[其他]三步態(tài)便攜式電腦截癱助行器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86104096
• 申請(qǐng)日: 1986-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN86104096A
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建新;邵一謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邵一謙;劉建新
• 主分類號(hào): A61F4/00
• 分類號(hào): A61F4/00;A61H3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的康復(fù)醫(yī)學(xué)儀器，特別是一種可有三種不同步態(tài)的便攜式的能夠幫助C₅-T₁₁脊椎部位受傷或因疾而造成運(yùn)動(dòng)障礙的截癱病人重新站立、行走的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

國(guó)際上現(xiàn)有的截癱病人的助行系統(tǒng)，一般是由傳感器、計(jì)算機(jī)、電刺激器和安全裝置組成的閉環(huán)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的程序是根據(jù)正常人行走時(shí)的步態(tài)預(yù)先編制的。在使用中，計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換讀知固定在病人髖、膝、踝關(guān)節(jié)上的角度傳感器和裝在靴子前端和后跟的壓力傳感器的狀態(tài)信息，有的系統(tǒng)還讀入固定在左、右臂上的換能器的信息，從而探知病人當(dāng)前處于的姿態(tài)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算后通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換向電刺激器提供刺激脈沖所需的相應(yīng)的幅度信息，用以按照預(yù)先的程序準(zhǔn)確控制病人的行走，這樣就形成了閉環(huán)系統(tǒng)。目前，這樣的計(jì)算機(jī)行走系統(tǒng)，尚處于實(shí)驗(yàn)室試用階段，原因是整套系統(tǒng)很重，縱橫交錯(cuò)的導(dǎo)線過(guò)多，穿戴各種傳感器很麻煩，另外，還沒有多種步態(tài)以供實(shí)際使用。

本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種便攜式的、具有多種步態(tài)和功能的幫助高位截癱病人站立、行走的步行器，并且使用很方便，不必穿戴那么多傳感器。

本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：它增加了一個(gè)可分離的類似菜單的提示式人機(jī)對(duì)話接口，從而使計(jì)算機(jī)本質(zhì)上由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。原來(lái)的步態(tài)是預(yù)先編成程序的，即原來(lái)的步行系統(tǒng)是程序驅(qū)動(dòng)的。現(xiàn)在的步態(tài)由醫(yī)生根據(jù)病人的情況，通過(guò)人機(jī)對(duì)話接口鍵入的各種數(shù)據(jù)所決定，這些數(shù)據(jù)是不同步態(tài)的各種動(dòng)作中每群肌肉所需的刺激參數(shù)。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)今后就工作在這些數(shù)據(jù)所規(guī)定的狀態(tài)中。從這意義上說(shuō)，本系統(tǒng)是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，是開環(huán)的系統(tǒng)。

另一方面，本步行系統(tǒng)還盡量采用一些反饋，如系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)有足跟、足尖開關(guān)和膝開關(guān)的信息的反饋，這樣，即使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行與病人的實(shí)際行走節(jié)奏相協(xié)調(diào)，又使系統(tǒng)在可能有擾動(dòng)的工作狀態(tài)中進(jìn)行自適應(yīng)運(yùn)行。從這意義上說(shuō)，本系統(tǒng)是采用反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的開環(huán)特點(diǎn)，使得本系統(tǒng)能在大范圍內(nèi)有靈活性，只要醫(yī)生給出新的參數(shù)，系統(tǒng)就可完成新的動(dòng)作，幾種動(dòng)作可組成新的步態(tài)，本系統(tǒng)可有三種不同步態(tài)，以適合實(shí)際需要。另外，當(dāng)醫(yī)生給出其他參數(shù)，系統(tǒng)可以用于其他目的：如電刺激治療與肌肉訓(xùn)練、肌體功能恢復(fù)等。

本系統(tǒng)的低頻電刺激器輸出全部采用恒流源方式，用以配合輸入?yún)?shù)時(shí)的開環(huán)特性。

對(duì)于各通道輸出量大小的調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)不采用通常的通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅度的方法，而是采用軟件調(diào)節(jié)它們的脈寬與脈沖的頻率的方法，這樣，省去了D/A變換等硬件。

本系統(tǒng)通過(guò)軟硬件配合，可對(duì)8個(gè)大肌肉群采取正負(fù)脈沖刺激方式，即負(fù)脈沖為正脈沖的刺激作電荷聚集的準(zhǔn)備，負(fù)脈沖發(fā)生后間隔100微秒才發(fā)生正脈沖刺激，這樣保持被刺激肌體部位相對(duì)電中性，這樣可以減輕肌肉疲勞和避免肌肉疲勞而過(guò)早引起痙攣。

本系統(tǒng)的16個(gè)通道通過(guò)軟硬件配合全部隔開，各通道相互間完全獨(dú)立，這樣避免了各通道肌肉刺激電流之間的相互干擾而產(chǎn)生的交錯(cuò)干擾刺激。

由于開、閉環(huán)特點(diǎn)，本系統(tǒng)不采用A/D轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的傳感器系統(tǒng)，可以減輕重量和降低成本，也方便了使用。

對(duì)于每一種步態(tài)，系統(tǒng)都提供三種不同使用方式，以適合同一種數(shù)據(jù)工作在不同方式下的要求：（1）肌肉訓(xùn)練方式;（2）手控方式;（3）足跟開關(guān)方式。

以下將結(jié)合附圖1、2、3對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明的硬件框圖。

圖2是本發(fā)明的軟件框圖。

圖3（a）是本發(fā)明的正負(fù)脈沖輸出的一個(gè)通道的電原理圖。圖3（b）是單脈沖輸出的一個(gè)通道的電原理圖。圖3（c）是同組諸通道的框圖。圖3（d）是不同組輸出的框圖。圖3（e）是本發(fā)明的電源框圖。

參照?qǐng)D1，醫(yī)生可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話接口輸入或修改各種參數(shù)，并經(jīng)轉(zhuǎn)換存入非易失性隨機(jī)存貯器中。

參照?qǐng)D2，系統(tǒng)在步行循環(huán)的換腿時(shí)詢問(wèn)病人是否要改換步態(tài)，若要，則通過(guò)開關(guān)切換，就可進(jìn)入新步態(tài)。系統(tǒng)將“行走”看成是由若干小步組成的循環(huán)。每一小步分別由兩腿的不同動(dòng)作（也可相同動(dòng)作）組成，每一動(dòng)作可由該腿部多達(dá)8個(gè)通道（也可少于8個(gè)通道）的協(xié)調(diào)發(fā)出電刺激來(lái)完成，其中每一通道的脈寬、脈沖頻率都計(jì)算機(jī)可調(diào)。每一小步的持續(xù)時(shí)間也計(jì)算機(jī)可調(diào)。所有這些數(shù)據(jù)（脈寬、脈沖頻率、小步時(shí)間等）都可通過(guò)參數(shù)輸入模塊方便地輸入或修改，然后通過(guò)“轉(zhuǎn)換模塊1”轉(zhuǎn)換成內(nèi)部存貯格式送非易失性隨機(jī)存貯器中存貯。