基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及康復(fù)訓(xùn)練裝置，具體是一種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀。包括受力檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)；受力檢測系統(tǒng)包括力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，智能控制系統(tǒng)包括嵌入式微控制器、聲光報警器和紅外遙控模塊；力傳感器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接嵌入式微控制器，將力信號輸入至嵌入式微控制器；聲光報警器和紅外遙控模塊分別連接嵌入式微控制器，紅外遙控模塊將設(shè)定的訓(xùn)練時間及報警閾值存儲到嵌入式微控制器中，聲光報警器在施力達(dá)到報警閾值和達(dá)到設(shè)定訓(xùn)練時間時發(fā)出聲音警報。本實用新型可使病人在監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)下進(jìn)行高效的康復(fù)訓(xùn)練活動，極大地提高了病人的骨折愈合率，縮短治療時間，特別適用于下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練。
【專利說明】
基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及康復(fù)訓(xùn)練裝置，具體是一種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著醫(yī)療器械自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對醫(yī)療器械設(shè)備本身的要求不斷提高。在骨科學(xué)領(lǐng)域，如何科學(xué)、有效、安全地開展對下肢骨折病人的康復(fù)訓(xùn)練，最大程度地減輕病人的痛苦，縮短康復(fù)療程，降低致殘率，提高療效，使骨折病人能夠盡早地恢復(fù)傷病前的生活和工作狀態(tài)，是醫(yī)務(wù)工作者的一貫追求。以往的主治醫(yī)生在指導(dǎo)下肢骨折病人做康復(fù)訓(xùn)練時，一方面主治醫(yī)生主要依靠自己的經(jīng)驗，另一方面病人主要憑自己的主觀感覺，缺乏科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹委煼桨?，由于在進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練時，不能更好的掌握訓(xùn)練的強(qiáng)度，所以容易造成令人難以忘懷的悲劇。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型針對現(xiàn)有下肢骨折康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備不能定量檢測下肢康復(fù)訓(xùn)練過程中的施力大小問題，提供一種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀。其利用智能嵌入式系統(tǒng)將骨折病人的康復(fù)訓(xùn)練進(jìn)行量化，并且可以調(diào)節(jié)報警范圍及設(shè)定病人康復(fù)訓(xùn)練時間，使病人能夠在合理的受力范圍內(nèi)進(jìn)行科學(xué)高效的康復(fù)訓(xùn)練。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，包括受力檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)；
[0006]受力檢測系統(tǒng)包括力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，智能控制系統(tǒng)包括嵌入式微控制器、聲光報警器和紅外遙控模塊；
[0007]力傳感器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接嵌入式微控制器，將力信號輸入至嵌入式微控制器；
[0008]聲光報警器和紅外遙控模塊分別連接嵌入式微控制器，紅外遙控模塊將設(shè)定的訓(xùn)練時間及報警閾值存儲到嵌入式微控制器中，聲光報警器在施力達(dá)到報警閾值和達(dá)到設(shè)定訓(xùn)練時間時發(fā)出聲音警報。
[0009]采用上述技術(shù)方案的本實用新型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
[0010]臨床醫(yī)生根據(jù)病人的骨折愈合情況設(shè)定受力最大報警極限和訓(xùn)練時間，通過紅外遙控器發(fā)送到控制器模塊，使病人在監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)下進(jìn)行高效的康復(fù)訓(xùn)練活動，極大地提高了病人的骨折愈合率，縮短治療時間，特別適用于下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練。
[0011 ]作為優(yōu)選，本實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
[0012]力傳感器為應(yīng)變片壓力傳感器。
[0013]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由高精度24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7767構(gòu)成。
[0014]嵌入式微控制器為STM32F103單片機(jī)。
[0015]聲光報警器由蜂鳴器和紅色LED發(fā)光二極管構(gòu)成。
[0016]紅外遙控模塊由紅外遙控接收頭SM0038構(gòu)成。
[0017]還包括由DS1340芯片組成的實時時鐘電路，實時時鐘電路通過其2線串行接口連接嵌入式微控制器。
[0018]還包括由2位7段LED數(shù)碼管組成的LED數(shù)碼管顯示器，LED數(shù)碼管顯示器用來顯示病人的施力大小及設(shè)定訓(xùn)練時間。
[0019]還包括由可充電電池和電源檢測芯片組成的充電電池組及電源管理模塊，充電電池組及電源管理模塊與嵌入式微控制器的電源輸入端口連接。
[0020]還包括USB接口調(diào)試模塊，USB接口調(diào)試模塊連接嵌入式微控制器的下載端口。
【附圖說明】
[0021 ]圖1本實用新型實施例系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖給出的實施例對本實用新型作進(jìn)一步闡述，但實施例不對本實用新型構(gòu)成任何限制。
[0023]參見圖1，一種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，由受力檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成;其中，受力檢測系統(tǒng)由力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成；智能控制系統(tǒng)由嵌入式微控制器、聲光報警器、紅外遙控模塊、實時時鐘電路、LED數(shù)碼管顯示器、充電電池組及電源管理模塊、USB接口調(diào)試模塊組成。
