本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助康復(fù)設(shè)備領(lǐng)域，具體一種糖尿病足生物反饋裝置，以及控制糖尿病足生物反饋裝置的反饋方法。

背景技術(shù)：

1、足是重要的感覺器官，在站立和行走時(shí)對(duì)身體的感覺輸入中起著不可或缺的作用。當(dāng)足底觸覺閾值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)時(shí)，足底的感覺反饋處于穩(wěn)定狀態(tài)，保證運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡。但是對(duì)于糖尿病足的患者而言，由于足底的神經(jīng)或血管的病變，足部的觸感發(fā)生退化，相應(yīng)的觸覺閾值也會(huì)升高，從而導(dǎo)致原有的步態(tài)模式被打破，而步態(tài)模式的異常則加劇足底壓力不合理的分配，抑制了足與地面相互作用的有效力反饋。足底壓力的異常顯著增加了足部潰瘍的風(fēng)險(xiǎn)，患者甚至可能遭受下肢截肢的風(fēng)險(xiǎn)。因此，降低足底的壓力閾值，恢復(fù)原有的觸感反饋，是延緩和預(yù)防糖尿病足病程進(jìn)展的可行性方案。

2、人體是一個(gè)復(fù)雜的鏈?zhǔn)较到y(tǒng)，在控制系統(tǒng)中，輸入部分發(fā)出指令，若輸出部分不再向輸入部分提供反饋，即為開環(huán)控制系統(tǒng)；輸出部分能夠向輸入部分提供反饋的控制系統(tǒng)則是閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩者的區(qū)別在于，輸出部分的信號(hào)是否能反饋給輸出部分，或者說(shuō)能否被輸出部分感知。大腦作為人體主要的控制中心，其主要的運(yùn)作方式分為三種，分別是自主運(yùn)作控制、自動(dòng)運(yùn)作控制以及潛意識(shí)運(yùn)作控制：1)自主運(yùn)作，這是人們能夠普遍理解的一種運(yùn)作方式，它通過(guò)人體清醒的意識(shí)來(lái)執(zhí)行，如進(jìn)食、運(yùn)動(dòng)、閱讀等行為。由于意識(shí)的清醒以及在運(yùn)作過(guò)程中存在視覺、聽覺觸覺等反饋，這些行為往往是持續(xù)進(jìn)行的，屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。2)自動(dòng)運(yùn)作，這類運(yùn)作也被稱為植物神經(jīng)系統(tǒng)，往往是維持人體生命必須的運(yùn)作，其中部分的自動(dòng)運(yùn)作又會(huì)受到自主運(yùn)作的控制。即使失去意識(shí)，大腦的自動(dòng)運(yùn)作也會(huì)維持人體內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是人體無(wú)法通過(guò)自我感知得到這些系統(tǒng)的運(yùn)作情況，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。3)潛意識(shí)運(yùn)作，相對(duì)于有意識(shí)而言，這類運(yùn)作是人體不自主的一種大腦活動(dòng)。在清醒狀態(tài)下，潛意識(shí)往往不表現(xiàn)，但是當(dāng)自主意識(shí)減弱或者消失時(shí)，潛意識(shí)往往會(huì)主導(dǎo)大腦的工作。

3、生物反饋的原理主要是基于自動(dòng)運(yùn)作的開環(huán)系統(tǒng)展開的，傳統(tǒng)的理論認(rèn)為植物性神經(jīng)系統(tǒng)所支配的器官無(wú)法進(jìn)行學(xué)習(xí)，同樣也無(wú)法通過(guò)自我意識(shí)控制，但是生物反饋的原理打破了這個(gè)觀點(diǎn)。通過(guò)生物反饋進(jìn)行訓(xùn)練，受試者通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)，能夠改變?nèi)梭w各類系統(tǒng)運(yùn)作，為預(yù)防或者緩解糖尿病足潰瘍提供了新的思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是基于上述生物反饋的原理，針對(duì)糖尿病足的患者由于足底的神經(jīng)或血管的病變，足部的觸感發(fā)生退化導(dǎo)致原有的步態(tài)模式變異成不合理的異常步態(tài)，足底壓力的異常的問(wèn)題，而設(shè)計(jì)了一種糖尿病足生物反饋裝置，通過(guò)生物反饋?zhàn)屖茉囌咧鲃?dòng)調(diào)節(jié)，從而預(yù)防以及減緩糖尿病足的發(fā)生。

2、本發(fā)明提供一種糖尿病足生物反饋裝置，包括：

3、壓力傳感器，設(shè)置在前足區(qū)的第二跖骨，前足區(qū)的第四跖骨以及足跟區(qū)的足跟骨，與控制器模塊電連接；

4、控制器模塊，用于電壓轉(zhuǎn)化、獲取薄膜壓力傳感器的壓力變化以及輸出振動(dòng)馬達(dá)控制信號(hào)；振動(dòng)馬達(dá)，通過(guò)膠帶粘設(shè)在膝關(guān)節(jié)外側(cè)、踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)、膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)處，與控制器模塊電連接；移動(dòng)電源，用于為裝置整體提供電源，與控制器模塊電連接。

5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種糖尿病足生物反饋裝置，其特征在于，壓力傳感器選用無(wú)線式薄膜壓力傳感器fsr；

6、振動(dòng)馬達(dá)選用risym公司生產(chǎn)的738振動(dòng)馬達(dá)；

7、移動(dòng)電源選用，容量為10000mah，額定容量5600mah，輸出電流為2.1a的移動(dòng)電源；

8、前足區(qū)的第二跖骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與膝關(guān)節(jié)外側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)；

