基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置制造方法
【專利摘要】一種基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，包括由底板、兩立柱和兩扶手組成的機架，機架后部連接有箱體。還包括步行器、氣囊支架、氣囊、緊身短褲、操作顯示器、鼓風(fēng)機、電刺激模塊、兩組刺激電極、控制器、電源模塊和氣體壓力傳感器。本實用新型裝置采用功能性電刺激與氣囊減重下肢步行聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練模式，使康復(fù)訓(xùn)練的效果更明顯；采用氣囊式減重，可以使患者在步行訓(xùn)練時更好的左右、上下調(diào)整重心；氣囊支架的高度可調(diào)，可實現(xiàn)個性化減重步態(tài)訓(xùn)練。
【專利說明】基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種醫(yī)療康復(fù)器械，特別涉及一種基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)
練裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]腦卒中俗稱腦中風(fēng)，屬于嚴(yán)重腦血管病，易引發(fā)偏癱，導(dǎo)致患者四肢肌肉運動障礙，尤其影響患者行走及運動能力。目前的功能性電刺激和下肢模擬步行訓(xùn)練兩種治療臨床效果都很好。Barsi GI對功能性電刺激(FES)治療腦卒中偏癱進行了深入研究，臨床證明使用低頻電流對患者下肢肌肉進行刺激，逐步恢復(fù)肢體功能，臨床效果顯著。步行訓(xùn)練也是非常普及的訓(xùn)練方式，據(jù)目前的康復(fù)病例報告，70%以上患者通過早期開始介入步行訓(xùn)練恢復(fù)步行能力。基于這兩種治療方式的有效性，很多醫(yī)院采用功能性電刺激聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練治療腦卒中偏癱下肢的方法，臨床結(jié)果表明:患者運動功能恢復(fù)期明顯縮短，各項指標(biāo)改善程度提高。而且由于采用低頻刺激患足脛前肌，改善神經(jīng)系統(tǒng)功能增強患足肌肉力量，矯正行走和擺動姿勢，下肢步行訓(xùn)練效果更加明顯，平衡功能也得到很大的提高。
[0003]但是目前缺乏功能性電刺激和氣囊減重下肢訓(xùn)練有效聯(lián)合治療的儀器。主要由醫(yī)生手動控制電刺激治療與步行訓(xùn)練的模式，實現(xiàn)過程繁瑣，而且由于沒有實時評估功能，也無法及時調(diào)整治療方案。因此，設(shè)計一臺內(nèi)置一些康復(fù)訓(xùn)練模式的功能性電刺激與氣囊減重下肢步行聯(lián)合訓(xùn)練裝置是臨床上迫切需要解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的，就是為了解決上述問題，提供一種基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其包括:
[0006]機架，包含底板、兩立柱和兩扶手，機架后部連接有箱體；
[0007]步行器，設(shè)置在機架的底板上并可獨立運動，在步行器下設(shè)有承重壓力傳感器；
[0008]氣囊支架，安裝在機架的兩立柱上并可沿兩立柱上下移動；
[0009]氣囊，其上部與氣囊支架相連，下部與機架的底板密封相連并將步行器包圍在內(nèi)；
[0010]緊身短褲，用于穿在人身上并可與氣囊密封連接；
[0011]操作顯示器，連接在氣囊支架上可隨氣囊支架一起運動；
[0012]鼓風(fēng)機，安裝在機架后部的箱體內(nèi)并通過管路與氣囊連接連通；
[0013]電刺激模塊，安裝在機架后部的箱體內(nèi)；
[0014]兩組刺激電極，用于與人體下肢接觸相連并與電刺激模塊電連接；
[0015]控制器，設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與操作顯示器、鼓風(fēng)機、電刺激模塊以及步行器電信相連；[0016]電源模塊，設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與控制器、電刺激模塊電連接向控制器、電刺激模塊提供電源；
[0017]氣體壓力傳感器，設(shè)置在機架的底板上并與控制器電信相連，通過控制器將氣體壓力傳輸至操作顯示器顯示。
