CN105662680A - 一种下肢术后康复训练智能鞋 - Google Patents

一种下肢术后康复训练智能鞋 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种下肢术后康复训练智能鞋，包括Wifi无线通讯模块、电源管理模块、锂电池(8)、主控模块、充电/工作指示灯以及智能鞋主体(2)，智能鞋主体(2)底部前后位置各装有一对半桥式称重压力传感器(6)，半桥式称重压力传感器(6)用于实时采集使用者训练时的足底压力信息；半桥式称重压力传感器(6)因受压变形所产生的电阻信息通过电平转化送至主控模块；Wifi无线通讯模块支持标准TCP/IP协议，Wifi无线通讯模块通过Internet进行数据传输，并将患者训练的临床数据自主上传至云端服务器；本发明同现有技术相比，使用方便，理念超前，能够就地和远程进行医患关联，有效解决了现有的下肢术后康复***的不足，可在骨科类康复科室中推广使用。

Description

一种下肢术后康复训练智能鞋
[技术领域]
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种下肢术后康复训练智能鞋。
[背景技术]
近年来，随着人们生活水平和国民综合素质的提高，人们对自身身体状况的关注和认知程度也达了一个全新的高度。下肢骨疾作为骨科类疾病的高发病症，在下肢术后康复训练过程中由于缺乏明确的指导及有效的监测手段，患者往往对负重的力度及时机掌握不佳，负重过轻不利于骨质修复，过早过度负重则有可能造成再次骨折，内置物断裂等严重后果。另一方面，患者的负重训练执行情况无法及时反馈给医生，医患缺乏有效沟通，临床资料流失。
其术后的康复训练过程中实时检测患者的负重力度起着至关重要的作用。常规的辅助训练器具有拐杖及助行器存在一定弊端：
(1)无法知道患者负重的力度；
(2)无法将康复训练过程中的信息即时反馈给医生；
(3)大量临床数据丢失，这很大程度上抑制了术后康复***的快速发展；
(4)患者在康复期间需要在医院观察治疗，这也从一定程度上增加了医院病房的压力，降低了病房使用的流动性和合理性。
而目前的术后康复的训练模式和效果已不能满足医生和患者的需求。因此，若能够进行定量训练，自主记录患者训练恢复期间的临床数据，帮助医学专家进行定性分析，方便携带，不拘泥于医院单一恢复训练场所的术后康复产品将成为术后康复***快速发展的助推器。本发明就是基于该理念，其将具有非常重要的意义。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种下肢术后康复训练智能鞋，使用方便，理念超前，能够就地和远程进行医患关联，有效解决了现有的下肢术后康复***的不足，可在骨科类康复科室中推广使用。
为实现上述目的设计一种下肢术后康复训练智能鞋，包括半桥式称重压力传感器6、Wifi无线通讯模块、电源管理模块、锂电池8、主控模块、充电/工作指示灯以及智能鞋主体2，其中，所述智能鞋主体2底部前后位置各装有一对半桥式称重压力传感器6，所述半桥式称重压力传感器6用于实时采集使用者训练时的足底压力信息；所述半桥式称重压力传感器6因受压变形所产生的电阻信息通过电平转化送至主控模块，所述主控模块通过计算得到半桥式称重压力传感器6被作用的压力值；所述Wifi无线通讯模块支持标准TCP/IP协议，所述Wifi无线通讯模块通过Internet进行数据传输，以实现医生与患者之间的互动，并将患者训练的临床数据自主上传至云端服务器；所述电源管理模块用于实现整个***的电源分配以及锂电池8管理；所述充电/工作指示灯用于显示锂电池8和***的工作状态。
所述半桥式称重压力传感器6分布于智能鞋主体2的前鞋掌1、后鞋掌11位置下方，所述智能鞋主体2的脚心位置处置有锂电池8和控制板10，所述智能鞋主体2的脚跟位置配置有USB充电接口、***工作指示灯、电源工作指示灯和电源开关，所述电源开关采用软启动方式。
所述智能鞋主体2的前部装有前扣带，所述智能鞋主体2的中部装有后扣带，所述前扣带、后扣带均为可调自锁式扣带。
所述智能鞋主体2的脚后跟处增设有护板，所述护板采用镂空设计，所述护板运用人体工学设置为适应脚踝部的曲线结构。
所述智能鞋主体2的鞋底板4上加装有工字形加强板5，所述工字形加强板5采用高强度7075铝合金材料制成，所述鞋底板4与智能鞋主体2接触面之间设有密封垫3。
所述密封垫3采用海绵橡胶。
所述智能鞋主体2与脚掌贴合部位设有两块缓冲垫，所述缓冲垫采用柔性软胶材质制成。
所述缓冲垫设置为弧形结构，所述缓冲垫上设置有凸点。
