氣囊減重下肢訓練裝置製造方法
2023-08-07 03:52:41 2
氣囊減重下肢訓練裝置製造方法
【專利摘要】一種氣囊減重下肢訓練裝置，包括機架、步行器、氣囊支架、操作顯示器、氣囊、緊身短褲、鼓風機和控制系統。機架包含底板、兩立柱和兩扶手，機架後部連接有箱體。步行器設置在機架的底板上，氣囊支架安裝在機架的兩立柱上，操作顯示器連接在氣囊支架上，緊身短褲可與氣囊密封連接，鼓風機安裝在機架後部的箱體內，控制系統設置在機架後部的箱體內並與操作顯示器、鼓風機電連接。本實用新型裝置結構簡單、操作方便，可以使患者在舒適的減重環境下進行下肢康復訓練，適用於腦卒中患者，肌肉萎縮、神經損傷、運動損傷等引起下肢運動障礙患者的康復訓練。
【專利說明】氣囊減重下肢訓練裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種健身器械，特別涉及一種氣囊減重下肢訓練裝置。
【背景技術】
[0002]腦卒中是我國的常見病和多發病，全國每年新發腦卒中約200萬人，其中約85%遺留有肢體，運動功能障礙，行走質量是康復訓練的重要目標，70 %以上患者通過早期開始介入步行訓練可恢復步行能力。但是對於偏癱患者、運動損傷患者等重症肢體活動能力差的患者，在下肢支撐體重困難的情況下，要進行獨立行走訓練是非常困難的，因此迫切需要能對患者在身體重量減負的情況下進行訓練的康復訓練設備。
[0003]不同程度地減少身體體重以減少下肢負荷的減重訓練(partial weightsupport,PffS)是一種有效的康復治療方法，以實現對支撐能力不足的患者進行早期各種步行訓練。目前臨床使用的減重方式有三種，懸吊式、水池式和斜床式。懸吊式如L0K0MAT康復訓練機器人，患者在懸吊減重方式下肢功能進行訓練，一方面懸吊操作較為複雜，懸吊處接觸點壓力集中，舒適性不夠，另一方面減重量一般從患者身體重量的30%?40%開始，適合於下肢能負重達60%?70%以上患者；水池式藉助水的浮力，使運動功能障礙者在水中進行輔助性或阻抗性等行走訓練，當水深在人體劍突水平時，下肢承受的休重相當於陸地體重的29 %，但是水池式行走訓練時人體和水池系統外周使用扭矩原理，支撐力的高度和重心隨著水位而變化，而且在水系統基礎下大量粘性成分會細微地改變肌肉運動模式。斜床減重如義大利BTS下肢康復機器人和上海理工大學研製的多態康復訓練評定系統適合於對早期運動缺陷疾病的病人依靠斜床做模擬踏步訓練，斜床式減重很難適用70%以上的減重量，同時也不能進行真正的步行訓練。
[0004]差動氣壓(DAP)技術的助力訓練裝置(氣囊減重訓練裝置)作為一種嶄新的減重方式，通過氣壓減重方式來協助人體站立、行走、跑步訓練，避免了懸吊減重和斜床減重的多種缺陷。它利用下肢和上肢之間的差動氣壓來產生垂直向上的支撐力，支撐力均勻分布在下肢，且與重心非常接近，甚至能在高達80%減重量時，平衡力和中性支撐力可以維持正常的生物力；利用支撐力與氣壓比例關係，能很快速地調節減重重量；當使用者失去平衡時，差動氣壓(DAP)技術的助力訓練裝置利用氣囊外固定剛性結構可以輔助水平和側向力，平衡使用者和防止運動過程中掉落；因此，差動氣壓(DAP)技術的助力訓練裝置非常適用於偏癱患者、運動損傷患者、運動強度低的老年人行走訓練甚至跑步訓練，以增加患者下肢肌力，促進平衡、協調功能及步行能力改善。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的，就在於解決上述問題，提供一種氣囊減重下肢訓練裝置。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:一種氣囊減重下肢訓練裝置，其包括:
[0007]機架，包含底板、兩立柱和兩扶手，機架後部連接有箱體；
