專利名稱：生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)健裝置與復(fù)健系統(tǒng)，特別是涉及一種可實(shí)時產(chǎn)生聽覺與視覺的 生物回饋信息，并具有由實(shí)驗(yàn)提證的可訓(xùn)練性與教導(dǎo)性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與 復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
臨床上，通常會鼓勵下肢骨折患者及早下床運(yùn)動，以減少因?yàn)殚L期臥床所造成的 各種并發(fā)癥，但是下床運(yùn)動復(fù)健時，又不能夠使骨折下肢過度載重，以免造成骨折下肢的新 生骨痂(callus)組織損傷，或者是造成植入肢體內(nèi)的骨頭固定器(Implant)損壞而再次骨 折；但是當(dāng)骨折下肢的載重刺激過小時，骨痂將會愈合緩慢或愈合不良。為使復(fù)健者達(dá)到骨痂增生及復(fù)健的目的，醫(yī)護(hù)人員通常是指導(dǎo)復(fù)健者利用拐杖或 其它步行輔助器，以減輕并控制患肢的載重，避免造成二次傷害，同時給予適當(dāng)刺激。但是 目前臨床復(fù)健療程中，尚無任何能夠精確測得骨折下肢的載重值，且能夠?qū)崟r通過生物回 饋的方式輸出骨折下肢載重數(shù)據(jù)的系統(tǒng)或裝置，也無任何可總計骨折下肢在每一次復(fù)健療 程中所承受適當(dāng)?shù)膹?fù)健沖量(Impulse)總值的裝置與系統(tǒng)，因此，在目前的傳統(tǒng)復(fù)健療程 中，根本無法得知骨折下肢于復(fù)健過程中所承受的實(shí)時載重量是否適當(dāng)，及載重刺激是否 已達(dá)到能夠有效刺激骨痂愈合的復(fù)健沖量總值，只能依靠患者自身的感覺與復(fù)健醫(yī)師的經(jīng) 驗(yàn)來作模糊判斷，且使用步行輔助器來控制骨折下肢荷重的能力也因人而異，使得醫(yī)護(hù)人 員反而不容易控制復(fù)健療程中，骨折下肢所需的載重刺激的質(zhì)與量。有鑒于上述現(xiàn)有的復(fù)健療程中存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造 多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新 的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與系統(tǒng)，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的復(fù)健療程中的并發(fā)癥，使其 更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí) 用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種能夠量化復(fù)健者的骨折下肢于步行復(fù)健療程中承受 的載重力量，并實(shí)時通過生物回饋方式及輸出量化數(shù)據(jù)的下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置。本發(fā)明的另一個目的，在于提供一種能夠量化復(fù)健者的骨折下肢于復(fù)健步行中承 受的載重力量，并實(shí)時通過生物回饋方式及輸出量化數(shù)據(jù)的下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，可用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者于步行復(fù)健時，施 加于骨折下肢的實(shí)時載重力量，其中該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置包含一個載重量測模 塊、一個微處理模塊、一個警示模塊，及一個顯示模塊，該載種量測模塊包括一個用以安裝 于骨折下肢的腳掌底面并可被踩踏的鞋墊，及多個間隔設(shè)置于該鞋墊上的載重傳感器，且 載重傳感器會分別感測骨折下肢步行時的每一步伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加于鞋墊的力量，并分別對應(yīng)輸出一個載重信號，該微處理模塊是信號連接于載重傳感器，并包括一個統(tǒng) 計單元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元，該統(tǒng)計單元是用以總計載重信號 代表的載重值，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重總值，該設(shè)定單元是用 以設(shè)定載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值，該比較單元會于載重總 值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別對應(yīng)輸出一個警示信號，該分析單元會分 