專利名稱：可自動判斷式助行器的制作方法
技術領域：
本發明屬于幫助病人或殘疾人走動的器具，特別是一種可自動判斷式助行器。
背景技術：
行走是人類日常生活中重復最多的一種動作，步行能力低下的原因可以有很多種。主要包括顱腦損傷、中樞系統損傷和各類周圍神經系統病變導致的脛骨前肌無力等 ’最典型的病癥表現例如中風、腦外傷、脊髓損傷和疾病、偏癱、腦癱等導致的足內翻、足下垂。患者是否具有良好的步行能力直接關系到他們的獨立生活能力、生活質量以及回歸融入社會的期望。因此，在各類異常步態的病癥中，恢復患者的步行能力是最主要的康復目標。以典型中風為例，隨著人口老齡化、社會變革帶來的心理壓力增加及膳食結構的改變，中風發病呈上升趨勢。我國中風發病率為120-180/10萬，是美國的2倍，死亡率60-120/10萬，幸存者中85%留有運動功能障礙，不同程度喪失勞動能力，給家庭和社會造成沉重的負擔，據衛生部統計，每年全國因本病支出的醫療、康復、護理費用接近400億元。因此，設計一種穿戴式的可普遍為更多人群服務的助行器，并且結合智能報警功能，成為現今社會狀況的迫切要求和趨勢。現有的助行器主要分為三種形式:機械結構式、植入神經式電刺激和外部電刺激式。機械結構式存在的問題是體積大，負荷重，使用不方便，易對患者造成皮膚磨損，外形古怪，易讓用戶產生自卑感。植入神經式電刺激存在的問題是需手術植入，增加了對病人的創傷,植入體內材料組織相容性風險大,體外導線復雜,肢體殘疾病人不宜操作,整體治療費用很高。外部電刺激式分為穿戴式和非穿戴式，非穿戴式存在的問題是用戶不方便使用，一些附加智能步態分析功能，需要醫生的輔助設置，用戶不能完全獨立操作；價格相對昂貴，市場普及率低。中國實用新型專利申請說明書“實用電子助行器”(申請號89215145.5，公告日1991年8月14日)公開了一種適用于因中樞神經受損而致下肢運動障礙病人的電子助行器，包括一個受控脈沖發生器、一個腳踏開關、一對體內電極和與之相配的體外保護裝置。該裝置存在體內電極，需手術植入，增加了對病人的創傷。中國發明專利公開說明書“電子助行器”(公開號CN86100635A，
公開日1987年8月19日)公開了一種對動物及人體肢體機能進行電刺激從而實現助行與治療功能的儀器，包括一個脈沖發生器、一個輸出電壓選擇器、一對刺激電極、一個步行控制開關和一功能擴展器。該種助行器需要將刺激電極的正負電極片固定在患者膝關節下內、外側并將一片電極固定于腓骨小頭下然后通電，不方便使用。現有助行器使用不方便，沒有報警 功能。經過試驗證實，人體在大量運動后，會造成局部的脂肪組織等相關組織的減少，而脂肪等組織的導電性要遠低于人體瘦組織，故通過導電性的檢測，即可判斷人體內脂肪的含量，進而判斷人體運動是否已經超過身體極限
發明內容
本發明的目的在于提供一種可自動判斷式助行器，結構簡單，使用方便，而且具有在病人發生意外情況時報警的功能。實現本發明目的的技術解決方案為:一種可自動判斷式助行器，包括穿戴式保護結構，所述穿戴式保護結構中設有一對左腿電極和一對是右腿電極，還包括附著在穿戴式保護結構上的主機。所述助行器還包括健康提醒單元，包括:與所述左腿電極或右腿電極連接的恒流電源；與所述右腿電極或左腿電極連接的電流檢測裝置；與所述電流檢測連接的電流比較器和存儲單元；當使用者處于健康未運動狀態，所述恒流電源發出恒定的電流，所述電流檢測裝置檢測該電流，得到該電流的電流強度和電壓信息，存儲在存儲單元中，作為基礎值；在使用者使用過程中，所述恒流電源按固定時間間隔發出所述的恒定電流，所述電流檢測裝置分析所述各電流的電流強度和電壓信息，所述電流比較器將這些電流信息與所述基礎值進行比較，當偏離基礎值較大時，所述電流比較器向所述主機發出警示信息，所述主機向使用者發出提示。