[0018]所述機架的兩立柱上分別設(shè)有上下延伸的滑動槽，所述氣囊支架與該滑動槽嵌套滑動相連，氣囊支架上設(shè)有鎖定機構(gòu)，可在任意位置將氣囊支架鎖緊。
[0019]所述電刺激模塊包括微處理器、脈沖信號產(chǎn)生模塊、功率放大和升壓電路、接口電路模塊、輸出電流檢測和保護電路以及運行狀態(tài)指示燈；微處理器的一個輸出連接脈沖信號產(chǎn)生模塊，脈沖信號產(chǎn)生模塊的輸出連接功率放大和升壓電路，功率放大和升壓電路的輸出連接輸出電流檢測和保護電路，輸出電流檢測和保護電路與微處理器雙向通信相連，接口電路模塊與微處理器雙向通信相連，運行狀態(tài)指示燈的輸入連接微處理器；所述控制器與接口電路模塊雙向通信相連；所述兩組刺激電極分別與輸出電流檢測和保護電路電連接。
[0020]所述底板上還設(shè)有傳感器變送器，所述承重壓力傳感器和氣體壓力傳感器分別與傳感器變送器相連并通過傳感器變送器與控制器電信相連。
[0021]所述步行器設(shè)有電機控制器，該電機控制器的輸入連接控制器，輸出連接步行器的電機，電機控制器接收控制器的信號以控制步行器電機的停止、啟動、速度、正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動時間。
[0022]所述控制器包括主控電路、傳感器接口電路、步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路；主控電路的輸入連接控制器，輸出連接步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器變送器，輸出連接操作顯示器；步行器電機驅(qū)動電路的輸出連接步行器電機，鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路的輸出連接鼓風(fēng)機電機。
[0023]所述氣囊上面設(shè)有圓形開口，在圓形開口上設(shè)有半邊氣密拉鏈；下部設(shè)有進氣口和出氣口，周圍設(shè)有視窗，底部為敞口，敞口四周與機架的底板四周密封相連，所述氣囊支架與圓形開口處相連。
[0024]所述緊身短褲上部設(shè)有用于與氣囊密封連接的半邊氣密拉鏈，以及用于固定整個緊身短褲上部形狀的鉛絲套圈。
[0025]所述機架后部的箱體內(nèi)設(shè)有進氣管路和出氣管路；進氣管路的進口連接鼓風(fēng)機的出氣口，出口連接氣囊的進氣口 ；出氣管路的進口連接氣囊的出氣口，出口連接鼓風(fēng)機的進氣口，在進氣管路和出氣管路上分別設(shè)有電磁控制閥，該電磁控制閥與控制器相連由控制器控制其開關(guān)。
[0026]所述操作顯示器可由用戶設(shè)置并顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度，步行訓(xùn)練時間以及電刺激脈沖的幅值、脈寬、頻率和治療時間。
[0027]本實用新型的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置設(shè)有兩種治療模式，即處方訓(xùn)練模式和自由編程訓(xùn)練模式；在微處理器內(nèi)存儲有多種訓(xùn)練方案供選用。
[0028]處方訓(xùn)練模式有3種:第一電刺激訓(xùn)練每天I次。每次I小時，每周5次，在此基礎(chǔ)上的減重訓(xùn)練從每次15min,逐漸增加到每次30min,每天I次,每周5次。第二種減重步行訓(xùn)練組負(fù)重訓(xùn)練系統(tǒng)，設(shè)置初始速度為0.05m / s,坡度為O度,30min /次,每天I次,每周5天。之后電刺激20min次，每天I次，每周5天。第三種采用減重步行訓(xùn)練和電刺激同時進行的方式，電刺激20分鐘，減重訓(xùn)練I小時每天I次，每周5天。
[0029]自由編程治療模式通過控制器設(shè)定電刺激和步行訓(xùn)練同時或交替治療訓(xùn)練，也可以根據(jù)訓(xùn)練需要設(shè)定電刺激脈沖的幅值、脈寬、頻率和治療時間；設(shè)定步行訓(xùn)練的速度及時間等。
[0030]輸出電流檢測和保護電路用于檢測刺激電流的強度并通過微處理器在液晶顯示屏上顯示，當(dāng)刺激電流的強度大于預(yù)設(shè)值時，微處理器切斷電流停止輸出刺激脈沖。
[0031]脈沖信號產(chǎn)生機構(gòu)輸出的脈沖信號的頻率為10?150Hz，寬度為50?500us。
[0032]本實用新型具有以下優(yōu)點和特點:
[0033]一、采用功能性電刺激與氣囊減重下肢步行聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練模式，使康復(fù)訓(xùn)練的效果更明顯。
[0034]二、訓(xùn)練裝置內(nèi)置處方訓(xùn)練模式和自由編程訓(xùn)練模式兩種模式；操作更加簡單和靈活，減輕了護理人員的負(fù)擔(dān)。
[0035]三、采用氣囊式減重，可以使患者在步行訓(xùn)練時更好的左右、上下調(diào)整重心。
[0036]四、氣囊支架的高度可調(diào)，可實現(xiàn)個性化減重步態(tài)訓(xùn)練。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本實用新型基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本實用新型中的氣囊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為本實用新型中的緊身短褲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為本實用新型中的底板部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖5為本實用新型中的電刺激模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0042]參見圖1，配合參見圖2-圖5，本實用新型的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，包括由底板1、兩立柱2和兩扶手3組成的機架，機架后部連接有箱體4。還包括步行器
5、氣囊支架6、氣囊7、緊身短褲8、操作顯示器9、鼓風(fēng)機10、電刺激模塊11、兩組刺激電極12、控制器13、電源模塊14和氣體壓力傳感器15。圖1中所示，a為人體模型。
[0043]配合參見圖4，步行器5設(shè)置在機架的底板I上并可獨立運動；在步行器5下裝有承重傳感器16，該承重傳感器16與控制器13相連并通過控制器將人體施加在步行器上的重量傳輸至操作顯示器顯示。步行器5設(shè)有電機控制器51，該電機控制器的輸入連接控制器，輸出連接步行器的電機52，電機控制器接收控制器的信號以控制步行器電機的停止、啟動、速度、正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動時間。
[0044]氣囊支架6安裝在機架的兩立柱上并可沿兩立柱上下移動；在兩立柱2上分別設(shè)有上下延伸的滑動槽，下部氣囊支架與該滑動槽嵌套滑動相連，下部氣囊支架上設(shè)有鎖定機構(gòu)(未圖示出來)，可在任意位置將下部氣囊支架鎖緊。
[0045]配合參見圖2，在氣囊7上面設(shè)有圓形開口 71，在圓形開口上設(shè)有半邊氣密拉鏈(未圖示出來)；下部設(shè)有進氣口 73和出氣口 74，周圍設(shè)有視窗75，底部為敞口 76，敞口四周與機架的底板四周密封相連并將步行器包圍在內(nèi)，氣囊7的圓形開口 71處與氣囊支架6相連。[0046]配合參見圖3，緊身短褲8用于穿在人身上并可與氣囊7密封連接；在緊身短褲上部設(shè)有用于與氣囊密封連接的半邊氣密拉鏈81，以及用于固定整個緊身短褲上部形狀的鉛絲套圈82。緊身短褲是由氯丁橡膠制成的彈性密閉短褲。氣囊與機架底板及緊身短褲密封連接后，氣囊與機架底板及緊身短褲之間形成一個密閉的充氣空間。
[0047]操作顯示器9連接在氣囊支架6上可隨氣囊支架一起運動。該操作顯示器可由用戶設(shè)置并顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度，步行訓(xùn)練時間以及電刺激脈沖的幅值、脈寬、頻率和治療時間。
[0048]鼓風(fēng)機10安裝在機架后部的箱體4內(nèi)，在箱體內(nèi)設(shè)有進氣管路和出氣管路(未圖示出來)；進氣管路的進口連接鼓風(fēng)機的出氣口，出口連接氣囊的進氣口 73 ;出氣管路的進口連接氣囊的出氣口 74，出口連接鼓風(fēng)機的進氣口。在進氣管路和出氣管路上分別設(shè)有電磁控制閥(未圖示出來)，該電磁控制閥與控制系統(tǒng)相連由控制系統(tǒng)控制其開關(guān)。
