CN108524068A - 一种小腿肌腱康复设备及操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小腿肌腱康复设备，包括康复平台、数据采集与处理设备、上位机设备、显示设备。康复平台设有液压平台，液压平台包括相连接的液压杆与平板，平板用于形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度；数据采集与处理设备连接康复平台，用以采集与处理斜面角度数据。上位机设备设有数据处理与统计模块，用以生成患者治疗过程的变化曲线，统计相关年龄段，不同性别患者的肌腱治疗数据。本发明应用肌腱康复治疗最新的研究成果，可单机运行，也可与电脑联机运行，结构简单，易使用，可方便患者在家进行康复治疗，也方便康复理疗专家收集、研究患者数据，给出针对性的治疗方案。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复设备，尤其是一种小腿肌腱康复设备及操作方法。
背景技术
肌腱损伤、断裂的发病率随着运动人群的增长和人口老龄化逐年提高，传统的治疗手段有中药治疗、外科手术治疗两种，但治疗后都必须搭配西医的物理疗法，进行康复锻炼。目前，康复手段简陋，医师往往只能告知注意事项，没有具体的康复设备跟进康复疗程，患者很难掌握分寸，影响康复效果。同时，肌腱损伤检测手段复杂，医院只能采用核磁共振确诊，不利于早期发现病变，给患者带来痛苦。
发明内容
本发明提供一种方便进行肌腱物理康复治疗与检测的小腿肌腱康复设备及操作方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种小腿肌腱康复设备，包括康复平台、数据采集与处理设备；康复平台设有液压平台，液压平台包括相连接的液压杆与平板，平板用于形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度；数据采集与处理设备连接康复平台，用以采集与处理斜面角度数据。
在其中一实施例中，康复平台还包括安全背墙、安全扶手，用以提供4个方向的安全保护，防止患者跌倒。
在其中一实施例中，数据采集与处理设备包括液压杆驱动模块、控制模块、输入模块、测距模块、数据处理模块、处理器模块、压力传感模块、时钟模块；液压杆驱动模块用于接收控制模块的指令，驱动电动液压杆作伸缩运动；控制模块用于接收处理器模块的指令，向电动液压杆驱动模块发出指令；输入模块连接康复平台的控制装置，将控制装置的操作转化为指令向处理器模块发出；测距模块用于测量液压杆的伸长距离，并将距离数据发送给数据处理模块；时钟模块用于记录时间数据，并将时间数据发送给数据处理模块；数据处理模块用于接收时钟数据与距离数据，将距离数据转换为平板的角度数据，并发送给控制模块；处理器模块用于控制各其它模块，使各模块正常运作；压力传感模块用于检测是否有患者在测试、治疗，并将信号发送给处理器模块。
在其中一实施例中，数据采集与处理设备还包括SD卡模块，用于接收并保存数据处理模块的角度和时间数据。
在其中一实施例中，数据采集与处理设备采用Arduino开发平台。
在其中一实施例中，还包括连接数据采集与处理设备的上位机设备，用于处理数据采集与处理设备的上传信号，生成图表。
在其中一实施例中，上位机设备设有数据处理与统计模块，用以生成患者治疗过程的变化曲线，统计相关年龄段，不同性别患者的肌腱治疗数据。
在其中一实施例中，还包括显示模块，用于显示操作提示信息和安全注意事项以及治疗过程信息。
一种小腿肌腱康复设备的操作方法，设备包括康复平台、数据采集与处理设备、显示设备；康复平台设有控制装置、液压平台，控制装置包括用于选择工作于检测模式或康复模式的模式选择按键、用于控制液压杆上升的上升键、用于控制液压杆下降的下降键，液压平台包括相连接的液压杆与平板，平板用于形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度；数据采集与处理设备连接康复平台，用以采集与处理斜面角度数据，且数据采集与处理设备包括压力传感模块、处理器模块、控制模块、液压杆驱动模块、时钟模块、测距模块；
方法包括：打开电源，设备工作时先对系统各模块初始化，通过模式选择按键选择工作于检测模式或康复模式；
