一种人体膝关节生物力学特性测试装置

摘要

本实用新型公开了一种人体膝关节生物力学特性测试装置，包括测试椅，测试椅包括椅背和下框架，下框架上表面对称设有两个扶手，扶手之间的中间位置设有空心筒，空心筒两侧对称设有两组夹紧装置，夹紧装置下方位于下框架内部设有压力测试装置，压力测试装置一侧设有弹簧弹扣，弹簧弹扣上方设有紫外线灯。以上装置相互配合，可以提前对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时患者由于应激反应导致动作变形，有助于医生的测试工作，而通过设置压力测试装置和滑动装置，可以精准测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，并且实现压力测试装置的收纳和自动消毒功能。

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学领域，具体来说，涉及一种人体膝关节生物力学特性测试装置。

背景技术

生物力学(biomechanics)是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支，而膝关节是人体最大也最复杂的关节，其主要运动除了在矢状面(sagittal plane)的伸曲动作外，还允许适度的内外转动及少许的内收(adduction)与外展(abduction)活动，膝关节特别适合用来说明关节的生物力学分析，因为即使是简化的分析仍然可得到有用的资料，膝关节系传递负荷、参与运动、协助保持动量，并提供有关腿部活动之力偶，可承受相当大的荷重，且提供人体活动中重要的联动系统(linkage)，另一方面因位处距人体重心较远的位置，体重常有最长的作用力臂，所以膝关节也极易遭受损伤，因此也是最需物理治疗和生物力学研究测试人力投入的重要领域之一。

经检索如中国专利公开号为CN 204890013 U公开了一种膝关节手法肌力标准化测试仪，有助于膝关节肌力测量更加规范和标准化，最大程度减少人为、主观因素的干扰，从而更加客观、公正的服务于法医临床学的司法鉴定实践。

但是上述装置仅能测量膝关节的转动角度，无法直观地对患者下肢力量准确测量，很容易受到坐姿等客观因素影响，存在着测试不准确的问题，且在测试过程中，仍需要医生协助，手扶患者下肢对膝盖进行固定，而在这个过程中，患者容易有应激反应动作，造成动作变形，对医生的工作造成不便。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种人体膝关节生物力学特性测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种人体膝关节生物力学特性测试装置，包括测试椅，测试椅包括椅背和下框架，下框架上表面对称设有两个扶手，扶手之间的中间位置设有空心筒，空心筒两侧对称设有两组夹紧装置，夹紧装置下方位于下框架内部设有压力测试装置，压力测试装置一侧设有弹簧弹扣，弹簧弹扣上方设有紫外线灯。

进一步的，为了便于对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时，患者动作变形，夹紧装置包括两组夹紧垫，两组夹紧垫之间从左往右依次设有螺纹杆一、套筒一和螺纹杆二，两组夹紧垫左侧从左往右依次设有套筒二和螺纹杆三，两组夹紧垫右侧从左往右依次设有螺纹杆四和套筒三套筒一、套筒二和套筒三上均设有齿轮一，齿轮一下方设有转轴一，转轴一贯穿下框架，转轴一一端位于下框架外侧设有旋钮一，转轴一上设有数量为三个的齿轮二，齿轮一与对应位置的齿轮二相匹配。

进一步的，为了便于测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，压力测试装置包括抽屉，抽屉下方设有滑动装置，抽屉内部一侧设有转轴二，转轴二两端通过轴承与抽屉相连，且转轴二一端贯穿抽屉延伸连接有旋钮二，转轴二的一侧设有限位装置，转轴二上设有支架，支架远离转轴二的一端设有弧形板，弧形板一端对称设有两个受力腿套，受力腿套上方通过重力复位装置与弧形板相连，弧形板和受力腿套之间位于弧形板外壁上设有两个压力感应仪，重力复位装置包括连接滑块，连接滑块上方设有倾斜轨道。

进一步的，为了限制压力测试装置的旋转角度，并且在装置使用时固定位置，保持稳定性，限位装置包括扇形限位块，扇形限位块位于转轴二上与抽屉内壁相连，扇形限位块一侧设有限位条。

进一步的，为了使得抽屉在下框架内可以滑动，实现压力测试装置的收纳功能，滑动装置包括滑条和滑轨，滑条位于抽屉下方，滑轨位于下框架下方内壁上，滑条与滑轨相匹配，弹簧弹扣包括夹持端和碰珠。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过以上装置相互配合，可以提前对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时患者由于应激反应导致动作变形，有助于医生的测试工作，而通过设置压力测试装置和滑动装置，可以测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，并且实现压力测试装置的收纳和自动消毒功能。

