CN105536146A - 移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪及方法 - Google Patents
移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪及方法。该助行仪包括:电源、电刺激控制器以及一组刺激电极,加速度计、信号发射装置和智能手持设备;智能手持设备具有:人机界面交互模块,信号接收模块,数据处理模块,对比分析模块,指令生成模块,指令发出模块;电刺激控制器具有:指令接收模块,指令处理模块,电极控制模块。该方法包括:穿戴或固定各单元,智能手持设备初始化,静立标定,步态测试,生成刺激方案并实施刺激,监测刺激效果并酌情调整刺激方案。本发明能根据使用者的实际步态特征,有针对性地刺激相应下肢肌肉,实现对肌肉刺激的准确控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪及方法,尤其适用于对偏瘫等失神经运动功能患者的恢复治疗过程,属于运动康复治疗技术领域。
背景技术
据申请人所知,针对偏瘫等失神经运动功能患者,现有技术中已经存在一些电刺激治疗设备能够对其进行运动功能的恢复治疗,例如:上下肢肢体助动器,以蓝牙APP为控制穴位探测与光电刺激疼痛贴,单通道电刺激仪,多通道电刺激仪,便携式胫前肌电刺激仪,步行胫前肌电刺激仪,等等。
但是,现有技术的设备主要存在以下问题:(1)尚不能实现对肌肉刺激的准确控制,只能按预先设定好的刺激方式进行刺激,且基本采用序列式刺激,不能根据实际情况做针对性调整。(2)体积较大,随身携带不方便。(3)人机交互方式是按钮式(或者面板式)的,可读性差。(4)无法很方便地追溯历史治疗记录,不利于指导患者的再次治疗。
经检索发现,申请号201410415589.1、申请公布号CN104146860A、名称《一种可穿戴蓝牙APP控制穴位探测与光电刺激疼痛贴》的中国发明专利申请,通过APP无线手机控制低频电脉冲模块与激光治疗模块,作用于人体穴位刺激,通过穴位探测模块寻找穴位的位置,激光输出安全模块自动控制激光安全输出,采用蓝牙连接智能手机,由手机APP软件平台设置穴位刺激的剂量,如穴位刺激功率、刺激频率、刺激时间,统计穴位刺激累计数;其目的是提供一种使用方便,体积小、智能操作,人们可根据自己体质条件结合自己心率进行功能性穴位刺激,同时了解自己的健康状况的可穿戴移动医疗设备,但是不能直接实现运动康复目的。
申请号201420627786.5、授权公告号CN204193308U、名称《基于移动终端控制的电刺激肌肉训练仪》的中国实用新型专利,包括电刺激肌肉训练仪以及带有蓝牙功能的移动终端,电刺激肌肉训练仪包括微处理器、神经肌肉电刺激触发单元、蓝牙传输单元、过电流保护单元、供电单元和频率控制单元,蓝牙传输单元与带蓝牙功能的移动终端之间通过无线的方式通信,以此来摆脱线的控制,实现一定距离的无线控制,但是并不能解决准确控制肌肉刺激等前述技术问题。
申请号201410772426.9、申请公布号CN104436431A、名称《一种多节点电刺激系统及方法》的中国发明专利申请,用于由中枢神经受损等原因引起肢体偏瘫患者的康复训练;可根据肢体运动时神经电信号的传输方向,对肢体的相应部位进行电刺激,从而促进患者肢体运动功能的康复;但是,其刺激方式仍为事先预设,并不能解决准确控制肌肉刺激等前述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题,提供一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪及方法,能根据使用者的实际步态特征,有针对性地刺激相应下肢肌肉,实现对肌肉刺激的准确控制。
本发明的主要技术构思如下:发明人在多年的实践研究中发现了现有技术存在的技术问题(见背景技术),之后即致力于解决这些技术问题。发明人通过调研获知,采用加速度计结合现有算法进行测量,即可测得被测者的步态特征参数,包括节奏、步长、步态规律和对称性[1][2]。在此基础上,发明人经过进一步地深入实践研究,终于得出了能解决前述技术问题的技术方案。具体如下:
一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪,包括电源、电刺激控制器以及一组刺激电极;所述电源与电刺激控制器之间、所述电刺激控制器与刺激电极之间分别经导线连接;
其特征是,还包括加速度计、信号发射装置和智能手持设备;所述加速度计、信号发射装置分别经导线与电源连接,所述加速度计的数据输出端与信号发射装置的数据输入端连接;
