CN203291389U - 可自动判断式助行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可自动判断式助行器，包括穿戴式保护结构，穿戴式保护结构中设有一对左腿电极和一对是右腿电极，还包括附着在穿戴式保护结构上的主机，所述主机包括主控制器以及分别与主控制器相连的助行脉冲发生器、报警器、显示器、开关和电源，主控制器用于控制助行脉冲的生成、控制报警的发出或停止发出以及控制显示的内容，助行脉冲发生器用于生成一对受控脉冲并通过电极输出，报警器用于发出或停止发出声音报警信号、显示报警信号及网络、蓝牙通信报警信号。本实用新型不但结构简单，使用方便，而且能在病人发生意外情况时及时报警。

Description

可自动判断式助行器

技术领域

本实用新型属于帮助病人或残疾人走动的器具，特别是一种可自动判断式助行器。 

背景技术

行走是人类日常生活中重复最多的一种动作，步行能力低下的原因可以有很多种。主要包括颅脑损伤、中枢系统损伤和各类周围神经系统病变导致的胫骨前肌无力等；最典型的病症表现例如中风、脑外伤、脊髓损伤和疾病、偏瘫、脑瘫等导致的足内翻、足下垂。患者是否具有良好的步行能力直接关系到他们的独立生活能力、生活质量以及回归融入社会的期望。因此，在各类异常步态的病症中，恢复患者的步行能力是最主要的康复目标。以典型中风为例，随着人口老龄化、社会变革带来的心理压力增加及膳食结构的改变，中风发病呈上升趋势。我国中风发病率为120-180/10万，是美国的2倍，死亡率60-120/10万，幸存者中85%留有运动功能障碍，不同程度丧失劳动能力，给家庭和社会造成沉重的负担，据卫生部统计，每年全国因本病支出的医疗、康复、护理费用接近400亿元。因此，设计一种穿戴式的可普遍为更多人群服务的助行器，并且结合智能报警功能，成为现今社会状况的迫切要求和趋势。 

现有的助行器主要分为三种形式：机械结构式、植入神经式电刺激和外部电刺激式。机械结构式存在的问题是体积大，负荷重，使用不方便，易对患者造成皮肤磨损，外形古怪，易让用户产生自卑感。植入神经式电刺激存在的问题是需手术植入，增加了对病人的创伤，植入体内材料组织相容性风险大，体外导线复杂，肢体残疾病人不宜操作，整体治疗费用很高。外部电刺激式分为穿戴式和非穿戴式，非穿戴式存在的问题是用户不方便使用，一些附加智能步态分析功能，需要医生的辅助设置，用户不能完全独立操作；价格相对昂贵，市场普及率低。 

中国实用新型专利申请说明书“实用电子助行器”（申请号89215145.5，公告日1991年8月14日）公开了一种适用于因中枢神经受损而致下肢运动障碍 病人的电子助行器，包括一个受控脉冲发生器、一个脚踏开关、一对体内电极和与之相配的体外保护装置。该装置存在体内电极，需手术植入，增加了对病人的创伤。 

中国实用新型专利公开说明书“电子助行器”（公开号CN86100635A，公开日1987年8月19日）公开了一种对动物及人体肢体机能进行电刺激从而实现助行与治疗功能的仪器，包括一个脉冲发生器、一个输出电压选择器、一对刺激电极、一个步行控制开关和一功能扩展器。该种助行器需要将刺激电极的正负电极片固定在患者膝关节下内、外侧并将一片电极固定于腓骨小头下然后通电，不方便使用。 

现有助行器使用不方便，没有报警功能。经过试验证实，人体在大量运动后，会造成局部的脂肪组织等相关组织的减少，而脂肪等组织的导电性要远低于人体瘦组织，故通过导电性的检测，即可判断人体内脂肪的含量，进而判断人体运动是否已经超过身体极限。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可自动判断式助行器，结构简单，使用方便，而且具有在病人发生意外情况时报警的功能。 

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种可自动判断式助行器，包括穿戴式保护结构，所述穿戴式保护结构中设有一对左腿电极和一对是右腿电极，还包括附着在穿戴式保护结构上的主机。 