若选择工作在检测模式,压力传感模块开始工作，若此时用户站上平台，压力传感模块发出信号给处理器模块，若按下上升键，处理器模块将发出驱动指令给控制模块，控制模块发出步进指令给液压杆驱动模块，驱动液压杆按一定的速度伸长，带动平板使倾斜角度增加；当患者觉得异常时，松开按键，液压杆停止工作，平板保持在当前角度；整个运行过程中，时钟模块和测距模块一直处于工作状态，由医师根据需要设置采样频率，默认1S一次，每测量一次，记录时间和距离，并转换成角度，送到SD卡模块或/和上位机设备；
若选择工作在康复模式，当压力传感器检测不到压力信号时，控制模块发出停止指令，液压杆停止，保证患者使用的安全，同时在停止角度开始计时，记录此时的角度、时间数据到SD卡模块，设定的治疗时间到，发出提示，通知患者，按下降键，治疗阶段完成。
在其中一实施例中，检测模式设有角度上限，当角度到达角度上限时，不管按键是否松开，操作将停止。
本发明的有益效果是：本发明结合了传统康复治疗手段和现代信息技术，实现了两种功能-检测和康复。同时，信息化手段的应用，使得测试、康复过程更直观、有效，更能科学的指导患者康复，而且，软件定义的数据处理功能，可以方便医师对治疗数据进行分析，更好的服务患者治疗，特别是，当数据的积累较大时，方便研究人员研发新的治疗方案。
附图说明
图1为本发明实施例小腿肌腱康复设备的布置示意图。
图2为本发明实施例小腿肌腱康复设备中数据采集与处理设备框架图。
图3为本发明实施例小腿肌腱康复设备操作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实例，对本发明做进一步说明。
本实施例中，如图1、图2所示，小腿肌腱康复设备包括康复平台1、数据采集与处理设备2、上位机设备3、显示设备4。
康复平台1依据治疗原理设计而成，包括安全背墙11、安全扶手12、液压平台(未标示)、控制装置(未图示)。液压平台包括相连接的液压杆13与平板14，平板14可以形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆(优选电动液压杆)通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度。平板14可采用防滑平板，保证患者在一定倾斜角度能稳定站立。安全扶手12可以为高度可调的扶手，控制装置可以为系统控制按键，内嵌于扶手12中，方便患者控制。用户按下相关按键时，发送相关信号给数据采集与处理设备2。本实施例控制装置设有上升、下降和记录等三个轻触按键，以及用于选择工作于检测模式或康复模式的模式选择按键，按下即接通。上升、下降按键使用户可根据自身的康复情况调整斜面角度，记录按键通知数据采集与处理设备2进行数据存储。安全背墙11用作用户靠背用，与安全扶手12一起提供4个方向的安全保护。
数据采集与处理设备2包括电动液压杆驱动模块、控制模块、输入模块、测距模块、数据处理模块、SD卡模块、处理器模块、压力传感模块、时钟模块、通信模块。电动液压杆驱动模块用于接收控制模块的指令，驱动电动液压杆作伸缩运动。控制模块用于接收处理器模块的指令，向电动液压杆驱动模块发出指令。输入模块连接康复平台的控制装置，将控制装置的操作转化为指令向处理器模块发出。测距模块用于通过激光或红外等方式测量液压杆的伸长距离，并将距离数据发送给数据处理模块。时钟模块用于记录时间数据，并将时间数据发送给数据处理模块。数据处理模块用于接收时钟数据与距离数据，将距离数据转换为平板的角度数据，并发送给SD卡模块、显示设备、通信模块、控制模块。SD卡模块用于接收并保存数据处理模块的角度和时间数据。通信模块用于接收并上传数据处理模块的角度和时间数据给上位机设备，优先采用串行模块，如USB接口。处理器模块用于控制各其它模块，使各模块正常运作。压力传感模块用于检测是否有患者在测试、治疗，并将信号发送给处理器模块。
操作时，处理器模块在压力传感模块的信号触发下，接收来自输入模块的指令，向控制模块发送指令，操作电动液压杆伸缩，同时，时钟模块和测距模块开始工作，数据处理模块通过SPI接口接收时钟模块和测距模块的数据，经处理后发送到显示设备。患者发出停止指令或压力传感模块发出信号后，时钟模块开始计时，SD卡模块接收并保存数据处理模块的角度和时间数据,同时通信模块开始上传数据给上位机设备。压力传感模块检测是否有患者在测试、治疗，治疗过程中压力传感器还需检测脚后跟离开平板的时间，以发出控制信号制动，保证患者康复治疗过程的安全。时钟模块设计有预定义功能，可由医师设置每次康复操作时间，保证康复效果。
