本發(fā)明涉及一種基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著老齡化的日趨嚴(yán)重，針對老年人群的醫(yī)療設(shè)備迎來了更多的需求。對于老年人來說，腿部肌肉的老化是一個比較常見的問題，腿部肌肉老化以后，老年人會比較容易摔倒，而且由于老年人多有骨質(zhì)疏松的情況，因此摔倒后可能會帶來其它的損傷，因此，提供一種預(yù)防老年人摔倒的器械就成為一種提升老年人安全水平的事情。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于肌電信號的防跌倒裝置，以有效防止老年人跌倒。

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，其特征在于，包括：腰部固定環(huán)，套在使用者的腰部；兩個腿部固定環(huán)，套在使用者的腿部；支撐件，兩端分別與兩個腿部固定環(huán)固定連接；第一轉(zhuǎn)軸，上端與腰部固定環(huán)轉(zhuǎn)動連接；第二轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸的下端；第一支撐桿，上端與第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接；第三轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在支撐件上；第四轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在第三轉(zhuǎn)軸的下端；第二支撐桿，上端與第四轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接；電極片，設(shè)置在兩個腿部固定環(huán)的內(nèi)側(cè)；六軸陀螺儀，設(shè)置在支撐件中，檢測傾斜角度；第一轉(zhuǎn)軸和第三轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，第二轉(zhuǎn)軸和第四轉(zhuǎn)軸在垂直于水平面的各個方向上轉(zhuǎn)動，第一支撐桿的下端轉(zhuǎn)動連接在第二支撐桿的中部，控制模塊，處理電極片檢測到的肌電信號，與預(yù)置的特征曲線進行比對，判斷是否跌倒，如果判斷結(jié)果為是，則根據(jù)六軸陀螺儀檢測的跌倒方向，控制第二支撐桿轉(zhuǎn)向跌倒方向，并且將第二支撐桿的前端向前伸出。

進一步，本發(fā)明的基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，還可以具有這樣的特征：其中，第二支撐桿的前端具有防滑頭。

進一步，本發(fā)明的基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，還可以具有這樣的特征：其中，支撐件的側(cè)面還具有凹槽，收納第二支撐桿。

本發(fā)明還提供一種防跌倒方法，利用如上述任意一項的基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，將腰部固定環(huán)，套在使用者的腰部；

步驟二，將兩個腿部固定環(huán)固定在使用者小腿的上下兩端；

步驟三，先采集一段時間的正常肌電曲線，作為正常參照，采集時間可以設(shè)置為半小時或者一小時；

步驟四，控制模塊連續(xù)采集使用者小腿部位的肌電信號，并與預(yù)置在控制模塊中的肌電特征曲線進行比對，如果肌電信號符合肌電特征曲線，則控制模塊根據(jù)六軸陀螺儀檢測的跌倒方向，控制第二支撐桿轉(zhuǎn)向跌倒方向，并且控制第二支撐桿向外側(cè)展開，同時支撐桿的前端向前伸出。同時第一支撐桿也跟隨第二支撐桿轉(zhuǎn)向，并配合第二支撐桿的展開相應(yīng)的收縮，當(dāng)?shù)诙螚U的前端接觸地面時，第一支撐桿保持當(dāng)前的長度，或者略有伸長，以對使用者的腰部進行有效支撐，恢復(fù)使用者的重心，防止跌倒；

步驟五，在使用者站穩(wěn)后，控制模塊接收使用者的指令，或者在站穩(wěn)后的預(yù)定時間后，控制模塊控制第一支撐桿和第二支撐桿收起。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的基于肌電信號的防跌倒設(shè)備，由于基于特征肌電信號判斷是否存在跌倒的情況，再根據(jù)六軸陀螺儀判斷跌倒的方向，同時控制系統(tǒng)控制第一支撐桿和第二支撐桿轉(zhuǎn)到跌倒方向上進行支撐，防止跌倒。

進一步，由于同時具有支撐腰部的第一支撐桿和支撐腿部的第二支撐桿，因此使得支撐的效果更穩(wěn)固。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于肌電信號的防跌倒設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸處的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是基于肌電信號的防跌倒設(shè)備的下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，基于肌電信號的防跌倒設(shè)備包括：腰部固定環(huán)11，兩個腿部固定環(huán)：第一腿部固定環(huán)12和第二腿部固定環(huán)13，第一轉(zhuǎn)軸14，第二轉(zhuǎn)軸15，第一支撐桿16，第三轉(zhuǎn)軸17，第四轉(zhuǎn)軸(圖中未顯示)，第二支撐桿19，防滑頭20，收納槽21，支撐件22。

