一种骨科康复护理用拐杖
阅读：1054发布：2020-05-24
专利汇可以提供一种骨科康复护理用拐杖专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种骨科康复护理用拐杖属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种骨科康复护理用拐杖。本 发明 提供一种多功能的骨科康复护理用拐杖。本发明包括竖向拐杖杖杆（28），拐杖杖杆（28）上端设置有横向把手（23）；其结构要点拐杖杖杆（28）内设置有 单片机 、GPS 定位 模 块 、 无线通信模块 、 加速 度 角 度 传感器 和时钟模块，把手（23）上设置有 液晶 显示模块；单片机的 信号 传输端口分别与GPS定位模块 信号传输 端口、加速度角度传感器信号传输端口、无线通信模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口和时钟模块信号传输端口相连，单片机的显示信号输出端口与液晶显示模块的显示信号输入端口相连。，下面是一种骨科康复护理用拐杖专利的具体信息内容。
1.一种骨科康复护理用拐杖，包括竖向拐杖杖杆（28），拐杖杖杆（28）上端设置有横向把手（23）；其特征在于拐杖杖杆（28）内设置有单片机、GPS定位模块、无线通信模块、加速度角度传感器和时钟模块，把手（23）上设置有液晶显示模块；单片机的信号传输端口分别与GPS定位模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口、无线通信模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口和时钟模块信号传输端口相连，单片机的显示信号输出端口与液晶显示模块的显示信号输入端口相连。
2.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述把手（23）前端设置有LED灯（21），LED灯（21）的控制开关（24）设置在拐杖杖杆（28）上端，LED灯（21）通过LED灯（21）的控制开关（24）与电源相连。
3.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述把手（23）内壁粘贴有保温棉。
4.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述拐杖杖杆（28）上端设置有求救开关（31）和电源输出控制开关（32），求救开关（31）与单片机的信号输入端口相连。
5.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述把手（23）内设置有发热管，单片机通过温控开关控制发热管温度；发热管的供电端口通过发热管供电开关与电源相连。
6.根据权利要求6所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于发热管供电开关（25）、调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）设置在拐杖杖杆（28）上端，调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）与单片机相连。
7.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述拐杖杖杆（28）下端为橡胶脚（29）。
8.根据权利要求1所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述单片机接收加速度角度传感器输入的角度测量信号，当拐杖和水平面的夹角持续到极限时间（比如2秒）时，即判定为患者摔倒。
9.根据权利要求6所述一种骨科康复护理用拐杖，其特征在于所述温控开关包括NTC热敏电阻和继电器，NTC热敏电阻与继电器的控制端相连，发热管通过继电器的受控端与电源相连。
一种骨科康复护理用拐杖
技术领域
[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种骨科康复护理用拐杖。
背景技术
[0002] 骨科学又称矫形外科学。是医学的一个专业或学科，专门研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运用药物、手术及物理方法保持和发展这一系统的正常形态与功能，以及治疗这一系统的伤病。随着科学技术的发展和进步，骨科学在诊断、治疗方面有了很大的进展。而拐杖作为骨科术后康复辅助工具，还存在着很多缺点，功能过于单一，无法贴心的供使用者使用，现有的拐杖还不能满足患者的需求。
