專利名稱：多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械，尤其涉及一種多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床。
技術(shù)背景
據(jù)統(tǒng)計，我國腦血管病、帕金森病、顱腦外傷、脊髓損傷年發(fā)病率逐年增加。這些疾 病和損傷會造成平衡功能障礙乃至殘疾。而平衡功能障礙是主要致殘因素。多個循證醫(yī)學(xué) 證據(jù)表明，包括平衡功能及下肢功能在內(nèi)的訓(xùn)練是改善功能的重要方式。
平衡功能患者的康復(fù)過程多數(shù)都要經(jīng)過從被動運動訓(xùn)練到主動運動訓(xùn)練，可進(jìn)行 被動態(tài)下肢平衡功能測試訓(xùn)練的疾病和損傷有卒中、腦外傷、帕金森病、脊髓損傷等；用于 有昏迷、植物狀態(tài)和微弱意識狀態(tài)的意識障礙的患者，也可用于早期的全髖、全膝置換術(shù) 后、下肢骨折AO或BO術(shù)后需維持下肢被動活動，同時又需要一些直立體位訓(xùn)練的的骨科疾 ??；可用于需維持下肢活動，同時又需要直立或半直立體位訓(xùn)練的心臟疾病的早期康復(fù)，如 心肌梗死、冠脈搭橋術(shù)后等患者；而進(jìn)行相應(yīng)被動態(tài)下肢平衡功能測試訓(xùn)練是初步康復(fù)的 必要措施。
雙腿同步屈伸與交替屈伸是人體下肢運動重要方式之一，被動的同步屈伸類似被 動的下蹲站起，被動的交替屈伸類似被動的踏步動作。目前被動的雙腿屈伸與交替屈伸作 以往都采用訓(xùn)練師進(jìn)行手動操作，不但費時，費力，治療成本高。目前下肢減重康復(fù)訓(xùn)練多 采用懸吊設(shè)備進(jìn)行減重訓(xùn)練，懸吊設(shè)備使用懸吊帶向上牽引患者體重，需束縛患者軀干部， 易帶來患者不適，操作較繁瑣。
目前市場上的被動訓(xùn)練的產(chǎn)品還存在缺乏個性化訓(xùn)練的弱點，對于身材高矮的患 者采用統(tǒng)一下肢訓(xùn)練產(chǎn)品，造成部分患者訓(xùn)練過程達(dá)不到效果，或訓(xùn)練強度過大，對患者造 成了一定的損傷。
大多數(shù)平衡訓(xùn)練床未集成下肢患側(cè)臥位訓(xùn)練，影響患側(cè)的訓(xùn)練強度循序漸進(jìn)康復(fù) 過程，導(dǎo)致康復(fù)效果不理想。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練 床，包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動相連，床板固定在床架上，在 床架的前端連接有左下肢支架和右下肢支架，在左下肢支架和右下肢支架與床架之間分別 連接有左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)，左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移 動機構(gòu)分別由兩臺步進(jìn)電機和兩付頂桿驅(qū)動，實現(xiàn)被動態(tài)的同步屈伸與交替屈伸。
在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，以適應(yīng)不同程度的減重需要.
