置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及術(shù)后進行負重練習的康復器械領域，尤其是一種置于拐杖底端的壓力感應負重監(jiān)控儀。
【背景技術(shù)】
[0002]正常情況下，人雙腳平穩(wěn)站立時每側(cè)下肢各負擔50%的體重，而步行單腳支撐時支撐腿需要負擔全部體重。一定的負重雖然可以促進下肢骨骼、軟骨和韌帶的力學性能，但在下肢骨骼、軟骨、韌帶損傷的手術(shù)治療之后，由于重建或修復的組織強度較低，傷側(cè)下肢不能馬上負擔體重，需要借助拐杖或助行器等分擔體重。在康復臨床實踐中，由于損傷部位、程度、治療方案和患者個人能力不同，康復不同階段患肢可以負重的大小不同。例如骨折固定手術(shù)，脛骨平臺骨折，股骨頸骨折，股骨干骨折，脛骨骨折等，根據(jù)手術(shù)方式不同，患肢術(shù)后不能直接完全負重。術(shù)后早期負重訓練可以促進骨折的愈合、減緩骨折周圍肌肉的萎縮，但同時存在骨折移位或內(nèi)固定失敗風險。因此術(shù)后需要進行漸進性的下肢負重訓練，直至患肢能夠完全負重。合理的負重還會促進軟組織損傷的愈合和康復。如膝關節(jié)半月板的縫合或者移植手術(shù)，關節(jié)軟骨的微骨折修復手術(shù)，以及韌帶的修復或者重建手術(shù)等等，也是需要根據(jù)實際情況決定術(shù)后患肢的負重訓練計劃。
[0003]以上這些情況都表明術(shù)后進行患肢負重訓練是術(shù)后康復的重要組成部分。在康復的特定階段內(nèi)，下肢承受的重量過大有導致手術(shù)失敗的風險，而負重過小不利于康復進程。負重練習對骨折斷端產(chǎn)生的應力刺激是新生骨痂塑形的重要因素，同時對于增強骨質(zhì)密度、維持肌肉圍度、恢復下肢的運動功能也是至關重要的。錯過了最佳康復時期的后果可能是無法彌補的，因此在特定的康復階段使患肢負擔正確的重量是影響康復效果的重要因素。
[0004]患肢從完全不能負重(腳不著地扶拐走路)到能夠脫拐行走需要一個漸進的過程。在康復過程的不同階段，康復師往往要求患者的患肢負擔不同百分比體重進行行走，此時拐杖則承擔其余的體重。目前在康復過程中所用的負重練習的方法是:將電子稱和與電子稱等高的支撐物平行放置好，在別人的保護和幫助下健側(cè)腿站穩(wěn)在支撐物上，患側(cè)腿先放在電子稱上但不支撐，靠健側(cè)腿完全支撐身體。之后逐漸向患側(cè)移動重心，使患側(cè)進行一部分支撐，同時康復師要注意看電子稱的讀數(shù)，達到目標百分比體重(需要負重的重量)時就停止移動重心，保持I分鐘左右，康復師令患者記住此時患肢的感覺，然后患者離開電子稱，在拐杖的輔助支撐下患肢憑剛才的那種負重感覺進行負重行走練習。即便是健康人，都很難確切知道腿負重的感覺與負重重量之間的關系，更何況多數(shù)下肢損傷患者的本體感覺由于長時間不運動而逐漸減退的，就更不能準確地依照康復師的建議使自己的患肢承受正確的重量。在步行過程中所用的拐杖是由底端的防滑套、杖體和頂端三部分組成，并沒有反應受力情況的功能，所以這樣的負重練習是很難把握患側(cè)腿真正所承受的重量。
[0005]綜上所述，針對康復領域的需求和現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，市場上急需一種能夠監(jiān)控下肢損傷患者在步行過程中患腿所承受重量的設備，以達到更好的康復效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的拐杖不能監(jiān)控病人負重訓練過程中的具體受力情況，本實用新型提供一種置于拐杖底端的壓力感應負重監(jiān)控儀，該監(jiān)控儀不僅能根據(jù)康復進程設定不同的承重范圍，而且能準確提示患者所用的力是否在此范圍內(nèi)，過大或過小都會有相應聲音進行提示。
[0007]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本實用新型由置于拐杖底端的測力模塊、放大器、處理單元、人機界面和報警裝置五個模塊組成，其特征在于:所述的測力模塊安裝在拐杖下端，由強力膠、壓力傳感器、防滑套組成，壓力感應器內(nèi)置于拐杖底端的防滑套中；處理單元、放大器和報警裝置被封裝在一個盒子里，在使用過程中，此盒子可以放在口袋里面。
[0008]系統(tǒng)操作方法:在系統(tǒng)通電之后，通過模式選擇按鍵來選擇拐杖所應承受的正確的重量范圍，共有8個檔位，分別為10到20kg，20到30kg，30到40kg，40到50kg，50到60kg，60到70kg，70到80kg，80到90kg，每按一次，范圍就增加一檔，檔位首尾相接形成環(huán)。通過模式確認按鍵對此承重范圍進行確認，然后系統(tǒng)就開始正常工作了，此范圍可以通過數(shù)碼管來顯示，為了省電，承重范圍得到確認后數(shù)碼管就會關閉。
[0009]工作原理:壓力傳感器輸出的電壓信號首先經(jīng)過放大器的放大，再經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，輸送到單片機中，該信號在單片機中與設定的正確承重范圍相比較，用蜂鳴器來做報警裝置，如果單片機中檢測到的數(shù)值在正確承重范圍之內(nèi)蜂鳴器就會發(fā)出比較悅耳的聲音，如果大于正確承重范圍的臨界高值就會發(fā)出刺耳的聲音，如果小于正確承重范圍的臨界低值就不會發(fā)出聲音，聲音的區(qū)分可以通過設定蜂鳴器的頻率來調(diào)整。根據(jù)生物的趨利避害性，病人就能在拐杖的幫助下康復的更好。
[0010]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0011]其一，報警裝置可以有效提示病人患腿的承重程度，避免患腿承受的重力過大或過小，從而保證患者進行有效的康復訓練。