所述智能手持设备具有:人机界面交互模块,用以接收手动控制命令以及向被测者发出信息;与信号发射装置的信号发出端无线通信连接的信号接收模块,用以接收信号发射装置发出的、由加速度计采集的加速度数据;与信号接收模块输出端连接的数据处理模块,用以根据加速度数据计算出被测者的步态特征参数;与数据处理模块输出端连接的对比分析模块,用以将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、并根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果;与对比分析模块输出端连接的指令生成模块,用以根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令;与指令生成模块输出端连接的指令发出模块,用以将控制指令发送至电刺激控制器;
所述指令生成模块还与人机界面交互模块的输出端连接,用以根据手动控制命令生成控制指令;
所述电刺激控制器具有:与指令发出模块的信号发出端无线通信连接的指令接收模块,用以接收智能手持设备发出的控制指令;与指令接收模块输出端连接的指令处理模块,用以根据控制指令生成电极控制信号;输入端与指令处理模块输出端连接、控制端与刺激电极受控端连接的电极控制模块,用以根据电极控制信号控制刺激电极进行刺激。
该助行仪进一步完善的技术方案如下:
优选地,所述人机界面交互模块具有的信息收集输入端与数据处理模块输出端、对比分析模块输出端、指令生成模块输出端分别连接,用以显示被测者的步态特征参数、被测者的步态分析结果、以及含有下肢肌肉刺激指令的控制指令;所述电刺激控制器还具有急停按钮,所述急停按钮的输出端与指令处理模块的输入端连接,当急停按钮被按下时,指令处理模块停止生成电极控制信号,使刺激电极停止刺激。
优选地,所述人机界面交互模块还包括语音装置,用以发出语音信息;所述智能手持设备为智能手机或智能平板电脑;所述刺激电极采用创口贴式电极;所述导线采用织物导线;所述加速度计为压阻加速度计。
本发明还提供:
一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,采用前文所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪;所述助行方法包括以下步骤:
第一步、将电刺激控制器、信号发射装置以及电源穿戴在被测者身上;将各刺激电极贴在被测者的相应下肢肌肉或相应足底肌肉上;将加速度计固定在被测者背部腰椎位置;转至第二步;
第二步、开启智能手持设备;将电刺激控制器、加速度计、信号发射装置分别与电源接通,使电刺激控制器处于待机状态,使加速度计处于持续采集加速度数据的状态,并使信号发射装置处于实时向外发送加速度数据的状态;智能手持设备检测其信号接收模块与信号发射装置是否通信连接正常,并检测其指令发出模块与电刺激控制器的指令接收模块是否通信连接正常,当所有通信连接均正常时,初始化结束,转至第三步;
第三步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者处于静立状态的信息;当被测者处于静立状态时,智能手持设备的数据处理模块根据预定时间内的加速度数据得出被测者的躯干静立基准波动范围、并存入存储器,静立标定结束,转至第四步;
第四步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者开始行走的信息;当被测者开始行走后,转至第五步;
第五步、智能手持设备中,
S1.数据处理模块根据预定数量的步态周期内的加速度数据、结合被测者的躯干静立基准波动范围经计算得出被测者的步态特征参数;
S2.对比分析模块将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果、并将该步态分析结果存入存储器;
S3.转至第六步;
第六步、T1.智能手持设备中,指令生成模块根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令、并将该控制指令存入存储器,指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
T2.电刺激控制器中,指令接收模块接收智能手持设备发出的控制指令,指令处理模块根据控制指令生成电极控制信号,电极控制模块根据电极控制信号控制相应刺激电极对被测者的肌肉进行刺激;
T3.转至第七步;
第七步、智能手持设备中,先采用第五步的S1得出被测者的步态特征参数,再采用第五步的S2得出被测者的步态分析结果并存储;
指令生成模块将本次的步态分析结果与上次的步态分析结果进行对比,并判断被测者的步态是否改善;若有改善,则指令生成模块生成与上次相同的控制指令、或者生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令;若无改善,则指令生成模块根据本次的步态分析结果重新生成与上次完全或部分不同的控制指令;指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
