CN110292477A - 用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板及制作方法，它包括两块柔性夹板，夹板内侧凹面镶嵌的压力传感器，每一块夹板外侧凸面镶嵌电路板，电路板由CPU电路、蓝牙电路、声光报警电路和显示电路组成，压力传感器放在夹板内侧，将夹板固定在桡骨远端骨折处，由压力传感器采集人体与夹板之间的压力信息，CPU电路控制蓝牙电路传输给手机客户端和大数据中心，用户可以在夹板之上的显示屏或利用手机查看夹板的压力数值。大数据中心收集患者的夹板压力数据，通过统计方法寻找骨折康复效果和夹板压力之间的关系，优化医疗效果，保证患者的舒适度，提供最佳的康复疗法。

Description

用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板及 制作方法

技术领域

本发明涉及一种骨科医疗器械，特别是涉及一种当人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板及制作方法。

背景技术

根据流行病学大数据统计，年龄增长诱发的骨质疏松症、骨折及并发症等带来的骨外科问题将成为严重的社会公共问题，大部分见于老年人，而所有年龄组的患者人数均在大幅增加。在长期的实际临床工作中，小夹板治疗尺骨中段骨折取得了较好效果。但是传统小夹板也存在着一些缺陷，由于捆扎带束缚力较大，夹板贴面与人体骨骼软组织结构不是完全贴合，导致了压力分布不均，局部血液循环受限，这就会引起局部组织缺血，这也是常常引起压疮的主要原因。压力分布不均也会使骨折端在能锻炼的时候移位，影响治疗效果。但由于传统的夹板制作规范不统一、选材局限(柳木、杉树皮等)、外观粗糙原始、不够绿色环保、制造均为手工操作、内敷药物刺激皮肤等，均给小夹板的应用推广造成困难。

发明内容

本发明目的是解决传统夹板材料透气性及重量和夹板与桡骨处软组织之间的压力信息采集并传输问题，提供一种用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板及制作方法。

本发明技术方案

人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板，包括两块长度宽度厚度相同的柔性夹板，各柔性夹板内侧凹面的边缘及中间镶嵌有一组压力传感器7，柔性夹板外侧凸面镶嵌有一个电路板，所述电路板上的电路由CPU电路4、蓝牙电路5、显示电路1和锂离子电池2保护电路构成；压力传感器7的一端放置于夹板和人体软组织之间，压力传感器7的另一端连接柔性电路板6中的CPU电路4，CPU电路4同时连接蓝牙电路5、显示电路1和锂离子电池2保护电路。所述夹板采用SLA光敏树脂材料，材质轻便，重量很小，透气，压力传感器7实时采集压力信息，并通过蓝牙电路5将压力信息传输到手机客户端和大数据中心。所述电路板上的电路还包括声光报警电路3，声光报警电路3连接CPU电路4。

用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板的制作方法，包括如下步骤：

第1、根据人体手臂外形特征和夹板固定的需求，设计具有人体工学特性的医用柔性夹板，在柔性夹板内侧凹面边缘及中间预留压力传感器7的安装位置，在柔性夹板外侧凸面预留电路板的安装位置，利用3D打印技术“打印”出两块长度宽度厚度相同的柔性夹板实物。

第2、将电路板和压力传感器7分别安装在各自的相应位置；所述压力传感器7的一端放置于夹板和人体软组织之间，压力传感器7的另一端连接电路板中的CPU电路4，CPU电路4同时连接蓝牙电路5、显示电路1和锂离子电池2保护电路；

第3、最后将两块夹板固定在桡骨骨折处，用绷带固定。

压力传感器7，即压力传感信息的采集和存储电路，将压力传感器7连接到电路板中的CPU电路4，CPU电路4实时读取和显示压力传感器7的数值，通过临床验证夹板上压力变化情况，分析压力测试传输夹板对桡腕关节稳定性的影响情况。

蓝牙电路5，采用蓝牙技术实现智能手机无线读取夹板压力数据，将蓝牙电路5连接CPU电路4，CPU电路4通过蓝牙电路对手机客户端和大数据中心传输数据，手机客户端和大数据中心进行数据保存。数据用于以后医学研究。

