一种智能负重康复助行器的制作方法

[技术领域]

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种智能负重康复助行器。

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背景技术：
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目前，助行器已成为对下肢行走功能诊断、恢复、步行代偿以及护理所需的设备，而且，为了使助行器能够更好的发挥作用，目前已有大量的文献报道了关于助行器的改进。

专利cn102160839b公开了一种自给式下肢助行器，支撑杆分成腰部、大腿、小腿和脚部等几个支撑部件，通过编程控制，驱动机构带动各个部件之间的关节弯曲，一方面能够为下肢瘫痪者提供便利，另一方面能够模拟人体肌肉运动和人体步态。但是该专利公开的助行器价格过高，而且对于很多下肢骨折康复患者来讲，根本不需要如此复杂的功能。

专利wo2009/030906a公开了一种助行器，其与地面的接触端具有横向的末端壁，并且尾端形成弹性波纹管部件，从而使得杖身能够与地面之间形成一个角度，同时还可以弹性的吸收施加于杖身的负荷，一方面防止因为接触面过小、应力集中导致破坏地毯、地板等地面，另一方面还可以实现防滑目的。

专利wo2011/162697a公开了一种加装起身支撑件的助行器，牵引装置一端紧固到吊兜上，另一端紧固到助行器的固定部分，这样牵引装置能够在高度上进行调节，从而方便不具备从起身到站立的腿部力量的使用者，能够起身。

然而，上述辅助工具存在诸多问题：一方面，由于缺乏明确的指导及有效的监测手段，患者往往对负重的力度及时机掌握不佳，负重过轻不利于骨质修复，过早过度负重则有可能造成再次骨折，内置物断裂等严重后果。另一方面，患者的负重训练执行情况无法及时反馈给医生，医患缺乏有效沟通，临床资料流失。

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技术实现要素：
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本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种智能负重康复助行器，能够采集患者足底压力数据，以测量患者康复锻炼时负重的大小，并发送给助行器支架的显示装置进行显示，从而更利于患者的康复护理。

为实现上述目的设计一种智能负重康复助行器，包括康复数据采集鞋与助行器支架，所述康复数据采集鞋用于供患者穿戴于脚上，所述康复数据采集鞋的鞋底安装有压力传感器13，所述压力传感器13用于获取压力信号并采集足底压力数据，所述助行器支架用于帮助患者支撑全身重量并辅助步行，所述助行器支架上设置有显示装置，所述压力传感器13无线通信连接显示装置，所述压力传感器13将采集到的足底压力数据实时显示于显示装置，所述显示装置通过云服务器接入大数据云平台，所述显示装置包括控制器22和显示器23，所述显示器23用于设定并显示负重压力数据，所述显示器23设置在助行器支架的正面，所述控制器22通过线路连接显示器23，并对显示器23进行控制。

进一步地，所述显示装置与个人数字终端连接并储存所有负重训练数据，且将负重训练数据实时或定时通过网络上传于云服务器，所述个人数字终端包括手机、计算机、掌上电脑。

进一步地，所述显示器23为人机交互界面，所述人机交互界面还用于设定目标压力值，所述目标压力值为康复训练各个阶段的目标压力值，其对应于各个康复阶段的下肢力量，所述人机交互界面上设置有压力设置键、复位键、预设压力显示屏、实测压力显示屏，所述人机交互界面内设有处理器和存储设备，所述存储设备用于记录患者训练数据及感受，所述存储设备为光盘、移动硬盘、固定硬盘或优盘，所述处理器连接发声装置，所述处理器将压力信号转化为声音信号后发送给发声装置。

进一步地，所述康复数据采集鞋包括鞋本体，所述鞋本体的底部前、后端分别固定有前固定板8、后固定板9，所述前固定板8、后固定板9的下方分别可拆卸连接有前鞋底板10、后鞋底板11，所述前固定板8与前鞋底板10之间、以及后固定板9与后鞋底板11之间均通过螺钉12安装有压力传感器13，所述鞋本体后部设置有控制器，所述控制器与压力传感器13电连接，所述控制器用于处理压力传感器13的压力信号，所述控制器包括无线数据控制盒14、电池15、电路板16，所述电池15、电路板16均设置在无线数据控制盒14内，所述电池15连接电路板16并为电路板16供电，所述无线数据控制盒14上盖设有控制盒盖17，所述控制盒盖17上设有指示灯18、开关按钮19、usb接口20，所述指示灯18用于状态提示，所述usb接口20用于电池15充电，所述指示灯18、usb接口20、开关按钮19均与电路板16连接，所述压力传感器13与电路板16无线连接。