析輸出復(fù)健者在一預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢的載重總值介于該危險上限值與無效下限值 間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)，該警示模塊會被警示信號驅(qū)動，而對應(yīng)輸出一個實(shí)時提醒復(fù) 健者的警示信息，該顯示模塊會被微處理模塊驅(qū)動，而實(shí)時輸出該統(tǒng)計單元總計的載重總 值，及輸出該分析單元輸出的有效載重百分比例數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其中該微處理模塊還包括一個圖表產(chǎn)生單 元，該圖表產(chǎn)生單元會于顯示模塊顯示出一個百分比統(tǒng)計表，該百分比統(tǒng)計表中顯示有該 預(yù)定復(fù)健療程中，載重總值高于危險上限值的危險百分比例、載重總值低于無效下限值的 無效百分比例，及該有效載重百分比例。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其中該統(tǒng)計單元還會累計該預(yù)定復(fù)健療程 中，骨折下肢的所有步伐的載重總值，并對應(yīng)輸出一個復(fù)健沖量總值，該圖表產(chǎn)生單元的百 分比統(tǒng)計表中還會顯示出該復(fù)健沖量總值。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其中該設(shè)定單元還能夠用以設(shè)定該預(yù)定復(fù) 健療程的有效復(fù)健沖量總值，且該比較單元還會于該統(tǒng)計單元累計的復(fù)健沖量總值大于該 有效復(fù)健沖量總值時，對應(yīng)輸出一個警示信號，該警示模塊可被該警示信號驅(qū)動，而發(fā)出一 個能夠提醒復(fù)健者的警示信息。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其中該圖表產(chǎn)生單元還會于顯示模塊實(shí)時 顯示一個紀(jì)錄有骨折下肢于該預(yù)定復(fù)健療程中的每一步伐的載重總值的實(shí)時負(fù)載控制圖。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其中該顯示模塊包括一個能夠輸出載重總 值與有效載重百分比例數(shù)據(jù)的第一顯示器，及一個能夠?qū)崟r輸出骨折下肢的每一步伐的載 重總值供復(fù)健者觀看的第二顯示器。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，適用于建置在一個電子計算器中執(zhí)行，并配合一個 載重量測模塊使用，而用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者步行復(fù)健，該載重量測模塊具有多個分 別位于腳掌底面不同部位的載重傳感器，載重傳感器會分別感測骨折下肢步行時的每一步 伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加的力量，其中該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)包含一個統(tǒng)計單 元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元，該統(tǒng)計單元會加總載重傳感器測得的 力量，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重力量的載重總值，該設(shè)定單元能 夠被設(shè)定該載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值，該比較單元會將統(tǒng) 計單元于每一步伐統(tǒng)計輸出的載重總值和該危險上限值與無效下限值進(jìn)行比較，并輸出一 個比較數(shù)據(jù)，且會于載重總值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別對應(yīng)輸出一個 用以驅(qū)動電子計算器實(shí)時發(fā)出預(yù)定警示信息的警示信號，該分析單元會統(tǒng)計該比較單元于 一預(yù)定復(fù)健療程中輸出的所有比較數(shù)據(jù)，并分析輸出復(fù)健者在該預(yù)定復(fù)健療程中，該骨折 下肢的載重總值落在危險上限值與無效下限值間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該電子計算器具有一個供復(fù)健醫(yī)師觀 看的第一顯示器，還包含一個圖表產(chǎn)生單元，該圖表產(chǎn)生單元會于第一顯示器實(shí)時顯示出 一個實(shí)時負(fù)載控制圖，該實(shí)時負(fù)載控制圖中標(biāo)示有二條上下間隔且分別代表危險上限值與 無效下限值的標(biāo)示線，及統(tǒng)計單元于骨折下肢完成每一步伐后對應(yīng)輸出的載重總值。