CN117224904B - 一种下肢康复训练床及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下肢康复训练床及其控制系统，属于下肢康复训练技术领域，包括底架，底架上设有角度可调的床体，床体与底架之间设有第一电动推杆，床体的前端设有脚踏装置，其特征在于：床体内平行设有两根滑杆，床板上设有多个滚轮，所述滑杆与滚轮滚动配合，使床板滑动安装在床体上；床体的一端设有弹簧，弹簧的一端固定在床体上，另一端通过拉绳与床板的一端相连，弹簧承受部分床板的重力，从而可以减小床板的重力沿滑动方向的分力。本发明可以实现在不调整床体角度的情况下，可以调整下肢的受力大小，无需频繁调整调整床体角度，使患者的训练体验更好；另外，可以更加直观的反映出患者下肢的训练强度和恢复情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种下肢康复训练床及其控制系统，属于下肢康复训练技术领域。
背景技术
医学上，脑卒中（俗称“脑中风”）、脊髓损伤、帕金森症等患者，如果想要能够通过治疗回到正常的生活当中，都需要经过康复训练的阶段，并且此类疾病可以分为软瘫期、痉挛期和恢复期。患者处于恢复期的时间较长，此阶段治疗重点是逐渐增加肌肉力量和协调，这包括进行肌肉强化训练，通常采用抗阻力训练或体重支撑。
现有技术当中，针对上述训练模式存在有下肢肌力主动训练的专用设备，患者通过上下移动身体，反复弯曲伸直双腿，来恢复下肢肌力和平衡能力，在训练过程中，下肢弯曲的受力大小完全通过调整床体的角度进行控制，床体角度大时，下肢受力大，床体角度小时，下肢受力小。然而，患者在一次训练中，前段的热身阶段、中段的训练阶段以及后段的收尾阶段，下肢的受力需要承受不同的力，此时，只能通过调整床体的角度进行控制，频繁调节床体角度对患者的体验有较大影响，而且比较麻烦；另外，患者在不同的角度上进行训练，不能直观的展示出患者的恢复情况。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足，提供一种下肢康复训练床及其控制系统，可以实现在不调整床体角度的情况下，可以调整下肢的受力大小，无需频繁调整调整床体角度，使患者的训练体验更好；另外，可以更加直观的反映出患者下肢的训练强度和恢复情况。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种下肢康复训练床，包括底架，底架上设有角度可调的床体，床体与底架之间设有第一电动推杆，床体的前端设有脚踏装置，其特征在于：床体内平行设有两根滑杆，床板上设有多个滚轮，所述滑杆与滚轮滚动配合，使床板滑动安装在床体上；
床体的一端设有弹簧，弹簧的一端固定在床体上，另一端通过拉绳与床板的一端相连，弹簧承受部分床板的重力，从而可以减小床板的重力沿滑动方向的分力。
进一步地，床体的一端还设有第二电动推杆，第二电动推杆伸缩杆的前端转动安装有第一滑轮，床体的另一端转动安装有第二滑轮，所述拉绳的一端与弹簧连接，然后先绕过第二滑轮，再绕过第一滑轮，拉绳的末端固定在床板上。
一种下肢康复训练床控制系统，包括减重程序，所述减重程序的实现方式包括如下步骤：
S1,获取床体2角度值θ；
S2，在角度值θ时，计算床板产生的床板负重，计算公式为：床板负重=床板的重力×sinθ；
S3，根据训练前所选择的减重档位，计算在角度值θ时床板负重的减重量，计算公式为：减重量=床板负重×减重档位值×1/5；
S4，根据减重量计算第二电动推杆的伸出长度，伸出长度=减重量÷弹簧弹性系数；
S5，根据步骤S4中计算得到的伸出长度控制第二电动推杆的伸缩杆移动至预定位置。
进一步地，包括主控板，主控板与控制单元和数据采集单元通信，所述主控板通过串行总线与PC机进行通信；所述主控板内存储有嵌入型软件，所述PC机内存储有外控型软件。
进一步地，所述减重程序集成于所述嵌入型软件内。
进一步地，所述控制单元包括第一电动推杆和第二电动推杆，主控板通过控制第一电动推杆控制床体的倾斜角度，通过控制第二电动推杆调节床板的重力沿滑动方向的分力。
进一步地，所述数据采集单元包括两个称重传感器、两个距离传感器和一个角度传感器，两个称重传感器用于反馈双脚的称重信息，两个距离传感器分别用于检测床体滑动距离和第二电动推杆伸缩杆的伸出长度，角度传感器用于检测床体的倾斜角度。
