CN117122819A - 一种用于电子助行仪的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子助行仪的智能控制系统，包括：脉冲形成和输出系统，包括主机和电极贴，所述主机与所述电极贴电性连接，所述电极贴可拆卸地贴在患者腿部神经肌肉上；运动状态监测系统，包括足底发射器和足底垫，所述足底发射器和所述足底垫电性连接，所述足底信号发射器可拆卸地设置于鞋帮处，所述足底垫可拆卸地设置于鞋内后跟部位置处用于检测患者的行走状态，所述足底发射器和所述主机之间通过无线信号建立通讯，所述主机根据所述足底发射器发出的信号向所述电极贴输出脉冲以刺激患者腿部神经肌肉；主机可及时向电极贴输出脉冲刺激患者腿部神经肌肉，用户的使用体验更佳。

Description

一种用于电子助行仪的智能控制系统

技术领域

本发明涉及电子助行仪技术领域，尤其涉及一种用于电子助行仪的智能控制系统。

背景技术

脑卒中是一种常见疾病，患者在急性抢救后一般都会留下单侧偏瘫的后遗症，导致患侧上下肢功能障碍，无法正常行走，给患者造成痛苦，给家属带来负担。据国家卫健委2011年发布的统计信息，我国脑卒中患者已经超过2800万，全球脑卒中患者人数超过1亿人。可以说，脑卒中以及其后遗症已经成为社会亟待解决的痛点。

市场上常见一些机械式辅助行走产品，只能被动地由患者手持使用，使用不便，功能有限；也有一些电刺激仪器，单纯地输出脉冲刺激作用到人体，模拟按摩作用，用于防止废用性肌肉坏死，与患者的行走动作没有关联，没有提高行走能力的作用，其实际作用效果也十分有限。

因此，有必要提出一种全新的技术方案来解决脑卒中患者的行走问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题，提出了一种智能机器人级别的高科技医疗康复设备，可以模拟正常人行走时发出的脑神经信号，通过成熟的电子技术，在患者的行动与输出电脉冲之间建立了有机联系，在患者发出行走动作的瞬间发出电脉冲刺激患者的肌肉，使肌肉收缩产生行走动作，及时地补充行走的力量，能够显著地提高患者的行走能力。

上述的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种用于电子助行仪的智能控制系统，包括：

脉冲形成和输出系统，包括主机和电极贴，所述主机与所述电极贴电性连接，所述电极贴可拆卸地贴在患者腿部神经肌肉上。

运动状态监测系统，包括足底发射器和足底垫，所述足底发射器和所述足底垫电性连接，所述足底信号发射器可拆卸地设置于鞋帮处，所述足底垫可拆卸地设置于鞋内后跟部位置处用于检测患者的行走状态，所述足底发射器和所述主机之间通过无线信号建立通讯，所述主机根据所述足底发射器发出的信号向所述电极贴输出脉冲以刺激患者腿部神经肌肉。这种工作方式称为足底触发模式；

运动状态监测系统还有一种工作方式，即通过主机内的角度传感器完成，角度传感器可以感知患者行走时腿部的角度变化，以此分析判断患者的行走情况，并适时发出动作信号，这种工作方式称为倾角触发模式。

实际使用中，可以根据患者的具体情况来选择足底触发方式或者倾角触发方式。

辅助装置，用于将主机固定在患者患侧腿部，其可拆卸地设置于患者的小腿上，所述主机可拆卸地设置于所述辅助装置上。

在一些实施例中，所述足底垫包括压力传感器、硅胶垫、第一引线和第一插头，其中所述压力传感器设置于所述硅胶垫内，所述第一引线一端与所述压力传感器相连接，另一端与所述第一插头相连接，所述第一插头用于与所述足底发射器相连接。