進一步地，所述主機包括主控制器以及分別與主控制器相連的助行脈沖發生器、報警器、顯示器、開關和電源，所述主控制器用于控制助行脈沖的生成、控制報警的發出或停止發出以及控制顯示的內容，所述助行脈沖發生器用于生成一對受控脈沖并通過電極輸出，所述報警器用于發出或停止發出聲音報警信號、顯示報警信號及網絡、藍牙通信報警信號，所述顯示器用于顯示溫度、電量、時間及報警信息內容，所述開關于根據用戶的使用需求進行電源開關控制、左右電極選擇開關控制、刺激強度選擇開關控制、報警開關控制及網絡信號開關控制，所述電源向主 機各功能模塊供電。本發明與現有技術相比，其顯著優點:1、結構緊湊，使用方便，可直接一體式穿戴在腿部部位或者分別穿戴在腿部及腰部處；將體外電極安放在穿戴式設備中，在起到輔助治療作用同時，也避免了對皮膚的損傷；2、使用人性化，充分利用了無線網絡的智能報警功能，使患者得到及時救助；3、結構簡單，造價低，可被更多消費者接受。4、通過檢測腿部導電性的變化，進而分析腿部脂肪含量的變化，從而得出當前使用者的運動強度，可以為日常的行走訓練提供客觀和精確的提示，在達到一定鍛煉量的同時，不會因運動量過大而對肌體組織造成傷害，而且由于采用的技術成熟，成本相對低廉，十分便于推廣和使用。
圖1是本發明可自動判斷式助行器的結構示意圖。圖2是圖1的平面示意圖。圖3是本發明可自動判斷式助行器的主機方框圖。圖4是本發明可自動判斷式助行器的電原理圖。圖5是報警器的電原理圖。
圖6是助行脈沖發生器的電原理圖。
圖7是本發明的電控系統模塊圖。圖中，I為穿戴式保護結構，2、3為左腿電極，4、5為右腿電極，6為主機，61為主控制器，62為助行脈沖發生器，63為報警器，64為顯示器，65為開關，66為電源。
具體實施例方式如圖1、圖2，本發明的可自動判斷式助行器，包括穿戴式保護結構1，所述穿戴式保護結構I中設有一對左腿電極2、3和一對是右腿電極4、5，還包括主機6,所述主機6安裝在穿戴式保護結構I上。安裝方式可以是固定安裝，也可以是可拆式安裝。如圖3，主機6包括主控制器61以及分別與主控制器61相連的助行脈沖發生器62、報警器63、顯不器64、開關65和電源66。其中，主控制器61用于控制助行脈沖的生成、控制報警的發出或停止發出以及控制顯示的內容；助行脈沖發生器62用于生成一對受控脈沖并通過電極輸出；報警器63用于發出或停止發出聲音報警信號、顯示報警信號及網絡、藍牙通信報警信號；顯示器64用于顯示溫度、電量、時間及報警信息內容；開關65用于根據用戶的使用需求進行電源開關控制、左右電極選擇開關控制、刺激強度選擇開關控制、報警開關控制及網絡、藍牙通信開關控制；電源66向主機6的各功能模塊供電。助行脈沖發生器62和報警器63是本發明中兩大主要功能模塊，此兩種功能模塊的結合可為用戶提供更為人性化的服務，也是本發明的最主要的創新點。助行脈沖發生器62的 電極刺激選擇通過左右兩腿的電極之一來傳導給左腿或右腿，電極刺激的強度也是用戶自行選擇的。如圖4所示，電極刺激的生成過程主要是這樣的:用戶通過強度控制開關來選擇自己所需要的刺激強度，主控制器61接收到了強度控制開關發送來的信號，即刻進行相關的數據運算處理，發出對應主頻率的脈沖信號，并將此信號經升壓變壓器處理；在主控制器61發出主頻率脈沖信號的同時，會同時命令發出一對幅度相同、相位相反的控制脈沖，此對控制脈沖通過兩個開關三極管的導通、截止來控制主頻率脈沖信號在經升壓變壓器后發出幅度相同、相位相反的一對可調刺激電脈沖，最終發出的脈沖信號通過左右電極選擇開關來選擇左右腿的實際使用電極。報警器63是利用現代無線網絡技術進行報警的，報警方式主要可分為兩種:一種是自動報警，一種是用戶控制報警。