文摘
实现远程监控设计康复训练过程中运动员受伤后使用计算机技术,使用Visual Studio 2010的开发平台,使用ASP作为开发语言,网络开发框架,受伤运动员的伤病康复动态监测信息管理系统,其功能,系统架构和其他详细设计。本文确定了六个实验室工作人员以外的样品作为实验对象。实验对象的血氧流、程度和速度在正常条件下,测量和脉冲波被记录。然后,上、下肢康复训练机器人实验室开发的用于约15分钟的康复训练3-gear困难。结果表明,数据测量系统测量的数据是一样的吕乐品牌手指夹类型YX301血氧饱和浓度检测器,满足设计要求。结论。系统的监测精度高,电阻信号波形与实际波形基本上是一致的,和监控效果良好。
1。介绍
运动损伤康复的主要和基本目标是帮助运动员回到巅峰状态的运动和保持竞争力的外观,尤其是压缩运动损伤康复的时间。一旦一个运动员在训练或比赛受伤,他应该先处理迅速,正确和有效的。在康复训练,同时减少运动员的伤病,他们也应给予一定的心理咨询,保持良好的精神面貌(1]。目前,运动损伤康复需要实现以下目标。与国外相比,国内的移动医疗系统还处于研究和探索阶段,与实际部署还少。然而,中国政府对远程医疗的态度一直非常支持和鼓励,也可以创建一个合适的环境,远程医疗的发展。值得注意的是,在“十二五”规划发布的物联网工业和信息化、移动医疗的发展一直放置在九个要点。可以看出,中国政府高度重视发展远程医疗的2,3]。近年来,国内科研机构、大学和企业积极和广泛研究了智能手机的移动监测和诊断系统。取得了良好的效果。张Yuan-ting和其他人在香港中文大学已经开发出一种基于电子健康服装面料来测量的生理参数。“健康”的衬衫是通过无线的方式传输到手机显示数据中发现不同的身体部位。的数据传送到服务器Zhongyun车站和医院(4]。它还提供了一种无袖血压测量和校准使用流体静力学。
白京清华大学教授和其他发达国家一个家庭把桶,一个小护士系统。系统的核心部分是由一个特殊的便携式无线监控,中国站,掌上电脑,个人电脑。其中,便携式无线监控可以通过战车收集人体的生理信息,基站和无线网络传输数据到个人电脑或智能手机。它允许员工保护人体健康的远程实时腔状态。一旦生理异常状态信息,智能控制系统将自动提示护理人员(5]。李发源地等人从东南大学开发了远程multiphysiological并且为老年康复训练参数监测系统。这个系统是一个收集和显示系统硬件和软件相结合开发出基于四自由度康复机器人平台独立开发江苏重点实验室的东南大学远程测量和控制技术。该系统主要由两部分组成。一个是便携式生理信息采集系统,另一个是网络康复机器人客户端软件(6]。
系统结合的需要,国家“863重点项目,老年人网络和multiremote物理康复训练机器人”,已应用于北京四季青养老院和上海1号福利研究所。取得了良好的效果和灵活性。传统康复训练是主要的帮助下完成了医务人员和病人的家庭,它的特点是高劳动力消耗,繁重的工作强度,和低效率。近年来,机器人技术已进入康复领域,可提供长期和高强度康复训练,并提供量化指标评价康复训练的进展和效果,并已成为一个重要的康复训练(7]。Lokomat,由苏黎世联邦理工学院、瑞士和GaitTrainer,由德国,已经成功地商业化。中国科学院自动化研究所,上海大学,上海交通大学,国家康复研究中心助理,其他单位进行了长期研究下肢康复训练机器人和取得优秀的成果。