显示电路1，由四个共阳极数码管构成，将显示电路1连接CPU电路4，CPU电路4通过数码管显示数字来显示压力数值，使得医生和用户及时读取信息。

声光报警电路3，将声光报警电路3连接CPU电路4，一旦夹板压力太大或者太小，CPU电路4就会通过报警电路报警。

将压力传感器7、蓝牙电路5、显示电路1和声光报警电路3焊接到柔性电路板6上，柔性电路板6大幅降低整套***的体积和重量。将柔性电路板6放到3D打印夹板外侧的凹槽内，表面露出显示电路1，将压力传感器7放到夹板与人体软组织之间。

建设大数据中心，将夹板内部电路通过蓝牙电路5和患者手机客户端与大数据中心相连接，用户及医生远程读取患者手机上传的夹板压力数据，不仅可以监控患者的夹板状态，及时处理出现的问题；而且可以积累夹板压力数据和患者的康复情况，方便今后对此数据进行大数据分析，为解析夹板保护骨折机理，进一步改进夹板，提高患者康复率提供数据支持。

本发明的优点和有益效果：

本发明的夹板采用SLA光敏树脂材料，质量轻，硬度好和表面光滑，将夹板打多排小孔，具有透气性，凹槽内有智能柔性电路，实时采集夹板与人体软组织之间的压力，显示电路1显示压力数值，蓝牙电路5进行数据传输，大数据中心进行数据保存，报警电路随时提醒患者夹板的松紧程度，使得患者处在一个合适的压力、舒适、防止生疮的情况下进行康复。

附图说明

图1是本发明3D打印技术夹板模型。

图2是本发明3D打印技术“打印”出的夹板实物。

图3是智能型柔性医疗夹板总体方案设计框图。

图4是压力采集电路。

图5是声光报警电路。

图6是显示电路结构。

图7是锂离子电池保护电路。

图8是压力传感器实物图。

图9是柔性电路板实物图。

图10是大数据中心示意图。

具体实施方式

实施例1、

人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板，如图1至图3所示，包括两块长度宽度厚度相同的柔性夹板，各夹板内侧凹面的边缘及中间镶嵌有一组压力传感器7，夹板外侧凸面镶嵌有一个电路板6，压力传感器7的一端放置于夹板和人体软组织之间，压力传感器7的另一端连接电路板中的CPU电路4，CPU电路4同时连接蓝牙电路5、显示电路1、声光报警电路3和锂离子电池2保护电路。所述夹板采用SLA光敏树脂制作而成，材料轻便，重量很小，透气，压力传感器7实时采集压力信息，并通过蓝牙电路5将压力信息传输到手机客户端和大数据中心。

本发明将中医正骨小夹板外固定，运用计算机辅助设计进行数字化虚拟建模，设计3D打印文件如图1，在用于桡骨骨折的医用夹板基础上进行优化，设计成多孔型，夹板材料采用了SLA光敏树脂材料，并对小夹板的内部结构与外观形态进行设计并将小夹板外固定的各种参数量化，对操作部位、操作步骤进行标准化、规范化、定量分析，最终用3D打印的方式制造出来如图2所示。数字化的3D打印小夹板就非常容易进行学习与推广应用，其治疗疗效与其他疗法之间的差异就能得到正确的评价。因此设计一种新型的贴合前臂模态的小夹板有利于提升骨折愈合的康复质量，更符合人机工程学和生物力学要求。

本发明采用了DW01+G和FS8205的组合来做电池的保护电路如图7，其中，FS8205是两个N沟道MOS管的漏极相连集成的6个引脚的芯片。DW01+G芯片的OC端与OD端分别与两个MOS管(FS8205)的栅极相连，根据电压的具体数值控制MOS管的导通与截止，从而控制充电回路和放电回路在某一时刻闭合或断开的状态，从而达到保护***供电电池的目的。

