CN113520688A - 一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置与方法，包括矫正鞋、小腿连接装置、动力机构、控制系统组件，通过在小腿绑带上设置拉力计监测脚部转动时肌肉的僵硬程度，正常人的肌肉会随着脚部的转动呈现规律的松弛与收缩，从而带动拉力计的数值呈现规律的变动，脑瘫儿童肌肉僵硬，则拉力计变动范围在正常值之下，证明小腿肌肉不能适应当前的转动角度，控制器收到拉力计上的数据信息后即可随之控制矫正鞋重复当年转动角度直至腿部肌肉适应当年方案，本发明装置结构简单合理，矫正方案合理有效，医护人员根据患儿的情况设置不同的方案，以提高康复效果、加快康复速度。

Description

一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置与方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置与方法。
背景技术
踝足矫形器对小儿脑瘫患者有一定作用，特别是痉挛型脑瘫，痉挛型脑瘫患儿小腿肌张力异常偏高，从而造成行走障碍，需要通过矫形器使患儿肌张力得到缓解，从而提升行走能力。
现有踝足矫形器通过可以转动的矫正鞋带动患儿脚部转动来提升其行走能力，通过在鞋底设置压力传感器检测儿童脚部转动时对鞋底的压力以准确判断儿童小腿肌肉在脚部转动时的松紧状态，这样的检测方法会受儿童本身体重和抬脚时身体晃动的影响，使数值出现偏差，且现有矫正方案较为单一，不便于医生判断矫正方案的适用性，也不便于医生了解儿童恢复的程度。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种脑瘫儿童踝足智能矫正方法，其装置适用性强，矫正方案灵活，便于医生判断矫正方案的适用性与了解儿童恢复的程度，且矫正效果好。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置，包括矫正鞋、小腿连接装置、动力机构、控制系统组件，
矫正鞋用于穿戴于脑瘫儿童的脚上；
小腿连接装置包括小腿连接板和绑带，所述小腿连接板套设于脑瘫儿童的小腿上并与矫正鞋可转动连接，小腿连接板为带有开口的箍形件，绑带的两端分别与小腿连接板的开口两端连接，其中，绑带的至少一端通过拉力计与小腿连接板连接；
动力机构设置于小腿连接板上用于驱动矫正鞋转动；
控制系统组件包括控制器控制终端，控制器与拉力计、动力机构分别连接以用于接收拉力数据和旋转角度数据并传输给控制终端，控制终端用于接收控制器的数据后将对应的矫正鞋转动的速度和角度方案数据传送至控制器，控制器按照方案数据控制矫正鞋的转动。
本发明提供的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其使用方法如下：
步骤1、为脑瘫儿童穿戴本装置，使绑带紧贴小腿肌肉，穿戴完成后，拉力计检测到绑带对拉力计的拉力是初始值N0，在控制器上设定小腿肌肉带动绑带伸缩时带动拉力计的拉力变化的正常范围值为N1～N2，其中，N1为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最小值，N2为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最大值；
步骤2、启动装置，动力机构驱动矫正鞋带动患儿脚部进行往复转动，控制器控制矫正鞋转动的角度按照设置的规律递增，若患儿适应逐渐增加的转动角度，小腿肌肉随着脚部的转动呈现规律的伸缩，从而带动绑带在一定的正常范围内伸缩，拉力计监测到绑带的伸缩值处于正常范围；若患儿不适应逐渐增加的转动角度，小腿肌肉持续僵硬紧绷，不能正常伸缩，拉力计监测到绑带的伸缩处于异常范围，通常小于正常的伸缩范围，控制器接收到拉力计的数据后控制矫正鞋停止增加转动角度并保持在一定的角度内转动，直到绑带的伸缩达到正常范围，证明患儿适应了这一范围且小腿肌肉实现了有效的放松与收缩，控制器接收到拉力计提示正常的数据后控制矫正鞋按照设定的方案逐渐增加转动的角度，直至患儿适应整个矫正康复训练。
上述方法中的拉力计正常变动范围值N1～N2值通过以下方法得到：健康儿童作为受测人群穿戴本装置，使绑带紧贴小腿肌肉，穿戴完成后，拉力计检测到绑带对拉力计的拉力是初始值N0，动力机构驱动矫正鞋带动脚部在±15°的角幅度范围内往复转动，每转至一个设定的角度值，拉力计检测到小腿肌肉伸缩时带动绑带伸缩的正常变动值，采集数据后进行拟合得到正常儿童在脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化的正常范围值为N1～N2，其中，N1为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最小值，N2为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最大值。
更具体的，依据儿童的普遍特点将关节训练的角度范围定义为：背屈≤15°，跖屈≤15°定义矫正鞋向上、向下分别转动的角度≤15°，矫正方案如下：
步骤1：控制关节活动的电机进行来回往复运动，从0°至±5°逐渐增加运动角度，每一个往复运动为一个循环，每两次循环最大角度步进增加1°，每一个往复运动的角速度默认为1°/秒，持续时间T1到达角度最大值为背屈5°、跖屈5°时，此步骤完成；