进一步地，所述外控型软件用于定义人机交互界面，所述人机交互界面包括用户界面、评估界面、训练界面和设置界面。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
1.床体无需频繁改变倾斜角度即可实现调整训练者的下肢承受力，对于一些不适合或不习惯在床体倾斜角度较小的状态下进行训练的训练者，可以将床体的倾斜角度调大，通过减重程序实现床体减重，同样可以在下肢承受力较小的状态下进行训练，从而使训练的舒适性更好。
2.在整个恢复期中可以以倾斜角度作为一次训练的训练强度，同时也是通过调整倾斜角度来评估训练者的恢复情况，通过倾斜角度这一个参数即可进行训练强度和恢复情况的评估，可以更加直观的反映出患者下肢的训练强度和恢复情况。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明侧视图的局部剖视图；
图2是本发明立体图的内部视图；
图3是图2中H处的放大图；
图4是下肢康复训练床控制系统的构成图；
图5是减重程序的实现步骤流程图。
图中，
1-底架，2-床体，201-滑杆，3-床板，301-滚轮，4-脚踏装置，5-第一电动推杆，6-弹簧，7-拉绳，8-第二电动推杆，9-第一滑轮，10-第二滑轮。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1-图3所示，本发明提供一种下肢康复训练床，包括底架1，底架1上设有角度可调的床体2，床体2的上表面滑动设有床板3，床体2的前端设有脚踏装置4，床体2与底架1之间设有第一电动推杆5，训练时，训练者身体躺在床板3上，双脚踩在脚踏装置4上进行曲腿运动，双腿克服人体和床板3的重力在运动方向的分力，通过第一电动推杆5调整，床体2的倾斜角度小时，双腿承受的力较小，床体2的倾斜角度大时，双腿承受的力较大，从而可以通过调整床体2的倾斜角度调节训练者的下肢受力。
床体2内平行设有两根滑杆201，在床板3上设有多个滚轮301，所述滑杆201与滚轮301滚动配合，使床板3滑动安装在床体2上。
床体2的一端设有弹簧6，弹簧6的一端固定在床体2上，另一端通过拉绳7与床板3的一端相连，弹簧6承受部分床板3的重力，从而可以减小床板3的重力沿滑动方向的分力。
床体2的一端还设有第二电动推杆8，第二电动推杆8伸缩杆的前端转动安装有第一滑轮9，床体2的另一端转动安装有第二滑轮10，所述拉绳7的一端与弹簧6连接，然后先绕过第二滑轮10，再绕过第一滑轮9，拉绳7的末端固定在床板3上。第二电动推杆8伸缩时，可以改变弹簧6的伸长量，从而调节床板3沿滑动方向重力的分力。
本发明还提供一种下肢康复训练床的控制系统，如图4所示，包括主控板，主控板与控制单元和数据采集单元通信，所述主控板通过串行总线与PC机进行通信；所述主控板内存储有嵌入型软件，所述PC机内存储有外控型软件。
所述控制单元包括第一电动推杆5和第二电动推杆8，主控板通过控制第一电动推杆5控制床体2的倾斜角度，通过控制第二电动推杆8调节床板3的重力沿滑动方向的分力。
所述数据采集单元包括两个称重传感器、两个距离传感器和一个角度传感器，两个称重传感器用于反馈双脚的称重信息，两个距离传感器分别用于检测床体滑动距离和第二电动推杆8伸缩杆的伸出长度，角度传感器用于检测床体2的倾斜角度。
所述外控型软件用于定义人机交互界面，所述人机交互界面包括用户界面、评估界面、训练界面和设置界面，通过人机交互界面，在训练前可以对训练床的训练模式进行选择和设定，训练后，可以对训练者的训练情况和恢复情况进行评估。
所述嵌入型软件内集成有减重程序，所述减重程序根据设定的训练模式和减重档位控制第二电动推杆8伸缩杆的伸出长度，从而控制弹簧6的伸长量，从而调节床板3沿滑动方向重力的分力。
如图5所示，所述减重程序的实现方式包括如下步骤：
S1,获取床体2角度值θ，通过角度传感器获取床体2的角度值，并将角度值传送给主控板；
S2，在角度值θ时，计算床板3产生的床板负重，所述床板负重为床板3的重力沿滑动方向的分力，计算公式为：床板负重=床板的重力×sinθ；
S3，根据训练前所选择的减重档位，计算在角度值θ时床板负重的减重量，所述减重量根据所选择的减重档位进行比例计算得到减重量，计算公式为：减重量=床板负重×减重档位值×1/5；训练前，在设置界面设置减重档位值，减重档位值为0~5，共六个档位，档位越高，减重量越大，训练者承受的床板的重量越小；