所述助行器还包括健康提醒单元，包括： 

与所述左腿电极或右腿电极连接的恒流电源； 

与所述右腿电极或左腿电极连接的电流检测装置； 

与所述电流检测连接的电流比较器和存储单元； 

当使用者处于健康未运动状态，所述恒流电源发出恒定的电流，所述电流检测装置检测该电流，得到该电流的电流强度和电压信息，存储在存储单元中，作为基础值； 

在使用者使用过程中，所述恒流电源按固定时间间隔发出所述的恒定电流，所述电流检测装置分析所述各电流的电流强度和电压信息，所述电流比较器将这些电流信息与所述基础值进行比较，当偏离基础值较大时，所述电流比较器向所述主机发出警示信息，所述主机向使用者发出提示。 

进一步地，所述主机包括主控制器以及分别与主控制器相连的助行脉冲发生器、报警器、显示器、开关和电源，所述主控制器用于控制助行脉冲的生成、控制报警的发出或停止发出以及控制显示的内容，所述助行脉冲发生器用于生成一对受控脉冲并通过电极输出，所述报警器用于发出或停止发出声音报警信号、显示报警信号及网络、蓝牙通信报警信号，所述显示器用于显示温度、电量、时间及报警信息内容，所述开关于根据用户的使用需求进行电源开关控制、左右电极选择开关控制、刺激强度选择开关控制、报警开关控制及网络信号开关控制，所述电源向主机各功能模块供电。 

本实用新型与现有技术相比，其显著优点： 

1、结构紧凑，使用方便，可直接一体式穿戴在腿部部位或者分别穿戴在腿部及腰部处；将体外电极安放在穿戴式设备中，在起到辅助治疗作用同时，也避免了对皮肤的损伤； 

2、使用人性化，充分利用了无线网络的智能报警功能，使患者得到及时救助； 

3、结构简单，造价低，可被更多消费者接受。 

4、通过检测腿部导电性的变化，进而分析腿部脂肪含量的变化，从而得出当前使用者的运动强度，可以为日常的行走训练提供客观和精确的提示，在达到一定锻炼量的同时，不会因运动量过大而对肌体组织造成伤害，而且由于采用的技术成熟，成本相对低廉，十分便于推广和使用。 

附图说明

图1是本实用新型可自动判断式助行器的结构示意图。 

图2是图1的平面示意图。 

图3是本实用新型可自动判断式助行器的主机方框图。 

图4是本实用新型可自动判断式助行器的电原理图。 

图5是报警器的电原理图。 

图6是助行脉冲发生器的电原理图 

图7是本实用新型健康提醒单元的模块图。 

图中，1为穿戴式保护结构，2、3为左腿电极，4、5为右腿电极，6为主机，61为主控制器，62为助行脉冲发生器,63为报警器，64为显示器，65为开关，66为电源。 

具体实施方式

如图1、图2，本实用新型的可自动判断式助行器，包括穿戴式保护结构1，所述穿戴式保护结构1中设有一对左腿电极2、3和一对是右腿电极4、5，还包括主机6，所述主机6安装在穿戴式保护结构1上。安装方式可以是固定安装，也可以是可拆式安装。 

如图3，主机6包括主控制器61以及分别与主控制器61相连的助行脉冲发生器62、报警器63、显示器64、开关65和电源66。 

其中，主控制器61用于控制助行脉冲的生成、控制报警的发出或停止发出以及控制显示的内容；助行脉冲发生器62用于生成一对受控脉冲并通过电极输出；报警器63用于发出或停止发出声音报警信号、显示报警信号及网络、蓝牙通信报警信号；显示器64用于显示温度、电量、时间及报警信息内容；开关65用于根据用户的使用需求进行电源开关控制、左右电极选择开关控制、刺激强度选择开关控制、报警开关控制及网络、蓝牙通信开关控制；电源66向主机6的各功能模块供电。 