(2)通过弹簧弹扣和紫外线灯相互配合，实现了压力测试装置收回后可以同步进行消毒处理，限制压力测试装置的旋转角度，并且在装置使用时固定位置，保持稳定性，

(3)通过设置重力复位装置，可以将患者前踢的力传送到压力感应仪，同时也能保护患者腿部前踢时，不会受到硬物反作用力的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置的立体结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置内部结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置的夹紧装置结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置的压力测试装置结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置的重力复位装置结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置的限位装置结构示意图；。

附图标记：

1、测试椅；2、椅背；3、下框架；4、扶手；5、空心筒；6、夹紧装置；7、压力测试装置；8、弹簧弹扣；9、紫外线灯；10、夹紧垫；11、螺纹杆一；12、套筒一；13、螺纹杆二；14、套筒二；15、螺纹杆三；16、螺纹杆四；17、套筒三；18、齿轮一；19、齿轮二；20、转轴一；21、旋钮一；22、抽屉；23、转轴二；24、限位装置；25、支架；26、弧形板；27、受力腿套；28、压力感应仪；29、重力复位装置；30、扇形限位块；31、限位条；32、滑条；33、滑轨；34、连接滑块；35、倾斜轨道；36、夹持端；37、碰珠；38、旋钮二；39、滑动装置。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1-6，根据本实用新型实施例的一种人体膝关节生物力学特性测试装置，包括测试椅1，测试椅1包括椅背2和下框架3，下框架3上表面对称设有两个扶手4，扶手4之间的中间位置设有空心筒5，空心筒5两侧对称设有两组夹紧装置6，夹紧装置6下方位于下框架3内部设有压力测试装置7，压力测试装置7一侧设有弹簧弹扣8，弹簧弹扣8上方设有紫外线灯9。

下框架3，下框架3上方开有三个通孔，通孔上方连接空心筒5和扶手4，齿轮一18和齿轮二19在通孔内部进行啮合运动。

空心筒5，空心筒5内部为中空。

弹簧弹扣8，弹簧弹扣8的型号为TUFP9_1633224340365，用于对抽屉22进行固定，由于碰珠37与抽屉22之间固定连接，当将抽屉22向下框架3内部按压时，弹簧弹扣8的夹持端36可以夹住碰珠37，从而固定抽屉22收纳在下框架3内部，当再次按压抽屉22后，弹簧弹扣8的夹持端36会松开碰珠37，此时可以将抽屉22拉出。

紫外线灯9，弹簧弹扣8的夹持端36与碰珠37相接时，会触发紫外线灯9打开，并且紫外线灯9工作十分钟后会自动关闭。

通过本实用新型的上述方案，可以提前对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时患者由于应激反应导致动作变形，有助于医生的测试工作，而通过设置压力测试装置7和滑动装置39，可以测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，并且实现压力测试装置7的收纳和自动消毒功能。

实施例二：

请参阅图1-6，为了便于对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时，患者动作变形，夹紧装置6包括两组夹紧垫10，两组夹紧垫10之间从左往右依次设有螺纹杆一11、套筒一12和螺纹杆二13，两组夹紧垫10左侧从左往右依次设有套筒二14和螺纹杆三15，两组夹紧垫10右侧从左往右依次设有螺纹杆四16和套筒三17套筒一12、套筒二14和套筒三17上均设有齿轮一18，齿轮一18下方设有转轴一20，转轴一20贯穿下框架3，转轴一20一端位于下框架3外侧设有旋钮一21，转轴一20上设有数量为三个的齿轮二19，齿轮一18与对应位置的齿轮二19相匹配。

夹紧垫10，用于对患者大腿和膝盖部位进行固定，防止测试时患者由于应激反应导致动作变形，夹紧垫10由两块弧形体构成，夹紧垫10内侧可以放置柔软海绵来提高使用时的舒适度，并且海绵方便更换。

套筒二14，套筒二14内部中空且设有螺纹，套筒二14与扶手4之间固定连接，套筒二14与螺纹杆三15相匹配。

套筒一12，套筒一12内部中空且设有螺纹，套筒一12与空心筒5固定连接，套筒一12两端与螺纹杆一11和螺纹杆二13相匹配。

套筒三17，套筒三17内部中空且设有螺纹，套筒三17与扶手4之间固定连接，套筒三17与螺纹杆四16相匹配。

通过本实用新型的上述方案，通过螺纹转动原理，使得夹紧垫10相互靠近，实现夹紧功能，便于对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时，患者动作变形。

实施例三：

请参阅图1-6，压力测试装置7包括抽屉22，抽屉22下方设有滑动装置39，抽屉22内部一侧设有转轴二23，转轴二23两端通过轴承与抽屉22相连，且转轴二23一端贯穿抽屉22延伸连接有旋钮二38，转轴二23的一侧设有限位装置24，转轴二23上设有支架25，支架25远离转轴二23的一端设有弧形板26，弧形板26一端对称设有两个受力腿套27，受力腿套27上方通过重力复位装置29与弧形板26相连，弧形板26和受力腿套27之间位于弧形板26外壁上设有两个压力感应仪28。