[0049]配合參見圖5，本實用新型中的電刺激模塊11安裝在機架后部的箱體內(nèi)，它包括微處理器111、脈沖信號產(chǎn)生模塊112、功率放大和升壓電路113、液晶顯示和觸摸屏控制面板114、輸出電流檢測和保護電路115、運行狀態(tài)指示燈116，以及接口電路模塊117。微處理器的一個輸出連接脈沖信號產(chǎn)生模塊，脈沖信號產(chǎn)生模塊的輸出連接功率放大和升壓電路，功率放大和升壓電路的輸出連接輸出電流檢測和保護電路，輸出電流檢測和保護電路與微處理器雙向通信相連，接口電路模塊與微處理器雙向通信相連，運行狀態(tài)指示燈的輸入連接微處理器；所述控制器與接口電路模塊雙向通信相連；所述兩組刺激電極分別與輸出電流檢測和保護電路電連接。上述脈沖信號產(chǎn)生模塊輸出的脈沖信號的頻率為15?150Hz，寬度為 50 ?500us。
[0050]兩組刺激電極12用于與人體下肢接觸相連并分別與電刺激模塊中的輸出電流檢測和保護電路電連接。兩組刺激電極可同時進行兩組肌肉刺激，主要用于股二頭肌、脛前肌、腓骨長短肌為主的肌群組。
[0051]控制器(由計算機或單片機實現(xiàn))13設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與操作顯示器
9、鼓風(fēng)機10、電刺激模塊11以及步行器5電信相連；該控制器包括無線接收模塊、主控電路、傳感器接口電路、步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路，無線接收模塊與足底壓力傳感器無線通信相連，主控電路的輸入連接控制器，輸出連接步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器變送器，輸出連接操作顯示器；步行器電機驅(qū)動電路的輸出連接步行器電機，鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路的輸出連接鼓風(fēng)機電機。
[0052]電源模塊14設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與電刺激模塊、控制器電連接向電刺激模塊、控制器提供電源。
[0053]氣體壓力傳感器15設(shè)置在機架的底板上并與控制器電信相連，通過控制器將氣體壓力傳輸至操作顯示器顯示。
[0054]配合參見圖2，在底板I上還設(shè)有傳感器變送器17，承重壓力傳感器16和氣體壓力傳感器15分別與傳感器變送器相連并通過傳感器變送器與控制器電信相連。傳感器變送器還可以調(diào)節(jié)傳感器的精度及量程，以滿足實際的需求。
[0055]本實用新型的工作過程原理如下:
[0056]將氣囊與底板密封連接并與氣囊支架相連,讓人穿上緊身短褲，把氣囊支架降低到最低位置，讓人站進氣囊支架內(nèi)并站在步行機上，將緊身短褲與氣囊通過氣密拉鏈密封連接。然后拉起提高氣囊支架到達合適位置后用鎖定機構(gòu)將其鎖緊。并將兩刺激電極連接在下肢的適當(dāng)位置。用戶在操作顯示器上設(shè)置減重程度控制鼓風(fēng)機充氣或放氣來調(diào)節(jié)氣囊內(nèi)的氣壓，使人體的下肢呈現(xiàn)浮起的狀態(tài)，從而達到減重的效果。然后啟動步行機，用戶可以在顯示裝置上設(shè)置步行機的速度及傾斜角度。最后可進行步行訓(xùn)練。由設(shè)定的處方模式或自由選擇的模式。在自由編程治療模式下，可根據(jù)實際狀況和經(jīng)驗自編程序處方，通過控制面板預(yù)先調(diào)節(jié)和設(shè)定刺激脈沖的參數(shù)和步行訓(xùn)練的速度以及坡度，再由相應(yīng)的刺激脈沖參數(shù)包括幅值、脈寬，刺激頻率、治療時間等，通過控制電刺激模塊的微處理器，從而控制電刺激的程度。同理，通過控制面板預(yù)先調(diào)節(jié)和設(shè)定的步行訓(xùn)練的減重程度，步行速度以及坡度參數(shù)，通過控制鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路電流，從而控制電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)充氣量，實現(xiàn)不同程度的減重，通過控制步行驅(qū)動電路電流，實現(xiàn)步速的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于包括: 機架，包含底板、兩立柱和兩扶手，機架后部連接有箱體； 步行器，設(shè)置在機架的底板上并可獨立運動，在步行器下設(shè)有承重壓力傳感器； 氣囊支架，安裝在機架的兩立柱上并可沿兩立柱上下移動； 氣囊，其上部與氣囊支架相連，下部與機架的底板密封相連并將步行器包圍在內(nèi)； 緊身短褲，用于穿在人身上并可與氣囊密封連接； 操作顯示器，連接在氣囊支架上可隨氣囊支架一起運動； 鼓風(fēng)機，安裝在機架后部的箱體內(nèi)并通過管路與氣囊連接連通； 