[0024]力傳感器為應(yīng)變片壓力傳感器;模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由高精度24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7767構(gòu)成；嵌入式微控制器為STM32F103單片機(jī);聲光報警器由蜂鳴器和紅色LED發(fā)光二極管構(gòu)成;紅外遙控模塊由紅外遙控接收頭SM0038構(gòu)成;實時時鐘電路由DS1340芯片組成;LED數(shù)碼管顯示器由2位7段LED數(shù)碼管組成；充電電池組及電源管理模塊由可充電電池和電源檢測芯片組成。
[0025]力傳感器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接嵌入式微控制器，將力信號輸入至嵌入式微控制器。
[0026]聲光報警器和紅外遙控模塊分別連接嵌入式微控制器，當(dāng)檢測到病人施力超過報警閾值則由微控制器發(fā)出指令，使聲光報警器的蜂鳴器發(fā)出聲音同時紅色LED發(fā)光二極管變亮;紅外遙控模塊用來接收遙控器發(fā)出的紅外信號指令，并將這些指令存儲到智能控制器內(nèi)部存儲單元。
[0027]實時時鐘電路通過其2線串行接口連接嵌入式微控制器，用來產(chǎn)生嵌入式微控制器所需的精確時間，同時記錄病人的訓(xùn)練時間，當(dāng)達(dá)到主治醫(yī)生預(yù)先設(shè)定的訓(xùn)練時間則發(fā)出聲光警報。
[0028]LED數(shù)碼管顯示器用來顯示病人的施力大小及設(shè)定訓(xùn)練時間。
[0029]充電電池組及電源管理模塊與嵌入式微控制器的電源輸入端口連接，充電電池組及電源管理模塊用來給智能控制器提供電源，同時檢測電池組的電量，當(dāng)電池電量低于極限閾值時則發(fā)出紅光閃爍報警;USB接口調(diào)試模塊連接嵌入式微控制器得下載端口，USB接口調(diào)試模塊用于在研發(fā)過程中下載調(diào)試程序，由開發(fā)人員先在計算機(jī)上編制調(diào)試好可執(zhí)行的程序文件，通過USB接口下載到智能控制器。
[0030]本實用新型使用時，病人將裝有力傳感器的底板固定在骨折腿底部，將智能控制系統(tǒng)主機(jī)固定在腿部外側(cè)，病人佩戴該康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備利用雙拐進(jìn)行負(fù)重康復(fù)訓(xùn)練。主治醫(yī)生根據(jù)骨折病人的愈合狀況，通過遙控器預(yù)先設(shè)定病人康復(fù)訓(xùn)練時間及最大施力報警閾值，存儲到該康復(fù)訓(xùn)練儀智能控制模塊內(nèi)部。骨折病人在規(guī)定好的時間內(nèi)進(jìn)行負(fù)重康復(fù)訓(xùn)練，并且主觀讓受傷腿部對力檢測模塊施力，從而刺激骨折創(chuàng)面的愈合生長。當(dāng)施力較小時，聲光報警器不發(fā)出聲音警報，病人可以大膽的進(jìn)行施力。當(dāng)施力達(dá)到主治醫(yī)生預(yù)先設(shè)定的報警閾值時則發(fā)出聲音警報，提醒病人減小施力程度，保護(hù)受傷腿部因施力過大而造成負(fù)損傷。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的訓(xùn)練時間后發(fā)出聲音警報，提醒病人進(jìn)行休息。該康復(fù)訓(xùn)練儀解決了骨折病人無法掌握負(fù)重施力大小問題，將病人的施力進(jìn)行量化，使整個康復(fù)訓(xùn)練過程更加科學(xué)、合理、高效。
[0031]以上所述僅為本實用新型較佳可行的實施例而已，并非因此局限本實用新型的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本實用新型的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，包括受力檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，其特征在于: 受力檢測系統(tǒng)包括力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，智能控制系統(tǒng)包括嵌入式微控制器、聲光報警器和紅外遙控模塊； 力傳感器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接嵌入式微控制器，將力信號輸入至嵌入式微控制器； 聲光報警器和紅外遙控模塊分別連接嵌入式微控制器，紅外遙控模塊將設(shè)定的訓(xùn)練時間及報警閾值存儲到嵌入式微控制器中，聲光報警器在施力達(dá)到報警閾值和達(dá)到設(shè)定訓(xùn)練時間時發(fā)出聲音警報。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:力傳感器為應(yīng)變片壓力傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由高精度24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7767構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:嵌入式微控制器為STM32F103單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:聲光報警器由蜂鳴器和紅色LED發(fā)光二極管構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:紅外遙控模塊由紅外遙控接收頭SM0038構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:還包括由DSl 340芯片組成的實時時鐘電路，實時時鐘電路通過其2線串行接口連接嵌入式微控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:還包括由2位7段LED數(shù)碼管組成的LED數(shù)碼管顯示器，LED數(shù)碼管顯示器用來顯示病人的施力大小及設(shè)定訓(xùn)練時間。9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:還包括由可充電電池和電源檢測芯片組成的充電電池組及電源管理模塊，充電電池組及電源管理模塊與嵌入式微控制器的電源輸入端口連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)用康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于:還包括USB接口調(diào)試模塊，USB接口調(diào)試模塊連接嵌入式微控制器的下載端口。
【文檔編號】A61B5/22GK205569709SQ201620366272
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】葛超, 李曉祎, 邱志祺
【申請人】華北理工大學(xué)