进一步地，所述鞋本体包括鞋底1、连接在鞋底1上的鞋面2、铺设于鞋底1上的鞋垫3、连接在鞋面2上的鞋帮以及连接在鞋帮上的固定带，所述鞋帮包括前鞋帮4和后鞋帮5，所述固定带包括前固定带6和后固定带7，所述前固定带6设置在鞋面2的前部，所述前固定带6为环状竖直固定带，所述后固定带7设置在鞋面2的后部，所述后固定带7为环状水平固定带。

进一步地，所述前固定板8与前鞋底板10之间、以及后固定板9与后鞋底板11之间均安装有至少两个压力传感器13，所述至少两个压力传感器13分别设置在对应于足跟、脚掌位置处。

进一步地，所述电路板16上设置有微控制单元，所述微控制单元上设置有测量单元以及蓝牙单元，所述压力传感器13通过电路板16无线通信连接人机交互界面。

进一步地，所述助行器支架包括左右对称布置的侧部框架以及连接在两个侧部框架之间的横杆21，所述横杆21设置在侧部框架前部，所述显示装置设置在横杆21上方，并安装在侧部框架上或者安装在横杆21上，所述控制器22前端设有按钮4，所述控制器22后端设有灯带31，所述按钮24、灯带31分别电连接控制器22，所述侧部框架包括前腿25、后腿26以及拉杆27，所述前腿25竖直布置，后腿26倾斜式布置且由下自上逐渐向前倾斜，所述后腿26顶部向前弯曲延伸后形成延伸段，所述后腿26延伸段的前端与前腿25顶部相连，所述后腿26的延伸段上套设有手柄套28，所述后腿26与前腿25构成倒置u型框，所述拉杆27连接在后腿26与前腿25之间，所述后腿26、前腿25均采用高度可调节的伸缩杆，所述后腿26、前腿25的底端均套设有用于接触地面的支撑垫29。

进一步地，所述拉杆27设置在后腿26与前腿25之间的中部位置处，所述拉杆27为u型杆，拉杆27前端通过螺钉固定在前腿25上，所述拉杆27后端通过螺钉固定在后腿26上，所述横杆21下方设有拉杆二32，所述拉杆二32连接在两个前腿25之间，且拉杆二32的两端均套装于前腿25上部。

进一步地，所述侧部框架之间的顶部连接有至少一个横杆21，所述手柄套28设置在横杆21与侧部框架的连接处，所述横杆21连接在手柄套28的前端处，所述手柄套28为防滑套或隔热套，所述横杆21采用伸缩管，所述横杆21左右两端均向后弯折后形成弯折段。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明能够采集患者足底压力数据，以测量患者康复锻炼时负重的大小，并发送给显示装置进行显示，且显示装置通过云服务器接入大数据云平台，从而更利于随时查看康复数据，利于患者康复；

(2)本发明能够帮助患者在自身康复训练时实时了解下肢的负重力度，规范康复训练，从而为医患双方建立更好的沟通；

(3)本发明康复数据采集鞋穿戴方便，舒适轻便，穿戴后病人可更放心大胆地行走，从而可显著提高训练效果，并降低发生二次创伤的风险，缩短了康复时间，加快了病人的康复，且无需专业医护人员陪护，从而可大大降低康复训练医护人员的劳动强度，提高康复训练医护人员的工作效率；

(4)本发明利用助行器支架与压力传感器配合使用，利用压力传感器获取压力信号以采集足底压力数据，同时利用支架的显示装置显示感测到的压力及频次，让患者可以感知或掌握负重的力度，而不是盲目凭感觉进行负重，从而能够精确指导患者进行科学有效的负重训练；

(5)本发明助行器支架能够帮助患者支撑全身重量，辅助步行，其稳定性高，保证了使用安全性，且轻便易用，不易摔倒，适用性强，同时可以根据患者身高调节高度，以及可以折叠，从而缩小空间，便于运输携带；

(6)本发明能够在患者出院以后给予康复指导，以及康复情况跟踪，避免了传统助行器由于缺乏明确的指导及有效的监测手段，患者往往对负重的力度及时机掌握不佳，负重过轻不利于骨质修复，过早过度负重则有可能造成再次骨折，内置物断裂等严重后果，以及患者的负重训练执行情况无法及时反馈给医生，医患缺乏有效沟通，导致临床资料流失的问题；

