家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的開發(fā)設(shè)計思路

摘 要：近年來，我國已經(jīng)步入老齡化社會，老年人數(shù)量的急劇增長，也使腦卒的發(fā)病率長期居高不下。在腦卒的康復(fù)護(hù)理中，患者家屬在其中起到至關(guān)重要的作用，不過由于大多數(shù)專家與學(xué)者都致力于醫(yī)院醫(yī)療環(huán)境中的醫(yī)療康復(fù)設(shè)備研發(fā)，這也給患者家屬在對腦卒患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時造成了許多不便，并且也給家庭帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。為此，本文便研發(fā)出一種家用的上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，以便于術(shù)后腦卒患者能夠在家中開展康復(fù)訓(xùn)練，同時也給患者家屬對患者的腦卒康復(fù)訓(xùn)練帶來一定便利。

關(guān)鍵詞：上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備；設(shè)備開發(fā)；設(shè)計思路

隨著我國老年人數(shù)量的日益增多，老年人中風(fēng)患病率也大幅提升，中風(fēng)又被稱之為腦卒，其主要是由由于腦血液循環(huán)發(fā)生障礙，造成腦組織發(fā)生不可逆損失而遺留的后遺癥，其主要表現(xiàn)便是上肢癱瘓、運(yùn)動受限。據(jù)大量的臨床報告表明，患者在中風(fēng)發(fā)生后的三個月以內(nèi)立即開展康復(fù)治療能夠取得最佳的醫(yī)療效果，其有效率可達(dá)92.4%。而一套合理的康復(fù)訓(xùn)練方法，對患者的康復(fù)有著至關(guān)重要的作用。為此，設(shè)計一套家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，對于盡快幫助患者回歸正常生活，降低患者家庭的住院費(fèi)用有著十分重要的意義。

一、家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的設(shè)計要求

要想設(shè)計一套家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，就必須要明確服務(wù)對象所處的康復(fù)環(huán)境及其特殊 性，應(yīng)根據(jù)患者的實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)計，其不僅要具備相應(yīng)的訓(xùn)練功能，還要確保患者在訓(xùn)練過程中的安全，以此避免訓(xùn)練過程中發(fā)生二次損傷。

（一）安全性要求

由于患者的患肢是和上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備直接接觸的，因此在對設(shè)備進(jìn)行設(shè)計時，必須要對其安全性進(jìn)行充分考慮，否則勢必會給患者的患肢造成損傷。因此，對于設(shè)備中和上肢有直接接觸的部位，其設(shè)計必須要人性化，包括整機(jī)的穩(wěn)定性、手握持件、外觀要求、機(jī)械強(qiáng)度、鎖定與調(diào)節(jié)構(gòu)件等全部都要滿足國家在機(jī)械安全方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)。此外，在控制系統(tǒng)上的安全性也要充分考慮，例如，當(dāng)設(shè)備和患者之間所產(chǎn)生的相互作用力超出預(yù)定值時，便需要確保設(shè)備立即停止工作，以避免意外的發(fā)生。可利用APP來對設(shè)備的訓(xùn)練力度、運(yùn)動范圍及運(yùn)動速度進(jìn)行控制，并設(shè)置有強(qiáng)制斷開按鈕。

（二）模塊化要求

由于本文所設(shè)計的上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備是家庭環(huán)境中使用的，而家庭環(huán)境中的空間往往較小，因此在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮這一環(huán)境特點(diǎn)，應(yīng)確保上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備能夠具備較高的靈活性，并且便于移動，可通過模塊化設(shè)計來對其進(jìn)行拆卸與安裝，同時每個模塊還能根據(jù)患者康復(fù)階段的不同來提供不同的康復(fù)服務(wù)。

（三）機(jī)構(gòu)要求

在機(jī)構(gòu)要求方面，對上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的設(shè)計應(yīng)包括支撐機(jī)構(gòu)與牽引機(jī)構(gòu)兩類，其中，支撐機(jī)構(gòu)應(yīng)與支架固定，以便于更好的對患者的患臂進(jìn)行輔助支撐與固定。牽引機(jī)構(gòu)需要確保其能夠帶動患者的患肢來實(shí)施康復(fù)訓(xùn)練，牽引范圍應(yīng)較大，機(jī)構(gòu)的自由度可以設(shè)置為兩至三個，同時，其牽引方向應(yīng)依據(jù)人體上肢的運(yùn)動軌跡來進(jìn)行，并滿足人體的上肢結(jié)構(gòu)要求。此外，為了避免牽引機(jī)構(gòu)和患肢在訓(xùn)練過程中發(fā)生碰撞，需要牽引機(jī)構(gòu)的固定方式能夠具備一定程度的自由度與靈活性。