在床架的兩側(cè)與床座之間分別設(shè)有床板左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右側(cè)上下移動 機構(gòu)，該機構(gòu)實現(xiàn)床的側(cè)翻，實現(xiàn)患側(cè)臥位訓(xùn)練，加強患側(cè)的神經(jīng)刺激。
在訓(xùn)練床的床座上安裝有多個萬向調(diào)節(jié)腳輪，并相應(yīng)設(shè)有多個用于調(diào)節(jié)腳輪上下伸縮的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
還包括床板角度顯示器，該床板角度顯示器安裝在床架上隨床架一起移動，可監(jiān) 測床板傾斜角度的大小。
左下肢支架和右下肢支架結(jié)構(gòu)對稱相同，各包括腳踏板支架、下肢伸縮機構(gòu)、腳前 端緩沖器、腳后跟導(dǎo)向軸和腳踏板；腳踏板支架與相應(yīng)的下肢支架移動機構(gòu)傳動相連；腳 前端緩沖器和腳后跟導(dǎo)向軸分別連接在腳踏板與腳踏板支架之間；下肢伸縮機構(gòu)的一端與 腳踏板支架可轉(zhuǎn)動相連，另一端與床架可轉(zhuǎn)動相連；在腳踏板周圍設(shè)有足底壓力傳感器，足 底壓力傳感器與控制箱內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連；在下肢伸縮機構(gòu)上設(shè)有角度傳感 器，角度傳感器與控制箱內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連；所述的左下肢支架移動機構(gòu)和 右下肢支架移動機構(gòu)分別與相應(yīng)的腳踏板支架傳動相連。
下肢伸縮機構(gòu)包括大腿伸縮桿、小腿伸縮桿、大腿支架和小腿支架，大腿伸縮桿的 一端與床架可轉(zhuǎn)動相連，另一端與小腿伸縮桿可轉(zhuǎn)動相連，小腿伸縮桿的另一端與腳踏板 支架可轉(zhuǎn)動相連，大腿支架安裝在大腿伸縮桿上，小腿支架安裝在小腿伸縮桿上，在大腿伸 縮桿、小腿伸縮桿、大腿支架和小腿支架上分別設(shè)有調(diào)節(jié)鎖緊手柄。這種髖關(guān)節(jié)固定，大腿 支架長度可調(diào)，相應(yīng)的膝關(guān)節(jié)位置可調(diào)，小腿支架長度可調(diào)，實現(xiàn)個性化下肢訓(xùn)練。
足底壓力傳感器由貼有四根應(yīng)變片的懸臂梁組成，貼有四根應(yīng)變片的懸臂梁插裝 在由腳踏板、腳踏板支架、腳前端緩沖器和腳后跟導(dǎo)向軸組成的腳底受力部件內(nèi)。
上述左下肢支架移動機構(gòu)，右下肢支架移動機構(gòu)，床板左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板 右側(cè)上下移動機構(gòu)都包含一臺直線步進(jìn)電機。
在床座上安裝有控制箱，控制箱內(nèi)設(shè)有傳感器接口電路、電機驅(qū)動模塊和電源模 塊，電源模塊分別為傳感器接口電路和電機驅(qū)動模塊提供電源；電機驅(qū)動模塊分別與床板角 度調(diào)節(jié)機構(gòu)、左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)中的直線步進(jìn)電機電信號相連。
本發(fā)明的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床配合計算機程序和顯示裝置使用，在使用 時，患者在背部依靠床板或獨立站立，且雙下肢在下肢支架移動機構(gòu)的驅(qū)動下，可進(jìn)行被動 態(tài)同步屈伸與交替屈伸平衡功能評定和訓(xùn)練。此外，它利用角度可調(diào)的床板對背部的支撐 作用產(chǎn)生不同的減重效果；引入髖關(guān)節(jié)固定，大腿支架長度可調(diào)，相應(yīng)的膝關(guān)節(jié)位置可調(diào)， 小腿支架長度可調(diào)，實現(xiàn)個性化下肢訓(xùn)練；能實現(xiàn)患側(cè)臥位訓(xùn)練，加強患側(cè)的神經(jīng)刺激，有 利于健側(cè)肢體的活動，該過程由床板左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右側(cè)上下移動機構(gòu)實現(xiàn)；多 功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床可以進(jìn)行減重訓(xùn)練，開展早期康復(fù)，而又避免了懸吊減重的缺點， 還具有智能化平衡系統(tǒng)的技術(shù)。本發(fā)明的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床設(shè)有用于意識障礙或 嚴(yán)重運動功能障礙的重復(fù)被動減重踏步訓(xùn)練方式，由器械形成本體感覺刺激，促進(jìn)意識狀 態(tài)恢復(fù)，預(yù)防臥床引起的失用和失健。


