本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助康復設備領域，具體一種糖尿病足生物反饋裝置，以及控制糖尿病足生物反饋裝置的反饋方法。

背景技術：

1、足是重要的感覺器官，在站立和行走時對身體的感覺輸入中起著不可或缺的作用。當足底觸覺閾值在適當?shù)姆秶鷥?nèi)時，足底的感覺反饋處于穩(wěn)定狀態(tài)，保證運動的動態(tài)平衡。但是對于糖尿病足的患者而言，由于足底的神經(jīng)或血管的病變，足部的觸感發(fā)生退化，相應的觸覺閾值也會升高，從而導致原有的步態(tài)模式被打破，而步態(tài)模式的異常則加劇足底壓力不合理的分配，抑制了足與地面相互作用的有效力反饋。足底壓力的異常顯著增加了足部潰瘍的風險，患者甚至可能遭受下肢截肢的風險。因此，降低足底的壓力閾值，恢復原有的觸感反饋，是延緩和預防糖尿病足病程進展的可行性方案。

2、人體是一個復雜的鏈式系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中，輸入部分發(fā)出指令，若輸出部分不再向輸入部分提供反饋，即為開環(huán)控制系統(tǒng)；輸出部分能夠向輸入部分提供反饋的控制系統(tǒng)則是閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩者的區(qū)別在于，輸出部分的信號是否能反饋給輸出部分，或者說能否被輸出部分感知。大腦作為人體主要的控制中心，其主要的運作方式分為三種，分別是自主運作控制、自動運作控制以及潛意識運作控制：1)自主運作，這是人們能夠普遍理解的一種運作方式，它通過人體清醒的意識來執(zhí)行，如進食、運動、閱讀等行為。由于意識的清醒以及在運作過程中存在視覺、聽覺觸覺等反饋，這些行為往往是持續(xù)進行的，屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。2)自動運作，這類運作也被稱為植物神經(jīng)系統(tǒng)，往往是維持人體生命必須的運作，其中部分的自動運作又會受到自主運作的控制。即使失去意識，大腦的自動運作也會維持人體內(nèi)的各個系統(tǒng)的正常運轉。但是人體無法通過自我感知得到這些系統(tǒng)的運作情況，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。3)潛意識運作，相對于有意識而言，這類運作是人體不自主的一種大腦活動。在清醒狀態(tài)下，潛意識往往不表現(xiàn)，但是當自主意識減弱或者消失時，潛意識往往會主導大腦的工作。

3、生物反饋的原理主要是基于自動運作的開環(huán)系統(tǒng)展開的，傳統(tǒng)的理論認為植物性神經(jīng)系統(tǒng)所支配的器官無法進行學習，同樣也無法通過自我意識控制，但是生物反饋的原理打破了這個觀點。通過生物反饋進行訓練，受試者通過主動調(diào)節(jié)，能夠改變?nèi)梭w各類系統(tǒng)運作，為預防或者緩解糖尿病足潰瘍提供了新的思路。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是基于上述生物反饋的原理，針對糖尿病足的患者由于足底的神經(jīng)或血管的病變，足部的觸感發(fā)生退化導致原有的步態(tài)模式變異成不合理的異常步態(tài)，足底壓力的異常的問題，而設計了一種糖尿病足生物反饋裝置，通過生物反饋讓受試者主動調(diào)節(jié)，從而預防以及減緩糖尿病足的發(fā)生。

2、本發(fā)明提供一種糖尿病足生物反饋裝置，包括：

3、壓力傳感器，設置在前足區(qū)的第二跖骨，前足區(qū)的第四跖骨以及足跟區(qū)的足跟骨，與控制器模塊電連接；

4、控制器模塊，用于電壓轉化、獲取薄膜壓力傳感器的壓力變化以及輸出振動馬達控制信號；振動馬達，通過膠帶粘設在膝關節(jié)外側、踝關節(jié)內(nèi)側、膝關節(jié)內(nèi)側處，與控制器模塊電連接；移動電源，用于為裝置整體提供電源，與控制器模塊電連接。