步骤2：在步骤1的基础上到达±5°的角幅度后，保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T2；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T2时间结束后，运行控制电机到角度+5°保持不动，持续时间10 秒，运行控制电机到角度-5°保持不动，持续时间10秒，进入步骤3；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤1进行训练；
步骤3：在步骤2完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±5°增大到±10°时保持此幅度，期间持续时间T3；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T3时间结束后进入步骤4；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤4：T3时间结束后，保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T4；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T4 时间结束后，运行控制电机到角度+10°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-10°保持不动，持续时间10秒，进入步骤5；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤5：在步骤4完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±10°增大到±15°时保持此幅度，期间持续时间T5；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T5时间结束后进入步骤6；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤4进行训练；
步骤6：T5时间结束后，保持±15°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T6；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T6 时间结束后，运行控制电机到角度+15°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-15°保持不动，持续时间10秒进入步骤7；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻进入步骤7进行训练；
步骤7：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/ 秒，当角幅度从±15°减小到±10°时保持此幅度，期间持续时间T7；T7时间结束后进入步骤8；
步骤8：保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T8，T8时间结束后进入步骤9；
步骤9：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/ 秒，当角幅度从±10°减小到±5°时保持此幅度，期间持续时间T9；T9时间结束后进入步骤10；
步骤10：保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T10，T10时间结束后进入步骤11；
步骤11：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度1°/ 秒，当角幅度从±5°减小到0°时保持此幅度，期间持续时间T11，T11时间结束后进入电机停止进入中途休息阶段步骤12；
步骤12：电机进入休息阶段的时间T12，此休息阶段时，监测冰敷组件的温度传感器，若温度大于20°，立刻启动帕尔贴制冷，当温度降低至13°时，保持温度恒定在±0.5°，持续20分钟，T12结束后可以选择进入步骤1，继续进入下一个循环康复训练；
持续时间关系：T7＝T5＝187.5秒，T8＝T4＝60秒，T9＝T3＝115秒，T10＝T2＝60秒， T11＝T1＝85秒，T12＝20分钟；
其中持续时间T1/T11、T3/T9、T5/T7依据电机的角速度与往复的次数相关性计算得出，其算法公式如下：
Figure DEST_PATH_BDA0003120093600000041
上式中，Ti(T1＝T1/T11、T2＝T3/T9、T3＝T5/T7)为持续时间，n为每次增加的角度(从1°至5°)，θ0为每个步骤中初始最大角度，ωj为角速度(ω1＝1°/秒，ω2＝2°/秒)。
具体的，所述动力机构为人工肌肉，所述人工肌肉的一端与小腿连接板连接，另一端与矫正鞋位于脚心前端处连接，所述人工肌肉通过控制器控制，控制器控制人工肌肉收缩时拉着矫正鞋向上转，控制器控制人工肌肉膨胀时推着矫正鞋向下转，本发明将矫正鞋位于脚心前端处与小腿连接板连接，矫正过程中，人工肌肉带动矫正鞋以矫正鞋和小腿连接板的活动连接处为转轴转动。
