基于mems传感器的可穿戴式足下垂治疗仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，包括一条形束缚带，所述条形束缚带上设置有一电路板，所述电路板上设置有相互连接的微处理器及功能性电刺激模块，所述微处理器经第一导线与一传感器连接，所述功能性电刺激模块经第二导线与一对电极片连接。本实用新型具有安全、方便、成本低、简单快速、无场所限制、功耗低且体积小等特点。
【专利说明】
基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪。
【背景技术】
[0002]目前，我国足下垂患者数量众多，据统计，我国每年约增加200万脑卒中患者，其中70%?80%脑卒中患者因残疾不能独立生活，这些患者由于行走困难，语言功能出现不同程度的障碍、日常生活无法自理以及无法进行正常的社会活动等，因而生活质量受到很大程度的影响。足下垂(Foot Drop)是指患者踝关节无法产生背屈，走路时无法使脚背弯起的症状。足下垂患者在行走时脚趾拖地，与正常人的下肢差异很大，不仅行走不便，而且由于步态不正常容易造成摔倒。如果在康复训练时摔倒会造成二次中风，导致更高的死亡率。功能性电刺激是应用最为广泛的足下垂治疗方法。但传统的功能性电刺激方法主要采用足底开关、压力传感器、角度传感器来获采集步态信息，从而得到电刺激时相。这些传统的步态采集方法存在穿戴不舒服、受场所限制、设备容易损坏、采集的步态时相滞后性严重等问题，无法满足实时性的要求。如何利用新技术、采用新方法使足下垂康复治疗仪的穿戴更舒适，功能更强，帮助患者恢复正常的行走能力，以及减少其对家人和医护人员的依赖，对于足下垂患者本人和家庭具有重要的意义，同时产生良好的社会效益。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，具有安全、方便、成本低、简单快速、无场所限制、功耗低且体积小等特点。
[0004]为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现:一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:包括一条形束缚带，所述条形束缚带上设置有一电路板，所述电路板上设置有相互连接的微处理器及功能性电刺激模块，所述微处理器经第一导线与一传感器连接，所述功能性电刺激模块经第二导线与一对电极片连接。
[0005]进一步的，所述条形束缚带上还设置有阵列式透气孔。
[0006]进一步的，所述条形束缚带的两端设置有魔术贴。
[0007]进一步的，还包括一用于指示微处理器工作状态的指示电路，所述指示电路的指示灯设置于所述电路板上。
[0008]进一步的，所述功能性电刺激模块包括按键模块、数字电位器模块、boost升压电路模块、双极性输出电路、电压采集模块及保护模块。
[0009]进一步的，所述传感器为MPU6050传感器。
[0010]本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:本实用新型的足下垂治疗仪利用MEMS传感器对步态进行采集、实现步态采集系统与功能性电刺激一体化；同时本实用新型采用条形束缚带，不仅使用起来简单快速、无场所限制，而且具有功耗低、体积小、穿戴美观等优点D
【附图说明】
[0011 ]图1是本实用新型一实施例的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型一实施例的系统框图。
[0013]图3是本实用新型一实施例的传感器穿戴示意图。
[0014]图中:丨-条形束缚带；2-电路板;3-微处理器;4-第一导线;5-传感器;6-电极片;7_魔术贴;8-阵列式透气孔;9-指示灯;10-功能性电刺激模块;11-第二导线。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
[0016]请参照图1，本实施例提供一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，包括一条形束缚带I，所述条形束缚带I上设置有一电路板2，所述电路板2上设置有相互连接的微处理器3及功能性电刺激模块10，所述微处理器3经第一导线4与一传感器5连接，于本实施例中，微处理器3具有I2C串口，第一导线4为I2C总线，所述功能性电刺激模块10经第二导线11与一对电极片6连接。如图2所示为本实用新型的系统框图，其中箭头所示为信号传输方向，所述传感器为MPU6050传感器。
[0017]在使用过程中，将条形束缚带I绑在使用者的小腿上，由于胫骨前肌为比较适宜刺激点，因此将电极片6贴在使用者的胫骨前肌处，如图3所示，坐标系原点为传感器5所在的位置;XZ平面为人体矢状面，Z轴正方向为行走的方向。
[0018]于本实施例中，所述条形束缚带I上还设置有阵列式透气孔8，可使穿戴时，腿部的运动更灵活，同时能防止使用者在夏天穿戴时感到闷热。
[0019]于本实施例中，所述条形束缚带I的两端设置有魔术贴7，使穿戴更为牢固。
[0020]于本实施例中，所述微处理器3为单片机处理器，还包括一用于指示所述微处理器3工作状态的指示电路，所述指示电路的指示灯9设置于所述电路板上，外露于条形束缚带I的表面以便观察。
[0021]于本实施例中，所述功能性电刺激模块10包括按键模块、数字电位器模块、boost升压电路模块、双极性输出电路、电压采集模块及保护模块;其中，按键模块包括系统的总关机和开机键，电刺激强度“+”、键，特别的，电路板外表面设置有安装盒，安装盒开设有通孔用于按键模块中的各个按键露出；具体的，双极性输出电路与所述电极片6通过第二导线11连接。
[0022]本实用新型的工作原理如下:开启开机键后，系统进行初始化，通过对设置于使用者腿部的传感器5采集到的角速度信号进行处理，当检测到脚跟离地时，微处理器3发出开始电刺激输出的控制信号，控制双极性输出电路输出对称双极性脉冲(输出波形相同、相位相差180度)；当检测到脚跟着地时，微处理器3发出停止电刺激输出的控制信号，输出对称的双向脉冲波。需要强调的是，为了让使用者更方便调节而不受传统治疗仪有多个可调电刺激参数的困扰，本实用新型仅对电刺激的强度设置了调节范围，其他电刺激参数都在标准范围内设置，共设置了 8个等级的电刺激强度。
[0023]电刺激性能如下:
[0024]电刺激方式:采用断续波的刺激方式，在步态的摆动相进行刺激；
[0025]刺激包络线:梯形刺激包络线；
[0026]刺激频率:电刺激频率设计为33.3Hz ；
[0027]输出刺激强度:OmA?10mA可调；
[0028]刺激位置:选择胫骨前肌作为刺激的位置；
[0029]脉冲宽度:200us。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【主权项】
1.一种基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:包括一条形束缚带，所述条形束缚带上设置有一电路板，所述电路板上设置有相互连接的微处理器及功能性电刺激模块，所述微处理器经第一导线与一传感器连接，所述功能性电刺激模块经第二导线与一对电极片连接。2.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:所述条形束缚带上还设置有阵列式透气孔。3.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:所述条形束缚带的两端设置有魔术贴。4.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:还包括一用于指示微处理器工作状态的指示电路，所述指示电路的指示灯设置于所述电路板上。5.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:所述功能性电刺激模块包括按键模块、数字电位器模块、boost升压电路模块、双极性输出电路、电压采集模块及保护模块。6.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的可穿戴式足下垂治疗仪，其特征在于:所述传感器为MPU6050传感器。
【文档编号】A61N1/36GK205460479SQ201620115892
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】李玉榕, 杜民, 陈建国, 黄金兰
【申请人】福州大学