穿戴式步态复健训练装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种穿戴式步态复健训练装置，包括：于一支撑件上设耦合的一电力提供单元及一光源提供单元，该支撑件依附于一使用者的下肢；一触发单元接触该支撑件所依附之下肢的足底，触发单元与光源提供装置耦合；触发单元于足底着地时被触发，光源提供装置被触发单元启动，将一可见光投向使用者之对侧下肢的前方跨步点之地面，于地面形成一具有视觉提示效果的跨步提示点，使用者参考跨步提示点将对侧脚踩在跨步提示点上。
【专利说明】
穿戴式步态复健训练装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种针对跨步障碍者进行步态复健和训练装置。
【背景技术】
[0002]有许多疾病，如中风、巴金森氏症、脑性麻痹等，都会引发「跨步障碍」的问题，使得生活能力与质量大幅下降。步态复健训练是跨步障碍者重拾独立步行能力的重要过程。目前临床上进行的步态训练，多半依赖治疗师在旁监督并且主观评断患者的能力来给予相对应的外在提醒以利诱发正确步态，然而当治疗师没有在旁监督时，患者可能在缺乏提醒的情况下以不良的姿势行走而养成错误的跨步习惯，反而不利于日后的步态复健。
[0003]关于步态复健训练的文献如下:
[0004]美国US 5，575，294发明专利，是一种采用光线投影于地面引导跨步障碍者向前行走的光线投射装置。光线投射装置被装设于拐杖或助行器。
[0005]美国US 7，484，740发明专利，是在一助行器上加装光线投射装置，投射一横线于前方地面，以引导跨步障碍者向前行走。
[0006]美国US 8，409, 116发明专利，采用加速规和陀螺仪等感测装置侦测用户步态是否顺畅和规律，当发现运动不能(例如:freezing gait)或是步态不规律的问题时，系统便会经由无线耳机接收讯号，给予语音提示。
[0007]美国US 8，702，567发明专利，将红外线或超音波等距离传感器装置于行走辅具上，感测使用者行走时的步态特征，并给予声音回馈，帮助患者学习正确步行。
[0008]美国US 2006/0292533发明专利，将镭射光盒结合于各种行走辅具，使用者利用辅具行走时，镭射光将下一个要跨步的目标投射于地面，作为跨步指引。
[0009]美国US 2007/0255186发明专利，将一电眼安装于跑步机或行走辅具，藉由镭射光投射一横线于前方地面，引导使用者在行走中跨出大步。
[0010]美国US 2013/0014790发明专利，将光线投射装置安装在助行器上，帮助使用者使用助行器行走时，跟随投影于地面的横排光点行走。
[0011]美国US 2013/0167888、2013/0171598发明专利，在助行器的下方架设一活动横杆，横杆上有两个发光球体，以轮流发光的方式提供视觉引导用户跨步，行进间若脚部碰触到球体，球体内的传感器感测到球体震动，便给予一个正向回馈(例如发光或悦耳声音)来表示跨步成功。
[0012]美国US 6，330，888发明专利，在拐杖的底端安装一可收可开的横木，打开时横木做为拐杖使用者的跨步提示，不需要时则将横木收合，做一般拐杖使用。
[0013]以上专利文献所提到的视觉引导跨步装置都是依附于身外的辅具，如助行器、拐杖、轮椅等，缺点是容易因为使用者操作辅具的行为改变，而使得跨步提示变得错乱与不给当。另外，步行辅具是用来支撑和辅助跨步障碍者于步行时保持平衡，对一跨步障碍者而言，使用与不使用步行辅具的跨步状态实际上有很大的差异，因此长时间的采用建构在步行辅具上的步态提醒装置可能使患者的步态发展偏离了正确步态。
[0014]先前学术文献提到了胸挂式视觉回馈装置(subject-mounted light device,SMLD)与地板贴线方式(taped step length markers)训练跨步障碍者。这些装置和方法虽然脱离了步行辅具，但是，地板贴线方法将训练局限在特定的空间中，无法弹性的应用到日常生活中。而SMLD装置因为依附于用户胸前，故投射在地面的光点可能与跨步训练一点关系也没有。
【发明内容】
[0015]本发明的目的在于提供一种穿戴式步态训练装置。
[0016]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0017]一种穿戴式步态训练装置，包括:
[0018]—支撑件，通过可组卸的手段定位于一跨步障碍者的健侧脚、或患侧脚、或两脚的膝关节以下至踝关节以上的任一依附位置，所述膝关节以下的位置定义包含膝关节，所述踝关节以上的位置定义包含踝关节；
[0019]一电力提供单元，固定于支撑件；
[0020]一光源提供单元，提供一可见光，通过可调整光线投射角度的手段定位于支撑件，耦合于电力提供单元，支撑件依附于上述依附位置时，光源提供单元所提供的可见光投向使用者的对侧下肢的前方跨步点的地面，从而形成一具有视觉提示效果的跨步提示点；
[0021]—触发单元，设于上述支撑件所依附的健侧脚、或患侧脚、或两脚的首次着地部或鞋子的相对应部位(包含但不限于鞋子内部、鞋底、鞋子外部)；触发单元与光源提供装置电性连接；触发单元于首次着地部着地时被触发，从而输送一触发讯号启动光源提供装置，光源提供装置提供上述的可见光；触发单元于上述的压力消失时形成触发阻断，终止触发讯号的传送，光源提供装置停止可见光的提供。
[0022]更进一步的，本发明穿戴式步态训练装置更包括一微处理器总成，微处理器总成设于支撑件上，并与电力提供单元、光源提供单元、触发单元耦合，用以指挥、控制、命令、管理上述各单元的协同运作；亦可调控跨步提示点出现的时间点、持续时间…。
[0023]更进一步的，支撑件为挠性带体，带体的两端各设一可相对结合或分离的扣合结构，扣合结构包含但不限于毡勾式黏扣带，扣合结构将支撑件圈附于上述依附位置。
[0024]更进一步的，支撑件为弹性环带，通过弹性而环绕束缚于上述依附位置。
[0025]更进一步的，所述电力提供单元包含但不限于可充电电池(Secondary battery)、一般电池(Primary Battery) 0现阶段的任何可实现的电力提供方式亦可转用于本发明的电力提供单元。
[0026]更进一步的，光源提供单元包括至少一镭射光源、或至少一发光二极管光源、或一镭射光源群组、或发光二极管光源群组。
[0027]更进一步的，跨步提示点可为至少一光点、或至少一光点群、或至少一光图。
[0028]更进一步的，所述的首次着地部为足跟部底面。
[0029]更进一步的，本发明包含一种使用穿戴式步态训练装置的步态训练方法，包括:利用使用者的一侧脚于步行周期的着地初期和承重期时对处于步行周期的着地末期和悬步期的另一侧脚的前方跨步点的地面投射一具有视觉提示效果的跨步提示点，使用者参考跨步提不点将如述的另一侧脚踩在跨步提不点上。
[0030]本发明穿戴式步态训练装置，通过支撑件将光源提供单元依附于上述特定的依附位置，触发光源提供单元出射光线的触发单元设置于上述支撑件所依附的健侧脚、或患侧脚、或两脚的首次着地部或鞋子的相对应部位(包含但不限于鞋子内部、鞋底、鞋子外部)；当使用者配有本发明穿戴式步态训练装置的下肢往前跨步以至于足部的首次着地部因着地而触发触发单元，触发单元输送一触发讯号启动光源提供装置，光源提供装置提供一可见光投向对侧脚的前方跨步点的地面，于地面上形成一具有视觉提示效果的跨步提示点，跨步提示点对用户提供了一个视觉提示和跨步参考，帮助使用者将对侧脚跨步至跨步提示点上，从而协助使用者进行跨步和步态训练。当使用者的足跟离地时，形成触发阻断，终止触发讯号的传送，光源提供装置停止可见光的提供，跨步提示点消失。
[0031]本发明的功效:
[0032]本发明穿戴式步态训练装置通过用户的步行周期以控制跨步提示点的启动或停止，按照使用者本身的步态、步长、步宽、步频、步速或其变异做调整，跨步提示符合使用者本身的跨步状态。
[0033]使用或不使用步行辅具的跨步障碍者都可以使用本发明穿戴式步态训练装置来训练跨步。因本发明穿戴式步态训练置是依附于使用者下肢，因此步行辅助对于本发明的装置没有负面影响。
[0034]本发明穿戴式步态训练装置的依附位置决定跨步提示点出现的位置，经过测试分析，依附位置在膝关节以下(包含膝关节)至踝关节以上(包含踝关节)的任一位置，可依据用户的步行周期及使用者本身的步态或其变异于对侧脚的前方跨步点的地面形成有效的跨步提不点。
[0035]本发明穿戴式步态训练装置的依附位置和触发单元设置位置决定跨步提示点出现的时间点，经过测试分析，依附位置在膝关节以下(包含膝关节)至踝关节以上(包含踝关节)的任一位置，将触发单元设置于足跟部，可在步行周期中一只脚处于着地初期、承重期时对处于悬步期的另一只脚的如方跨步点的地面形成有效的跨步提不点，跨步提不点的出现时点和持续的时间让使用者可以清楚的看见，并且有足够的时间让使用者的脑部思考和安排步态的连续性和流畅性以及控制肌肉运动以便依据提示调整步态。
