一种下肢康复训练检测系统的制作方法

本发明涉及下肢康复训练器材领域，尤其是一种下肢康复训练检测系统。

背景技术：

下肢受损的患者（如偏瘫、截瘫和其他重症患者）长期卧床会导致废用综合症，会出现关节挛缩、肺部感染、褥疮、便秘、肌肉萎缩、肺功能下降等一系列候群症。

大多数废用综合症的表现可以通过积极的康复训练得到预防，例如下肢康复训练中的站立训练、蹲起训练等。

蹲起训练和站立训练均可锻炼到下肢的每一块肌肉，但又各有侧重点。

蹲起训练时下肢肌肉中运动量最大的前十种肌肉依次是小腿肌肉后群里的比目鱼肌、大腿前外侧群里的股四头肌、大腿后群中的半膜肌、大腿后群中的股二头肌、小腿前群的胫骨前肌、大腿内侧群的大收肌、大腿前外侧群中的直肌、大腿内侧群的长收肌和髋肌中的臀小肌和臀大肌。

站立训练时下肢肌肉中运动量最大的前十种肌肉依次是大腿后群肌的半膜肌、髋肌前群中的髂腰肌、大腿内侧群的长收肌、小腿前群的胫骨前肌、小腿中的腓肠肌、大腿后群肌里的股二头肌、髋肌后群肌中的臀小肌及臀中肌、大腿后群肌中的半腱肌、小腿前群中的趾长伸肌和髋肌前群中的阔筋膜张肌。

由此可见，蹲起训练和站立训练均能对下肢受损患者的康复训练起到很大的帮助，且偏瘫、截瘫或其他重症卧床患者经常做蹲起训练和站立训练可以有效地防止肌肉萎缩和身体器官的衰竭。

但是，目前市场上的康复训练器材还不成熟，并且带有强制性康复训练的意味，缺乏有力地引导，患者进行康复训练会感觉枯燥乏味，是很痛苦的一个过程。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种下肢康复训练检测系统，包括数据采集模块、数据处理模块、显示屏、蹲起训练指令和/或站立训练指令，所述数据处理模块与所述数据采集模块相连接、所述数据处理模块连接所述显示屏，所述显示屏上设置有与所述数据处理模块相连接的蹲起训练指令和/或站立训练指令；其中，所述数据采集模块采集运动数据，所述数据处理模块接收到训练指令时开始计算处理数据，所述显示屏显示结果。

优选地，所述数据处理模块包括指令接收单元、蹲起训练计算单元、计数转换单元、数据累积输出单元、站立训练计算单元和站立训练数据输出单元；其中，所述指令接收单元对指令进行接收、辨认和分类，所述蹲起训练计算单元判断使用者是否在做蹲起训练，所述计数转换单元计算使用者做蹲起训练的时间和次数并解释成波形，所述数据累积输出单元将使用者做蹲起训练的数据叠加并输出在显示屏，所述站立训练计算单元计算使用者做站立训练的数据，所述站立训练数据输出单元将站立训练的数据解释并输出到显示屏中。

优选地，所述数据采集模块是压力检测设备或/和角度传感器，所述压力检测设备与做康复训练的使用者的下肢接触，所述角度传感器用来采集蹲起训练过程中所产生的角度变化数据。

优选地，所述压力检测设备置于使用者的双脚下。

优选地，所述压力检测设备将使用者的双脚分成四个象限；其中第一象限检测患者右脚前半部的压力，第二象限检测患者右脚后半部的压力，第三象限检测患者左脚前半部的压力，第四象限检测患者左脚后半部的压力。

优选地，所述压力检测设备是压力传感器或者是弹簧与传感器组成的数据采集器。

优选地，所述显示屏中包括蹲起训练显示区域和站立训练显示区域，所述蹲起训练显示区域显示蹲起训练的数据，所述站立训练显示区域显示站立训练的数据。

优选地，所述站立训练显示区域中包括感应使用者身体倾向的方向箭头。

优选地，所述下肢康复训练检测系统设置于辅助站立设备或下肢康复训练器材上。

优选地，所述下肢康复训练检测系统设置于站立康复轮椅车上，所述角度传感器设置于站立康复轮椅车的辅助站立机构上，所述压力检测设备设置于站立康复轮椅车的脚踏板上，所述数据处理模块和显示屏设置于站立康复轮椅车的控制装置内。