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該電子計算器還具有一個供復(fù)健者觀 看的第二顯示器，該統(tǒng)計單元還會驅(qū)使該電子計算器于第二顯示器及/或第一顯示器實(shí)時 顯示出復(fù)健者于每一步伐施加于骨折下肢的載重總值。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該圖表產(chǎn)生單元還會于第一顯示器顯 示出一個百分比統(tǒng)計表，該百分比統(tǒng)計表中至少顯示有在該預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢承 受的載重總值落在危險上限值與無效下限值間的有效載重百分比例。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該百分比統(tǒng)計表還顯示有載重總值超 出危險上限值的危險百分比例，與低于無效下限值的無效百分比例。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該統(tǒng)計單元還可累計該預(yù)定復(fù)健療程 中，骨折下肢的所有步伐的載重總值，并對應(yīng)輸出一個復(fù)健沖量總值，該圖表產(chǎn)生單元的百 分比統(tǒng)計表中還會顯示出該復(fù)健沖量總值。前述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其中該設(shè)定單元還可供設(shè)定該預(yù)定復(fù)健療 程的有效復(fù)健沖量總值，且該比較單元還會于該統(tǒng)計單元累計的復(fù)健沖量總值大于該有效 復(fù)健沖量總值時，對應(yīng)輸出一個用以驅(qū)動電子計算器實(shí)時發(fā)出預(yù)定警示信息的警示信號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明提供了一種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，可用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者于步 行復(fù)健時，施加于骨折下肢的載重力量，該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置包含一個載重量 測模塊、一個微處理模塊、一個警示模塊及一個顯示模塊。該載重量測模塊包括一個用以供 安裝于骨折下肢的腳掌底面并可被踩踏的鞋墊，及多個設(shè)置于該鞋墊的特定區(qū)域的載重傳 感器，且載重傳感器會分別感測骨折下肢步行時的每一步伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加于鞋 墊的力量，并分別對應(yīng)輸出一個載重信號。該微處理模塊是信號連接于載重傳感器，并包括 一個統(tǒng)計單元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元，該統(tǒng)計單元會總計載重信 號代表的載重值，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重總值，該設(shè)定單元可 被設(shè)定載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值，該比較單元會于載重總 值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別對應(yīng)輸出一個警示信號，該分析單元會分 析輸出復(fù)健者在一預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢的載重總值介于該危險上限值與無效下限值 間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)。該警示模塊會被警示信號驅(qū)動而對應(yīng)輸出一個實(shí)時提醒復(fù)健 者的警示信息。該顯示模塊會被微處理模塊驅(qū)動而實(shí)時輸出該統(tǒng)計單元總計的載重總值， 及輸出該分析單元輸出的有效載重百分比例數(shù)據(jù)及適當(dāng)療程應(yīng)有的總沖量值。本發(fā)明回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，適用于建置在一個電子計算器中執(zhí)行，并配合 一個載重量測模塊使用，而用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者步行復(fù)健，該載重量測模塊具有多 個分別位于腳掌底面不同部位的載重傳感器，載重傳感器能夠分別感測骨折下肢步行時的 每一步伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加的力量，該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)包含一個統(tǒng)計 單元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元。