[0036]本发明穿戴式步态训练装置构造精简轻便，不造成使用者额外负担。每一跨步提示明确，左右分离容易遵行，并可依使用者的能力调整训练强度。可随时随地使用，不受时间和环境限制。每一次跨步都自动重置提示位置，不受先前跨步影响。
【附图说明】
[0037]图1为本发明穿戴式步态训练装置的立体外观图。
[0038]图2为本发明穿戴式步态训练装置依附于用户下肢的示意图。
[0039]图3为本发明穿戴式步态训练装置投射一跨步提示点的示意图。
[0040]图4为本发明穿戴式步态训练装置与步行周期配合的示意图。
[0041]图5为本发明穿戴式步态训练装置第二实施例立体外观图。
[0042]图6为本发明穿戴式步态训练装置第二实施例投射足跟着地提示点的示意图。
[0043]图7为本发明穿戴式步态训练装置第二实施例投射足跟着地提示点及前跖着地提示点的示意图。
[0044]【符号说明】
[0045]1-穿戴式步态训练装置10-支撑件11-扣合结构
[0046]12-电力提供单元14-光源提供单元141-第一光源提供单元
[0047]142-第二光源提供单元15-跨步提示点16-触发单元
[0048]161-第一触发单元162-第二触发单元17-首次着地部
[0049]21-膝关节22-踝关节23-脚
[0050]24-脚25-足跟着地提示点26-前妬着地提示点
[0051]A-着地初期B-承重期C-悬步期
【具体实施方式】
[0052]为便于说明上述
【发明内容】
一栏中所表示的中心思想，兹以具体实施例表达。实施例中各种不同对象系按适于说明的比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实际组件的比例予以绘制，合先叙明。
[0053]如图1、2所示，本发明穿戴式步态训练装置1，包括:
[0054]—支撑件10，通过可组卸的手段定位于一跨步障碍者的健侧脚、或患侧脚、或两脚的膝关节21以下至踝关节22以上的部位，所述的膝关节以下的位置定义包含膝关节，所述踝关节以上的位置定义包含踝关节。被支撑件10依附的部位被定义为依附位置。支撑件10包含但不限于本案实施例所绘制的挠性带体，支撑件10的两端各设一可相对结合或分离的扣合结构11，扣合结构11包含但不限于毡勾式黏扣带，扣合结构11将支撑件10圈附定位于上述依附位置。支撑件10亦可包含弹性环带(图未示)，通过弹性而环绕束缚于上述依附位置。上述的挠性带体或弹性环带的揭露均表示支撑件10是可以按照依附位置的粗细做对应的调整。
[0055]一电力提供单元12，通过一固定手段固定于支撑件10 ;所述电力提供单元12包含但不限于可充电电池(Secondary battery)或一般电池(Primary Battery)。现阶段的任何可实现的电力提供方式亦可转用于本发明的电力提供单元。在本发明中任何一种已知的固定手段都可实现将电力提供单元12固定于支撑件10。在本发明实施例中，描述在支撑件10上设置了一个盒体，以便安装或取出电力提供单元12。
[0056]—光源提供单元14，以可调整光线投射角度的手段定位于支撑件10并耦合于电力提供单元12，光源提供单元14提供一可见光；支撑件10依附于上述的依附位置时，光源提供单元14所提供的可见光是投向对侧脚的前方跨步点的地面，从而形成一具有视觉提示效果的跨步提示点15(如图3)。光源提供单元14包括至少一镭射光源、或至少一发光二极管光源、或一镭射光源群组、或发光二极管光源群组。跨步提示点15可为光点、或光点群、或光图。
[0057]—触发单元16，设于上述支撑件10所依附的健侧脚、或患侧脚、或两脚的首次着地部17或鞋子的相对应部位(包含但不限于鞋子内部、鞋底、鞋子外部)；所述的首次着地部17包含但不限于使用者的足跟部底面。触发单元16可通过胶带黏贴的方式依附于使用者足底的首次着地部17，亦可通过放置或胶带黏贴的方式将触发单元16依附于鞋子的相对应部位。触发单元16与光源提供装置14电性连接，所述的电性连接包括有线传输和无线传输；触发单元16于首次着地部17着地时被触发，从而输送一触发讯号启动光源提供装置14，光源提供装置14提供上述的可见光；触发单元16于触发位置的压力消失时形成触发阻断，终止触发讯号的传送，光源提供装置14停止可见光的提供。