数据采集和处理设备2中各模块均采用Arduino模块开放式设计，可根据需要增加蓝牙、WIFI、语音等模块。液压杆驱动模块设定液压杆最高运行速度和伸长距离，通过这些安全设计来确保操作安全。系统还可以设计人机对话功能,指导患者按设定的程序进行操作,方便患者的操作。SD卡模块的设置，可脱离上位机设备单独工作，用于患者在家中自行治疗，记录治疗数据,供医师诊断。
上位机设备3接收数据采集和处理设备发送的信号，进行数据处理，保存患者的数据。本实施例中，上位机设备3包括PC机、上位机设备软件模块。上位机设备软件模块设计有患者数据库(可为ACCESS数据库)，可记录患者的治疗数据，形成图表，供医师分析。数据库的数据格式可定义患者姓名、年龄、性别、损伤程度、测量记录数据。测量记录数据包括测量时间、持续时间、角度等。上位机设备软件模块设有数据统计功能，可设置不同年龄段，不同伤患程度的统计参数，供医师统计得到有效数据。因此，本实施例上位机设备软件模块不仅可接收数据采集设备上传的数据，还建有ACCESS数据库，可跟踪每个患者的治疗情况，生成治疗过程曲线，设有多个检索点，可生成不同年龄段、不同患者损伤程度的曲线，便于医师对治疗手段进行评估，统计治疗效果。
显示设备4用于显示操作信息、角度和时间信息，提示患者。本实施例中，显示设备设计了丰富的显示内容，有操作提示，能根据运行阶段显示不同的信息，有实时的角度和时间信息，有个人历史数据供参考。显示设备4可采用液晶显示方式。
图3所示为本实施例小腿肌腱康复设备的操作流程图，包括如下步骤。
打开电源，设备工作时先对系统各模块初始化，通过数据采集与处理设备的模式选择按键选择工作于检测模式或康复模式。
若选择工作在检测模式(需在医师指导下操作),压力传感模块开始工作，若此时用户站上平台，压力传感模块发出信号给处理器模块，若按下上升键，处理器模块将发出驱动指令给控制模块，电动液压杆(检测模式最大的特征：上升速度慢，同时，压力传感模块对液压杆制动无作用),控制模块发出步进指令给液压杆驱动模块，驱动液压杆按一定的速度伸长，带动平板使倾斜角度增加。当患者觉得异常时，松开按键，液压杆停止工作，平板保持在当前角度。检测模式设有角度上限，当角度到达角度上限时，不管按键是否松开，操作将停止。整个运行过程中，时钟模块和测距模块一直处于工作状态，由医师根据需要设置采样频率，默认1S一次，每测量一次，记录时间和距离，并转换成角度，送到SD卡模块进行保存，同样的数据也同步发送给上位机设备。
若选择工作在康复模式，设备完全由患者控制，不设定角度上限。当压力传感模块检测不到压力信号时，控制模块发出停止指令，液压杆停止，保证患者使用的安全，同时在停止角度开始计时，记录此时的角度、时间数据到SD卡，设定的治疗时间到，发出提示，通知患者，按下降键，治疗阶段完成。
上位机设备与数据采集处理设备采用USB接口通信，平板一出现有倾斜角度就开始上传数据，上位机设备数据库的数据格式定义了患者姓名、年龄、性别、损伤程度、测量记录数据。测量记录数据包括测量时间、持续时间、角度等。单次测量数据也能形成图表，供医师判断最大角度时的持续时间是否达到要求，是否为有效数据，以此决定是否重测。
数据采集与处理设备为该系统核心，其性能直接关系到整套功能系统实现。康复设备发出的压力传感信号和控制信号被被数据采集控制设备接收后，控制设备发出控制指令，控制电动液压杆按设定的安全速度动作。同时，数据采集设备发出指令，通知测距模块工作，将数据传给数据采集设备，进行运算后得到角度数据。数据采集与处理设备包含的时钟模块和SD卡模块在系统初始化结束后即开始工作，等待处理器模块的指令执行操作，通过SPI接口上传时间信息，记录需保存数据。上位机设备部分的功能主要是保存数据，实现数据的分析处理功能。它不仅可对数据实时处理，而且还可对SD上的数据进行处理。
本发明部件少，结构简单，结合了传统康复治疗和现代信息处理、控制技术的优点，工作安全稳定可靠，能适应多种情况下小腿肌腱的检测、康复治疗，解决了传统康复治疗过程中患者只能简单拉伸，使用不便，安全性不好的问题。另外，上位机设备的数据处理功能，便于医师充分了解患者的康复情况，提出有针对性的设计治疗，同时提供的数据统计功能也有利于该医学方向的科学研究。
Claims (10)