在一些实施例中，所述足底发射器包括第一前盖、第一中框、第一后盖、第一电路板、第一锂电池、第一电源按键和卡夹，其中所述第一前盖、所述第一中框和所述第一后盖依次组装在一起形成发射器外壳，所述第一电路板和所述第一锂电池设置于所述发射器外壳内，所述第一电源按键设置于所述发射器外壳侧边且与所述第一电路板相配合，所述卡夹设置于所述发射器外壳上用于将所述足底发射器可拆卸地设置于鞋帮上，在所述第一电路板上设置有第一插座用于与所述第一插头相连接；

在所述第一电路板上设置有无线模块、USB接口、电源管理模块和信号分析及处理电路。

在一些实施例中，所述主机包括第二前盖、第二中框、第二后盖、第二电路板、第二锂电池和第二电源按键，其中所述第二前盖、所述第二中框和所述第二后盖依次组装在一起形成主机外壳，所述第二电路板和所述第二锂电池设置于所述主机外壳内，所述第二电源按键设置于所述主机外壳侧边且与所述第二电路板相配合；

在所述第二电路板上设置有第二插座、无线模块、USB接口、角度传感器、波形形成电路、放大电路以及电源管理电路。

在一些实施例中，所述电极贴包括凝胶电极、第二引线和第二插头，所述第二引线一端与所述凝胶电极相连接，另一端与所述第二插头相连接，所述第二插头可插入到所述第二插座内。

在一些实施例中，所述辅助装置包括绑带基体，在所述绑带基体两端之间连接有拉带，在所述拉带上设置有卡扣，在所述绑带基体上设置有用于安装所述主机的卡位，所述绑带采用针织的弹性材料制成。

在一些实施例中，所述主机向所述电极贴输出的为低频脉冲刺激，其波形为双向对称脉冲；

或者，所述主机向所述电极贴输出的为双向对称低频电流，其脉冲强度、频率、脉冲宽度和/或持续时长是可调整的。

与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：

本发明基于当前成熟的传感器技术、脉冲波产生技术和控制系统技术，从监测患者行走步态，到形成刺激脉冲作用到人体，矫正步态，提高行走能力，形成了一个完整的闭环系统，很好地解决了脑卒中后遗症患者行走困难的问题。

本发明可以动态监测患者行走的步态，模拟人行走时的脑神经信号，适时发出电刺激，使患者患肢侧腿部肌肉产生收缩带动踝关节产生背屈抬腿动作，实现了提高患者行走能力的目的。

本发明提供的电子助行仪的智能控制系统，主机可及时向电极贴输出脉冲刺激患者腿部神经肌肉，用户的使用体验更佳。

运动状态监测系统与脉冲形成和输出系统之间通过无线信号建立通讯，脉冲形成和输出系统可以根据患者的行走状态适时输出电脉冲，刺激患者的腓肌肉神经，使肌肉受刺激产生收缩，带动踝关节产生背屈动作，达到提高行走能力、促进康复的目的。

本发明的提出，为广大患者提高行走能力带来了希望，为患者家属减轻了负担，也为解决社会痛点带来了可能性。

附图说明

图1是实施例中智能控制系统的立体示意图；

图2是实施例中智能控制系统的局部分解图；

图3是实施例中脉冲形成和输出系统的分解示意图；

图4是实施例中运动状态监测系统的分解示意图；

图5是实施例中辅助装置的立体示意图。

图中：主机1、第二前盖11、第二中框12、第二后盖13、第二电路板14、第二锂电池15、第二电源按键16、第二插座17、电极贴2、凝胶电极21、第二引线22、第二插头23、足底发射器3、第一前盖31、第一中框32、第一后盖33、第一电路板34、第一锂电池35、第一电源按键36、卡夹37、第一插座38、足底垫4、压力传感器41、硅胶垫42、第一引线43、第一插头44、辅助装置5、绑带基体51、拉带52、卡扣53、卡位510、角度传感器6。

具体实施方式

以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例一：如图1至图5所示，本实施例提供一种用于电子助行仪的智能控制系统，包括：

