一种髋关节运动受力模拟器的制作方法

本技术涉及医疗器械，具体为一种髋关节运动受力模拟器。

背景技术：

1、髋关节是人体骨骼构成中的极为重要的部分，一方面起到极为重要的连接支撑功能，在人体整体骨骼架构中起到承上启下的作用；另一方面主要是具有运动功能，可以帮助股骨进行一系列的运动，然而由于髋关节的一些特殊受力状态常常导致的髋关节受损，从而致使人体髋关节染上对应的疾病，使得患者日常生活运动受到极大影响，因此分析得出髋关节在日常运动姿态下的各类受力情况，对于防治髋关节由于受力问题导致的疾病极为重要。

2、现有技术中用于感应分析髋关节在日常运动姿态下的受力情况的方法结构为：计算得出涵括髋关节的股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格；将六面体网格分别转换到运动模型对应的运动坐标系下，再将对应的髋关节运动数据带入坐标系中进行模拟数据计算，最终得出运动接触压力。

3、然而，现有技术中对髋关节在日常运动姿态下的具体受力情况，仅根据理想状态下的数据分析和模型计算得出，理想状态下的模拟计算无法精确得出在实际运动过程中可能受到的瞬时冲击力和运动过程中实际接触变化力的影响，因此无法准确得到动态变化下的髋关节受力情况，并且通过构建网格模型再带入运动坐标系进行理想状态化的受力数据计算的操作十分复杂，大大增加了对髋关节日常运动受力的数据获得难度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种髋关节运动受力模拟器，以解决现有技术无法实现在分析获得髋关节受力数据时，既能使分析获得数据的操作简便易实施，又能将动态变化下的影响因子包含在内进行髋关节受力仿真，从而导致髋关节日常运动受力的数据获得的操作繁杂，且获得的数据不准确的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种髋关节运动受力模拟器，包括支撑底座，所述支撑底座上端固定设置有双自由度电动虎克铰，所述双自由度电动虎克铰的运动输出端固定设置有仿大腿骨支撑杆，所述仿大腿骨支撑杆上端固定设置有仿股骨头球头，所述仿股骨头球头表面固定设置有点阵式压力传感器，所述仿股骨头球头表面包裹配合设置有仿髋臼球套，所述仿髋臼球套上端固定连接设置有双自由度转动结构，所述双自由度转动结构与升降加压装置固定连接，所述升降加压装置固定设置于所述支撑底座上端，所述点阵式压力传感器通过线路与中心控制器连接。

4、进一步，所述升降加压装置包括升降电机、升降杆和支撑板，所述升降电机和支撑板通过升降杆固定连接。

5、进一步，所述双自由度转动结构包括双自由度电动复合铰链和仿骼骨传动杆，所述仿骼骨传动杆的上端与双自由度电动复合铰链的运动输出端固定连接，所述仿骼骨传动杆的下端固定连接所述仿髋臼球套，所述双自由度电动复合铰链的底部装配端固定设置于所述支撑板的下端面。

6、进一步，所述中心控制器通过线路分别与所述升降电机、双自由度电动虎克铰、双自由度电动复合铰链进行连接。

7、进一步，所述双自由度电动复合铰链与所述支撑板之间固定设置有压力传感器，所述压力传感器与所述中心控制器通过线路连接。

8、本实用新型具有如下有益效果：

9、本实用新型通过利用双自由度的电动铰链结构结合仿骨骼的结构件来实现对髋臼处运动进行仿真，并且通过升降加压装置对仿真髋关节部分作出稳定压力施加，从而有利于还原真实的髋关节运动时受力情况，并且真实有效的完成了对髋关节两个自由度方向上运动的复刻，两者结合有利于实现将动态变化下的影响因子包含在内进行仿真模拟中，最后通过压力传感器感应获取仿真模拟过程中的压力数值并传输至控制器上进行显示，从而使得模拟器进行仿真获得的压力数据更为接近髋关节日常运动受力的数据的实际值，模拟器不仅简化了获取压力数据操作，同时还大大提升了获得的数据的准确性。

技术特征：

1.一种髋关节运动受力模拟器，包括支撑底座，其特征在于：所述支撑底座上端固定设置有双自由度电动虎克铰，所述双自由度电动虎克铰的运动输出端固定设置有仿大腿骨支撑杆，所述仿大腿骨支撑杆上端固定设置有仿股骨头球头，所述仿股骨头球头表面固定设置有点阵式压力传感器，所述仿股骨头球头表面包裹配合设置有仿髋臼球套，所述仿髋臼球套上端固定连接设置有双自由度转动结构，所述双自由度转动结构与升降加压装置固定连接，所述升降加压装置固定设置于所述支撑底座上端，所述点阵式压力传感器通过线路与中心控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种髋关节运动受力模拟器，其特征在于：所述升降加压装置包括升降电机、升降杆和支撑板，所述升降电机和支撑板通过升降杆固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种髋关节运动受力模拟器，其特征在于：所述双自由度转动结构包括双自由度电动复合铰链和仿骼骨传动杆，所述仿骼骨传动杆的上端与双自由度电动复合铰链的运动输出端固定连接，所述仿骼骨传动杆的下端固定连接所述仿髋臼球套，所述双自由度电动复合铰链的底部装配端固定设置于所述支撑板的下端面。

4.根据权利要求3所述的一种髋关节运动受力模拟器，其特征在于：所述中心控制器通过线路分别与所述升降电机、双自由度电动虎克铰、双自由度电动复合铰链进行连接。

5.根据权利要求3所述的一种髋关节运动受力模拟器，其特征在于：所述双自由度电动复合铰链与所述支撑板之间固定设置有压力传感器，所述压力传感器与所述中心控制器通过线路连接。

技术总结
本技术涉及一种髋关节运动受力模拟器，属于医疗器械技术领域，包括支撑底座、双自由度电动虎克铰、仿大腿骨支撑杆、仿股骨头球头、点阵式压力传感器、仿髋臼球套、双自由度转动结构、升降加压装置和中心控制器。本技术通过利用双自由度的电动铰链结构结合仿骨骼的结构件来对髋关节处运动进行仿真，通过升降加压装置对仿真髋关节部分进行人体本体压力仿真，从而还原髋关节运动时人体本体的自重压力，将两者结合有利于全面将动态变化下的影响因子包含在模拟器内进行压力数据分析获取，通过压力传感器传输数据至控制器上进行显示，有利于直观便捷的获得常规运动时人体髋关节部分的具体受力情况，大大提升了获得的数据的准确性。

技术研发人员：何鹏,万鑫,谭铭铭,吴先哲
受保护的技术使用者：重庆英泰帝克科技有限公司
技术研发日：20230604
技术公布日：2024/1/15