之后,电刺激控制器中,采用第六步T2实现对被测者肌肉的刺激;
转至第八步;
第八步、判断是否结束刺激,若否则转至第七步;若是则电刺激控制器控制刺激电极停止刺激,整个方法结束。
该方法进一步完善的技术方案如下:
优选地,第七步中,当指令生成模块判断被测者的步态有改善时,则继续判断被测者的步态是否达到正常步态的状态,若达到则生成与上次相同的控制指令,若未达到则生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令。
优选地,第八步中,结束刺激的指令输入来源包括:智能手持设备的人机界面交互模块收到手动控制的结束命令,或者,智能手持设备的指令生成模块根据步态分析结果判断被测者跌倒时生成的结束控制指令,或者,电刺激控制器的指令处理模块收到急停按钮输入的结束命令;第三、四步中,智能手持设备的人机界面交互模块通过语音装置以语音的形式发出信息;确认被测者处于静立状态或开始行走的方式包括:被测者通过人机界面交互模块向智能手持设备发出确认指令。
优选地,所述步态特征参数包括步态规律性和步态对称性;
所述正常步态数据库为通过测试若干正常行走者的步态特征参数所得出的、正常步态所应具有的步态规律性和步态对称性的数据库;
所述步态分析结果包括被测者的步态是否正常、不正常时被测者的躯干偏向哪一侧以及相对于正常步态的偏离百分比;
所述下肢肌肉刺激指令包括刺激目标为左下肢或右下肢、刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
优选地,所述指令生成模块生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令的依据包括:根据被测者的不正常步态中其躯干偏向哪一侧,确定该侧下肢为刺激目标;根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,确定刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
更优选地,确定目标肌肉、刺激开始时间、刺激结束时间以及刺激力度时,指令生成模块利用了下肢肌肉步行收缩数据库,该数据库的建立过程为:针对的下肢肌肉为阔筋膜张肌、臀大肌、缝匠肌、股四头肌、股二头肌、半腱肌、胫骨前肌、趾长伸肌、踇长伸肌、腓骨长肌、腓骨短肌、腓肠肌、比目鱼肌以及足底肌,采集若干正常人行走时其下肢各肌肉的肌电信号,经分析获知下肢各肌肉收缩次序、收缩时机以及收缩力度,并以此为下肢肌肉步行收缩数据库;利用该数据库,指令生成模块根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,首先判断可能失能的肌肉,并以这些肌肉为目标肌肉,然后确定各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、及刺激力度,以使得目标肌肉在其对应的收缩时机内获得预定力度的刺激从而收缩。
优选地,第二步中,在初始化结束后,智能手持设备判断是否直接调用之前存储器中已有的、含有下肢肌肉刺激指令的控制指令,若是,则将选定的控制指令发送至电刺激控制器,并转至第六步的T2;若否,则转至第三步。
申请人在深入地实践研究中发现,充分利用现有技术中以加速度计获取数据并经现有算法测得被测者步态特征参数的技术手段,对被测者的不正常步态进行分析,并根据分析结果确定相应的刺激方案,随后监测刺激效果,并据此进行刺激方案的调整或保持,这样既能根据使用者的实际步态特征,有针对性地刺激相应下肢肌肉,实现对肌肉刺激的准确控制;同时,采用智能手持设备作为中枢控制器,并通过无线通信连接穿戴于被测者身上的加速度计、信号发射装置、电刺激控制器,可使整个助行仪的使用更加方便,既能由被测者自行使用,也能由康复训练员来使用,且操作简单方便,实现智能刺激。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的主体流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实施例1
如图1所示,本实施例的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪,包括电源、电刺激控制器以及一组刺激电极;电源与电刺激控制器之间、电刺激控制器与刺激电极之间分别经导线连接。
还包括加速度计、信号发射装置和智能手持设备;加速度计、信号发射装置分别经导线与电源连接,加速度计的数据输出端与信号发射装置的数据输入端连接。