該統(tǒng)計單元會加總載重傳感器測得的力量，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重力量的載重總值。該設(shè)定單元 可被設(shè)定該載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值。該比較單元會將統(tǒng) 計單元于每一步伐統(tǒng)計輸出的載重總值和該危險上限值與無效下限值進(jìn)行比較，并輸出一 個比較數(shù)據(jù)，且會于載重總值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別對應(yīng)輸出一個 用以驅(qū)動電子計算器實(shí)時發(fā)出預(yù)定警示信息的警示信號。該分析單元會統(tǒng)計該比較單元于 一預(yù)定復(fù)健療程中輸出的所有比較數(shù)據(jù)，并分析輸出復(fù)健者在該預(yù)定復(fù)健療程中，該骨折 下肢的載重總值落在危險上限值與無效下限值間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)及適當(dāng)療程應(yīng) 有的總沖量值。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與系統(tǒng)至少具有下列優(yōu) 點(diǎn)及有益效果本發(fā)明通過該微處理模塊可于復(fù)健者進(jìn)行步行復(fù)健過程中，實(shí)時通過顯示模塊回 饋輸出骨折下肢每一步伐的載重總值，并可通過警示模塊實(shí)時發(fā)出的警示信息的設(shè)計，能 有效訓(xùn)練復(fù)健者控制骨折下肢步行時的實(shí)時載重量及適當(dāng)療程應(yīng)有的總沖量值，而有助于 提高復(fù)健效果。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置的一個實(shí)施例的功能方塊圖；圖2是該實(shí)施例的一個載重感測模塊的立體圖；圖3是該實(shí)施例的一個圖表產(chǎn)生單元產(chǎn)生的實(shí)時負(fù)載控制圖；圖4是該實(shí)施例的圖表產(chǎn)生單元產(chǎn)生的百分比統(tǒng)計表。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與系統(tǒng)，其具體實(shí) 施方式、結(jié)構(gòu)、方法、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。如圖1、2所示，本發(fā)明生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置的實(shí)施例，適用于下肢骨折 的復(fù)健者的步行復(fù)健訓(xùn)練，可用以訓(xùn)練復(fù)健者控制施加于肢骨折下肢的力量，用以提高其 骨折下肢的復(fù)健效果。該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置包含一個用以安裝于鞋具(圖未示)的載重量測 模塊3、一個信號連接于載重量測模塊3的微處理模塊4，及分別信號連接于微處理模塊4 的一個警示模塊5與一個顯示模塊6。在本實(shí)施例中，該微處理模塊4是通過無線信號傳 輸?shù)姆绞脚c該警示模塊5及顯示模塊6信號連接，但是實(shí)施時，也可改以信號線進(jìn)行信號連 接。該載重量測模塊3包括一個用以安裝固定于鞋具中的鞋墊31，及多個間隔設(shè)置于 該鞋墊31上的載重傳感器(Load Cell) 32，載重傳感器32是分別對應(yīng)位于腳掌底面的某一 預(yù)定部位，可于腳掌踏抵地面的過程中，分別被往下踏壓，并分別感測腳掌部位分別承受的荷重，而對應(yīng)輸出一個載重信號。在本實(shí)施例中，共設(shè)置有五個載重傳感器32，且載重傳感 器32是分別設(shè)置于人體步行過程中，腳掌具步態(tài)分析特性的部位，以便能夠于骨折下肢步 行復(fù)健時，借由于腳掌部位所測得的承受力量，來準(zhǔn)確計算出整個骨折下肢的荷重。本發(fā)明生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)是程序化內(nèi)建于電子計算器(圖未示)中， 而構(gòu)成該微處理模塊4，該微處理模塊4包括一個前處理單元41、一個統(tǒng)計單元42、一個設(shè) 定單元43、一個比較單元44、一個分析單元46、一個圖表產(chǎn)生單元47，及一個儲存單元48。該前處理單元41是將載重傳感器32的載重信號經(jīng)放大處理后，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號后輸出。但是實(shí)施時，該前處理單元41并非必要。