基于運動參數(shù)的電刺激康復踏車的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及康復訓練設備，特別涉及一種基于運動參數(shù)的電刺激康復踏車。
【背景技術(shù)】
[0002]康復踏車是集成了機械、控制和康復工程的一項解決方案，其主旨在于使患者能夠主動訓練或被動訓練，這將有利于提高患者的心肺功能，增加肌肉強度和厚度，使患者部分運動功能得到重建；同時這還將有助于減輕患者家庭負擔，提高患者治愈病患的信心，其康復效果已被大量的實驗證明。
[0003]正常人體神經(jīng)及肌肉組織，都是具有被刺激興奮的組織，可以傳導電流。因此，如果將適當?shù)碾娏魍ㄟ^體表傳達到神經(jīng)或者肌肉組織上，使神經(jīng)細胞或肌肉細胞因電刺激而產(chǎn)生興奮作用，并繼續(xù)向下傳導，到達運動終板，引起一系列反應，最終引起肌肉有效收縮。而脊髓損傷導致大腦動作指令無法通過中樞神經(jīng)傳輸?shù)郊∪馍窠?jīng)，但肌肉中的運動神經(jīng)元是未受損傷的，其仍然可以工作，如植物性神經(jīng)仍然可以控制相關的器官工作，因而肌肉本身仍具有收縮和伸張能力，并且能夠產(chǎn)生肌張力，誘發(fā)肌肉運動或模擬正常的自主運動，以達到改善或恢復被刺激肌肉或肌群功能的目的，從而促進患者肢體功能恢復的一種電刺激治療方法，是目前國內(nèi)外康復醫(yī)學電療手段中最為常見的一種。
[0004]基于運動參數(shù)的電刺激康復踏車是采用功能性電刺激技術(shù)對人體肢體在運動過程中進行治療的一種新型康復設備，其不但對肢體進行康復訓練，并且在訓練中通過對肢體肌肉群的有序刺激，使肢體可以進行周期性運動，對于改善脊髓損傷患者病情有顯著效果，可提高肌肉強度和耐力，增強心臟的血液循環(huán)量，有效抑制由于患者長時間缺乏運動而帶來的并發(fā)癥，益于患者的身心健康，對改善人體的血液循環(huán)和呼吸系統(tǒng)更加有效，并且進一步增強患者能夠進行主動訓練的意識。
[0005]現(xiàn)有的電刺激康復車采用力矩傳感器采集患者對設備反饋的力的大小，來控制電刺激的時間長短，一般力越大，表明健康程度較好，則控制電刺激時間越短，反之電刺激時間越長。但是采用力矩傳感器無法測定運動過程中各塊肌肉運動的起止點，因此無法同步輸出對應電刺激。
[0006]當刺激某組肌肉群時，其能夠得到期望的關節(jié)運動，但此時也會產(chǎn)生消極的關節(jié)運動。因此刺激模式優(yōu)化也就是需要盡量避免消極作用，使其有效的運動達到最大化，現(xiàn)有的電刺激康復車因不能做到角度電刺激而無法達到有效運動的最優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為了克服現(xiàn)有電刺激康復設備無法使有效運動最優(yōu)化的不足，本發(fā)明提供一種基于運動參數(shù)的電刺激康復踏車。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于運動參數(shù)的電刺激康復踏車，包括機械部分和控制部分，
[0009]所述機械部分包括基本運動部件和運動附件，所述基本運動部件包括基本運動曲軸和基本驅(qū)動電機，所述基本驅(qū)動電機通過皮帶驅(qū)動基本運動曲軸，所述基本運動部件與運動附件組合形成實現(xiàn)康復功能的電刺激康復踏車；
[0010]所述控制部分包括動力控制模塊和電刺激控制模塊，
[0011 ] 所述動力控制模塊包括運動參數(shù)采集器和電機驅(qū)動電路，所述運動參數(shù)采集器包括基本轉(zhuǎn)角采集器和采集切換電路，所述基本轉(zhuǎn)角采集器采集所述基本運動曲軸的絕對角位與角速度；基本轉(zhuǎn)角采集器和上肢轉(zhuǎn)角采集器只能有一個采集器處于工作狀態(tài)，所述采集切換電路用于切換基本轉(zhuǎn)角采集器和上肢轉(zhuǎn)角采集器的工作狀態(tài)。
[0012]所述電刺激控制模塊輸出刺激電流的順序、時間和大小，所述電刺激控制模塊輸出刺激電流的順序與肢體圓周運動時的肌肉運動順序一致，所述電刺激控制模塊輸出刺激電流的時間與肢體圓周運動時的肌肉運動時間同步，所述電刺激控制模塊輸出刺激電流的大小與基本運動曲軸的轉(zhuǎn)動角速度負相關。