实现良好的康复效果,病人自己的坚强的意志和积极参与是至关重要的。更积极的病人参与,培训的效果就会越好。康复训练应该最大化的重复培训和最大化病人的积极努力,这是一个最被广泛接受的康复临床和康复工程领域的原则(8]。然而,在机器人协助康复训练,机器人主要采用一种自适应控制算法,帮助病人,病人可以减少他们的积极努力,导致病人放缓,惯性,和减少康复效果。尤其是患者中度和轻度神经损伤和某些运动能力,减肥行走训练,只有提供身体重力支持可以刺激患者的积极参与和帮助训练他们的步态和平衡控制能力9]。近年来已被更多的关注。运动损伤康复监测系统的设计是基于智能材料的概念。
先进的集成结构传感器驱动程序是用于连接网络组件和实时访问运动损伤和其他相关状态信息。特征参数提供先进的信号处理方法,和结构状态识别,包括运动损伤。控制结构的不安全因素。存在的问题在安全隐患消除实现自我诊断、自我修复,和结构保证运动的组织。运动损伤是指运动员在训练中不同程度受伤。在很大程度上,运动员训练的缺乏会导致非标准动作,缺乏保护意识,和无法适应周围的环境。目前,不可能准确地定位受伤的部分只能通过医生的建议运动员损伤康复在很大程度上。因此,有必要设计一个监控系统(10]。传统监测系统有一些问题,例如低损伤模式数据监测的准确性和显著差异在电阻信号波形。
运动损伤康复监测系统基于无线传感器网络提出了针对上述问题。由于网络节点的本地处理能力,每一行的传统系统处理系列,和集中式决策可以提高系统的运行速度和灵活的状态。根据实验验证结果,为运动损伤康复系统的监测精度高,电阻信号波形与实际波形基本上是一致的,和监控效果良好。
2。研究方法
医生团队主要负责受伤的运动数据的收集。因此,该功能可分为四个不同的功能模块:物理性能模块集合,综合评价运动员的康复,生化指标集合,运动员膳食营养的集合。体力的收集主要包括检测和输入b超检查结果,心率、肺活量和其他运动员损伤的指标。血液生化指标主要是由成像,包括血红蛋白(HB)、红细胞比容体积(HCT),红细胞(RBC)、红细胞width-variation (RDW-CV),以及其他指标反映红细胞形态、铁代谢,铁储备。判断机体的造血功能,血液携带氧气的能力,和蛋白质的营养状况。同时,肌肉状态和蛋白质代谢的相关指标:血尿素氮(BUN)、肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、尿蛋白、尿隐血,尿液cholerogen和尿液3-methylhistidine (3-MH)。它是用来反映肌肉蛋白质的分解和合成代谢,损伤,肌肉细胞的恢复后强烈的收缩。膳食营养的收集主要是通过队医的受伤运动员的膳食营养调查营养促进身体康复。
在此基础上综合评价模块。运动员的康复的得分是10分。教练主要负责运动员的输入信息。根据提供的受伤运动员团队医生,教练指定相应的运动损伤的康复训练计划,实现运动员。与此同时,教练负责系统的管理。系统管理包括系统权限分配、系统设置、系统登录和系统登记。管理员权限分配是最重要的功能。通过分配不同的角色,系统可以正常运行。运动员的主要功能包括检查训练受伤后恢复计划和询问各种索引查询的索引功能和生物化学。
一个稳定、可靠的电力供应是保障系统的日常工作。电力供应的质量直接影响了信号的质量。系统收集血氧饱和度信号、血压信号和脉冲信号。血氧脉搏信号的微弱信号容易被外部噪声干扰。如果信号处理不当,将有用信号淹没在噪音,和电源通常包含各种噪声(11]。因此,电源的设计是至关重要的。每个模块所需的电力系统是在表1。
下表1,系统需要+ 3.3 V, V + 3.0, + 5顺位投票制,+ 5 dv四种电源,电源和不同模块有不同的要求,例如,+ 3.0 V作为标准参考电源单片机a / D转换,这就要求高的稳定性和准确性。
2.1。微控制器模块