自動報警分為兩種情況:第一即用戶發生了如跌倒的意外，通過角度傳感器給主控制器發送跌倒數據，主控制器將控制自動15S左右延遲蜂鳴報警；第二即用戶事先已開啟了短信或網絡傳輸信號的控制開關，主控制器收到跌倒數據時也可同時控制自動15S左右延遲短信或網絡報警。用戶控制報警則是用戶通過短信或網絡、藍牙通信傳輸信號的控制開關主動發送報警信號，例如藍牙智能終端可和帶有藍牙功能的手機等智能終端連接，通過智能終端進行設定，定位和傳輸報警。例如用戶在發生跌倒、迷路等意外情況時。在發生報警的同時，主控制器會控制停止電脈沖刺激的發生。顯示器64包括溫度、電量、時間及報警顯示。溫度顯示是利用了溫度傳感器來感知環境溫度，并將數據返回給主控制器，通過計算再將結果通過顯示屏傳遞給用戶；電量顯示由主控制器根據電壓的變化顯示在顯示屏中；時間顯示從脈沖發生開始計時直至結束，由主控制器來計算控制，方便用戶記錄治療的時間；報警顯示根據用戶自主或非自主的報警信號，由主控器控制屏幕的顯示。整體顯示電路的增設可以幫助用戶更加直觀的使用產品O各功能模塊可以有多種實施方式，下面介紹一種實施例。圖4為本實施例的主控電路圖，主控芯片為LM3S811，型號是48腳的LQFP封裝。該電路用于連接相關功能模塊，運算控制處理相關功能模塊。控制管腳與相應功能模塊的連接關系為:報警模塊相關管腳:22腳——聲音報警控制，27、28、36腳——網絡報警控制，17、18、36腳——藍牙智能控制終端；助行脈沖發生模塊相關管腳:14、25、26、29腳——連接助行脈沖發生電路；主要檢測數據通信端口:44、45、46、47、48腳——利用連接兩個74HC595來擴展主控制器的端口，用來連接角度傳感器相關端口以及顯示屏的數據端口 ；30腳——用來連接溫度傳感器的端口；顯示模塊相關管腳:19、20、21腳——顯示屏的控制端口，13——用來連接檢測電量的反饋電路端口；開關模塊相關管腳:41、42、43腳——連接電刺激強度控制開關，11腳——連接報警控制開關，12——連接網絡信號控制開關。圖5是報警器的電原理圖:分為聲音報警以及無線網絡報警；網絡標號SPK與主控芯片的22管腳連接 ，根據是否需要聲音報警的需求，主控制器給予22管腳O或I的命令，為O時三極管Q13導通,揚聲器發出聲音報警,為I時三極管Q13截止,揚聲器不發出報警提示；網絡標號enable、UlTX、UlRX與主控芯片36、28、27管腳連接，主控芯片給予36管腳O或I的命令使能控制無線網絡報警模塊的工作與否，28、27管腳為主控芯片與無線網絡報警模塊的數據發送和接收的通信過程；網絡標號enable、UORX, UOTX與主控芯片36、17、18管腳連接，主控芯片給予36管腳O或I的命令使能控制藍牙智能終端的工作與否，17、18管腳為主控芯片控制藍牙智能終端的通信過程。圖6為助行脈沖發生器電原理圖，網絡標號PWM與主控芯片的29腳連接，主控芯片經29腳發出可調個數的內部脈沖，以控制三極管Q3的導通、截止，再通過電感LI限流、二極管D3整流及電容C3的積分作用，產生幅度可調的功率脈沖信號傳至升壓變壓器Tl ；同時Ul用以感知此功率脈沖的相位，由PWM_IN接主控芯片的14管腳傳至主控芯片，主控芯片根據收到的相位信息，經主控芯片的26、25腳分別產生兩個控制脈沖PWM+、PWM_，用以控制三極管Q1、Q2的導通，在升壓變壓器Tl次級產生相位相反、幅度相同、幅度可調的電刺激脈沖；發出的電刺激脈沖由左、右電極開關選擇左、右腿電極。圖7為健康提醒單元，通過檢測運動前后人體導電性的變化，分析當前的運動程度，主要包括:與所述左腿電極2，3或右腿電極4，5連接的恒流電源71，優選的，該恒流電源71為便攜式移動電源，由電池供電，所述左腿電極2，3或右腿電極4，5可以為貼片電極，作為輸入端或輸出端，即恒流電源71產生的電流通過左腿電極2，3或右腿電極4，5將電流輸入腿部組織。同時右腿電極4，5或左腿電極2，3的貼片電極作為電流的輸出端即連接電流檢測裝置72，作為肌體組織通過電流的檢測端。相應的，該電流檢測裝置72還連接有電流比較器73和存儲單元74。