[0058]本发明穿戴式步态训练装置更包括一微处理器总成(图未示)，微处理器总成设于支撑件上，并与电力提供单元、光源提供单元、触发单元耦合，用以指挥、控制、命令、管理上述各单元的协同运作。
[0059]如图3，本发明穿戴式步态训练装置1，通过支撑件10将光源提供单元14依附于上述特定的依附位置，触发光源提供单元14出射可见光的触发单元16设置于设于上述支撑件所依附的健侧脚、或患侧脚、或两脚的首次着地部17或鞋子的相对应部位(包含但不限于鞋子内部、鞋底、鞋子外部)；当使用者配有本发明穿戴式步态训练装置的下肢往前跨步以至于足部的首次着地部17着地而触发触发单元16，触发单元16输送一触发讯号启动光源提供装置14，光源提供装置14提供一可见光投向对侧脚的前方跨步点的地面，于地面上形成一具有视觉提示效果的跨步提示点15，跨步提示点对用户提供了一个视觉提示和跨步参考，帮助使用者将对侧脚跨步至跨步提示点15上，从而协助使用者进行跨步和步态训练。当使用者的首次着地部17离地时，形成触发阻断，终止触发讯号的传送，光源提供装置14停止可见光的提供，跨步提示点15消失。
[0060]如图2，本发明穿戴式步态训练装置的依附位置决定跨步提示点出现的位置。经过测试分析，若依附位置在膝关节以上，跨步提示点15的投射位置将会超出用户可接受的跨步范围。若在踝关节以下，因距离地面太近，难以在对侧脚前方跨步点的地面形成跨步提示点。本发明的依附位置设定在膝关节21至踝关节22之间(包括膝关节和踝关节)，本发明可依据使用者的步行周期及使用者本身的步态或其变异于对侧脚的前方跨步点的地面形成有效的跨步提示点15。
[0061]如图4，本发明穿戴式步态训练装置的依附位置和触发单元设置位置也决定跨步提示点15出现的时间点。经过测试分析，将触发单元16设置于足跟部，可在步行周期中一只脚23处于着地初期A、承重期B时对处于悬步期C的另一只脚24的前方跨步点的地面形成有效的跨步提示点15，跨步提示点15的出现时点和持续的时间让使用者可以清楚的看见，并且有足够的时间让使用者的脑部思考和安排步态的连续性和流畅性以及控制肌肉运动以便依据提示调整步态。经过测试分析，若跨步提示点15的出现时点太晚会导致一侧承重期B及另一侧悬步期C的时间都延长，造成单侧肌肉负担，甚至出现步态失衡的问题。若跨步提示点的出现时间太晚或两脚同时出现，则容易让用户失去对目标的专注力。而本发明跨步提示点15的出现时间不会太早造成干扰或是太晚而造成延迟或中断跨步。
[0062]本发明穿戴式步态训练装置也可以利用调整触发单元设置位置的方式来延长跨步提示点出现的时间点，藉此延长使用者的患者侧的承重期B的时间，藉以训练患侧脚的肌力和支撑力。例如，将触发单元16设于足底前跖区。此外，也可以通过上述的微处理器总成来调控跨步提示点出现的时间点。
[0063]本发明穿戴式步态训练装置可分为穿戴于健侧脚与患侧脚的不同应用，当使用者的患侧脚出现承重状态不理想，造成健侧脚跨步距离受限时，将本发明穿戴于患侧脚，跨步提示点出现于健侧脚前，将注意力转移至调整健侧脚的跨步距离，训练患侧脚自然承重。若患侧脚出现垂足或拖曳步态时，将本发明穿戴于健侧脚，跨步提示点出现于患侧脚前，诱发使用者抬高患侧脚并踩上跨步提示点，以训练患侧脚抬高。当然，本发明也可以穿戴于两脚。
[0064]综上所述，本发明包含一种使用穿戴式步态训练装置的步态训练方法，包括:利用使用者的一侧脚于步行周期的着地初期和承重期时对处于步行周期的着地末期和悬步期的另一侧脚的前方跨步点的地面投射一具有视觉提示效果的跨步提示点，使用者参考跨步提不点将如述的另一侧脚踩在跨步提不点上。
[0065]如图5至7所示，本发明包含两个触发单元(第一触发单元161和第二触发单元162)及两个光源提供单元(第一光源提供单元141和第二光源提供单元142)，两个触发单元161，162分别设于上述支撑件10所依附的健侧脚、或患侧脚、或两脚的足跟部底面及足底前跖区或鞋子的相对应部位(包含但不限于鞋子内部、鞋底、鞋子外部)；两个触发单元161，162分别与两个光源提供单元141，142耦合；使用者跨步时首次着地的足跟部底面触发第一触发单元161，促使第一光源提供单元142于对侧脚的前方跨步点的地面提供一足跟着地提示点25，使用者跨步时的接续着地的足底前跖区触发第二触发单元162，促使第二光源提供单元142于对侧脚的前方跨步点的地面提供一前跖着地提示点26。通过两个光点提示对侧脚先以足跟为首次着地，以前跖区为接续着地的正常步态。
