CN111938675A - 一种用于康复辅助治疗的医疗控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辅助医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于辅助肢体康复的医疗控制器，包括：至少一个压力传感器，用于实时采集患者肢体所产生的握力并持续形成第一检测信号；一MCU控制模块，与压力传感器信号连接，用于接收第一检测信号进行计算，并将第一检测信号转换成对应的握力值；一通信模块，分别连接MCU控制模块和一控制终端，用于将MCU控制模块计算出的握力值传输到控制终端并显示。有益效果：本发明提供一种用于辅助肢体康复的医疗控制器，可以通过压力传感器实时采集患者的手指握力，并通过MCU控制模块计算后显示在控制终端，以便于患者查看自己的运动状态，从而提升患者的体验。

Description

一种用于康复辅助治疗的医疗控制器

技术领域

本发明涉及辅助医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于康复辅助治疗的医疗控制器。

背景技术

目前对于手臂、手指、手腕等肢体部位术后的恢复普遍采用静养的方式，即不运动的方式慢慢的恢复。在现有技术中，市场上存在的辅助康复仪器也都是简易的产品，没有使用的乐趣而且功能单一，并且不能监控患者的运动状态，同时有些产品还存在一些安全隐患。因此，现需一种功能更加丰富，能够实时监控患者运动状态的医疗控制器。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于康复辅助治疗的医疗控制器。

具体技术方案如下：

本发明包括一种用于康复辅助治疗的医疗控制器，包括：

至少一个压力传感器，用于实时采集患者肢体所产生的握力并持续形成第一检测信号；

一MCU控制模块，与所述压力传感器信号连接，用于接收所述第一检测信号进行计算，并将所述第一检测信号转换成对应的握力值；

一通信模块，分别连接所述MCU控制模块和一控制终端，用于将所述 MCU控制模块计算出的所述握力值传输到所述控制终端并显示。

优选的，还包括：

一六轴传感器，与所述MCU控制模块信号连接，用于实时采集所述患者的运动姿态并持续形成第二检测信号，所述MCU控制模块接收所述第二检测信号进行计算，并判断所述运动姿态是否符合一预设标准。

优选的，还包括：

一震动传感器，与所述MCU控制模块信号连接，当所述MCU控制模块处于休眠状态时，所述震动传感器用于实时采集所述医疗控制器的震动值并形成一第三检测信号发送给所述MCU控制模块以将其唤醒。

优选的，还包括：

一锂电池，连接所述MCU控制模块，所述MCU控制模块内预设有多个工作模式，根据实时接收到的所述第二检测信号和所述第三检测信号来判断当前的所述工作模式，并将所述锂电池的功耗调整至对应于当前的所述工作模式。

优选的，包括：

一电源管理模块，连接于所述锂电池和所述MCU控制模块之间，所述电源管理模块用于检测所述锂电池的实时电压，并在所述实时电压低于一预设电压值时，切断所述锂电池和所述MCU控制模块；并在对所述锂电池充电后，所述锂电池的所述实时电压高于不低于所述预设电压值时，再次导通所述锂电池与所述MCU控制模块。

优选的，多个所述工作模式包括正常模式和/或出厂模式和/或休眠模式。

优选的，还包括：

一针孔按键，连接所述MCU控制模块，通过按压所述针孔按键控制所述医疗控制器进入或退出出厂模式。

优选的，所述预设电压值为3.3V。

优选的，所述MCU控制模块包括：

一计算单元，用于接收所述第二检测信号进行计算并输出一计算结果；

一第一判断单元，连接所述计算单元，用于将所述计算结果与所述预设标准进行对比，以判断所述运动姿态是否符合所述预设标准：

若所述运动姿态符合所述预设标准，则输出一第一判断结果；

若所述运动姿态不符合所述预设标准，则输出一第二判断结果；

一第二判断单元，连接所述第一判断单元，用于接收所述第一判断结果，并继续根据所述计算结果判断所述患者当前的运动部位，并针对当前的所述运动部位进行计数。

优选的，所述通信模块采用蓝牙传输模块。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明提供一种用于康复辅助治疗的医疗控制器，可以通过压力传感器实时采集患者的手指握力，并通过 MCU控制模块计算后显示在控制终端，以便于患者查看自己的运动状态，从而提升患者的体验。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中的医疗控制器的原理框图；

