多功能康复治疗鞋和康复治疗系统的制作方法

多功能康复治疗鞋和康复治疗系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能康复治疗鞋，包括鞋底和与鞋底上部边缘相连的鞋体，所述鞋体包括用于持续地固定肢体的一个或多个第一气囊和用于间歇地压迫肢体的一个或多个第二气囊。所述康复治疗鞋能够实现肢体固定和促进血液循环的双重功能，并且通过与用于处理诸如肢体温度、肢体负重、气囊内压等数据并产生相应指令的处理器、用于呈现所述数据和/或指令的人机交互界面以及用于传输所述数据和/或指令的网络相结合来制定个体化康复方案，并通过腕带、手机等人机交互界面提醒和指导患者进行康复训练。
【专利说明】多功能康复治疗鞋和康复治疗系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多功能康复治疗鞋和康复治疗系统，尤其涉及一种下肢骨病体位固定预防血栓量化康复多功能治疗鞋，属于医用便携多功能康复治疗器械【技术领域】。
[0002]

【背景技术】
[0003]下肢骨病包括下肢骨折及骨关节疾病等，这部分患者在治疗期及康复期往往需要下肢肢体的制动外固定，卧床静养并配合合理的早期功能锻炼，而这部分患者因为原发的骨和软组织损伤及治疗时必要的肢体制动，也成为下肢静脉血栓的高危人群，需要不同程度的抗血栓治疗。在康复期，患者需要采取由部分负重到完全负重的各种康复训练，以增加患肢血液循环，促进骨折愈合，减少肌肉萎缩，保持肌肉力量，防止关节僵硬组织粘连、废用性骨质疏松等骨折后并发症。目前的医疗器械中，仅能单一的实现外固定，梯度压力抗血栓治疗，有限的被动运动，理疗等功能，且存在体积庞大，穿戴困难，影响日常活动，不能量化控制康复指标，造价昂贵，需患者在医院进行治疗等诸多不便，对骨折骨病患者的综合康复治疗，缺乏有效的支持。
[0004]为了克服现有的医疗器械穿戴困难，体积庞大，缺乏精确读数，难以随时进行综合治疗的不足，需要提供一种下肢骨病体位固定预防血栓量化康复多功能治疗鞋，该康复治疗鞋不仅能提供体位外固定，预防及监测深静脉血栓，理疗等功能于一体的综合治疗设备，而且能方便地监测足底压力并通过终端计算机建立反馈机制，制定量化的个体化康复方案。
[0005]


【发明内容】

[0006]为解决以上技术问题，本实用新型专利提供了一种多功能康复治疗鞋和一种康复治疗系统，特别是如下技术方案的多功能康复治疗鞋和康复治疗系统:
[0007]1、一种多功能康复治疗鞋，所述多功能康复治疗鞋包括鞋底和与鞋底上部边缘相连的鞋体，其特征在于，所述鞋体包括用于持续地固定肢体的一个或多个第一气囊和用于间歇地压迫肢体的一个或多个第二气囊，其中第一气囊在第一内压下具有与肢体轮廓相匹配、靠近或接触肢体、并且不压迫肢体的第一形状以固定肢体，第一气囊在第二内压下具有远离肢体的第二形状以释放肢体，第二气囊在第三内压下具有与肢体轮廓相匹配并且压迫肢体的第三形状以压迫肢体，第二气囊在第四内压下具有远离肢体的第四形状以释放肢体。
[0008]第一气囊通过充气至第一内压后具有第一形状，此时第一气囊靠近肢体甚至接触肢体，但并不压迫肢体，并且具有足够的强度以维持第一形状，阻止肢体过度弯曲，使得肢体处于预定的位置，从而实现类似于打石膏的固定肢体的效果，并且轻便、舒适、易于穿戴。在一些情况下，所述第一形状可以通过调节第一内压加以改变从而适应不同的患者和情况。
[0009]第二气囊通过充气和放气，在第三形状和第四形状交替地变化，循环地压迫和释放肢体，以强化血液和淋巴等循环。在一些情况下，所述第三形状可以通过调节第三内压加以改变从而适应不同的患者和情况。第一气囊通过放气至第二内压后具有第二性状，第二气囊通过放气至第四内压后具有第四形状，此时第一气囊和第二气囊都将远离肢体，从而可以将所述康复治疗鞋容易地穿戴到肢体上或从肢体上脱下。在一些情况下，多个第二气囊通过顺序的内压调节，形成作用于肢体的梯度压力循环，循序地压迫待治疗肢体上的多个连续部位以对淋巴和血管产生按摩或抽取作用(pumping act1n),从而预防深静脉血栓形成。由此，所述鞋体通过一套装置实现了肢体固定和促进血液循环的双重功能。
