CN104083269B - 基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，包括训练护具本体，设置在该训练护具本体上的角度调节装置，括设置在训练护具本体上的护具长度调整装置，以及疼痛管理终端；所述疼痛管理终端包括通过压力传感器与训练护具本体连接的压力处理模块，与该压力处理模块连接并设有触摸屏的处理器，以及均设置在该处理器中的疼痛输入模块、训练计划输入模块和调整提示交互模块。本发明结构合理，操作便捷，既能根据不同人群调整训练护具长度，满足各个年龄段患者的训练需要，又能让医生实时了解患者在训练过程中的疼痛情况，并作出相应的调整，本发明大幅提高了康复训练的效果，有效缩短了康复周期。

Description

基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统

技术领域

本发明涉及一种康复训练系统，具体涉及的是一种基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统。

背景技术

目前，针对关节（例如肘、手指、手腕或膝关节）的运动康复训练装置一般由训练护具本体构成，其由上支架、下支架和角度调节装置组成，上、下支架固定在患者的关节上，患者按照训练计划利用角度调节装置调节两个支架之间的角度，使患者的关节固定在这个角度上，然后患者便可保持这个训练角度进行康复训练。

中国专利号ZL201320310151.8的专利公开了一种关节康复训练系统，其虽然能够对当前的训练角度进行实时测量，但是由于不同年龄段的人群，其肢体关节长度差别很大，而该康复训练系统中护具本体的长度无法调节，一旦护具本体的长度与关节长度不相当，佩戴时不仅不舒服，还会影响康复训练的效果，会造成训练角度的调节精度不高、与训练计划的角度之间误差较大、康复训练计划不准确等缺陷。

此外，这些现有的运动康复训练装置都不能实现患者疼痛感觉的交互，即训练装置无法根据患者的实际疼痛感觉及医生要求的疼痛感觉调整牵伸角度。训练过程中可能存在训练角度与实际功能偏差过大，训练过程中关节不堪训练负荷的情况。一旦出现这种问题，那么牵伸康复训练不仅不能起到预定的效果，反而还会对患者造成伤害。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供了一种基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，具有能够根据患者肢体关节长度对训练护具本体进行调整，并能够根据患者实际疼痛感觉及医生要求的疼痛感觉调整牵伸角度的特点，从而对患者肢体关节进行有效的牵伸康复训练。

为了实现上述目的，本发明基于总的发明构思下，采用了两套技术方案，分别如下：

方案一

基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，包括用于固定到患者需要进行牵伸训练的关节部位上的训练护具本体，以及设置在该训练护具本体上、用于调整训练护具本体牵伸角度的角度调节装置，还包括设置在训练护具本体上、用于将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节长度的护具长度调整装置，以及疼痛管理终端；所述疼痛管理终端包括通过压力传感器与训练护具本体连接的压力处理模块，与该压力处理模块连接并设有触摸屏的处理器，以及均设置在该处理器中的疼痛输入模块、训练计划输入模块和调整提示交互模块，其中：

所述压力传感器用于实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块；

所述压力处理模块用于将接收的压力数据进行对比，判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息；

所述训练计划输入模块用于设定训练计划，并发送至处理器处理，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长；

所述疼痛输入模块用于输入疼痛感觉程度，并发送至处理器；

所述处理器用于将训练计划进行处理并传输到压力处理模块储存；还用于判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则控制调整提示交互设备提醒患者停止调整训练护具牵伸角度；否则提示患者控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度和输入疼痛感觉；并且还用于确定患者肢体施加的实际压力是否小于或等于训练计划的压力，是，则保持训练；否则控制调整提示交互模块提示患者向疼痛减轻方向调整训练护具本体的牵伸角度。

具体地说，所述训练护具本体包括基座，设置在该基座上端的支撑板，以及安装于该支撑板上的托板，所述角度调节装置安装于支撑板与基座之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的滑轨，和设置于所述托板上与该滑轨配合、用于对所述托板进行定位的第一锁紧开关。

或者，所述训练护具本体包括基座，设置在该基座上端的支撑板，以及安装于该支撑板上的托板，所述角度调节装置安装于支撑板与基座之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的主定位孔，设置于所述托板上的副定位孔，和用于锁定所述主定位孔和副定位孔的定位销。