（四）智能化要求

在智能化要求方面，應(yīng)確保家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備能夠和手機(jī)、電視等智能設(shè)備進(jìn)行有效連接，以便于更好的記錄患者在康復(fù)訓(xùn)練過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而幫助醫(yī)生和患者家屬更好的了解患者的康復(fù)情況，同時還能利用互聯(lián)網(wǎng)來收集關(guān)于腦卒康復(fù)與預(yù)防的相關(guān)知識。

二、家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的開發(fā)設(shè)計思路

（一）FBS模型的設(shè)計思路

在家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的開發(fā)中，其主要是利用FBS模型來實(shí)現(xiàn)的，F(xiàn)BS是一種基于行為、功能與結(jié)構(gòu)而形成的理論模型，這也使設(shè)備的設(shè)計充分考慮了人的認(rèn)知特點(diǎn)。根據(jù)FBS模型的設(shè)計理念對上肢醫(yī)療設(shè)備的總功能進(jìn)行分解，其可分為控制功能、調(diào)節(jié)功能、康復(fù)運(yùn)動功能、傳動功能及移動功能，將這些分解的功能依次與相應(yīng)的行為集合進(jìn)行映射，其中控制功能與開關(guān)閉合相映射、調(diào)節(jié)功能與長度和高度調(diào)節(jié)相映射、康復(fù)運(yùn)動功能和肘肩部訓(xùn)練相映射、傳動功能和電機(jī)與齒輪的運(yùn)動相映射、移動功能和滑輪移動相映射。

（二）模塊化設(shè)計思路

家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備采用電動驅(qū)動方式，結(jié)構(gòu)尺寸的上限與下限值采用第5與第95百分位。在模塊化設(shè)計方面，主要包括控制模塊、傳動結(jié)構(gòu)模塊、支撐結(jié)構(gòu)模塊、移動模塊、康復(fù)訓(xùn)練模塊以及長度和高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)模塊。控制模塊位于主機(jī)盒當(dāng)中，其利用藍(lán)牙來實(shí)現(xiàn)設(shè)備和APP之間的連接，在APP中能夠?qū)δK中的控制參數(shù)進(jìn)行自主設(shè)置，同時還能對設(shè)備的運(yùn)行與中止進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。康復(fù)訓(xùn)練模塊下設(shè)有肘關(guān)節(jié)訓(xùn)練子模塊與肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練子模塊，訓(xùn)練模塊和主機(jī)盒采用兩個咬合件來實(shí)現(xiàn)連接，在主機(jī)盒中設(shè)置有微特電機(jī)，由電機(jī)對齒輪進(jìn)行驅(qū)動，進(jìn)而使驅(qū)動力能夠傳動到訓(xùn)練模塊當(dāng)中。支撐結(jié)構(gòu)模塊中則共包括四個組成部分，分別是上臂支撐臺、連接桿、底座及支撐臺，該模塊主要是為患者的患者提供支撐力，以此確保康復(fù)訓(xùn)練的安全。傳動結(jié)構(gòu)模塊主利用主機(jī)盒中的微特電機(jī)來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動的，該模塊是利用齒輪來實(shí)現(xiàn)力的傳動的。高度與長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)模塊則能夠根據(jù)患者的身高來進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此確保訓(xùn)練模塊的長度能夠和患者的臂長相同。移動模塊中則是由萬向輪與剎車裝置組成，以避免患者在康復(fù)訓(xùn)練過程中發(fā)生二次損傷。

三、結(jié)語

綜上所述，本文通過對家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的設(shè)計要求進(jìn)行分析，進(jìn)一步明確了家用上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備的開發(fā)設(shè)計思路，以FBS設(shè)計模型與模塊化設(shè)計理念設(shè)計了一種家用式上肢醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，該設(shè)備不僅能夠幫助患者實(shí)現(xiàn)家庭康復(fù)訓(xùn)練，有助于患者更快的恢復(fù)健康，同時也大幅降低了住院康復(fù)訓(xùn)練的醫(yī)療費(fèi)用，具有極高的應(yīng)用價值。

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作者簡介：李暢暢（1985—），女，漢族，福建福州人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：主要從事英工業(yè)設(shè)計教學(xué)研究。