本發(fā)明涉及一種智能化可穿戴假肢裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

斷肢殘疾者一般都會(huì)裝上假肢, 現(xiàn)有對(duì)于假肢使用者裝上假肢訓(xùn)練過程都是依靠康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)生的肉眼觀察容易出現(xiàn)偏差,訓(xùn)練效果無法得到有效提升和客觀量化考核。由于殘肢與接收腔，假肢關(guān)節(jié)配件，組裝訓(xùn)練過程，技師水平，材料選擇，功能性配件，都會(huì)對(duì)殘疾人產(chǎn)生不同影響?，F(xiàn)有假肢使用訓(xùn)練過程都是依靠康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)生的肉眼觀察容易出現(xiàn)偏差。訓(xùn)練效果無法得到有效提升和客觀量化考核。目前在國內(nèi)和國外還沒有出現(xiàn)防殘肢使用過度系統(tǒng)，這也使得假肢使用者在因?yàn)闅堉つw表面神經(jīng)較弱情況下經(jīng)常過度使用殘肢，從而使得殘肢過度磨損受傷?，F(xiàn)有假肢包裹著殘肢，使得殘疾人無法從外部觀察到殘肢的狀況,殘肢使用過度導(dǎo)致水腫，淤青，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致組織壞死需要再次截肢,不良步態(tài)以及過度運(yùn)動(dòng)對(duì)假肢使用者身體造成不良影響。因此急需加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明的目的是提供一種智能化可穿戴假肢裝置及其應(yīng)用,本發(fā)明的目的是通過采用如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

首先先做一智能化可穿戴假肢裝置，所述的智能化可穿戴假肢裝置設(shè)有加速度計(jì)電路、角速度計(jì)電路、溫度感應(yīng)器電路、濕度感應(yīng)器電路、處理器電路、存儲(chǔ)芯片、GPRS模塊電路，藍(lán)牙模塊電路、警示燈驅(qū)動(dòng)器、喇叭、震動(dòng)電機(jī)電路、電源電路等；所述的加速度計(jì)電路輸出端與處理器電路輸入端電連接；角速度計(jì)電路與處理器電路電連接；溫度感應(yīng)器電路輸出端與處理器電路輸入端電連接；濕度感應(yīng)器電路輸出端與處理器電路輸入端電連接；存儲(chǔ)芯片與處理器電路電連接；GPRS模塊電路與處理器電路電連接；藍(lán)牙模塊電路與處理器電路電連接；處理器電路輸入端與警示燈驅(qū)動(dòng)器輸出端電連接；處理器電路輸入端與喇叭輸出端電連接；處理器電路輸入端與震動(dòng)電機(jī)電路輸出端電連接；處理器電路輸入端與電源電路輸出端電連接。

然后將裝置應(yīng)用于監(jiān)測(cè)殘肢體征，其應(yīng)用方法是將本裝置處理器與信息接收及發(fā)射器相連接，將本裝置處理器采集的信息送到云端數(shù)據(jù)服務(wù)器，該云端數(shù)據(jù)服務(wù)器在通過智能化可穿戴假肢裝置獲取每個(gè)假肢使用者的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并反饋分析結(jié)果供假肢使用者查看。讓假肢使用者親友和自己通過手機(jī)參看訓(xùn)練效果和假肢日常使用情況。提醒假肢使用者保護(hù)殘肢免于過度使用造成受傷，

