CN111602607A - 一种非人灵长类动物减重康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非人灵长类动物减重康复训练装置，机架包括底部支撑座，底部支撑座上固定连接粗调悬挂减重模块；粗调悬挂减重模块连接精调悬挂减重模块对精调悬挂减重模块悬挂高度进行粗调；精调悬挂减重模块对动物固定支撑装置进行悬挂固定；动物固定支撑装置用于对动物上半身进行固定，针对不同动物体型及体态进行调节以适应不同动物；跑步机设置于底部支撑座前侧和动物固定支撑装置正下方，用于训练动物下肢运动能力。本发明利用悬吊式减重系统辅助动物进行安全有效的康复训练，固定装置采用刚性和柔性结合的方式进行结构设计，且多个部位可调节，完美适用于动物不同的体态特征，并实时监测训练数据，评估康复效果，及时调整训练方案。
Description
技术领域
本发明属于康复训练装置技术领域，具体是一种非人灵长类动物减重康复训练装置。
背景技术
在人类文明及国际社会高速发展的今天，动物不再作为人类的附属品而存在，随着对大自然认识的深入，越来越多的人开始意识到尊重生命的重要性；同时由于人类社会与自然的融合越来越深入，动物的生活方式及生活领域也发生着不同程度的变化，不再是深居山林、争相觅食，这些变化都对动物的健康产生了或多或少的影响。
Rossignol等人用脊髓损伤的猫所进行的步行训练实验。目前应用于下肢康复训练的机器人是在减重步态训练基础上发展而来的智能训练系统，系统既可以模拟正常人的行走姿态，又可以承担一部分的人体重量，可用以对下肢有运动功能障碍的患者进行有效的康复训练。在训练治疗过程中，通过减重支撑装置减少患者下肢(对于动物来说是后肢)的负重，并将负重、迈步、平衡这步行三要素有机结合起来，促进正常步态模式的建立，激发治疗信心。减重步态康复训练疗法的最终目的是帮助患者恢复肌体组织的运动机能，改善其运动功能。
目前解决步态减重康复训练的实验装置设计的方案主要存在以下几个问题：若采用纯刚性的结构固定，虽然实现了有效固定，但对于实验对象容易造成损伤；若采用纯柔性的结构固定，实验过程中无法有效限制实验对象，容易产生晃动影响实验结果；部分实验装置虽采用了刚柔结合的固定方式，解决了以上问题，但装置的不可调节性使其实验对象范围缩小，实验难度加大，无法丰富实验数据。例如某自动减重训练装置及无轨道仿生减重步行训练装置以及某悬吊式减重训练装置，前者主要采用刚性固定，容易对人体造成损伤，也过度限制了人体的运动状态；后者主要采用柔性带固定，虽大大增加了舒适性，但运动过程中容易前后晃动，且由于柔性带的韧性，会影响康复训练效果，实验对象的安全问题也没有得到很好的解决。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状问题，提供了一种基于减重训练方法的非人灵长类动物康复训练装置，适用于非人灵长类动物(如猕猴)，利用悬吊式减重系统辅助动物进行安全有效的康复训练，固定装置采用刚性和柔性结合的方式进行结构设计，且多个部位可调节，完美适用于动物不同的体态特征，并实时监测训练数据，评估康复效果，及时调整训练方案。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种非人灵长类动物减重康复训练装置，包括机架、粗调悬挂减重模块、精调悬挂减重模块、动物固定支撑装置以及跑步机，其中，
所述机架包括底部支撑座，所述底部支撑座下方设有滚轮，所述底部支撑座上固定连接粗调悬挂减重模块；
所述粗调悬挂减重模块连接精调悬挂减重模块对所述精调悬挂减重模块悬挂高度进行粗调；
所述精调悬挂减重模块对所述动物固定支撑装置进行悬挂固定，所述精调悬挂减重模块与所述粗调悬挂减重模块两侧滑动连接，上部悬挂连接；
所述动物固定支撑装置用于对动物上半身进行固定，针对不同动物体型及体态进行调节以适应不同动物；
所述跑步机设置于所述底部支撑座前侧和所述动物固定支撑装置正下方，用于训练动物下肢运动能力。
进一步，所述粗调悬挂减重模块包括可升降立柱，所述可升降立柱底部固定连接在所述底部支撑座上，所述可升降立柱顶部固定连接顶部固定板，所述顶部固定板向前悬挑设置，所述顶部固定板前端固定连接固定外框，所述固定外框为门型。