[0008]步行器，設置在機架的底板上並可獨立運動；[0009]氣囊支架，安裝在機架的兩立柱上並可沿兩立柱上下移動；
[0010]操作顯示器，連接在氣囊支架上可隨氣囊支架一起運動；
[0011]氣囊，其上部設有圓形開口，下部為敞口 ；圓形開口處與氣囊支架相連，下部敞口四周與機架的底板邊緣密封相連；
[0012]緊身短褲，可與氣囊的圓形開口密封連接，氣囊與機架底板及緊身短褲密封連接後，氣囊與機架底板及緊身短褲之間形成一個密閉的充氣空間；
[0013]鼓風機，安裝在機架後部的箱體內並可向氣囊充氣；
[0014]控制系統，設置在機架後部的箱體內並與操作顯示器、鼓風機電連接。
[0015]所述緊身短褲的頭部設有半邊氣密拉鏈，所述氣囊的圓形開口上設有半邊氣密拉鏈，緊身短褲與氣囊之間通過氣密拉鏈密封連接。
[0016]所述機架的兩立柱上分別設有上下延伸的滑動槽，所述氣囊支架與該滑動槽嵌套滑動相連，氣囊支架上設有鎖定機構，可在任意滑動槽圓孔處將下部氣囊支架鎖緊。
[0017]所述氣囊為軟質框形體，在氣囊的兩側和前部設有由透明材料形成的視窗；氣囊內設有壓力傳感器，該壓力傳感器與控制系統相連並通過控制系統將氣囊內的氣壓傳輸至操作顯示器。
[0018]所述控制系統包括主控電路、傳感器接口電路、電機驅動電路和電源模塊，電源模塊分別連接主控電路、傳感器接口電路和電機驅動電路向它們提供電源；主控電路的輸入連接操作顯示器，輸出連接電機驅動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器，輸出連接操作顯示器；電機驅動電路的輸出連接鼓風機。
[0019]所述底板內設有進氣通道和出氣通道，底板上設有進孔口和出氣口分別與上述進氣通道和出氣通道連通；所述機架後部的箱體內設有進氣管路和出氣管路；進氣管路的進口連接鼓風機的出氣口，進氣管路的出口連接上述進氣通道；出氣管路的出口連接上述出氣通道。
[0020]所述進氣管路和出氣管路上分別設有電磁控制閥，該電磁控制閥與控制系統相連由控制系統控制其開關。
[0021]所述步行器內裝有承重傳感器，該承重傳感器與控制系統相連並通過控制系統將人體施加在步行器上的重量傳輸至操作顯示器。
[0022]所述操作顯示器可由用戶設置並顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度。
[0023]所述緊身短褲是由氯丁橡膠製成的彈性密閉短褲。
[0024]本實用新型具有以下優點和特點:
[0025]一、採用氣壓式減重，可以使患者在步行訓練時更好的左右、上下調整重心，訓練時能模擬出正常的步態。
[0026]二、可對患者進行主動、被動訓練運動功能評定，能實現人體運動學和生物力學多參數的檢測，為臨床制定康復治療方案提供科學的實驗數據，根據測定結果，醫護人員可對患者提出具體的訓練要求。
[0027]三、氣囊支架的高度可調，可實現個性化減重步態訓練。
【專利附圖】
【附圖說明】[0028]圖1為本實用新型氣囊減重下肢訓練裝置的總體結構示意圖；
[0029]圖2為本實用新型氣囊減重下肢訓練裝置的部分結構示意圖；
[0030]圖3為本實用新型中氣囊的結構示意圖；
[0031]圖4為本實用新型中緊身短褲的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]參見圖1，配合參見圖2、圖3、圖4，本實用新型的氣囊減重下肢訓練裝置包括機架、步行器5、氣囊支架6、操作顯示器7、氣囊8、緊身短褲9、鼓風機和控制系統(未圖示出來)。機架包含底板1、兩立柱2和兩扶手3，機架後部連接有箱體4。步行器5設置在機架的底板I上並可獨立運動。氣囊支架6安裝在機架的兩立柱2上並可沿兩立柱上下移動。操作顯示器7連接在氣囊支架6上可隨氣囊支架一起運動。
