可穿戴式下肢康復訓練和步行輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及神經(jīng)損傷疾病康復輔助技術領域，具體涉及一種可穿戴式下肢康 復訓練和步行輔助系統(tǒng)，將足底壓力信號轉變成音頻信號，來改善腦卒中、腦外傷、帕金森 病、阿爾茲海默病、多發(fā)性硬化癥、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、腦癱、脊髓損害等神經(jīng)損傷相關疾病的運 動功能。
【背景技術】
[0002] 每年我國腦卒中年發(fā)生率為200/10萬，存活著中70%以上有不同程度的功能障 礙，而步行能力降低是其中最常見的功能障礙，同時也是患者渴求改善的功能障礙。早期不 能步行者約占2/3,即便到恢復期仍然有1/3者遺留步行障礙。而步行障礙又將導致患者 運動能力及運動耐力下降，心肺功能下降，肌肉萎縮、骨折疏松，進而導致卒中后并發(fā)癥的 出現(xiàn)或加重。這給社會、家庭及患者本人均帶來極大的影響。感覺是運動恢復的前提，然而 腦卒中患者常常合并偏癱側肢體感覺障礙，導致站立及步行時患者對患足是否觸地、患腿 負重等情況感知下降，從而導致兩種結果：①患者有意將重心向健側偏移，減少患側下肢負 重，縮短患側下肢支撐時間，健側下肢負擔增加，導致步行穩(wěn)定性及步速下降，長時間采用 這種步行方式又將引起患側下肢肌肉萎縮、肌力下降、運動能力減退等；②在缺乏準確感覺 信息情況下，不減少患側負重，則步行穩(wěn)定性差、易摔傷、骨折等。
[0003] 總之，腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者常因偏癱側肢體感覺障礙限制肢體運動功能的 恢復，而運動功能恢復差進一步導致患肢廢用，而廢用則反過來進一步加重功能障礙，從而 陷入惡性循環(huán)中。而感覺恢復又較運動功能恢復困難且過程緩慢，因此需要利用外在設備 采集患側下肢負重信息，幸運的是此類疾病對同側的聽覺幾無影響，故可將壓力信號轉化 為音頻信號，來彌補神經(jīng)損傷后肢體感覺缺失造成的不良影響，加速運動功能恢復，從而及 時避免或減輕廢用性功能下降。
[0004] 目前，已申請專利的關于足底壓力測試的技術尚無針對神經(jīng)損傷疾病領域。其 中一部分技術方案是將所測數(shù)值顯示于屏幕，需要使用者始終觀察屏幕，這顯然不能在步 行中使用；另有一些運用于骨折疾患領域的如專利號為[200620138550. 0]、[03205538. 2] 等，這些技術雖有音頻提示，但其音頻轉換方案只是強調(diào)讓骨折病人在可承受的范圍內(nèi)盡 量增加患肢的負重，其音頻提示主要是在壓力超過受力極限時，無法做到細化壓力段，使用 者不能感知負重的大小，無法直觀地獲知足底的受力情況，不能很好的彌補足底的觸壓覺 功能障礙帶來的不利影響。
[0005] 另外，相當一部分腦卒中患者在發(fā)生后還會長期存在小腿三頭肌痙攣等癥狀，這 些癥狀嚴重阻礙了下肢運動功能的恢復。雖然患者在住院期間可以利用多個儀器或治療項 目來改善這些障礙，但當患者出院后家中的條件有限，但又不能忽視這些，因此需要結合肌 肉痙攣預判的功能來實現(xiàn)下肢康復。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 為了克服現(xiàn)有設備在上述方面的局限性，本實用新型提供一種可穿戴式下肢康復 訓練和步行輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實時將所測壓力等信息轉變成音頻信號，發(fā)揮感覺替 代功能，還具有肌肉痙攣預判作用，且攜帶方便、成本低，能適應戶外多種環(huán)境。
[0007] 為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：
[0008] 一種可穿戴式下肢康復訓練和步行輔助系統(tǒng)，包括康復施力檢測裝置、控制主板 和上位機，所述控制主板包括：信號調(diào)理模塊，用于將所述康復施力檢測裝置獲取的足底壓 力信號進行采樣、濾波及模數(shù)轉換，得到動態(tài)變化的足底壓力數(shù)字信息；位置速度感應模 塊，用于獲取使用者足部的位置速度信號；主控芯片，用于將所述足底壓力數(shù)字信息經(jīng)過壓 力音頻信號轉換算法，轉換成對應的聲音頻率信號；藍牙模塊，用于將聲音頻率信號和位置 速度信號發(fā)送給上位機；電源管理模塊，用于向信號調(diào)理模塊、位置速度感應模塊、主控芯 片以及藍牙模塊提供電源；所述上位機，用于分析聲音頻率和位置速度變化，并播放相應的 聲音以提醒使用者。
[0009] 進一步地，所述康復施力檢測裝置包括壓力傳感器，康復施力檢測裝置使用時置 于使用者腳底，所述壓力傳感器通過接口連接至所述信號調(diào)理模塊。
[0010] 進一步地，所述壓力傳感器分別與第一跖、第一和二跖骨頭中點、第四跖骨頭、外 側足弓以及足跟對應設置。
[0011] 優(yōu)選地，所述康復施力檢測裝置為康復訓練和步行輔助專用鞋或專用鞋墊。
[0012] 由以上技術方案可知，本實用新型具有如下有益效果：
[0013] (1)建立另一種反饋途徑，彌補神經(jīng)損傷后觸壓覺功能障礙，從而形成反饋環(huán)路指 導并提高運動的能力，同時通過聲音提示患者患側的負重情況，從而誘導患者合理地分配 患肢負重，用以評估、分析肢體功能水平，反應每日的訓練量，有益于康復訓練；
[0014] (2)可較為準確的判斷站立、步行等活動中下肢小腿三頭肌的肌張力情況，及時給 予處理建議，還可擴展步行節(jié)律感訓練、游戲等娛樂項目訓練等。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)原理圖；
[0016] 圖2為本實用新型中足底壓力傳感器的布點示意圖；
[0017] 圖3為本實用新型中足底壓力檔位劃分圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。
[0019] 如圖1所示，所述可穿戴式下肢康復訓練和步行輔助系統(tǒng)包括康復施力檢測裝置 100、控制主板200和上位機300三大部分。
[0020] 所述康復施力檢測裝置100使用時置于使用者腳底，具體可以采用康復訓練和步 行輔助專用鞋或專用鞋墊，其中設置有壓力傳感器，專用鞋或鞋墊內(nèi)部根據(jù)足底壓力分布 特征，采用合理算法對壓力傳感器進行分布排列，能有效的測定足底壓力分布情況，壓力信 號采集后經(jīng)過接口連接至控制主板的信號調(diào)理部分進行處理分析。參照圖2,所述壓力傳感 器分別與第一跖、第一和二跖骨頭中點、第四跖骨頭、外側足弓以及足跟對應分布，其中與 第一跖、第一和二跖骨頭中點、第四跖骨頭以及外側足弓對應設置的傳感器構成前足區(qū)傳 感器，與足跟對應設置的為前足區(qū)傳感器。有條件進行足底壓力分布檢測的亦可參照足底 壓力分布圖進行定制。
[0021] 如圖1所示，所述控制主板200