进一步，所述精调悬挂减重模块包括固定连接在所述固定外框上部底面上的S型拉力传感器，所述S型拉力传感器底部连接弹簧，所述弹簧连接固定内框，所述固定内框也为门型，固定内框的两侧与所述固定外框滑动连接，底部设有固定连接杆，所述动物固定支撑装置与所述固定连接杆滑动连接，调整所述动物固定支撑装置前后位置。
进一步，所述固定连接杆的左右两端分别固定连接第一滑块，所述固定外框上设有与所述第一滑块相吻合的导轨，所述固定内框上设置连接块，连接块之间设置弹簧拉杆，所述弹簧底部连接在所述弹簧拉杆上。
进一步，所述动物固定支撑装置包括底板，所述底板前端设有U形槽，所述U形槽，所述U形槽的槽口开口向前，所述U形槽槽口周围设有腰背部固定装置，底板上U形槽的左右两侧设有上肢固定板，所述腰背部固定调节装置后侧设有可伸缩靠背，所述可伸缩靠背上端连接颈部固定调节装置，固定连接杆前端左右两侧分别固定连接两个第二滑块，所述底板底面上设有与所述第二滑块相吻合的滑槽，所述底板与固定连接杆滑动连接，使得固定在底板上的部分整体可前后移动，方便调整重心以及位置，也能适应动物不同的步态间距。
进一步，所述腰背部固定调节装置包括竖直设置在U形槽槽口后的背部固定板，左右两侧分别对称设有腰部固定板，所述腰部固定板与所述背部固定板之间通过柔性带连接，所述腰部固定板前端通过腰部固定带连接在一起。
进一步，所述颈部固定调节装置包括设置在所述可伸缩靠背顶部向后向上倾斜设置的连接板和固定在所述可伸缩靠背中部的向前向上倾斜的颈圈扣板，所述连接板上固定连接颈部支撑板，所述颈圈扣板上连接颈圈，所述颈部支撑板前端也设有U形槽，所述U形槽左右两侧设有颈圈限位滑块，所述颈圈左右两侧安装在所述颈圈限位滑块中可在所述颈圈限位滑块中前后滑动。
进一步，所述颈圈扣板包括固定板和活动板，所述固定板与所述可伸缩靠背固定连接，活动板与所述固定板铰接，活动板的顶部与所述颈圈可拆卸连接，所述颈圈包括两个半圆环，两个半圆环之间通过螺栓连接。
进一步，所述颈圈限位滑块为“工”字形，设有内侧凹槽和外侧凹槽，所述颈圈限位滑块的外侧凹槽与所述颈部支撑板固定连接，颈圈的左右两侧设置在所述颈圈限位滑块的内侧凹槽中，所述颈圈左右两侧设有上下贯穿的螺纹孔，所述颈圈限位滑块的内侧也设有若干个前后均有排列的螺纹孔，螺栓从上到下贯穿所述颈圈限位滑块和颈圈上的螺纹孔固定所述颈圈在所述颈圈限位滑块中前后位置。
进一步，还包括数据处理系统，所述数据处理系统用于实时测量康复训练数据以评估康复训练效果，并对训练数据进行分析，控制跑步机的运转，实时监测动物步态、减重数值、速度、里程数等，为动物步态康复训练研究提供实验数据。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明设计可以实时监测动物步态、减重数值、速度、里程数等，为动物步态康复训练科研提供实验数据；
2、本发明设计中的动态减重支撑装置，采用刚性固定和柔性固定相结合的方法，确保在限制动物运动状态的同时不会对其造成伤害；
3、本发明设计中，动态减重支撑装置得出的减重值，可以通过手动操作实时动态调整，不仅操作便捷，而且可实时获得精准的数据；
4、本发明设计中的动态减重支撑装置，可通过手动操作将其固定在导轨上的某一点，实现静态固定；
5、本发明设计中的动态减重支撑装置的立柱高度、动物靠背高度及颈圈的位置均可调，可以适应动物不同的个体形态特征；
6、本发明设计中的动态减重支撑装置的动物座椅部分整体前后位置可调，可以适应动物不同的步态间距。
附图说明
图1是本发明的整体结构结构示意图；
图2是本发明精调悬挂减重模块整体结构示意图；
图3是本发明动物固定支撑装置结构示意图；
图4是本发明动物固定支撑装置底部结构示意图；
图5是本发明颈圈扣板和颈圈连接示意图；
图6是本发明跑步机原理图；
图7是本发明原理框图；
