[发明专利]一种电刺激助行装置及其输出控制方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种电刺激助行装置及其输出控制方法，通过一个加速度传感器采集电刺激助行装置处于的状态，通过一个滤波电路和上下波形幅值的变化对步态状况的准确判断，为电刺激信号提供一个准确的开启和关断的信号。 

背景技术

脑卒中, 脑外伤, 脊髓损伤, 及多发性硬化症等中枢神经疾病常引起足下垂和后弯膝等影响步行的症状。患者表现为不能背屈足部和/或膝部，行走时或是拖曳病足或是将病侧下肢举得较高,因此步态缓慢,异常,稳定性差,不能长时间行走。这种异常的步态进一步引起髋关节,背, 和膝关节损伤,严重影响病人日常生活。

以神经功能电刺激原理为基础的助行装置，检测病人在步行时的步态并根据步态信号控制电刺激的输出和停止。电刺激通过电极输出刺激信号到特定的神经和肌肉，该刺激信号帮助病人抬足和/或曲膝。然而病人抬足和/或曲膝的过程是一个抖动的过程，如何准确的判断病人抬足和/或曲膝的过程，适当的控制电刺激输出信号，是电刺激助行装置要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种电刺激助行装置及其输出控制方法，通过一个加速度传感器采集电刺激助行装置处于的状态，通过一个滤波电路和上下波形幅值的变化对步态状况的准确判断，为电刺激信号提供一个准确的开启和关断的信号。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电刺激助行装置，其特征在于，所述电刺激助行装置包括一个随脚的前后摆动形成高、中、低电位信号变化的步态传感器、一个对步态传感器信号进行滤波的滤波器电路、一个将滤波电路输出信号进行模数转换并进行分析处理的微处理器、一个由微处理器控制的脉冲电刺激电路。

所述步态传感器是加速度传感器，所述微处理器还连接一个安装在患足足底的启动脉冲电刺激电路输出的压力传感器。

所述的滤波器电路是通过频率低于2.5赫兹信号的滤波器电路。

所述滤波器电路由电阻和电容组成，电阻串接在传感器和模数转换输入之间，电容一端接模数转换输入，电容另一端接公共地，所述电阻值是32千欧姆，所述电容值是2微法拉。

一种电刺激助行装置输出控制方法，所述输出控制方法基于有一个电刺激助行装置，所述电刺激助行装置包括一个随脚的前后摆动形成高、中、低电位信号变化周期的步态传感器、一个对所述步态传感器信号进行滤波的滤波器电路、一个将滤波电路输出的信号进行模数转换并进行分析处理的微处理器、一个由微处理器控制的脉冲电刺激电路；

所述步态传感器输出的有效电位变化周期是脚从后抬起向前摆动、落下往后摆动、再从后抬起向前摆动的周期；

所述电刺激助行装置输出控制方法的步骤顺序包括：

a.将一个电刺激助行装置绑扎或粘贴固定在腿部的步骤；

b.电刺激助行装置进入助行模式的步骤；

c.确定一个启动输出电刺激信号阈值的步骤；

d.开启和关闭电刺激信号输出的步骤；

e.重复步骤d直至电刺激助行装置退出助行模式的步骤；

所述阈值是脚落下往后摆动、再从后抬起向前摆动的时间内，对开启电刺激信号输出设置的阈值；

所述开启和关闭电刺激信号输出的步骤是：

连续获取步态传感器输出有效电位值，判断脚抬起向前摆动、落下往后摆动、再从后抬起向前摆动的电位变化，在脚落下往后摆动、再从后抬起向前摆动的时间内，当步态传感器输出有效电位到达阈值时开启电刺激信号输出；当脚向前摆动落下准备往后摆动时关闭电刺激信号输出。

所述确定一个启动输出电刺激信号阈值的步骤是：获取电刺激助行装置垂直于水平面时步态传感器输出的电位信号V1、和脚跟抬起准备腿往前摆动时腿与水平面的垂直线形成的角度值D，以及电刺激助行装置沿腿往后摆动的方向倾至与水平面平行时步态传感器输出的电位信号V2，由公式（V1-V2）/90算出腿往后摆动角度变化1度时步态传感器输出电位信号的变化量V3，由公式（V1-（D×V3））计算出的值为启动输出电刺激信号阈值。

所述确定一个启动输出电刺激信号阈值的步骤是：电刺激助行装置进入助行模式后，获取第一个从所述脚从后抬起向前摆动时步态传感器输出的有效电位做为启动输出电刺激信号阈值。

所述确定一个启动输出电刺激信号阈值的步骤是：电刺激助行装置进入助行模式后，获取2至10个从所述脚从后抬起向前摆动时步态传感器输出的有效电位，取其平均值做为启动输出电刺激信号阈值。