综上所述：本发明一种下肢康复训练检测系统检测患者做蹲起训练或者站立训练的数据并且直观地将训练数据呈现在患者眼前，让康复训练变的积极有趣，本发明实用性强、结构简单、成本低廉，具有较强的推广与应用价值。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一种下肢康复训练检测系统的结构框图；

图2为数据处理模块的结构框图；

图3为角度传感器做蹲起训练数据采集模块的流程图；

图4为压力检测设备做蹲起训练数据采集模块的流程图；

图5为角度传感器和压力检测设备组合做蹲起训练数据采集模块的流程图；

图6为压力检测设备做站立训练数据采集模块的流程图；

图7为将本发明一种下肢康复训练检测系统与站立康复轮椅车相结合的示意图。

具体实施例

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

本发明提供一种下肢康复训练检测系统，检测患者做蹲起训练或者站立训练的数据并且直观地将训练数据呈现在患者眼前，让康复训练变的积极有趣。

一种下肢康复训练检测系统，可检测下肢受损的患者做站立训练和蹲起训练地数据并呈现在患者眼前，如图1所示，包括数据采集设备、数据处理模块和显示屏，还包括蹲起训练指令和/或站立训练指令。

优选地，本发明一种下肢康复训练检测系统设置于下肢康复器材上或者辅助站立设备上，让使用者自主进行康复训练。

数据采集设备，用来采集使用者做蹲起训练或者站立训练的数据。数据采集设备是角度传感器或压力检测设备或压力检测设备与角度传感器组合。

采集蹲起训练的数据采集设备是角度传感器或/和压力检测设备，采集站立训练的数据采集设备是压力检测设备。

角度传感器，用来采集蹲起训练过程中所产生的角度变化数据。

优选地，角度传感器设置于辅助站立设备的辅助站立部分上，跟随辅助站立部分上下摆动，记录其摆动角度，当往复摆动角度大于50度时，计为一次蹲起训练。

在另一个实施例中，角度传感器设置于使用者的大腿上，跟随使用者的大腿蹲下起立，记录其摆动角度，当往复摆动角度大于50度时，计为一次蹲起训练。

压力检测设备，设置于辅助站立设备上且与使用者的下肢接触，用于检测使用者做蹲起训练或者站立训练腿部肌肉的变化数据。

使用者在进行康复训练时，其下肢的肌肉会运动收缩，双脚的施力情况也会随着训练的进程出现变化规律，因此将压力检测设备置于使用者的双脚下或者绑在使用者的腿上均可以检测到其做康复训练的力的变化。

但是其双脚的力的变化最为明显，因此本发明将压力检测设备置于使用者的双脚下，即采集使用者双脚下的压力。

压力检测设备优选使用压力传感器，也可选用弹簧和传感器组成的数据采集器。

显示屏，显示屏上设置有蹲起训练指令和/或站立训练指令，蹲起训练指令和站立训练指令与数据处理模块相连接。

显示屏优选使用手机或设置在辅助站立设备上的LED电子屏幕，包括蹲起训练显示区域和站立训练显示区域。

优选地，蹲起训练显示区域显示使用者做蹲起训练的次数和时间。

在另一个实施例中，为使训练更有趣，让使用者更清楚地看到自己的锻炼情况，蹲起训练显示区域还可显示使用者做蹲起训练时力的波形。

对于下肢没有感应能力的患者，看到自己蹲起训练的实时情况可以增加其锻炼的积极性。

优选地，本发明站立训练显示区域中有感应使用者身体倾向的方向箭头，使用者身体倾向哪边，则对应的箭头灯亮。

在另一个实施例中，站立训练显示区域中显示使用者站立训练时身体的晃动轨迹，使用者还可控制自己的身体晃动轨迹画出简单的图形显示在站立训练显示区域。

比如，使用者可以控制自己的身体晃动，在站立训练区域画出一个长方形或圆形。

数据处理模块，与数据采集模块相连接，设置于辅助站立设备上，用来对压力检测设备采集到的数据进行描述、辨认、分类和解释，计算使用者做蹲起训练的次数和时间并输出蹲起训练的波形，或者处理使用者做站立训练的数据。