脉冲形成和输出系统，包括主机1和电极贴2，所述主机1与所述电极贴2电性连接，所述电极贴2可拆卸地贴在患者腿部神经肌肉上；

运动状态监测系统，包括足底发射器3和足底垫4，所述足底发射器3和所述足底垫4电性连接，所述足底信号发射器3可拆卸地设置于鞋帮处，所述足底垫4可拆卸地设置于鞋内后跟部位置处用于检测患者的行走状态，所述足底发射器3和所述主机1之间通过无线信号建立通讯，所述主机1根据所述足底发射器3发出的信号向所述电极贴2输出脉冲以刺激患者腿部神经肌肉；

辅助装置5，其可拆卸地设置于患者的小腿上，所述主机1可拆卸地设置于所述辅助装置5上。

本实施例所提供的一种用于电子助行仪的智能控制系统，主机1可及时向电极贴2输出脉冲刺激患者腿部神经肌肉，用户的使用体验更佳。

运动状态监测系统与脉冲形成和输出系统之间通过无线信号建立通讯，脉冲形成和输出系统可以根据患者的行走状态适时输出电脉冲，刺激患者的腓肌肉神经，使肌肉受刺激产生收缩，带动踝关节产生背屈动作，达到提高行走能力、促进康复的目的。

进一步的，所述足底垫4包括压力传感器41、硅胶垫42、第一引线43和第一插头44，其中所述压力传感器41设置于所述硅胶垫42内，所述第一引线43一端与所述压力传感器41相连接，另一端与所述第一插头44相连接，所述第一插头44用于与所述足底发射器3相连接，足底垫4的设计简单、合理，工作更为稳定、可靠，可以有效检测患者的行走状态。

在本实施例中，所述足底发射器3包括第一前盖31、第一中框32、第一后盖33、第一电路板34、第一锂电池35、第一电源按键36和卡夹37，其中所述第一前盖31、所述第一中框32和所述第一后盖33依次组装在一起形成发射器外壳，所述第一电路板34和所述第一锂电池35设置于所述发射器外壳内，所述第一电源按键36设置于所述发射器外壳侧边且与所述第一电路板34相配合，所述卡夹37设置于所述发射器外壳上用于将所述足底发射器3可拆卸地设置于鞋帮上，在所述第一电路板34上设置有第一插座38用于与所述第一插头44相连接，足底发射器3的结构简单，工作更为稳定、可靠，利于实现与足底垫4的电性连接；

在所述第一电路板34上设置有无线模块、USB接口、电源管理模块和信号分析及处理电路，足底发射器3通过无线模块与主机1实现无线通讯连接。

进一步的，所述主机1包括第二前盖11、第二中框12、第二后盖13、第二电路板14、第二锂电池15和第二电源按键16，其中所述第二前盖11、所述第二中框12和所述第二后盖13依次组装在一起形成主机外壳，所述第二电路板14和所述第二锂电池15设置于所述主机外壳内，所述第二电源按键16设置于所述主机外壳侧边且与所述第二电路板14相配合，主机1的结构简单，工作更为稳定、可靠，利于实现与电极贴2的电性连接；

在所述第二电路板14上设置有第二插座17、无线模块、USB接口、角度传感器6、波形形成电路、放大电路以及电源管理电路，主机1通过无线模块与足底发射器3实现无线通讯连接。

优选的，所述电极贴2包括凝胶电极21、第二引线22和第二插头23，所述第二引线22一端与所述凝胶电极21相连接，另一端与所述第二插头23相连接，所述第二插头23可插入到所述第二插座17内，电极贴2的设计简单、合理，工作更为稳定、可靠，可以有效刺激患者患侧腿部腓神经处，肌肉受电流刺激产生收缩，带动踝关节产生背屈动作，从而实现提高患者行走能力，促进康复的目的。

进一步的，所述辅助装置5包括绑带基体51，在所述绑带基体51两端之间连接有拉带52，在所述拉带52上设置有卡扣53，在所述绑带基体51上设置有用于安装所述主机1的卡位510，所述绑带基体51采用针织的弹性材料制成，由此可方便地将绑带基体51固定于患者上，且更为舒适，通过通过设置的卡位510方便主机1的安装。