圖1是本發(fā)明多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床的正視結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，本發(fā)明多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床1，包括床座11、床架12和床板13，床架12安裝在床座11上并與床座11通過轉(zhuǎn)軸6可轉(zhuǎn)動相連，床板13與床架12固定 相連，在床架12的前端連接有左下肢支架和右下肢支架14，在左下肢支架和右下肢支架14 與床架12之間分別連接有左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)15，在床架12與床 座11之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)16以及床板左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右側(cè)上下移動機構(gòu) 17，上述各機構(gòu)都包含一臺直線步進(jìn)電機。在訓(xùn)練床的床座11上安裝有多個萬向調(diào)節(jié)腳輪 111，并相應(yīng)設(shè)有多個用于調(diào)節(jié)腳輪上下伸縮的調(diào)節(jié)機構(gòu)112。在床架12上還安裝有床板 角度顯示器8，床板角度顯示器8隨床架12 —起移動用于顯示床架12及床板13傾斜的角 度。
配合參見圖2，本發(fā)明中的左下肢支架和右下肢支架結(jié)構(gòu)14對稱相同，各包括腳 踏板支架141、下肢伸縮機構(gòu)142、腳前端緩沖器143、腳后跟導(dǎo)向軸144和腳踏板145。腳 踏板支架141與相應(yīng)的下肢支架移動機構(gòu)15傳動相連；腳前端緩沖器143和腳后跟導(dǎo)向軸 144分別連接在腳踏板145與腳踏板支架141之間。下肢伸縮機構(gòu)142的一端與腳踏板支 架141可轉(zhuǎn)動相連，另一端與床架12可轉(zhuǎn)動相連。在腳踏板145周圍設(shè)有足底壓力傳感器 (未圖示出來)，該足底壓力傳感器由貼有四根應(yīng)變片的懸臂梁組成，貼有四根應(yīng)變片的懸 臂梁插裝在由腳踏板、腳踏板支架、腳前端緩沖器和腳后跟導(dǎo)向軸組成的腳底受力部件內(nèi)， 并分別與控制箱2內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連。在下肢伸縮機構(gòu)143上設(shè)有角度傳感 器(未圖示出來)，角度傳感器與控制箱內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連。左下肢支架移動 機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)15分別與相應(yīng)的腳踏板支架141傳動相連。
配合參見圖2，本發(fā)明中的下肢伸縮機構(gòu)142包括大腿伸縮桿1421、小腿伸縮桿 1422、大腿支架1423和小腿支架1424，大腿伸縮桿1421的一端與床架12可轉(zhuǎn)動相連，另一 端與小腿伸縮桿1422可轉(zhuǎn)動相連，小腿伸縮桿1422的另一端與腳踏板支架141可轉(zhuǎn)動相 連，大腿支架1423安裝在大腿伸縮桿1421上，小腿支架1似4安裝在小腿伸縮桿1422上， 在大腿伸縮桿、小腿伸縮桿、大腿支架和小腿支架上分別設(shè)有調(diào)節(jié)鎖緊手柄1425。
在訓(xùn)練床的床座11上安裝有控制箱2，該控制箱2內(nèi)設(shè)有傳感器接口電路、電機驅(qū) 動模塊和電源模塊(未圖示出來)，電源模塊分別為傳感器接口電路和電機驅(qū)動模塊提供 電源；電機驅(qū)動模塊分別與床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)、左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機 構(gòu)中的直線步進(jìn)電機電信號相連。
本發(fā)明配合主控計算機和兩個顯示屏(主顯示屏和患者用顯示屏)使用，通過主 控計算機實現(xiàn)中心控制，由兩個顯示屏進(jìn)行顯示。其中主顯示屏放置在操作臺上，供醫(yī)護(hù)人 員使用。主顯示屏能顯示包含病人信息、測試報告、功能訓(xùn)練、游戲訓(xùn)練、生成報告、系統(tǒng)設(shè) 置等所有內(nèi)容，同時能控制患者用顯示屏的內(nèi)容?；颊哂蔑@示屏位于患者訓(xùn)練時的前方，便 于患者觀察訓(xùn)練過程中力量大小的變化，實時主動調(diào)節(jié)平衡，患者用顯示屏能顯示訓(xùn)練過 程、游戲的參與過程以及訓(xùn)練的結(jié)果等內(nèi)容，供患者掌握。