如图2所示，数据处理模块包括指令接收单元、蹲起训练计算单元、计数转换单元、数据累积输出单元、站立训练计算单元和站立训练数据输出单元。

在一个实施例中，数据处理模块使用市面上成熟的单片机，将数据处理模块中的各个单元集成在一起。

指令接收单元，将接收到的指令进行辨认和分类并分配到相应的计算单元。

蹲起训练计算单元，用于判断使用者是否正在进行蹲起训练，若使用者正在做蹲起训练，则将采集到的数据传输给计数转换单元。

计数转换单元，将数据进行解释成波形并输出给数据累积输出单元，再计算出使用者做一次蹲起训练的时间。

数据累积输出单元，将使用者做蹲起训练的总次数和时间进行叠加并连同训练波形一起输出到显示屏。

使用者做一次蹲起训练，是一个从站立到半蹲再到站立的往复运动，因此使用者在半蹲的时候脚部的力最大，其动态力的分析类似一个连续的波形，波峰即为半蹲时脚部的受力。

因此可以采集到使用者腿部呈波形的力的数据或者采集到角度传感器往复幅度大于50度的数据，均可用来判断使用者是否在进行蹲起训练。

在一个实施例中，将角度传感器单独作为蹲起训练的数据采集模块，如图3所示，则只需要通过数据处理模块对采集到的往复运动幅度进行判断，当蹲起训练计算单元计算幅度大于50度时，计为一次蹲起训练。

在一个实施例中，当使用压力检测设备做数据采集模块时，如图4所示，压力检测设备将采集到蹲起训练的数据传输到蹲起训练计算单元后，蹲起训练计算单元将一个波形内的波峰值和采集到波形的时间进行计算，采用时间与动态阈值结合分析计算法。

时间与动态阈值结合分析计算法的原理为：

第一步，首先设置一个蹲起训练时最大力（即波峰）的初始经验力值D和做一次蹲起训练（即采集到一次完整的波形）的初始经验时间t，当在时间t范围为采集一个完整的波形且波峰的值大于D，则计为一次蹲起训练；

第二步，将第一次采集到的最大力D0和采集到完整波形的时间t0作为使用者自己的经验值；

第三步，在实际经验时间t1内采集到一个完整波形且波峰的值为D1，其中t1=（1±0.2）*t0、D1=（1±0.2）*D0，则计为一次蹲起训练；

其中：D根据五十个人做一次蹲起训练的最大力的平均值剩以系数0.8求得，t根据五十个人做一次蹲起训练的平均时间剩以0.8求得，设置t=8~12秒，D=250N。

采用时间与动态阈值结合分析计算法可将不是蹲起训练的运动排除，减少误判率。

优选地，为使蹲起训练的判断更精确，如图5所示，本发明使用压力检测设备和角度传感器同时判断的方式。

辅助站立部分上下摆动带动使用者做蹲起训练，角度传感器检测辅助站立部分的摆动角度，结合时间与动态阈值结合分析计算法判断使用者是否完成一次蹲起训练。

如图3、图4、图5 所示，当蹲起训练计算单元计算出采集到的数据属于蹲起训练的范围时，便将波形和数据输入计数转换单元中，计数转换单元做+1计算。

计数转换单元将波形及做蹲起训练次数和时间的数据传输到数据累积输出单元中储存并累积，数据累积输出单元将蹲起训练的次数及时间输出到显示屏中。

站立训练计算单元，用来对使用者做站立训练的数据进行处理，使用者压力差值计算法判断使用者身体的倾向。

站立训练数据输出单元，将站立训练的数据输出显示到显示屏中。

如图6所示，压力检测设备采集使用者双脚下的压力，数据处理模块接收到站立训练指令，指令接收单元将指令进行辨认和分类后传给站立训练计算单元，站立训练计算单元开始计算处理使用者做站立训练的数据。