发明内容
[0003] 本发明就是针对上述问题，提供一种多功能的骨科康复护理用拐杖。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括竖向拐杖杖杆（28），拐杖杖杆（28）上端设置有横向把手（23）；其结构要点拐杖杖杆（28）内设置有单片机、GPS定位模块、无线通信模块、加速度角度传感器和时钟模块，把手（23）上设置有液晶显示模块；单片机的信号传输端口分别与GPS定位模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口、无线通信模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口和时钟模块信号传输端口相连，单片机的显示信号输出端口与液晶显示模块的显示信号输入端口相连。
[0005] 作为一种优选方案，本发明所述把手（23）前端设置有LED灯（21），LED灯（21）的控制开关（24）设置在拐杖杖杆（28）上端，LED灯（21）通过LED灯（21）的控制开关（24）与电源相连。
[0006] 作为另一种优选方案，本发明所述拐杖杖杆（28）的中上部设置有抽屉式药箱（33）。
[0007] 作为另一种优选方案，本发明所述液晶显示模块采用显示屏（22），LED灯（21）后方的把手（23）上端设置有显示屏（22）。
[0008] 作为另一种优选方案，本发明所述显示屏采用LCD1602液晶屏。
[0009] 作为另一种优选方案，本发明所述把手（23）内壁粘贴有保温棉。
[0010] 作为另一种优选方案，本发明所述保温棉采用塑料膜封装。
[0011] 作为另一种优选方案，本发明所述拐杖杖杆（28）上端设置有求救开关（31）和电源输出控制开关（32），求救开关（31）与单片机的信号输入端口相连。
[0012] 作为另一种优选方案，本发明所述求救开关（31）采用按键开关，按键开关长按3s,单片机通过无线通信模块将求救信号发送到指定监护人的手机上，并将GPS定位模块的位置信息发送到指定监护人的手机上。
[0013] 作为另一种优选方案，本发明所述求救开关（31）和电源输出控制开关（32）设置在抽屉式药箱（33）侧，控制开关（32）设置在求救开关（31）上方。
[0014] 作为另一种优选方案，本发明发热管供电开关（25）、调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）设置在拐杖杖杆（28）上端，调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）与单片机相连。
[0015] 作为另一种优选方案，本发明所述LED灯（21）的控制开关（24）、发热管供电开关（25）、调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）由上至下依次布置，且设置在抽屉式药箱（33）的相对侧。
[0016] 作为另一种优选方案，本发明所述拐杖杖杆（28）下端为橡胶脚（29）。
[0017] 作为另一种优选方案，本发明所述加速度角度传传感器的X轴指向正前方,Y轴指向竖直向上,Z轴指向右方。
[0018] 作为另一种优选方案，本发明所述单片机采用STC32芯片。
[0019] 作为另一种优选方案，本发明所述单片机接收加速度角度传感器输入的角度测量信号，当拐杖和水平面的夹角持续到极限时间（比如2秒）时，即判定为患者摔倒。
[0020] 作为另一种优选方案，本发明所述加速度角度传感器对人体运动中的加速度信号进行采集, 经过单片机的分析处理, 整理出运动步数,实现运动量的监测。
[0021] 作为另一种优选方案，本发明所述把手（23）内设置有发热管，单片机通过温控开关控制发热管温度；发热管的供电端口通过发热管供电开关与电源相连。
[0022] 作为另一种优选方案，本发明所述GPS定位模块采用ATGM332D-5N-3S定位模块，ATGM332D-5N-3S定位模块的RXD、TXD端口分别与STC32芯片的TXD3、RXD3端口对应相连。
[0023] 作为另一种优选方案，本发明所述加速度角度传感器采用JY901型加速度角度传感器，JY901型加速度角度传感器的VCC、RXD、TXD、GND端分别与STC32芯片的VCC、TXD2 、RXD2、GND端对应相连。