32位微控制器的STM32系列采用ARM Cortex-M3内核系统。对低功耗嵌入式行业发展,商业性能,实时性能,和有竞争力的价格方向。Cortex-M3内核是为了满足这一成本。其增强的系统架构使得控制器的STM32家庭更富裕,更强大。内核是配备了一个紧凑的嵌套向量中断控制器,使更快的中断事件(12]。STM32微控制器系列主要有以下优点:(1)使用最新的、先进的架构Cortex-M3内核(2)卓越和创新的外设(3)优秀的能耗控制(4)最大的集成(5)易于开发,可以使产品迅速进入市场(6)广泛的应用
STM32系列单片机的应用范围是巨大的,在许多通用系统升级计划,以及一些低功耗的要求。的强大功能的微处理器领域的嵌入式应用程序是非常普遍的。特别是在一些地区,需要低功耗技能如中风检测、温度探测器、电力仪表电源,和其他应用程序是非常重要的。具体的动力装置如图1。基于该系统的要求,采用STM32F103单片机微控制器的这个项目(13]。
2.2。STM32的A / D转换函数设计
STM32单片机3 adc,每一个都可以独立工作或者同时提高采样率。ADC的STM32单片机是一个12位逐次逼近模数转换器(14]。每个ADC有六个通道,外部信号,16和2内部信号,可以测量。每个通道的模拟数字转换可以单独工作,连续或间歇地。模拟-数字转换的输出信号可以是左对齐和右对齐并存储在寄存器的数据。数据寄存器的16位,模拟监控的特点允许程序检测电压是否超出了设置分钟值(15]。
选择STM32F103微处理器,它包含三个通道ADC。ADC1通道用于血氧信号的A / D转换和ADC1渠道5和6是用于血压和脉搏信号的A / D转换;因为ADC1的A / D转换频道是相似的,只有A / D转换ADC1通道的设置步骤描述如下。步骤1:通道1的ADC1 STM32单片机PA1。例如,应该首先初始化A1的时钟,然后,PA1应该设置为模拟输入。步骤2:初始化时钟ADC1通道1,然后重置,然后设置一频道的分频系数。它用于一频道的时钟频率设置为14 MHz。最后,1.5 ADC采样周期是用来计算数模IMHZ转化率,获得和转换时间是(16]。步骤3:在ADC1通道1的工作模式设置为单个转换工作模式,并设置其序列通道的通道数量1;第四步:开始重新校准和模拟数字校准的模拟-数字转换器。如果不进行这一步,可能会导致错误的结果。第五步:完成上一步后,开始为模拟数字转换ADC。转换完成后,单片机读取寄存器的数据通道1 ADC1。转换更准确,在此系统中,快速阅读十转换后的值,最大和最小值删除,其余的八个值计算平均得到最终结果(17]。步骤6:促进与上层计算机的数据通信,系统将在256年模拟数字转换的结果。获得的商和余数分别存储在一个字节。
2.3。无线通信模块
使用新一代的嵌入式UART-WiFi模块产品,SSC-WIFI-06无线模块是由上海Xunzhan电子科技有限公司有限公司如图所示,该模块很小,容易集成控制董事会。UART-WIFI基于UART接口在线UART-WIFI无线网络标准嵌入式模块,内置无线网络协议stiffee802。u协议和TCP / IP协议,实现用户串口数据的无线网络之间的转换。通过UART-WIFI模块,传统的串口设备可以很容易地访问无线网络(12,18,19]。无线模块具有良好的稳定性、信号强度、可扩展性和工作性能。这里有一些这个模块的功能。(1)无线标准:802.11 b / G / N;频率范围:2.412 - -2.484 GHz的;(2)操作模式:透明传输方式,串行命令模式;(3)天线:外部I-PEX微带天线(4)数据接口UART: 300个基点至460800个基点;以太网:100 Mbps的;(5)网络协议;TCP / UDP / ARP、ICMP、DHCP、DNS / HTTP;(6)工作电压:3.3 V (+ /−5%);当前操作:170 - 300 mA。