重力复位装置29包括连接滑块34，连接滑块34上方设有倾斜轨道35。

抽屉22，外侧抽屉22上设有把手，抽屉22位于限位装置24所在一侧设有滑动口，限位条31可以在滑动口内左右滑动。

转轴二23，转轴二23靠近限位装置24的一端有一个凸起端，转轴二23凸起端和扇形限位块30相匹配。

受力腿套27，受力腿套27内部通过魔术贴粘贴有一次性垫布，每次使用后可以更换一次性垫布，避免交叉感染。

连接滑块34，连接滑块34的形状为上宽下窄，可以卡在倾斜轨道35内来回滑动。

倾斜轨道35，倾斜轨道35的凹槽形状为上宽下窄，与连接滑块34相匹配，且倾斜轨道35有一个倾斜的弧度，在受力腿套27不受力的情况下，受力腿套27会被连接滑块34带着沿远离压力感应仪28的方向下滑回初始位置。

压力感应仪28，压力感应仪28包括传感器和显示器，可以精准播报以及电子屏显示压力数值。

通过本实用新型的上述方案，便于测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，并且重力复位装置29，可以将患者前踢的力传送到压力感应仪28，同时也能保护患者腿部前踢时，不会受到硬物反作用力的伤害。

实施例四：

请参阅图1-6，限位装置24包括扇形限位块30，扇形限位块30位于转轴二23上与抽屉22内壁相连，扇形限位块30一侧设有限位条31。

扇形限位块30，用于控制转轴二23的旋转角度。

限位条31，限位条31在抽屉22一侧开有的滑动口内左右滑动，可以对转轴二23进行固定。

通过本实用新型的上述方案，限制压力测试装置7的旋转角度，并且在装置使用时固定位置，保持稳定性。

实施例五：

请参阅图1-6，滑动装置39包括滑条32和滑轨33，滑条32位于抽屉22下方，滑轨33位于下框架3下方内壁上，滑条32与滑轨33相匹配。

弹簧弹扣8包括夹持端36和碰珠37。

滑条32，滑条32的一端凸起，与滑轨33的凹槽相匹配，当抽屉22拉到最外侧的时候，滑条32的凸起端会与滑轨33的凹槽最底端卡住，限制抽屉22拉出的最大距离。

通过本实用新型的上述方案，使得抽屉22在下框架3内可以滑动，实现压力测试装置7的收纳功能。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理进行详细说明。

在实际应用时，本装置可以放置在医院门诊以及体检中心使用，患者坐在测试椅1上，转动旋钮一21，通过旋钮一21带动转轴一20转动，使得齿轮一18转动并与齿轮二19啮合，齿轮二19带动套筒一12、套筒二14和套筒三17转动，使得螺纹杆一11和螺纹杆三15相互靠近，螺纹杆二13和螺纹杆四16相互靠近，进而使得夹紧垫10相互靠近，对患者的大腿与膝盖部分进行固定，避免患者动作变形，方便医生对患者进行前后抽屉实验和检查，当需要对患者小腿前踢的力量进行测试时，将抽屉22向下框架3内部方向按压，弹簧弹扣8的夹持端36受到力会松开碰珠37，此时可以通过滑动装置39将抽屉22拉出，当抽屉22拉到最外侧的时候，滑条32的凸起端会与滑轨33的凹槽最底端卡住，限制抽屉22拉出的最大距离，同理，当需要将抽屉22收起来时，再次将抽屉22向下框架3内部按压，弹簧弹扣8的夹持端36可以夹住碰珠37，从而固定抽屉22收纳在下框架3内部，抽屉22拉出后，转动旋钮二38带动转轴二23，转轴二23转动时带着支架25转动，支架25以转轴二23为中心旋转，从而带着弧形板26向上伸展，转轴二23一侧设有的扇形限位块30可以控制转轴二23的旋转角度，限位条31可以固定转轴二23不回落，当患者双腿向前踢时，受力腿套27受力沿着倾斜轨道35向前滑动，最终与压力感应仪28接触，压力感应仪28会播报以及在电子屏上显示压力数值，受力腿套27不受力后，连接滑块34会带着受力腿套27沿远离压力感应仪28的方向下滑回初始位置，等待下次使用，以上装置相互配合，可以提前对患者的膝盖部位进行固定，避免测试时患者由于应激反应导致动作变形，有助于医生的测试工作，而通过设置压力测试装置7和滑动装置39，可以精准测量患者两个小腿同方向用力的大小差异，进而得出双腿膝盖磨损情况，提前预防膝损伤，并且实现压力测试装置7的收纳和自动消毒功能。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。