云端數(shù)據(jù)服務(wù)器中設(shè)有：訓(xùn)練分析模塊、靜態(tài)站立分析模塊、動(dòng)態(tài)動(dòng)作分析模塊:

a.訓(xùn)練分析模塊：根據(jù)假肢康復(fù)訓(xùn)練教案檢查假肢使用者假肢動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)，分析所需調(diào)整動(dòng)作的幅度；

b.靜態(tài)站立分析模塊，分析假肢使用者獲得雙腿站立的平衡狀態(tài)，觀察雙腳左右平衡情況和受力傾向，以便調(diào)整自我站姿或者進(jìn)行進(jìn)一步矯正訓(xùn)練。

c.動(dòng)態(tài)動(dòng)作分析模塊，監(jiān)測(cè)并分析假肢使用者除站立以為的一切運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括但不限于走路、跑步、上下樓梯、上下坡等運(yùn)動(dòng)。該模塊會(huì)記錄并糾正假肢使用者的錯(cuò)誤假肢動(dòng)作。同時(shí)，用于分析假肢康復(fù)訓(xùn)練結(jié)果和日常假肢使用情況。如果假肢使用者假肢使用過度則會(huì)提示警報(bào)。

智能化可穿戴假肢裝置上的靜態(tài)站立分析模塊和動(dòng)態(tài)動(dòng)作分析模塊是會(huì)由云端數(shù)據(jù)服務(wù)器不斷優(yōu)化的。具體原理是云端數(shù)據(jù)服務(wù)器利用智能化可穿戴裝置不斷采集假肢使用者的動(dòng)作數(shù)據(jù)不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別算法，從而得到更加準(zhǔn)確的動(dòng)作分析模塊，并將優(yōu)化動(dòng)作分析模塊通過無線通訊的方式傳輸給智能化可穿戴假肢裝置。

云端數(shù)據(jù)服務(wù)器通過分析每個(gè)假肢使用者的假肢訓(xùn)練數(shù)據(jù)可以自動(dòng)優(yōu)化假肢康復(fù)訓(xùn)練方法內(nèi)的具體參數(shù)，如訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)，訓(xùn)練動(dòng)作等。進(jìn)一步提供康復(fù)訓(xùn)練效果。

云端數(shù)據(jù)服務(wù)器通過分析每個(gè)假肢使用者的假肢訓(xùn)練數(shù)據(jù)，可以提前預(yù)警適量使用假肢，反饋假肢使用者和康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)生整體的康復(fù)訓(xùn)練效果。根據(jù)大數(shù)據(jù)幫助假肢及其他假肢矯正裝置廠商生產(chǎn)更適合假肢患者的裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以幫助假肢使用者避免殘肢使用過度的情況，這也是本發(fā)明的一大創(chuàng)新特色:當(dāng)殘疾人運(yùn)動(dòng)量過大時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)有缺陷的殘肢很難通過皮膚神經(jīng)感受到疼痛;本發(fā)明為假肢使用者設(shè)計(jì)了訓(xùn)練動(dòng)作指導(dǎo)提示、日常殘肢動(dòng)作評(píng)估和殘肢使用過度提醒的工作狀態(tài)，并且這三種工作狀態(tài)可以同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)假肢使用者在訓(xùn)練時(shí)，提示假肢使用者殘肢動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)假肢使用者需要日常殘肢動(dòng)作評(píng)估是，評(píng)估假肢使用者每天或者每周的靜態(tài)站立平衡情況和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作的殘肢使用情況，當(dāng)假肢使用者在使用殘肢使用過度提醒時(shí)，可以在殘肢使用過度時(shí)獲得智能化可穿戴假肢裝置的提醒,監(jiān)測(cè)殘肢體征，提醒假肢使用者保護(hù)殘肢免于過度使用造成受傷的功能,本發(fā)明的智能化可穿戴假肢裝置適應(yīng)于不同下肢截肢的殘疾人。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的智能化可穿戴假肢裝置一種電路方框示意圖。

圖2是本發(fā)明一種應(yīng)用流程圖；

圖3是本發(fā)明的應(yīng)用的智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)交互圖；

圖4是本發(fā)明的應(yīng)用的智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)原理圖；

圖1中數(shù)字說明：

1-加速度計(jì)電路 2-角速度計(jì)電路 3-溫度感應(yīng)器電路

4-濕度感應(yīng)器電路 5-處理器電路 6-存儲(chǔ)芯片 7-GPRS模塊電路 8-藍(lán)牙模塊電路 9-警示燈驅(qū)動(dòng)器 10-喇叭 11-震動(dòng)電機(jī)電路 12-電源電路。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。(應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明)。