(7)本发明能够精确设定并显示负重压力数据，记录患者训练数据及感受，从而便于医生科学指导康复，其可通信的连接可以是通过无线电或数据线的方式实现，并优选为无线电通信的方式，如蓝牙、3g、wlan、wifi、internet或任意其它可用的有线、无线传输协议；

(8)本发明可根据患者病情及自身条件，为下肢多种疾病的康复治疗个体化设定负重训练计划，适用病种广泛：如骨盆，下肢多种骨折内固定术后，关节置换术后(髋、膝关节)，下肢肿瘤切除假体植入术后，下肢肌腱、韧带断裂修复术后负重训练，且能够随身携带，成本低廉，患者出院后无需定期回到康复专科便可进行正确有效的负重锻炼；

(9)本发明具有极为广泛的临床应用和市场推广前景，同时其通过与个人数字平台的连接可采集康复训练数据，为深入分析疗效，制定合理的下肢负重计划提供宝贵的临床资源，具有深远的科研价值，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中助行器支架的结构示意图二；

图3是本发明中康复数据采集鞋的立体结构示意图；

图4是本发明中康复数据采集鞋的侧面结构示意图；

图5是本发明中康复数据采集鞋的装配结构示意图；

图6是本发明的通讯连接原理图；

图中：1、鞋底2、鞋面3、鞋垫4、前鞋帮5、后鞋帮6、前固定带7、后固定带8、前固定板9、后固定板10、前鞋底板11、后鞋底板12、螺钉13、压力传感器14、无线数据控制盒15、电池16、电路板17、控制盒盖18、指示灯19、开关按钮20、usb接口21、横杆22、控制器23、显示器24、按钮25、前腿26、后腿27、拉杆28、手柄套29、支撑垫30、调节装置31、灯带32、拉杆二33、康复数据采集鞋。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明提供了一种智能负重康复助行器，包括康复数据采集鞋与助行器支架，康复数据采集鞋用于供患者穿戴于脚上，康复数据采集鞋的鞋底安装有压力传感器13，压力传感器13用于获取压力信号并采集足底压力数据，助行器支架用于帮助患者支撑全身重量并辅助步行，助行器支架上设置有显示装置，压力传感器13无线通信连接显示装置，压力传感器13将采集到的足底压力数据实时显示于显示装置，显示装置通过云服务器接入大数据云平台，显示装置包括控制器22和显示器23，显示器23用于设定并显示负重压力数据，显示器23设置在助行器支架的正面，控制器22通过线路连接显示器23，并对显示器23进行控制。其中，显示装置与个人数字终端连接并储存所有负重训练数据，且将负重训练数据实时或定时通过网络上传于云服务器，个人数字终端包括手机、计算机、掌上电脑；显示器23为人机交互界面，人机交互界面还用于设定目标压力值，目标压力值为康复训练各个阶段的目标压力值，其对应于各个康复阶段的下肢力量，人机交互界面上设置有压力设置键、复位键、预设压力显示屏、实测压力显示屏，人机交互界面内设有处理器和存储设备，存储设备用于记录患者训练数据及感受，存储设备为光盘、移动硬盘、固定硬盘或优盘，处理器连接发声装置，处理器将压力信号转化为声音信号后发送给发声装置。

本发明中，康复数据采集鞋包括鞋本体，鞋本体的底部前、后端分别固定有前固定板8、后固定板9，前固定板8、后固定板9的下方分别可拆卸连接有前鞋底板10、后鞋底板11，前固定板8与前鞋底板10之间、以及后固定板9与后鞋底板11之间均通过螺钉12安装有压力传感器13，鞋本体后部设置有控制器，控制器与压力传感器13电连接，控制器用于处理压力传感器13的压力信号，控制器包括无线数据控制盒14、电池15、电路板16，电池15、电路板16均设置在无线数据控制盒14内，电池15连接电路板16并为电路板16供电，无线数据控制盒14上盖设有控制盒盖17，控制盒盖17上设有指示灯18、开关按钮19、usb接口20，指示灯18用于状态提示，usb接口20用于电池15充电，指示灯18、usb接口20、开关按钮19均与电路板16连接，压力传感器13与电路板16无线连接。