[0012]其二，在病人的負重訓練中，測力裝置可以給康復師反饋更加量化的信息，從而有利于康復師制定更加準確和詳細的康復計劃，促進訓練達到更佳的康復效果，尤其是韌帶重建和骨折術(shù)后的康復。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型的整體外觀正視示意圖。
[0015]圖2是本實用新型所使用的AD轉(zhuǎn)換芯片。
[0016]圖3是本實用新型所使用的處理芯片。
[0017]圖4是本實用新型處理電路。
[0018]圖5是本實用新型的供電電路。
[0019]圖1中，1.拐杖，2.強力膠，3.壓力傳感器，4.防滑橡膠套，5.數(shù)碼管，6.蜂鳴器所在位置，7.開關按鈕，8.模式選擇按鍵，9.模式確認按鍵；圖5中，10.單片機，11.放大器
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0021]圖1是本實用新型的整體構(gòu)成及外觀設計圖，在拐杖的底部安裝O-1OOKg量程的壓力傳感器(JHBM微型稱重傳感器)，連接的方式是:防滑橡膠套將壓力傳感器套在拐杖的底部，防滑橡膠套與其上面包圍的合金部分用強力膠相連來保證拐杖的安全性。
[0022]由于壓力傳感器的輸出信號比較小，只有mV級，因此要連接放大模塊把傳感器傳出來的信號放大到0-5V，采用BSQ-2放大器，出來的兩根信號線連接到芯片ADC0804的6和7引腳，圖2中，ADC0804的11-18引腳連接到單片機STC 89C52RC的1-8引腳，20引腳接5V的電源，I引腳接U3單元74HC573的12引腳，2引腳接單片機的16引腳，3引腳接單片機的17引腳，8和10引腳接到地，9接到2.5V電壓(如圖4所示)。
[0023]圖3單片機的14引腳通過一個按鍵連接到地上，用于模式選擇。單片機的15引腳通過按鍵連接到地，用于模式確認。24引腳和PNP型三極管之間有一阻值為5k的電阻，三極管的射極接地，集電極接蜂鳴器。PO 口連接數(shù)碼管，單片機的27和28引腳分別連接兩個芯片74HC573的LE端作為數(shù)碼管的位選和段選信號。單片機的32-39引腳依次和兩片74HC573的2-9引腳相連接，單片機的32-39引腳還和阻值為1k的排阻的一端依次連接。
[0024]圖4中U2單元74HC573的輸出端Q0-Q7依次和6位數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h段相連接；U3單元的74HC573的輸出端Q0-Q5依次和六位數(shù)碼管的位選相連接。
[0025]三個3.7V的可充電電池串聯(lián)起來裝在電池盒中，分別使用7810和7805三端穩(wěn)壓模塊形成三個獨立的電源(10V、5V和5V)，1V的給傳感器供電，5V的給單片機和放大器供電。三個穩(wěn)壓模塊的輸入端和電源正極之間用一個總開關連接(如附圖5)。
[0026]術(shù)后處于康復階段的病人進行步態(tài)負重訓練時，首先需要康復師計算出此康復階段拐杖需要承擔的最佳重量，即該受試者的體重減去該康復階段患腿需要承擔的重量。然后康復師把該壓力感應負重監(jiān)控儀安裝到拐杖下端，打開電池總開關，通過模式選擇按鍵來選擇拐杖所應承受的正確的重量范圍，選好以后通過模式確認鍵進行確認。在負重練習步態(tài)過程中，該監(jiān)控儀將會提醒患者患側(cè)下肢用力過大還是過小，從而保證更佳的康復效果O
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，由置于拐杖底端的測力模塊、放大器、處理單元、人機界面和報警裝置五個模塊組成，其特征在于:所述的測力模塊安裝在拐杖下端，由強力膠、壓力傳感器、防滑套組成，壓力感應器內(nèi)置于拐杖底端的防滑套中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，其特征在于，壓力傳感器位于拐杖的底端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，其特征在于，通過蜂鳴器來給人們提示用力過大或過小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，其特征在于，人機界面包括按鍵和顯示器，可通過按鍵改變監(jiān)控的力值大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中的一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，其特征在于，有三個獨立電源分別給傳感器、單片機和放大器供電。
【專利摘要】本實用新型設計了一種置于拐杖底端應用于康復階段的壓力感應負重監(jiān)控儀，主要應用于術(shù)后康復階段的負重練習，作為負重練習的一種康復器械，為患者和康復師提供更加準確的信息和依據(jù)，從而促進康復訓練的質(zhì)量和效果。本實用新型由置于拐杖底端的測力模塊、放大器、處理單元、人機界面、報警裝置五個模塊組成，其特征在于：測力模塊安裝在拐杖下端；處理單元、放大器和報警裝置被封裝在一個盒子里。通過模式選擇按鍵來設置不同康復時期拐杖底端應承受的重量范圍，并用單片機把壓力傳感器所感受的力和設置的力的范圍相比較，判斷患腿所承受的重量是否在正確的承重范圍內(nèi)，繼而通過報警器來提示患者其患腿所承受的重量是過大還是過小。
【IPC分類】A61B5-22, A61H3-02
【公開號】CN204521462
【申請?zhí)枴緾N201420712507
【發(fā)明人】時會娟, 李崇嶺, 劉卉
【申請人】時會娟, 劉卉, 李崇嶺
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2014年11月25日