CN107126216A

CN107126216A - 一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备

Info

Publication number: CN107126216A
Application number: CN201710309487.5A
Authority: CN
Inventors: 张化勋; 高唯; 何柏霖; 王文豪; 王倩; 胡森
Original assignee: Changchun University
Current assignee: Changchun University
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2017-09-05

Abstract

本发明涉及康复医疗设备技术领域，具体涉及一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，包括无线通信模块、三轴加速度传感器、陀螺仪、报警系统、智能网关、MCU、GPS定位模块、GSM短信发送系统和智能手机；本发明通过三轴加速度传感器和陀螺仪实时监测病患训练过程中的体位信息，速度信息和安全情况，GPS定位模块用对病患进行位置的锁定，GSM短信发送系统作为信号发送的载体，无线通信模块与MCU对接，实现远程的监控，报警系统可在病患处于危险的时候，自动报警引，语音播报也可提醒病患本人处于危险状况下。本发明可实现远程智能化控制，可通过GSM网络实现短信发送，安全性能更高，可保证及时救援，同时可方便医护人员或家属看护，具有很强的创造性。

Description

一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备

技术领域

本发明涉及康复医疗设备技术领域，具体涉及一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备。

背景技术

随着生活节奏的加快，现代人因为各种原因患病并导致偏瘫的病患数量逐年增多。复训练中心的医师和病人家属都急切希望有效的措施帮助患者康复。

随着技术的进步，随身携带的医疗设备有很大的发展空间，并且有很多的应用。众多设备针对不同的参数相继推出：智能眼镜、智能手表、智能戒指等产品。涵盖了社交，娱乐，导航，健身等多个方面。但是没有针对偏瘫患者的智能检测装置。

现在偏瘫康复辅助装置主要集中在以下几个研究热点：

一.刺激腿部行走神经受损的病人

就是在病患的腿部腓肠肌处安装刺激电极，通过电机刺激让患者产生被动运动，刺激患者行走的动作，起到帮助患者康复运动的作用。此装置的重点集中在了刺激患者被动行走方面，忽略了很多患者是能够主动控制下肢运动的。

二.实时监测病人行走步态，落脚受力分析装置。

被测试者穿戴一个特殊的鞋子或者赤脚走在一个布满传感器的垫子上。用来测量患者在一段时间内落脚之后的受力分析。从而得到行走重心，落脚姿势等数据。此装置重点是，分析被测者行走过程中落脚后产生的压力分布和落脚重心分析。这种落脚后的分析，不能够起到提前预警提醒病人注意行走姿态的作用，无法保证患者安全。另外，不论穿戴鞋子还是压力测量垫子都对要求测试环境有严格的要求，只能在特定的室内进行测量和采集，同时要实时与上位机传输数据。需要复检锻炼的患者不能够长期佩戴，也不能在家里或者生活中使用，使用环境非常有限。

三.摔倒监控装置，保证病患紧急情况下的救护

针对半身不遂或者行动不便的人群。在携带此装置时可以实时监控佩戴者的行走状态，检查佩戴者是否摔倒。如果摔倒，发出报警信息，提醒周围人或者联系家属报警。此种装置的检查状态十分有限，只能判端患者是否摔倒。而不能在摔倒发生之前，提前预警避免摔倒的发生。

根据调查了解到，轻度偏瘫病人虽然尚能活动，但走起路来，往往上肢屈曲，下肢伸直，瘫痪的下肢走一步划半个圈，这种特殊的走路姿势就是偏瘫步态。在康复训练中，因为走路时下肢不受大脑潜意识控制，迈步落脚时脚掌偏转角度过大，从而造成病人摔倒。但是他们是具备主动控制能力的，换句话说，如果集中注意力，主动控制下肢或者脚部运动是可以做到的。

人类在幼年期就因为长时间练习，已经将行走的技能转换为潜意识行为，普通的身体健康的成年人在行走时是不会主动控制步态、行走步态，或者在主动控制一段时间就将整个控制行为转换为潜意识行为。这对普通人来说，没有任何影响，但是对于偏瘫患者来说就是非常危险。因为他们一旦分散注意力，就会发生行走姿态不稳，因为步态偏差造成摔倒等一些列严重后果。病人行走过程中，抬脚迈步落脚之前需要判端步态是否正确，是否有跌倒的危险。病人每天需要做大量的复健运动，这就需要有一个长期稳定的装置，提供实时提醒，采集数据，并且随时做出准确判断。

为了解决这个问题，一直以来的解决方法是由专人陪同患者，一同进行日常复检训练，此人的主要工作就是时刻关注病人的行走步态，及时发现危险，提醒病人注意步态，及时矫正避免危险。但是，每个患者每天要进行大量的康复练习，陪伴并且提醒的工作时十分繁重的，并且还有其他的隐患，比如陪同者一旦分散注意力，没有及时提醒患者，就会造成非常严重的后果。同时，专人陪同在生活上也会有很多的不便，请专人看护分费用也是非常巨大的。

患者、病患家属和医生都迫切需要一种能够解决以上问题的便携装置，随时准确的采集患者下肢运动状态，准确预警并且提醒患者，并帮助患者保证患者安全，并且将患者家属和医生从繁重的看护工作中解脱出来。所以设计了一款这样的装置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，可实现远程智能化控制，同时可通过GSM网络实现短信发送，安全性能更高，可保证及时救援，同时可方便医护人员或家属看护。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，包括无线通信模块、三轴加速度传感器、陀螺仪、报警系统、智能网关、MCU、GPS定位模块、GSM短信发送系统和智能手机，所述三轴加速度传感器和陀螺仪均设置在病患的肢体上，所述GPS定位模块设置在病患身上，所述GPS定位模块通过GPRS通讯模块与卫星对接，实现位置数据的定位，所述三轴加速度传感器、GPS定位模块和陀螺仪均通过BUS总线装置与所述MCU相连，所述报警系统、智能网关、GSM短信发送系统和BUS总线装置均与所述MCU相连，所述GSM短信发送系统的发送终端是医院医护平台或家属手机，所述无线通讯模块与所述智能网关相连，所述智能手机通过无线路由与所述无线通讯模块相连进而连接所述MCU实现信号交换。