首先先做一智能化可穿戴假肢裝置，如圖1所示，本智能化可穿戴假肢裝置設(shè)有加速度計(jì)電路1、角速度計(jì)電路2、溫度感應(yīng)器電路3、濕度感應(yīng)器電路4、處理器電路5、存儲(chǔ)芯片6、GPRS模塊電路7，藍(lán)牙模塊電路8、警示燈驅(qū)動(dòng)器9、喇叭10、震動(dòng)電機(jī)電路11、電源電路12；所述的智能化可穿戴假肢裝置的加速度計(jì)電路1輸出端與處理器電路5輸入端電連接；角速度計(jì)電路2與處理器電路5輸入端電連接；溫度感應(yīng)器電路3輸出端與處理器電路5輸入端電連接；濕度感應(yīng)器電路4輸出端與處理器電路5輸入端電連接；存儲(chǔ)芯片6輸入端輸出端與處理器電路5輸入端輸出端電連接；GPRS模塊電路7輸入端輸出端與處理器電路5輸入端輸出端電連接；藍(lán)牙模塊電路8輸入端輸出端與處理器電路5輸入端輸出端電連接；處理器電路5輸入端與警示燈驅(qū)動(dòng)器9輸出端電連接；處理器電路5輸入端與喇叭10輸出端電連接；處理器電路5輸入端與震動(dòng)電機(jī)電路11輸出端電連接；處理器電路5輸入端與電源電路12輸出端電連接。

本發(fā)明的智能化可穿戴假肢裝置分析處理假肢使用者的運(yùn)動(dòng)信號(hào)并給出反饋：當(dāng)處理器電路5收到加速度計(jì)電路1、角速度計(jì)電路2、溫度感應(yīng)器電路3和濕度感應(yīng)器電路4的信號(hào)后，處理器電路5會(huì)分析出靜態(tài)站立數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并輸出給存儲(chǔ)芯片6、GPRS模塊電路7，藍(lán)牙模塊電路8，然后可通過GPRS或者藍(lán)牙的方式無線傳輸?shù)郊僦褂谜呤謾C(jī)上。

本智能化可穿戴假肢裝置，可組裝在一塊電路板后組裝在金屬殼或塑料殼內(nèi)，假肢使用者將智能化可穿戴假肢裝置佩戴在假肢或者殘肢，即可實(shí)現(xiàn)以上的工作過程和功能。例如:將本實(shí)用智能化可穿戴假肢裝置組裝在一塊電路板上后裝在金屬殼或塑料殼內(nèi)，金屬殼或塑料殼可內(nèi)嵌在假肢內(nèi)部或者懸掛在假肢表面或者捆綁在殘肢上，即可完成智能化可穿戴假肢裝置的佩戴。本智能化可穿戴假肢裝置的裝配優(yōu)點(diǎn)是：安裝靈活、方便，可實(shí)現(xiàn)與各種不同下肢截肢患者的各種不同假肢適配。

本發(fā)明的智能化可穿戴假肢裝置的工作:

當(dāng)處理器5監(jiān)測(cè)到假肢使用者正在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)提示用戶動(dòng)作完成情況。具體提示過程是：處理器電路5會(huì)分析出靜態(tài)站立數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，然后處理器5評(píng)估假肢使用者康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作的是否標(biāo)準(zhǔn)并將電信號(hào)輸入到警示燈驅(qū)動(dòng)器9，警示燈驅(qū)動(dòng)器9將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)閃爍警示燈以提示假肢使用者；喇叭10將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲波信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)發(fā)出警示音以提示假肢使用者；處理器5將電信號(hào)輸入到震動(dòng)電機(jī)電路11，震動(dòng)電機(jī)電路11將電信號(hào)轉(zhuǎn)為震動(dòng)信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)發(fā)出震動(dòng)以提示假肢使用者訓(xùn)練動(dòng)作達(dá)標(biāo)了。

