一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，用于下肢康復(fù)鍛煉的患者出院后進(jìn)行康復(fù)鍛煉監(jiān)測(cè)指導(dǎo)。包括服務(wù)器端、患者端和醫(yī)師端，患者端和醫(yī)師端分別與服務(wù)器端通訊連接；患者端采集硬件設(shè)備監(jiān)測(cè)到的患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并上傳至服務(wù)器端；醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理?；颊叨擞纱┐髦黧w及定位輔件組成，定位輔件與穿戴主體采用無(wú)線通訊連接。穿戴主體包括處理器、動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊。本發(fā)明主要監(jiān)測(cè)短距離行走時(shí)的步態(tài)數(shù)據(jù)，不同于用于跑步記步的穿戴設(shè)備，距離和步態(tài)監(jiān)測(cè)更準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】
一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種步態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于偏癱長(zhǎng)期臥床、腦梗患者，或進(jìn)行下肢手術(shù)如下肢骨折復(fù)位術(shù)及下肢關(guān)節(jié)置換術(shù)后等下肢術(shù)后需要康復(fù)鍛煉的患者，康復(fù)鍛煉非常重要，其中下地行走鍛煉尤為重要，但患者出院后康復(fù)鍛煉往往缺乏指導(dǎo)，而醫(yī)師難以上門監(jiān)測(cè)指導(dǎo)，無(wú)法及時(shí)獲知患者康復(fù)情況，不能及時(shí)進(jìn)行糾正及了解，這造成了患者康復(fù)鍛煉中出現(xiàn)諸多誤區(qū)，影響康復(fù)效果，不正確的鍛煉方式甚至?xí)斐上喾吹男Ч?br>[0003]當(dāng)前市面流通的可穿戴記步設(shè)備著重檢測(cè)跑步時(shí)的步數(shù)和距離，而在較短距離行走上監(jiān)測(cè)并不準(zhǔn)確。下肢術(shù)后需要康復(fù)鍛煉的患者行走距離都較短，現(xiàn)今的記步設(shè)備難以達(dá)到要求，且不具備步態(tài)分析監(jiān)測(cè)功能，更多偏向于健康人的運(yùn)動(dòng)記步和指導(dǎo)。醫(yī)院中使用的步態(tài)分析設(shè)備，體積龐大，不能即時(shí)對(duì)患者步態(tài)進(jìn)行分析，因而不符合術(shù)后下地行走鍛煉的需求。且大型設(shè)備儀器會(huì)讓患者更拘束，非自然狀態(tài)下獲得的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)較自然狀態(tài)有偏差，不利于準(zhǔn)確把握康復(fù)情況，患者往返醫(yī)院也造成不小的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，滿足對(duì)下肢康復(fù)鍛煉的患者出院后進(jìn)行康復(fù)鍛煉監(jiān)測(cè)指導(dǎo)的需求。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，由服務(wù)器端、患者端和醫(yī)師端組成，患者端和醫(yī)師端分別與服務(wù)器端通訊連接；患者端采集硬件設(shè)備監(jiān)測(cè)到的患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并上傳至服務(wù)器端；醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。患者端由穿戴主體及至少一個(gè)定位輔件組成，定位輔件與穿戴主體采用無(wú)線通訊連接。穿戴主體包括處理器、動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊，動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊分別與處理器電路連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述動(dòng)作捕捉單元用于捕捉患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)作信息；生命體征監(jiān)測(cè)單元包括常規(guī)檢測(cè)模塊，用于對(duì)患者生命體征進(jìn)行監(jiān)測(cè)；電池單元用于為穿戴主體供電；反饋模塊在控制器的控制下向患者發(fā)出反饋信息。數(shù)據(jù)連接單元包括有線傳輸模塊和無(wú)線傳輸模塊;輔件配套模塊用于對(duì)定位輔件進(jìn)行位置標(biāo)定;定位輔件與穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元的無(wú)線通訊模塊連接;處理器將動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元以及經(jīng)過(guò)位置標(biāo)定后的定位輔件獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)儲(chǔ)存器進(jìn)行儲(chǔ)存；穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元與服務(wù)器端通訊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。