[0024] 作为另一种优选方案，本发明所述无线通信模块采用AS69-T20芯片，AS69-T20芯片的MD1、MD0端接地，AS69-T20芯片的TXD、RXD端分别与STC32芯片的RXD1、TXD1端对应相连。
[0025] 作为另一种优选方案，本发明所述单片机通过加速度角度传感器采集使用者运动过程当中的加速度信号,利用卡尔曼滤波对信号进行处理, 对来自JY901模块的三轴加速度信号进行整合从而得到合成加速度，通过与阈值电压的比较，对人体运动的“一步”进行判断,实现计步功能；将数据信息在液晶显示屏上显示，或发送到手机或者电脑终端,满足计步需求。
[0026] 作为另一种优选方案，本发明所述合成公式为：
[0029] 其次，本发明所述时钟模块采用DS1302芯片，DS1302芯片的RET、SCLK、I/O端分别与STC32芯片的A0、A1、A2端对应连接；DS1302芯片的2、3脚与12M晶振两端相连，DS1302芯片的5脚通过电阻R2分别与VCC2端、电阻R1一端、电阻R3一端、电容C2一端、电容C1一端相连，电阻R1另一端接DS1302芯片的6脚，电阻R3另一端接DS1302芯片的7脚，电阻C2、C1另一端接地。
[0030] 另外，本发明所述液晶显示模块采用LCD1602芯片，LCD1602芯片的D0～D7端分别与STC32芯片的B0～B7端分别对应相连，LCD1602芯片的RS、E端分别与STC32芯片的C0、C1端对应相连；LCD1602芯片的3脚分别与电阻R9一端、电阻R10一端相连，电阻R10另一端接地，电阻R9另一端接VCC端。
[0031] 本发明有益效果。
[0032] 本发明单片机通过加速度角度传感器可以监测患者的运动步数，显示在液晶显示模块上，通过无线通信模块可将相关数据发送到终端设备上（比如手机）。
[0033] 当骨折患者发生意外时，单片机通过加速度角度传感器检测摔倒状态，单片机通过无线通信模块发送信号到监护人的终端设备，监护人可通过GPS定位模块及时找到患者，避免导致患者错过最佳的治疗时间。附图说明
[0034] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0036] 图3合成后加速度信号波形图。
[0037] 图4时钟模块电路图。
[0038] 图5液晶显示模块电路图。
[0039] 图6系统总体电路图。
[0040] 图7拐杖轴侧图。
[0041] 图8拐杖侧视图。
[0042] 图9是本发明骨折端压力检测装置结构示意图。
[0043] 图10是本发明骨折端压力检测装置连接板相关部件结构示意图。
[0044] 图11是本发明骨折端压力检测装置3字形夹板结构示意图。
[0045] 图12是本发明骨折端压力检测装置相关电路原理图。
[0046] 图中，1为上钢针、2为上套管、3为上连接板、4为中部导柱、5为压力传感器、6为上螺丝、7为螺母、8为上连接件、9为柱体、10为下连接件、11为下连接板、12为下套管、13为下螺丝、14为下钢针、15为下夹板、16为螺栓、17为3字形夹板。
具体实施方式
[0047] 如图所示，本发明包括竖向拐杖杖杆（28），拐杖杖杆（28）上端设置有横向把手（23）；其结构要点拐杖杖杆（28）内设置有单片机、GPS定位模块、无线通信模块、加速度角度传感器和时钟模块，把手（23）上设置有液晶显示模块；单片机的信号传输端口分别与GPS定位模块信号传输端口、加速度角度传感器（30）信号传输端口、无线通信模块信号传输端口、加速度角度传感器信号传输端口和时钟模块信号传输端口相连，单片机的显示信号输出端口与液晶显示模块的显示信号输入端口相连；所述把手（23）前端设置有LED灯（21），LED灯（21）的控制开关（24）设置在拐杖杖杆（28）上端，LED灯（21）通过LED灯（21）的控制开关（24）与电源相连。
[0048] 所述拐杖杖杆（28）的中上部设置有抽屉式药箱（33）。可以在里面放置一些患者平时急用的备用药,这样患者在外出发生突发状况时,也能够得到及时的医救。
[0049] 所述液晶显示模块采用显示屏（22），LED灯（21）后方的把手（23）上端设置有显示屏（22）。
[0050] 所述显示屏采用LCD1602液晶屏。
[0051] 所述把手（23）内壁粘贴有保温棉。
[0052] 所述保温棉采用塑料膜封装。
[0053] 所述拐杖杖杆（28）上端设置有求救开关（31）和电源输出控制开关（32），求救开关（31）与单片机的信号输入端口相连。
