[发明专利]足下垂自适应刺激器

说明书

技术领域

本发明属于人体康复辅助仪器，适用于脑中风和其它原因引起的对腓总神经失控而造成 的足下垂。涉及对患者行走时小腿姿态的检测，并在行走需要抬脚时适时释放电刺激脉冲迫 使患者自动抬脚完成行走动作，并在患者迈出小腿之前根据运动速度以一定的周期自动持续 刺激以保持抬脚。

背景技术

目前许多患者在轻度脑中风后或其它原因会造成对腓总神经失控，进而造成足下垂。这 类患者有一定的生活自理能力，但是由于行走过程中不能自主抬起脚尖，从而产生跌倒造成 不必要的伤害，甚至危机患者生命。目前我国此类患者数量以百万计，面对高龄化社会的来 临，这类患者数量保持持续增长的趋势。提高这类患者的生活自理能力和生活质量具有极大 的社会意义和经济效益。

目前公开的信息表明，对于这类患者的辅助设备都限于采用机械辅助设备来帮助患者， 如手扶支架、机械脚托和拐杖等。这类设备通常体积较大，不方便携带，同时使用不灵活。

本发明针对现状的不足，采用简单的安放过程，即固定在膝关节下胫骨粗隆处，且不论 左脚还是右脚，通过左右刺激电极选择开关即可确定。使用时仅需要按照个人特点调节刺激 强度后就可以正常使用。本发明可以根据患者的行走步幅大小和速度自动选择合适的时机发 出刺激电流，并在患者迈出小腿之前根据运动速度以一定的周期自动持续刺激以保持抬脚， 使患者可以恢复正常行走功能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术设备的不足，提供一种安全、方便、使用简单、成本低廉、 无毒副作用且能够自动适应患者行走速度的足下垂自适应刺激器。本发明的技术解决方案是 这样实现的：

一种足下垂自适应刺激器，包括外部电路和内部电路；外部电路包括左右刺激电极选择 开关、外部按键和按键控制电路，用于设置输出的暂停和恢复，外部按键包括“+”按键、“-” 按键、“ADJ”按键、“ENT”按键，这些外部按键和蜂鸣器均连接到按键控制电路；

当使用外部按键进行设置操作时，每当有按键按下，蜂鸣器(SPK)就鸣叫一声；如果 出现异常、发生故障或使用者发生跌倒时，蜂鸣器发出断续的声响提醒；

所述左右刺激电极选择开关，用于选择适用的刺激位置，方便患者使用。如果患者是左 脚足下垂，将左右刺激电极选择开关拨在左侧；如果患者是右脚足下垂，将左右刺激电极选 择开关拨在右。

内部电路包括单片机、可变电压高压产生电路、可变恒流控制电路、双轴角度传感器、 安全输出电路；

所述双轴角度传感器，用于检测患者小腿的状态。由于行走过程中，小腿与冠状轴平面 的角度约为20～160度左右。以选择±90(180)度的双轴角度传感器(SENSOR)，采用重 力分量检测技术来精确检测与冠状轴和垂直轴的夹角，具有高达20000g的抗冲击能力和鲁棒 性，具有±0.1度的检测重复精度、具有SPI和模拟两种输出方式和10Hz的响应速度，完全 满足本发明的设计需求。同时使用双轴角度传感器(SENSOR)可以检测患者小腿和垂直轴 的夹角，根据双轴角度传感器(SENSOR)提供的角度信息和角度变化信息通过单片机计算 出患者的姿态以及是否发生跌倒。

所述的可变电压高压产生电路，是能够产生30～100V高压直流电、提供40mA以上电 流输出的高压电源电路，通过单片机提供不同占空比的20～40Khz的信号来控制其输出电压；

可变电压高压产生电路是通过单片机提供不同占空比的20～40Khz的信号来控制晶体管 T1和T2的导通和截止。由T1和T2的导通和截止使得通过变压器TR初级的电流产生变化， 变压器TR初级的电流产生变化使得变压器TR的次级产生感生电压。通过二极管D2检波， 电容E4和C3滤波后形成直流电压。需要直流电压的高低通过调节20～40Khz信号的占空比 来实现，需要高电压输出时将占空比调节在90％左右，需要低电压输出时将占空比调节在30％ 左右，不需要电压输出时将占空比调节在0％(逻辑低电平)即可。