图中：1-滚轮、2-底部支撑座、3-可升降立柱、4-顶部固定板、5-S型拉力传感器、6-弹簧、7-固定外框、8-导轨、9-固定连接杆、10-第一滑块、11-第二滑块、12-底板、13-背部固定板、14-可伸缩靠背、15-固定内框、16-颈圈限位滑块、17-颈圈扣板、18-颈部支撑板、19-连接块、20-弹簧拉杆、21-颈圈、22-上肢固定板、23-腰部固定带，24-滑槽、25-腰部固定板、26-连接板、27-固定板、28-活动板、29-跑步机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1-5所示，本申请提供一种非人灵长类动物减重康复训练装置，包括机架、粗调悬挂减重模块、精调悬挂减重模块、动物固定支撑装置以及跑步机，其中，
所述机架包括底部支撑座2，所述底部支撑座2下方设有滚轮1，所述底部支撑座2上固定连接粗调悬挂减重模块；
所述粗调悬挂减重模块连接精调悬挂减重模块对所述精调悬挂减重模块悬挂高度进行粗调；
所述精调悬挂减重模块对所述动物固定支撑装置进行悬挂固定，所述精调悬挂减重模块与所述粗调悬挂减重模块两侧滑动连接，上部悬挂连接；
所述动物固定支撑装置用于对动物上半身进行固定，针对不同动物体型及体态进行调节以适应不同动物；
所述跑步机29设置于所述底部支撑座2前侧和所述动物固定支撑装置正下方，用于训练动物下肢运动能力。
在上述实施例中，本发明装置适用对象为：需要进行康复运动训练的非人灵长类动物。采用悬吊式减重训练，分别通过设置粗调悬挂减重模块和精调悬挂减重模块来调节动物的减重力的大小，以适用于不同的对象达到更好的训练效果，动物固定支撑装置用于限制动物的运动范围，同时可针对不同动物体型及体态进行调节以适应不同动物，跑步机29结合悬挂减重模块，达到训练效益最大化，滚轮1可实现装置整体的移动和锁定。
进一步优选的实施例中，所述粗调悬挂减重模块包括可升降立柱3，所述可升降立柱3底部固定连接在所述底部支撑座2上，所述可升降立柱3顶部固定连接顶部固定板4，所述顶部固定板4向前悬挑设置，所述顶部固定板4前端固定连接固定外框7，所述固定外框7为门型。
在上述实施例中，依靠可升降立柱3的升降进行一个初步调节，精调悬挂减重模块和动物固定支撑装置均依靠顶部固定板4悬挂固定于底部支撑座2的正上方，顶部固定板4分别实现各部分的支撑和固定，当可升降立柱3向上调节时，精调悬挂减重模块和动物固定支撑装置均向上调节，增大减重力，反之则减小减重力。
进一步优选的实施例中，所述精调悬挂减重模块包括固定连接在所述固定外框7上部底面上的S型拉力传感器5，所述S型拉力传感器5底部连接弹簧6，所述弹簧6连接固定内框15，所述固定内框15也为门型，固定内框15的两侧与所述固定外框7滑动连接，底部设有固定连接杆9，所述动物固定支撑装置与所述固定连接杆9滑动连接，调整所述动物固定支撑装置前后位置。在上述实施例中，S型拉力传感器5和弹簧6组合可实现实验动物的减重，并且可以实时获取训练数据。固定连接杆9的左右两端分别固定连接第一滑块10，所述固定外框7上设有与所述第一滑块10相吻合的导轨8，第一滑块10和导轨8的组合可实现动物固定支撑装置整体在垂直方向的调节。
进一步优选的实施例中，固定内框15上设置连接块19，连接块之间设置弹簧拉杆20，所述弹簧6底部连接在所述弹簧拉杆20上。
进一步优选的实施例中，述动物固定支撑装置包括底板12，所述底板12前端设有U形槽，所述U形槽的槽口开口向前，所述U形槽槽口周围设有腰背部固定装置，所述腰背部固定调节装置后侧设有可伸缩靠背14，所述可伸缩靠背14上端连接颈部固定调节装置，固定连接杆9前端左右两侧分别固定连接两个第二滑块11，所述底板12底面上设有与所述第二滑块11相吻合的滑槽24，所述底板12与固定连接杆9滑动连接，使得固定在底板12上的部分整体可前后移动，方便调整重心以及位置，也能适应动物不同的步态间距。
在上述实施例中，针对灵长类的动物的形态设置了腰背部固定调节装置和颈部固定调节装置，第二滑块11与滑槽24配合实现动物固定支撑装置前后调节，确保康复训练的有效进行，使得动物固定装置在底板12上的部分整体可前后移动，方便调整重心以及位置，也能适应动物不同的步态间距。。
进一步优选的实施例中，所述腰背部固定调节装置包括竖直设置在U形槽槽口后的背部固定板13，左右两侧分别对称设有腰部固定板25，所述腰部固定板25与所述背部固定板13之间通过柔性带连接，所述腰部固定板25前端通过腰部固定带23连接在一起。