图2为本发明实施例中医疗控制器从休眠模式到正常模式的唤醒流程图；

图3为本发明实施例中的电源管理模块的工作流程图；

图4为本发明实施例中的医疗控制器的三种工作模式的转换流程图；

图5为本发明实施例中医疗控制器的计数流程图；

图6为本发明实施例中的MCU控制模块的电路结构图；

图7为本发明实施例中的电源控制模块的电路结构图；

图8为本发明实施例中的锂电池连接器接口的电路结构图；

图9为本发明实施例中的USB插入检测模块的电路结构图；

图10为本发明实施例中的MCU控制模块的单元组成图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种用于康复辅助治疗的医疗控制器，如图1所示，包括：

至少一个压力传感器1，用于实时采集患者肢体所产生的握力并持续形成第一检测信号；

一MCU控制模块2，与压力传感器1信号连接，用于接收第一检测信号进行计算，并将第一检测信号转换成对应的握力值；

一通信模块3，分别连接MCU控制模块2和一控制终端，用于将MCU 控制模块2计算出的握力值传输到控制终端并显示。

具体地，本实施例中的医疗控制器用于辅助手部的康复，例如手指、手腕、手臂等部位。压力传感器1用于采集患者手部的握力数据，传输到MCU (Micro-controllerUnit，微控制单元)里，MCU通过计算最后输出实际的握力值，最终将计算出的握力值通过通信模块3传输至控制终端上显示，以便于患者了解自己的运动状态及恢复状况。通信模块3优选为蓝牙传输模块，也可以采用其他的传输方式，控制终端优选为手机、平板电脑、智能手表等便携式电子产品。

同时，如图6所示，MCU控制模块(主控芯片XL6600)，这个可以使医疗控制器的成本极大的降低，同时对于医疗控制器出现的各种异常更加的准确的了解。由于MCU内部自带高精度的的振荡器，完全满足产品的需求，不用使用外挂振荡器，这样可以节约成本。同时MCU的外设完全满足产品中外部传感器的通讯的需求，如MPU6050通讯使用I2C通讯，MCU芯片带有硬件的I2C功能，且通讯稳定可靠，同时MCU带有12位的模数转换器 (Analog-to-DigitalConverter，简称ADC)，完全满足产品的电压采集需要，同时每个管脚都可以作为外部信号快速响应中断。

作为优选的实施方式，MCU控制模块包括一个USB插入检测模块(图 6所示引脚31)，用于检测USB充电插口是否插入电路，通过两个高精度的电阻分压，MCU控制模块检测相连接的引脚31的电平信号，来判断是否插入充电USB，这个电路很大程度上降低了产品的成本，且能满足产品的要求。

在一种较优的实施例中，如图1所示，还包括：

一六轴传感器5，与MCU控制模块2的引脚32连接，用于实时采集患者的运动姿态并持续形成第二检测信号，MCU控制模块2接收第二检测信号进行计算，并判断运动姿态是否符合一预设标准。

具体地，在本实施例中，六轴传感器由三轴加速器与三轴陀螺仪组成，其使用主要是靠三轴加速器完成，三轴加速器首先检测横向加速，再检测角度旋转和平衡，三轴加速器就是感应XYZ轴上的加速度，三轴陀螺仪是分别感应Roll(左答右倾斜)、Pitch(前后倾斜)、Yaw(左右摇摆)的全方位动态信息。通过六轴传感器5可以采集到患者的运动姿态数据，MCU可以进一步地根据采集到数据判断患者的运动姿态是否达到了预设标准。例如，患者手指在某个方向上的运动角度是否达到预设的角度，若是达到则符合预设标准，反之则不符合预设标准。需要说明的是，本实施例中的六轴传感器也可以采用九轴传感器代替。

