一种基于3D打印技术的智能腕手矫形器的制作方法

本实用新型涉及康复医疗领域，具体的说是涉及一种基于3d打印技术的智能腕手矫形器。

背景技术：

腕手矫形器，作为手功能康复的辅助治疗设备，时常被手康复医生用在具有手功能障碍的患者身上，以帮助患者的手部尽快恢复至正常水平。但现有大多数的腕手矫形器通常存在如下缺点：(1)制备时间长，不具有个性化定制功能，无法满足不同患者的个体需求；(2)只具备固定功能，缺乏对患者康复运动数据的采集和分析处理功能，不能及时帮助康复医生随时监测患者的康复状态，并对患者康复训练动作做出及时、规范化的指导。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于3d打印技术的智能腕手矫形器，用于解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于3d打印技术的智能腕手矫形器，包含用于穿戴固定在患者手腕部的手腕矫形件、用于穿戴固定在患者腰部的手腕矫形监测器以及安装在所述手腕矫形件上用于检测患者手腕部康复动作的动作检测装置，所述动作检测装置包含固定在手腕矫形件上的传感器安装盒及安装在所述传感器安装盒内的六轴传感器和三轴磁阻传感器，所述六轴传感器与三轴磁阻传感器电连接，并共同组成一个能检测患者手腕部康复过程中运动信息及姿态信息的九轴传感器，所述手腕矫形监测器分别与所述六轴传感器电连接、以及与患者手机和远程矫形终端服务器通信连接，所述远程矫形终端服务器分别与患者手机及矫形医生电脑通信连接，所述手腕矫形件及传感器安装盒均通过3d打印技术制备成型；

其中，患者手机内安装有与智能腕手矫形器相配套的用户矫形app软件；矫形医生电脑内安装有与智能腕手矫形器相配套的矫形终端服务app软件；远程矫形终端服务器为与智能腕手矫形器相配套的远程服务终端，且安装在医院内；

使用时，所示手腕矫形件穿戴固定在患者手腕部，所述手腕矫形监测器穿戴固定在患者腰部，所述三轴磁阻传感器通过数据线b与所述六轴传感器电连接，所述六轴传感器通过数据线a与所述手腕矫形监测器电连接，所述手腕矫形监测器与所述患者手机通过蓝牙通信连接，所述手腕矫形监测器与所述远程矫形终端服务器通过无线网络通信连接，所述远程矫形终端服务器通过无线网络分别与所述患者手机及矫形医生电脑通信连通。

上述技术方案中，所述手腕矫形件包含一个与患者手腕部相贴合的手腕矫形支撑面板及将所述手腕矫形支撑面板固定在患者手腕上的第一绑带式连接件，在所述手腕矫形支撑面板上设有一个手背固定板、一个手心固定板、一个拇指穿戴孔、若干透气孔及若干对连接孔，所述传感器安装盒固定在所述手背固定板靠近拇指穿戴孔的一端上，所述的若干对连接孔对称分设在所述手腕矫形支撑面板的两侧，且在每对所述连接孔内均设置有用于使手腕矫形支撑面板固定在患者手腕上的第一绑带式连接件，所述第一绑带式连接件为魔术贴式绑带或绳索式绑带。

上述技术方案中，在所述手背固定板远离拇指穿戴孔的一端还设有一个用于穿引数据线a的导线架a，在所述传感器安装盒的传感器盒身上部还设有一个用于穿引数据线b的导线架b。

上述技术方案中，所述传感器安装盒包含一个传感器盒身及两个传感器安装卡槽，所述传感器盒身固定在所述手背固定板靠近拇指穿戴孔的一端上，所述的两个传感器安装卡槽分设在所述传感器盒身的两端，且两个传感器安装卡槽分别与所述传感器盒身相卡合连接，其中一个传感器安装卡槽用于安装六轴传感器，另一个传感器安装卡槽用于安装三轴磁阻传感器；所述传感器安装盒的传感器盒身与所述手腕矫形件、导线架a及导线架b通过3d打印技术一体成型。

上述技术方案中，所述手腕矫形监测器包含控制器盒体及将所述控制器盒体固定在患者腰部的第二绑带式连接件，在所述控制器盒体的表面还嵌设有电源开关、充电接口及数据线接口,在所述控制器盒体的内部设有主控模块、蓝牙模块及电源模块，所述主控模块分别与所述蓝牙模块、wifi模块、电源模块、电源开关及数据线接口电连接，所述充电接口与所述电源模块电连接；使用时，所述数据线接口通过数据线a与所述六轴传感器电连接，所述控制器盒体通过第二绑带式连接件穿戴固定在患者腰部，所述蓝牙模块与患者手机通信连接，所述wifi模块与远程矫形终端服务器通信连接。