[0008]進(jìn)一步地，所述動(dòng)作捕捉單元捕捉的患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)作信息包括步長(zhǎng)、步寬、步幅、步頻、步速、支撐期、擺動(dòng)期。
[0009]進(jìn)一步地，所述生命體征監(jiān)測(cè)單元還包括拓展模塊。
[0010]進(jìn)一步地，所述電池單元包括內(nèi)置電池和充電接口。
[0011]進(jìn)一步地，所述穿戴主體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，穿戴主體佩戴于患者腳踝處，所述定位輔件和穿戴主體分離，定位輔件置于患者腹股溝中外1/3處。
[0012]進(jìn)一步地，所述定位輔件為帶顯示屏的定位工具，定位輔件的顯示屏通過(guò)穿戴主體的反饋模塊控制，顯示不同提示消息。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本發(fā)明為可穿戴設(shè)備，患者可以在無(wú)輔助或簡(jiǎn)單輔助下進(jìn)行穿戴，且?guī)缀醪辉黾又w負(fù)擔(dān)，不影響康復(fù)鍛煉。
[0015]本發(fā)明主要監(jiān)測(cè)短距離行走時(shí)的步態(tài)數(shù)據(jù)，不同于用于跑步記步的穿戴設(shè)備，距離和步態(tài)監(jiān)測(cè)更準(zhǔn)確。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)了定位輔件，可以將定位輔件放置于健側(cè)肢體與穿戴主體不同高度位置，通過(guò)位置差，矯正獲取到的步態(tài)數(shù)據(jù)，并可根據(jù)肢體抬高彎曲時(shí)與定位輔件的距離分析關(guān)節(jié)活動(dòng)度及肢體抬尚情況。
[0017]本發(fā)明具有生命體征監(jiān)測(cè)功能，可以檢測(cè)康復(fù)鍛煉時(shí)患者心率的變化，并監(jiān)測(cè)皮溫、血壓、血氧飽和度等情況，可分析患者康復(fù)狀態(tài)。結(jié)合生命體征監(jiān)測(cè)單元的常規(guī)檢測(cè)模塊和拓展模塊的功能可以對(duì)患者肢體恢復(fù)情況，肌張力情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)分析。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為穿戴主體的結(jié)構(gòu)原理框圖
[0019]圖2為定位輔件的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖3為穿戴主體的外形示意圖
[0021 ]圖4為穿戴主體和定位輔件的佩戴位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022 ]以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0023]如圖1、圖2所示，一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，由服務(wù)器端、患者端和醫(yī)師端組成，患者端和醫(yī)師端分別與服務(wù)器端通訊連接?；颊叨瞬杉布O(shè)備監(jiān)測(cè)到的患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并上傳至服務(wù)器端；醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0024]患者端由穿戴主體和至少一個(gè)定位輔件組成，穿戴主體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖3所示；定位輔件和穿戴主體分離，定位輔件為帶顯示屏的定位工具，如圖2所示。
[°°25]穿戴主體包括處理器、動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊，動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊分別與處理器電路連接。
[0026]動(dòng)作捕捉單元用于捕捉患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)作信息，包括步長(zhǎng)、步寬、步幅、步頻、步速、支撐期、擺動(dòng)期等信息。生命體征監(jiān)測(cè)單元包括常規(guī)檢測(cè)模塊和拓展模塊，常規(guī)檢測(cè)模塊用于獲取患者皮溫、血壓、心率、血氧飽和度等數(shù)據(jù)，拓展模塊可隨著技術(shù)完善和不同患者需求，可加入肌力監(jiān)測(cè)、肌電圖監(jiān)測(cè)、水腫檢測(cè)、等功能，且拓展模塊可加入而不僅限于上述幾項(xiàng)內(nèi)容。電池單元包括內(nèi)置電池和充電接口，內(nèi)置電池提供硬件設(shè)備的能源支持。反饋模塊在控制器的控制下，通過(guò)震動(dòng)、報(bào)警或指示燈閃爍等方式向患者反饋信息，并通過(guò)無(wú)線連接在定位輔件上的顯示屏顯示相應(yīng)消息通知。數(shù)據(jù)連接單元包括有線傳輸模塊和無(wú)線傳輸模塊兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。輔件配套模塊用于對(duì)定位輔件進(jìn)行位置標(biāo)定。定位輔件與穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元的無(wú)線通訊模塊連接。處理器將動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元以及經(jīng)過(guò)位置標(biāo)定后的定位輔件獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)儲(chǔ)存器進(jìn)行儲(chǔ)存。穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元與服務(wù)器端通訊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。
