可与踏车结合使用的可穿戴功能性电刺激系统的制作方法

本实用新型涉及功能性电刺激技术领域，尤其涉及一种可与踏车结合使用的可穿戴功能性电刺激系统。

背景技术：

功能性电刺激（functionalelectricalstimulation,fes）是应用低强度的电脉冲刺激恢复或改善肢体的功能。踏车，特别是上下肢主被动康复踏车，是一种能够使上下肢得到康复锻炼的器材。使用踏车结合功能性电刺激可以比单独使用踏车进行康复锻炼达到更好的效果。但是，现有的功能性电刺激系统不能方便地与踏车结合使用。市场上已有的带功能性电刺激功能的踏车，其功能性电刺激系统需要与踏车的电机控制系统内部有线通信，根据电机控制系统传送来的角度信息，控制电刺激的开始和停止；且电刺激通道与控制系统为有线连接，不能穿戴在使用者身上，踩动踏车时容易造成肢体与线缠绕。对于未带有功能性电刺激功能的踏车，需要有一种功能性电刺激系统能方便地与之结合。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可与踏车结合使用的可穿戴功能性电刺激系统，可以方便快捷地安装到现有的踏车上，扩展其功能性电刺激功能。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的主要技术问题是如何方便快捷地将功能性电刺激功能增加到现有踏车上，并且不会有在踩动踏车时与肢体发生缠绕的线。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可与踏车结合使用的可穿戴功能性电刺激系统，包括角度测量装置、电刺激器、电极，所述角度测量装置与所述电刺激器和所述踏车的电动控制器是分离的，所述角度测量装置与所述电刺激器无线通信连接，所述角度测量装置可贴附在所述踏车的曲柄连杆上，并且被配置为测量所述曲柄连杆围绕其旋转轴的转动角度和控制所述电刺激器的启动和停止或者输出能量的大小，所述电刺激器中的每一个连接至所述电极中的一对，所述电极可贴附在使用者的肌肉体表上。

进一步地，所述角度测量装置包括传感器、微处理器、无线通信模块，电源；其中所述传感器与所述微处理器连接，所述微处理器与所述无线通信模块连接，所述电源被配置为向所述传感器、微处理器、无线通信模块供电，所述微处理器通过所述无线通信模块无线通信连接至所述电刺激器。

进一步地，所述传感器为惯性传感器，包括陀螺仪、加速度传感器、磁力计中的一种或多种。

进一步地，所述角度测量装置被配置为通过魔术扣、胶粘、磁铁片、束带中的一种贴附在所述踏车的所述曲柄连杆上。

进一步地，所述电极为自粘电极。

进一步地，所述电极为非自粘电极，所述非自粘电极被配置为通过束带贴附在使用者的肌肉体表上。

进一步地，所述角度测量装置被配置为与多个所述电刺激器同时通信。

进一步地，所述角度测量装置包含机械开关、按钮和键盘中的一种或多种。

进一步地，所述角度测量装置包含显示器或触摸屏。

进一步地，还包括计算设备，所述计算设备与所述角度测量装置、所述电刺激器无线通信连接。

本实用新型的有益效果是：

1)可以方便快捷地在踏车的曲柄连杆上安装角度测量装置。

2)角度测量装置与电刺激器之间采用无线通信，电刺激器和电极可穿戴在使用者身上，避免了使用者与线缠绕，增加了安全性、易用性和舒适度。

3)角度测量装置可以与多个电刺激器通信，容易扩展电刺激器个数使更多肌肉得到锻炼。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的电刺激时序图。

其中，1-转轮，2-曲柄连杆，3-角度测量装置，4-计算设备，5-电刺激器，6-电极。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实用新型提供了一种可与踏车结合使用的可穿戴功能性电刺激系统，该系统主要由角度测量装置3、电刺激器5、电极6构成。角度测量装置3可以测量踏车上带动转轮1旋转的曲柄连杆2围绕其旋转轴的转动角度。角度测量装置3通过魔术扣安装在曲柄连杆2上，可选地，也可以通过双面胶、磁铁片、束带等贴附方式安装在曲柄连杆2上，因此，可以方便快捷地在踏车的曲柄连杆2上安装角度测量装置3。