本發(fā)明中數(shù)據(jù)的采集和處理，由壓力傳感器組采集足底壓力數(shù)據(jù)、由角度傳感器 組采集髖關(guān)節(jié)運動角度數(shù)據(jù)，傳輸?shù)娇刂葡鋬?nèi)的傳感器接口電路，由多路傳感變送集成卡 (經(jīng)過信號放大、濾波、采樣保持)、進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，然后輸出到主控計算機對信號進(jìn)行處 理，使左右足部受力大小以直觀的柱狀圖或數(shù)據(jù)表格的形式顯示出來，從而使病人實時了 解到自己的實際情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)姿勢和力度。當(dāng)然病人也可以直觀的了解到通過一段時間 的訓(xùn)練，自己取得了多大的進(jìn)步，有利于幫助病人建立康復(fù)的信心，激發(fā)他們的訓(xùn)練欲望。同時能通過采集的各種信號，進(jìn)行額狀面擺動頻率、平均重心、額狀面最大擺幅、額狀面平 均擺幅、重心移動軌跡總長度、重心移動軌跡總面積和額狀面?zhèn)确綌[速等參數(shù)的計算及顯示。
本發(fā)明中的主控計算機內(nèi)設(shè)有運動控制模塊，主控計算機通過運動控制模塊驅(qū)動 各運動機構(gòu)，即床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)、左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)中的直線 步進(jìn)電機。通過同步控制步進(jìn)電機使其正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)床板的轉(zhuǎn)動，以此來達(dá)到床板0 90 度任意傾斜的效果。這樣患者就可以實現(xiàn)平躺、斜躺甚至站立進(jìn)行訓(xùn)練，實現(xiàn)了各種角度減 負(fù)狀態(tài)下的評估與訓(xùn)練。床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)中的直線步進(jìn)電機控制床板運動，實現(xiàn)身體不 同程度的傾斜。左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)、左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右 側(cè)上下移動機構(gòu)中的直線步進(jìn)電機分別推動左右腳踏板支架的運動，實現(xiàn)下肢被動雙側(cè)同 步屈伸和被動雙側(cè)交替屈伸或左右單腿屈伸，左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右側(cè)上下移動機構(gòu) 中的直線步進(jìn)電機實現(xiàn)床的左右側(cè)翻，協(xié)助患著側(cè)臥位訓(xùn)練；下肢伸縮機構(gòu)，實現(xiàn)大腿支架 長度可調(diào)，相應(yīng)的膝關(guān)節(jié)位置可調(diào)，小腿支架長度可調(diào)；各電機運行速度、正反轉(zhuǎn)運動等由 主控計算機統(tǒng)一控制，實現(xiàn)視覺反饋式被動態(tài)平衡評定訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練與評估。
多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床使用包括以下步驟
1、患者傾斜躺在床上緊靠背板，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上。
2、根據(jù)患者的實際情況由醫(yī)生調(diào)節(jié)床的傾斜角度，來實現(xiàn)不同程度的減重，此時， 床板角度顯示器上顯示出床的傾斜角度，角度越小，減重程度越大。
3、根據(jù)患側(cè)的實際情況由醫(yī)生調(diào)節(jié)床的左右側(cè)高度，控制床的側(cè)翻角度。
4、調(diào)節(jié)下肢伸縮機構(gòu)，實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)固定，大腿支架長度可調(diào)，相應(yīng)的膝關(guān)節(jié)位置可 調(diào)，小腿支架長度可調(diào)，以適應(yīng)不同身高病人的訓(xùn)練和評估。
權(quán)利要求