9、前足區(qū)的第四跖骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)；

10、足跟區(qū)的足跟骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)。

11、本發(fā)明提供一種糖尿病足生物反饋方法，包括以下步驟：

12、步驟1，設(shè)置壓力傳感器至前足區(qū)的第二跖骨，前足區(qū)的第四跖骨以及足跟區(qū)的足跟骨，設(shè)置振動(dòng)馬達(dá)至同側(cè)腿的膝關(guān)節(jié)外側(cè)、踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)、膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)處；

13、步驟2，進(jìn)行初次閾值設(shè)定：輸入使用者體重、習(xí)慣步頻、習(xí)慣站立時(shí)間，獲得閾值；

14、步驟3，在使用者步行過(guò)程中判斷壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)是否超過(guò)設(shè)定閾值，如果超過(guò)閾值則進(jìn)行振動(dòng)馬達(dá)干預(yù)；

15、步驟4，根據(jù)壓力傳感器與側(cè)振動(dòng)馬達(dá)的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行反饋；

16、其中前足區(qū)的第二跖骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與膝關(guān)節(jié)外側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)；

17、前足區(qū)的第四跖骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)；

18、足跟區(qū)的足跟骨的壓力傳感器反饋的信號(hào)與踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)；

19、步驟5，重復(fù)步驟3和步驟4直到使用者步行中壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)回到閾值范圍內(nèi)。

20、作為優(yōu)選，步驟2和步驟3中的閾值設(shè)定包括：

21、設(shè)置多屬性足底壓力閾值評(píng)分表，根據(jù)使用者體重獲得第一評(píng)分、根據(jù)使用者習(xí)慣步頻獲得第二評(píng)分、根據(jù)使用者當(dāng)前站立時(shí)間或習(xí)慣站立時(shí)間獲得第三評(píng)分、根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)全足壓力占比獲得第四評(píng)分；

22、累加第一評(píng)分、第二評(píng)分、第三評(píng)分和第四評(píng)分獲得閾值計(jì)算用分?jǐn)?shù)s，以設(shè)置的使用者正常站立時(shí)第二跖骨傳感器、第四跖骨傳感器和足跟骨傳感器檢測(cè)到的壓力作為基線值f，根據(jù)計(jì)算用分?jǐn)?shù)；

23、s≤20時(shí)，閾值壓力f0為0.8f；20＜s≤40時(shí)，閾值壓力f0為0.9f；40＜s≤60時(shí)，閾值壓力f0為f；60＜s≤80時(shí)，閾值壓力f0為1.1f；當(dāng)80＜s＜100時(shí)，閾值壓力f0為1.2f。

24、作為優(yōu)選，步驟3中當(dāng)前站立時(shí)間以統(tǒng)計(jì)的傳感器壓力置空后，獲得壓力時(shí)開始統(tǒng)計(jì)，并隨統(tǒng)計(jì)時(shí)間增加前站立時(shí)間所產(chǎn)生的第三評(píng)分；

25、步驟3中全足壓力占比＝統(tǒng)計(jì)當(dāng)前傳感器獲得的壓力值/(第二跖骨傳感器、第四跖骨傳感器和足跟骨傳感器獲得的壓力值之和)。

26、作為優(yōu)選，步驟3中初始?jí)毫鞲衅鳈z測(cè)間隔為1s；

27、步驟4中，壓力傳感器檢測(cè)到的壓力超過(guò)閾值時(shí)，振動(dòng)馬達(dá)根據(jù)關(guān)聯(lián)的傳感器，開始振動(dòng)，初始振動(dòng)時(shí)間3s，振動(dòng)期間不進(jìn)行壓力傳感器檢測(cè)，振動(dòng)結(jié)束后立刻進(jìn)行一次壓力傳感器檢測(cè)；

28、當(dāng)壓力傳感器到的壓力低于對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)振動(dòng)馬達(dá)關(guān)閉，否則繼續(xù)振動(dòng)。

29、作為優(yōu)選，步驟4中的振動(dòng)時(shí)間，根據(jù)連續(xù)上一次壓力傳感器檢測(cè)到的壓力改變振動(dòng)時(shí)間；

30、f0為閾值壓力，fn+1為當(dāng)前壓力傳感器第n+1次檢測(cè)到的壓力，t為振動(dòng)時(shí)間；

31、當(dāng)fn+1小于f0，t為0s，

32、當(dāng)fn+1大于f0，梯度計(jì)算系數(shù)k＝(fn+1-fn)/f?n，0<k<0.2，t＝1s；0.2<k<0.4，t＝2s；0.4<k<0.6，t＝3s；0.6<k<0.8，t＝4s；k>0.8，t＝5s。

33、根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種糖尿病足生物反饋裝置，本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)地檢測(cè)穿戴者的三個(gè)足部解剖學(xué)特征點(diǎn)的足底壓力，當(dāng)以上特征點(diǎn)的足底壓力超過(guò)合理閾值時(shí)，振動(dòng)馬達(dá)發(fā)起報(bào)警，從而糾正穿戴者的步態(tài)策略，達(dá)到主動(dòng)生物反饋的效果，預(yù)防并延緩糖尿病足潰瘍的進(jìn)程。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的成本低且合理，所以本發(fā)明所涉及的一種糖尿病足生物反饋裝置具有便攜性、泛用性和高性價(jià)比。