[0010]在一些情况下，所述多功能康复治疗鞋还包括用于对第一气囊和第二气囊充气的气源。所述气源可以是气泵或压缩气体储罐。所述气泵可以是具有充气和排气功能的双向气泵。所述气源可以独立地设置在多功能康复治疗鞋的外部，因此仅在需要对气囊充气或放气时才与康复治疗鞋连接。或者，所述气源设置在康复治疗鞋的内部，以便随时对气囊进行充气和放气。所述气源优选为微型双向气泵。
[0011]2、根据技术方案I的多功能康复治疗鞋，其特征在于所第一气囊还在第五内压下具有与肢体轮廓相匹配并且压迫肢体的第五形状以压迫肢体，和/或第二气囊在第六内压下具有与肢体轮廓相匹配、靠近或接触肢体、并且不压迫肢体的第六形状以固定肢体。由于第一气囊在第二性状和第五形状间变化时同样可以起到第二气囊的上述促进血液循环的作用，并且第二气囊处于第六形状时可以起到第一气囊的上述固定肢体的作用，所述康复治疗鞋可以更加灵活方便地适用于各种情况。
[0012]3、根据技术方案I或2的多功能康复治疗鞋，其特征在于，至少在鞋体的对应于脚踝的位置设置一个或多个第一气囊，并且任选地在鞋体的对应于脚面的位置和/或对应于小腿的位置设置一个或多个第二气囊。
[0013]4、根据技术方案1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，第一气囊具有沿肢体纵向和/或横向设置的一个或多个加强筋，并且任选地第二气囊具有沿肢体纵向和/或横向设置的一个或多个加强筋。纵向设置的加强筋能增强气囊的抗弯折强度，横向设置的加强筋能增强气囊的抗扭曲强度，由此进一步增强康复治疗鞋对肢体的固定效果。
[0014]5、根据技术方案1-4中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于测量肢体温度的温度传感器。在一些情况下，温度传感器(感受器)可以位于对应于足弓处的多功能底板上，通过对足底温度的监测，可以间接了解患肢血运情况，早期判断血栓的发生。
[0015]6、根据技术方案1-5中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于电刺激肢体肌肉的一个或多个刺激电极。刺激电极可以设置在康复治疗鞋上对应于肢体肌肉的位置，例如对应于腓肠肌的位置。刺激电极对肢体肌肉施加期望频率、强度和波形的电压，刺激肌肉主动收缩，从而治疗废用性肌肉萎缩、增加和维持关节活动度，预防血栓形成。
[0016]7、根据技术方案1-6中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括设置在鞋底上部的多功能底板，所述多功能底板设有用于对第一气囊和第二气囊充气和放气的气路接口，用于采集和处理设置在第一气囊和第二气囊内的压力传感器的压力信号的控制处理器芯片，以及传输压力信号数据的数据传输模块。在一些情况下，多功能底板嵌入鞋底上部。在一些情况下，多功能底板上还设有用于数据传输的接口，例如USB接口。在一些情况下，所述数据传输模块是无线数据传输模块。
[0017]8、根据技术方案1-7中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于测定下肢负重的肢体负重压力传感器。在一些情况下，肢体负重压力传感器设置在多功能底板和鞋底之间。例如，可以在多功能底板上设置由后脚跟踏板、后脚跟压力传感器、前脚掌踏板和前脚掌压力传感器组成的压力测量系统。
[0018]9、根据技术方案1-7中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括设置在鞋体上的伸缩连杆以驱使踝关节被动屈伸。在一些情况下，伸缩连杆通过手动、电动或气动伸缩，从而驱动踝关节运动，并可以同个控制伸缩的幅度来调整踝关节的康复训练角度。在本实用新型的多功能康复治疗鞋中，用于固定肢体(踝关节)的第一气囊可以通过充气和放气来配合伸缩连杆驱使踝关节被动屈伸(例如，将踝关节处的第一气囊放气，同时保持脚面和小腿处的第一气囊充气)，从而能够实现更大的踝关节训练角度，并且在充分有效地实施康复训练的同时对肢体提供足够的固定保护。