當(dāng)處理器5監(jiān)測(cè)到假肢使用者殘肢使用過度時(shí)會(huì)警示假肢使用者。具體提示過程是：處理器5將電信號(hào)輸入到警示燈驅(qū)動(dòng)器9，警示燈驅(qū)動(dòng)器9將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)閃爍警示燈以提醒假肢使用者；處理器5將電信號(hào)輸入到喇叭10，喇叭10將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲波信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)發(fā)出提醒音以警示假肢使用者；處理器5將電信號(hào)輸入到震動(dòng)電機(jī)電路11，震動(dòng)電機(jī)電路11將電信號(hào)轉(zhuǎn)為震動(dòng)信號(hào)，短時(shí)間內(nèi)發(fā)出震動(dòng)以提醒假肢使用者。

實(shí)施例1

如圖2所示為本發(fā)明智能化可穿戴假肢裝置一種應(yīng)用方法，所述的應(yīng)用包括如下步驟：

步驟S1，通過藍(lán)牙方式綁定手機(jī)和智能化可穿戴假肢裝置后，立即從云端數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取優(yōu)化后的動(dòng)作分析算法和訓(xùn)練課程的細(xì)節(jié)參數(shù)。

步驟S2，智能化可穿戴假肢裝置判斷用戶是否通過手機(jī)打開了訓(xùn)練模式，若成功，則轉(zhuǎn)到步驟S5，若不成功，則轉(zhuǎn)到步驟S3。

步驟S3，根據(jù)智能化可穿戴假肢裝置上的各種傳感器判斷用戶是否處于靜止站立狀態(tài)，若成功，則轉(zhuǎn)到步驟S6，若不成功，則轉(zhuǎn)到步驟S4。

步驟S4，根據(jù)智能化可穿戴假肢裝置上的各種傳感器判斷用戶是否處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若成功，則轉(zhuǎn)到步驟S7。

步驟S5，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師制定并且由云端數(shù)據(jù)服務(wù)器優(yōu)化后的下肢訓(xùn)練課程，該課程設(shè)計(jì)根據(jù)假肢使用者現(xiàn)有狀況和假肢使用水平進(jìn)行進(jìn)行調(diào)整，通過具體動(dòng)作的針對(duì)性訓(xùn)練讓假肢使用者在較短的訓(xùn)練周期內(nèi)提高假肢使用能力。

步驟S6，智能化可穿戴假肢裝置監(jiān)測(cè)假肢使用者站立的重心平衡情況和該靜止動(dòng)作的穩(wěn)定性。

步驟S7，智能化可穿戴假肢裝置分析用戶的具體假肢使用行為和該行為的標(biāo)準(zhǔn)程度。同時(shí)進(jìn)行步驟S8。

步驟S8，智能化可穿戴假肢裝置通過各種傳感器和數(shù)據(jù)判斷的手段監(jiān)測(cè)用戶殘肢使用是否過度，若使用過度，則轉(zhuǎn)到步驟S9。

步驟S9，智能化可穿戴假肢裝置將假肢使用者殘肢使用過度的情況同步發(fā)送到假肢使用者的手機(jī)和云端數(shù)據(jù)服務(wù)器，同時(shí)在智能化可穿戴假肢裝置發(fā)出提示警報(bào)，具體提示警報(bào)的形式包括但不限于，震動(dòng)，發(fā)光，提示音。

步驟S10，將步驟S5、步驟S6和步驟S7所采集和分析的假肢使用者假肢使用數(shù)據(jù)通過無線通訊發(fā)送到云端數(shù)據(jù)服務(wù)器。