智能手持设备具有:人机界面交互模块,用以接收手动控制命令以及向被测者发出信息;与信号发射装置的信号发出端无线通信连接的信号接收模块,用以接收信号发射装置发出的、由加速度计采集的加速度数据;与信号接收模块输出端连接的数据处理模块,用以根据加速度数据计算出被测者的步态特征参数;与数据处理模块输出端连接的对比分析模块,用以将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、并根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果;与对比分析模块输出端连接的指令生成模块,用以根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令;与指令生成模块输出端连接的指令发出模块,用以将控制指令发送至电刺激控制器。
指令生成模块还与人机界面交互模块的输出端连接,用以根据手动控制命令生成控制指令。
电刺激控制器具有:与指令发出模块的信号发出端无线通信连接的指令接收模块,用以接收智能手持设备发出的控制指令;与指令接收模块输出端连接的指令处理模块,用以根据控制指令生成电极控制信号;输入端与指令处理模块输出端连接、控制端与刺激电极受控端连接的电极控制模块,用以根据电极控制信号控制刺激电极进行刺激。
人机界面交互模块具有的信息收集输入端与数据处理模块输出端、对比分析模块输出端、指令生成模块输出端分别连接,用以显示被测者的步态特征参数、被测者的步态分析结果、以及含有下肢肌肉刺激指令的控制指令。
电刺激控制器还具有急停按钮,急停按钮的输出端与指令处理模块的输入端连接,当急停按钮被按下时,指令处理模块停止生成电极控制信号,使刺激电极停止刺激。
人机界面交互模块还包括语音装置,用以发出语音信息;智能手持设备为智能手机或智能平板电脑;刺激电极采用创口贴式电极;导线采用织物导线;加速度计为压阻加速度计。
实施例2
本实施例的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,采用实施例1的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪.
如图2所示,本实施例助行方法包括以下步骤:
第一步、将电刺激控制器、信号发射装置以及电源穿戴在被测者身上;将各刺激电极贴在被测者的相应下肢肌肉或相应足底肌肉上;将加速度计固定在被测者背部腰椎位置;转至第二步;
第二步、开启智能手持设备;将电刺激控制器、加速度计、信号发射装置分别与电源接通,使电刺激控制器处于待机状态,使加速度计处于持续采集加速度数据的状态,并使信号发射装置处于实时向外发送加速度数据的状态;智能手持设备检测其信号接收模块与信号发射装置是否通信连接正常,并检测其指令发出模块与电刺激控制器的指令接收模块是否通信连接正常,当所有通信连接均正常时,初始化结束,转至第三步;
第三步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者处于静立状态的信息;当被测者处于静立状态时,智能手持设备的数据处理模块根据预定时间内的加速度数据得出被测者的躯干静立基准波动范围、并存入存储器,静立标定结束,转至第四步;
第四步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者开始行走的信息;当被测者开始行走后,转至第五步;
第五步、智能手持设备中,
S1.数据处理模块根据预定数量的步态周期内的加速度数据、结合被测者的躯干静立基准波动范围经计算得出被测者的步态特征参数;
S2.对比分析模块将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果、并将该步态分析结果存入存储器;
S3.转至第六步;
第六步、T1.智能手持设备中,指令生成模块根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令、并将该控制指令存入存储器,指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
T2.电刺激控制器中,指令接收模块接收智能手持设备发出的控制指令,指令处理模块根据控制指令生成电极控制信号,电极控制模块根据电极控制信号控制相应刺激电极对被测者的肌肉进行刺激;
T3.转至第七步;
第七步、智能手持设备中,先采用第五步的S1得出被测者的步态特征参数,再采用第五步的S2得出被测者的步态分析结果并存储;