所述锂电池8装于智能鞋主体2内部的电池舱内，所述电池舱开口朝下，所述锂电池8上方增设有电池护垫9，所述锂电池8下方电池舱开口处设有电池舱盖7。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
(1)能够实时精确地检测使用者进行恢复训练的力度和强度，有助于医生可定量为患者配置恢复训练处方；
(2)具有网络连接功能，患者训练的临床数据自主上传至云端服务器，防止临床数据丢失，方便医学专家对临床数据进行分析，为医学研究提供数据支撑；
(3)具有超高的用户体验感，其使用地点基本不受限制，且使用安全、体积小、容量大的Li聚合物电池，使得***续航能力长达10小时；
(4)采用半桥式称重压力传感器，采集精度非常高；
综上：本发明所述的下肢术后康复训练智能鞋，使用方便，理念超前，能够就地和远程进行医患关联，是医学、人体动力学、电子应用科学、3D打印和互联网科技等多种学科的完美结合，有效地解决上述现有的下肢术后康复***的不足，可在骨科类康复科室中推广使用。
[附图说明]
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是本发明的外部结构示意图；
图3是图2中Ⅰ处的局部放大示意图；
图4是本发明的***原理框图；
图中：1、前鞋掌2、智能鞋主体3、密封垫4、鞋底板5、工字形加强板6、半桥式称重压力传感器7、电池舱盖8、锂电池9、电池护垫10、控制板11、后鞋掌12、电路板。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
如附图所示，本发明包括：半桥式称重压力传感器6、Wifi无线通讯模块、电源管理模块、锂电池8、主控模块、充电/工作指示灯以及智能鞋主体2，其中，智能鞋主体2底部前后位置各装有一对半桥式称重压力传感器6，半桥式称重压力传感器6用于实时采集使用者训练时的足底压力信息；半桥式称重压力传感器6因受压变形所产生的电阻信息通过电平转化送至主控模块，主控模块通过智慧计算最终得到半桥式称重压力传感器6被作用的压力值；Wifi无线通讯模块支持标准TCP/IP协议，Wifi无线通讯模块通过Internet进行数据传输，以实现医生与患者之间的友好互动，并将患者训练的临床数据自主上传至云端服务器；电源管理模块用于实现整个***的电源分配以及锂电池8管理，这使得智能鞋能够安全稳定地为使用者提供服务；充电/工作指示灯用于显示锂电池8和***的工作状态。
本发明所述的下肢术后康复训练智能鞋的主体结构采用3D打印技术，结构配置科学合理，充分体现了人体动力学的原理。半桥式称重压力传感器6分布于智能鞋主体2的前鞋掌1、后鞋掌11位置下方，智能鞋主体2的脚心位置处置有锂电池8和控制板10，智能鞋主体2的脚跟位置配置有USB充电接口、***工作指示灯、电源工作指示灯和电源开关，电源开关采用软启动方式，使用手感良好；锂电池8装于智能鞋主体2内部的电池舱内，电池舱开口朝下，锂电池8上方增设有电池护垫9，锂电池8下方电池舱开口处设有电池舱盖7。
本发明所述智能鞋具有防尘和防水功能，使用场所基本不受限制。智能鞋主体2的前部装有前扣带，智能鞋主体2的中部装有后扣带，前扣带、后扣带均为可调自锁式扣带，从而可很好的根据不同脚码大小进行调节。智能鞋主体2的脚后跟处增设有护板，护板采用镂空设计，在减轻重量的同时又充分考虑了强度，并运用人体工学适应脚踝部曲线，可进行前后调节及锁定，避免在恢复训练过程中的二次伤害。
本发明中，智能鞋主体2的鞋底板4轻薄，为增加其强度，在该鞋底板4上加装了一块工字形加强板5，工字形加强板5采用高强度7075铝合金材料制成，鞋底板4与智能鞋主体2接触面之间设有密封垫3，密封垫3采用柔软的海绵橡胶。在智能鞋主体2与脚掌贴合部位设有两块缓冲垫，缓冲垫采用柔性软胶材质制成，为了减轻患者在训练时的疼痛，缓冲垫在构造上使用弧形，并在缓冲垫上设置有凸点，贴合脚掌，舒适且美观，为使用者提供了良好的穿戴体验。
本发明的技术性能特性为：
(1)压力信号采集频率为25Hz/S；
(2)压力测量范围0～200Kg，压力分辨率为0.1Kg；
(3)测量精度在1％以上；
(4)支持标准TCP/IP协议；
(5)Wifi数据传输距离100-300米；
(6)支持IEEE802.11n、IEEE802.11g、IEEE802.11b无线标准；
(7)无线传输速度150Mbps(IEEE802.11n)、51Mbps(IEEE802.11g)、11Mbps(IEEE802.11b)；
(8)通讯信道数1-14；
(9)通讯频率范围2.4-2.4835G；
(10)通讯发射功率15-18DBM；
(11)支持无线安全功能，64/128/152位WEP加密，WPA/PSK、WPA2/PSK、WPA/PSK2加密机制；
(12)防尘、防水；