[0019]10、一种康复治疗系统，包括根据技术方案1-9的多功能康复治疗鞋，用于处理来自多功能康复治疗鞋的数据并产生相应指令的中央处理器(CPU)、用于呈现所述数据和/或指令的人机交互界面和用于传输所述数据和/或指令的网络。所述数据可以是康复治疗鞋采集的各个气囊的压力数据、肢体负重压力数据、肢体温度数据、肢体血氧饱和度数据等。所述中央处理器和人机交互界面可以由单片机、手机、平板电脑、个人数字助手、个人计算机或计算中心等提供。所述中央处理机还可以接收和处理来自人机交互界面的指令。所述人机交互界面还可以包括腕带、扬声器、显示器等用于显示或警示的设备。所述网路可以是以有线和/或无线方式连接的局域网、广域网、互联网等。
[0020]例如，将测量得到的患肢负重数据，通过控制芯片和数据传输模块以及USB连接线与腕带及终端计算机相连，经过软件计算，制定合理的个体化康复方案，通过腕带显示屏及扩音器相配合提醒，可以指导患者的康复训练，当训练不当时，可以通过触发报警提示。还例如，可以通过人机交互界面输入指令调节第一气囊的内压，以获得需要的肢体固定效果O
[0021]在一些情况下，本实用新型的多功能康复治疗鞋包括:1.压力温度感受、传导装置；2.微型充气泵及多气囊循环装置；3.肌肉电刺激装置；4.信号处理集成电路装置；5.终端显示、报警装置；6.用于数据分析和处理的软件系统；7.远程监控系统。在另一些情况下，本实用新型的康复治疗鞋包括四大功能系统:1.足底压力感受、控制系统；2.泵功能固定、循环系统；3.中低频肌肉电刺激系统；4.数据分析软件处理系统。
[0022]所述多功能治疗康复鞋具备以下功能:1.骨折治疗、康复(a.骨折固定，骨折早期可替代石膏固定及支具固定，帮助骨折愈合。b.骨折愈合期，科学合理指导患者早期负重练习，量化康复指标，防止锻炼过度或不足，促进骨折愈合。防止组织粘连、废用性骨质疏松等骨折后并发症)；2.促进血液循环，减轻肿胀，防止深静脉血栓形成。对已经形成的血栓有感知、提醒、报警的作用；3.对下肢关节退行性疾病有矫正、治疗及辅助康复的作用；4.可对多项人体生理参数进行检测；5.具备神经肌肉电刺激功能，防治神经肌肉萎缩。
[0023]根据本实用新型的多功能治疗鞋可以替代传统的石膏固定及支具固定，体积小巧，穿戴舒适，从而可实现随时、随身的多参数便捷监测，科学合理指导患者早期负重练习，量化康复指标，防止锻炼过度或不足，通过终端计算机制定个体化康复计划，促进骨折愈合，防止组织粘连及废用性骨质疏松等骨折后并发症。
[0024]本装置还可通过梯度压力循环及神经肌肉电刺激功能，促进血液循环，减轻肿胀，防止深静脉血栓形成，防治神经肌肉萎缩。对已经形成的血栓，当穿戴者的足底温度出现异常时，数据处理系统能够实现自动感知、提醒、报警功能，并通过网络将处理结果提交给研究者或临床医生，以便做出准确的诊断并及时向患者提供治疗方案。
[0025]相比以往的大型医疗设备，使用者就可以不受时间和地点的限制，在不妨碍日常工作和生活的情况下随时随地得到综合医疗支持，改善个人的生活质量，降低医疗成本。随着生物医学工程技术的不断进步，穿戴式医疗仪器需求不断增加，应用前景良好。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋的示意图，以立体透视图的形式示出。
[0027]图2是根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋的嵌有多功能底板的鞋底的示意图，以仰视图的形式示出。
[0028]图3是根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋的嵌有多功能底板的鞋底的示意图，以侧视图的形式示出。
[0029]图中:
[0030]1:111段气囊；2:11段气囊；3:1段气囊；4:鞋底；5:控制模块；6:后脚跟踏板；7:后脚跟压力传感器；8:前脚掌压力传感器；9:前脚掌踏板；10:多功能底板；11:控制芯片和数据传输模块；12:电池；13:多功能接口。

