一种新型柔性外骨骼材料与控制方法与流程

[0001]
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种新型柔性外骨骼材料与控制方法。


背景技术：

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康复外骨骼是一种典型的人机一体化系统，人机关节运动轴线不匹配会造成关节疼痛、运动空间受限等影响康复训练效果，甚至造成患肢二次伤害，因此，康复外骨骼设计时要求尽可能实现人—机关节运动轴线相匹配，最好是柔性的能给患肢提供一定力的同时也不会对患者造成二次伤害。然而，目前的康复外骨骼大都采用刚性结构，很难在患者使用的过程中做到人机一体化，在训练的过程中就会显得很不自然，对于病患本身也很痛苦，当前的康复训练方面仍存在较大缺陷。


技术实现要素：

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(一)解决的技术问题
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针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型柔性外骨骼材料与控制方法，具备轻巧、行动方便等优点，解决了笨重，行动不便，跟人的运动状态有很大的差异的问题。
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(二)技术方案
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为实现上述行动方便目的，本发明提供如下技术方案：包括柔性外骨骼衣和信息采集库，所述柔性外骨骼衣的内部设置有处理模块和数据采集模块，所述处理模块的输入端与数据采集模块的输出端电连接，所述处理模块与信息采集库双向连接，数据采集模块将采集后的信息发送给处理模块，处理模块再将接收到的数据发送至信息采集库。
[0007]
优选的，所述柔性外骨骼衣采用针织方式编制的纤维致动器能产生较大的力，所述柔性外骨骼衣采用梭织方式，则输出力较小，但更具延展性。
[0008]
优选的，所述柔性外骨骼衣的内部设置有无线传输模块，所述无线传输模块与手机终端无线连接。
[0009]
优选的，所述柔性外骨骼衣的内部设置有定时装置，定时装置与处理模块电连接，定时装置包括触摸屏和蜂鸣器。
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本发明要解决的一个技术问题是提供一种新型柔性外骨骼材料的制作方法，包括以下步骤：
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1)将具有生物兼容以及再生的纤维素纱线通过可导电的聚合物进行包覆。
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2)对聚合物施加低电压，离子与溶剂会在聚合物结构进出而改变其大小，当施加正电压时会缩小，负电压时则会扩大。
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3)利用标准工业机械对这种纤维以针织或梭织方式进行编织，开发出能将电能转换成动力的纤维致动器。
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本发明要解决的另一技术问题是提供一种新型柔性外骨骼材料的控制方法，包括以下步骤：
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1)通过让正常人穿戴该柔性外骨骼衣逆向采集信号，正常人运动过程中，数据采
集模块将采集的步态信息传输至处理模块，处理模块再将接收到的步态信息发送至信息采集库，信息采集库建立各个部分的信号与时间的函数进行存储，为了达到所采集步态的准确性，可以多次采集同一个个体步态以及采集不同个体的许多步态信息。
[0016]
2)为了达到所采集步态的适应性，对这些采集的信息根据每一位正常步态信息提供者的个人身高体重等进行分类，建立一个相对庞大的数据库。
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3)建立一个人体步态函数，每一位病患可以输入自己肢体的一些关键性信息，然后利用该函数对应输出一个相对合适该病患的标准步态，找到该步态所对应的所采集的逆向信号，对这些逆向信号进行正向控制，进行病患的康复训练。
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(三)有益效果
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与现有技术相比，本发明提供了一种新型柔性外骨骼材料与控制方法，具备以下有益效果：
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1、该新型柔性外骨骼材料与控制方法，通过一改传统外骨骼的控制作用方式，通过这种新材料，结合全新的控制方式实现一种全新的柔性外骨骼的解决方式，通过该方式有效地解决了传统刚性外骨骼的各种不利缺点，笨重，行动不便，跟人的运动状态有很大的差异，使患者在训练的过程中更加舒适。
[0021]
2、该新型柔性外骨骼材料与控制方法，通过利用该柔性新材料，结合该材料的特点配合以全新的控制方式，以实现一种全新的柔性外骨骼产品，该控制方式采用逆向信号采集的方法进行人体下肢外骨骼信息的采集，并以函数或数据库的方式建立该标准逆向信息采集库，患者可以输入自己肢体的一些关键性信息，然后利用该函数对应输出一个相对合适该病患的标准步态，找到该步态所对应的所采集的逆向信号，对这些逆向信号进行正向控制，进行病患的康复训练。
[0022]