在本实施例中，卡位510包括左右两个，由此用户可根据使用需求放置主机1位置。

优选的，所述主机1向所述电极贴2输出的为低频脉冲刺激，其波形为双向对称脉冲，由此可避免非对称波形可能存在的直流成分对人体组织产生的直流电解作用，因而导致人体的不适；

或者，所述主机1向所述电极贴2输出的为双向对称低频电流，其脉冲强度、频率、脉冲宽度和/或持续时长是可调整的，以适应不同的患者，满足不同患者不同的使用需求。

更优选的，在所述主机1内设置有角度传感器6用于检测和/或判断患者的行走状态，即通过角度传感器监测患者在行走时腿部的角度变化来分析判断患者的行走状态，以此适时发出刺激脉冲。

使用时，足底垫4放在使用者患侧脚底，足底垫4的第一插头44插入足底发射器3的第一插座38内从而实现与足底发射器3的电性连接，足底发射器3用卡夹37固定在患侧鞋上。脉冲形成和输出系统的两个凝胶电极21贴在患者患侧腿部腓神经处，电极贴2的第二插头23插入主机1的第二插座17从而与主机进行电性连接。足底发射器3与主机1均设有无线模块，并通过无线模块建立数据通讯联系。

患者在行走时，放置于其脚下的压力传感器41可以监测到患者行走时足底压力的变化，足底发射器3对此压力的变化进行分析，并通过无线信号将分析结果传递给主机1，主机1再据此适时输出脉冲刺激电流，此电流通过电极贴2作用到患者腓神经肌肉上，肌肉受电流刺激产生收缩，带动踝关节产生背屈动作，从而实现提高患者行走能力，促进康复的目的。

即患者行走时，主机1会根据患者行走的步态每当脚跟离开地面时会输出刺激信号，产生合适的脚背屈动作。主机给予低频脉冲电刺激并辅以时序性方式输出，以期获得模拟正常功能的协调动作。通过压力传感器来控制电流刺激腓神经支配的肌肉，产生踝关节背屈，以帮助患者提高和改善行走能力。

以上，通过足底传感器来分析判断患者行走状态进而发出刺激脉冲的方式叫做足底模式。

另外一种模式叫做倾角模式。即通过设置在主机内的角度传感器来分析判断患者的行走状态，进而据此适时发出刺激脉冲，亦可以收到同样的效果。其动作过程不再赘述。

实际使用时，具体的患者可以根据自己的情况，在足底模式和倾角模式中选择一种。系统默认的模式是足底模式。

此外，可通过改变凝胶电极21的位置，就可以得到患侧足向内侧背屈或向外侧背屈的不同作用效果，因此根据患者足内翻或足外翻的不同情况来调节电极位置，就可以达到矫正行走动作的目的。

同样的，针对不同失能严重程度的患者，也可以通过改变输出脉冲的参数，调整矫正力度，以此达到理想的效果。通常可以选择调节的参数有：输出强度(电压和电流的大小)、脉冲频率、脉冲(波形)宽度、脉冲持续时间等。

由于脉冲中可能存在的直流分量会对人体组织产生电解作用，从而引起副作用并造成人体不适，所以优选地，我们采用了双向对称平衡脉冲，即在一个脉冲周期中能够输出包含正负两种极性的波形，且正负电荷相等，不会产生一般电刺激仪器由于长时间输出单极性的脉冲，导致人体皮肤和肌肉受到电解损伤的情况，保证了使用者可以进行长时间使用而不产生副作用。

以上参数的调整，可使产品对具体的患者有了更加广泛的适应性。

本实施例所提供一种用于电子助行仪的智能控制系统，通过运动状态监测系统以及脉冲形成和输出系统，在偏瘫患者行走时根据其运动状态适时地输出电脉冲，刺激患者肌肉使患者的踝关节产生背屈动作，从而实现行走动作，可以提高患者的行走能力并进一步促进康复。该技术给广大脑卒中后遗症患者带来了福音，具有广阔的市场前景。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于，包括：

