节支具。
技术介绍
生活中，由于肌肉退行性病变等原因造成的股四头肌功能性萎缩，大幅降低了患者的肌肉能力，使患者在行走过程中会发生膝关节过伸、失稳和突发性肌无力问题，改变患者的行进步态，容易使患者在行走时发生步态异常以及绊跌，患者若想要维持行走，通常则需要在步行的支撑相时用手按压住大腿，强行维持支撑相的稳定，患者行走时会产生较大的不适。为了维持患者在行走时的摔倒概率，让行走步态能够趋于正常人的步态，通常可以通过穿戴下肢助行支具的方法来解决。现有技术的产品多为术后康复用助行器或者骨骼固定器，结构主要有外框架滑动轮行走车或者被动式支具，前者为一个外部的多滑动轮的框架结构，不与人体绑定，后者为与人体绑定，但是防跌倒功能是通过一根伸向下方的支撑杆来实现，在使用者出现摔倒趋势时提供支撑，这种结构较为简单，功能单一，同时也会对使用者的步行或者下蹲这种行为造成一定的妨碍，让使用者产生不适感。此外，该些支具无法对使用者的步态进行检测，而市场上也缺少类似具有步态检测功能的膝关节支具。因此，需要设计一种能够解决上述问题的膝关节支具。
技术实现思路
本技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种支撑相控制膝关节支具。本技术提供了一种支撑相控制膝关节支具，用于提供膝关节的辅助限位支撑，具有这样的特征，包括：鞋垫，置于使用者的足下；内侧膝关节模块，包括相互连接的小腿内侧连杆和大腿内侧连杆以及设置于小腿内侧连杆的顶部表面用于限位的小腿内侧连杆限位块；内侧关节盖板，一端连接于棘爪大腿内侧连杆上，另一端连接于棘爪小腿内侧连杆和棘爪大腿内侧连杆的连接处；外侧膝关节模块，包括相互连接的大腿外侧连杆和大腿外侧连杆以及设置于小腿外侧连杆的顶部表面用于限位的小腿外侧连杆限位块；外侧关节盖板，连接于大腿外侧连杆上；小腿前挡板，两侧分别连接于小腿内侧连杆靠近足部的一端以及小腿外侧连杆靠近足部的一端，用于支撑小腿；大腿前挡板，两侧分别连接于大腿内侧连杆靠近躯干的一端以及大腿外侧连杆靠近躯干的一端，用于支撑大腿；传感器模块，用于检测使用者的步态行为，包括安装于大腿外侧连杆顶端的第一六轴加速度计、安装于小腿外侧连杆的下端的第二六轴加速度计、由小腿外侧连杆顶部表面的磁头以及与第二滑动轴承同轴并靠近磁头的磁环组成的角速度传感器以及多个设置于鞋垫表面并通过电线与第二六轴加速度计连接的压力传感器；以及控制模块，用于根据使用者的步态行为控制弹簧预紧单向棘轮组件的状态，包括设置于大腿前挡板上的具有手动控制按钮的并安装有第一六轴加速度计的主控制器、与主控制器通过电线连接的电池组以及与主控制器通过电线连接的电磁致动器；其中，外侧膝关节模块还包括，设置于外侧关节盖板外内侧的弹簧预紧单向棘轮组件，该弹簧预紧单向棘轮组件包括：第一滑动轴承，设置于大腿外侧连杆与关节外侧盖板之间；第二滑动轴承，设置于小腿外侧连杆与关节外侧盖板之间；棘爪，套设于第一滑动轴承外围，且棘爪的表面具有位于前部的第一外缘凸起以及位于后部的第二外缘凸起；棘轮，套设于第二滑动轴承外围；预紧弹簧，一端固定于大腿外侧连杆上的第一凸起上，另一端固定于棘爪的第一外缘凸起上，用于对棘爪施加第一预紧力，且该第一预紧力的方向为辅助棘爪与棘轮咬合的方向；扭簧，嵌于棘轮内圈，用于给棘轮提供一个与咬合受力方向相反的第二预紧力；以及棘爪滚轮，通过滚轮插销安装于棘爪上，棘爪滚轮的表面在棘爪与棘轮咬合时，与棘轮的齿面接触，从而降低咬合时棘爪与棘轮之间的摩擦力，棘爪与棘轮均在预紧弹簧的预紧力的作用下在咬合，从而使咬合面产生的交互力阻止膝关节弯曲的扭矩，在行走的支撑相进行单向锁定，且在电磁致动器的作用下，使得棘爪在步态摆动相时克服所受的预紧力，从而完成棘轮与棘爪之间的解锁动作，进而完成膝关节的弯曲。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，可以具有这样的特征，还包括：其中，防坠挂钩带，固定于大腿外侧连杆靠近躯干段顶部一侧；以及防坠挂钩，连接于防坠挂钩带顶部，用于挂在穿戴者的腰带上。