一种偏瘫患者行走训练防过伸方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种偏瘫患者行走训练防过伸方法及装置，利用单片机、电磁抱闸、光电编码器和下肢机械外骨骼的配合，防止膝关节过伸现象的发生，在患者进行康复训练时，通过传感器检测到膝关节即将伸直时，用电脉冲刺激其腿部股二头肌，使其膝关节收缩，防止过伸现象的发生，从而避免了患者在康复后留下行走时膝关节过伸的后遗症。

【技术实现步骤摘要】
一种偏瘫患者行走训练防过伸方法及装置
本专利技术属于医学理疗装置
，具体涉及一种偏瘫患者行走训练防过伸方法及装置。
技术介绍
近年来，我国偏瘫患者人数持续上升，不但使社会保障压力剧增，同时也给患者家庭和个人带来了深重的苦难。尽管随着医学技术的进步，通过一定的治疗手段可以使偏瘫患者恢复行走能力，但是由于现有治疗手段与设备的局限性，使得患者在完全康复后会留下膝关节过伸的后遗症，导致患者行走姿势异常。功能性电刺激(functionalelectricalstimulation，FES)属于神经肌肉电刺激(neuromuscularelectricalstimulation,NES)的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。人体的下肢包含较多的肌肉群，其中膝关节屈肌群主要包括股二头肌长头、股二头肌短头、半腱肌和半膜肌。股二头肌交叉在膝关节附近的肌腱群，主要负责控制膝盖弯曲与大腿伸展的动作，位于大腿后侧，有长短二个头，基本功能是使小腿后屈。当用一个适当的电脉冲刺激股二头肌时，会引起股二头肌收缩完成屈膝动作。目前国内防止偏瘫患者行走训练时膝关节过曲的技术方案主要有以下几种：1)当偏瘫患者进行行走训练时，在其膝关节刚好伸直时，人为的向其膝关节施加外力，阻止患者的膝关节过曲，医护人员必须全程协助偏瘫患者进行行走训练，患者每走一步，医护人员都要向其膝关节施加一个外力，一方面过于耗费人力，另一方面也使协助其训练的医护人员感到身心疲惫。另外，仅仅凭人眼的观察，难以准确的判断患者的膝关节是否刚好伸直，因此对防止偏瘫患者膝关节过伸效果有限；2)机械外骨骼装置，此类技术方案主要是将机械外骨骼捆绑在偏瘫患者的下肢，依靠机械外骨骼在伸直时便不能继续向前弯曲的特点来防止膝盖过曲，如果机械外骨骼与患者的腿部固定的不够紧密，当机械外骨骼伸直时，由于人体的肌肉具有一定的弹性，患者的膝盖仍能继续弯曲，因此并不能有效的防止膝盖过伸；而若将机械外骨骼与患者的腿部固定得过于紧密，则会使患者腿部血液流通不畅，给患者的腿部造成二次伤害，违背了康复训练的初衷；3)弹力绷带捆扎法，此类技术方案是在偏瘫患者的膝关节处捆扎上弹力绷带，通过弹力绷带的弹性作用防止偏瘫患者膝关节过伸，如果弹力绷带捆绑太紧或捆绑时间太长，均会对患者的膝关节乃至整个下肢带来损伤；而捆绑太松又达不到膝关节防过伸的效果，因此其效果及实用性并不理想。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了偏瘫患者行走训练防过伸方法及装置，在患者进行康复训练时，通过传感器检测膝关节伸直瞬间，用电脉冲刺激其腿部股二头肌，使其膝关节收缩，防止过伸现象的发生，从而避免了患者在康复后留下行走姿势异常(膝关节过伸)的后遗症。为达到上述目的，本专利技术所述一种偏瘫患者行走训练防过伸方法，包括以下步骤：步骤1、用光电编码器对患者行走动作进行采集，光电编码器输出两路相位差为90度的A路脉冲和B路脉冲，并将两路相位差为90度的A、B两路脉冲传递至单片机；步骤2、单片机首先判断A、B两路脉冲的相位差，并根据A、B两路脉冲的相位差进行增计数或减计数，当患者的膝关节弯曲至最大程度时，单片机的计数值达到最大值，随着患者继续行走，膝关节逐渐伸直，此过程单片机处于减计数模式，其计数值逐渐减小，当单片机的计数值回到减至设定值时，单片机向电刺激脉冲发生器发出启动信号；步骤3、电刺激脉冲发生器在单片机的启动信号作用下启动，通过电极片刺激患者的股二头肌，使患者膝关节收缩，延时2s～5s后，单片机关闭电刺激脉冲发生器；步骤4、患者继续行走，单片机继续计数，重复步骤1至步骤3。步骤2中，当单片机的计数值回到设定值时，单片机还向电磁抱闸发出启动信号，使电磁抱闸锁死套设在患者下肢的下肢机械外骨骼，使患者的腿部不再动作。一种偏瘫患者行走训练防过伸装置，其特征在于，包括和人体膝关节骨骼相适配的下肢机械外骨骼和单片机，下肢机械外骨骼包括铰接的大腿支撑和小腿支撑，下肢机械外骨骼上设置有电刺激脉冲发生器，电刺激脉冲发生器的输出端设置有电极片，下肢机械外骨骼的大腿支撑与小腿支撑的连接处设置有光电编码器，单片机分别与光电编码器和电刺激脉冲发生器连接，光电编码器为双路输出的增量式旋转编码器。所述光电编码器用于采集患者的下肢动作信号，并将下肢动作信号转化为相位差为90度的A、B两路脉冲，然后将A、B两路脉冲传递至单片机，所述单片机用于接收光电编码器传递的A、B两路脉冲，并根据A、B两路脉冲的相位差进行增计数或减计数，当单片机进行减计数至设定值时，单片机向电刺激脉冲发生器发出启动信号，延时2s～5s后，单片机向电刺激脉冲发生器发出关闭信号，所述电刺激脉冲发生器用于接收单片机发出的启动或关闭信号，并根据接收到的信号启动或关闭。