进一步地，所述支撑板与角度调节装置之间还设置有第二锁紧开关。

方案二

基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，包括用于固定到患者需要进行牵伸训练的关节部位上的训练护具本体，以及设置在该训练护具本体上、用于调整训练护具本体牵伸角度的角度调节装置，还包括设置在训练护具本体上、用于将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节长度的护具长度调整装置，以及疼痛管理终端；所述角度调节装置包括转轴设置在训练护具本体上的步进电机，以及与该步进电机连接的PWM脉宽调制直流电动机控制器；所述疼痛管理终端包括通过压力传感器与训练护具本体连接的压力处理模块，同时与PWM脉宽调制直流电动机控制器和压力处理模块连接的处理器，均设置在该处理器中的蓝牙无线接收模块、疼痛输入模块和调整提示交互模块，以及与蓝牙无线接收模块连接的训练计划输入模块，其中：

所述压力传感器用于实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块；

所述压力处理模块用于将接收的压力数据进行对比，判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息；

所述训练计划输入模块用于设定训练计划，并通过蓝牙无线接收模块发送至处理器处理，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长；

所述疼痛输入模块用于输入疼痛感觉程度，并发送至处理器；

所述处理器用于将训练计划进行处理并传输到压力处理模块储存；还用于判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则控制调整提示交互设备提醒患者停止调整训练护具牵伸角度；否则控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度和控制调整提示交互设备提醒患者输入疼痛感觉；并且还用于确定患者肢体施加的实际压力是否小于或等于训练计划的压力，是，则保持训练；否则控制调整提示交互模块提示患者向疼痛减轻方向调整训练护具本体的牵伸角度。

具体地说，所述训练护具本体包括基座，设置在该基座上端的支撑板，以及安装于该支撑板上的托板，所述步进电机的转轴安装于支撑板与基座之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的滑轨，和设置于所述托板上与该滑轨配合、用于对所述托板进行定位的第一锁紧开关。

或者，所述训练护具本体包括基座，设置在该基座上端的支撑板，以及安装于该支撑板上的托板，所述步进电机的转轴安装于支撑板与基座之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的主定位孔，设置于所述托板上的副定位孔，和用于锁定所述主定位孔和副定位孔的定位销。

进一步地，所述支撑板与步进电机的转轴之间还设置有第二锁紧开关。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明结构合理，操作便捷，针对性强，既充分考虑了患者的实际情况，又能使医生实时了解到患者的疼痛情况，本发明以患者的疼痛反馈作为控制信号，保证了医生要求的疼痛感觉与实际训练中患者的主观感觉相同，并且医生在初步作出训练计划后又能根据患者在训练过程中的疼痛程度实时调整方案，因此，其是一种以人为本的训练方式，大幅改善了训练效果和患者对医生的依从度，达到了高效、安全训练康复的目的，本发明突破了现有技术的限制，实现了康复训练领域的一次重大革新。

（2）本发明根据患者反馈提示患者自行调节牵伸强度或由处理器自动调节牵伸强度，整个过程不需要医务人员协助，大大节省了人力，并且操作也方便、简单；同时，采用这一技术的牵伸康复训练完全可以在患者家中操作，很大程度上突破了已有牵伸设备对医生的依赖，因此，本发明相对现有技术来说，具有突出的实质性特点和显著的进步。

（3）本发明在现有技术的基础上，增设了护具长度调整装置，使得整个训练护具本体的长度能够根据人体关节的长度而灵活改变，使人体佩戴后舒适度大大提高，不仅扩大了训练护具本体的使用范围，而且大幅改善了用户的体验度。

（4）本发明还在角度调节装置与支撑板之间设置了第二锁紧开关，通过打开和关闭第二锁紧开关，可以改变支撑板与角度调节装置之间的锁定状态，使得支撑板可以实现单独转动，丰富了角度调节方式，使角度调节更加精细、更加准确，并使其与训练计划保持一致，确保新训练计划制定的准确性，一举多得。

（5）本发明还设置了压力传感器，可时刻监测患者的实际牵伸力量，当力量过大时提示患者手动调节减轻牵伸强度或通过控制角度调节装置自动减轻牵伸强度。这相当于对患者的牵伸训练增加了一道保险，进而增强了整个训练系统的安全性。