[0054] 所述求救开关（31）采用按键开关，按键开关长按3s,单片机通过无线通信模块将求救信号发送到指定监护人的手机上，并将GPS定位模块的位置信息发送到指定监护人的手机上。
[0055] 所述求救开关（31）和电源输出控制开关（32）设置在抽屉式药箱（33）侧，控制开关（32）设置在求救开关（31）上方。
[0056] 发热管供电开关（25）、调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）设置在拐杖杖杆（28）上端，调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）与单片机相连。
[0057] 所述LED灯（21）的控制开关（24）、发热管供电开关（25）、调整时间按钮（26）、步数清零按钮（27）由上至下依次布置，且设置在抽屉式药箱（33）的相对侧。
[0058] 所述拐杖杖杆（28）下端为橡胶脚（29）。橡胶脚可以有效地増强拐杖和地面的摩擦力,起到防滑的作用,并且橡胶的弹性也可以有效的缓冲拐杖与地面的冲力。
[0059] 所述加速度角度传传感器的X轴指向正前方,Y轴指向竖直向上,Z轴指向右方。
[0060] 所述单片机采用STC32芯片。
[0061] 所述单片机接收加速度角度传感器输入的角度测量信号，当拐杖和水平面的夹角持续到极限时间（比如2秒）时，即判定为患者摔倒。
[0062] 所述加速度角度传感器对人体运动中的加速度信号进行采集, 经过单片机的分析处理, 整理出运动步数,实现运动量的监测。可设置超过某一特定的步数，则提示运动即将过量，防止运动过量给患处带来二次损伤。
[0063] 所述把手（23）内设置有发热管，单片机通过温控开关控制发热管温度；发热管的供电端口通过发热管供电开关与电源相连。通过温控开关对发热管进行加热控制。
[0064] 所述GPS定位模块采用ATGM332D-5N-3S定位模块，ATGM332D-5N-3S定位模块的RXD、TXD端口分别与STC32芯片的TXD3、RXD3端口对应相连。
[0065] 所述加速度角度传感器采用JY901型加速度角度传感器，JY901型加速度角度传感器的VCC、RXD、TXD、GND端分别与STC32芯片的VCC、TXD2 、RXD2、GND端对应相连。
[0066] 所述无线通信模块采用AS69-T20芯片，AS69-T20芯片的MD1、MD0端接地，AS69-T20芯片的TXD、RXD端分别与STC32芯片的RXD1、TXD1端对应相连。
[0067] 所述单片机通过加速度角度传感器采集使用者运动过程当中的加速度信号,利用卡尔曼滤波对信号进行处理, 对来自JY901模块的三轴加速度信号进行整合从而得到合成加速度，通过与阈值电压的比较，对人体运动的“一步”进行判断,实现计步功能；将数据信息在液晶显示屏上显示，或发送到手机或者电脑终端,满足计步需求。
[0068] 所述合成公式为： 合成后,合成加速度a的波形图如图3 所示,与图1相比较,波形脉动情况更加清晰。系统的计步功能启动后,有一 个初始过程,在此过程中,记录运动者的合成加速度信号的峰值并存储,然后 开始利用略低于峰值的值作为阈值,对“一步”进行判断,每一步都有从下往 上和从上往下经过阈值的过程,判断出一次此过程,计一步,从而实现计步功 能。
[0070] 所述温控开关包括NTC热敏电阻和继电器，NTC热敏电阻与继电器的控制端相连，发热管通过继电器的受控端与电源相连。
[0071] 所述时钟模块采用DS1302芯片，DS1302芯片的RET、SCLK、I/O端分别与STC32芯片的A0、A1、A2端对应连接；DS1302芯片的2、3脚与12M晶振两端相连，DS1302芯片的5脚通过电阻R2分别与VCC2端、电阻R1一端、电阻R3一端、电容C2一端、电容C1一端相连，电阻R1另一端接DS1302芯片的6脚，电阻R3另一端接DS1302芯片的7脚，电阻C2、C1另一端接地。
[0072] 所述液晶显示模块采用LCD1602芯片，LCD1602芯片的D0～D7端分别与STC32芯片的B0～B7端分别对应相连，LCD1602芯片的RS、E端分别与STC32芯片的C0、C1端对应相连；LCD1602芯片的3脚分别与电阻R9一端、电阻R10一端相连，电阻R10另一端接地，电阻R9另一端接VCC端。
[0073] 如图2所示，通过利用卡尔曼滤波对信号进行处理,并对滤波后的加速度信号进行整合和分析从而对人体运动的“一步”进行判断,从而实现计步功能；通过加速度角度传感器在一段时间没有接收到使用者运动的加速度信号，即可判定运动结束。