上述技术方案中，在所述控制器盒体的外部还设有一对吊环，在所述的一对吊环中穿设有用于使控制器盒体固定在患者腰部上的第二绑带式连接件，所述第二绑带式连接件为魔术贴式绑带或绳索式绑带。

上述技术方案中，所述主控模块为stm32f103zet6开发板。

上述技术方案中，所述蓝牙模块为hc05蓝牙模块。

上述技术方案中，所述电源模块为tp4056充电模块。

上述技术方案中，所述六轴传感器为mpu6050型六轴传感器，所述三轴磁阻传感器为hmc5883l型三轴磁阻传感器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果有：

(1)利用3d打印技术能实现针对患者的个性化康复需求，定制个性化的产品；

(2)能够记录患者在康复过程中的训练、动作数据，用以评估患者的康复程度；

(3)在远程监测患者状况的同时，能够帮助医生与患者实现康复动作的在线沟通与指导，帮助患者手腕部尽快恢复至最好水平。

附图说明

图1为本实用新型智能腕手矫形器的工作原理示意图；

图2为本实用新型中手腕矫形件的展开状态示意图；

图3为本实用新型中手腕矫形件的弯折状态示意图；

图4为本实用新型中传感器安装盒的装配示意图；

图5为本实用新型中传感器安装盒的爆炸示意图；

图6为本实用新型中手腕矫形监测器的结构示意图；

图7为图6中手腕矫形监测器的工作原理示意图；

附图标记说明：1、手腕矫形件；1.1、手腕矫形支撑面板；1.2、第一绑带式连接件；1.3、手背固定板；1.4、手心固定板；1.5、拇指穿戴孔；1.6、透气孔；1.7、连接孔；2、手腕矫形监测器；2.1、控制器盒体；2.2、第二绑带式连接件；2.3、电源开关；2.4、充电接口；2.5、数据线接口；2.6、主控模块；2.7、蓝牙模块；2.8、wifi模块；2.9、电源模块；2.10、吊环；3、传感器安装盒；3.1、传感器盒身；3.2、传感器安装卡槽；4、六轴传感器；5、三轴磁阻传感器；6、数据线a；7、数据线b；8、导线架a；9、导线架b；100、患者手机；200、远程矫形终端服务器；300、矫形医生电脑。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。

参阅图1所示，本实用新型提供的一种基于3d打印技术的智能腕手矫形器，包含用于穿戴固定在患者手腕部的手腕矫形件1、用于穿戴固定在患者腰部的手腕矫形监测器2以及安装在手腕矫形件1上的康复动作检测装置，康复动作检测装置包含固定在手腕矫形件1上的传感器安装盒3及安装在传感器安装盒3内的六轴传感器4和三轴磁阻传感器5，六轴传感器4与三轴磁阻传感器5电连接，并共同组成一个能检测患者手腕部康复过程中运动信息及姿态信息的九轴传感器，手腕矫形监测器2分别与六轴传感器4电连接、以及与患者手机100和远程矫形终端服务器200通信连接，远程矫形终端服务器200分别与患者手机100及矫形医生电脑300通信连接；

其中，手腕矫形件1传感器安装盒3均通过3d打印技术制备成型；

其中，患者手机100内安装有与智能腕手矫形器相配套的用户矫形app软件；矫形医生电脑300内安装有与智能腕手矫形器相配套的矫形终端服务app软件；远程矫形终端服务器200为与智能腕手矫形器相配套的远程服务终端，且安装在医院内；

使用时，手腕矫形件1穿戴固定在患者手腕部，手腕矫形监测器2穿戴固定在患者腰部，三轴磁阻传感器5通过数据线b7与六轴传感器4电连接，六轴传感器4通过数据线a6与手腕矫形监测器2电连接，手腕矫形监测器2与患者手机100通过蓝牙通信连接，手腕矫形监测器2与远程矫形终端服务器200通过无线网络通信连接，远程矫形终端服务器200通过无线网络分别与患者手机100及矫形医生电脑300通信连通；

其中，手腕矫形监测器2，用于接收、记录患者手腕部康复过程中的运动信息及姿态信息，并经卡尔曼滤波分析处理后实时反馈至患者手机100中的用户矫形app软件上和矫形医生电脑300中的矫形终端服务app软件中；

其中，远程矫形终端服务器200，用于远程监测患者的康复训练状态，和帮助医生与患者在线沟通，指导患者进行规范化的康复训练。

在本实用新型中，参阅图2和图3所示，手腕矫形件1包含一个与患者手腕部相贴合的手腕矫形支撑面板1.1及将手腕矫形支撑面板1.1固定在患者手腕上的第一绑带式连接件1.2，在手腕矫形支撑面板1.1上设有一个手背固定板1.3、一个手心固定板1.4、一个拇指穿戴孔1.5、若干透气孔1.6及若干对连接孔1.7，传感器安装盒3固定在手背固定板1.3靠近拇指穿戴孔1.5的一端上，若干对连接孔1.7对称分设在手腕矫形支撑面板1.1的两侧，且在每对连接孔1.6内均设置有用于使手腕矫形支撑面板1.1固定在患者手腕上的第一绑带式连接件1.2，该第一绑带式连接件1.2为魔术贴式绑带或绳索式绑带。

