基于嵌入式系统的医用康复训练仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及康复训练装置，具体是一种基于嵌入式系统的医用康复训练仪。包括受力检测系统和智能控制系统；受力检测系统包括力传感器和模数转换模块，智能控制系统包括嵌入式微控制器、声光报警器和红外遥控模块；力传感器通过模数转换模块连接嵌入式微控制器，将力信号输入至嵌入式微控制器；声光报警器和红外遥控模块分别连接嵌入式微控制器，红外遥控模块将设定的训练时间及报警阈值存储到嵌入式微控制器中，声光报警器在施力达到报警阈值和达到设定训练时间时发出声音警报。本实用新型可使病人在监控系统的保护下进行高效的康复训练活动，极大地提高了病人的骨折愈合率，缩短治疗时间，特别适用于下肢骨折病人康复训练。
【专利说明】
基于嵌入式系统的医用康复训练仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及康复训练装置，具体是一种基于嵌入式系统的医用康复训练仪。
【背景技术】
[0002]随着医疗器械自动化技术的不断发展，人们对医疗器械设备本身的要求不断提高。在骨科学领域，如何科学、有效、安全地开展对下肢骨折病人的康复训练，最大程度地减轻病人的痛苦，缩短康复疗程，降低致残率，提高疗效，使骨折病人能够尽早地恢复伤病前的生活和工作状态，是医务工作者的一贯追求。以往的主治医生在指导下肢骨折病人做康复训练时，一方面主治医生主要依靠自己的经验，另一方面病人主要凭自己的主观感觉，缺乏科学、严谨的治疗方案，由于在进行下肢康复训练时，不能更好的掌握训练的强度，所以容易造成令人难以忘怀的悲剧。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有下肢骨折康复训练设备不能定量检测下肢康复训练过程中的施力大小问题，提供一种基于嵌入式系统的医用康复训练仪。其利用智能嵌入式系统将骨折病人的康复训练进行量化，并且可以调节报警范围及设定病人康复训练时间，使病人能够在合理的受力范围内进行科学高效的康复训练。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:
[0005]—种基于嵌入式系统的医用康复训练仪，包括受力检测系统和智能控制系统；
[0006]受力检测系统包括力传感器和模数转换模块，智能控制系统包括嵌入式微控制器、声光报警器和红外遥控模块；
[0007]力传感器通过模数转换模块连接嵌入式微控制器，将力信号输入至嵌入式微控制器；
[0008]声光报警器和红外遥控模块分别连接嵌入式微控制器，红外遥控模块将设定的训练时间及报警阈值存储到嵌入式微控制器中，声光报警器在施力达到报警阈值和达到设定训练时间时发出声音警报。
[0009]采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，其有益效果是:
[0010]临床医生根据病人的骨折愈合情况设定受力最大报警极限和训练时间，通过红外遥控器发送到控制器模块，使病人在监控系统的保护下进行高效的康复训练活动，极大地提高了病人的骨折愈合率，缩短治疗时间，特别适用于下肢骨折病人康复训练。
[0011 ]作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是:
[0012]力传感器为应变片压力传感器。
[0013]模数转换模块由高精度24位模数转换芯片AD7767构成。
[0014]嵌入式微控制器为STM32F103单片机。
[0015]声光报警器由蜂鸣器和红色LED发光二极管构成。
[0016]红外遥控模块由红外遥控接收头SM0038构成。
[0017]还包括由DS1340芯片组成的实时时钟电路，实时时钟电路通过其2线串行接口连接嵌入式微控制器。
[0018]还包括由2位7段LED数码管组成的LED数码管显示器，LED数码管显示器用来显示病人的施力大小及设定训练时间。
[0019]还包括由可充电电池和电源检测芯片组成的充电电池组及电源管理模块，充电电池组及电源管理模块与嵌入式微控制器的电源输入端口连接。
[0020]还包括USB接口调试模块，USB接口调试模块连接嵌入式微控制器的下载端口。
【附图说明】
[0021 ]图1本实用新型实施例系统总体结构图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步阐述，但实施例不对本实用新型构成任何限制。
[0023]参见图1，一种基于嵌入式系统的医用康复训练仪，由受力检测系统和智能控制系统两部分构成;其中，受力检测系统由力传感器和模数转换模块组成；智能控制系统由嵌入式微控制器、声光报警器、红外遥控模块、实时时钟电路、LED数码管显示器、充电电池组及电源管理模块、USB接口调试模块组成。
[0024]力传感器为应变片压力传感器;模数转换模块由高精度24位模数转换芯片AD7767构成；嵌入式微控制器为STM32F103单片机;声光报警器由蜂鸣器和红色LED发光二极管构成;红外遥控模块由红外遥控接收头SM0038构成;实时时钟电路由DS1340芯片组成;LED数码管显示器由2位7段LED数码管组成；充电电池组及电源管理模块由可充电电池和电源检测芯片组成。
