专利名称：减重式静态平衡训练测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平衡功能障碍患者的康复训练医疗器械，尤其涉及一种减重式静 态平衡训练测试装置。
背景技术：
据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率各为219/10万、 100/10万、55. 4/10万和6/10万。而且由于老龄化、自然灾害频发和意外事故增加的缘故， 发病率在逐年增加。这些疾病和损伤会造成平衡功能障碍，乃至残疾。以目前存活的320 400万脑血管病重残患者为例，平衡功能障碍是主要致残因素之一。多个循证医学证据表 明，平衡功能练习是改善功能的重要方式，而对平衡功能进行功能评定则是训练的前提和 总结疗效的必要措施。
静态平衡是基本平衡方式，即人体在静止的支撑面上维持姿势稳定的能力。国外 发展平衡评定/训练系统多年，较先进的产品有Ultracare和Biodex平衡测试训练系统 等，国内平衡评定和训练的数字化设备发展则相对滞后，专利多局限为基础评定/训练设 备。针对缺乏独立站立能力的患者，如何早期进行平衡训练是需要进行解决的问题。目前 的主要康复训练方式是使用另外一套悬吊设备进行减重训练。悬吊设备使用悬吊带向上牵 引患者体重，需束缚患者躯干部，操作较繁琐，且易带来患者不适。
此外，以往的功能训练产品往往缺乏游戏化训练软件和视觉反馈系统，这样患者 和仪器就不能进行互动，而患者也不能判断通过一段时间的康复训练，自己恢复的情况如 何，使得训练激发不起病人的兴趣，使病人对训练显得没有多少信心。这种长期而乏味的训 练，会影响患者的康复进程，导致康复效果不理想。发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种减重式静态平衡训练测试装置。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种减重式静态平衡训练测试 装置，包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，床板固定在床架上， 在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，在床架与床座之间设有床板角度调节机构，该床板 角度调节机构包含一台直线步进电机；在床座上安装有控制箱，该控制箱内设有传感器接 口电路、电机驱动模块和电源模块，电源模块分别为传感器接口电路和电机驱动模块提供 电源；电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连。
所述的左、右脚踏板组件结构对称相同，各包括脚踏板支架、脚前端缓冲器、脚后 跟导向轴和脚踏板；脚踏板支架与床架固定相连；脚前端缓冲器和脚后跟导向轴分别连接 在脚踏板与脚踏板支架之间；在脚踏板周围设有足底压力传感装置，足底压力传感装置与 控制箱内的传感器接口电路电信号相连。
所述的足底压力传感装置由贴有四根应变片的悬臂梁组成，贴有四根应变片的悬 臂梁插装在由脚踏板、脚踏板支架、脚前端缓冲器和脚后跟导向轴组成的脚底受力部件内，足底压力传感装置的实时数据足静态姿势图以及重心评估的基础。
所述的训练床的床座上安装有多个万向调节脚轮，并相应设有多个用于调节脚轮 上下伸缩的调节机构。
还包括床板角度显示器，该床板角度显示器安装在床架上随床架一起移动。
本发明的减重式静态平衡训练测试装置配合计算机程序和显示装置使用，在使用 时，患者在背部依靠可以倾斜的床板或独立站立的状态下，进行静态平衡的功能评定和训 练。一方面，它利用角度可调的床板对背部的支撑作用产生不同的减重效果，另一方面，它 利用先进的计算机控制和传感器技术反映人体的重心和姿势变化。它可以进行减重训练， 开展早期康复，而又避免了悬吊减重的缺点，还具有智能化平衡系统的技术。
图1是本发明减重式静态平衡训练测试装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明减重式静态平衡训练测试装置1，包括床座11、床架12和床板 13，床架12安装在床座11上并与床座11通过转轴6可转动相连，并通过两顶杆9 (分别设 置在两侧)支撑在床座11上方。床板13固定在床架12上，在床架12的前端连接有左、右 脚踏板组件14，在床架12与床座11之间设有床板角度调节机构15，该床板角度调节机构 包含一台直线步进电机。在训练床的床座11上安装有多个万向调节脚轮111，并相应设有 多个用于调节脚轮上下伸缩的调节机构112。在床架12上还安装有床板角度显示器8，床 板角度显示器8随床架12 —起移动用于显示床架12及床板13倾斜的角度。
本发明中的左、右脚踏板组件14结构对称相同，各包括脚踏板支架141、脚前端缓 冲器142、脚后跟导向轴143和脚踏板144。脚踏板支架141与床架12固定相连；脚前端 缓冲器142和脚后跟导向轴143分别连接在脚踏板144与脚踏板支架141之间。在脚踏板 144周围设有足底压力传感装置(未图示出来)，该足底压力传感装置由贴有四根应变片的 悬臂梁组成，贴有四根应变片的悬臂梁插装在由脚踏板、脚踏板支架、脚前端缓冲器和脚后 跟导向轴组成的脚底受力部件内，并分别与控制箱2内的传感器接口电路电信号相连。
在训练床的床座11上安装有控制箱2，控制箱2内设有传感器接口电路、电机驱动 模块和电源模块(未图示出来)，电源模块分别为传感器接口电路和电机驱动模块提供电 源；电机驱动模块分别与床板角度调节机构、左下肢支架移动机构和右下肢支架移动机构 中的直线步进电机电信号相连。