角度测量装置3与电刺激器5通过无线通信，并根据所检测到的角度（时序）控制电刺激器5的启动和停止，电刺激器5和电极6采用可穿戴结构，电刺激器5与电极6电连接，电极6可贴附在使用者的肌肉体表上。

电极6分为自粘电极和非粘电极（如海绵水电极），自粘电极可自行贴附在使用者的肌肉体表上，非粘电极可通过束带贴附在使用者的肌肉体表上。

角度测量装置3可以与多个电刺激器5同时无线通信，优选地，角度测量装置3可以与至少8个电刺激器5同时无线通信，角度测量装置3可以分别控制每个电刺激器8的启动和停止或者输出能量的大小，并且各个电刺激器5相互之间不互相干扰。

具体地，角度测量装置3除传感器外还内置有微处理器、无线通信模块、电源；其中传感器与微处理器连接，微处理器与无线通信模块连接，电源为传感器、微处理器、无线通信模块供电。微处理器采集传感器信号并加以分析处理，根据角度信息通过无线通信模块发送指令给电刺激器5控制其输出电刺激。

角度测量装置3的参数可以通过机械开关或按钮设置，可选地，通过键盘、显示器、触摸屏设置，可以预定义进行电刺激的部位、电刺激的时序以及电刺激器参数（如频率、脉宽、强度、作用时间等），根据角度测量装置3所贴附的曲柄连杆2的位置（上肢或下肢）以及运动的方向（顺时针或逆时针）采用不同的控制时序。

角度测量装置3具有自动校准功能，角度测量装置3可以根据转动时的角度变化自动判断角度测量装置3的安装方向（如与地面水平或侧翻），自动判断转动方向，从而自动选取相应的控制时序。

优选地，角度测量装置3中的传感器使用惯性传感器，包括陀螺仪、加速度传感器、磁力计或其组合。

在一些实施例中，可穿戴功能性电刺激系统还含有计算设备4，例如台式机、笔记本电脑、移动电话、智能电话、平板电脑、或者类似的带有微处理器、显示器、无线通信模块的装置等，计算设备4与角度测量装置3和电刺激器5进行无线通信，用于设置或读取角度测量装置3的参数（电刺激的部位、电刺激的时序等）、电刺激器参数（如频率、脉宽、强度、作用时间等），以及设置角度测量装置3与哪些电刺激器5通信，还可以接收角度测量装置3和电刺激器5传来的信息。

在一些实施例中，一些电刺激器内置有角度传感器，可以作为角度测量装置使用，也可以作为电刺激器使用。

图2示出了本实用新型的一个优选实施例的电刺激时序，可穿戴功能性电刺激系统使用者的右下肢贴附有四个电刺激器，分别贴附在股四头肌、小腿三头肌、腘绳肌、胫前肌上，图2示出了曲柄连杆围绕其旋转轴的转动角度，假设曲柄连杆水平向后时为0°，随着踏车的转轮顺时针往前转动，角度测量装置通过测量该角度变化，分别控制四个电刺激器启动和停止，从而通过与电刺激器相连接的电极对股四头肌、小腿三头肌、腘绳肌、胫前肌部位进行功能电刺激。图2中，时序a代表在45°至135°的角度范围内通过第一电刺激器对股四头肌部位进行功能电刺激；时序b代表在90°至270°的角度范围内通过第二电刺激器对小腿三头肌部位进行功能电刺激；时序c代表在225°至315°的角度范围内通过第三电刺激器对腘绳肌部位进行功能电刺激；时序d代表在270°至90°的角度范围内通过第四电刺激器对胫前肌部位进行功能电刺激。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。