一种步态分析系统及步态分析方法技术方案

本发明专利技术属于医疗康复用品技术领域，公开了一种步态分析系统，其包括依次相连的弹性部件、数据采集模块、数据处理装置和蓝牙模块；还包括数据分析模块、显示模块，其中数据分析模块与蓝牙模块无线连接，显示模块与数据分析模块相连。本发明专利技术还公开了上述系统的步态分析方法。本发明专利技术在现有助力护膝的基础上将弹簧的数据进行采集，并结合系统中的数据处理装置、蓝牙模块、数据分析模块和显示模块对患者的运动数据进行步态分析，可将患者步态数据转化为可视化的数据信息，便于进一步观察患者的步态数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种步态分析系统及步态分析方法


[0001]本专利技术涉及医疗康复用品
，具体涉及一种步态分析系统及步态分析方法。

技术介绍

[0002]膝关节疾病患者通常需要穿戴护膝来保护膝关节；膝关节手术后的康复者，在外科手术的康复阶段通常需要加持外部器械固定，以限制膝关节部位活动，防止膝关节二次损伤，并帮助其恢复。传统的外部器械固定主要由两种，一种是采用支架或石膏固定的方式，另一种是采用通用尺寸和形状的护膝器械。采用支架和石膏固定的方式该方式角度不能进行调节，患者长期保持一定的体位姿势，不利于患者腿部的适当活动，不利于后期的康复治疗，整体设计还不够合理，安装及拆卸不方便，并且石膏不透气，容易滋生细菌再次损伤皮肤，实用性差。采用通用尺寸和形状的护膝器械主要的作用是用于固定膝盖活动轨迹和保护膝盖，膝关节受伤的患者在进行下蹲过程中会将强大的冲击力瞬间施加到膝关节上；在蹲下后的起身过程中，身体也会借助腿部的力量完成起身的动作，然而这一过程身体重心主要转移到腿上，身体带来的瞬间压迫力主要通过膝关节来承受。不难发现，膝关节受伤的患者采用通用尺寸和形状的护膝器械在做下蹲和起身的动作时都会对膝关节造成强大的瞬间冲击，过大强度的冲击力压迫会使得膝关节更加疼痛，这会导致康复效率降低，从而拉长康复时间。
[0003]为了克服传统膝关节外部器械设计不合理，结构不灵活以及不能减缓对膝关节造成的瞬间冲击力等缺陷，现有技术对护膝进行了改进。如公开号为CN213720042U的专利公开了一种基于助力结构的康复护膝，其包括大腿支架、小腿支架和传送带，大腿支架底端设置有传送齿轮Ⅰ，小腿支架顶端设置有传送齿轮Ⅱ，大腿支架和小腿支架之间通过传送齿轮Ⅰ和传送齿轮Ⅱ啮合连接；传送带的两端均固定在小腿支架内部；至少一侧的大腿支架内还设置有弹性部件。该专利内部的弹性构件可缓慢压缩和拉伸，分走膝关节上的压力，缓解和减轻膝关节受伤患者的疼痛，利用传送带压缩气弹簧蓄力，在膝盖弯曲后再在起身过程中释力，可为膝关节患者提供助力，减小对膝关节的冲击力。但该专利无法得知患者的步态数据，不能对患者的运动情况进行有效观察。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种护膝支架的步态分析系统，其主要解决现有护膝在使用过程中无法得知患者的步态数据，不能对患者的运动情况进行有效观察的技术问题。
[0005]实现本专利技术目的所采用的技术方案是：一种护膝支架的步态分析系统，包括依次相连的弹性部件、数据采集模块、数据处理装置和蓝牙模块；还包括数据分析模块、显示模块，其中数据分析模块与蓝牙模块无线连接，显示模块与数据分析模块相连。
[0006]进一步地，弹性部件为助力护膝中的弹簧。
[0007]进一步地，数据采集模块为拉力传感器。
[0008]进一步地，数据处理装置为Arduino开发板。
[0009]本专利技术的另一目的是提出一种护膝支架的步态分析方法，其可将患者步态数据转化为可视化的数据信息，便于进一步观察患者的步态数据。
[0010]实现本专利技术另一目的所采用的技术方案是，一种护膝支架的步态分析方法，具体包括以下步骤：
[0011]步骤S1，通过数据采集模块采集弹性部件的初始数据，并将初始数据信息传输至数据处理装置；
[0012]步骤S2，数据处理装置将初始数据进行转化，然后通过蓝牙处理模块传输至数据分析模块；
[0013]步骤S3，数据分析模块对蓝牙模块传输来的数据进行步态分析，得到患者步态数据，并将步态数据传输至显示模块；
[0014]步骤S4，显示模块对步态数据进行显示。