外部接口是一个双排管道有接口,表中给出2。
3所示。研究成果
3.1。结果与讨论
为了确保准确性,15个实验室的学生选择健康体征收集样本数据校准血氧饱和度参数。血氧饱和度值的手指夹YX301血氧饱和浓度检测器(精度±2%)产生的潜水公司。校准数据表3。
血氧波形的振幅对不同的人是不同的。波的振幅与每个人的宪法。根据实验和研究,发现波的振幅也与手指的温度下的人的测试。高温度的幅度略大。同一个人的手指,湿度是不同的。波形的振幅温度高时是不一样的。振幅大,当温度很低。振幅很小。
上述系统设计是用来测量血氧含量和脉搏率变化之前和之后人类的康复训练。它与标准仪器YX301血氧饱和浓度探测器的潜水品牌手指夹。我们确定了六个实验室工作人员以外的样品作为实验对象。实验对象的血氧流、程度和速度在正常条件下,测量和脉冲波被记录。然后,上、下肢康复训练机器人实验室开发的用于约15分钟的康复训练3-gear困难。停止后,重复上面的测试。比较实验结果表4。
从上面的表中,我们可以看到每个人的血氧参数没有改变之前和之后的实验。他们基本上是相同的范围内,与正常人的血氧水平参数。同时,可以看出该系统测量的数据基本上是一样的,衡量吕乐的手指夹类型YX301血氧饱和浓度探测器,符合设计要求。
3.2。康复训练方法
3.2.1之上。向心收缩训练方法
向心收缩法在康复训练的重点是肌肉,所以运动员的肌肉长度可适当缩短。一旦肌肉收缩的强度高于外部阻力,将形成一定的向心收缩。它是最常用的方法之一,在运动损伤恢复训练。
3.2.2。离心收缩训练方法
康复训练中的离心收缩方法侧重于适当的伸长的肌肉,所以运动员的肌肉在一定负载下的可以自由移动,加强运动员的肌肉力量,并加速的速度运动员体能恢复。
3.2.3。康复训练的Isotension力量
等张力量的康复训练可以缩短肌肉的长度没有改变肌肉的紧张,也就是向心收缩训练。利用偏心收缩恢复体力训练方法帮助运动员在肌肉张力和稳定的情况下,延长肌肉的长度,使人体关节活动范围内的运动。这种锻炼方法可以确保受伤运动员的运动将会获得良好的恢复效果,加快经济复苏。
3.2.4。康复训练的强度
康复训练的强度将逐渐增加肌肉张力,同时,掌握更多的锻炼运动,同时保持相同的肌肉长度。这些康复练习很容易操作,方便,又经济划算。等距力量训练的优点是,它可以锻炼全身的肌肉,避免肌肉肥大。
3.2.5。被动训练
康复训练中受伤的运动员,其中一个是被动训练。在这个过程中,培训师经常使用各种被动方法训练身体各关节的承载力,增加身体的关节。被动训练增加运动员的身体感觉同时也有效防止肌肉粘连。被动训练的过程需要进行一个舒适和放松的运动员,以确保身体各关节的运动范围是训练在一个合理的范围内。在这个培训,记得过度锻炼。
4所示。结论
通过研究和分析,受伤的运动员必须选择最好的治疗和康复训练计划根据他们的受伤,身体条件和外部条件在最短的时间内恢复。在康复训练中,医务人员需要进行适当的心理咨询为受伤的运动员,以确保他们有一个健康的心理状态。此外,运动受伤的康复训练过程是一个过程的计划和目标,不能随机训练,并必须确保运动员完全恢复健康,身体机能达到最好的状态。运动损伤康复训练可以加快康复的目的,使他们能够调整自己的身体状况在受伤回到训练领域在最短的时间内,继续他们的运动生涯。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。