包括信号调理模块210、位置速度感应模块220、蓝 牙模块230、主控芯片240以及电源管理模块250,其中信号调理模块、位置速度感应模块、 蓝牙模块分别与主控芯片连接。
[0022] 所述信号调理模块210,用于将所述康复施力检测装置获取的足底压力信号进行 采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；所述位置速度感应模块220， 用于获取使用者足部的位置速度信号；所述主控芯片240,用于将所述足底压力数字信息 经过压力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号；所述蓝牙模块230,用于将声音 频率信号和位置速度信号发送给上位机；所述电源管理模块250主要提供主控芯片及其附 属其他模块的供电；所述上位机，用于分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的声音以 提醒使用者。
[0023] 本实用新型除了当压力接近受力上限时给与警示外，重点是细化正常负重范围内 压力-音频的转换，通过人耳可辨别的细微的音频变化来反映压力变化，达到利用同侧的 听觉来弥补受损的触压觉功能，使得病人可以通过声音的细微变化直观地获知足底的受力 情况，将发病前的触觉-大脑中枢-运动通路转变成听觉-大脑中枢-运动通路，从而弥补 足底的触压觉功能障碍带来的不利影响。本实用新型下肢康复训练和步行辅助方法，具体 包括如下步骤：
[0024] (1)康复施力检测装置记录足底每个压力传感器每次的压力和时间数据；
[0025] (2)将康复施力检测装置获取的足底压力信号传送给信号调理模块，信号调理模 块对该足底压力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息，其中 足底压力为足底各压力传感器所受压力之和；
[0026] (3)位置速度感应模块获取使用者足部的位置速度信号，并将该位置速度信号通 过蓝牙模块发送给上位机；
[0027] (4)主控芯片将所述足底压力数字信息经过压力音频信号转换算法，转换成对应 的声音频率信号，并将该声音频率信号和位置速度信号通过蓝牙模块发送给上位机；
[0028] (5)上位机分析声音频率和位置速度变化，利用压力音频转换方法，运用仿生学原 理来模仿触压觉的生理过程，建立足底受力与听觉信号间的一对一的联系，并播放相应的 声音以提醒使用者，实现感觉替代功能；
[0029] 所述压力音频转换方法具体为：
[0030] 设定压力零点A、量程下限B、安全值C以及压力上限值D -共四个节点，该四个 节点将足底压力值分为四个档位，当压力值位于A-B段时，无任何声音播放；当压力值位于 C-D段时，播放音调较高的音频，提示接近压力上限值；当压力值超过D时，播放音调尖锐 的音频；当压力值位于B-C段时，配以多种音调的音频，使用者可根据音调不同感知负重大 小，可以根据使用者辨别音频的能力自行设置多种音调。
[0031] 步骤（5)中还包括肌肉痉挛预判方法，同时通过分析各压力传感器的数据变化， 在小腿肌肉痉挛尚未出现之前便可提示即将出现肌痉挛。
[0032] 肌肉痉挛预判的原理：中枢神经损伤的病人在步行等活动过程中，患侧小腿三头 肌张力会逐步增加，即小腿后方的腓肠肌和比目鱼肌过度紧张致使踝关节过度跖屈，导致 在步行等活动时前足区域受到地面的反作用力会逐步增加，前足区的冲量占整个足底的冲 量的比重增加，如图2中的1、2、3、4号压力传感器的所受冲量的比重增大，5号压力感受器 的比重减小，考虑到冲量受到体重、步速等影响，存在个体差异，故利用前足区冲量占总冲 量的比值进行痉挛判定较为准确。设备中每个压力感受器是同步采样压力信号，所以采样 时间即次数相同，故冲量之比可简化为压力传感器压力值的总和的比值。
[0033] 具体方法如下：
[0034] 先设定痉挛触发值Es:记录使用者感觉患肢出现僵硬感的前N步对应的前足区传 感器压力值sql、Sq2、…Sqn和后足区传感器压力值S hl、Sy Shn，其中η彡3 ;计算前足区冲 量占比&作为痉挛触发值，公式如下：
[0035]
【主权项】
1. 一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板和 上位机，其特征在于，所述控制主板包括：信号调理模块，用于将所述康复施力检测装置获 取的足底压力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；位置速 度感应模块，用于获取使用者足部的位置速度信号；主控芯片，用于将所述足底压力数字信 息经过压力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号；蓝牙模块，用于将声音频率信 号和位置速度信号发送给上位机；电源管理模块，用于向信号调理模块、位置速度感应模 块、主控芯片以及蓝牙模块提供电源；所述上位机，用于分析声音频率和位置速度变化，并 播放相应的声音以提醒使用者。
2. 根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述 康复施力检测装置包括压力传感器，康复施力检测装置使用时置于使用者脚底，所述压力 传感器通过接口连接至所述信号调理模块。
3. 根据权利要求2所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述 压力传感器分别与第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头、外侧足弓以及足跟对应设 置。
4. 根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述 康复施力检测装置为康复训练和步行辅助专用鞋或专用鞋垫。
【专利摘要】本实用新型提供一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板和上位机，所述控制主板包括信号调理模块、位置速度感应模块、主控芯片、蓝牙模块以及电源管理模块，将所测压力等信息转变成音频信号，通过分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的声音以提醒使用者，发挥感觉替代功能。建立另一种反馈途径，弥补神经损伤后触压觉功能障碍，从而形成反馈环路指导并提高运动的能力。
【IPC分类】A61H3-00, A61B5-22
【公开号】CN204600508
【申请号】CN201520258438
【发明人】刘郑, 倪朝民, 陈进, 曾菊, 陈城, 吴鸣, 范文祥, 穆景颂, 刘孟, 蒋慧娣
【申请人】曾菊, 陈城, 刘郑
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月24日