由于骨折下肢復(fù)健步行時，整個腳掌踏抵于地面的力量等同于復(fù)健者施加于下肢 的載重力量，因此可借由加總骨折下肢在步行復(fù)健過程中，位于腳掌各部位的載重傳感器 32測得的載重值，而得到骨折下肢步行時所承受的載重總值及復(fù)健總沖量值。該統(tǒng)計單元42可接收統(tǒng)計該前處理單元41輸出的載重信號，也就是加總載重傳 感器32于骨折下肢的每一步伐開始至結(jié)束的過程中，所有載重信號代表的載重值，而對應(yīng) 輸出一個載重總值，并將該載重總值傳送至該顯示模塊6實(shí)時顯示，通過視覺生物回饋的 方式回饋給復(fù)健者與復(fù)健醫(yī)師，供復(fù)健者與復(fù)健醫(yī)師于骨折下肢完成每一步伐后，立刻得 知該次復(fù)健步伐施加于骨折下肢的載重力量，而可方便復(fù)健者于骨折下肢進(jìn)行下一行走 (level walking)步伐時，學(xué)習(xí)控制其施加于骨折下肢的載重力量。此外，該統(tǒng)計單元42還 會累計整個步行復(fù)健行程中，骨折下肢的總步行步數(shù)，并累計每一步伐的載重總值，而對應(yīng) 輸出一個復(fù)健沖量總值，并將載重總值資料、總步數(shù)與復(fù)健沖量總值數(shù)據(jù)分別儲存于該儲 存單元48。其中，所謂每一步伐開始至結(jié)束的這段期間，是指骨折下肢在步行步態(tài)中，位于站 立期(Stance phase)的期間，也就是骨折下肢的腳跟開始接觸地面(Heel strike)，至腳掌 承受地面的反作用力(Foot flat)，再至腳尖離地的這段期間(Toe off) 0該復(fù)健沖量總值代表每一次步行復(fù)健療程中，為了達(dá)到有效刺激骨痂增生與愈合 的目的，應(yīng)當(dāng)對骨折下肢提供的總載重刺激量，其計算公式如式(1)所示，其中，I為復(fù)健沖 量總值(Impulse)，F(xiàn)為骨折下肢每一步伐的載重總值。/=_[尸論式(1)該設(shè)定單元43可于顯示模塊6顯示出多個設(shè)定選項(xiàng)431，設(shè)定選項(xiàng)431可分別供 復(fù)健醫(yī)師設(shè)定復(fù)健者的年齡、身高、體重、下肢骨折類型、骨折術(shù)后時間與復(fù)健療程等參數(shù)， 并依據(jù)上述參數(shù)設(shè)定值，進(jìn)一步設(shè)定每次步行復(fù)健療程中，載重總值過重的危險上限值與 載重總值太輕的無效下限值，及設(shè)定該次步行復(fù)健療程中，醫(yī)師認(rèn)為應(yīng)該達(dá)到的有效復(fù)健 沖量總值。該比較單元44會依據(jù)該設(shè)定單元43設(shè)定的危險上限值、無效下限值，及有效復(fù)健 沖量總值，分別比較該統(tǒng)計單元42每次輸出的載重總值與累計的復(fù)健沖量總值，并分別對 應(yīng)輸出一個比較數(shù)據(jù)與一個警示信號，且將該比較數(shù)據(jù)儲存于該儲存單元48。當(dāng)載重總值高于危險上限值時，該警示信號會實(shí)時驅(qū)使警示模塊5發(fā)出紅色燈號 與長嗶聲，當(dāng)載重總值低于無效下限值時，該警示信號會實(shí)時驅(qū)使警示模塊5發(fā)出黃色燈 號與連續(xù)短嗶聲，當(dāng)載重總值介于危險上限值與無效下限值間，也就是該次復(fù)健步行是屬 于有效的安全載重施力時，該警示信號會實(shí)時驅(qū)使警示模塊5產(chǎn)生綠色燈號，當(dāng)累計的復(fù)健沖量總值大于設(shè)定的有效復(fù)健沖量總值時，該警示信號會驅(qū)使警示模塊5發(fā)出預(yù)定的音 樂聲響，通過上述燈號與聲響的實(shí)時生物回饋，可供復(fù)健者與復(fù)健醫(yī)師立即得知骨折下肢 于該次步伐的施力狀況，及該次復(fù)健療程累計的復(fù)健沖量總值是否已達(dá)設(shè)定值。該分析單元46會分析處理該比較單元44輸出的所有比較資料而輸出一個分析數(shù) 據(jù)，并將該分析數(shù)據(jù)儲存于該儲存單元48。該分析數(shù)據(jù)包括該次步行復(fù)健療程期間，該骨折 下肢的所有復(fù)健步伐中，載重總值過重的危險百分比例、太輕的無效百分比例、介于危險上 限值與無效下限值間的有效載重百分比例及累計的復(fù)健沖量總值。該圖表產(chǎn)生單元47會于復(fù)健過程中，驅(qū)使顯示模塊6實(shí)時輸出一個實(shí)時負(fù)載控制 圖(Real Time Loading Control Graphics，簡稱 RT-LCG) 471 (如圖 3 所示)，并于步行復(fù) 健行程結(jié)束后，驅(qū)使顯示模塊6輸出一個百分比統(tǒng)計表473(如圖4所示)。該圖表產(chǎn)生單元47會依據(jù)設(shè)定單元42設(shè)定的危險上限值與無效下限值，于該 實(shí)時負(fù)載控制圖(RT-LCG)471上標(biāo)示出兩條上下間隔且沿平行水平時間軸延伸的標(biāo)示線 472，并會于骨折下肢完成每一步伐后，立刻于該實(shí)時負(fù)載控制圖471上標(biāo)示出該次復(fù)健步 行的載重總值，方便復(fù)健醫(yī)師通過該實(shí)時負(fù)載控制圖471上顯示的載重總值與標(biāo)示線472 的相對位置，實(shí)時掌握復(fù)健者于復(fù)健行程中的所有骨折下肢施力情形。