[0033]配合參見圖3，本實用新型中的氣囊8上部設有圓形開口 81，下部為敞口 ；圓形開口處與氣囊支架相連，下部敞口四周與機架的底板邊緣密封相連。
[0034]配合參見圖4，本實用新型中緊身短褲9可與氣囊的圓形開口 81密封連接，氣囊與機架底板及緊身短褲密封連接後，氣囊與機架底板及緊身短褲之間形成一個密閉的充氣空間。
[0035]鼓風機安裝在機架後部的箱體4內並可向氣囊充氣，控制系統設置在機架後部的箱體I內並與操作顯示器、鼓風機電連接。
[0036]配合參見圖4，本實用新型中的緊身短褲9的頭部91設有半邊氣密拉鏈，氣囊8的圓形開口上設有半邊氣密拉鏈，緊身短褲與氣囊之間通過氣密拉鏈密封連接。
[0037]本實用新型中的機架的兩立柱2上分別設有上下延伸的滑動槽，氣囊支架6與該滑動槽嵌套滑動相連，氣囊支架上設有鎖定機構，可在任意滑動槽圓孔處將下部氣囊支架鎖緊。
[0038]本實用新型中的氣囊為軟質框形體，具有囊壁無接縫、各向強度均衡以及高的耐磨性能，在氣囊的兩側和前部設有由透明材料形成的視窗82 ;氣囊內設有壓力傳感器(未圖示出來)，該壓力傳感器與控制系統相連並通過控制系統將氣囊內的氣壓傳輸至操作顯示器。透明材料選用PVC。
[0039]本實用新型中的控制系統(未圖示出來)包括主控電路、傳感器接口電路、電機驅動電路和電源模塊，電源模塊分別連接主控電路、傳感器接口電路和電機驅動電路向它們提供電源；主控電路的輸入連接操作顯示器，輸出連接電機驅動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器，輸出連接操作顯示器；電機驅動電路的輸出連接鼓風機。
[0040]本實用新型中的底板內設有進氣通道和出氣通道(未圖示出來)，底板上設有進孔口和出氣口(未圖示出來)分別與上述進氣通道和出氣通道連通；機架後部的箱體內設有進氣管路和出氣管路(未圖示出來)；進氣管路的進口連接鼓風機的出氣口，進氣管路的出口連接上述進氣通道；出氣管路的出口連接上述出氣通道。
[0041]在進氣管路和出氣管路上分別設有電磁控制閥(未圖示出來)，該電磁控制閥與控制系統相連由控制系統控制其開關。
[0042]在步行器內裝有承重傳感器(未圖示出來)，該承重傳感器與控制系統相連並通過控制系統將人體施加在步行器上的重量傳輸至操作顯示器。[0043]本實用新型中的操作顯示器6可由用戶設置並顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度。
[0044]本實用新型中的緊身短褲9是由氯丁橡膠製成的彈性密閉短褲。
[0045]本實用新型的工作過程原理如下:將氣囊與底板密封連接並與氣囊支架相連，讓人穿上緊身短褲，把氣囊支架降低到最低位置，讓人站進氣囊支架內並站在步行機上，將緊身短褲與氣囊通過氣密拉鏈密封連接。然後拉起提高氣囊支架到達合適位置後用鎖定機構將其鎖緊，即可啟動步行機進行步行訓練。控制系統根據用戶在操作顯示器上設置的減重程度控制鼓風機充氣或放氣來調節氣囊內的氣壓使人體的下肢呈現浮起的狀態從而達到減重的效果。用戶可以在顯示裝置上設置步行機的速度及傾斜角度。在氣囊減重情況下，人還可用雙手支撐在兩扶手上(氣囊夾在兩扶手之間，人只有雙下肢位於氣囊內，兩扶手和人的雙手都在氣囊外)，進一步減重，更加有效的進行康復步態訓練。
[0046]氣囊減重的原理是，設氣囊內的壓強(施加於人體下肢的壓強)為P2，大氣壓強為P1，當氣囊內的壓強大於大氣壓強時，壓強差為P = P2_P1，產生一個作用於緊身短褲與氣囊間的向上的舉升力PXS(S是緊身短褲圍繞在人身上的面積)，即相當於將人體施加在步行機上的重力減少了一個PXS值，達到減重的效果。對於一定的人來說，S是個定值。所以，人體所受到的舉升力的大小與壓強差P成正比，又因大氣壓強Pl為定值，故人體所受到的舉升力的大小與氣囊內的壓強P2有線性關係，氣囊內的壓強越大，則舉升力越大，減重的數值越大。