5、根據(jù)權利要求1所述的一種糖尿病足生物反饋裝置，其特征在于，壓力傳感器選用無線式薄膜壓力傳感器fsr；

6、振動馬達選用risym公司生產(chǎn)的738振動馬達；

7、移動電源選用，容量為10000mah，額定容量5600mah，輸出電流為2.1a的移動電源；

8、前足區(qū)的第二跖骨的壓力傳感器反饋的信號與膝關節(jié)外側振動馬達關聯(lián)；

9、前足區(qū)的第四跖骨的壓力傳感器反饋的信號與膝關節(jié)內(nèi)側振動馬達關聯(lián)；

10、足跟區(qū)的足跟骨的壓力傳感器反饋的信號與踝關節(jié)內(nèi)側振動馬達關聯(lián)。

11、本發(fā)明提供一種糖尿病足生物反饋方法，包括以下步驟：

12、步驟1，設置壓力傳感器至前足區(qū)的第二跖骨，前足區(qū)的第四跖骨以及足跟區(qū)的足跟骨，設置振動馬達至同側腿的膝關節(jié)外側、踝關節(jié)內(nèi)側、膝關節(jié)內(nèi)側處；

13、步驟2，進行初次閾值設定：輸入使用者體重、習慣步頻、習慣站立時間，獲得閾值；

14、步驟3，在使用者步行過程中判斷壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)是否超過設定閾值，如果超過閾值則進行振動馬達干預；

15、步驟4，根據(jù)壓力傳感器與側振動馬達的關聯(lián)關系進行反饋；

16、其中前足區(qū)的第二跖骨的壓力傳感器反饋的信號與膝關節(jié)外側振動馬達關聯(lián)；

17、前足區(qū)的第四跖骨的壓力傳感器反饋的信號與膝關節(jié)內(nèi)側振動馬達關聯(lián)；

18、足跟區(qū)的足跟骨的壓力傳感器反饋的信號與踝關節(jié)內(nèi)側振動馬達關聯(lián)；

19、步驟5，重復步驟3和步驟4直到使用者步行中壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)回到閾值范圍內(nèi)。

20、作為優(yōu)選，步驟2和步驟3中的閾值設定包括：

21、設置多屬性足底壓力閾值評分表，根據(jù)使用者體重獲得第一評分、根據(jù)使用者習慣步頻獲得第二評分、根據(jù)使用者當前站立時間或習慣站立時間獲得第三評分、根據(jù)檢測點全足壓力占比獲得第四評分；

22、累加第一評分、第二評分、第三評分和第四評分獲得閾值計算用分數(shù)s，以設置的使用者正常站立時第二跖骨傳感器、第四跖骨傳感器和足跟骨傳感器檢測到的壓力作為基線值f，根據(jù)計算用分數(shù)；

23、s≤20時，閾值壓力f0為0.8f；20＜s≤40時，閾值壓力f0為0.9f；40＜s≤60時，閾值壓力f0為f；60＜s≤80時，閾值壓力f0為1.1f；當80＜s＜100時，閾值壓力f0為1.2f。

24、作為優(yōu)選，步驟3中當前站立時間以統(tǒng)計的傳感器壓力置空后，獲得壓力時開始統(tǒng)計，并隨統(tǒng)計時間增加前站立時間所產(chǎn)生的第三評分；

25、步驟3中全足壓力占比＝統(tǒng)計當前傳感器獲得的壓力值/(第二跖骨傳感器、第四跖骨傳感器和足跟骨傳感器獲得的壓力值之和)。

26、作為優(yōu)選，步驟3中初始壓力傳感器檢測間隔為1s；

27、步驟4中，壓力傳感器檢測到的壓力超過閾值時，振動馬達根據(jù)關聯(lián)的傳感器，開始振動，初始振動時間3s，振動期間不進行壓力傳感器檢測，振動結束后立刻進行一次壓力傳感器檢測；

28、當壓力傳感器到的壓力低于對應的閾值時振動馬達關閉，否則繼續(xù)振動。

29、作為優(yōu)選，步驟4中的振動時間，根據(jù)連續(xù)上一次壓力傳感器檢測到的壓力改變振動時間；

30、f0為閾值壓力，fn+1為當前壓力傳感器第n+1次檢測到的壓力，t為振動時間；

31、當fn+1小于f0，t為0s，

32、當fn+1大于f0，梯度計算系數(shù)k＝(fn+1-fn)/f?n，0<k<0.2，t＝1s；0.2<k<0.4，t＝2s；0.4<k<0.6，t＝3s；0.6<k<0.8，t＝4s；k>0.8，t＝5s。

33、根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種糖尿病足生物反饋裝置，本發(fā)明通過實時地檢測穿戴者的三個足部解剖學特征點的足底壓力，當以上特征點的足底壓力超過合理閾值時，振動馬達發(fā)起報警，從而糾正穿戴者的步態(tài)策略，達到主動生物反饋的效果，預防并延緩糖尿病足潰瘍的進程。整個設計過程的成本低且合理，所以本發(fā)明所涉及的一種糖尿病足生物反饋裝置具有便攜性、泛用性和高性價比。