一种数字化动态悬吊系统

一种数字化动态悬吊系统

技术领域

本发明涉及医疗康复体育运动领域，特别是涉及一种数字悬吊训练装置。

背景技术

脑卒中、脊髓损伤、外伤、格林一巴利等造成肢体运动障碍，给患者生活和社会带来巨大影响和负担，一直是康复医学研究的重要内容。悬吊行技术是针对下肢功能障碍、改善步行能力重要康复手段。

国际上，使用悬吊装置来帮助患者进行康复训练已经有较长使时间，第二次世界大战期间，人们使用简易的悬吊方法受伤的人员。由于设施简陋，用于悬吊点固定，悬吊的绳索不能调节，只能做简单术后康复。后来经过长时间实践人们发现，悬吊方法还具有疼痛以及辅助运动员进行体能训练作用。上个世纪五十年代，在悬吊技术基础上，挪威率先将该技术运用在肢体功能康复训练并取得较好效果。大约在20年前，悬吊技术被引入到中国，但是该产品只限于对训练者进行垂直悬吊且悬吊器位置固定，无侧向绳索辅助拉力功能。

近些年，我国康复器械企业在悬吊技术的基础上，运用主动训练理念，研制开发了可移动悬吊滑轨训练系统，包括密集网设备。该系统主要特点是，悬吊装置上方安装与悬吊装置连接的滑轨，悬吊器上安装一组滚轮，使悬吊器在轨道上自由滑行。悬吊器内设计了滑动停止装置，控制悬吊装置的固定和移动。滑轨安装形式多样，或是与专用支架连接，或是与建筑天花板固定连接。密集网四周与弹力绳连接帮助训练者站立。和训练时，在悬吊系统和弹力绳的帮助下，训练者身体在悬吊器的悬吊绳和弹力绳帮助下，起到减轻体重对下肢压力及辅助其站立的作用，帮助训练者进行站立或行走训练，弥补了原来训练者难以站立训练的实际困难。该系统在康复训练上运用，使康复效果明显提高，是康复技术发展的重要突破。

悬吊运动训练与传统运动训练相比具有以下优点：①通过悬吊运动训练，可以训练平时运动训练很少练习到的深层稳定肌，例如多裂肌、腹横肌等；②悬吊运动训练可以改善肌肉的协调收缩能力。因为悬吊闭链运动训练可以同时激活“主动肌、协同肌和拈抗肌”，从而提高身体的运动协调能力；③在不稳定的悬吊绳上或使用气垫进行闭链运动训练，可以刺激感觉运动器官，提高感觉和运动的协调能力”；④悬吊运动训练可以纠正患儿的骨盆问题和脊柱畸形。例如偏瘫患儿由于患侧侧屈肌张力增高造成的患侧骨盆上提，可通过闭链运动训练躯干痉挛肌对侧的侧屈肌的肌力，来纠正患侧骨盆上提；⑤悬吊滑轨训练系统具有滑动功能，悬吊绳索与滑轨形成的不稳定因素能极大的调动患者身体潜能，使康复训练效果得到显著提升，如悬吊绳索与患者穿戴的吊带连接后可以进行平衡行走训练、儿童可以进行爬行训练，与作业板连接后可以进行动态的作业等。

患者主动参与康复训练，是提高康复效果的前提。悬吊训练系统训练方法是，训练者在悬吊装器的两根悬吊绳及与周围设施连接绳的帮助下，通过减轻身体体重对下肢大压力，帮助其在站立状态下完成训练任务。其技术的核心是，通过悬吊产生的不稳定状态来激发训练者潜在的主动运动意识，即训练者在不稳定状态下，为了自我保护，加强自我控制，防止跌倒或保持站立即行走状态，此时自身被激发出来的潜在能力。

现有悬吊训练装置的缺陷是，悬吊训练时悬吊被吊起时悬吊点不能随意上下变化，师无法得到较为准确训练效果，仅能凭观察和经验判断。当训练者完成一个周期训练计划后，其对于悬吊拉力和周围弹力绳拉力作用会产生变化，这个变化能够反映出这个周期按照训练计划所产生的效果。由于无法准确得到这个变化的数据，康复师凭借经验对训练者的功能情况做出判断，制定的训练计划会存在科学和针对性。这种比较粗放式康复训练评估方法不符合科学和精准个性化的给康复训练原则，使训练计划科学合理性大打折扣，使康复训练无法达到最优化。

为了弥补现有悬吊滑轨训练系统存在的缺陷，本发明提供了一种通过在悬吊绳上配置传感器技术手段，通过传感器采集的数据可即时显示并形成数据库，数字悬吊训练装置可视化的信息采集系统可实时监测患者在康复训练中力及角度、方向的变化及比对，为功能评估、康复方案制定及量化训练提供依据，电机控制悬挂的绳索移动及上下运动，通过控制系统完成悬挂点的上下位置调整、悬吊点动态变化（悬挂点做往复运动）从而可以进行动态康复训练。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：在悬吊器（装置）内安装拉力传感器并与两个悬吊绳索连接，各独立采集数据，每套数据采集范围0-100Kg，采集连接训练者身体绳索力、力的角度、力的方向的数值；数字悬吊训练装置可视化的信息采集系统可实时监测患者在康复训练中力及角度、方向的变化及比对，为功能评估、康复方案制定及量化训练提供依据。电机控制悬挂的绳索移动及上下运动，通过控制系统完成悬挂点的上下位置调整、悬吊点动态变化（悬挂点做往复运动）完成动态康复训练。