本发明配合主控计算机和两个显示屏(主显示屏和患者用显示屏)使用，通过主 控计算机实现中心控制，由两个显示屏进行显示。其中主显示屏放置在操作台上，供医护人 员使用。主显示屏能显示包含病人信息、测试报告、功能训练、游戏训练、生成报告、系统设 置等所有内容，同时能控制患者用显示屏的内容。患者用显示屏位于患者训练时的前方，便 于患者观察训练过程中力量大小的变化，实时主动调节平衡，患者用显示屏能显示训练过 程、游戏的参与过程以及训练的结果等内容，供患者掌握。
本发明中数据的采集和处理，由压力传感器组采集足底压力数据，传输到控制箱 内的传感器接口电路，由多路传感变送集成卡(经过信号放大、滤波、采样保持)进入数据采集卡，然后输出到主控计算机对信号进行处理，使左右足部用力大小以直观的柱状图，数 字大小的形式显示出来，从而使病人可以了解到自己的实际情况，适当调节姿势和力度。当 然病人也可以直观的了解到通过一段时间的训练，自己取得了多大的进步，有利于帮助病 人建立康复的信心，激发他们的训练欲望。同时能通过采集的各种信号，进行额状面摆动频 率、平均重心、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、重心移动轨迹总长度、重心移动轨迹总面 积和额状面侧方摆速等参数的计算及显示。
本发明中的主控计算机内设有运动控制模块，主控计算机通过运动控制模块驱动 床板角度调节机构中的直线步进电机。通过同步控制步进电机使其正、反转来实现床板的 转动，以此来达到床板0 90度任意倾斜的效果。这样患者就可以实现平躺、斜躺甚至站 立进行训练，实现了各种角度减负状态下的评估与训练。床板角度调节机构中的直线步进 电机控制床板运动，实现身体的倾斜程度。
所述的主控计算机内设有静态平衡评定训练系统软件，该减重式静态平衡训练测 试装置使用包括以下步骤
a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏 板处于同一水平面上；
b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，并通过调节训练床的倾斜角度以实 现该减重重量；
C、患者根据患者显示屏的左右下肢用力大小以直观的柱状图以及用力大小，使病 人可以了解到自己的实际情况，适当调节姿势和力度，维持站立平衡。进行静态平衡测试评 估以及训练；
d、对病人做静态平衡测试，以得到静态姿势图各项参数的测试评估结果，所述静 态姿势图参数包括额状面摆动频率、平均重心、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、重心移 动轨迹总长度、重心移动轨迹总面积和额状面侧方摆速。
e、对病人做静态平衡训练。
权利要求
1.一种减重式静态平衡训练测试装置，其特征在于包括床座、床架和床板，床架安装 在床座上并与床座可转动相连，床板固定在床架上，在床架的前端连接有左、右脚踏板组 件，在床架与床座之间设有床板角度调节机构，该床板角度调节机构包含两台直线步进电 机和两付顶杆；在床座上安装有控制箱，该控制箱内设有传感器接口电路、电机驱动模块和 电源模块，电源模块分别为传感器接口电路和电机驱动模块提供电源；电机驱动模块与床 板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连。
2.如权利要求1所述的减重式静态平衡训练测试装置，其特征在于所述的左、右脚 踏板组件结构对称相同，各包括脚踏板支架、脚前端缓冲器、脚后跟导向轴和脚踏板；脚踏 板支架与床架固定相连；脚前端缓冲器和脚后跟导向轴分别连接在脚踏板与脚踏板支架之 间；在脚踏板周围设有足底压力传感装置，足底压力传感装置与控制箱内的传感器接口电 路电信号相连。
3.如权利要求2所述的减重式静态平衡训练测试装置，其特征在于所述的足底压力 传感装置由贴有四根应变片的悬臂梁组成，贴有四根应变片的悬臂梁插装在由脚踏板、脚 踏板支架、脚前端缓冲器和脚后跟导向轴组成的脚底受力部件内。
4.如权利要求1所述的减重式静态平衡训练测试装置，其特征在于所述的训练床的 床座上安装有多个万向调节脚轮，并相应设有多个用于调节脚轮上下伸缩的调节机构。
5.如权利要求1所述的减重式静态平衡训练测试装置，其特征在于还包括床板角度 显示器，该床板角度显示器安装在床架上随床架一起移动。
全文摘要
本发明提供了一种减重式静态平衡训练测试装置，它包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，床板固定在床架上，在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装置，在床架与床座之间设有床板角度调节机构，在床座上安装有控制箱。通过本发明的装置可获取病人背部支撑减重(或不减重)形式下的维持站立平衡过程中双下肢用力的数据，用于评估静态姿势下的多种参数。本发明能在任意倾斜角度背部支撑减重状态下进行静态平衡功能的测试和训练。
文档编号A61B5/11GK102028606SQ20091019680
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刘颖, 吴毅, 安美君, 张峰, 徐秀林, 李放, 胡永善, 胡秀枋, 贾杰, 邹任玲 申请人:上海理工大学, 复旦大学附属华山医院