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，小腿前挡板上设置有用于绑缚小腿的且分别设于小腿前侧和小腿后侧的小腿前绑带与小腿后绑带。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，大腿前挡板上设置有用于绑缚大腿的且分别设于大腿前侧和大腿后侧的大腿前绑带与大腿后绑带。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，小腿内侧连杆和大腿内侧连杆的连接处的内侧以及小腿外侧连杆和大腿外侧连杆的连接处的内侧均固定有柔性护垫，柔性护垫由填充物、包裹于填充物之外的外层织物以及一侧与外层织物连接的带有勾刺毛且另一侧黏于小腿前挡板内侧表面和大腿前挡板内侧表面的魔术贴。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，大腿内侧连杆以及小腿内侧连杆之间以及大腿外侧连杆以及小腿外侧连杆之间的最小夹角均为50°，最大夹角均为180°，棘爪与棘轮的咬合的最大角度为130°，且每10°为一档。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，小腿外侧连杆与棘轮之间通过四根螺钉固定。在本技术提供的支撑相控制膝关节支具中，还可以具有这样的特征：其中，电磁致动器为电磁铁，电磁致动器的输出端通过无弹性拉索或刚性制动连杆连接于棘爪的第二外缘凸起，电磁致动器工作时对棘爪的牵引力方向为辅助棘爪脱离与棘轮咬合状态的方向。技术的作用与效果根据本技术所涉及的支撑相控制膝关节支具，因为内侧膝关节模块具有小腿内侧连杆限位块且外侧膝关节模块具有小腿外侧连杆限位块，所以能够限制内侧膝关节和外侧膝关节的转动角度；因为具有连接于小腿内侧连杆以及小腿外侧连杆上的小腿前挡板，所以能够用于支撑小腿；因为具有连接于大腿内侧连杆以及大腿外侧连杆上的大腿前挡板，所以能够用于支撑大腿；因为具有传感器模块，所以能够检测使用者的步态行为；因为具有控制模块，所以能够根据使用者的步态行为控制两个弹簧预紧单向棘轮组件的状态；因为弹簧预紧单向棘轮组件具有棘爪、棘轮、预紧弹簧、扭簧以及棘爪滚轮，所以实现膝关节支具的单向锁定和解锁，进而完成膝关节的弯曲和直立。因此，本技术的支撑相控制膝关节支具能够通过弹簧预紧单向棘轮组件、传感器模块以及控制模块之间的配合，实现对步态的检测，并通过电池致动器控制解锁以及在行走支撑相进行单向锁定，还能够在行走的摆动相中进行解锁，从而不影响使用者的行走。进一步地，本技术的支撑相控制膝关节支具解决了患者在行走时发生步态异常以及绊跤等问题，且本实施例的支具的各部位贴合腿部，能够对使用者的行走步态进行检测，允许关节在任意时刻进行伸展，让行走步态趋于正常人的步态，不会让使用者产生由于步行或者下蹲等动作造成妨碍而引起的不适感。附图说明图1是本技术的实施例中支撑相控制膝关节支具的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑相控制膝关节支具，用于提供膝关节的辅助限位支撑，其特征在于，包括：/n鞋垫，置于使用者的足下；/n内侧膝关节模块，包括相互连接的小腿内侧连杆和大腿内侧连杆以及设置于所述小腿内侧连杆的顶部表面用于限位的小腿内侧连杆限位块；/n内侧关节盖板，一端连接于所述大腿内侧连杆上，另一端连接于所述小腿内侧连杆和所述大腿内侧连杆的连接处；/n外侧膝关节模块，包括相互连接的大腿外侧连杆和大腿外侧连杆以及设置于所述小腿外侧连杆的顶部表面用于限位的小腿外侧连杆限位块；/n外侧关节盖板，连接于所述大腿外侧连杆上；/n小腿前挡板，两侧分别连接于所述小腿内侧连杆靠近足部的一端以及所述小腿外侧连杆靠近足部的一端，用于支撑小腿；/n大腿前挡板，两侧分别连接于所述大腿内侧连杆靠近躯干的一端以及所述大腿外侧连杆靠近躯干的一端，用于支撑大腿；/n传感器模块，用于检测