反馈系统和带反馈系统膝关节矫形器及其有限元建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108363885A(43)申请公布日2018.08.03(21)申请号201810189591.X(22)申请日2018.03.08(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人王玲汤磊马建兵李涤尘张维杰李辉贺强(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人高博(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)A61F5/01(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称反馈系统和带反馈系统膝关节矫形器及其有限元建模方法(57)摘要本发明公开了一种反馈系统和带反馈系统膝关节矫形器及其有限元建模方法，包括上部件和下部件，上部件通过多自由度球头铰链与下部件活动连接，上部件上设置有上佩戴固定装置和上扣带，下部件上设置有下佩戴固定装置和下扣带，上扣带和下扣带通过衬垫固定连接，在上部件上设置有运算器，运算器用于分别测量上部件和下部件与人体的接触压力、上扣带和下扣带的张紧力以及多自由度球头铰链的支撑力，运算器进行计算后输出膝关节内外间室的压力及其变化并通过上部件上的显示器显示。本发明能够根据用户膝关节的关键参数和传感器测量得到的数据实时的反映膝关节两侧间室压力的变化，为用户膝骨关节炎的矫形治疗提供充分的科学依据。CN108363885ACN108363885A权利要求书1/2页1.一种反馈系统，其特征在于，包括多自由度球头铰链(3)、拉力传感器、压力传感器和应变传感器(19)，多自由度球头铰链(3)设置在矫形器的上部件(1)和下部件(5)之间，应变传感器(19)设置在多自由度球头铰链(3)与上部件(1)的连接处，压力传感器分别设置在上部件(1)和下部件(5)与人体的接触侧，拉力传感器分别设置在矫形器的上扣带(8)和下扣带(9)上，多自由度球头铰链(3)、拉力传感器、压力传感器和应变传感器(19)分别与运算器(12)连接，通过运算器(12)分别测量矫形器的上部件(1)和下部件(5)与人体的接触压力，矫形器的上扣带(8)和下扣带(9)的张紧力以及多自由度球头铰链(3)的支撑力。2.根据权利要求1所述的一种反馈系统，其特征在于，压力传感器为柔性薄膜压力传感器。3.一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，包括上部件(1)和下部件(5)，上部件(1)通过多自由度球头铰链(3)与下部件(5)活动连接，上部件(1)上设置有上佩戴固定装置(6)和上扣带(8)，下部件(5)上设置有下佩戴固定装置(7)和下扣带(9)，上扣带(8)和下扣带(9)通过衬垫(10)固定连接，在上部件(1)上设置有运算器(12)，运算器(12)用于分别测量上部件(1)和下部件(5)与人体的接触压力、上扣带(8)和下扣带(9)的张紧力以及多自由度球头铰链(3)的支撑力，运算器(12)进行计算后输出膝关节内外间室的压力及其变化并通过上部件(1)上的显示器(11)显示。4.根据权利要求3所述的一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，上部件(1)与多自由度球头铰链(3)之间设置有上钢片(2)，下部件(5)与多自由度球头铰链(3)之间设置有下钢片(4)，通过多自由度球头铰链(3)使上部件(1)和下部件(5)能够随着膝关节相互运动。5.根据权利要求3或4所述的一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，多自由度球头铰链(3)位于靠近膝关节两间室中发生病变的一侧，多自由度球头铰链(3)的屈曲120°～150°，过伸5°～10°，屈膝时内旋0～10°，外旋0～20°。6.根据权利要求4所述的一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，上钢片(2)和下钢片(4)的长度可调，在上钢片(2)上贴有电阻式的应变传感器(19)，应变传感器(19)与运算器(12)连接。7.根据权利要求3所述的一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，上扣带(8)和下扣带(9)的长度可调节，在上扣带(8)上分别设置有上扣带左侧拉力传感器(13)和上扣带右侧拉力传感器(15)，在下扣带(9)上分别设置有下扣带左侧拉力传感器(14)和下扣带右侧拉力传感器(16)，上扣带左侧拉力传感器(13)、上扣带右侧拉力传感器(15)、下扣带左侧拉力传感器(14)和下扣带右侧拉力传感器(16)均与运算器(12)连接。8.根据权利要求3所述的一种带反馈系统的可调膝关节矫形器，其特征在于，上部件(1)与大腿接触侧设置有上部件压力传感器(17)，下部件(5)与小腿接触侧设置有下部件压力压力传感器(18)，上部件压力传感器(17)和下部件压力压力传感器(18)分别与运算器(12)连接。9.一种带反馈系统的可调膝关节矫形器有限元建模方法，其特征在于，通过膝关节骨骼、韧带