助行脉冲发生器62和报警器63是本实用新型中两大主要功能模块，此两种功能模块的结合可为用户提供更为人性化的服务，也是本实用新型的最主要的创新点。 

助行脉冲发生器62的电极刺激选择通过左右两腿的电极之一来传导给左腿或右腿，电极刺激的强度也是用户自行选择的。如图4所示，电极刺激的生成过程主要是这样的：用户通过强度控制开关来选择自己所需要的刺激强度，主控制器61接收到了强度控制开关发送来的信号，即刻进行相关的数据运算处理，发出对应主频率的脉冲信号，并将此信号经升压变压器处理；在主控制器61发出主频率脉冲信号的同时，会同时命令发出一对幅度相同、相位相反的控制脉冲，此对控制脉冲通过两个开关三极管的导通、截止来控制主频率脉冲信号在经升压变压器后发出幅度相同、相位相反的一对可调刺激电脉冲，最终发出的脉冲信号通过左右电极选择开关来选择左右腿的实际使用电极。 

报警器63是利用现代无线网络技术进行报警的，报警方式主要可分为两种：一种是自动报警，一种是用户控制报警。自动报警分为两种情况：第一即用户发生了如跌倒的意外，通过角度传感器给主控制器发送跌倒数据，主控制器将控制自动15S左右延迟蜂鸣报警；第二即用户事先已开启了短信或网络传输信 号的控制开关，主控制器收到跌倒数据时也可同时控制自动15S左右延迟短信或网络报警。用户控制报警则是用户通过短信或网络、蓝牙通信传输信号的控制开关主动发送报警信号，例如蓝牙智能终端可和带有蓝牙功能的手机等智能终端连接，通过智能终端进行设定，定位和传输报警。例如用户在发生跌倒、迷路等意外情况时。在发生报警的同时，主控制器会控制停止电脉冲刺激的发生。 

显示器64包括温度、电量、时间及报警显示。温度显示是利用了温度传感器来感知环境温度，并将数据返回给主控制器，通过计算再将结果通过显示屏传递给用户；电量显示由主控制器根据电压的变化显示在显示屏中；时间显示从脉冲发生开始计时直至结束，由主控制器来计算控制，方便用户记录治疗的时间；报警显示根据用户自主或非自主的报警信号，由主控器控制屏幕的显示。整体显示电路的增设可以帮助用户更加直观的使用产品。 

各功能模块可以有多种实施方式，下面介绍一种实施例。 

图4为本实施例的主控电路图，主控芯片为LM3S811，型号是48脚的LQFP封装。该电路用于连接相关功能模块，运算控制处理相关功能模块。控制管脚与相应功能模块的连接关系为： 

报警模块相关管脚：22脚——声音报警控制，27、28、36脚——网络报警控制, 

17、18、36脚——蓝牙智能控制终端； 

助行脉冲发生模块相关管脚：14、25、26、29脚——连接助行脉冲发生电路； 

主要检测数据通信端口：44、45、46、47、48脚——利用连接两个74HC595来扩展主控制器的端口，用来连接角度传感器相关端口以及显示屏的数据端口；30脚——用来连接温度传感器的端口； 

显示模块相关管脚：19、20、21脚——显示屏的控制端口，13——用来连接检测电量的反馈电路端口； 

开关模块相关管脚：41、42、43脚——连接电刺激强度控制开关，11脚——连接报警控制开关，12——连接网络信号控制开关。 

图5是报警器的电原理图：分为声音报警以及无线网络报警；网络标号SPK与主控芯片的22管脚连接，根据是否需要声音报警的需求，主控制器给 予22管脚0或1的命令，为0时三极管Q13导通，扬声器发出声音报警，为1时三极管Q13截止，扬声器不发出报警提示；网络标号enable、U1TX、U1RX与主控芯片36、28、27管脚连接，主控芯片给予36管脚0或1的命令使能控制无线网络报警模块的工作与否，28、27管脚为主控芯片与无线网络报警模块的数据发送和接收的通信过程；网络标号enable、U0RX、U0TX与主控芯片36、17、18管脚连接，主控芯片给予36管脚0或1的命令使能控制蓝牙智能终端的工作与否，17、18管脚为主控芯片控制蓝牙智能终端的通信过程。 