优选的，所述MCU把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA的周边接口和LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

优选的，所述三轴加速度传感器多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。

优选的，所述GSM短信发送系统包括短信自动发送模块和GSM网络，所述短信自动发送模块通过所述GSM网络实现短信信号的传输。

优选的，所述基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括显示屏和对讲机，所述显示屏与所述MCU通过无线局域网相连，所述对讲机通过服务器IP相互连接。

优选的，所述报警系统包括报警装置、信号接收单元和控制单元，所述信号接收单元用于信号交换并将信号传递至控制单元，通过所述控制单元控制所述报警装置报警。

优选的，所述智能网关用于对通讯协议的转换，配合无线通信模块使用，将待发送信号的网关进行转换。

优选的，所述基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括语音播报，所述语音播报与所述MCU相连，所述语音播报携带在病患身上。

(三)有益效果

本发明通过三轴加速度传感器和陀螺仪实时监测病患训练过程中的体位信息，速度信息和安全情况，GPS定位模块用对病患进行位置的锁定，可方便病患出现安全问题时，医护人员和家属可在第一时间通过短信获取GPS定位模块定位的信息，可对病患进行及时的救助，GSM短信发送系统作为信号发送的载体，无线通信模块可在智能网关转换后与MCU对接，通过远程的无线路由可对接远程智能手机，实现远程的监控，显示屏可显示病患的体位信息，速度信息和安全情况等信息，方便医护人员统计，报警系统可在病患处于危险的时候，自动报警引起周围人员的注意，起到及时救助的作用，对讲机可方便病患与医护人员或家属沟通，语音播报也可提醒病患本人处于危险状况下。本发明结构简单，操作便捷，可实现远程智能化控制，同时可通过GSM网络实现短信发送，安全性能更高，可保证及时救援，同时可方便医护人员或家属看护，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，包括无线通信模块、三轴加速度传感器、陀螺仪、报警系统、智能网关、MCU、GPS定位模块、GSM短信发送系统和智能手机，所述三轴加速度传感器和陀螺仪均设置在病患的肢体上，所述GPS定位模块设置在病患身上，所述GPS定位模块通过GPRS通讯模块与卫星对接，实现位置数据的定位，所述三轴加速度传感器、GPS定位模块和陀螺仪均通过BUS总线装置与所述MCU相连，所述报警系统、智能网关、GSM短信发送系统和BUS总线装置均与所述MCU相连，所述GSM短信发送系统的发送终端是医院医护平台或家属手机，所述无线通讯模块与所述智能网关相连，所述智能手机通过无线路由与所述无线通讯模块相连进而连接所述MCU实现信号交换。

具体的，MCU把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA的周边接口和LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

三轴加速度传感器多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。

GSM短信发送系统包括短信自动发送模块和GSM网络，所述短信自动发送模块通过所述GSM网络实现短信信号的传输。

基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括显示屏和对讲机，所述显示屏与所述MCU通过无线局域网相连，所述对讲机通过服务器IP相互连接。

报警系统包括报警装置、信号接收单元和控制单元，所述信号接收单元用于信号交换并将信号传递至控制单元，通过所述控制单元控制所述报警装置报警。

智能网关用于对通讯协议的转换，配合无线通信模块使用，将待发送信号的网关进行转换。

基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括语音播报，所述语音播报与所述MCU相连，所述语音播报携带在病患身上。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：包括无线通信模块、三轴加速度传感器、陀螺仪、报警系统、智能网关、MCU、GPS定位模块、GSM短信发送系统和智能手机，所述三轴加速度传感器和陀螺仪均设置在病患的肢体上，所述GPS定位模块设置在病患身上，所述GPS定位模块通过GPRS通讯模块与卫星对接，实现位置数据的定位，所述三轴加速度传感器、GPS定位模块和陀螺仪均通过BUS总线装置与所述MCU相连，所述报警系统、智能网关、GSM短信发送系统和BUS总线装置均与所述MCU相连，所述GSM短信发送系统的发送终端是医院医护平台或家属手机，所述无线通讯模块与所述智能网关相连，所述智能手机通过无线路由与所述无线通讯模块相连进而连接所述MCU实现信号交换。

2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述MCU把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA的周边接口和LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

3.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述三轴加速度传感器多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。

4.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述GSM短信发送系统包括短信自动发送模块和GSM网络，所述短信自动发送模块通过所述GSM网络实现短信信号的传输。

5.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括显示屏和对讲机，所述显示屏与所述MCU通过无线局域网相连，所述对讲机通过服务器IP相互连接。

6.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述报警系统包括报警装置、信号接收单元和控制单元，所述信号接收单元用于信号交换并将信号传递至控制单元，通过所述控制单元控制所述报警装置报警。

7.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述智能网关用于对通讯协议的转换，配合无线通信模块使用，将待发送信号的网关进行转换。

8.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的肢体康复医疗设备，其特征在于：所述基于陀螺仪的肢体康复医疗设备还包括语音播报，所述语音播报与所述MCU相连，所述语音播报携带在病患身上。