其中，鞋本体包括鞋底1、连接在鞋底1上的鞋面2、铺设于鞋底1上的鞋垫3、连接在鞋面2上的鞋帮以及连接在鞋帮上的固定带，鞋帮包括前鞋帮4和后鞋帮5，固定带包括前固定带6和后固定带7，前固定带6设置在鞋面2的前部，前固定带6为环状竖直固定带，后固定带7设置在鞋面2的后部，后固定带7为环状水平固定带；前固定板8与前鞋底板10之间、以及后固定板9与后鞋底板11之间均安装有至少两个压力传感器13，至少两个压力传感器13分别设置在对应于足跟、脚掌位置处，其间距为可调节的或固定不变的，至少两个压力传感器13可以独立采集压力数据，或者将所采集压力数据综合为足部总压力；此处还可以将压力传感器13设置为两两一对的四个，且均匀分布于鞋本体的前后脚掌处，单个压力传感器13的最大负载为50kg以上，最大量程为135kg以上；即，压力传感器为一个或多个，但要有比较好的效果，一般设计两个以上，以确保前脚掌和后脚跟数据准确测量，优选为四个，使得左右测量也准确可靠；前固定板8、前鞋底板10、后固定板9、后鞋底板11均呈方形，前固定板8与前鞋底板10、以及后固定板9与后鞋底板11的四周边缘处均设置有相匹配的多个扣位结构，并分别通过扣位结构扣合为一体；电路板16上设置有微控制单元，微控制单元上设置有测量单元以及蓝牙单元，压力传感器13通过电路板16无线通信连接人机交互界面。

本发明中，助行器支架包括左右对称布置的侧部框架以及连接在两个侧部框架之间的横杆21，横杆21设置在侧部框架前部，显示装置设置在横杆21上方，并安装在侧部框架上或者安装在横杆21上，控制器22前端设有按钮4，控制器22后端设有灯带31，按钮24、灯带31分别电连接控制器22，侧部框架包括前腿25、后腿26以及拉杆27，前腿25竖直布置，后腿26倾斜式布置且由下自上逐渐向前倾斜，后腿26顶部向前弯曲延伸后形成延伸段，后腿26延伸段的前端与前腿25顶部相连，后腿26的延伸段上套设有手柄套28，后腿26与前腿25构成倒置u型框，拉杆27连接在后腿26与前腿25之间，后腿26、前腿25均采用高度可调节的伸缩杆，且后腿26、前腿25上均设有调节装置30，该调节装置30用于调节后腿26、前腿25的高度，后腿26、前腿25的底端均套设有用于接触地面的支撑垫29；该助行器支架具有根据用户身高高度调节功能，使用用户可调节到最佳高度，同时还具有折叠收放功能，从而可节省空间，方便运输和携带。

其中，拉杆27设置在后腿26与前腿25之间的中部位置处，以进一步增加稳定性，且拉杆27为u型杆，拉杆27前端通过螺钉固定在前腿25上，拉杆27后端通过螺钉固定在后腿26上，设计为u型杆则能够提高其稳固性；横杆21下方设有拉杆二32，拉杆二32连接在两个前腿25之间，且拉杆二32的两端均设有沿上下方向延伸的防护套，并通过防护套套接在前腿25上部，以进一步加强左右侧部框架及横杆的整体结构性，同时对侧部框架进行防护作用；侧部框架之间的顶部连接有至少一个横杆21，手柄套28设置在横杆21与侧部框架的连接处，横杆21连接在手柄套28的前端处，手柄套28为防滑套或隔热套，横杆21采用伸缩管，横杆21左右两端均向后弯折后形成弯折段，从而使患者站立的区域更加宽敞。

本发明能够用于患者术后康复，精确指导患者负重训练，患者设定好负重参数后，可以实时显示负重参数数据，适用于患者下肢手术术后负重康复训练；且能够帮助患者在自身康复训练时实时了解下肢的负重力度，规范“逐步负重”康复训练，为医患双方建立更好的沟通，从而能够根据患者病情自行设定负重计划，并可实时监测足底压力。该智能负重康复助行器适用于下肢骨科手术康复、科学指导患者术后康复、以及患者出院后家庭康复使用。具体地，本发明所述的整个负重康复系统，康复鞋具有压力数据精确采集和无线传输功能，助行器支架可用于智能可视数据康复训练、科学康复计划及训练数据报告；大数据云平台则实现了医患交流。