[0015]进一步地，在步骤S3中，数据采集模块为拉力传感器，步态分析算法具体如下：
[0016]n＝[(L
‑
l)*1.8
‑
f]*360/k*2dπ
[0017]式中，L为拉力传感器零拉力初值；l为拉力器实时读数；n为角度；k为弹性系数；f为拉开弹簧的初始拉力值；d为护膝在膝关节处的半径；
[0018]根据公式F＝g+dk可得
[0019]式中，d为运动距离；F为弹簧拉力；g是初始拉动力；k是弹性系数；
[0020]将运动时间t与单次运动距离d求和得到总运动距离D，即，D＝t*d
[0021]步速v＝D*60/t；步频f＝1/v。
[0022]拉力器初始读数L为将拉力计设置好后护膝完全展开呈180
°
是的初始数值。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术在现有助力护膝的基础上将弹簧的数据进行采集，并结合系统中的数据处理装置、蓝牙模块、数据分析模块和显示模块对患者的运动数据进行步态分析，可将患者步态数据转化为可视化的数据信息，便于进一步观察患者的步态数据。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
[0026]图1是本专利技术系统的一种连接关系示意图。
[0027]图2是专利技术方法的一种流程图。
[0028]图3是本专利技术一个实施例中的过程数据图。
[0029]图4是本专利技术实施例中支架的一种整体结构示意图。
[0030]图5是本专利技术实施例中支架的另一视角的一种整体结构示意图。
[0031]图6是本专利技术实施例中大腿支架与小腿支架连接处的一种局部放大示意图。
[0032]图7是本专利技术实施例中弹性部件、第一支架和第一盖板配合的一种结构示意图。
[0033]图中：1.大腿支架；2.小腿支架；3.弹性部件；4.连接带；5.盖板组件；6.第一限位
件；7.第二限位件；8.弧形导向板；9.铰接柱；10.第一调节槽；11.第二调节槽；12.第一连接部；13.第二连接部；14.滚珠轴承铰接孔；15.连接环；16.第一传动齿；17.第一角度调节拨轮；18.第一拨动块；19.第二传动齿；20.第二角度调节拨轮；21.第二拨动块；22.第一容纳腔；23.第二容纳腔；24.绑带扣；25.弹性部件、26.数据采集模块、27.数据处理装置、28.蓝牙模块、29.数据分析模块、30.显示模块；
[0034]501.第一盖板、502.第二盖板；
[0035]1701.第一滚轴、1702.第一传动螺纹；
[0036]2001.第二滚轴、2002.第二传动螺纹。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0038]如图1所示，一种护膝支架的步态分析系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种步态分析系统，其特征在于，包括依次相连的弹性部件(25)、数据采集模块(26)、数据处理装置(27)和蓝牙模块(28)；还包括数据分析模块(29)、显示模块(30)，其中数据分析模块(29)与蓝牙模块(28)无线连接，显示模块(30)与数据分析模块(29)相连。2.根据权利要求1所述的步态分析系统，其特征在于，弹性部件(25)为助力护膝中的弹簧。3.根据权利要求1或2所述的步态分析系统，其特征在于，数据采集模块(26)为拉力传感器。4.根据权利要求1或2所述的步态分析系统，其特征在于，数据处理装置(27)为Arduino开发板。5.根据权利要求3所述的步态分析系统，其特征在于，数据处理装置(27)为Arduino开发板。6.基于权利要求1至5中任一权利要求所述的步态分析系统，还包括一种步态分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1，通过数据采集模块(26)采集弹性部件(25)的初始数据，并将初始数据信息传输至数据处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，常晋，邓飞，周玲凤，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：