[0025]力传感器通过模数转换模块连接嵌入式微控制器，将力信号输入至嵌入式微控制器。
[0026]声光报警器和红外遥控模块分别连接嵌入式微控制器，当检测到病人施力超过报警阈值则由微控制器发出指令，使声光报警器的蜂鸣器发出声音同时红色LED发光二极管变亮;红外遥控模块用来接收遥控器发出的红外信号指令，并将这些指令存储到智能控制器内部存储单元。
[0027]实时时钟电路通过其2线串行接口连接嵌入式微控制器，用来产生嵌入式微控制器所需的精确时间，同时记录病人的训练时间，当达到主治医生预先设定的训练时间则发出声光警报。
[0028]LED数码管显示器用来显示病人的施力大小及设定训练时间。
[0029]充电电池组及电源管理模块与嵌入式微控制器的电源输入端口连接，充电电池组及电源管理模块用来给智能控制器提供电源，同时检测电池组的电量，当电池电量低于极限阈值时则发出红光闪烁报警;USB接口调试模块连接嵌入式微控制器得下载端口，USB接口调试模块用于在研发过程中下载调试程序，由开发人员先在计算机上编制调试好可执行的程序文件，通过USB接口下载到智能控制器。
[0030]本实用新型使用时，病人将装有力传感器的底板固定在骨折腿底部，将智能控制系统主机固定在腿部外侧，病人佩戴该康复训练设备利用双拐进行负重康复训练。主治医生根据骨折病人的愈合状况，通过遥控器预先设定病人康复训练时间及最大施力报警阈值，存储到该康复训练仪智能控制模块内部。骨折病人在规定好的时间内进行负重康复训练，并且主观让受伤腿部对力检测模块施力，从而刺激骨折创面的愈合生长。当施力较小时，声光报警器不发出声音警报，病人可以大胆的进行施力。当施力达到主治医生预先设定的报警阈值时则发出声音警报，提醒病人减小施力程度，保护受伤腿部因施力过大而造成负损伤。当到达设定的训练时间后发出声音警报，提醒病人进行休息。该康复训练仪解决了骨折病人无法掌握负重施力大小问题，将病人的施力进行量化，使整个康复训练过程更加科学、合理、高效。
[0031]以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
【主权项】
1.一种基于嵌入式系统的医用康复训练仪，包括受力检测系统和智能控制系统，其特征在于: 受力检测系统包括力传感器和模数转换模块，智能控制系统包括嵌入式微控制器、声光报警器和红外遥控模块； 力传感器通过模数转换模块连接嵌入式微控制器，将力信号输入至嵌入式微控制器； 声光报警器和红外遥控模块分别连接嵌入式微控制器，红外遥控模块将设定的训练时间及报警阈值存储到嵌入式微控制器中，声光报警器在施力达到报警阈值和达到设定训练时间时发出声音警报。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:力传感器为应变片压力传感器。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:模数转换模块由高精度24位模数转换芯片AD7767构成。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:嵌入式微控制器为STM32F103单片机。5.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:声光报警器由蜂鸣器和红色LED发光二极管构成。6.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:红外遥控模块由红外遥控接收头SM0038构成。7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:还包括由DSl 340芯片组成的实时时钟电路，实时时钟电路通过其2线串行接口连接嵌入式微控制器。8.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:还包括由2位7段LED数码管组成的LED数码管显示器，LED数码管显示器用来显示病人的施力大小及设定训练时间。9.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:还包括由可充电电池和电源检测芯片组成的充电电池组及电源管理模块，充电电池组及电源管理模块与嵌入式微控制器的电源输入端口连接。10.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于嵌入式系统的医用康复训练仪，其特征在于:还包括USB接口调试模块，USB接口调试模块连接嵌入式微控制器的下载端口。
【文档编号】A61B5/22GK205569709SQ201620366272
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】葛超, 李晓祎, 邱志祺
【申请人】华北理工大学