在上述实施例中，背部固定板13、腰部固定板25均为刚性材料，背部固定板13和腰部固定板25之间通过柔性带连接，其目的是实现腰部固定调节装置的大小可调节，上肢固定板22、背部固定板13、可伸缩靠背14、颈圈21、腰部固定带23共同作用，能够很好的限制动物的位置和运动范围，并且刚性和柔性结合的固定方法不会对动物造成伤害，确保了康复训练的安全有效进行。
进一步优选的实施例中，所述颈部固定调节装置包括设置在所述可伸缩靠背14顶部向后向上倾斜设置的连接板26和固定在所述可伸缩靠背14中部的向前向上倾斜的颈圈扣板17，所述连接板26上固定连接颈部支撑板18，所述颈圈扣板17上连接颈圈21，所述颈部支撑板18前端也设有U形槽，所述U形槽左右两侧设有颈圈限位滑块16，所述颈圈21左右两侧安装在所述颈圈限位滑块16中可在所述颈圈限位滑块16中前后滑动，所述底板上U形槽的两侧设有上肢固定板22。所述颈圈扣板17包括固定板27和活动板28，所述固定板27与所述可伸缩靠背14固定连接，活动板28与所述固定板27铰接，活动板28的顶部与所述颈圈21可拆卸连接，所述颈圈包括两个半圆环，两个半圆环之间通过螺栓连接。
在上述实施例中，颈圈扣板17分为固定板27和活动板28，以铰接方式连接在一起；颈圈21分为前后两个半圈，可通过螺栓前后对穿连接在一起；颈圈限位滑块16上右侧设置螺栓孔与颈部支撑板18上的螺栓孔配合用于固定颈圈限位滑块16，左侧螺栓孔中的2个与颈圈21上的螺栓孔配合，用于固定颈圈21，孔位的选择即可实现颈圈21的前后位置调节，可伸缩靠背14可适应不同躯体高度，颈圈21位置可调，适应动物颈部位置及躯体弓度。
进一步优选的实施例中，所述颈圈限位滑块16为“工”字形，设有内侧凹槽和外侧凹槽，所述颈圈限位滑块16的外侧凹槽与所述颈部支撑板18固定连接，颈圈21的左右两侧设置在所述颈圈限位滑块16的内侧凹槽中，所述颈圈21左右两侧设有上下贯穿的螺纹孔，所述颈圈限位滑块16的内侧也设有若干个前后均有排列的螺纹孔，螺栓从上到下贯穿所述述颈圈限位滑块16和颈圈21上的螺纹孔固定所述颈圈在所述述颈圈限位滑块16中前后位置。
进一步优选的实施例中，如图7所示，还包括数据处理系统，所述数据处理系统用于实时测量康复训练数据以评估康复训练效果，并对训练数据进行分析，控制跑步机29的运转，实时监测动物步态、减重数值、速度、里程数等，为动物步态康复训练研究提供实验数据。
在上述实施例中，如图6所示，跑步机29包括信号接收器、驱动器、执行器、测量元件，与数据处理系统结合，形成一个闭合回路：由数据处理系统发出指令，信号接收器接收到指令后，驱动器开始工作，驱动执行器(电机)开始运转，同时，执行器(电机)的工作状态由测量元件实时监测，并将监测结果反馈到数据处理系统，系统对数据进行分析后，根据分析结果适当调整训练方案，再次发出下一条指令。
本发明的非人灵长类动物减重康复训练步骤为：利用刚性和柔性结合的动物固定装置将动物固定好之后，调整可升降立柱3到合适高度确保减重训练的有效进行，然后开启动物跑步机29和数据处理系统，调节到合适速度后，动物下肢跟随跑步机29运动。减重支撑装置实现减重，并通过拉力传感器实时监测训练数据，跑步机29配置测量元件测速，综合数据分析后，由数据处理系统(计算机)控制跑步机29速度，同时，跑步机29速度会实时反馈到数据处理系统，实现闭环控制，达到训练效益最大化。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：包括机架、粗调悬挂减重模块、精调悬挂减重模块、动物固定支撑装置以及跑步机，其中，
所述机架包括底部支撑座，所述底部支撑座下方设有滚轮，所述底部支撑座上固定连接粗调悬挂减重模块；
所述粗调悬挂减重模块连接精调悬挂减重模块对所述精调悬挂减重模块悬挂高度进行粗调；
所述精调悬挂减重模块对所述动物固定支撑装置进行悬挂固定，所述精调悬挂减重模块与所述粗调悬挂减重模块两侧滑动连接，上部悬挂连接；
所述动物固定支撑装置用于对动物上半身进行固定，针对不同动物体型及体态进行调节以适应不同动物；
所述跑步机设置于所述底部支撑座前侧和所述动物固定支撑装置正下方，用于训练动物下肢运动能力。