在一种较优的实施例中，如图1所示，还包括：

一震动传感器6，与MCU控制模块2信号连接，震动传感器6连接MCU 的引脚64，当MCU控制模块2处于休眠状态时，震动传感器用于实时采集医疗控制器的震动值并形成一第三检测信号发送给MCU控制模块2以将其唤醒；

一锂电池7，连接MCU控制模块2，MCU控制模块2内预设有多个工作模式，根据实时接收到的第二检测信号和第三检测信号来判断当前的工作模式，并将锂电池的功耗调整至对应于当前的工作模式。

具体地，由于本发明的医疗控制器是便携式设备，因此需要对设备进行电源管理，以降低设备的功耗，增加设备使用时间。本实施例对医疗控制器预设了多个工作模式，多个工作模式包括正常模式和/或出厂模式和/或休眠模式，每个工作模式对应的功耗是不同的。

具体地，在正常模式下，医疗控制器的整体功耗是15毫安左右，当患者的肢体(手指，手臂，手腕等部位)在5秒内没有任何的运动时，医疗控制器的MCU、六轴传感器、压力传感器等会自动进入休眠的状态，此时的功耗是20微安；当患者再次使用医疗控制器时，如图2所示，震动传感器6 检测到设备的震动后唤醒MCU控制模块2，MCU控制模块2接着唤醒六轴传感器，六轴传感器开始采集患者的运动姿态并形成第二检测信号传输给 MCU控制模块2，MCU控制模块2根据第二检测信号判断是否误唤醒，若没有误唤醒，则医疗控制器进入正常的工作状态。通过MCU控制模块2的误唤醒判断，避免了医疗控制器在携带过程中的误唤醒，从而降低医疗控制器的功耗，增加医疗控制器的电量续航。

在一种较优的实施例中，如图1所示，包括：

一电源管理模块4，连接于锂电池7和MCU控制模块，如图6所示， MCU的引脚46连接电源管理模块，之间，如图3所示，电源管理模块4用于检测锂电池的实时电压，并在实时电压低于一预设电压值时，切断锂电池和外部电路；并在对锂电池充电后，锂电池的实时电压高于不低于预设电压值时，再次导通锂电池与外部电路。

具体地，如图7所示，电源管理模块包括：电压监控芯片U4，电压监控芯片U4的输入端连接锂电池的连接器接口VBAT(连接器如图8所示)，用于监控锂电池的实时电压；稳压芯片U5，稳压芯片U5的第一输入端(引脚1)连接锂电池的连接器，稳压芯片U5的第二输入端(引脚3)连接电压监控芯片的输出端，稳压芯片U5的输出端连接MCU控制模块的电源输入端VDD。

具体地，本实施例中的预设电压值优选为3.3V，需要说明的是，预设电压值可以根据锂电池的额度容量来设定，并不限于本实施例中的3.3V。通过电源管理模块对锂电池的电量进行实时监测，当锂电池的电压低于3.3V时，电源管理模块会断开锂电池的供电，使设备处于断电状态，保证电池不会继续放电，从而导致电池因过度放电而损坏，以保证锂电池的使用寿命。

在一种较优的实施例中，还包括：

一针孔按键，连接MCU控制模块，通过按压针孔按键控制医疗控制器进入或退出出厂模式。

具体地，为了医疗控制器在患者携带过程中导致的误唤醒，增加设备的功耗，减少设备电量的时间，就增加了一个出厂模式，出厂模式的进入和退出都通过针孔按键来实现，当设备在出厂模式下，震动传感器和6轴传感器是不能唤醒设备的，只能先通过按压针孔按键达到一预设时间将医疗控制器调整到正常模式。预设时间优选为4S，如图4所示，按压针孔按键4S可以将设备在正常模式和出厂模式之间切换。当MCU控制模块在5分钟内没有检测到任何的运动时，医疗控制器从正常模式进入休眠模式。