脉冲形成和输出系统，包括主机(1)和电极贴(2)，所述主机(1)与所述电极贴(2)电性连接，所述电极贴(2)可拆卸地贴在患者腿部神经肌肉上；

运动状态监测系统，包括足底发射器(3)和足底垫(4)，所述足底发射器(3)和所述足底垫(4)电性连接，所述足底信号发射器(3)可拆卸地设置于鞋帮处，所述足底垫(4)可拆卸地设置于鞋内后跟部位置处用于检测患者的行走状态，所述足底发射器(3)和所述主机(1)之间通过无线信号建立通讯，所述主机(1)根据所述足底发射器(3)发出的信号向所述电极贴(2)输出脉冲以刺激患者腿部神经肌肉；

辅助装置(5)，其可拆卸地设置于患者的小腿上，所述主机(1)可拆卸地设置于所述辅助装置(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述足底垫(4)包括压力传感器(41)、硅胶垫(42)、第一引线(43)和第一插头(44)，其中所述压力传感器(41)设置于所述硅胶垫(42)内，所述第一引线(43)一端与所述压力传感器(41)相连接，另一端与所述第一插头(44)相连接，所述第一插头(44)用于与所述足底发射器(3)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述足底发射器(3)包括第一前盖(31)、第一中框(32)、第一后盖(33)、第一电路板(34)、第一锂电池(35)、第一电源按键(36)和卡夹(37)，其中所述第一前盖(31)、所述第一中框(32)和所述第一后盖(33)依次组装在一起形成发射器外壳，所述第一电路板(34)和所述第一锂电池(35)设置于所述发射器外壳内，所述第一电源按键(36)设置于所述发射器外壳侧边且与所述第一电路板(34)相配合，所述卡夹(37)设置于所述发射器外壳上用于将所述足底发射器(3)可拆卸地设置于鞋帮上，在所述第一电路板(34)上设置有第一插座(38)用于与所述第一插头相连接；

在所述第一电路板(34)上设置有无线模块、USB接口、电源管理模块和信号分析及处理电路。

4.根据权利要求1所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述主机(1)包括第二前盖(11)、第二中框(12)、第二后盖(13)、第二电路板(14)、第二锂电池(15)和第二电源按键(16)，其中所述第二前盖(11)、所述第二中框(12)和所述第二后盖(13)依次组装在一起形成主机外壳，所述第二电路板(14)和所述第二锂电池(15)设置于所述主机外壳内，所述第二电源按键(16)设置于所述主机外壳侧边且与所述第二电路板(14)相配合；

在所述第二电路板(14)上设置有第二插座(17)、无线模块、角度传感器(6)、USB接口、波形形成电路、放大电路以及电源管理电路。

5.根据权利要求4所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述电极贴(2)包括凝胶电极(21)、第二引线(22)和第二插头(23)，所述第二引线(22)一端与所述凝胶电极(21)相连接，另一端与所述第二插头(23)相连接，所述第二插头(23)可插入到所述第二插座(17)内。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述辅助装置(5)包括绑带基体(51)，在所述绑带基体(51)两端之间连接有拉带(52)，在所述拉带(52)上设置有卡扣(53)，在所述绑带基体(51)上设置有用于安装所述主机(1)的卡位(510)，所述绑带基体(51)采用针织的弹性材料制成。

7.根据权利要求1至5任一所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：所述主机(1)向所述电极贴(2)输出的为低频脉冲刺激，其波形为双向对称脉冲；

或者，所述主机(1)向所述电极贴(2)输出的为双向对称低频电流，其脉冲强度、频率、脉冲宽度和/或持续时长是可调整的。

8.根据权利要求1至5任一所述的一种用于电子助行仪的智能控制系统，其特征在于：在所述主机(1)内设置有角度传感器用于检测和/或判断患者的行走状态。