使用者的步态行为，包括安装于所述大腿外侧连杆顶端的第一六轴加速度计、安装于所述小腿外侧连杆的下端的第二六轴加速度计、由所述小腿外侧连杆顶部表面的磁头以及靠近所述磁头的磁环组成的角速度传感器以及多个设置于所述鞋垫的表面并通过电线与所述第二六轴加速度计连接的压力传感器；以及/n控制模块，用于根据使用者的步态行为控制设置于所述外侧关节盖板外内侧的弹簧预紧单向棘轮组件的状态，包括设置于所述大腿前挡板上的具有手动控制按钮的并安装有所述第一六轴加速度计的主控制器、与所述主控制器通过电线连接的电池组以及与所述主控制器通过电线连接的电磁致动器；/n其中，所述外侧膝关节模块还包括设置于所述弹簧预紧单向棘轮组件，该弹簧预紧单向棘轮组件包括：/n第一滑动轴承，设置于大腿外侧连杆与所述关节外侧盖板之间；/n第二滑动轴承，设置于小腿外侧连杆与所述关节外侧盖板之间，且所述第二滑动轴承同轴与所述角速度传感器同轴；/n棘爪，套设于所述第一滑动轴承外围，且所述棘爪的表面具有位于前部的第一外缘凸起以及位于后部的第二外缘凸起；/n棘轮，套设于所述第二滑动轴承外围；/n预紧弹簧，一端固定于所述大腿外侧连杆上的第一凸起上，另一端固定于所述棘爪的第一外缘凸起上，用于对所述棘爪施加第一预紧力，且该第一预紧力的方向为辅助所述棘爪与所述棘轮咬合的方向；/n扭簧，嵌于所述棘轮...

【技术特征摘要】
1.一种支撑相控制膝关节支具，用于提供膝关节的辅助限位支撑，其特征在于，包括：
鞋垫，置于使用者的足下；
内侧膝关节模块，包括相互连接的小腿内侧连杆和大腿内侧连杆以及设置于所述小腿内侧连杆的顶部表面用于限位的小腿内侧连杆限位块；
内侧关节盖板，一端连接于所述大腿内侧连杆上，另一端连接于所述小腿内侧连杆和所述大腿内侧连杆的连接处；
外侧膝关节模块，包括相互连接的大腿外侧连杆和大腿外侧连杆以及设置于所述小腿外侧连杆的顶部表面用于限位的小腿外侧连杆限位块；
外侧关节盖板，连接于所述大腿外侧连杆上；
小腿前挡板，两侧分别连接于所述小腿内侧连杆靠近足部的一端以及所述小腿外侧连杆靠近足部的一端，用于支撑小腿；
大腿前挡板，两侧分别连接于所述大腿内侧连杆靠近躯干的一端以及所述大腿外侧连杆靠近躯干的一端，用于支撑大腿；
传感器模块，用于检测使用者的步态行为，包括安装于所述大腿外侧连杆顶端的第一六轴加速度计、安装于所述小腿外侧连杆的下端的第二六轴加速度计、由所述小腿外侧连杆顶部表面的磁头以及靠近所述磁头的磁环组成的角速度传感器以及多个设置于所述鞋垫的表面并通过电线与所述第二六轴加速度计连接的压力传感器；以及
控制模块，用于根据使用者的步态行为控制设置于所述外侧关节盖板外内侧的弹簧预紧单向棘轮组件的状态，包括设置于所述大腿前挡板上的具有手动控制按钮的并安装有所述第一六轴加速度计的主控制器、与所述主控制器通过电线连接的电池组以及与所述主控制器通过电线连接的电磁致动器；
其中，所述外侧膝关节模块还包括设置于所述弹簧预紧单向棘轮组件，该弹簧预紧单向棘轮组件包括：
第一滑动轴承，设置于大腿外侧连杆与所述关节外侧盖板之间；
第二滑动轴承，设置于小腿外侧连杆与所述关节外侧盖板之间，且所述第二滑动轴承同轴与所述角速度传感器同轴；
棘爪，套设于所述第一滑动轴承外围，且所述棘爪的表面具有位于前部的第一外缘凸起以及位于后部的第二外缘凸起；
棘轮，套设于所述第二滑动轴承外围；
预紧弹簧，一端固定于所述大腿外侧连杆上的第一凸起上，另一端固定于所述棘爪的第一外缘凸起上，用于对所述棘爪施加第一预紧力，且该第一预紧力的方向为辅助所述棘爪与所述棘轮咬合的方向；
扭簧，嵌于所述棘轮的内圈，用于给所述棘轮提供一个与咬合受力方向相反的第二预紧力；以及
棘爪滚轮，通过滚轮插销安装于所述棘爪上，所述棘爪滚轮的表面在所述棘爪与所述棘轮咬...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆寅啸，朱钧，俞乾，王晨，耿翔，马昕，
申请(专利权)人：复旦大学，珠海复旦创新研究院，
类型：新型
国别省市：上海;31