具体的，所述动力机构包括电机、法兰盘、转接盘，法兰盘的盘体与转接盘连接，转接盘的盘体与，小腿连接板可转动连接，小腿连接板的下端带有连接杆与矫正鞋的侧部固连；所述电机与法兰盘连接用于驱动矫正鞋相对于小腿连接板转动。
优化的，所述小腿连接板的下端延伸至与踝骨下端位置对应处，矫正鞋的后端侧部在小腿连接板的下端位于跟骨与踝骨关节转接处可转动连接，脑瘫儿童自主控制能力差，当矫正鞋的转轴与脚自然转动时的转轴不同轴时，儿童腿部紧绷的肌肉受到外力影响可能产生生理性的抗拒，肌肉更加紧张，使得儿童的脚难以配合矫正鞋转动，矫正鞋与小腿连接板的铰接处与关节转接处对应，矫正鞋的转轴与脚部自然转动时的转轴保持一致，动力机构带动矫正鞋转动时可以自然带动脚部转动，有效提升矫正效率。
进一步的，所述矫正鞋和小腿连接板的可转动连接处设置角度传感器，角度传感器通过控制器进行控制，角度传感器检测矫正鞋转动的角度，控制器接收到角度传感器的信息后判断矫正方案是否实施到位。
优化的，所述小腿连接板与小腿之间设置压力传感器，压力传感器通过控制器进行控制，当小腿肌肉随着脚部的反复转动能够正常放松和紧绷时，压力传感器检测到的压力值在一定的范围内呈波形动态，若肌肉保持紧绷，则压力传感器检测到的压力值难以保持波形动态，表明小腿肌肉难以适应当前的矫正方案，控制器控制矫正鞋减少转动角度并重复转动至压力传感器显示正常，这样控制器才会控制矫正鞋增加转动的角度。
更进一步优化的，在矫正鞋与脚背、脚指之间分别设置若干压力传感器，通过压力传感器检测脚部在转动时，脚背、脚指有没有明显异常的翘起或蜷缩，从而判断脚部姿势在转动过程中是否有异常，有助于提升矫正效率。
脚部向上转动时，脚后跟会自然压在鞋底后部，脚部向下转动时，脚心前端会自然压在鞋底前部，矫正过程中，矫正鞋反复转动时，由于脚部肌肉僵硬，儿童的脚底前后两端反复被鞋底摩擦会使儿童感到脚弓不适，从而对矫正产生抵触情绪，不利于恢复。进一步优化的，所述矫正鞋的鞋底设置浅槽，浅槽中部与脚弓对应处设置凸起的弹性垫，浅槽前后两端分别与脚后跟、脚心前端对应处设置下凹的缓冲垫，其中，弹性垫内脑瘫儿童穿戴本装置时，弹性垫垫设于脚后跟下部，矫正鞋向上转动时，脚后跟压在后部的缓冲垫上形成一个缓冲，矫正鞋向下转动时，脚心前端压在前端弹性垫上形成一个缓冲，凸起的弹性垫对脚弓形成一个有效的弹性支撑，这样可以消减矫正鞋反复转动时脚部的不适，增加康复的效率。
进一步优化的，所述弹性垫、缓冲垫为硅胶垫，可进一步在弹性垫、缓冲垫内填充液体、气体或者粉末以增加舒适性。
进一优化的，所述矫正鞋的鞋面为带状鞋面，所述带状鞋面的两端分别与鞋底两端可转动连接，在带状鞋面与脚背之间设置血氧传感器，血氧传感器通过控制器进行控制，通过血氧传感器检测儿童脚部血氧含量，辅助医护人员了解小腿肌肉的松紧程度，从而判断当前矫正转动的角度是否合适。
进一步优化的，在小腿连接板与小腿之间设置带有震动按摩器，按摩器通过控制器进行控制，通过按摩器辅助松弛小腿肌肉，有助于患儿更快的适应矫正方案。
进一步优化的，在小腿连接板与小腿之间设置带有冷敷组件，冷敷组件通过控制器进行控制，冷敷组件由有韧性的布料组成，内贴帕尔贴和温度传感器，帕尔贴可通过电气控制进行降温，温度传感器可以实时监测踝关节处的皮肤温度，这样在训练中踝关节活动到一定程度时可对踝关节进行一定的冰敷效果，冰敷组件紧贴踝关节处通过绑腹带绑缚在关节周围，有助于患儿更快的适应矫正方案。
本发明的有益效果为：
本发明提供的脑瘫儿童踝足智能矫正装置与方法，通过在小腿绑带上设置拉力计监测脚部转动时肌肉的僵硬程度，正常人的肌肉会随着脚部的转动呈现规律的松弛与收缩，从而带动拉力计的数值呈现规律的变动，脑瘫儿童肌肉僵硬，则拉力计变动范围在正常值之下，证明小腿肌肉不能适应当前的转动角度，控制器收到拉力计上的数据信息后即可随之控制矫正鞋重复当年转动角度直至腿部肌肉适应当年方案，本发明装置结构简单合理，矫正方案合理有效，医护人员根据患儿的情况设置不同的方案，以提高康复效果、加快康复速度。
附图说明
图1为本发明提供的脑瘫儿童踝足智能矫正装置示意图；
图2为矫正装置爆炸示意图
其中，1为矫正鞋，2为小腿连接板，3为绑带，4包括电机，5为法兰盘，6为转接盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本实施例提供一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置，包括矫正鞋、小腿连接装置、动力机构、控制系统组件；
矫正鞋用于穿戴于脑瘫儿童的脚上，矫正鞋与脚背、脚指之间分别设置若干压力传感器；矫正鞋的鞋面为带状鞋面，所述带状鞋面的两端分别与鞋底两端可转动连接，在带状鞋面与脚背之间设置血氧传感器，血氧传感器通过控制器进行控制
小腿连接装置包括小腿连接板和绑带，所述小腿连接板套设于脑瘫儿童的小腿上并与矫正鞋可转动连接，小腿连接板为带有开口的箍形件，绑带的两端分别与小腿连接板的开口两端连接，其中，绑带的至少一端通过拉力计与小腿连接板连接；矫正鞋和小腿连接板的可转动连接处设置角度传感器，角度传感器通过控制器进行控制；小腿连接板与小腿之间设置压力传感器、震动按摩器、冷敷组件，压力传感器、震动按摩器、冷敷组件通过控制器进行控制；
动力机构包括电机、法兰盘、转接盘，法兰盘的盘体与转接盘连接，转接盘的盘体与，小腿连接板可转动连接，小腿连接板的下端带有连接杆与矫正鞋的侧部固连；所述电机与法兰盘连接用于驱动矫正鞋相对于小腿连接板转动；
