本发明涉及医疗康复设备及设备使用方法技术领域，尤其是涉及一种利用音波传感测距进行行走数据采集的助行器及助行器的使用方法。
背景技术：
开展康复训练时，治疗师借助于一定的器械对患者作手法训练，或是治疗师指导、帮助患者利用器械进行训练，助行器是一种广泛运用在康复医院的康复器械，通过器械的支撑，帮助腿脚不便或手术后需要进行恢复性锻炼的病人用于行走的工具，助行器通过支撑人体体重让人得以站立或行走，一般是三边围绕的框架，将病人保护在其中。
经过髋、膝关节置换术后的病人需要及时进行康复行走训练，治疗师根据病人锻炼的时间和抬腿高度数据进行分析，迅速得出符合锻炼标准病人与未达标准病人信息，从而督促病人有针对性的进行精准指导训练。然而现在大多数助行器仅仅作为单纯的支撑器件，不能够监测病人的康复运动参数，治疗师为了能够了解病人的康复训练效果，需要全程陪在身边，这样势必增加了治疗师的劳动强度，而且病人训练强度、持续性难以保证；康复评价也多为主观评价，不能够实时监测治疗效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种音波传感助行器及该助行器的使用方法，以解决现有技术中存在的助行器功能单一，不具有实时监测运动参数的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的助行器，包括助行架以及数据监测装置，所述助行架用于病人手扶支撑供病人行走，所述数据监测装置固定安装在所述助行架上，用于实时采集和存储病人行走数据。
通过助行架支撑病人行走，辅助病人进行行走康复训练，通过数据监测装置进行行走数据采集和存储，康复数据为实测值，避免由于主观评价而造成评价偏差，及时获得病人锻炼的时间以及抬腿高度数据。医护人员可根据采集的数据进行分析，迅速得出符合锻炼标准病人与未达标准病人信息，从而切实有效的督促病人进行有针对性的训练。
作为本发明的进一步改进，还包括终端显示分析装置，所述终端显示分析装置与所述数据监测装置之间通过无线传输模块或有线传输模式进行数据传输，所述终端显示分析装置用于显示和存储数据。数据监测装置采集完数据后，然后通过终端显示分析装置进行数据读取分析，以监测病人的康复运动参数，供医护人员分析病人康复行走是否符合要求。
作为本发明的进一步改进，所述无线传输模块包括蓝牙发射器和蓝牙接收器，所述蓝牙发射器设置在所述数据监测装置上，所述蓝牙接收器设置在所述终端显示分析装置上。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙发射器采用蓝牙4.0，所述蓝牙4.0上设定有蓝牙id。所述蓝牙4.0具有hub(多端口的转发器)功能支持多点连接，每个所述蓝牙发射器上设置有专用蓝牙id(编号)，每台所述助行器上均设置一个所述蓝牙4.0，通过设置具有hub功能的多点连接的所述蓝牙发射器可在一台所述终端显示分析装置上同时连接多台所述助行器。
作为本发明的进一步改进，所述数据监测装置包括单片机、超音波传感器、存储单元、壳体和电源，所述单片机、所述超音波传感器和所述存储单元均设置在所述壳体内，所述电源设置在所述助行架上，所述电源通过导线与所述单片机连接，所述超音波传感器和所述存储单元分别与所述单片机电连接，所述蓝牙发射器设置在所述单片机上，且与所述单片机电连接，所述壳体可转动的安装在所述助行架上。所述助行架由多根中空管焊接在一起制成，所述电源内置于其中一根中空管内，所述电源与所述单片机电连接。通过旋转所述壳体与所述助行架连接方向可用于测量不同高度病人的步态参数。
作为本发明的进一步改进，所述存储单元为拓展闪存卡。所述拓展闪存卡为tf卡。采用所述拓展闪存卡是为了能够扩大存储空间，能够更多的记录数据，弥补所述单片机缓存容量小的不足。
作为本发明的进一步改进，所述助行架为三面包围结构将人体包围在所述助行架内，所述助行架包括第一支架、第二支架和前连杆，所述第一支架和所述第二支架平行间隔设置，所述第一支架和所述第二支架均包括前腿和后腿，所述前连杆的两端分别连接在所述第一支架和所述第二支架的所述前腿上，形成u型包围结构，所述壳体通过锁扣转动安装在位于人体前侧的所述前连杆上。所述第一支架和所述第二支架的所述前腿和所述后腿之间均设置有一根横连杆，所述横连杆用于提高所述第一支架和所述第二支架的两腿之间的牢固度，防止所述第一支架或所述第二支架在受压后所述前腿和所述后腿向外侧变形张开。所述前连杆位于所述助行架的上部。