[0074] LED灯（21）可采用的是5个5毫米的超亮的LED白灯。
[0075] 患者可以通过LCD液晶屏获知运动步数，进而控制运动量，可以通过步数清零按钮来清零步数。在患者发生意外事故跌倒后，加速度角度传感器报警并通过GPS定位模块和无线通信模块将患者的位置信息发送到监护人的手机中，以便监护人可以迅速找到患者及时就医。本发明可用于骨科术后治疗的应用，可以更好的为病人和病人家属服务，辅助病人的康复。
[0076] 本发明骨科康复护理用拐杖可与骨折端压力检测装置一起使用。在设置骨折端压力检测装置后，若患者需要移动，可使用本发明骨科康复护理用拐杖。
[0077] 骨折端压力检测装置包括外固定支架，外固定支架包括中部导柱，中部导柱下端套有下套管，中部导柱上端套有上套管，上套管上端设置有横向上连接板，下套管下端设置有横向下连接板；上连接板外端穿有上螺丝，上螺丝前端旋于上夹板上的螺纹孔内，上夹板与上连接板之间夹有上钢针；
下连接板外端穿有下螺丝，下螺丝前端旋于下夹板上的螺纹孔内，下夹板与下连接板之间夹有下钢针；
中部导柱侧方设置有上部设置有外螺纹的柱体，柱体下端设置有底座，底座的直径大于柱体的直径，柱体上端向上穿过一压力传感器中心孔，压力传感器置于底座上端；
下套管上部设置有横向下连接件，上套管下部设置有横向上连接件，柱体上端向上依次穿过下连接件上的下通孔、上连接件上的上通孔并旋有螺母；上通孔和下通孔与夹板上的螺纹孔分别设置在中部导柱的两侧；
压力传感器上端面与下连接件下端面相抵，压力传感器下端面与底座上端面相抵。
下连接板外端穿有下螺丝，下螺丝前端旋于下夹板上的螺纹孔内，下夹板与下连接板之间夹有下钢针；
中部导柱侧方设置有上部设置有外螺纹的柱体，柱体下端设置有底座，底座的直径大于柱体的直径，柱体上端向上穿过一压力传感器中心孔，压力传感器置于底座上端；
下套管上部设置有横向下连接件，上套管下部设置有横向上连接件，柱体上端向上依次穿过下连接件上的下通孔、上连接件上的上通孔并旋有螺母；上通孔和下通孔与夹板上的螺纹孔分别设置在中部导柱的两侧；
压力传感器上端面与下连接件下端面相抵，压力传感器下端面与底座上端面相抵。
[0078] 本发明骨折端压力检测装置中部导柱、套管、螺母、柱体、连接件的配合结构，便于钢针压力的调节。
[0079] 本发明骨折端压力检测装置柱体、压力传感器、螺母、连接件的配合结构，可检测钢针压力大小。
[0081] 所述连接件包括两个对扣的3字形夹板，两个3字形夹板对扣后形成8字形，套管与柱体分别置于8字形的两个圈内，与套管相配合的圈对于套管作为抱箍；与柱体相配合的圈对于柱体作为限位导向孔，该圈直径大于柱体直径；一螺栓穿过一3字形夹板中部的通孔旋入另一3字形夹板中部的螺纹孔。
[0082] 所述压力传感器的检测信号输出端口通过A/D模块与控制器的检测信号输入端口相连，控制器的信号传输端口与通信模块的信号传输端口相连。
[0083] 通过通信模块可将骨折断端的压力值传输到终端设备，终端设备可将骨折断端的压力值通过显示屏显示，并通过无线网络传输到医生手机端。
[0084] 所述控制器采用arduino UNO控制器。
[0085] 所述压力传感器采用1220型传感器。
[0086] 所述A/D模块采用HX711型A/D模块。
[0087] 所述通信模块采用TC35i型通信模块。
[0090] 用手术刀在伤肢部位切开，以止血钳扩张，钝性分开软组织直达骨面，再插入导钻，用骨钻钻孔至对侧骨皮质，使用导钻和骨钻辅助将上下钢针拧入骨折端。
[0091] 调整上下连接板与上下钢针的相对位置（通过螺母调整上下套管的间距），使上下钢针置于上下连接板与上下夹板之间，旋紧连接板上的螺丝使夹板夹紧钢针。
[0092] 用生理盐水冲洗伤口，根据皮肤损伤、缺损情况作直接缝合修复。
[0093] 骨折断端的压力在术后呈现明显的下降趋势，实时检测骨折断端的压力，在术后5d达到最低值时，对骨折断端进行再加压（顺时针旋转螺母，使上下套管靠近，增加钢针压力）。在骨折愈合的后期，逐步减小骨折断端的加压（逆时针旋转螺母，使上下套管远离，减小钢针压力），消除外固定的应力遮挡，促进骨骼的塑形和改建。
[0094] 本申请关于骨折端压力检测装置的描述虽然采用“上”“下”的叙述方式，但实际使用时，装置一般采用横向的设置状态，即中部导柱和套管是横向的，钢针的扎入端置于套管的下方。
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