站立训练计算单元采用压力检测设备检测到使用者双脚之间的压力进行差值计算，判断使用者做站立训练的身体重心及平衡度。

比如，当使用者身体右倾时，右脚的力大于左脚的力，使用者身体重心在身体的右边，站立训练数据输出单元会将这一数据结果输出在显示屏中的站立训练显示区域。

站立训练显示区域有左右两个箭头，当使用者身体右倾时，右边的箭头灯亮，身体左倾时，左边的箭头灯亮。使用者根据箭头的显示情况可以调节站立平衡度。

优选地，压力检测设备将使用者的双脚分为类似于四个象限的四个受力区域。

第一象限检测右脚前半部的压力，第二象限检测右脚后半部的压力，第三象限检测左脚前半部的压力，第四象限检测左脚后半部的压力，这样可以更好地计算站立训练。

这四个受力象限将使用者的站立训练详细地划分成了前、后、左、右、左前方、左后方、右前方、右后方8个方向。

站立训练显示区域中有指向前、后、左、右、左前方、左后方、右前方、右后方8个方向的箭头。

站立训练计算单元根据使用者双脚的四个受力区域采集到的力进行差值计算，进一步判断使用者的身体是在哪个方向。

患者在站立训练时，身体右倾，重心在右腿上，右脚掌受力大于左脚掌，患者身体往右前倾时，右脚掌前半部分的力大于后半部分的力，将这些力的变化利用压力差值计算法处理后显示在站立训练显示区域中，让患者能够清楚地看到自己做站立训练的情况。

比如，当使用者身体右倾时，右脚受力最大，显示屏中箭头指向右方。

比如，当使用者身体前倾时，双脚前半部受力最大，显示屏中箭头指向前方。

比如，当使用者身体身体向右前倾时，右脚前半部受力最大，显示屏中箭头指向右前方。

通过显示屏中的箭头变化，使用者可以清楚地看到自己做站立训练的动作情况，让使用者感知自己的康复锻炼情况，给自己积极地心理暗示。

如图7所示，本发明优选设置于站立康复轮椅车100上（专利申请号：201610715530.3）。

压力检测设备设置于站立康复轮椅车的脚踏板10上，数据处理模块设置于控制装置1内且与压力检测设备相连接，显示屏设置于控制装置1前方且与压力检测设备相连接。

使用者通过站立康复轮椅车100的臀部捆绑垫块41和辅助站立机构2、保护机构15以及扶手机构3站立在脚踏板10上，抓住扶手机构3并借助辅助站立机构2的摆动功能做蹲起训练，用下肢康复训练检测系统检测做蹲起训练的时间和次数。

为了更好地检测蹲起训练，还可以在辅助站立机构2的末端设置一个角度传感器，可以检测辅助站立机构2的摆动角度。

利用蹲起训练指令发出蹲起训练指令，借助站立康复轮椅车100开始做蹲起训练，压力检测设备将检测到的力传输给数据处理模块，角度传感器将采集到的数据传送给数据处理模块，数据处理模块开始做数据计算处理并传输到显示屏中。

使用者可以通过显示屏看到自己做蹲起训练的时间、次数和力的波形变化。

使用者借助站立康复轮椅车100可以自主进行蹲起训练，不需要他人的帮助，使得训练积极有趣，可以给患者带来积极的心理暗示，有助于下肢康复。

利用站立训练指令发出站立训练指令，压力传感器将采集到的力的数据传输给数据处理模块，数据处理模块对数据进行处理并显示在显示屏中。

使用者通过显示屏的箭头可以看到自己的身体平衡度，并可以根据自己的意识去控制自己将重心在身体上变动，达到更好地训练效果。

并且使用者也可以通过站立训练检测方法检测自己的站姿是否正确，可以让自己笔直站立，此时，所有的箭头都会熄灭。

综上所述，本发明具有检测患者做康复训练的功能，并且能够将康复训练的情况直观地呈现在患者眼前，增加患者进行康复训练的兴趣，提高患者做康复训练的积极性。

虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。