[0027]定位輔件與穿戴主體通過(guò)藍(lán)牙模塊進(jìn)行通訊連接，當(dāng)穿戴主體和定位輔件同時(shí)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)通過(guò)藍(lán)牙模塊連接通訊。定位輔件提供肢體距離定位及健側(cè)患側(cè)區(qū)分功能，可以輔助穿戴主體的動(dòng)作捕捉單元進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)步幅、步寬、步長(zhǎng)。并通過(guò)自體位移量監(jiān)測(cè)分析關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)度幅度和肢體離地高度等。通過(guò)穿戴主體中的輔件配套模塊對(duì)定位輔件與穿戴主體的相對(duì)位置進(jìn)行位置標(biāo)定，進(jìn)而對(duì)定位輔件獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，通過(guò)定位輔件和穿戴主體三維位移差，可以判斷出關(guān)節(jié)屈曲程度，并對(duì)肢體離地高度和步幅進(jìn)行校正，獲取更加精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。定位輔件的顯示屏通過(guò)穿戴主體的反饋模塊控制，在不同場(chǎng)景顯示不同提示消息。
[0028]醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取患者動(dòng)作及生命體征數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)患者鍛煉信息分析生成一階段康復(fù)鍛煉情況，繪制康復(fù)鍛煉步數(shù)曲線、肌力變化曲線、每日心率變化曲線、皮溫心電圖等變化曲線，對(duì)患者康復(fù)鍛煉期間信息進(jìn)行總結(jié)并以圖形化方式顯示出來(lái)掌握患者康復(fù)情況，以便給出進(jìn)一步指導(dǎo)。
[0029]以下介紹本發(fā)明的工作原理:
[0030]如圖4所示，穿戴主體佩戴于患者腳踝處，定位輔件置于患者腹股溝中外1/3處，佩戴完好后，開(kāi)機(jī)自動(dòng)校準(zhǔn)位置距離，校準(zhǔn)完成后，反饋模塊綠燈亮，定位輔件上的顯示屏提示佩戴完成。
[0031]數(shù)據(jù)連接單元中的無(wú)線傳輸模塊包含NFC、藍(lán)牙、無(wú)線wifi等無(wú)線連接功能，通過(guò)NFC功能可刷患者入院信息卡，將患者信息輸入處理器中。
[0032]患者下地行走，隨后動(dòng)作捕捉單元對(duì)患者步數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并同時(shí)對(duì)加速度、步幅、步長(zhǎng)、步寬、步頻、步速、支撐期、擺動(dòng)期等進(jìn)行捕捉監(jiān)測(cè)。
[0033]生命體征監(jiān)測(cè)單元對(duì)患者生命體征進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中常規(guī)監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)脈搏、皮溫、肌力、血氧飽和度等。拓展模塊隨著技術(shù)進(jìn)步和不同患者的需求可以加入肌電監(jiān)測(cè)、水腫檢測(cè)等內(nèi)容。
[0034]當(dāng)患者行走時(shí)，動(dòng)作捕捉單元檢測(cè)到行走進(jìn)行記步，并同時(shí)獲取加速度、肢體抬高高度、肌肉緊張度變化，定位輔件結(jié)合穿戴主體中的輔件配套模塊起到對(duì)數(shù)據(jù)的校正作用，通過(guò)定位輔件和穿戴主體三維位移差，可以判斷出關(guān)節(jié)屈曲程度，并對(duì)肢體離地高度和步幅進(jìn)行校正，獲取更加精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0035]校正后獲取的步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征相關(guān)數(shù)據(jù)提交到處理器進(jìn)行處理并保存在存儲(chǔ)器中。
[0036]當(dāng)患者鍛煉步數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)目標(biāo)，或生命體征監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)心率、血壓等發(fā)生大幅變化不適繼續(xù)鍛煉時(shí)，反饋模塊震動(dòng)報(bào)警并顯示紅色警示燈，顯示屏提示休息，并根據(jù)檢測(cè)到的生命體征提示進(jìn)一步處理建議。
[0037]穿戴主體中的電池單元為穿戴主體提供電力支持，充電接口可以通過(guò)電源線為內(nèi)置電池充電，定位輔件為可更換電池設(shè)計(jì)。
[0038]數(shù)據(jù)連接單元包括有線傳輸或無(wú)線傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，并與服務(wù)器端同步，數(shù)據(jù)同步到服務(wù)器端后，醫(yī)師可以通過(guò)醫(yī)師端查看每天患者的鍛煉量和基本體征信息，并可相應(yīng)調(diào)整鍛煉計(jì)劃，便于隨時(shí)監(jiān)控隨訪。