图6为助行脉冲发生器电原理图，网络标号PWM与主控芯片的29脚连接，主控芯片经29脚发出可调个数的内部脉冲，以控制三极管Q3的导通、截止，再通过电感L1限流、二极管D3整流及电容C3的积分作用，产生幅度可调的功率脉冲信号传至升压变压器T1；同时U1用以感知此功率脉冲的相位，由PWM_IN接主控芯片的14管脚传至主控芯片，主控芯片根据收到的相位信息，经主控芯片的26、25脚分别产生两个控制脉冲PWM+、PWM-，用以控制三极管Q1、Q2的导通，在升压变压器T1次级产生相位相反、幅度相同、幅度可调的电刺激脉冲；发出的电刺激脉冲由左、右电极开关选择左、右腿电极。 

图7为健康提醒单元，通过检测运动前后人体导电性的变化，分析当前的运动程度，主要包括： 

与所述左腿电极2，3或右腿电极4，5连接的恒流电源71，优选的，该恒流电源71为便携式移动电源，由电池供电，所述左腿电极2，3或右腿电极4，5可以为贴片电极，作为输入端或输出端，即恒流电源71产生的电流通过左腿电极2，3或右腿电极4，5将电流输入腿部组织。同时右腿电极4，5或左腿电极2，3的贴片电极作为电流的输出端即连接电流检测装置72，作为肌体组织通过电流的检测端。 

相应的，该电流检测装置72还连接有电流比较器73和存储单元74。 

当使用者处于健康未运动状态，即腿部组织中蛋白、脂肪和糖的存储较多时，所述恒流电源71发出恒定的电流，所述电流检测装置72检测该电流，得到该电流的电流强度和电压信息，存储在存储单元74中，作为基础值。 

在使用者使用过程中，所述恒流电源71按固定时间间隔发出所述的恒定电流，所述电流检测装置72分析所述各电流的电流强度和电压信息，所述电 流比较器73将这些电流信息与所述基础值进行比较，当偏离基础值较大时，所述电流比较器73向所述主机6发出警示信息，所述主机向使用者发出提示。 

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种可自动判断式助行器，包括穿戴式保护结构（1），所述穿戴式保护结构（1）中设有一对左腿电极（2，3）和一对是右腿电极（4，5），其特征在于：还包括主机（6），所述主机（6）安装在穿戴式保护结构（1）上；

所述助行器还包括健康提醒单元，包括：

与所述左腿电极（2，3）或右腿电极（4，5）连接的恒流电源（71）；

与所述右腿电极（4，5）或左腿电极（2，3）连接的电流检测装置（72）；

与所述电流检测（72）连接的电流比较器（73）和存储单元（74）；

当使用者处于健康未运动状态，所述恒流电源（71）发出恒定的电流，所述电流检测装置（72）检测该电流，得到该电流的电流强度和电压信息，存储在存储单元（74）中，作为基础值；

在使用者使用过程中，所述恒流电源（71）按固定时间间隔发出所述的恒定电流，所述电流检测装置（72）分析所述各电流的电流强度和电压信息，所述电流比较器（73）将这些电流信息与所述基础值进行比较，当偏离基础值较大时，所述电流比较器（73）向所述主机（6）发出警示信息，所述主机向使用者发出提示。

2.根据权利要求1所述的可自动判断式助行器，其特征在于：所述主机（6）包括主控制器（61）以及分别与主控制器（61）相连的助行脉冲发生器（62）、报警器（63）、显示器（64）、开关（65）和电源（66）；

所述主控制器（61）用于控制助行脉冲的生成、控制报警的发出或停止发出以及控制显示的内容；

所述助行脉冲发生器（62）用于生成一对受控脉冲并通过电极输出；

所述报警器（63）用于发出或停止发出声音报警信号、显示报警信号、网络报警信号及蓝牙终端控制通信报警；

所述显示器（64）用于显示温度、电量、时间及报警信息内容；

所述开关（65）用于根据用户的使用需求进行电源开关控制、左右电极选择开关控制、刺激强度选择开关控制、报警开关控制及网络、蓝牙终端信号开关控制；

所述电源（66）向主机（6）各功能模块供电。

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