[实用新型]用于下肢康复评估的可穿戴式下肢信号采集系统

说明书

本实用新型属于医疗设备技术领域，具体为用于下肢康复评估的可穿戴式下肢信号采集系统。本实用新型包括绑带、信号采集、信号处理、信号发送、供电等模块；信号采集模块以可拆卸的方式连接在绑带模块中，其余模块安装在绑带模块上；信号采集模块包括运动加速度传感器、足底压力信号采集单元、柔性电极和肌电模拟前端；信号处理模块包含微处理器，信号发送模块包含蓝牙模块；微处理器通过SPI总线与运动加速度传感器通信，得到运动信号，使用片内AD采样方式与足底压力信号采集单元和肌电模拟前端通信，得到足底压力信号和肌电信号，发出采样指令；微处理器将上述运动信号、足底压力信号和肌电信号以协议包的方式，通过蓝牙模块发送至上位机进行后续处理。

技术领域

本实用新型属于医疗设备技术领域，具体涉及下肢康复评估的可穿戴式下肢信号采集系统。

背景技术

随着世界各地老龄化问题不断加剧，下肢康复问题日益严重，导致下肢功能障碍的原因有很多，包括运动损伤、神经损伤等等。据统计，我国2015年60岁及以上人口达到2.22亿，占总人口的16.15%。预计到2020年，老年人口达到2.48亿，老龄化水平达到17.17%，不可避免的老年人会因为例如脑卒中等疾病导致下肢运动功能障碍，也会因为各位外部因素导致需要进行下肢康复训练。然而全国康复师数量仅有10万，好的康复资源也全部集中在北上广等一线城市。大部分本需要康复治疗的患者不能得到康复治疗。由于患者得不到及时有效的康复治疗，因此很容易留下偏瘫等后遗症。因此，如何便携、自主、低成本且又高效地对下肢功能障碍患者进行康复评估和指导是很有必要的。

目前，形式多样的电生理信号和运动信号被广泛地使用在了下肢康复中，通过现代信号处理的方法来判断患者康复的情况。主要使用的信号是肌电信图（EMG），其中表面肌电图（sEMG）由于其非入侵、测量方便等特点得到了更为广泛的应用。sEMG在康复医学领域中使用的最早最多的是步态分析 ，使用sEMG活动的起止时间表示该肌肉参与步行运动的协同性；sEMG活动的振幅和时程表示肌肉参与步行运动的合理性，主要测量点在胫前肌、小腿三头肌 。

对于患者下肢的康复，主要是基于步态分析进行判断。典型的步态分析实验室或康复室通常拥有压力步道，还有若干摄像头进行辅助。康复患者在行走过程中，摄像头实时采集动作状态，结合地板载荷传感器或力平台，综合判断下肢运动状态和康复情况。

概括说，现有问题包括：1，供需比例不平衡，现有的康复体系和方案完全不能满足市场需求；2，医院已有设备成本较高且便携性差，时间、空间和金钱的成本相对较高；3，患者缺乏主动康复训练的个性化指导；4，缺少便携的下肢评估方法和手段。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种便携、成本低廉、监护数据全面的用于下肢康复评估的可穿戴式下肢信号采集系统。

本实用新型提供的可穿戴式下肢信号采集系统，采用模块化的设计，用于康复患者下肢运动信号、肌电信号和足底压力信号采集和发送；包括绑带模块、信号采集模块、信号处理模块、信号发送模块、供电模块；其中，绑带模块为一个环状绑带，用于固定在小腿上；信号采集模块以可拆卸的方式连接到绑带模块中，信号处理模块、信号发送模块、供电模块集成在绑带模块上，绑带模块采用可穿戴的设计思想，使用时不影响康复患者的正常生活。

所述信号采集模块、信号处理模块、信号发送模块、供电模块为系统的硬件，结构框图如图1所示，其中：

信号采集模块包括足底信号采集模块和肌电信号采集模块，其中，足底信号采集模块由运动加速度传感器和足底压力信号采集单元构成，做成鞋垫形状，放置于鞋底内；肌电信号采集模块由柔性电极和肌电模拟前端组成；信号处理模块包含微处理器，信号发送模块包含蓝牙模块；供电模块由锂离子电池和稳压模块组成；系统的工作流程如下：