控制系统组件包括控制器控制终端，控制器与拉力计、动力机构分别连接以用于接收拉力数据和旋转角度数据并传输给控制终端，控制终端用于接收控制器的数据后将对应的矫正鞋转动的速度和角度方案数据传送至控制器，控制器按照方案数据控制矫正鞋的转动。
以健康儿童作为受测人群穿戴本装置，使绑带紧贴小腿肌肉，穿戴完成后，拉力计检测到绑带对拉力计的拉力是初始值N0，动力机构驱动矫正鞋带动脚部在±15°的角幅度范围内往复转动，每转至一个设定的角度值，拉力计检测到小腿肌肉伸缩时带动绑带伸缩的正常变动值，采集数据后进行拟合得到正常儿童在脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化的正常范围值为N1～N2，其中，N1为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最小值，N2为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最大值；
依据儿童的普遍特点将关节训练的角度范围定义为：背屈≤15°，跖屈≤15°定义矫正鞋向上、向下分别转动的角度≤15°；上述装置的使用方法如下：
步骤1：控制关节活动的电机进行来回往复运动，从0°至±5°逐渐增加运动角度，每一个往复运动为一个循环，每两次循环最大角度步进增加1°，每一个往复运动的角速度默认为1°/秒，持续时间T1到达角度最大值为背屈5°、跖屈5°时，此步骤完成；
步骤2：在步骤1的基础上到达±5°的角幅度后，保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T2；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T2时间结束后，运行控制电机到角度+5°保持不动，持续时间10 秒，运行控制电机到角度-5°保持不动，持续时间10秒，进入步骤3；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤1进行训练；
步骤3：在步骤2完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±5°增大到±10°时保持此幅度，期间持续时间T3；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T3时间结束后进入步骤4；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤4：T3时间结束后，保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T4；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T4 时间结束后，运行控制电机到角度+10°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-10°保持不动，持续时间10秒，进入步骤5；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤5：在步骤4完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±10°增大到±15°时保持此幅度，期间持续时间T5；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T5时间结束后进入步骤6；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤4进行训练；
步骤6：T5时间结束后，保持±15°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T6；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T6 时间结束后，运行控制电机到角度+15°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-15°保持不动，持续时间10秒进入步骤7；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻进入步骤7进行训练；
步骤7：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/ 秒，当角幅度从±15°减小到±10°时保持此幅度，期间持续时间T7；T7时间结束后进入步骤8；
步骤8：保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T8，T8时间结束后进入步骤9；
步骤9：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/ 秒，当角幅度从±10°减小到±5°时保持此幅度，期间持续时间T9；T9时间结束后进入步骤10；
步骤10：保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T10，T10时间结束后进入步骤11；
步骤11：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度1°/ 秒，当角幅度从±5°减小到0°时保持此幅度，期间持续时间T11，T11时间结束后进入电机停止进入中途休息阶段步骤12；