【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本实用新型的一些实施方式进行进一步的介绍，但并非意欲限制本实用新型的保护范围。
[0032]图1示出了根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋，包括鞋底4、多功能底板10、以及包括I段气囊3、11段气囊2和III段气囊I的鞋体。多功能底板10相当于鞋垫，为硬质板，嵌于鞋底4上部的凹槽内。在多功能底板10与鞋底4之间设有控制模块
5、以及用于测定下肢负重指标的由后脚跟踏板6、后脚跟压力传感器7、前脚掌踏板9和前脚掌压力传感器8组成的压力测量系统。
[0033]图2示出了根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋的嵌有多功能底板的鞋底的示意图，其中鞋底4以截面形式示出以显示多功能底板10嵌入鞋底4的上部凹槽内。图3示出了根据本实用新型的一个实施方式的多功能康复鞋的嵌有多功能底板的鞋底的示意图，以侧视图的形式示出。图2和图3还示出了设置在多功能底板10的对应于足弓位置处的控制模块5，其包括控制芯片和数据传输模块11和电池12，以及设置在多功能底板10的对应于后脚跟位置处的多功能接口 13。多功能接口 13包括USB接口及多条气路接口。多功能底板10朝向足弓的位置处还可以设置温度传感器(未示出)。压力感受器7和8以及温度感受器采集的信号经控制芯片和数据传输模块11处理后，通过多功能接口13的USB接口控制外部气泵和分配阀工作，同时收集到的压力、温度等数据可以通过数据传输模块11和/或USB接口发送到外部网络或计算机等数据接收处理装置。
[0034]包括I段气囊3、11段气囊2和III段气囊I的鞋体为复合体，以硬质塑料及织物组成外层，I段气囊3、π段气囊2和III段气囊I设置在鞋体的内层。II段气囊2为相对刚性的固定气囊，用于下肢损伤后的体位外固定。
[0035]在一些情况下，I段气囊3和III段气囊I是相对柔性的气囊，并且I段气囊3、II段气囊2和III段气囊I可以组成梯度压力气囊。在各个气囊内设置压力检测器，检测气囊对肢体的压力，并通过控制芯片和数据传输模块11处理和传输。通过多功能接口 13的多条气路接口可以将包括I段气囊3、II段气囊2和III段气囊I的鞋体与外置的气泵或气体储罐通过气体分配阀和气路相连，同时结合各个气囊的压力数据，对各个气囊进行升压和/或减压，使得压力处于安全范围内。在一些情况下，可以调节各个气囊的压力，形成作用于下肢的梯度压力循环，循序地压迫待治疗肢体上的连续部位以对淋巴和血管产生按摩或抽取作用(pumping act1n),从而预防深静脉血栓形成。由此,所述鞋体通过一套装置实现了肢体固定和促进血液循环的双重功能。
[0036]为了使得肢体适当地固定，可以对II段气囊充气，并用松紧将其调节固定于稳固且患者无压迫感的位置。在一些情况下，为了适当地固定肢体，还可以对I段气囊3和/或III段气囊I充气以保持适度压力。可通过压力感受器、数据处理芯片按照预设值反馈调节各个气囊内的压力，也可通过腕带功能，调节各个气囊的压力。
[0037]在一些情况下，适用于本实用新型的气体可以是诸如空气、氮气、氧气、惰性气体等任意合适的气体。在一些情况下，所述气泵可以是双向气泵，以便快速地对上述气囊进行充气和/或抽气。在另一些情况下，所述气体储罐可以是诸如压缩空气瓶、氧气瓶、氮气瓶等压缩气体储罐。
[0038]在一些情况下，在鞋体内侧对应于腓肠肌肌腹两侧的位置处设置两个等大的大号电极(未示出)作为神经刺激电极，用于刺激肌肉主动收缩，治疗废用性肌肉萎缩、增加和维持关节活动度，预防血栓形成。可以通过控制芯片和数据传输模块11来控制所述电极的工作，电池12可以作为所述电极的电源。在一些情况下，也可以通过多功能接口 13用外部电源和控制装置来驱动和控制所述电极工作。