（6）本发明实用性强，易于批量化制造和生产，因此，其具有很高的应用价值，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明-实施例1的结构示意图。

图2为本发明-实施例1中护具长度调整装置的一种结构设置示意图。

图3为本发明-实施例1中护具长度调整装置的另一种结构设置示意图。

图4为本发明-实施例2的结构示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-训练护具本体，2-角度调节装置，21-PWM脉宽调制直流电动机控制器，3-基座，4-支撑板，5-托板，6-滑轨，7-第一锁紧开关，8-副定位孔，9-第二锁紧开关，10-压力传感器，11-压力处理模块，12-处理器，13-触摸屏，14-疼痛输入模块，15-训练计划输入模块，16-蓝牙无线接收模块，17-调整提示交互模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括训练护具本体1、护具长度调整装置、第二锁紧开关7以及疼痛管理终端。训练护具本体4与现有技术一样，由角度调节装置2、基座3、支撑板4和托板5组成，支撑板4安装在基座3的顶部，托板5安装在支撑板4上。第二锁紧开关9为锁定训练护具本体传动机构的插销，插入后支撑板4只能跟随角度调节装置2转动，拔出后则可自由转动。

本实施例中，护具长度调整装置介绍两种：一种由滑轨和第一锁紧开关7构成；另一种由主定位孔、副定位孔和定位销构成。在第一种方案中，如图3所示，滑轨6设置在支撑板4上，第一锁紧开关7安装在托板5上，滑轨6和第一锁紧开关7相互配合，使托板5可以在滑轨6上滑动，从而改变训练护具本体的整体长度，以适应人体关节的长度，当托板5滑动到合适位置需要定位时，通过第一锁紧开关7对托板进行定位，锁定托板5与支撑板4之间的相对位置。第二种方案中，如图2所示，主定位孔和副定位孔8的数量均开设多个，主定位孔位于支撑板4上，副定位孔8位于托板5上，通过定位销定位不同位置的主定位孔和副定位孔8，以调整康复训练装置的整体长度，同样达到适应人体关节长度的目的。

所述疼痛管理终端用于医生制定训练计划、指导患者作牵引训练并调整患者的牵伸强度，具体地说，该疼痛管理终端包括通过压力传感器10与训练护具本体1连接的压力处理模块11，与该压力处理模块11连接并设有触摸屏13的处理器12，以及均设置在该处理器12中的疼痛输入模块14、训练计划输入模块15和调整提示交互模块17。所述的疼痛输入模块14、训练计划输入模块15均将各自的控制功能信息显示在触摸屏13上，方便医生和患者操作，而调整提示交互模块17则可以是扬声器或显示器。

下面针对本实施例的结构，对其实现过程进行介绍，如下所述：

（1）利用训练计划输入模块的功能，医生根据患者的实际情况在触摸屏上设定训练计划，并经处理器处理后传输到压力处理模块储存，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长等信息；

（2）患者利用护具长度调整装置将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节的长度，并将训练护具本体固定到该关节部位上；

（3）患者将训练护具本体固定好后，告知医生，医生利用处理器控制调整提示交互模块提示患者输入此时的疼痛感觉；

（4）利用疼痛输入模块的功能，患者在触摸屏上输入疼痛感觉程度，并由处理器判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则进入步骤（7），否，则进入步骤（5）；

（5）处理器控制调整提示交互模块提示患者调整训练护具本体的牵伸方向，此时患者按提示通过角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度；

（6）循环步骤（4）、（5），直到患者输入的疼痛感觉与医生要求的疼痛感觉相同，然后进入步骤（7）；

（7）处理器控制调整提示交互设备提醒患者停止调整训练护具牵伸角度，并保持该牵伸角度进行训练，直至达到规定的牵伸时长；同时，压力传感器实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块进行对比，压力处理模块判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息，若患者肢体施加的实际压力小于或等于训练计划的压力，则保持训练；若患者肢体施加的实际压力大于训练计划的压力，则处理器控制调整提示交互模块提示患者向疼痛减轻方向调整训练护具本体的牵伸角度，直至患者肢体施加的实际压力小于或等于训练计划的压力；该步骤的目的在于降低牵伸强度，以免给患者造成不必要的痛苦；