在一种较优的实施例中，MCU控制模块2包括：

一计算单元201，用于接收第二检测信号进行计算并输出一计算结果；

一第一判断单元202，连接计算单元201，用于将计算结果与预设标准进行对比，以判断运动姿态是否符合预设标准：

若运动姿态符合预设标准，则输出一第一判断结果；

若运动姿态不符合预设标准，则输出一第二判断结果；

一第二判断单元203，连接第一判断单元202，用于接收第一判断结果，并继续根据计算结果判断患者当前的运动部位，并针对当前的运动部位进行计数。

具体地，如图5所示，计算单元接收到六轴传感器反馈的第二检测信号后，对患者的运动数据进行计算，然后判断运动姿态是否符合预设标准，不符合预设标准则不会进入计数，在判断运动姿态标准时，再进一步判断肢体哪个部位在运行，例如，判断当前是手腕还是手臂在运动，若是手腕在运动，则手腕运动次数加一，若是手臂在运动，则手臂运动次数加一。

本发明实施例的有益效果在于：提供一种用于康复辅助治疗的医疗控制器，可以通过压力传感器实时采集患者的手指握力，并通过MCU控制模块计算后显示在控制终端，以便于患者查看自己的运动状态，从而提升患者的体验。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于康复辅助治疗的医疗控制器，其特征在于，包括：

至少一个压力传感器，用于实时采集患者肢体所产生的握力并持续形成第一检测信号；

一MCU控制模块，与所述压力传感器信号连接，用于接收所述第一检测信号进行计算，并将所述第一检测信号转换成对应的握力值；

一通信模块，分别连接所述MCU控制模块和一控制终端，用于将所述MCU控制模块计算出的所述握力值传输到所述控制终端并显示。

2.根据权利要求1所述的医疗控制器，其特征在于，还包括：

一六轴传感器，与所述MCU控制模块信号连接，用于实时采集所述患者的运动姿态并持续形成第二检测信号，所述MCU控制模块接收所述第二检测信号进行计算，并判断所述运动姿态是否符合一预设标准。

3.根据权利要求2所述的医疗控制器，其特征在于，还包括：

一震动传感器，与所述MCU控制模块信号连接，当所述MCU控制模块处于休眠状态时，所述震动传感器用于实时采集所述医疗控制器的震动值并形成一第三检测信号发送给所述MCU控制模块以将其唤醒。

4.根据权利要求3所述的医疗控制器，其特征在于，还包括：

一锂电池，连接所述MCU控制模块，所述MCU控制模块内预设有多个工作模式，根据实时接收到的所述第二检测信号和所述第三检测信号来判断当前的所述工作模式，并将所述锂电池的功耗调整至对应于当前的所述工作模式。

5.根据权利要求1所述的医疗控制器，其特征在于，包括：

一电源管理模块，连接于所述锂电池和所述MCU控制模块之间，所述电源管理模块用于检测所述锂电池的实时电压，并在所述实时电压低于一预设电压值时，切断所述锂电池和所述MCU控制模块；并在对所述锂电池充电后，所述锂电池的所述实时电压高于不低于所述预设电压值时，再次导通所述锂电池与所述MCU控制模块。

6.根据权利要求4所述的医疗控制器，其特征在于，多个所述工作模式包括正常模式和/或出厂模式和/或休眠模式。

7.根据权利要求1所述的医疗控制器，其特征在于，还包括：

一针孔按键，连接所述MCU控制模块，通过按压所述针孔按键控制所述医疗控制器进入或退出出厂模式。

8.根据权利要求5所述的医疗控制器，其特征在于，所述预设电压值为3.3V。

9.根据权利要求2所述的医疗控制器，其特征在于，所述MCU控制模块包括：

一计算单元，用于接收所述第二检测信号进行计算并输出一计算结果；

一第一判断单元，连接所述计算单元，用于将所述计算结果与所述预设标准进行对比，以判断所述运动姿态是否符合所述预设标准：

若所述运动姿态符合所述预设标准，则输出一第一判断结果；

若所述运动姿态不符合所述预设标准，则输出一第二判断结果；

一第二判断单元，连接所述第一判断单元，用于接收所述第一判断结果，并继续根据所述计算结果判断所述患者当前的运动部位，并针对当前的所述运动部位进行计数。

10.根据权利要求2所述的医疗控制器，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙传输模块。

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