[0066]更进一步的，本发明包含一检测装置和一回馈装置，检测装置检测用户是否成功的按着所提示的跨步提示点跨步，若是，检测装置产生一讯号促使回馈装置发出一奖励讯号(例如:悦耳铃声…)，以鼓励使用者进行正确跨步练习；若否，检测装置产生另一讯号促使回馈装置发出一提醒讯号(例如:警示音…)，提醒使用者未成功跨步。
[0067]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种穿戴式步态训练装置，包括: 一支撑件，定位于一使用者的下肢的一依附位置； 一电力提供单元，固定于支撑件； 一光源提供单元，提供一可见光，通过可调整光线投射角度的手段定位于支撑件，并耦合于电力提供单元；支撑件依附于依附位置时，光源提供单元所提供的可见光投向使用者的对侧下肢的前方跨步点的地面，于地面形成一跨步提示点； 一触发单元，接触上述支撑件所依附的下肢的足底，触发单元与光源提供装置电性连接；触发单元于足底着地时被触发，光源提供装置被触发单元启动提供一可见光；触发单元于上述压力消失时形成触发阻断，光源提供装置停止可见光的提供。2.根据权利要求1项所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，支撑件为一挠性带体，带体的两端各设一可相对结合或分离的扣合结构。3.根据权利要求1所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，光源提供单元包括镭射光源和发光二极管光源。4.根据权利要求1所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，跨步提示点包括光点、光点群和光图。5.根据权利要求1所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，还包括一设于支撑件上并与电力提供单元、光源提供单元、触发单元耦合，用以指挥、控制、命令、管理上述各单元的协同运作的微处理器总成。6.一种穿戴式步态训练装置，包括: 一支撑件，通过可组卸的手段定位于一使用者的下肢的一依附位置； 一电力提供单元，固定于支撑件； 二光源提供单元，分别提供一可见光，通过可调整光线投射角度的手段定位于支撑件并分别耦合于电力提供单元；支撑件依附于依附位置时，光源提供单元所提供的可见光投向使用者的对侧下肢的前方跨步点的地面，其中一光源提供单元于地面形成一足跟着地提示点，另一光源提供单元于地面形成一前妬着地提示点； 二触发单元，接触上述支撑件所依附的下肢的足底，二触发单元分别与二光源提供装置电性连接；二触发单元于足底着地时被分别触发，从而分别启动上述二光源提供装置，二光源提供装置分别提供一可见光；触发单元于上述压力消失时形成触发阻断，光源提供装置停止可见光的提供。7.根据权利要求6所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，支撑件为一挠性带体，带体的两端各设一可相对结合或分离的扣合结构。8.根据权利要求6所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，光源提供单元包括镭射光源和发光二极管光源。9.根据权利要求6所述穿戴式步态训练装置，其特征在于，足跟着地提示点及前跖着地提示点包括光点、光点群和光图。
【文档编号】A63B71/06GK106063987SQ201510404801
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年7月10日 公开号201510404801.9, CN 106063987 A, CN 106063987A, CN 201510404801, CN-A-106063987, CN106063987 A, CN106063987A, CN201510404801, CN201510404801.9
【发明人】游忠煌
【申请人】法玛科技顾问股份有限公司