指令生成模块将本次的步态分析结果与上次的步态分析结果进行对比,并判断被测者的步态是否改善;若有改善,则指令生成模块生成与上次相同的控制指令、或者生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令;若无改善,则指令生成模块根据本次的步态分析结果重新生成与上次完全或部分不同的控制指令;指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
之后,电刺激控制器中,采用第六步T2实现对被测者肌肉的刺激;
转至第八步;
第八步、判断是否结束刺激,若否则转至第七步;若是则电刺激控制器控制刺激电极停止刺激,整个方法结束。
具体而言,第七步中,当指令生成模块判断被测者的步态有改善时,则继续判断被测者的步态是否达到正常步态的状态,若达到则生成与上次相同的控制指令,若未达到则生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令。
第八步中,结束刺激的指令输入来源包括:智能手持设备的人机界面交互模块收到手动控制的结束命令,或者,智能手持设备的指令生成模块根据步态分析结果判断被测者跌倒时生成的结束控制指令,或者,电刺激控制器的指令处理模块收到急停按钮输入的结束命令。
第三、四步中,智能手持设备的人机界面交互模块通过语音装置以语音的形式发出信息;确认被测者处于静立状态或开始行走的方式包括:被测者通过人机界面交互模块向智能手持设备发出确认指令。
第二步中,在初始化结束后,智能手持设备判断是否直接调用之前存储器中已有的、含有下肢肌肉刺激指令的控制指令,若是,则将选定的控制指令发送至电刺激控制器,并转至第六步的T2;若否,则转至第三步。这样,在针对同一患者的持续治疗中,不用每次都进行重新诊断,可根据保存的历史记录直接调用已有刺激方案,实现便利地持续治疗,直至肌肉状态好转。
此外,步态特征参数包括步态规律性和步态对称性;
正常步态数据库为通过测试若干正常行走者的步态特征参数所得出的、正常步态所应具有的步态规律性和步态对称性的数据库;
步态分析结果包括被测者的步态是否正常、不正常时被测者的躯干偏向哪一侧以及相对于正常步态的偏离百分比;
下肢肌肉刺激指令包括刺激目标为左下肢或右下肢、刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
指令生成模块生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令的依据包括:根据被测者的不正常步态中其躯干偏向哪一侧,确定该侧下肢为刺激目标;根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,确定刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
确定目标肌肉、刺激开始时间、刺激结束时间以及刺激力度时,指令生成模块利用了下肢肌肉步行收缩数据库,该数据库的建立过程为:针对的下肢肌肉为阔筋膜张肌、臀大肌、缝匠肌、股四头肌、股二头肌、半腱肌、胫骨前肌、趾长伸肌、踇长伸肌、腓骨长肌、腓骨短肌、腓肠肌、比目鱼肌以及足底肌,采集若干正常人行走时其下肢各肌肉的肌电信号,经分析获知下肢各肌肉收缩次序、收缩时机以及收缩力度,并以此为下肢肌肉步行收缩数据库。利用该数据库,指令生成模块根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,首先判断可能失能的肌肉,并以这些肌肉为目标肌肉,然后确定各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、及刺激力度,以使得目标肌肉在其对应的收缩时机内获得预定力度的刺激从而收缩。
本发明利用智能手持设备提供美观的交互界面,且带有语音,人机交互更加方便;利用智能手持设备的可携带性,使整个助行仪易于携带;借助智能手持设备存储数据库进行治疗管理;采用织物导线来进行电路连接,电极从纽扣式变为创口贴式,使其更加稳定,更加牢固。
本发明将传统的功能性电刺激原理与运动生物反馈技术结合,使传统的功能性电刺激转化为智能可控的康复装置进行治疗管理,能更加快速地判断步态特征,并进行运动诊断,设计出刺激方案并实现自动刺激。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
参考文献:
[1]Moe-NilssenR,HelbostadJL.Estimationofgaitcyclecharacteristicsbytrunkaccelerometry[J].JournalofBiomechanics,2004(37):121-126.
[2]HenriksenM,LundH,Moe-NilssenR,etal.Test–retestreliabilityoftrunkaccelerometricgaitanalysis[J].GaitandPosture,2004(19):288-297.