[0039]醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)患者鍛煉信息分析生成一階段康復(fù)鍛煉情況，繪制康復(fù)鍛煉步數(shù)曲線、肌力變化曲線、每日心率變化曲線、皮溫心電圖等變化曲線，對(duì)患者康復(fù)鍛煉期間信息進(jìn)行總結(jié)并以圖形化方式顯示出來(lái)。
[0040]如患者為下肢手術(shù)或外傷后康復(fù)患者，可以通過(guò)佩戴主體中的生命體征監(jiān)測(cè)模塊獲得的生命體征，如皮溫、肌力、是否水腫等信息，結(jié)合鍛煉步數(shù)步幅變化判斷患者康復(fù)情況，便于醫(yī)師隨時(shí)獲得相關(guān)康復(fù)情況及給出進(jìn)一步指導(dǎo)。
[0041]由于數(shù)據(jù)可以通過(guò)有線連接或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步，醫(yī)師不但可以及時(shí)獲得患者康復(fù)鍛煉信息，還能不斷收集患者信息，匯總成大樣本大數(shù)據(jù)，通過(guò)科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析，最終得出更合理更具有針對(duì)性的康復(fù)計(jì)劃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，由服務(wù)器端、患者端和醫(yī)師端組成，患者端和醫(yī)師端分別與服務(wù)器端通訊連接；患者端采集硬件設(shè)備監(jiān)測(cè)到的患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并上傳至服務(wù)器端；醫(yī)師端從服務(wù)器端獲取患者步態(tài)數(shù)據(jù)及生命體征數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理； 所述患者端由穿戴主體及至少一個(gè)定位輔件組成，所述定位輔件與穿戴主體采用無(wú)線通訊連接;穿戴主體包括處理器、動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊，動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)連接單元、電池單元、儲(chǔ)存器、反饋模塊及輔件配套模塊分別與處理器電路連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)作捕捉單元用于捕捉患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)作信息；生命體征監(jiān)測(cè)單元包括常規(guī)檢測(cè)模塊，用于對(duì)患者生命體征進(jìn)行監(jiān)測(cè)；電池單元用于為穿戴主體供電；反饋模塊在控制器的控制下向患者發(fā)出反饋信息;數(shù)據(jù)連接單元包括有線傳輸模塊和無(wú)線傳輸模塊;輔件配套模塊用于對(duì)定位輔件進(jìn)行位置標(biāo)定;定位輔件與穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元的無(wú)線通訊模塊連接;處理器將動(dòng)作捕捉單元、生命體征監(jiān)測(cè)單元以及經(jīng)過(guò)位置標(biāo)定后的定位輔件獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)儲(chǔ)存器進(jìn)行儲(chǔ)存；穿戴主體通過(guò)數(shù)據(jù)連接單元與服務(wù)器端通訊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。3.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)作捕捉單元捕捉的患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)作信息包括步長(zhǎng)、步寬、步幅、步頻、步速、支撐期、擺動(dòng)期。4.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述生命體征監(jiān)測(cè)單元對(duì)患者生命體征進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括獲取患者皮溫、血壓、心率、血氧飽和度數(shù)據(jù)。5.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述生命體征監(jiān)測(cè)單元還包括拓展模塊。6.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述電池單元包括內(nèi)置電池和充電接口。7.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述穿戴主體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，穿戴主體佩戴于患者腳踝處，所述定位輔件和穿戴主體分離，定位輔件置于患者腹股溝中外1/3處。8.如權(quán)利要求1所述的一種可穿戴的下肢康復(fù)鍛煉步態(tài)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，其特征在于，所述定位輔件為帶顯示屏的定位工具，定位輔件的顯示屏通過(guò)穿戴主體的反饋模塊控制，顯示不同提示消息。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK106073794SQ201610708083
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月23日
【發(fā)明人】秦彥國(guó), 李瑞延, 王慶宇, 劉貫聰, 梁豪君, 林菲菲
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)