(13)***续航能力10小时。
本发明的功能特性如下：
(1)压力数据采集功能：智能鞋底部装有两对半桥式称重压力传感器(应变片原理)，可实时采集患者训练时足底压力信息。提供了5段压力数据标定功能，在0～200Kg内自主灵活标定，保证测量精度在1％以内。
(2)传感器压力信号处理功能：主控模块提供了两路高达24位AD采样通道。足底称重压力传感器因受压变形所产生的电阻信息通过电平转化送至主控模块，主控模块通过智慧计算最终得到压力传感被作用的压力值。
(4)无线数据通信功能：智能鞋具有Wifi无线联网功能，支持标准TCP/IP协议，可通过Internet传输数据。医生可通过网络将制定训练处方下置到指定的患者，同时智能鞋将患者训练的临床数据自主上传至百度云服务器供患者的主任医师和其他医学专家查阅分析。
(5)电源管理功能：智能鞋具有电源管理功能。电源的使用情况将实时的反馈给使用者。智能鞋的供电方式有两种：外部USB和内部锂电池。两种供电方式可同时存在。电源管理***使用智慧电能平衡电路，在USB、锂电池和应用***负载之间安全透明的分配电能。电源管理***提供4路稳压电源输出，输出电压可调；实时检测供电***电压、电流、温度等信息；具有过/欠压、过温、过流保护功能；实时监测与管理Li电池的充电库伦和放电功率等参数。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：包括半桥式称重压力传感器(6)、Wifi无线通讯模块、电源管理模块、锂电池(8)、主控模块、充电/工作指示灯以及智能鞋主体(2)，其中，
所述智能鞋主体(2)底部前后位置各装有一对半桥式称重压力传感器(6)，所述半桥式称重压力传感器(6)用于实时采集使用者训练时的足底压力信息；
所述半桥式称重压力传感器(6)因受压变形所产生的电阻信息通过电平转化送至主控模块，所述主控模块通过计算得到半桥式称重压力传感器(6)被作用的压力值；
所述Wifi无线通讯模块支持标准TCP/IP协议，所述Wifi无线通讯模块通过Internet进行数据传输，以实现医生与患者之间的互动，并将患者训练的临床数据自主上传至云端服务器；
所述电源管理模块用于实现整个***的电源分配以及锂电池(8)管理；
所述充电/工作指示灯用于显示锂电池(8)和***的工作状态。
2.如权利要求1所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述半桥式称重压力传感器(6)分布于智能鞋主体(2)的前鞋掌(1)、后鞋掌(11)位置下方，所述智能鞋主体(2)的脚心位置处置有锂电池(8)和控制板(10)，所述智能鞋主体(2)的脚跟位置配置有USB充电接口、***工作指示灯、电源工作指示灯和电源开关，所述电源开关采用软启动方式。
3.如权利要求1或2所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述智能鞋主体(2)的前部装有前扣带，所述智能鞋主体(2)的中部装有后扣带，所述前扣带、后扣带均为可调自锁式扣带。
4.如权利要求3所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述智能鞋主体(2)的脚后跟处增设有护板，所述护板采用镂空设计，所述护板运用人体工学设置为适应脚踝部的曲线结构。
5.如权利要求4所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述智能鞋主体(2)的鞋底板(4)上加装有工字形加强板(5)，所述工字形加强板(5)采用高强度7075铝合金材料制成，所述鞋底板(4)与智能鞋主体(2)接触面之间设有密封垫(3)。
6.如权利要求5所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述密封垫(3)采用海绵橡胶。
7.如权利要求6所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述智能鞋主体(2)与脚掌贴合部位设有两块缓冲垫，所述缓冲垫采用柔性软胶材质制成。
8.如权利要求7所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述缓冲垫设置为弧形结构，所述缓冲垫上设置有凸点。
9.如权利要求8所述的下肢术后康复训练智能鞋，其特征在于：所述锂电池(8)装于智能鞋主体(2)内部的电池舱内，所述电池舱开口朝下，所述锂电池(8)上方增设有电池护垫(9)，所述锂电池(8)下方电池舱开口处设有电池舱盖(7)。
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