还包括电磁抱闸，所述电磁抱闸与单片机通信连接。所述电磁抱闸为通电制动型。所述电刺激脉冲发生器产生的电脉冲频率为20Hz～100Hz，电流波幅为≤30mA。所述大腿支撑和小腿支撑外表面设置有捆带。与现有技术相比，本专利技术将单片机、光电编码器、电刺激脉冲发生器相结合，当其膝关节即将伸直时，电脉冲刺激其二头肌并启动电磁抱闸，防止偏瘫患者行走时发生过伸现象，同时提供一种集检测和分析控制于一体的装置，能够有效的防止偏瘫患者在行走训练中膝关节过伸。其中，光电编码器与单片机结合，能够精准的检测下肢机械外骨骼弯曲的角度，为电刺激提供最佳的时机；由单片机控制电刺激脉冲发生器，实现智能化，光电编码器为双路输出的增量式旋转编码器，双路输出的旋转编码器可以输出A、B两路相位差为90度的脉冲，通过这两路脉冲不仅可以测量旋转的角度，还可以判断旋转的方向。进一步的，下肢机械外骨骼的膝关节处还设置有电磁抱闸，电磁抱闸与单片机通信连接，当单片机启动电刺激脉冲发生器时，同时启动电磁抱闸，电磁抱闸锁死，大腿支撑和小腿支撑不能相对转动，限制了患者腿部的运动，从而进一步加强防止患者膝关节过伸的效果。进一步的，电磁抱闸为通电制动型，在下肢机械外骨骼伸直时启动电刺激脉冲发生器与电磁抱闸，而其余时间两者均处于‘休眠’状态，大大降低了功耗，并促进了各个部分的协调工作。进一步的，电刺激脉冲发生器产生的电脉冲频率为20Hz～100Hz，电流波幅为≤30mA的电脉冲，一方面有利于肌肉的持续性收缩，另一方面可以有效地减轻腿部肌肉疲劳。进一步的，大腿支撑和小腿支撑外表面设置有捆带，捆带用于调整大腿支撑或小腿支撑与人体配合的松紧程度。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为本专利技术的防过伸装置示意图；附图中：1、大腿支撑，2、捆带，3、光电编码器，5、小腿支撑，6、电刺激脉冲发生器，7、电极片，8、电磁抱闸。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图1，一种偏瘫患者行走训练防过伸方法，包括以下步骤：步骤1、将下肢机械外骨骼穿戴至患者的下肢，下肢机械外骨骼上设置有光电编码器3，用光电编码器3对患者行走动作进行采集，光电编码器3输出两路相位差为90度的A、B两路脉冲，并将两路相位差为90度的A、B两路脉冲，传递至单片机；步骤2、单片机首先判断A、B两路脉冲的相位差，并根据A、B两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏瘫患者行走训练防过伸方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、用光电编码器(3)对患者行走动作进行采集，光电编码器(3)输出两路相位差为90度的A路脉冲和B路脉冲，并将两路脉冲传递至单片机；步骤2、单片机首先判断A、B两路脉冲的相位差，并根据A、B两路脉冲的相位差进行增计数或减计数，当患者的膝关节弯曲至最大程度时，单片机的计数值达到最大值，随着患者继续行走，膝关节逐渐伸直，此过程单片机处于减计数模式，其计数值逐渐减小，当单片机的计数值减至设定值时，单片机向电刺激脉冲发生器(6)发出启动信号；步骤3、电刺激脉冲发生器(6)在单片机的启动信号作用下启动，通过电极片(7)刺激患者的股二头肌，使患者膝关节收缩，延时2s～5s后，单片机关闭电刺激脉冲发生器(6)；步骤4、患者继续行走，单片机继续计数，重复步骤1至步骤3。

【技术特征摘要】
1.一种偏瘫患者行走训练防过伸方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、用光电编码器(3)对患者行走动作进行采集，光电编码器(3)输出两路相位差为90度的A路脉冲和B路脉冲，并将两路脉冲传递至单片机；步骤2、单片机首先判断A、B两路脉冲的相位差，并根据A、B两路脉冲的相位差进行增计数或减计数，当患者的膝关节弯曲至最大程度时，单片机的计数值达到最大值，随着患者继续行走，膝关节逐渐伸直，此过程单片机处于减计数模式，其计数值逐渐减小，当单片机的计数值减至设定值时，单片机向电刺激脉冲发生器(6)发出启动信号；步骤3、电刺激脉冲发生器(6)在单片机的启动信号作用下启动，通过电极片(7)刺激患者的股二头肌，使患者膝关节收缩，延时2s～5s后，单片机关闭电刺激脉冲发生器(6)；步骤4、患者继续行走，单片机继续计数，重复步骤1至步骤3。2.根据权利要求1所述的一种偏瘫患者行走训练防过伸方法，其特征在于，步骤2中，当单片机的计数值回到设定值时，单片机还向电磁抱闸(8)发出启动信号，使电磁抱闸(8)锁死套设在患者下肢的下肢机械外骨骼，使患者的腿部不再动作。3.一种偏瘫患者行走训练防过伸装置，其特征在于，包括和人体膝关节骨骼相适配的下肢机械外骨骼和单片机，下肢机械外骨骼包括铰接的大腿支撑(1)和小腿支撑(5)，下肢机械外骨骼上设置有电刺激脉冲发生器(6)，电刺激脉冲发生器(6)的输出端设置有电极片(7)，下肢机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，杨廷轩，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61