作为本发明的进一步改进，所述第一支架和所述第二支架均为倒u型结构，所述第一支架顶部设置有第一扶手,所述第二支架顶部设置有第二扶手，所述第一扶手和所述第二扶手上分别设置有第一触碰开关和第二触碰开关，所述第一触碰开关和所述第二触碰开关串联后与所述超音波传感器电连接，当所述第一触碰开关和所述第二触碰开关同时被触碰时会启动所述超音波传感器工作。所述第一扶手和所述第二扶手上分别设置有第一手握部和第二手握部，所述第一手握部和所述第二手握部采用防滑弹性材料制成，所述第一触碰开关设置在所述第一手握部位置，所述第二触碰开关设置在所述第二手握部位置，所述第一触碰开关、所述第二触碰开关和所述超音波传感器为串联连接。
作为本发明的进一步改进，所述终端显示分析装置为手机或平板电脑，所述终端显示分析装置内安装有软件，该软件具有数据读取和移动介质数据库存储功能，该软件具有登录账户界面供医务人员登录，登录后可以手动输入病人id、扫描病人手环条码或二维码、rfid射频读取输入病人id；输入完病人id后，该软件通过所述无线传输模块读取所述数据监测装置内存储的数据并与所述病人id一起存储到所述移动介质数据库内。该软件采用androidstudio作为开发环境，所述androidstudio为是一个安卓(android)集成开发工具，提供了集成的安卓(android)开发工具用于开发和调试。射频识别，rfid(radiofrequencyidentification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
作为本发明的进一步改进，所述软件具有蓝牙自动检测并提示是否开启蓝牙功能，蓝牙启动后所述终端显示分析装置自动启动扫描设定范围内的所有蓝牙设备，然后手动匹配连接所述蓝牙id，并通过所述蓝牙4.0将所述数据监测装置内存取的数据进行读取并写入到所述移动介质数据库内。
本发明提供的一种助行器的使用方法，包括以下步骤：
步骤a：病人使用所述的助行器行走；
步骤b：所述数据监测装置(2)实时采集和存储病人行走参数。
具体如下：
使用所述的助行器对髋、膝关节置换术后的病人进行步行康复治疗的方法如下：
步骤一：经过髋、膝关节置换术后的病人，术后去枕平卧4小时，将术侧膝关节下垫软枕头，抬高术肢，促进淋巴以及静脉血液的回流，减轻其肿胀状态，并预防深静脉血栓的形成；此段时期内应记录病人下肢神经恢复时间，并观察病人膝关节肿胀情况；
步骤二：术后6小时后，病人神经的感觉以及运动基本恢复，对于髋、膝关节置换病人，若不存在影响病人功能锻炼的并发症，此时应要求病人坐位，可自由活动上肢，要求病人垫高足部，将膝关节处于伸直位以进行伸直锻炼；
步骤三：术后第二天起，无禁忌证病人可使用所述助行器进行相应的辅助下地步态训练，步态训练的目的在于帮助病人适应人工关节，并学习置换后的步态锻炼方法，尽早适应能有效的提高病人的康复程度以及改善其生活质量；进行步态锻炼时动作要领：双手扶所述助行器，向前行走，抬高术侧膝关节，弯曲至90°，缓慢落下，向前行走；所述数据监测装置对准被测病人腿部，在病人双手扶住所述助行架后进行步态数据测量记录，所述终端显示分析装置通过所述无线传输模块读取数据，治疗师进行数据分析，以确定病人康复训练实际情况；康复行走训练应根据病人不同的个体情况进行；
步骤四：根据不同病人病程病情不同，综合制定康复计划，通过使用所述助行器获得病人锻炼的时间和抬腿高度数据进行精确数据，并进行数据库存储，这样就形成了大数据终端，为之后接入大数据云台作为技术支持，且能通过数据筛选，迅速得出符合锻炼标准病人与未达标准病人信息，从而督促变得有针对性及精准指导。
本发明通过在助行器助行架上设置数据监测装置，能够实时监测病人行走数据，并根据病人每天的行走参数，及时调整康复治疗计划，并高效有效地督促病人进行有针对性的精确制导训练。