Claims (10)
1.一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪,包括电源、电刺激控制器以及一组刺激电极;所述电源与电刺激控制器之间、所述电刺激控制器与刺激电极之间分别经导线连接;
其特征是,还包括加速度计、信号发射装置和智能手持设备;所述加速度计、信号发射装置分别经导线与电源连接,所述加速度计的数据输出端与信号发射装置的数据输入端连接;
所述智能手持设备具有:人机界面交互模块,用以接收手动控制命令以及向被测者发出信息;与信号发射装置的信号发出端无线通信连接的信号接收模块,用以接收信号发射装置发出的、由加速度计采集的加速度数据;与信号接收模块输出端连接的数据处理模块,用以根据加速度数据计算出被测者的步态特征参数;与数据处理模块输出端连接的对比分析模块,用以将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、并根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果;与对比分析模块输出端连接的指令生成模块,用以根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令;与指令生成模块输出端连接的指令发出模块,用以将控制指令发送至电刺激控制器;
所述指令生成模块还与人机界面交互模块的输出端连接,用以根据手动控制命令生成控制指令;
所述电刺激控制器具有:与指令发出模块的信号发出端无线通信连接的指令接收模块,用以接收智能手持设备发出的控制指令;与指令接收模块输出端连接的指令处理模块,用以根据控制指令生成电极控制信号;输入端与指令处理模块输出端连接、控制端与刺激电极受控端连接的电极控制模块,用以根据电极控制信号控制刺激电极进行刺激。
2.根据权利要求1所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪,其特征是,所述人机界面交互模块具有的信息收集输入端与数据处理模块输出端、对比分析模块输出端、指令生成模块输出端分别连接,用以显示被测者的步态特征参数、被测者的步态分析结果、以及含有下肢肌肉刺激指令的控制指令;所述电刺激控制器还具有急停按钮,所述急停按钮的输出端与指令处理模块的输入端连接,当急停按钮被按下时,指令处理模块停止生成电极控制信号,使刺激电极停止刺激。
3.根据权利要求1所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪,其特征是,所述人机界面交互模块还包括语音装置,用以发出语音信息;所述智能手持设备为智能手机或智能平板电脑;所述刺激电极采用创口贴式电极;所述导线采用织物导线;所述加速度计为压阻加速度计。
4.一种移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,采用权利要求1或2或3所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行仪;所述助行方法包括以下步骤:
第一步、将电刺激控制器、信号发射装置以及电源穿戴在被测者身上;将各刺激电极贴在被测者的相应下肢肌肉或相应足底肌肉上;将加速度计固定在被测者背部腰椎位置;转至第二步;
第二步、开启智能手持设备;将电刺激控制器、加速度计、信号发射装置分别与电源接通,使电刺激控制器处于待机状态,使加速度计处于持续采集加速度数据的状态,并使信号发射装置处于实时向外发送加速度数据的状态;智能手持设备检测其信号接收模块与信号发射装置是否通信连接正常,并检测其指令发出模块与电刺激控制器的指令接收模块是否通信连接正常,当所有通信连接均正常时,初始化结束,转至第三步;
第三步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者处于静立状态的信息;当被测者处于静立状态时,智能手持设备的数据处理模块根据预定时间内的加速度数据得出被测者的躯干静立基准波动范围、并存入存储器,静立标定结束,转至第四步;
第四步、智能手持设备的人机界面交互模块发出要求被测者开始行走的信息;当被测者开始行走后,转至第五步;
第五步、智能手持设备中,
S1.数据处理模块根据预定数量的步态周期内的加速度数据、结合被测者的躯干静立基准波动范围经计算得出被测者的步态特征参数;
S2.对比分析模块将被测者的步态特征参数与正常步态数据库进行比对、根据比对结果分析得出被测者的步态分析结果、并将该步态分析结果存入存储器;
S3.转至第六步;
第六步、T1.智能手持设备中,指令生成模块根据被测者的步态分析结果生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令、并将该控制指令存入存储器,指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
T2.电刺激控制器中,指令接收模块接收智能手持设备发出的控制指令,指令处理模块根据控制指令生成电极控制信号,电极控制模块根据电极控制信号控制相应刺激电极对被测者的肌肉进行刺激;
T3.转至第七步;
第七步、智能手持设备中,先采用第五步的S1得出被测者的步态特征参数,再采用第五步的S2得出被测者的步态分析结果并存储;
指令生成模块将本次的步态分析结果与上次的步态分析结果进行对比,并判断被测者的步态是否改善;若有改善,则指令生成模块生成与上次相同的控制指令、或者生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令;若无改善,则指令生成模块根据本次的步态分析结果重新生成与上次完全或部分不同的控制指令;指令发出模块将控制指令发送至电刺激控制器;
之后,电刺激控制器中,采用第六步T2实现对被测者肌肉的刺激;
转至第八步;
第八步、判断是否结束刺激,若否则转至第七步;若是则电刺激控制器控制刺激电极停止刺激,整个方法结束。
5.根据权利要求4所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,第七步中,当指令生成模块判断被测者的步态有改善时,则继续判断被测者的步态是否达到正常步态的状态,若达到则生成与上次相同的控制指令,若未达到则生成将上次控制指令的刺激力度加大的控制指令。