當使用者處于健康未運動狀態，即腿部組織中蛋白、脂肪和糖的存儲較多時，所述恒流電源71發出恒定的電流，所述電流檢測裝置72檢測該電流，得到該電流的電流強度和電壓信息，存儲在存儲單元74中，作為基礎值。在使用者使用過程中，所述恒流電源71按固定時間間隔發出所述的恒定電流，所述電流檢測裝置72分析所述各電流的電流強度和電壓信息，所述電流比較器73將這些電流信息與所述基礎值進行比較，當偏離基礎值較大時，所述電流比較器73向所述主機6發出警示信息，所述主機向使用者發出提示。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或 改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種可自動判斷式助行器，包括穿戴式保護結構(I)，所述穿戴式保護結構(I)中設有一對左腿電極(2，3)和一對是右腿電極(4，5)，其特征在于:還包括主機(6)，所述主機(6)安裝在穿戴式保護結構(I)上； 所述助行器還包括健康提醒單元，包括: 與所述左腿電極(2，3)或右腿電極(4，5)連接的恒流電源(71)； 與所述右腿電極(4，5)或左腿電極(2，3)連接的電流檢測裝置(72)； 與所述電流檢測(72)連接的電流比較器(73)和存儲單元(74)； 當使用者處于健康未運動狀態，所述恒流電源(71)發出恒定的電流，所述電流檢測裝置(72)檢測該電流，得到該電流的電流強度和電壓信息，存儲在存儲單元(74)中，作為基礎值； 在使用者使用過程中，所述恒流電源(71)按固定時間間隔發出所述的恒定電流，所述電流檢測裝置(72)分析所述各電流的電流強度和電壓信息，所述電流比較器(73)將這些電流信息與所述基礎值進行比較，當偏離基礎值較大時，所述電流比較器(73)向所述主機(6)發出警示信息，所述主機向使用者發出提示。
2.根據權利要求1所述的可自動判斷式助行器，其特征在于:所述主機(6)包括主控制器(61)以及分別與主控制器(61)相連的助行脈沖發生器(62)、報警器(63)、顯示器(64)、開關(65 )和電源(66 ); 所述主控制器(61)用于控制助行脈沖的生成、控制報警的發出或停止發出以及控制顯示的內容； 所述助行脈沖發生器(62)用于生成一對受控脈沖并通過電極輸出； 所述報警器(63)用于發出或停止發出聲音報警信號、顯示報警信號、網絡報警信號及藍牙終端控制通信報警； 所述顯示器(64)用于顯示溫度、電量、時間及報警信息內容； 所述開關(65)用于根據用戶的使用需求進行電源開關控制、左右電極選擇開關控制、刺激強度選擇開關控制、報警開關控制及網絡、藍牙終端信號開關控制； 所述電源(66)向主機(6)各功能模塊供電。
全文摘要
本發明公開了一種可自動判斷式助行器，包括穿戴式保護結構，穿戴式保護結構中設有一對左腿電極和一對是右腿電極，還包括附著在穿戴式保護結構上的主機，所述主機包括主控制器以及分別與主控制器相連的助行脈沖發生器、報警器、顯示器、開關和電源，主控制器用于控制助行脈沖的生成、控制報警的發出或停止發出以及控制顯示的內容，助行脈沖發生器用于生成一對受控脈沖并通過電極輸出，報警器用于發出或停止發出聲音報警信號、顯示報警信號及網絡、藍牙通信報警信號。本發明不但結構簡單，使用方便，而且能在病人發生意外情況時及時報警。
文檔編號A61N1/36GK103203075SQ20131008695
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者鐘志, 趙裕旭, 錢夢夢 申請人:南京滋豐電子科技有限公司