本发明还具有如下有益效果：
1、本发明通过设置存储单元，可存储监测记录数据，以弥补单片机闪存不足，能够提高存储数据容量，无需反复进行数据导出，使用方便灵活。
2、本发明通过将壳体可转动的设置在助行架上，能够根据病人高度以及监测部位不同进行超声波传感器的对准高度的调整，以能更准确的进行数据测量，使装置适应性更强，操作简单方便。
3、本发明通过设置两个触碰开关同时触碰电路才能导通的结构设计，能够更安全更准确的进行康复训练，以确保病人双手扶住助行架时才能够进行数据监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明助行器的立体结构示意图。
图中1-助行架；11-第一支架；12-第二支架；13-第二扶手；131-第二手握部；132-第二触碰开关；14-架脚；15-第一扶手；151-第一手握部；152-第一触碰开关；16-前连杆；17-横连杆；2-数据监测装置；21-壳体；22-单片机；23-存储单元；24-超音波传感器；25-锁扣；26-蓝牙发射器；3-终端显示分析装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种助行器，包括助行架1、数据监测装置2和终端显示分析装置3，助行架1用于病人手扶支撑供病人行走，数据监测装置2固定安装在助行架1上，用于实时采集和存储病人行走参数，终端显示分析装置3与数据监测装置2之间通过无线传输模块进行数据传输，终端显示分析装置3用于显示和存储数据。供医护人员根据采集的数据分析病人行走是否符合要求。通过助行架1支撑病人行走，辅助病人进行行走康复训练，通过数据监测装置2进行行走数据采集和存储，然后通过终端显示分析装置3进行数据读取，以监测病人的康复运动参数，康复数据为实测值，避免由于主观评价而造成评价偏差，及时获得病人锻炼的时间以及抬腿高度数据，医护人员根据数据进行分析，迅速得出符合锻炼标准病人与未达标准病人信息，从而切实有效的督促病人进行有针对性的训练。
作为可选的实施方式，无线传输模块包括蓝牙发射器26和蓝牙接收器，蓝牙发射器26设置在数据监测装置2上，蓝牙接收器设置在终端显示分析装置3上。其中，蓝牙发射器26选用蓝牙4.0，蓝牙4.0具有hub(多端口的转发器)功能支持多点连接，蓝牙发射器26上设置有专用蓝牙id，每个蓝牙id对应一个蓝牙发射器26，多台助行器均设置有具有专用id号的蓝牙发射器26，一台终端显示分析装置3可同时读取多台助行器上的数据，通过设置多点连接，一台终端显示分析装置3可同时无线连接多台数据监测装置2。
数据监测装置2包括单片机22、超音波传感器24、存储单元23、壳体21和电源，单片机22、超音波传感器24和存储单元23均设置在壳体21内，电源设置在助行架1上，电源通过导线与单片机22连接，超音波传感器24和存储单元23分别与单片机22电连接，蓝牙发射器26设置在单片机22上，且与单片机22电连接，壳体21可转动的安装在助行架1上。助行架1由多根中空管焊接在一起制成，电源内置于其中一根中空管内，电源与单片机22电连接。通过旋转壳体21与助行架1连接方向可用于测量不同高度病人的步态参数。作为优选的实施方式，超音波传感器24：我们选择了sr-40超音波传感器24，5.5v供电，5cm-5m的测距域。测距方法—时间差测距法，依据近似声音在空气传播速度343m/s，发射器向某一方向发射超音波，同时开始计时，在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，接收器收到反射波就立即停止计时，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s＝343m/s×t/2。
单位换算：34,300cm/s＝34,300/1,000,000μs。
即为：0.0343cm/μs
求倒数，1/0.0343μs/cm
即：29.15μs/cm。s＝vxt(路程＝速度x时间),所以速度v＝s/t≈1/29
s是来回2倍的s所测距离，所以v＝s/2/t＝s/2t＝1/2x29＝1/58.