在本实用新型中，为了使矫形器的布线美观，在手背固定板1.3远离拇指穿戴孔1.5的一端还设有一个用于穿引数据线a6的导线架a8，在传感器安装盒3的传感器盒身3.1上部还设有一个用于穿引数据线b7的导线架b9。

在本实用新型中，参阅图4和图5所示，传感器安装盒3包含一个传感器盒身3.1及两个传感器安装卡槽3.2，传感器盒身3.1固定在手背固定板1.2靠近拇指穿戴孔1.4的一端上，两个传感器安装卡槽3.2设在传感器盒身3.1的两端，且两个传感器安装卡槽3.2分别与传感器盒身3.1相卡合连接，其中一个传感器安装卡槽3.2用于安装六轴传感器4，另一个传感器安装卡槽3.2用于安装三轴磁阻传感器5；传感器安装盒3的传感器盒身3.1与手腕矫形件1、导线架a8及导线架b9通过3d打印技术一体成型。

在本实用新型中，参阅图6和图7所示，手腕矫形监测器2包含控制器盒体2.1及将控制器盒体2.1固定在患者腰部的第二绑带式连接件2.2，在控制器盒体2.1的表面还嵌设有电源开关2.3、充电接口2.4及数据线接口2.5,在控制器盒体2.1的内部设有主控模块2.6、蓝牙模块2.7、wifi模块2.8及电源模块2.9，主控模块2.6分别与蓝牙模块2.7、wifi模块2.8、电源模块2.9、电源开关2.3及数据线接口2.5电连接，充电接口2.4与电源模块2.9电连接；使用时，数据线接口2.5通过数据线a6与六轴传感器4电连接，控制器盒体2.1通过第二绑带式连接件2.2固定在患者腰部，蓝牙模块2.7与患者手机100通信连接，wifi模块2.8与远程矫形终端服务器200通信连接

在本实用新型中，在控制器盒体2.1的外部还设有一对吊环2.10，在两个吊环2.10中穿设有用于使控制器盒体2.1固定在患者腰部上的第二绑带式连接件2.2，该第二绑带式连接件2.2为魔术贴式绑带或绳索式绑带。

在本实用新型中，主控模块2.6优选为stm32f103zet6开发板。

在本实用新型中，蓝牙模块2.7优选为hc05蓝牙模块。

在本实用新型中，电源模块2.9优选为tp4056充电模块。

在本实用新型中，六轴传感器4优选为mpu6050型六轴传感器，三轴磁阻传感器5优选为hmc5883l型三轴磁阻传感器。

在本实用新型中，wifi模块2.8可以为市售任意型号的wifi模块。

本实用新型提供的一种基于3d打印技术的智能腕手矫形器的工作过程如下：

(1)将手腕矫形件1穿戴固定在患者手腕部，将手腕矫形监测器2穿戴固定在患者腰部上，通过扫码的方式将与智能腕手矫形器相配套的用户矫形app软件安装在患者手机200上；其中，扫码所用的二维码图案是印设在手腕矫形监测器2的外壳上的；

(2)通过数据线a6将手腕矫形监测器2与安装在传感器安装盒3内的六轴传感器4连通，通过数据线b7将安装在传感器安装盒3内的六轴传感器4与安装在传感器安装盒3内的三轴磁阻传感器5连通，然后按下手腕矫形监测器2上的电源开关2.3，启动手腕矫形监测器2工作，与此同时打开患者手机200上的蓝牙与无线局域网或蜂窝移动网络；

(3)通过由六轴传感器4与三轴磁阻传感器5共同组成的九轴传感器，对患者康复过程中的运动信息，姿态信息，时间信息进行监测、记录，并及时反馈到手腕矫形监测器2中；

(4)通过手腕矫形监测器2对由六轴传感器4与三轴磁阻传感器5构成的九轴传感器反馈过来的患者康复运动数据进行卡尔曼滤波分析处理后，生成相应的模拟姿态图，并实时反馈在安装在患者手机100上和矫形医生电脑300上；

(5)矫形医生在医院通过观察其电脑上安装的矫形终端服务app软件上实时显示的患者运动数据和已经生成的模拟姿态图，对患者的康复训练姿态进行实时监测，并及时与患者在线沟通其在康复训练过程中出现的问题，指导患者进行规范化的康复训练，从而帮助患者的手腕尽快恢复到正常水平。

最后说明，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。