步骤12：电机进入休息阶段的时间T12，此休息阶段时，监测冰敷组件的温度传感器，若温度大于20°，立刻启动帕尔贴制冷，当温度降低至13°时，保持温度恒定在±0.5°，持续20分钟，T12结束后可以选择进入步骤1，继续进入下一个循环康复训练；
其中，持续时间关系：T7＝T5＝187.5秒，T8＝T4＝60秒，T9＝T3＝115秒，T10＝T2＝60 秒，T11＝T1＝85秒，T12＝20分钟。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，包括矫正鞋、小腿连接装置、动力机构、控制系统组件，
矫正鞋用于穿戴于脑瘫儿童的脚上；
小腿连接装置包括小腿连接板和绑带，所述小腿连接板套设于脑瘫儿童的小腿上并与矫正鞋可转动连接，小腿连接板为带有开口的箍形件，绑带的两端分别与小腿连接板的开口两端连接，其中，绑带的至少一端通过拉力计与小腿连接板连接。
动力机构设置于小腿连接板上用于驱动矫正鞋转动；
控制系统组件包括控制器控制终端，控制器与拉力计、动力机构分别连接以用于接收拉力数据和旋转角度数据并传输给控制终端，控制终端用于接收控制器的数据后将对应的矫正鞋转动的速度和角度方案数据传送至控制器，控制器按照方案数据控制矫正鞋的转动；
利用上述装置对脑瘫儿童踝足矫正方法如下：
步骤1、为脑瘫儿童穿戴本装置，使绑带紧贴小腿肌肉，穿戴完成后，拉力计检测到绑带对拉力计的拉力是初始值N0，在控制器上设定小腿肌肉带动绑带伸缩时带动拉力计的拉力变化的正常范围值为N1～N2，其中，N1为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最小值，N2为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最大值；
步骤2、启动装置，动力机构驱动矫正鞋带动患儿脚部进行往复转动，控制器控制矫正鞋转动的角度按照设置的规律递增，若患儿适应逐渐增加的转动角度，小腿肌肉随着脚部的转动呈现规律的伸缩，从而带动绑带在一定的正常范围内伸缩，拉力计监测到绑带的伸缩值处于正常范围；若患儿不适应逐渐增加的转动角度，小腿肌肉持续僵硬紧绷，不能正常伸缩，拉力计监测到绑带的伸缩处于异常范围，通常小于正常的伸缩范围，控制器接收到拉力计的数据后控制矫正鞋停止增加转动角度并保持在一定的角度内转动，直到绑带的伸缩达到正常范围，证明患儿适应了这一范围且小腿肌肉实现了有效的放松与收缩，控制器接收到拉力计提示正常的数据后控制矫正鞋按照设定的方案逐渐增加转动的角度，直至患儿适应整个矫正康复训练。
上述方法中的拉力计正常变动范围值N1～N2值通过以下方法得到：健康儿童作为受测人群穿戴本装置，使绑带紧贴小腿肌肉，穿戴完成后，拉力计检测到绑带对拉力计的拉力是初始值N0，动力机构驱动矫正鞋带动脚部在±15°的角幅度范围内往复转动，每转至一个设定的角度值，拉力计检测到小腿肌肉伸缩时带动绑带伸缩的正常变动值，采集数据后进行拟合得到正常儿童在脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化的正常范围值为N1～N2，其中，N1为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最小值，N2为脚部转动时绑带随着小腿肌肉的伸缩而对拉力计的拉力变化最大值。
2.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，依据儿童的普遍特点将关节训练的角度范围定义为：背屈≤15°，跖屈≤15°定义矫正鞋向上、向下分别转动的角度≤15°，矫正方案如下：
步骤1：控制关节活动的电机进行来回往复运动，从0°至±5°逐渐增加运动角度，每一个往复运动为一个循环，每两次循环最大角度步进增加1°，每一个往复运动的角速度默认为1°/秒，持续时间T1到达角度最大值为背屈5°、跖屈5°时，此步骤完成；
步骤2：在步骤1的基础上到达±5°的角幅度后，保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T2；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T2时间结束后，运行控制电机到角度+5°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-5°保持不动，持续时间10秒，进入步骤3；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤1进行训练；
步骤3：在步骤2完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±5°增大到±10°时保持此幅度，期间持续时间T3；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T3时间结束后进入步骤4；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤4：T3时间结束后，保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T4；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T4时间结束后，运行控制电机到角度+10°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-10°保持不动，持续时间10秒，进入步骤5；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤2进行训练；