本发明图4是一个将采集的压力信号进行放大的电路，Header2端口连接压力传感器7，它与R1、R2、R3构成了一个桥式电路，利用电桥的平衡原理进行压力信息的采集，当没有压力作用于传感器时，电桥平衡，输出电压为零；反之，传感器的电阻值变化，电桥不平衡。LM358构成的放大电路采集到由电阻变化产生的电信号，进行放大，放大倍数为R7与R4的比值，本发明中采集到的电压值足够大，所以放大倍数设为1倍。R6为平衡电阻，C6、C7、C8是正负极之间的去耦电容，能够去掉原件与电源间的耦合作用，抗干扰，为LM358提供较稳定的电源。

本发明图6中的共阳极数码管的位选端与三极管集电极相连三极管的发射极通过限流电阻与电源相连，三极管的基极经由限流电阻与单片机的IO口相连，控制4位数码管的位选，数码管的段选可直接与单片机的IO口相连，通过程序即可控制相应位数码管显示相应的字符。

在本发明图5声光报警电路3设计中，用PNP型三极管来驱动有源蜂鸣器来实现报警功能，同时并联一个红色的发光二极管发出光提醒。蜂鸣器接在三极管的集电极，三极管基极接1K的限流电阻，CPU电路4对声光报警电路3给出一个高电平就可以驱动有源蜂鸣器工作，同时发光二极管D1也会亮起，达到报警的目的。

将电路放到夹板中，用于患者桡骨骨折处，将信息采集到图10大数据中心，通过大量采集患者的夹板压力和康复效果的数据，统计患者康复速率和效果与夹板压力之间的关系，从而得到最优的治疗方案，并且可以进一步针对骨折的位置和严重程度，患者年龄、性别、工作性质，细分治疗方案。

本发明的操作过程如下：

将蓝牙电路5、CPU电路4、显示电路1、声光报警电路3和锂离子电池2保护电路焊接到柔性电路板6上，如图9所示，外接锂离子电池2为电路板供电，将柔性电路板6放在夹板表面凹槽(参见图1)内，将三个压力传感器7(如图8所示)分别放于夹板内侧的首中尾各处。将用编好的C语言程序下载至CPU电路4，按动开关，***开始工作。采集到的压力信号进行放大传到CPU电路4，CPU电路4将信息进行处理，通过数码管(如图6)显示和蓝牙电路5传输，数据中心和用户手机端进行接收，如果夹板压力过大或过小，报警电路(如图5)就会报警。在使用过程中，CPU电路4将三个采集的压力信号，通过蓝牙电路5，传到手机客户端和大数据中心(如图10)，将信息记录保存。

Claims (3)

1.一种用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板，其特征在于，包括两块柔性夹板，各柔性夹板的内侧凹面边缘及中间镶嵌有一组压力传感器(7)，每一块柔性夹板的外侧凸面镶嵌有一个电路板(6)，所述电路板由CPU电路(4)、蓝牙电路(5)、显示电路(1)和锂离子电池(2)保护电路构成；所述压力传感器(7)的一端放置于夹板和人体软组织之间，压力传感器的另一端连接电路板中的CPU电路，CPU电路同时连接蓝牙电路、显示电路和锂离子电池保护电路；蓝牙电路对手机客户端和大数据中心传输数据。

2.根据权利要求1所述的用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板，其特征在于，所述电路板上的电路还包括声光报警电路(3)，声光报警电路(3)连接CPU电路(4)，一旦夹板压力太大或者太小，CPU电路就会通过报警电路报警。

3.一种权利要求1所述的用于人体桡骨远端骨折时固定肌骨的智能型柔性医疗夹板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1、根据人体手臂外形特征和夹板固定的需求，设计具有人体工学特性的医用柔性夹板，在柔性夹板内侧凹面边缘及中间预留压力传感器(7)的安装位置，在柔性夹板外侧凸面预留电路板的安装位置，利用3D打印技术“打印”出两块长度宽度厚度相同的柔性夹板实物；

第2、将电路板和压力传感器分别安装在各自的相应位置；所述电路板由CPU电路(4)、蓝牙电路(5)、显示电路(1)和锂离子电池(2)保护电路构成；所述压力传感器的一端放置于夹板和人体软组织之间，压力传感器的另一端连接电路板中的CPU电路(4)，CPU电路同时连接蓝牙电路、显示电路和锂离子电池保护电路；

第3、最后将两块夹板固定在桡骨骨折处，用绷带固定。