6.根据权利要求4所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,第八步中,结束刺激的指令输入来源包括:智能手持设备的人机界面交互模块收到手动控制的结束命令,或者,智能手持设备的指令生成模块根据步态分析结果判断被测者跌倒时生成的结束控制指令,或者,电刺激控制器的指令处理模块收到急停按钮输入的结束命令;第三、四步中,智能手持设备的人机界面交互模块通过语音装置以语音的形式发出信息;确认被测者处于静立状态或开始行走的方式包括:被测者通过人机界面交互模块向智能手持设备发出确认指令。
7.根据权利要求4所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,所述步态特征参数包括步态规律性和步态对称性;
所述正常步态数据库为通过测试若干正常行走者的步态特征参数所得出的、正常步态所应具有的步态规律性和步态对称性的数据库;
所述步态分析结果包括被测者的步态是否正常、不正常时被测者的躯干偏向哪一侧以及相对于正常步态的偏离百分比;
所述下肢肌肉刺激指令包括刺激目标为左下肢或右下肢、刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
8.根据权利要求7所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,所述指令生成模块生成含有下肢肌肉刺激指令的控制指令的依据包括:根据被测者的不正常步态中其躯干偏向哪一侧,确定该侧下肢为刺激目标;根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,确定刺激的目标肌肉、针对各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、以及针对各目标肌肉的刺激力度。
9.根据权利要求8所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,确定目标肌肉、刺激开始时间、刺激结束时间以及刺激力度时,指令生成模块利用了下肢肌肉步行收缩数据库,该数据库的建立过程为:针对的下肢肌肉为阔筋膜张肌、臀大肌、缝匠肌、股四头肌、股二头肌、半腱肌、胫骨前肌、趾长伸肌、踇长伸肌、腓骨长肌、腓骨短肌、腓肠肌、比目鱼肌以及足底肌,采集若干正常人行走时其下肢各肌肉的肌电信号,经分析获知下肢各肌肉收缩次序、收缩时机以及收缩力度,并以此为下肢肌肉步行收缩数据库;利用该数据库,指令生成模块根据被测者躯干相对于正常步态的偏离百分比,首先判断可能失能的肌肉,并以这些肌肉为目标肌肉,然后确定各目标肌肉的刺激开始时间和刺激结束时间、及刺激力度,以使得目标肌肉在其对应的收缩时机内获得预定力度的刺激从而收缩。
10.根据权利要求4所述的移动智能多通道动态电刺激下肢助行方法,其特征是,第二步中,在初始化结束后,智能手持设备判断是否直接调用之前存储器中已有的、含有下肢肌肉刺激指令的控制指令,若是,则将选定的控制指令发送至电刺激控制器,并转至第六步的T2;若否,则转至第三步。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106334265A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-01-18 | 天津大学 | 以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统及助行方法 |
CN106377838A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-08 | 天津大学 | 一种以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统 |
CN107335140A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-11-10 | 江苏德长医疗科技有限公司 | 功能性电刺激输出装置及其应用 |
CN108325162A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-27 | 深圳市前海未来无限投资管理有限公司 | 一种步态训练方法、装置及可穿戴设备 |
CN109876295A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-14 | 河南普蓝商贸有限公司 | 基于物联网的多通道足下垂动态电刺激助行装置及其控制方法 |
CN110721403A (zh) * | 2018-08-03 | 2020-01-24 | 沈平 | 中频电刺激可穿戴终端及中频电刺激可穿戴系统 |
WO2022153037A1 (en) | 2021-01-13 | 2022-07-21 | Mygo4Ward Ltd | Improvements relating to functional electrical stimulation garments |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2358836Y (zh) * | 1998-03-31 | 2000-01-19 | 中国人民解放军杭州疗养院 | 站立姿势平衡测试仪 |
CN201618314U (zh) * | 2009-09-09 | 2010-11-03 | 钱竞光 | 多通道动态电刺激装置 |
CN201899776U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-07-20 | 王蓉 | 一种智能足下垂矫正和偏瘫康复装置 |
CN102139139A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-08-03 | 中国医学科学院生物医学工程研究所 | 一种肌电反馈控制的电刺激装置及其控制方法 |
CN102580240A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 江苏德长医疗科技有限公司 | 一种电刺激助行装置及其输出控制方法 |
CN102743817A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 杭州共远科技有限公司 | 利用功能性神经刺激的康复治疗装置 |
CN202920822U (zh) * | 2012-11-19 | 2013-05-08 | 岑利亚 | 电子神经假体步态矫正和助行系统 |