3、该新型柔性外骨骼材料与控制方法，通过设置无线传输模块，无线传输模块与手机终端无线连接，无线传输模块将柔性外骨骼衣的运动状态和运动数据发送至手机终端，患者亲人可以时时监测，以保证患者的安全，所属医生也可连接，以便于收集患者恢复状态的数据，便于制定下一步的康复训练。
[0023]
4、该新型柔性外骨骼材料与控制方法，通过设置定时装置，患者训练时间超过时会对身体造成负荷，不利于患者的康复，因此患者在进行康复训练时，根据医生给与的康复训练时间表，通过触摸屏设置训练时间，当达到训练时间时，处理器启动蜂鸣器发出警示音，提醒患者结束康复训练，从而避免了患者因过度训练而造成的身体负荷受损的情况发生。
附图说明
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图1为本发明提出的一种新型的控制方法结构示意图。
具体实施方式
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下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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实施例一：包括柔性外骨骼衣和信息采集库，柔性外骨骼衣的内部设置有处理模块和数据采集模块，处理模块的输入端与数据采集模块的输出端电连接，处理模块与信息采集库双向连接，数据采集模块将采集后的信息发送给处理模块，处理模块再将接收到的数据发送至信息采集库，通过利用该柔性新材料，结合该材料的特点配合以全新的控制方式，以实现一种全新的柔性外骨骼产品，该控制方式采用逆向信号采集的方法进行人体下肢外骨骼信息的采集，并以函数或数据库的方式建立该标准逆向信息采集库，患者可以输入自己肢体的一些关键性信息，然后利用该函数对应输出一个相对合适该病患的标准步态，找到该步态所对应的所采集的逆向信号，对这些逆向信号进行正向控制，进行病患的康复训练。
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柔性外骨骼衣采用针织方式编制的纤维致动器能产生较大的力，柔性外骨骼衣采用梭织方式，则输出力较小，但更具延展性，通过一改传统外骨骼的控制作用方式，通过这种新材料，结合全新的控制方式实现一种全新的柔性外骨骼的解决方式，通过该方式有效地解决了传统刚性外骨骼的各种不利缺点，笨重，行动不便，跟人的运动状态有很大的差异，使患者在训练的过程中更加舒适。
[0028]
柔性外骨骼衣的内部设置有无线传输模块，无线传输模块与手机终端无线连接，无线传输模块与手机终端无线连接，无线传输模块将柔性外骨骼衣的运动状态和运动数据发送至手机终端，患者亲人可以时时监测，以保证患者的安全，医生也可连接，以便于收集患者恢复状态的数据，便于制定下一步的康复训练。
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柔性外骨骼衣的内部设置有定时装置，定时装置与处理模块电连接，定时装置包括触摸屏和蜂鸣器，患者训练时间超过时会对身体造成负荷，不利于患者的康复，因此患者在进行康复训练时，根据医生给与的康复训练时间表，通过触摸屏设置训练时间，当达到训练时间时，处理器启动蜂鸣器发出警示音，提醒患者结束康复训练，从而避免了患者因过度训练而造成的身体负荷受损的情况发生。
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柔性外骨骼衣的制作方法包括以下步骤：将具有生物兼容以及再生的纤维素纱线通过可导电的聚合物进行包覆，对聚合物施加低电压，离子与溶剂会在聚合物结构进出而改变其大小，当施加正电压时会缩小，负电压时则会扩大，利用标准工业机械对这种纤维以针织或梭织方式进行编织，开发出能将电能转换成动力的纤维致动器。
[0031]
控制方法包括以下步骤：通过让正常人穿戴该柔性外骨骼衣逆向采集信号，正常人运动过程中，数据采集模块将采集的步态信息传输至处理模块，处理模块再将接收到的步态信息发送至信息采集库，信息采集库建立各个部分的信号与时间的函数进行存储，为了达到所采集步态的准确性，可以多次采集同一个个体步态以及采集不同个体的许多步态信息，为了达到所采集步态的适应性，对这些采集的信息根据每一位正常步态信息提供者的个人身高体重等进行分类，建立一个相对庞大的数据库，建立一个人体步态函数，每一位病患可以输入自己肢体的一些关键性信息，然后利用该函数对应输出一个相对合适该病患的标准步态，找到该步态所对应的所采集的逆向信号，对这些逆向信号进行正向控制，进行病患的康复训练。
[0032]
本发明的有益效果是：通过一改传统外骨骼的控制作用方式，通过这种新材料，结合全新的控制方式实现一种全新的柔性外骨骼的解决方式，通过该方式有效地解决了传统刚性外骨骼的各种不利缺点，笨重，行动不便，跟人的运动状态有很大的差异，使患者在训
练的过程中更加舒适，通过利用该柔性新材料，结合该材料的特点配合以全新的控制方式，以实现一种全新的柔性外骨骼产品，该控制方式采用逆向信号采集的方法进行人体下肢外骨骼信息的采集，并以函数或数据库的方式建立该标准逆向信息采集库，患者可以输入自己肢体的一些关键性信息，然后利用该函数对应输出一个相对合适该病患的标准步态，找到该步态所对应的所采集的逆向信号，对这些逆向信号进行正向控制，进行病患的康复训练，无线传输模块与手机终端无线连接，无线传输模块将柔性外骨骼衣的运动状态和运动数据发送至手机终端，患者亲人可以时时监测，以保证患者的安全，所属医生也可连接，以便于收集患者恢复状态的数据，便于制定下一步的康复训练，患者训练时间超过时会对身体造成负荷，不利于患者的康复，因此患者在进行康复训练时，根据医生给与的康复训练时间表，通过触摸屏设置训练时间，当达到训练时间时，处理器启动蜂鸣器发出警示音，提醒患者结束康复训练，从而避免了患者因过度训练而造成的身体负荷受损的情况发生。
[0033]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。