本发明主要解决的技术问题是提供一种数字化动态悬吊训练装置，本发明提供了一种通过在悬吊绳上连接传感器采集绳子受力的变化、力的角度、力的方向等变化的技术手段，通过传感器采集的数据可即时显示并形成数据库，可视化的信息采集系统反映训练者力、力的角度或者力的方向等情况变化并进行比对，为功能评估和制定训练计划提供科学依据。电机控制悬挂的绳索移动及上下运动，通过控制完成悬挂点的上下位置调整、悬吊点动态变化（悬挂点做往复运动）完成动态康复训练。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

（1）悬吊的绳索经过安装有传感器采集力的数值；

（2）悬吊装置安装有传感器采集力的角度、方向；

（3）区域化信息汇总，实时检测数据，无线传输方式汇总至终端计算机进行后续分析，数据再现、还原、回看；

（4）本发明的操作系统可以对一个主体进行N个数据采集监测分析比对也可以同时采集监测分析比对多个不同的主体；

（5）电机控制悬挂的绳索移动及上下运动，通过控制系统完成悬挂点的上下位置调整、悬吊点动态变化（悬挂点做往复运动）；

本发明的有益效果是：本发明是精准、量化、动态训练为康复有益效果提供数据支持及动态训练条件。

附图说明

图1是本发明一种数字悬吊训练装置一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是一种数字悬吊训练装置所示的分解示意图；

附图中各部件的标记如下：1、悬吊器；2、悬吊绳；3、传感器（内置）；4、调节绳5、挂钩6、电机；

图3是一种数字悬吊训练装置所示的传感器采集信息分解示意图；

附图中各部件的标记如下：1、固定导向轮；2、滑动測力轮；3、传感器（内置）；4、力换向结构；

图4是一种数字悬吊训练装置所示的工作原理示意图；

图5是一种数字悬吊训练装置所示的软件操作系统示意图；

图6是让患者坐在滚筒上双上肢自然下垂，下肢双脚支撑，躯干挺直，检查患者的躯干控制能力；

图7是让患者坐在滚筒上双上肢上举，下肢双脚支撑，躯干挺直，检查患者的躯干控制能力，由于重心变化对躯干控制要求有更好的控制力；

图6和图7说明人体的动作反应人的功能，坐位反应了躯干功能，目的是通过这两张图的对比进一步检查患者的躯干功能；

图8跪立位反应的是躯干与肢体联系的功能，这张图片是检查患者上肢自然下垂躯干保持直立位的姿态，图片显示躯干有轻度的前倾，躯干核心力量不够，动作变形；

图9患者肘关节屈曲增加了2个悬吊支撑辅助，跪立位下躯干直立动作控制的好，结论是患者在辅助下（数字悬吊显示左侧辅助1.2kg，右侧1.4kg）能够保持姿势正确，数字说明患者此时的功能状态；

图10患者伸肘在远端有悬吊支撑（增加力臂），数字悬吊測力显示支撑点变大（左侧5kg，右侧5.5kg），数据说明力臂增加换的辅助也需要增加；

图11中2个绿箭头显示2条力线，可以让患者看到训练中力度变化，视觉反馈训练可以增加主动性趣味性；

图12是每次训练完成的曲线图，可以直观的看到两个力线数据及比对，通过数据算法可以记录数据可以进行不同时间采集数据比对得出功能变化的结论。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明

的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种数字化动态悬吊训练装置，包括：解决了在悬挂点时实记录力、力的角度、力的方向数据采集、比对及数据分析，解决了悬吊训练不能提供悬挂点的动态变化完成动态训练的不足。现有悬吊训练装置的缺陷是，师无法得到较为准确训练效果，仅能凭观察和经验判断。当训练者完成一个周期训练计划后，其对于悬吊拉力和周围弹力绳拉力作用会产生变化，这个变化能够反映出这个周期按照训练计划所产生的效果。由于无法准确得到这个变化的数据，康复师凭借经验对训练者的功能情况做出判断，制定的训练计划会存在缺乏科学和针对性。这种比较粗放式康复训练评估方法不符合科学和精准个性化的给康复训练原则，使训练计划科学合理性大打折扣，使康复训练无法达到最优化。本发明数字悬吊训练装置中设计一种利用绳子张力变化传导到拉力传感器，通过计算控制及传输系统用WiFi、蓝牙、有线等方式存储接收数据信息，数据信息通过分析软件给使用者数据参考从而实现功能评估及量化的科学依据。悬挂的绳索通过安装有智能电机的装置，通过控制完成悬挂点的上下位置调整、悬吊点动态变化（悬挂点做往复运动）。

在另一个实施例中，患者坐在滚筒上通过姿势判断躯干功能（图6，图7）；跪立位检查：姿势控制出现问题（图8）；

通过数字化动态悬吊:前臂在辅助下完成了姿势调整（与上面图对比）数据显示左右辅助力的大小说明躯干与髋关节控制能力（图9，图10）。

通过力臂调整及悬吊点上下变化，观察患者反应能力及动态输入训练

评估及训练可以通过记录图表直观对比数据（图11，图12）

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。