[0013]通過運動參數(shù)采集器采集運動曲軸的絕對角位與角速度，從而獲得運動過程中各塊肌肉運動的起止點，將采集結(jié)果反饋至電刺激控制模塊，通過電刺激控制模塊同步輸出對應的刺激電流，能夠組織胳膊或腿部各個肌肉群的協(xié)同運動，還起到使肌肉輸出力最大、減少肌肉疲勞，刺激能夠產(chǎn)生有規(guī)律的運動，延長訓練時間。
[0014]基本運動部件可與不同運動附件組合后能成為適用于實現(xiàn)各種康復功能的電刺激康復踏車，如上肢型康復踏車、下肢型康復踏車、上下肢型康復踏車、床旁型康復踏車以及康復機器人等。上肢型康復踏車適用于對非臥床患者的上肢進行主動和被動康復訓練；下肢型康復踏車適用于對非臥床患者的下肢進行主動和被動康復訓練；上下肢型康復踏車適用于對非臥床患者的上肢及下肢進行主動和被動康復訓練，床旁型康復踏車適用于對臥床患者的下肢進行主動和被動康復訓練，康復機器人適用于對非臥床患者的下肢進行主動和被動步態(tài)訓練。
[0015]上肢型康復踏車具體為基本運動部件僅與手握器組合，因此，所述運動附件包括手握器，所述手握器通過設置在所述基本運動曲軸兩端的基本運動曲柄與所述基本運動曲軸連接，并且基本運動曲軸的一端部與所述基本轉(zhuǎn)角采集器連接。
[0016]下肢型康復踏車具體為基本運動部件與腳踏板組合，因此，所述運動附件包括腳踏板，所述腳踏板通過設置在所述基本運動曲軸兩端的基本運動曲柄與所述基本運動曲軸連接，并且基本運動曲軸的一端部與所述基本轉(zhuǎn)角采集器連接。
[0017]上下肢型康復踏車具體為基本運動部件與腳踏板再加上肢專用運動部件與手握器組合，因此，所述運動附件還包括手握器、上肢專用運動部件和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述上肢專用運動部件包括上肢專用電機與上肢專用運動曲軸，所述上肢專用電機通過渦輪箱驅(qū)動上肢專用運動曲軸；所述上肢專用運動曲軸的兩端均連接有上肢曲柄，所述上肢曲柄端部與所述手握器連接，所述上肢專用運動部件的下部通過高度調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述基本運動曲軸固定連接；
[0018]上下肢型康復踏車不僅要對下肢的肌肉群組進行電刺激還要對上肢的肌肉群組進行電刺激，因此，所述運動參數(shù)采集器還包括一與上肢專用運動曲軸的一端部連接的上肢轉(zhuǎn)角采集器，所述上肢轉(zhuǎn)角采集器采集上肢專用運動曲軸的絕對角位與角速度；
[0019]所述電刺激控制模塊輸出刺激電流的大小與上肢專用運動曲軸的轉(zhuǎn)動角速度負相關。
[0020]具體的，所述上肢轉(zhuǎn)角采集器包含兩個雙面安裝式一維編碼盤、兩個反射式光電傳感器，通過所述反射式光電傳感器測量兩個一維編碼盤的相位關系得到所述上肢專用運動曲軸的絕對角位，通過上肢轉(zhuǎn)角采集器測量每兩個絕對角位之間的時差得到所述上肢專用運動曲軸的轉(zhuǎn)動角速度。
[0021]兩個一維編碼盤分別為增量式一維編碼盤與絕對式一維編碼盤，反射式光電傳感器測量增量式一維編碼盤與絕對式一維編碼盤的相位關系得到所述上肢專用運動曲軸的絕對角位。
[0022]進一步，所述上肢專用運動曲軸上設有鎖定機構(gòu)，所述鎖定機構(gòu)包括一與所述上肢專用運動曲軸同軸固定的上肢旋轉(zhuǎn)卡件和一能夠上下移動并鎖緊的頂升部件，所述上肢旋轉(zhuǎn)卡件側(cè)面設有上肢旋轉(zhuǎn)卡件卡槽，所述頂升部件與所述上肢旋轉(zhuǎn)卡件側(cè)面接觸，所述頂升部件頂部具有鎖頭，所述鎖頭與所述上肢旋轉(zhuǎn)卡件卡槽形狀相配。
[0023]鎖定機構(gòu)用于當需要鎖定上肢專用運動曲軸轉(zhuǎn)動時，只需將頂升部件上移，并旋轉(zhuǎn)上肢專用運動曲軸使鎖頭落入上肢旋轉(zhuǎn)卡件上的上肢旋轉(zhuǎn)卡件卡槽內(nèi)，限制上肢專用運動曲軸轉(zhuǎn)動；當需要上肢訓練時，將頂升部件下移，鎖頭遠離上肢旋轉(zhuǎn)卡件上的上肢旋轉(zhuǎn)卡件卡槽內(nèi)，上肢專用運動曲軸的轉(zhuǎn)動即不再受限制。該鎖定機構(gòu)可以