電刺激模塊，安裝在機架后部的箱體內(nèi)； 兩組刺激電極，用于與人體下肢接觸相連并與電刺激模塊電連接； 控制器，設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與操作顯示器、鼓風(fēng)機、電刺激模塊以及步行器電信相連； 電源模塊，設(shè)置在機架后部的箱體內(nèi)并與控制器、電刺激模塊電連接向控制器、電刺激模塊提供電源； 氣體壓力傳感器，設(shè)置在機架的底板上并與控制器電信相連，通過控制器將氣體壓力傳輸至操作顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述機架的兩立柱上分別設(shè)有上下延伸的滑動槽，所述氣囊支架與該滑動槽嵌套滑動相連，氣囊支架上設(shè)有鎖定機構(gòu)，可在任意位置將氣囊支架鎖緊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述電刺激模塊包括微處理器、脈沖信號產(chǎn)生模塊、功率放大和升壓電路、接口電路模塊、輸出電流檢測和保護電路以及運行狀態(tài)指示燈；微處理器的一個輸出連接脈沖信號產(chǎn)生模塊，脈沖信號產(chǎn)生模塊的輸出連接功率放大和升壓電路，功率放大和升壓電路的輸出連接輸出電流檢測和保護電路，輸出電流檢測和保護電路與微處理器雙向通信相連，接口電路模塊與微處理器雙向通信相連，運行狀態(tài)指示燈的輸入連接微處理器；所述控制器與接口電路模塊雙向通信相連；所述兩組刺激電極分別與輸出電流檢測和保護電路電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述底板上還設(shè)有傳感器變送器，所述承重壓力傳感器和氣體壓力傳感器分別與傳感器變送器相連并通過傳感器變送器與控制器電信相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述步行器設(shè)有電機控制器，該電機控制器的輸入連接控制器，輸出連接步行器的電機，電機控制器接收控制器的信號以控制步行器電機的停止、啟動、速度、正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述控制器包括主控電路、傳感器接口電路、步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路；主控電路的輸入連接控制器，輸出連接步行器電機驅(qū)動電路和鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器變送器，輸出連接操作顯示器；步行器電機驅(qū)動電路的輸出連接步行器電機，鼓風(fēng)機電機驅(qū)動電路的輸出連接鼓風(fēng)機電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述氣囊上面設(shè)有圓形開口，在圓形開口上設(shè)有半邊氣密拉鏈；下部設(shè)有進氣口和出氣口，周圍設(shè)有視窗，底部為敞口，敞口四周與機架的底板四周密封相連，所述氣囊支架與圓形開口處相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述緊身短褲上部設(shè)有用于與氣囊密封連接的半邊氣密拉鏈，以及用于固定整個緊身短褲上部形狀的鉛絲套圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述機架后部的箱體內(nèi)設(shè)有進氣管路和出氣管路；進氣管路的進口連接鼓風(fēng)機的出氣口，出口連接氣囊的進氣口 ；出氣管路的進口連接氣囊的出氣口，出口連接鼓風(fēng)機的進氣口，在進氣管路和出氣管路上分別設(shè)有電磁控制閥，該電磁控制閥與控制器相連由控制器控制其開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電刺激的氣囊減重下肢訓(xùn)練裝置，其特征在于:所述操作顯示器可由用戶設(shè)置并顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度，步行訓(xùn)練時間以及電刺 激脈沖的幅值、脈寬、頻率和治療時間。
【文檔編號】A63B23/04GK203663242SQ201420006614
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】安美君, 徐秀林, 鄒任玲, 胡秀枋, 張東衡, 趙展 申請人:上海理工大學(xué)