S4，根据减重量计算第二电动推杆8的伸出长度，伸出长度=减重量÷弹簧弹性系数；
S5，根据步骤S4中计算得到的伸出长度控制第二电动推杆8的伸缩杆移动至预定位置。
在实际训练过程中，在一次训练的前期为热身阶段，在热身阶段可以通过减重程序增大减重量，使训练者承受较小的力，在热身阶段过后为正常训练阶段，可以通过减重程序减小减重量，使训练者承受较大的力，在训练的后期为首尾阶段，训练者由于体力损耗，再次通过减重程序减小训练者的下肢承受力。训练中，床体2无需频繁改变倾斜角度即可实现调整训练者的下肢承受力，对于一些不适合或不习惯在床体2倾斜角度较小的状态下进行训练的训练者，可以将床体2的倾斜角度调大，通过减重程序实现床体2减重，同样可以在下肢承受力较小的状态下进行训练，从而使训练的舒适性更好。
另外，在训练者的整个恢复期中，随着训练的进行，下肢力量逐渐恢复，训练强度也应逐渐增大，由于在一次训练中，可以保持某一固定倾斜角度进行训练，只是减重量的调节会略有差别，因而，在整个恢复期中可以以倾斜角度作为一次训练的训练强度，同时也是通过调整倾斜角度来评估训练者的恢复情况，这样以来，通过倾斜角度这一个参数即可进行训练强度和恢复情况的评估，可以更加直观的反映出患者下肢的训练强度和恢复情况。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种下肢康复训练床，其特征在于，包括底架(1)，底架(1)上设有角度可调的床体(2)，床体(2)与底架(1)之间设有第一电动推杆(5)，床体(2)的前端设有脚踏装置(4)，床体(2)内平行设有两根滑杆(201)，床板(3)上设有多个滚轮(301)，所述滑杆(201)与滚轮(301)滚动配合，使床板(3)滑动安装在床体(2)上；
床体(2)的一端设有弹簧(6)，弹簧(6)的一端固定在床体(2)上，另一端通过拉绳(7)与床板(3)的一端相连，弹簧(6)承受部分床板(3)的重力，从而可以减小床板(3)的重力沿滑动方向的分力；
床体(2)的一端还设有第二电动推杆(8)，第二电动推杆(8)伸缩杆的前端转动安装有第一滑轮(9)，床体(2)的另一端转动安装有第二滑轮(10)，所述拉绳(7)的一端与弹簧(6)连接，然后先绕过第二滑轮(10)，再绕过第一滑轮(9)，拉绳(7)的末端固定在床板(3)上。
2.一种下肢康复训练床控制系统，用以实现权利要求1所述的下肢康复训练床，其特征在于： 包括减重程序，所述减重程序的实现方式包括如下步骤：
S1,获取床体2角度值θ；
S2，在角度值θ时，计算床板(3)产生的床板负重，计算公式为：床板负重=床板的重力×sinθ；
S3，根据训练前所选择的减重档位，计算在角度值θ时床板负重的减重量，计算公式为：减重量=床板负重×减重档位值×1/5；
S4，根据减重量计算第二电动推杆(8)的伸出长度，伸出长度=减重量÷弹簧弹性系数；
S5，根据步骤S4中计算得到的伸出长度控制第二电动推杆(8)的伸缩杆移动至预定位置。
3.如权利要求2所述的一种下肢康复训练床控制系统，其特征在于：包括主控板，主控板与控制单元和数据采集单元通信，所述主控板通过串行总线与PC机进行通信；所述主控板内存储有嵌入型软件，所述PC机内存储有外控型软件。
4.如权利要求3所述的一种下肢康复训练床控制系统，其特征在于：所述减重程序集成于所述嵌入型软件内。
5.如权利要求3所述的一种下肢康复训练床控制系统，其特征在于：所述控制单元包括第一电动推杆(5)和第二电动推杆(8)，主控板通过控制第一电动推杆(5)控制床体(2)的倾斜角度，通过控制第二电动推杆(8)调节床板(3)的重力沿滑动方向的分力。
6.如权利要求3所述的一种下肢康复训练床控制系统，其特征在于：所述数据采集单元包括两个称重传感器、两个距离传感器和一个角度传感器，两个称重传感器用于反馈双脚的称重信息，两个距离传感器分别用于检测床体滑动距离和第二电动推杆(8)伸缩杆的伸出长度，角度传感器用于检测床体(2)的倾斜角度。
7.如权利要求3所述的一种下肢康复训练床控制系统，其特征在于：所述外控型软件用于定义人机交互界面，所述人机交互界面包括用户界面、评估界面、训练界面和设置界面。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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