单片机：选用arduinominiatmega328p单片机；
电源：为充电式电源，大于10000mah供电续航能力，通用220v输入5v输出充电器。
存储单元23：为拓展闪存卡，即单片机22缓存数据记录用拓展闪存卡，优选为tf卡。采用拓展闪存卡是为了能够扩大存储空间，能够更多的记录数据，弥补单片机22缓存容量小的不足。
助行架1为三面包围结构将人体包围在助行架1内，助行架1包括第一支架11、第二支架12和前连杆16，第一支架11和第二支架12平行间隔设置，第一支架11和第二支架12均包括前腿和后腿，前连杆16的两端分别连接在第一支架11和第二支架12的前腿上，形成u型包围结构，壳体21通过锁扣25转动安装在位于人体前侧的前连杆16上。第一支架11和第二支架12的前腿和后腿之间均设置有一根横连杆17，横连杆17用于提高第一支架11和第二支架12的两腿之间的牢固度，防止第一支架11或第二支架12在受压后前腿和后腿向外侧变形张开。前连杆16位于助行架1的上部。锁扣式角度位置调节：具有任意角度调节，供不同高度人群使用，可测量不同位置运动数据。
第一支架11和第二支架12均为倒u型结构，第一支架11顶部设置有第一扶手15，第二支架12顶部设置有第二扶手13，第一扶手15和第二扶手13上分别设置有第一触碰开关152和第二触碰开关132，第一触碰开关152和第二触碰开关132串联后与超音波传感器24电连接，当第一触碰开关152和第二触碰开关132同时被触碰时会启动超音波传感器24工作。第一扶手15和第二扶手13上分别设置有第一手握部151和第二手握部131，第一手握部151和第二手握部131采用防滑弹性材料制成，第一触碰开关152设置在第一手握部151位置，第二触碰开关132设置在第二手握部131位置，第一触碰开关152、第二触碰开关132和超音波传感器24为串联连接。手接触式开关模块：病人手接触在指定位置，才会触发记录，否则助行器将处于待机状态。
终端显示分析装置3为手机或平板电脑，终端显示分析装置3内安装有软件，该软件采用androidstudio作为开发环境，具有数据读取和移动介质数据库存储功能，具有登录账户界面，医护人员输入自己的账号登录后，可以手动输入病人id(病人号码)、扫码病人手环条码或二维码、或rfid射频读取输入病人id，输入完病人id号码后，该软件通过无线传输模块读取数据监测装置2内存储的数据并与病人id号码一一对应后一起存储到移动介质数据库内。androidstudio为是一个安卓(android)集成开发工具，提供了集成的安卓(android)开发工具用于开发和调试。射频识别，rfid(radiofrequencyidentification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。作为优选的，终端显示分析装置3：我们选择安卓(android)平台移动介质，如安卓手机或平板，手机或平板上预装软件，软件使用androidstudio作为开发环境经编程完成。软件功能：具有数据读取(蓝牙4.0)与数据库存储(sqlite)功能；软件具有蓝牙自动检测并提示是否开启功能，蓝牙启动后自动启动扫描周边蓝牙设备清单，并手动匹配设定的蓝牙id与对应的助行器进行无线连接，连接上数据监测装置进行读取数据并与病人id一起写入移动介质数据库。
本发明提供的一种助行器的使用方法，包括以下步骤：
步骤a：病人使用助行器行走；
步骤b：数据监测装置2实时采集和存储病人行走参数。
具体使用时：使用助行器对髋、膝关节置换术后的病人进行步行康复治疗的方法：
步骤一：经过髋、膝关节置换术后的病人，术后去枕平卧4小时，将术侧膝关节下垫软枕头，抬高术肢，促进淋巴以及静脉血液的回流，减轻其肿胀状态，并预防深静脉血栓的形成；此段时期内应记录病人下肢神经恢复时间，并观察病人膝关节肿胀情况；
步骤二：术后6小时后，病人神经的感觉以及运动基本恢复，对于髋、膝关节置换病人，若不存在影响病人功能锻炼的并发症，此时应要求病人坐位，可自由活动上肢，要求病人垫高足部，将膝关节处于伸直位以进行伸直锻炼；
步骤三：术后第二天起，无禁忌证病人可使用所述助行器进行相应的辅助下地步态训练，步态训练的目的在于帮助病人适应人工关节，并学习置换后的步态锻炼方法，尽早适应能有效的提高病人的康复程度以及改善其生活质量；进行步态锻炼时动作要领：双手扶助行器，向前行走，抬高术侧膝关节，弯曲至90°，缓慢落下，向前行走；数据监测装置2对准被测病人腿部，在病人双手扶住助行架1后进行步态数据测量记录，终端显示分析装置3通过无线传输模块读取数据，治疗师进行数据分析，以确定病人康复训练实际情况；康复行走训练应根据病人不同的个体情况进行；
步骤四：根据不同病人病程病情不同，综合制定康复计划，通过使用所述助行器获得病人锻炼的时间和抬腿高度数据进行精确数据，并进行数据库存储，这样就形成了大数据终端，为之后接入大数据云台作为技术支持，且能通过数据筛选，迅速得出符合锻炼标准病人与未达标准病人信息，从而督促变得有针对性及精准指导。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。