CN107519618A - 一种足部康复训练设备 - Google Patents

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姚志明
杨先军
武飞
唐正
王慧
宋全军
王辉
王涛
周旭
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Abstract

本发明涉及一种基于柔性压力传感器的足部康复训练设备，包括足底信息采集设备、信息处理装置、运动评价系统和安全防护装置，通过柔性压力传感器的步道以及台阶连续收集压力点集及压力区域中心点集相关数据形成行走步态轨迹图，与健康人体步行足部压力数据库以及糖尿病、中风病人等异常步行足部压力数据库进行比对，并显示在计算机的可视化图形界面上。

Description

一种足部康复训练设备
技术领域
本发明属于电子信息识别领域，涉及一种足部康复训练设备。
背景技术足底压力研究可揭示人体在不同状态下的足底压力特征，即运动过程中足的动力学特性。它已逐渐成为临床生物力学研究诊断病理足与足部康复评定的重要手段。人体步态信息包括步幅、步长、步行压力中心、步态均匀度、步态连续性、步行距离、步行偏离度等特征。通过分析这些数据，可以对人体步态进行评测。传统的步态评测方法是通过受测者和测试者站在一起，用肉眼观察来实现的。这种方法主观因素影响较多，智能化程度不够。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种足部康复训练设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种足部康复训练设备，包括足底信息采集设备、信息处理装置、运动评价系统和安全防护装置，所述足底信息采集设备采用柔性压力传感器制成的步道以及台阶，步道为1×0.6(米)的柔性压力传感器模块拼接而成，台阶为不锈钢带扶手台阶，上面固定柔性压力传感器模块；所述信息处理装置包括数据采集器，数据存储器，微处理器；所述运动评价系统包括计算机、健康人体步行足部压力及步态轨迹数据库，糖尿病、中风病人等异常步行足部压力数据库，可视化图形界面；所述安全防护装置包括步道以及台阶两侧扶手，用于固定患者的保护安全带，吊带，安全扣，吊环，支撑杆；
所述传感器基板阵列分布的压力传感点阵密度为2点/cm2、4点/cm2或8点/cm2，压力测量范围10-5000kPa。
所述微处理器为MCU或ARM。
所述数据采集器包括信号接收电路、信号放大电路和数据采集卡。
与现有技术相比，本发明利用足部康复训练设备，让患者自主的在设备上完成规定动作，计算机根据所得的步态数据进行分析，得出恢复状态，指出不足之处，使得对于患者的足部康复评价实现客观量化与智能化，降低医务工作者的工作强度，同时完善的保护机构让患者在测试中不需要他人协助，没有摔倒的风险。
附图说明
图1是本发明的足部康复训练设备结构示意图。
图2是本发明的足部康复训练设备步态轨迹示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示，本发明的足部康复训练设备包括步道1、台阶2、扶手3、支撑杆4和计算机5。所述步道和台阶上表面覆盖柔性压力传感器，柔性压力传感器为基于MEMS工艺采用压敏导电硅胶和压阻电子浆料定制加工而成，呈阵列分布，点阵密度可调，如2点/cm2、4点/cm2、8点/cm2，测量范围10-5000kPa，压力传感器阵列3上的铺设有柔性膜、用来保护传感器，同时增加地面摩擦力，防止人步行时滑倒，柔性压力传感器阵列下方设置有信息处理装置；信息处理装置包括数据采集器，数据存储器，微处理器，所述微控制单元为MCU或ARM；所述数据采集器包括信号接收电路、信号放大电路和数据采集卡，信号接收电路为电桥电路，可以提高传感器精度和信号稳定性，信号放大电路采用运算放大器。所述支撑杆上套有吊环，吊带一段通过安全扣与吊环连接，一端与安全保护带固定在一起，
本发明的基于柔性压力传感器的足部康复训练方法，其工作步骤为：
1)患者穿上安全保护带，安全保护带通过吊带固定在上端支撑杆上，用于患者摔倒时保护患者，吊带通过吊环与上端支撑杆连接，使得安全保护带能跟随病人进行移动；
2)穿戴好安全防护装置后，病人从康复训练装置一边沿着步道1自然的行走，中途经过台阶2，走向另一端步道1，然后转身，沿原路返回，回到起点，为一个训练周期，步道1总长为10米，包括台阶2；
3)阵列分布的柔性压力传感器采集人的足底压力区域数据，记录存在压力的点的坐标，并传输给数据采集器；数据采集模块将相关数据进行进行滤波处理后传输至微处理器，微处理器对数据进行聚类分析，分出两个类别，分别为左、右脚压力区域，对压力形成的步态信息进行识别，形成患者行走的步态轨迹图，上、下台阶步态轨迹图，并对每一步进行单独提取，最后将压力点集以及区域中心点集数据以及步态轨迹图等进行存储并通过有线方式传输至计算机；
4)信息处理装置中经过处理的信息：单步左、右脚压力信息、行走步态轨迹图、上、下台阶步态轨迹图与健康人以及糖尿病、中风病人足部压力、步态轨迹，患者的步行压力、步态轨迹进行比对，指出足底压力异常区域，压力范围，以及步态轨迹图异常区域，并将单步足底压力、步态轨迹图显示在计算机5的可视化界面中，指出异常区域；病人多次进行康复训练后，在计算机5的界面中显示出患者足底压力以及步态的变化
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理想得到的变换和改型，也应视为被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种足部康复训练设备，其特征在于：包括足底信息采集设备、信息处理装置、运动评价系统和安全防护装置，所述足底信息采集设备采用包括柔性压力传感器制成的步道以及台阶，步道为1×0.6(米)的柔性压力传感器模块拼接而成，台阶为不锈钢带扶手台阶，上面固定柔性压力传感器模块；所述信息处理装置包括数据采集器，数据存储器，微处理器；所述运动评价系统包括计算机、健康人体步行足部压力及步态轨迹数据库，糖尿病、中风病人等异常步行足部压力数据库，可视化图形界面；所述安全防护装置包括步道以及台阶两侧扶手，用于固定患者的保护安全带，吊带，安全扣，吊环，支撑杆。
2.根据权利要求1所述的足部康复训练设备，其特征在于：所述微控制单元为MCU或ARM。
3.根据权利要求1所述的足部康复训练设备，其特征在于：所述柔性压力传感器点阵密度为2点/cm2、4点/cm2或8点/cm2，压力测量范围10-5000kPa。
4.根据权利要求1所述的足部康复训练设备，其特征在于：所述数据采集器包括信号接收电路、信号放大电路和数据采集卡。
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