（8）循环（1）～（7），直到患者完全康复。

实施例2

如图4所示，与实施例1的不同点在于，实施例1采用手动调整训练护具本体的牵伸方向，而本实施例则通过电动方式控制调整训练护具本体的牵伸方向。本实施例对角度调节装置2的结构进行了改变，具体地说，本实施例中的角度调节装置2包括转轴设置在训练护具本体1上的步进电机，以及与该步进电机连接的PWM脉宽调制直流电动机控制器21；步进电机的转轴安装于支撑板4与基座3之间，所述处理器12与PWM脉宽调制直流电动机控制器21连接。本实施例的中疼痛输入模块可以是线控开关，而训练计划输入模块则可以是手机或平板电脑，并通过蓝牙无线接收模块16与处理器12连接。

本实施例的实现方式如下：

（1）医生利用训练计划输入模块设定训练计划，并通过蓝牙无线接收模块发送至处理器处理，然后传输至压力处理模块储存，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长；

（2）患者利用护具长度调整装置将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节的长度，并将训练护具本体固定到该关节部位上；

（3）患者将训练护具本体固定好后，处理器控制调整提示交互模块提示患者输入此时的疼痛感觉；

（4）患者利用疼痛输入模块输入疼痛感觉程度，并由处理器判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则进入步骤（7），否，则进入步骤（5）；

（5）处理器控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度，并控制调整提示交互模块提示患者输入疼痛感觉；

（6）循环步骤（5），直至患者输入的疼痛感觉与医生要求的疼痛感觉相同，此时，处理器控制角度调节装置停止调整训练护具本体的牵伸角度，并进入步骤（7）；

（7）患者保持牵伸角度进行训练，直至达到规定的牵伸时长；同时，压力传感器实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块进行对比，压力处理模块判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息，若患者肢体施加的实际压力小于或等于训练计划的压力，则保持训练；若患者肢体施加的实际压力大于训练计划的压力，则处理器控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度，直至患者肢体施加的实际压力小于或等于训练计划的压力；

（8）循环（1）～（7），直到患者完全康复。

本发明通过有效的系统结构设计，既能方便患者进行关节牵伸康复训练，又能使医生实时了解到患者的训练情况，将患者与医生紧密联系在一起，充分做到“对症下药”的效果。并且，本发明通过护具长度调整装置，可以根据不同人群来调整其长度，从而实现同一套装置适应不同年龄段的人群，使本发明的应用范围大大提高，实用价值大大提高；而第二锁紧开关则可以使支撑板单独转动，使得调节范围更广、调节精度更高，使康复训练更加贴合训练计划，进而提高患者的康复训练效果，缩短康复周期。

上述实施例仅为本发明较佳的两种实现方式，并不用以限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神下做出的润色和改动，或是进行等同置换的技术方案，其所解决的技术问题实质上与本发明相同的，均应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，包括用于固定到患者需要进行牵伸训练的关节部位上的训练护具本体（1），以及设置在该训练护具本体（1）上、用于调整训练护具本体牵伸角度的角度调节装置（2），其特征在于，还包括设置在训练护具本体（1）上、用于将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节长度的护具长度调整装置，以及疼痛管理终端；所述疼痛管理终端包括通过压力传感器（10）与训练护具本体（1）连接的压力处理模块（11），与该压力处理模块（11）连接并设有触摸屏（13）的处理器（12），以及均设置在该处理器（12）中的疼痛输入模块（14）、训练计划输入模块（15）和调整提示交互模块（17），其中：

所述压力传感器用于实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块；

所述压力处理模块用于将接收的压力数据进行对比，判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息；

所述训练计划输入模块用于设定训练计划，并发送至处理器处理，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长；

所述疼痛输入模块用于输入疼痛感觉程度，并发送至处理器；

所述处理器用于将训练计划进行处理并传输到压力处理模块储存；还用于判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则控制调整提示交互设备提醒患者停止调整训练护具牵伸角度；否则提示患者控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度和输入疼痛感觉；并且还用于确定患者肢体施加的实际压力是否小于或等于训练计划的压力，是，则保持训练；否则控制调整提示交互模块提示患者向疼痛减轻方向调整训练护具本体的牵伸角度。