US8452410B2 (en) * | 2010-09-07 | 2013-05-28 | Aalborg Universitet | Method and device for reflex-based functional gait training |
CN103212156A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-24 | 重庆绿色智能技术研究院 | 基于本体镜像原理的偏瘫患者自主康复仪 |
CN104056353A (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-24 | 燕铁斌 | 基于行走模式的功能性低频电刺激同步助行仪及控制方法 |
-
2016
- 2016-02-01 CN CN201610068718.3A patent/CN105536146B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2358836Y (zh) * | 1998-03-31 | 2000-01-19 | 中国人民解放军杭州疗养院 | 站立姿势平衡测试仪 |
CN201618314U (zh) * | 2009-09-09 | 2010-11-03 | 钱竞光 | 多通道动态电刺激装置 |
US8452410B2 (en) * | 2010-09-07 | 2013-05-28 | Aalborg Universitet | Method and device for reflex-based functional gait training |
CN201899776U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-07-20 | 王蓉 | 一种智能足下垂矫正和偏瘫康复装置 |
CN102139139A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-08-03 | 中国医学科学院生物医学工程研究所 | 一种肌电反馈控制的电刺激装置及其控制方法 |
CN102580240A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 江苏德长医疗科技有限公司 | 一种电刺激助行装置及其输出控制方法 |
CN102743817A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 杭州共远科技有限公司 | 利用功能性神经刺激的康复治疗装置 |
CN202920822U (zh) * | 2012-11-19 | 2013-05-08 | 岑利亚 | 电子神经假体步态矫正和助行系统 |
CN104056353A (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-24 | 燕铁斌 | 基于行走模式的功能性低频电刺激同步助行仪及控制方法 |
CN103212156A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-24 | 重庆绿色智能技术研究院 | 基于本体镜像原理的偏瘫患者自主康复仪 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106334265A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-01-18 | 天津大学 | 以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统及助行方法 |
CN106377838A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-08 | 天津大学 | 一种以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统 |
CN106334265B (zh) * | 2016-09-19 | 2019-01-08 | 天津大学 | 以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统 |
CN106377838B (zh) * | 2016-09-19 | 2019-04-05 | 天津大学 | 一种以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统 |
CN107335140A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-11-10 | 江苏德长医疗科技有限公司 | 功能性电刺激输出装置及其应用 |
CN108325162A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-27 | 深圳市前海未来无限投资管理有限公司 | 一种步态训练方法、装置及可穿戴设备 |
CN108325162B (zh) * | 2018-01-30 | 2019-08-16 | 深圳市前海未来无限投资管理有限公司 | 一种步态训练方法、装置及可穿戴设备 |
CN110721403A (zh) * | 2018-08-03 | 2020-01-24 | 沈平 | 中频电刺激可穿戴终端及中频电刺激可穿戴系统 |
CN109876295A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-14 | 河南普蓝商贸有限公司 | 基于物联网的多通道足下垂动态电刺激助行装置及其控制方法 |
CN109876295B (zh) * | 2019-03-22 | 2023-08-29 | 河南讯普康医疗器械有限公司 | 助行装置 |
WO2022153037A1 (en) | 2021-01-13 | 2022-07-21 | Mygo4Ward Ltd | Improvements relating to functional electrical stimulation garments |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105536146B (zh) | 2018-11-02 |
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