2.根据权利要求1所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述粗调悬挂减重模块包括可升降立柱，所述可升降立柱底部固定连接在所述底部支撑座上，所述可升降立柱顶部固定连接顶部固定板，所述顶部固定板向前悬挑设置，所述顶部固定板前端固定连接固定外框，所述固定外框为门型。
3.根据权利要求1所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述精调悬挂减重模块包括固定连接在所述固定外框上部底面上的S型拉力传感器，所述S型拉力传感器底部连接弹簧，所述弹簧连接固定内框，所述固定内框也为门型，固定内框的两侧与所述固定外框滑动连接，底部设有固定连接杆，所述动物固定支撑装置与所述固定连接杆滑动连接，调整所述动物固定支撑装置前后位置。
4.根据权利要求3所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述固定连接杆的左右两端分别固定连接第一滑块，所述固定外框上设有与所述第一滑块相吻合的导轨，所述固定内框上设置连接块，连接块之间设置弹簧拉杆，所述弹簧底部连接在所述弹簧拉杆上。
5.根据权利要求1所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述动物固定支撑装置包括底板，所述底板前端设有U形槽，所述U形槽的槽口开口向前，所述U形槽槽口周围设有腰背部固定装置，底板上U形槽的左右两侧设有上肢固定板，所述腰背部固定调节装置后侧设有可伸缩靠背，所述可伸缩靠背上端连接颈部固定调节装置，固定连接杆前端左右两侧分别固定连接两个第二滑块，所述底板底面上设有与所述第二滑块相吻合的滑槽，所述底板与固定连接杆滑动连接，使得固定在底板上的部分整体可前后移动，方便调整重心以及位置，也能适应动物不同的步态间距。
6.根据权利要求5所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述腰背部固定调节装置包括竖直设置在U形槽槽口后的背部固定板，左右两侧分别对称设有腰部固定板，所述腰部固定板与所述背部固定板之间通过柔性带连接，所述腰部固定板前端通过腰部固定带连接在一起。
7.根据权利要求5所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述颈部固定调节装置包括设置在所述可伸缩靠背顶部向后向上倾斜设置的连接板和固定在所述可伸缩靠背中部的向前向上倾斜的颈圈扣板，所述连接板上固定连接颈部支撑板，所述颈圈扣板上连接颈圈，所述颈部支撑板前端也设有U形槽，所述U形槽左右两侧设有颈圈限位滑块，所述颈圈左右两侧安装在所述颈圈限位滑块中可在所述颈圈限位滑块中前后滑动。
8.根据权利要求7所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述颈圈扣板包括固定板和活动板，所述固定板与所述可伸缩靠背固定连接，活动板与所述固定板铰接，活动板的顶部与所述颈圈可拆卸连接，所述颈圈包括两个半圆环，两个半圆环之间通过螺栓连接。
9.根据权利要求7所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：所述颈圈限位滑块为“工”字形，设有内侧凹槽和外侧凹槽，所述颈圈限位滑块的外侧凹槽与所述颈部支撑板固定连接，颈圈的左右两侧设置在所述颈圈限位滑块的内侧凹槽中，所述颈圈左右两侧设有上下贯穿的螺纹孔，所述颈圈限位滑块的内侧也设有若干个前后均有排列的螺纹孔，螺栓从上到下贯穿所述颈圈限位滑块和颈圈上的螺纹孔固定所述颈圈在所述颈圈限位滑块中前后位置。
10.根据权利要求1所述的一种非人灵长类动物减重康复训练装置，其特征在于：还包括数据处理系统，所述数据处理系统用于实时测量康复训练数据以评估康复训练效果，并对训练数据进行分析，控制跑步机的运转，实时监测动物步态、减重数值、速度、里程数等，为动物步态康复训练研究提供实验数据。
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