2.根据权利要求1所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述训练护具本体包括基座（3），设置在该基座（3）上端的支撑板（4），以及安装于该支撑板（4）上的托板（5），所述角度调节装置（2）安装于支撑板（4）与基座（3）之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的滑轨（6），和设置于所述托板上与该滑轨（6）配合、用于对所述托板（5）进行定位的第一锁紧开关（7）。

3.根据权利要求1所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述训练护具本体包括基座（3），设置在该基座（3）上端的支撑板（4），以及安装于该支撑板（4）上的托板（5），所述角度调节装置（2）安装于支撑板（4）与基座（3）之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板（4）上的主定位孔，设置于所述托板（5）上的副定位孔（8），和用于锁定所述主定位孔和副定位孔的定位销。

4.根据权利要求2或3所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述支撑板（4）与角度调节装置之间还设置有第二锁紧开关（9）。

5.基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，包括用于固定到患者需要进行牵伸训练的关节部位上的训练护具本体（1），以及设置在该训练护具本体（1）上、用于调整训练护具本体牵伸角度的角度调节装置（2），其特征在于，还包括设置在训练护具本体（1）上、用于将训练护具本体调整到适合患者需要牵伸训练的关节长度的护具长度调整装置，以及疼痛管理终端；所述角度调节装置（2）包括转轴设置在训练护具本体（1）上的步进电机，以及与该步进电机连接的PWM脉宽调制直流电动机控制器（21）；所述疼痛管理终端包括通过压力传感器（10）与训练护具本体（1）连接的压力处理模块（11），同时与PWM脉宽调制直流电动机控制器（21）和压力处理模块（11）连接的处理器（12），均设置在该处理器（12）中的蓝牙无线接收模块（16）、疼痛输入模块（14）和调整提示交互模块（17），以及与蓝牙无线接收模块（16）连接的训练计划输入模块（15），其中：

所述压力传感器用于实时获取患者肢体施加到训练护具本体上的压力，并发送至压力处理模块；

所述压力处理模块用于将接收的压力数据进行对比，判断当前患者肢体施加的实际压力是否大于训练计划的压力，并实时向处理器发送信息；

所述训练计划输入模块用于设定训练计划，并通过蓝牙无线接收模块发送至处理器处理，该训练计划包括牵伸所要求达到的疼痛感觉和关节牵伸保持的时长；

所述疼痛输入模块用于输入疼痛感觉程度，并发送至处理器；

所述处理器用于将训练计划进行处理并传输到压力处理模块储存；还用于判断患者输入的疼痛感觉是否与医生要求的疼痛感觉相同，是，则控制调整提示交互设备提醒患者停止调整训练护具牵伸角度；否则控制角度调节装置调整训练护具本体的牵伸角度和控制调整提示交互设备提醒患者输入疼痛感觉；并且还用于确定患者肢体施加的实际压力是否小于或等于训练计划的压力，是，则保持训练；否则控制调整提示交互模块提示患者向疼痛减轻方向调整训练护具本体的牵伸角度。

6.根据权利要求5所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述训练护具本体包括基座（3），设置在该基座（3）上端的支撑板（4），以及安装于该支撑板（4）上的托板（5），所述步进电机的转轴安装于支撑板（4）与基座（3）之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板上的滑轨（6），和设置于所述托板上与该滑轨（6）配合、用于对所述托板（5）进行定位的第一锁紧开关（7）。

7.根据权利要求5所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述训练护具本体包括基座（3），设置在该基座（3）上端的支撑板（4），以及安装于该支撑板（4）上的托板（5），所述步进电机的转轴安装于支撑板（4）与基座（3）之间；所述护具长度调整机构包括设置于所述支撑板（4）上的主定位孔，设置于所述托板（5）上的副定位孔（8），和用于锁定所述主定位孔和副定位孔的定位销。

8.根据权利要求6或7所述的基于疼痛反馈控制的关节牵伸康复训练系统，其特征在于，所述支撑板（4）与步进电机的转轴之间还设置有第二锁紧开关（9）。