步驟S11，云端數(shù)據(jù)服務(wù)器結(jié)合康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師的專業(yè)康復(fù)知識(shí)和智能化可穿戴假肢裝置采集到的假肢使用者假肢使用情況，給出帶有針對(duì)性專業(yè)性的下肢運(yùn)動(dòng)報(bào)告，并將該報(bào)告發(fā)送給假肢使用者和康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師，便于評(píng)估和提高康復(fù)訓(xùn)練效果。

實(shí)施例2

如圖3-4所示為應(yīng)用本發(fā)明構(gòu)成的一種智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)，所述的智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)包括智能化可穿戴假肢裝置，云端數(shù)據(jù)服務(wù)器和智能訓(xùn)練方法：

智能訓(xùn)練方法最初由是專業(yè)的康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師根據(jù)不同截肢情況，不同康復(fù)需求制定的康復(fù)訓(xùn)練矯正和動(dòng)作矯正建議組成的。然后根據(jù)智能化可穿戴下肢裝置采集的假肢使用者運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)服務(wù)器的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，不斷優(yōu)化現(xiàn)有智能訓(xùn)練方法的訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)，訓(xùn)練動(dòng)作指標(biāo)等教程內(nèi)容參數(shù)，從而不斷提高智能假肢訓(xùn)練方法的科學(xué)性和實(shí)用性。進(jìn)一步的，該經(jīng)過優(yōu)化后智能訓(xùn)練方法將會(huì)反饋給康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師，從而提高康復(fù)訓(xùn)練教程的有效性以及康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師的教學(xué)水平。并且，該智能訓(xùn)練方法可以為新增假肢使用者提供康復(fù)訓(xùn)練預(yù)期效果，增加假肢使用者的訓(xùn)練信心。

智能化可穿戴假肢裝置，用于通過各種傳感器采集并分析康復(fù)病人假肢使用信息。其中的感應(yīng)器包括但不限于角速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器。并將這些信息分析結(jié)果通過無線傳輸方式上傳至云端數(shù)據(jù)服務(wù)器和假肢使用者手機(jī)，便于假肢使用者了解自己的假肢使用情況并獲得相關(guān)改進(jìn)建議。

智能化可穿戴假肢裝置采集的信息具體包括的不限于靜態(tài)站立信息，動(dòng)態(tài)活動(dòng)信息，肢體溫濕信息，這些信息反映了假肢使用者是否佩戴合適的假肢以及是否通過了科學(xué)合理的假肢康復(fù)訓(xùn)練和是否過度使用假肢等關(guān)鍵信息。

云端數(shù)據(jù)服務(wù)器接收并存儲(chǔ)這些假肢使用信息后，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)合專家康復(fù)醫(yī)療的專業(yè)知識(shí)，給出針對(duì)該假肢使用者的大周期分析，按周或者按月地評(píng)估假肢使用情況，并給出定制化的康復(fù)建議，方便假肢使用者獲得更好的假肢使用體驗(yàn)。同時(shí)，這些評(píng)估內(nèi)容會(huì)同步發(fā)送到假肢使用者的親朋好友的手機(jī)上，便于假肢使用者獲得更好的看護(hù)和陪護(hù)體驗(yàn)。

假肢使用者使用智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)后可以根據(jù)自身的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)得到針對(duì)自己假肢使用情況的評(píng)估分析報(bào)告和假肢使用建議，從而自助地完成康復(fù)訓(xùn)練，并且在訓(xùn)練后避免錯(cuò)誤使用或者過度使用假肢所造成的危害。

總而言之，本發(fā)明提供了一個(gè)由智能化可穿戴下肢裝置，智能假肢訓(xùn)練方法和云端數(shù)據(jù)服務(wù)器組成的一種智能假肢訓(xùn)練系統(tǒng)，假肢使用者可以利用該系統(tǒng)準(zhǔn)確了解康復(fù)訓(xùn)練進(jìn)展，自助提高假肢使用水平，有效防止殘肢運(yùn)動(dòng)過度帶來的損失,大大提高了假肢使用者的假肢智能化程度，保障假肢使用者殘肢使用的安全性。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。