本发明主要分为两个方面：第一方面为助行器设备，提供以下功能：精确设定并显示负重压力数据，记录患者训练数据及感受，提供负重康复辅助功能，便于医生科学指导康复。第二方面为大数据系统，提供以下功能：设备大数据联网功能，便于医生科学指导康复；医患在线交流功能。助行支架用于帮助患者支撑全身重量，辅助步行，且具有轻便易用、重心稳、不易摔倒、外观时尚高档等优点；人机交互系统具有上位机显示界面、触摸屏、负重设定、负重数据显示、数据存储等；康复数据采集鞋用于采集数据足底压力数据，发送给人机交互系统显示，其穿戴方便，舒适轻便，便于清洁；大数据云平台根据大量数据分析改进康复治疗方案，对患者科学指导；医患交流时，患者端反馈康复情况及感受、在线咨询，医生端参考康复情况、在线指导、调整康复方案。

助行器支架的侧部框架可以是平面框架或立体框架，优选为平面形状的框架。平面形状的框架可以是三角形、梯形、长方形、菱形、弧形等，或多个上述形状的任意组合。横杆可以一个或多个，并且可以是连接在两个侧部框架之间的任意高度，如连接在侧部框架的底部、中部或顶部。优选为，至少在两个侧部框架的顶部连接有至少一个横杆。横杆与侧部框架的连接处还可以设置有套管，套管套置在侧部框架的框边上，横杆连接到套管的外壁。在侧部框架的顶部还设置有防护套，防护套可以是防滑套、隔热套等。横杆可以是位于防滑套的一端、或者穿过防护套连接到侧部框架上，横杆优选为位于防滑套的一端，但是可以与防滑物理套接触或不接触。

本发明中，目标压力值一般为康复训练各个阶段的目标压力值，其对应于各个康复阶段的下肢力量。其中，设定装置与显示装置可以是二者集成到同一个设备上构成设定/显示装置，在此情况下，设定/显示装置的安装方式和位置与上述显示装置相同；或者二者是分别独立的装置。因此，压力传感器与设定装置可通信的连接。设定装置包括压力设置键、复位键以及处理器，还包括存储设备。存储设备可以是光盘、移动硬盘、固定硬盘、优盘或其它固定或移动存储设备。设定装置设置有预设压力显示屏、实测压力显示屏。实测压力显示屏优选为led显示屏，优选为实测压力显示屏至少由不同颜色显示灯组成，如绿、黄、红色显示灯，处理器根据接收自压力感受器的压力信号操纵灯的开关，或者以触屏的方式实现程序设定及负重结果显示。设定装置还可以包括发声装置，处理器将压力信号转化为声音信号后发送给发声装置。还包括用于可通信的连接数字终端的接口单元，数字终端可以是电子计算机、手机等，如iphone、andriod手机，或者按照windows、linux等系统的台式计算机、笔记本电脑、ipad等pda(掌上电脑)等。上述可通信的连接可以是通过无线电或数据线的方式实现，并优选为无线电通信的方式，如蓝牙、3g、wlan、wifi、internet、或任意其它可用的有线、无线传输协议。

本发明的优选实施例中，主要由三部分构成：足底压力测量装置；设定/显示装置；助行器。前两者可通过无线方式进行信号传输，设定/显示装置安装于助行器中央。使用时首先设定下肢负重计划，再将压力感受装置穿戴于足部，下肢负重情况可于设定/显示装置实时直观显示。当负重达到康复训练中不同阶段预设定值时，设定/显示装置会发出明确提示信息，指导患者进行安全有效的负重锻炼。同时该装置亦可与诸如ipad、iphone、andriod等手机、计算机、掌上电脑等个人数字终端连接并储存所有负重训练数据，可实时或定时通过网络上传于服务器。本发明可根据患者病情及自身条件，为下肢多种疾病的康复治疗个体化设定负重训练计划，适用病种广泛：如骨盆，下肢多种骨折内固定术后，关节置换术后(髋、膝关节)，下肢肿瘤切除假体植入术后，下肢肌腱、韧带断裂修复术后负重训练。该设备可随身携带，成本低廉，患者出院后无需定期回到康复专科便可进行正确有效的负重锻炼，因此具有极为广泛的临床应用和市场推广前景。同时其通过与个人数字平台的连接可采集康复训练数据，为深入分析疗效，制定合理的下肢负重计划提供宝贵的临床资源，具有深远的科研价值。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。