腰部固定環(huán)11，套在使用者的腰部。

第一腿部固定環(huán)12和第二腿部固定環(huán)13，套在使用者的腿部，可以選擇套在大腿上或者套在小腿上，本實施方式以套在小腿上為例進行說明。

支撐件22，兩端分別與兩個腿部固定環(huán)固定連接；

如圖2所示，第一轉(zhuǎn)軸14，上端與腰部固定環(huán)14轉(zhuǎn)動連接，下端設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸15；

第一支撐桿16的上端與第二轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動連接，第一轉(zhuǎn)軸在水平面的方向內(nèi)轉(zhuǎn)動，第二轉(zhuǎn)軸15在與水平面垂直的各個面內(nèi)轉(zhuǎn)動。

如圖3所示，第三轉(zhuǎn)軸17，設(shè)置在支撐件22上；第四轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在第三轉(zhuǎn)軸17的下端。

第二支撐桿19，上端與第四轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接；電極片23，設(shè)置在第一腿部固定環(huán)12和第二腿部固定環(huán)13的內(nèi)側(cè)，對相應(yīng)部分的肌肉進行肌電信號采集。

六軸陀螺儀(圖中未顯示)，設(shè)置在支撐件22中，檢測傾斜角度。

第一支撐桿16的下端轉(zhuǎn)動連接在第二支撐桿19的中部。當(dāng)?shù)诙螚U19收起時，第一支撐桿16伸長，當(dāng)?shù)诙螚U19展開時，第一支撐桿16縮短，當(dāng)?shù)诙螚U19的前端與地面接觸時，第一支撐桿16向伸長的方向施力，下端輔助第二支撐桿19支撐，上端支撐使用者的腰部。

第二支撐桿19在平時收納在支撐件22側(cè)面上形成的凹槽槽中，為了不阻礙第二支撐桿19向正前方和正后方轉(zhuǎn)動，收納槽的兩側(cè)均為開放式。本文中所說的正前方和正后方是以人的前進方向為基準(zhǔn)的。

控制模塊(圖中未顯示)，處理電極片23檢測到的肌電信號，與預(yù)置的肌電特征曲線進行比對，判斷是否跌倒，如果判斷結(jié)果為是，則根據(jù)六軸陀螺儀檢測的跌倒方向，控制第二支撐桿19轉(zhuǎn)向跌倒方向，并且將第二支撐桿19的前端向前伸出。

本實施方式中所說的肌電特征曲線是根據(jù)人摔倒時，小腿后側(cè)的腓腸肌會反射性的持續(xù)緊張，此時發(fā)出的大量高頻的肌電信號即可作為特征曲線來使用。當(dāng)然，在其它的實施方式中也可以采用其它的具有顯著特征的肌電曲線來做為特征曲線。

第一轉(zhuǎn)軸14和第三轉(zhuǎn)軸17同步轉(zhuǎn)動。

第二支撐桿19的前端具有防滑頭20，當(dāng)?shù)诙螚U19的前端伸長到接觸地面時，起到防滑的作用。第一支撐桿和第二支撐桿可以采用液壓桿或者氣動桿。

如果使用者僅為一側(cè)的腿腳力量不足，則只需要安裝一側(cè)的第一支撐桿和第二支撐桿。如果使用者兩側(cè)的腿腳均力量不足，則需要在腰部固定環(huán)11的兩側(cè)對稱的設(shè)備第一支撐桿和第二支撐桿以及轉(zhuǎn)軸和腿部固定環(huán)等其它結(jié)構(gòu)。

基于肌電信號的防跌倒設(shè)備的工作過程如下：

首先，將腰部固定環(huán)11，套在使用者的腰部固定好。

然后，將兩個腿部固定環(huán)固定在使用者小腿的上下兩端。

第三，先采集一段時間的正常肌電曲線，作為正常參照。采集時間可以設(shè)置為半小時或者一小時。

第四，控制模塊連續(xù)采集使用者小腿部位的肌電信號，并與預(yù)置在控制模塊中的肌電特征曲線進行比對，如果肌電信號符合肌電特征曲線，則控制模塊根據(jù)六軸陀螺儀檢測的跌倒方向，控制第二支撐桿19轉(zhuǎn)向跌倒方向，并且控制第二支撐桿19向外側(cè)展開，同時支撐桿的前端向前伸出。同時第一支撐桿16也跟隨第二支撐桿19轉(zhuǎn)向，并配合第二支撐桿的展開相應(yīng)的收縮，當(dāng)?shù)诙螚U19的前端接觸地面時，第一支撐桿保持當(dāng)前的長度，或者略有伸長，以對使用者的腰部進行有效支撐，恢復(fù)使用者的重心，防止跌倒。

第五，在使用者站穩(wěn)后，控制模塊接收使用者的指令，或者在站穩(wěn)后的一定時間后，例如5秒，控制模塊控制第一支撐桿和第二支撐桿收起。