[0039]用于测定下肢负重指标的由后脚跟踏板6、后脚跟压力传感器7、前脚掌踏板9和前脚掌压力传感器8组成的压力测量系统可以监测患者负重练习，量化康复指标，通过数据处理，判断锻炼过度或不足，并提示报警；与终端处理器结合，制定个体化康复计划，科学合理指导患者康复练习；以及收集患者康复数据，辅助临床科研。在一些情况下，压力传感器7和8可以是PVDF压电薄膜压力传感器、电阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器。
[0040]在一些情况下，还可以在本实用新型的康复治疗鞋的合适位置处设置其他的皮肤压力传感器、温度传感器、血氧饱和度传感器等以获取更多的数据，从而对血栓高危患者，及已经形成血栓的患者，有感知、提醒、报警的作用。
[0041]控制芯片和数据传输模块11可以通过无线方式或者通过多功能接口 13的USB接口与外部控制器、显示器(例如腕带式显示器)以及扬声器等连接，并且可以任选地与计算机和广域网连接，从而形成多参数的处理反馈系统，用于监测患者深静脉血栓形成的危险因素，早期预防、早期治疗。同时还可监测患者负重练习，量化康复指标，通过终端计算机制定个体化康复计划，合理指导患者康复练习，同时收录患者康复数据，可用于辅助临床科研。
[0042]以上通过举例说明的方式描述了本实用新型。但是，应当理解，本实用新型绝不仅仅限于这些【具体实施方式】。普通技术人员可以对本实用新型进行各种修改或变动，而这些修改和变动都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种多功能康复治疗鞋，包括鞋底和与鞋底上部边缘相连的鞋体，其特征在于，所述鞋体包括用于持续地固定肢体的一个或多个第一气囊和用于间歇地压迫肢体的一个或多个第二气囊，其中第一气囊在第一内压下具有与肢体轮廓相匹配、靠近或接触肢体、并且不压迫肢体的第一形状，第二气囊在第三内压下具有与肢体轮廓相匹配并且压迫肢体的第三形状。
2.根据权利要求1的多功能康复治疗鞋，其特征在于所述第一气囊在第二内压下具有远离肢体的第二形状，和/或第二气囊在第四内压下具有远离肢体的第四形状。
3.根据权利要求1的多功能康复治疗鞋，其特征在于，至少在所述鞋体的对应于脚踝的位置处设置一个或多个第一气囊，并且任选地在所述鞋体的对应于脚面的位置和/或对应于小腿的位置处设置一个或多个第二气囊。
4.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，第一气囊具有沿肢体纵向和/或横向设置的一个或多个加强筋，并且任选地第二气囊具有沿肢体纵向和/或横向设置的一个或多个加强筋。
5.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于测量肢体温度的温度传感器。
6.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于电刺激肢体肌肉的一个或多个刺激电极。
7.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括设置在鞋底上部的多功能底板，所述多功能底板设有用于对第一气囊和第二气囊充气和放气的气路接口，并且任选地设有用于采集和处理第一气囊和第二气囊内的压力信号的控制处理器芯片和传输数据的数据传输模块。
8.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于测定下肢负重的肢体负重压力传感器。
9.根据权利要求1-3中任一项的多功能康复治疗鞋，其特征在于，所述多功能康复治疗鞋还包括用于驱使踝关节被动屈伸的设置在鞋体上的伸缩连杆。
10.一种康复治疗系统，包括根据权利要求1-9中任一项的多功能康复治疗鞋，用于处理来自多功能康复治疗鞋的数据并产生相应指令的中央处理器、用于呈现所述数据和/或指令的人机交互界面、和用于传输所述数据和/或指令的网络。
【文档编号】A61B5/145GK203943886SQ201420191504
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】赵文, 林峰, 文学军, 邸雅南, 黄岩, 梁海威 申请人:赵文, 林峰, 文学军, 梁海威