步骤5：在步骤4完成且绑腹带上的压力监测值在允许范围内后，控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进增加角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±10°增大到±15°时保持此幅度，期间持续时间T5；在此期间同样实时监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T5时间结束后进入步骤6；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻回到步骤4进行训练；
步骤6：T5时间结束后，保持±15°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T6；在此期间监测绑腹带上的压力大小，如果在门限值以内，T6时间结束后，运行控制电机到角度+15°保持不动，持续时间10秒，运行控制电机到角度-15°保持不动，持续时间10秒进入步骤7；如果压力监测值大于或等于门限值，即刻进入步骤7进行训练；
步骤7：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±15°减小到±10°时保持此幅度，期间持续时间T7；T7时间结束后进入步骤8；
步骤8：保持±10°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度2°/秒，持续时间T8，T8时间结束后进入步骤9；
步骤9：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度2°/秒，当角幅度从±10°减小到±5°时保持此幅度，期间持续时间T9；T9时间结束后进入步骤10；
步骤10：保持±5°的角幅度，控制电机继续进行来回往复运动，角速度1°/秒，持续时间T10，T10时间结束后进入步骤11；
步骤11：控制电机进行每两次循环往复运动后按照1°的步进减小角幅度，角速度1°/秒，当角幅度从±5°减小到0°时保持此幅度，期间持续时间T11，T11时间结束后进入电机停止进入中途休息阶段步骤12；
步骤12：电机进入休息阶段的时间T12，此休息阶段时，监测冰敷组件的温度传感器，若温度大于20°，立刻启动帕尔贴制冷，当温度降低至13°时，保持温度恒定在±0.5°，持续20分钟，T12结束后可以选择进入步骤1，继续进入下一个循环康复训练；
持续时间关系：T7＝T5＝187.5秒，T8＝T4＝60秒，T9＝T3＝115秒，T10＝T2＝60秒，T11＝T1＝85秒，T12＝20分钟；
其中持续时间T1/T11、T3/T9、T5/T7依据电机的角速度与往复的次数相关性计算得出，其算法公式如下：
Figure FDA0003120093590000031
上式中，Ti(T1＝T1/T11、T2＝T3/T9、T3＝T5/T7)为持续时间，n为每次增加的角度(从1°至5°)，θ0为每个步骤中初始最大角度，ωj为角速度(ω1＝1°/秒，ω2＝2°/秒)。
3.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，具体的，所述动力机构包括电机、法兰盘、转接盘，法兰盘的盘体与转接盘连接，转接盘的盘体与，小腿连接板可转动连接，小腿连接板的下端带有连接杆与矫正鞋的侧部固连；所述电机与法兰盘连接用于驱动矫正鞋相对于小腿连接板转动。
4.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，所述矫正鞋和小腿连接板的可转动连接处设置角度传感器，角度传感器通过控制器进行控制，角度传感器检测矫正鞋转动的角度，控制器接收到角度传感器的信息后判断矫正方案是否实施到位。
5.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，所述矫正鞋和小腿连接板的可转动连接处设置角度传感器，角度传感器通过控制器进行控制。
6.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，所述小腿连接板与小腿之间设置压力传感器，压力传感器通过控制器进行控制。
7.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，所述矫正鞋的鞋面为带状鞋面，所述带状鞋面的两端分别与鞋底两端可转动连接，在带状鞋面与脚背之间设置血氧传感器，血氧传感器通过控制器进行控制。
8.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，在小腿连接板与小腿之间设置带有震动按摩器，按摩器通过控制器进行控制。
9.根据权利要求1所述的脑瘫儿童踝足智能矫正装置，其特征在于，在小腿连接板与小腿之间设置带有冷敷组件，冷敷组件通过控制器进行控制。
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