1.一种小腿肌腱康复设备，其特征在于，包括康复平台、数据采集与处理设备；康复平台设有液压平台，液压平台包括相连接的液压杆与平板，平板用于形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度；数据采集与处理设备连接康复平台，用以采集与处理斜面角度数据。
2.根据权利要求1所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，康复平台还包括安全背墙、安全扶手，用以提供4个方向的安全保护，防止患者跌倒。
3.根据权利要求1所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，数据采集与处理设备包括液压杆驱动模块、控制模块、输入模块、测距模块、数据处理模块、处理器模块、压力传感模块、时钟模块；液压杆驱动模块用于接收控制模块的指令，驱动电动液压杆作伸缩运动；控制模块用于接收处理器模块的指令，向电动液压杆驱动模块发出指令；输入模块连接康复平台的控制装置，将控制装置的操作转化为指令向处理器模块发出；测距模块用于测量液压杆的伸长距离，并将距离数据发送给数据处理模块；时钟模块用于记录时间数据，并将时间数据发送给数据处理模块；数据处理模块用于接收时钟数据与距离数据，将距离数据转换为平板的角度数据，并发送给控制模块；处理器模块用于控制各其它模块，使各模块正常运作；压力传感模块用于检测是否有患者在测试、治疗，并将信号发送给处理器模块。
4.根据权利要求3所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，数据采集与处理设备还包括SD卡模块，用于接收并保存数据处理模块的角度和时间数据。
5.根据权利要求1所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，数据采集与处理设备采用Arduino开发平台。
6.根据权利要求1所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，还包括连接数据采集与处理设备的上位机设备，用于处理数据采集与处理设备的上传信号，生成图表。
7.根据权利要求6所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，上位机设备设有数据处理与统计模块，用以生成患者治疗过程的变化曲线，统计相关年龄段，不同性别患者的肌腱治疗数据。
8.根据权利要求1所述的小腿肌腱康复设备，其特征在于，还包括显示模块，用于显示操作提示信息和安全注意事项以及治疗过程信息。
9.一种小腿肌腱康复设备的操作方法，其特征在于，设备包括康复平台、数据采集与处理设备、显示设备；康复平台设有控制装置、液压平台，控制装置包括用于选择工作于检测模式或康复模式的模式选择按键、用于控制液压杆上升的上升键、用于控制液压杆下降的下降键，液压平台包括相连接的液压杆与平板，平板用于形成一与水平面呈一定角度的斜面，液压杆通过推拉使斜面角度可调，来控制小腿肌腱的拉伸角度；数据采集与处理设备连接康复平台，用以采集与处理斜面角度数据，且数据采集与处理设备包括压力传感模块、处理器模块、控制模块、液压杆驱动模块、时钟模块、测距模块；
方法包括：打开电源，设备工作时先对系统各模块初始化，通过模式选择按键选择工作于检测模式或康复模式；
若选择工作在检测模式,压力传感模块开始工作，若此时用户站上平台，压力传感模块发出信号给处理器模块，若按下上升键，处理器模块将发出驱动指令给控制模块，控制模块发出步进指令给液压杆驱动模块，驱动液压杆按一定的速度伸长，带动平板使倾斜角度增加；当患者觉得异常时，松开按键，液压杆停止工作，平板保持在当前角度；整个运行过程中，时钟模块和测距模块一直处于工作状态，由医师根据需要设置采样频率，默认1S一次，每测量一次，记录时间和距离，并转换成角度，送到SD卡模块或/和上位机设备；
若选择工作在康复模式，当压力传感器检测不到压力信号时，控制模块发出停止指令，液压杆停止，保证患者使用的安全，同时在停止角度开始计时，记录此时的角度、时间数据到SD卡模块，设定的治疗时间到，发出提示，通知患者，按下降键，治疗阶段完成。
10.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，检测模式设有角度上限，当角度到达角度上限时，不管按键是否松开，操作将停止。
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