當(dāng)整個步行復(fù)健療程結(jié)束后，圖表產(chǎn)生單元47會依據(jù)分析單元46輸出的分析數(shù) 據(jù)，及該統(tǒng)計單元42總計的復(fù)健沖量總值與總步數(shù)，驅(qū)使顯示模塊6產(chǎn)生該百分比統(tǒng)計表 473，該百分比統(tǒng)計表473包含一個餅圖474、有效載重百分比例475、危險百分比例476、無 效百分比例477、總步數(shù)478與復(fù)健沖量總值479等，方便復(fù)健者與復(fù)健醫(yī)師通過該百分比 統(tǒng)計表473的圖式與數(shù)值，了解該次復(fù)健過程的訓(xùn)練成效。但是實(shí)施時，百分比統(tǒng)計表473 顯示的數(shù)據(jù)類型不以上述為限。該警示模塊5是設(shè)置于復(fù)健訓(xùn)練場地，可被微處理模塊4的警示信號驅(qū)動，而發(fā)出 可用以警示復(fù)健者與復(fù)健醫(yī)師的警示信息，在本實(shí)施例中，該警示信息為燈號與聲響，但是 實(shí)施時，也可以只是聲響或燈號，或者是其它類型的警示信息，不以上述類型為限。該顯示模塊6包括一個用以輸出顯示數(shù)據(jù)供復(fù)健醫(yī)師與醫(yī)護(hù)人員觀看的第一顯 示器61，及一個用以輸出顯示數(shù)據(jù)供復(fù)健者觀看的第二顯示器62。在本實(shí)施例中，該第一 顯示器61是設(shè)置于監(jiān)測中心(圖未示)，方便復(fù)健醫(yī)師實(shí)時掌握微處理模塊4輸出的各種 數(shù)據(jù)，包括載重總值、復(fù)健沖量總值、實(shí)時負(fù)載控制圖471與百分比統(tǒng)計表473等。而第二 顯示器62是設(shè)置于復(fù)健者進(jìn)行步行復(fù)健的走道周圍，是用以實(shí)時回饋顯示每一步伐的載 重總值，方便復(fù)健者控制施加于骨折下肢的載重，與學(xué)習(xí)記憶每一步伐的踩踏感覺所對應(yīng) 的載重力量大小。該下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者進(jìn)行復(fù)健的方式如下說明依據(jù)骨科權(quán)威Wolff’ s Law的理論，足夠的載重刺激，將有助于促進(jìn)骨痂 (callus)轉(zhuǎn)化成堅硬的骨頭組織，加速骨折下肢的復(fù)原，所以下肢骨折患者應(yīng)適時給予骨 折的下肢載重刺激，但是當(dāng)載重刺激值太大時，容易造成骨痂受損，也可能造成骨折下肢再 次受傷，但是當(dāng)載重刺激太小時，無法有效刺激骨痂轉(zhuǎn)化成骨頭組織，造成步行復(fù)健的效果 不佳，延長了復(fù)健療程，為提高復(fù)健效果，需以本發(fā)明「生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置」的特 別設(shè)計，才能有效訓(xùn)練復(fù)健者對骨折下肢的載重施力進(jìn)行控制。開始使用時，復(fù)健醫(yī)師需先針對復(fù)健者的復(fù)健需求，例如身高、體重、骨折類型、復(fù)健療程…等，于微處理模塊4中設(shè)定適當(dāng)?shù)奈ｋU上限值與無效下限值，及達(dá)到有效復(fù)健的 有效復(fù)健沖量總值。然后，將載重感測模塊3設(shè)置于復(fù)健者的鞋具中，并信號連接于微處理 模塊4。開始進(jìn)行步行復(fù)健與訓(xùn)練后，統(tǒng)計單元42會于第一顯示器61實(shí)時顯示出該負(fù)載 控制圖471，并于第二顯示器62實(shí)時回饋顯示骨折下肢的每一步伐的載重總值，方便復(fù)健 者立即通過第二顯示器62顯示的量化數(shù)值產(chǎn)生的視覺生物回饋，得知其施加于骨折下肢 的載重值，并可通過警示模塊5產(chǎn)生的燈號與聲響，立刻判斷出目前踩踏是否超過危險上 限值或低于無效下限值，而可于進(jìn)行下一步伐時，適當(dāng)調(diào)整施加于骨折下肢的力量。當(dāng)完成一次復(fù)健療程的其中一復(fù)健階段后，例如5分鐘復(fù)健階段，復(fù)健醫(yī)師便可 由圖表產(chǎn)生單元47產(chǎn)生的百分比統(tǒng)計表473判讀出該次復(fù)健階段的成效，及復(fù)健者學(xué)習(xí) 控制施加于骨折下肢的載重力量的訓(xùn)練情況，并可由百分比統(tǒng)計表473顯示的復(fù)健沖量總 值，及警示模塊5是否有發(fā)出預(yù)定的音樂聲響，得知此次復(fù)健療程是否已提供骨折下肢足 夠的載重刺激，若復(fù)健沖量總值已達(dá)設(shè)定值，表示該次復(fù)健療程已完成，若未達(dá)設(shè)定值，表 示需再進(jìn)行步行復(fù)健。通過多次復(fù)健訓(xùn)練后，便可有效訓(xùn)練復(fù)健者學(xué)會控制施加于骨折下肢的載重力 量，進(jìn)而可提高有效載重百分比例與復(fù)健效果。并可利用第二顯示器62實(shí)時回饋顯示的載 重總值，及警示模塊5實(shí)時產(chǎn)生的燈號與聲響，訓(xùn)練復(fù)健者學(xué)習(xí)并記憶骨折下肢產(chǎn)生該載 重力量的感覺，而可于回家后，依據(jù)其記憶的骨折下肢的施力感覺，自己進(jìn)行步行復(fù)健，用 以縮短復(fù)健期程。