【權利要求】
1.一種氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於包括: 機架，包含底板、兩立柱和兩扶手，機架後部連接有箱體； 步行器，設置在機架的底板上並可獨立運動； 氣囊支架，安裝在機架的兩立柱上並可沿兩立柱上下移動； 操作顯示器，連接在氣囊支架上可隨氣囊支架一起運動； 氣囊，其上部設有圓形開口，下部為敞口 ；圓形開口處與氣囊支架相連，下部敞口四周與機架的底板邊緣密封相連； 緊身短褲，可與氣囊的圓形開口密封連接，氣囊與機架底板及緊身短褲密封連接後，氣囊與機架底板及緊身短褲之間形成一個密閉的充氣空間； 鼓風機，安裝在機架後部的箱體內並可向氣囊充氣； 控制系統，設置在機架後部的箱體內並與操作顯示器、鼓風機電連接。
2.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述緊身短褲的頭部設有半邊氣密拉鏈，所述氣囊的圓形開口上設有半邊氣密拉鏈，緊身短褲與氣囊之間通過氣密拉鏈密封連接。
3.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述機架的兩立柱上分別設有上下延伸的滑動槽，所述氣囊支架與該滑動槽嵌套滑動相連，氣囊支架上設有鎖定機構，可在任意滑動槽圓孔處將下部氣囊支架鎖緊。
4.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述氣囊為軟質框形體，在氣囊的兩側和前部設有由透明材料形成的視窗；氣囊內設有壓力傳感器，該壓力傳感器與控制系統相連並通過控制系統將氣囊內的氣壓傳輸至操作顯示器。
5.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述控制系統包括主控電路、傳感器接口電路、電機驅動電路和電源模塊，電源模塊分別連接主控電路、傳感器接口電路和電機驅動電路向它們提供電源；主控電路的輸入連接操作顯示器，輸出連接電機驅動電路；傳感器接口電路的輸入連接傳感器，輸出連接操作顯示器；電機驅動電路的輸出連接鼓風機。
6.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述底板內設有進氣通道和出氣通道，底板上設有進孔口和出氣口分別與上述進氣通道和出氣通道連通；所述機架後部的箱體內設有進氣管路和出氣管路；進氣管路的進口連接鼓風機的出氣口，進氣管路的出口連接上述進氣通道；出氣管路的出口連接上述出氣通道。
7.根據權利要求6所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述進氣管路和出氣管路上分別設有電磁控制閥，該電磁控制閥與控制系統相連由控制系統控制其開關。
8.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述步行器內裝有承重傳感器，該承重傳感器與控制系統相連並通過控制系統將人體施加在步行器上的重量傳輸至操作顯示器。
9.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述操作顯示器可由用戶設置並顯示步行器的運動速度、步行器的傾斜角度和氣囊減重程度。
10.根據權利要求1所述的氣囊減重下肢訓練裝置，其特徵在於:所述緊身短褲是由氯丁橡膠製成的彈性密閉短褲。
【文檔編號】A63B24/00GK203663350SQ201420006979
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】張東衡, 徐秀林, 鄒任玲, 胡秀枋, 趙展, 安美君 申請人:上海理工大學