可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板和上位机，所述控制主板包括信号调理模块、位置速度感应模块、主控芯片、蓝牙模块以及电源管理模块，将所测压力等信息转变成音频信号，通过分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的声音以提醒使用者，发挥感觉替代功能。建立另一种反馈途径，弥补神经损伤后触压觉功能障碍，从而形成反馈环路指导并提高运动的能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及神经损伤疾病康复辅助
，具体涉及一种可穿戴式下肢康 复训练和步行辅助系统，将足底压力信号转变成音频信号，来改善脑卒中、脑外伤、帕金森 病、阿尔兹海默病、多发性硬化症、神经系统肿瘤、脑瘫、脊髓损害等神经损伤相关疾病的运 动功能。
技术介绍
每年我国脑卒中年发生率为200/10万，存活着中70%以上有不同程度的功能障 碍，而步行能力降低是其中最常见的功能障碍，同时也是患者渴求改善的功能障碍。早期不 能步行者约占2/3,即便到恢复期仍然有1/3者遗留步行障碍。而步行障碍又将导致患者 运动能力及运动耐力下降，心肺功能下降，肌肉萎缩、骨折疏松，进而导致卒中后并发症的 出现或加重。这给社会、家庭及患者本人均带来极大的影响。感觉是运动恢复的前提，然而 脑卒中患者常常合并偏瘫侧肢体感觉障碍，导致站立及步行时患者对患足是否触地、患腿 负重等情况感知下降，从而导致两种结果：①患者有意将重心向健侧偏移，减少患侧下肢负 重，缩短患侧下肢支撑时间，健侧下肢负担增加，导致步行稳定性及步速下降，长时间采用 这种步行方式又将引起患侧下肢肌肉萎缩、肌力下降、运动能力减退等；②在缺乏准确感觉 信息情况下，不减少患侧负重，则步行稳定性差、易摔伤、骨折等。 总之，脑卒中等神经系统疾病患者常因偏瘫侧肢体感觉障碍限制肢体运动功能的 恢复，而运动功能恢复差进一步导致患肢废用，而废用则反过来进一步加重功能障碍，从而 陷入恶性循环中。而感觉恢复又较运动功能恢复困难且过程缓慢，因此需要利用外在设备 采集患侧下肢负重信息，幸运的是此类疾病对同侧的听觉几无影响，故可将压力信号转化 为音频信号，来弥补神经损伤后肢体感觉缺失造成的不良影响，加速运动功能恢复，从而及 时避免或减轻废用性功能下降。 目前，已申请专利的关于足底压力测试的技术尚无针对神经损伤疾病领域。其 中一部分技术方案是将所测数值显示于屏幕，需要使用者始终观察屏幕，这显然不能在步 行中使用；另有一些运用于骨折疾患领域的如专利号为、 等，这些技术虽有音频提示，但其音频转换方案只是强调让骨折病人在可承受的范围内尽 量增加患肢的负重，其音频提示主要是在压力超过受力极限时，无法做到细化压力段，使用 者不能感知负重的大小，无法直观地获知足底的受力情况，不能很好的弥补足底的触压觉 功能障碍带来的不利影响。 另外，相当一部分脑卒中患者在发生后还会长期存在小腿三头肌痉挛等症状，这 些症状严重阻碍了下肢运动功能的恢复。虽然患者在住院期间可以利用多个仪器或治疗项 目来改善这些障碍，但当患者出院后家中的条件有限，但又不能忽视这些，因此需要结合肌 肉痉挛预判的功能来实现下肢康复。
技术实现思路
为了克服现有设备在上述方面的局限性，本技术提供一种可穿戴式下肢康复 训练和步行辅助系统，该系统不仅能实时将所测压力等信息转变成音频信号，发挥感觉替 代功能，还具有肌肉痉挛预判作用，且携带方便、成本低，能适应户外多种环境。 为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案： 一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板 和上位机，所述控制主板包括：信号调理模块，用于将所述康复施力检测装置获取的足底压 力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；位置速度感应模 块，用于获取使用者足部的位置速度信号；主控芯片，用于将所述足底压力数字信息经过压 力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号；蓝牙模块，用于将声音频率信号和位置 速度信号发送给上位机；电源管理模块，用于向信号调理模块、位置速度感应模块、主控芯 片以及蓝牙模块提供电源；所述上位机，用于分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的 声音以提醒使用者。 进一步地，所述康复施力检测装置包括压力传感器，康复施力检测装置使用时置 于使用者脚底，所述压力传感器通过接口连接至所述信号调理模块。 进一步地，所述压力传感器分别与第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头、外 侧足弓以及足跟对应设置。 优选地，所述康复施力检测装置为康复训练和步行辅助专用鞋或专用鞋垫。 由以上技术方案可知，本技术具有如下有益效果： (1)建立另一种反馈途径，弥补神经损伤后触压觉功能障碍，从而形成反馈环路指 导并提高运动的能力，同时通过声音提示患者患侧的负重情况，从而诱导患者合理地分配 患肢负重，用以评估、分析肢体功能水平，反应每日的训练量，有益于康复训练； (2)可较为准确的判断站立、步行等活动中下肢小腿三头肌的肌张力情况，及时给 予处理建议，还可扩展步行节律感训练、游戏等娱乐项目训练等。【附图说明】 图1为本技术的系统原理图； 图2为本技术中足底压力传感器的布点示意图； 图3为本技术中足底压力档位划分图。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术的一种优选实施方式作详细的说明。 如图1所示，所述可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统包括康复施力检测装置 100、控制主板200和上位机300三大部分。 所述康复施力检测装置100使用时置于使用者脚底，具体可以采用康复训练和步 行辅助专用鞋或专用鞋垫，其中设置有压力传感器，专用鞋或鞋垫内部根据足底压力分布 特征，采用合理算法对压力传感器进行分布排列，能有效的测定足底压力分布情况，压力信 号采集后经过接口连接至控制主板的信号调理部分进行处理分析。参照图2,所述压力传感 器分别与第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头、外侧足弓以及足跟对应分布，其中与 第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头以及外侧足弓对应设置的传感器构成前足区传 感器，与足跟对应设置的为前足区传感器。有条件进行足底压力分布检测的亦可参照足底 压力分布图进行定制。 如图1所示，所述控制主板200当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板和上位机，其特征在于，所述控制主板包括：信号调理模块，用于将所述康复施力检测装置获取的足底压力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；位置速度感应模块，用于获取使用者足部的位置速度信号；主控芯片，用于将所述足底压力数字信息经过压力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号；蓝牙模块，用于将声音频率信号和位置速度信号发送给上位机；电源管理模块，用于向信号调理模块、位置速度感应模块、主控芯片以及蓝牙模块提供电源；所述上位机，用于分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的声音以提醒使用者。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘郑，倪朝民，陈进，曾菊，陈城，吴鸣，范文祥，穆景颂，刘孟，蒋慧娣，
申请(专利权)人：曾菊，陈城，刘郑，
类型：新型
国别省市：安徽;34