權(quán)利要求
1.一種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，可用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者于步行復(fù)健時， 施加于骨折下肢的實(shí)時載重力量，其特征在于該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置包含一個 載重量測模塊、一個微處理模塊、一個警示模塊，及一個顯示模塊，該載種量測模塊包括一 個用以安裝于骨折下肢的腳掌底面并可被踩踏的鞋墊，及多個間隔設(shè)置于該鞋墊上的載重 傳感器，且載重傳感器會分別感測骨折下肢步行時的每一步伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加于 鞋墊的力量，并分別對應(yīng)輸出一個載重信號，該微處理模塊是信號連接于載重傳感器，并包 括一個統(tǒng)計單元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元，該統(tǒng)計單元是用以總計 載重信號代表的載重值，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重總值，該設(shè)定 單元是用以設(shè)定載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值，該比較單元會 于載重總值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別對應(yīng)輸出一個警示信號，該分析 單元會分析輸出復(fù)健者在一預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢的載重總值介于該危險上限值與無 效下限值間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)，該警示模塊會被警示信號驅(qū)動，而對應(yīng)輸出一個實(shí) 時提醒復(fù)健者的警示信息，該顯示模塊會被微處理模塊驅(qū)動，而實(shí)時輸出該統(tǒng)計單元總計 的載重總值，及輸出該分析單元輸出的有效載重百分比例數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其特征在于該微處理模塊還 包括一個圖表產(chǎn)生單元，該圖表產(chǎn)生單元會于顯示模塊顯示出一個百分比統(tǒng)計表，該百分 比統(tǒng)計表中顯示有該預(yù)定復(fù)健療程中，載重總值高于危險上限值的危險百分比例、載重總 值低于無效下限值的無效百分比例，及該有效載重百分比例。
3.如權(quán)利要求2所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其特征在于該統(tǒng)計單元還會 累計該預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢的所有步伐的載重總值，并對應(yīng)輸出一個復(fù)健沖量總值， 該圖表產(chǎn)生單元的百分比統(tǒng)計表中還會顯示出該復(fù)健沖量總值。
4.如權(quán)利要求3所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其特征在于該設(shè)定單元還能 夠用以設(shè)定該預(yù)定復(fù)健療程的有效復(fù)健沖量總值，且該比較單元還會于該統(tǒng)計單元累計的 復(fù)健沖量總值大于該有效復(fù)健沖量總值時，對應(yīng)輸出一個警示信號，該警示模塊可被該警 示信號驅(qū)動，而發(fā)出一個能夠提醒復(fù)健者的警示信息。
5.如權(quán)利要求2或3所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其特征在于該圖表產(chǎn)生 單元還會于顯示模塊實(shí)時顯示一個紀(jì)錄有骨折下肢于該預(yù)定復(fù)健療程中的每一步伐的載 重總值的實(shí)時負(fù)載控制圖。
6.如權(quán)利要求1所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置，其特征在于該顯示模塊包括 一個能夠輸出載重總值與有效載重百分比例數(shù)據(jù)的第一顯示器，及一個能夠?qū)崟r輸出骨折 下肢的每一步伐的載重總值供復(fù)健者觀看的第二顯示器。