1.一種多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于包括床座、床架和床板，床架安裝在 床座上并與床座可轉(zhuǎn)動相連，床板固定在床架上，在床架的前端連接有左下肢支架和右下 肢支架，在左下肢支架和右下肢支架與床架之間分別連接有左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢 支架移動機構(gòu)，在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，在床架的兩側(cè)與底座之間分別 設(shè)有床架左側(cè)上下移動機構(gòu)和床架右側(cè)上下移動機構(gòu)，上述各機構(gòu)都包含一臺直線步進(jìn)電 機；在床座上安裝有控制箱，控制箱內(nèi)設(shè)有傳感器接口電路、電機驅(qū)動模塊和電源模塊，電 源模塊分別為傳感器接口電路和電機驅(qū)動模塊提供電源；電機驅(qū)動模塊分別與床板角度調(diào) 節(jié)機構(gòu)、左下肢支架移動機構(gòu)、右下肢支架移動機構(gòu)、床架左側(cè)上下移動機構(gòu)和床架右側(cè)上 下移動機構(gòu)中的直線步進(jìn)電機電信號相連。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于所述的左下肢支架 和右下肢支架結(jié)構(gòu)對稱相同，各包括腳踏板支架、下肢伸縮機構(gòu)、腳前端緩沖器、腳后跟導(dǎo) 向軸和腳踏板；腳踏板支架與相應(yīng)的下肢支架移動機構(gòu)傳動相連；腳前端緩沖器和腳后跟 導(dǎo)向軸分別連接在腳踏板與腳踏板支架之間；下肢伸縮機構(gòu)的一端與腳踏板支架可轉(zhuǎn)動相 連，另一端與床架可轉(zhuǎn)動相連；在腳踏板周圍設(shè)有足底壓力傳感器，足底壓力傳感器與控制 箱內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連；在下肢伸縮機構(gòu)上設(shè)有角度傳感器，角度傳感器與控 制箱內(nèi)的傳感器接口電路電信號相連；所述的左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu) 分別與相應(yīng)的腳踏板支架傳動相連。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于所述的下肢伸縮機 構(gòu)包括大腿伸縮桿、小腿伸縮桿、大腿支架和小腿支架，大腿伸縮桿的一端與床架可轉(zhuǎn)動相 連，另一端與小腿伸縮桿可轉(zhuǎn)動相連，小腿伸縮桿的另一端與腳踏板支架可轉(zhuǎn)動相連，大腿 支架安裝在大腿伸縮桿上，小腿支架安裝在小腿伸縮桿上，在大腿伸縮桿、小腿伸縮桿、大 腿支架和小腿支架上分別設(shè)有調(diào)節(jié)鎖緊手柄。
4.如權(quán)利要求2所述的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于所述的足底壓力傳 感器由貼有四根應(yīng)變片的懸臂梁組成，貼有四根應(yīng)變片的懸臂梁插裝在由腳踏板、腳踏板 支架、腳前端緩沖器和腳后跟導(dǎo)向軸組成的腳底受力部件內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于所述的訓(xùn)練床的床 座上安裝有多個萬向調(diào)節(jié)腳輪，并相應(yīng)設(shè)有多個用于調(diào)節(jié)腳輪上下伸縮的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，其特征在于還包括床板角度顯 示器，該床板角度顯示器安裝在床架上隨床架一起移動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多功能減重動態(tài)平衡訓(xùn)練床，它包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動相連，床板固定在床架上，在床架的前端連接有左下肢支架移動機構(gòu)和右下肢支架移動機構(gòu)，實現(xiàn)被動態(tài)的同步屈伸與交替屈伸。在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，實現(xiàn)各種角度的背部減重功能。床架的兩側(cè)與底座之間分別設(shè)有床板左側(cè)上下移動機構(gòu)和床板右側(cè)上下移動機構(gòu)，該機構(gòu)實現(xiàn)床的側(cè)翻，實現(xiàn)患側(cè)臥位訓(xùn)練。左右下肢伸縮機構(gòu)包括大腿伸縮桿、小腿伸縮桿、實現(xiàn)大小腿支架長度可調(diào)，從而實現(xiàn)個性化下肢訓(xùn)練。在床座上安裝有控制箱。本發(fā)明集成了對動態(tài)平衡功能進(jìn)行康復(fù)評估和訓(xùn)練的裝置，并能調(diào)節(jié)減重程度。
文檔編號A61H1/00GK102028598SQ20091019680
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者劉穎, 吳毅, 張峰, 徐秀林, 李放, 胡永善, 胡秀枋, 賈杰, 趙展, 鄒任玲 申請人:上海理工大學(xué), 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院