7.—種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，適用于建置在一個電子計算器中執(zhí)行，并配合 一個載重量測模塊使用，而用以訓(xùn)練下肢骨折的復(fù)健者步行復(fù)健，該載重量測模塊具有多 個分別位于腳掌底面不同部位的載重傳感器，載重傳感器會分別感測骨折下肢步行時的每 一步伐經(jīng)由腳掌各部位往下施加的力量，其特征在于該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)包 含一個統(tǒng)計單元、一個設(shè)定單元、一個比較單元，及一個分析單元，該統(tǒng)計單元會加總載重 傳感器測得的力量，并輸出一個代表骨折下肢于該次步伐所承受的載重力量的載重總值， 該設(shè)定單元能夠被設(shè)定該載重總值過重的危險上限值與載重總值太輕的無效下限值，該比 較單元會將統(tǒng)計單元于每一步伐統(tǒng)計輸出的載重總值和該危險上限值與無效下限值進(jìn)行比較，并輸出一個比較數(shù)據(jù)，且會于載重總值大于該危險上限值或小于無效下限值時，分別 對應(yīng)輸出一個用以驅(qū)動電子計算器實(shí)時發(fā)出預(yù)定警示信息的警示信號，該分析單元會統(tǒng)計 該比較單元于一預(yù)定復(fù)健療程中輸出的所有比較數(shù)據(jù)，并分析輸出復(fù)健者在該預(yù)定復(fù)健療 程中，該骨折下肢的載重總值落在危險上限值與無效下限值間的有效載重百分比例數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該電子計算器具 有一個供復(fù)健醫(yī)師觀看的第一顯示器，還包含一個圖表產(chǎn)生單元，該圖表產(chǎn)生單元會于第 一顯示器實(shí)時顯示出一個實(shí)時負(fù)載控制圖，該實(shí)時負(fù)載控制圖中標(biāo)示有二條上下間隔且分 別代表危險上限值與無效下限值的標(biāo)示線，及統(tǒng)計單元于骨折下肢完成每一步伐后對應(yīng)輸 出的載重總值。
9.如權(quán)利要求8所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該電子計算器還 具有一個供復(fù)健者觀看的第二顯示器，該統(tǒng)計單元還會驅(qū)使該電子計算器于第二顯示器及 /或第一顯示器實(shí)時顯示出復(fù)健者于每一步伐施加于骨折下肢的載重總值。
10.如權(quán)利要求9所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該圖表產(chǎn)生單元 還會于第一顯示器顯示出一個百分比統(tǒng)計表，該百分比統(tǒng)計表中至少顯示有在該預(yù)定復(fù)健 療程中，骨折下肢承受的載重總值落在危險上限值與無效下限值間的有效載重百分比例。
11.如權(quán)利要求10所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該百分比統(tǒng)計 表還顯示有載重總值超出危險上限值的危險百分比例，與低于無效下限值的無效百分比 例。
12.如權(quán)利要求10或11所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該統(tǒng)計單 元還可累計該預(yù)定復(fù)健療程中，骨折下肢的所有步伐的載重總值，并對應(yīng)輸出一個復(fù)健沖 量總值，該圖表產(chǎn)生單元的百分比統(tǒng)計表中還會顯示出該復(fù)健沖量總值。
13.如權(quán)利要求12所述的生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于該設(shè)定單元還 可供設(shè)定該預(yù)定復(fù)健療程的有效復(fù)健沖量總值，且該比較單元還會于該統(tǒng)計單元累計的復(fù) 健沖量總值大于該有效復(fù)健沖量總值時，對應(yīng)輸出一個用以驅(qū)動電子計算器實(shí)時發(fā)出預(yù)定 警示信息的警示信號。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置與系統(tǒng)，該生物回饋式下肢復(fù)健訓(xùn)練裝置包含一個載重量測模塊、一個微處理模塊、一個警示模塊及一個顯示模塊。微處理模塊包括一個可總計載重量測模塊的載重總值的統(tǒng)計單元、一個可于載重總值大于危險上限值或小于無效下限值時輸出警示信號的比較單元，及一個可輸出有效載重比例數(shù)據(jù)的分析單元。警示模塊可被警示信號驅(qū)動而實(shí)時輸出警示信息，顯示模塊可實(shí)時輸出載重總值。通過微處理模塊可于復(fù)健時，實(shí)時回饋輸出每一步伐的載重總值及每一個療程的復(fù)健沖量總值的設(shè)計，能訓(xùn)練復(fù)健者控制骨折下肢的載重力量，可提高骨折下肢的復(fù)健效果。
文檔編號A63B23/04GK102058955SQ200910223649
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者周伯禧, 周有禮 申請人:周伯禧, 周有禮