防治电脑颈椎病的电脑支架的研究

于 晨 沈博文 边国慧

（陕西国际商贸学院 陕西西安 710046）

防治电脑颈椎病的电脑支架的研究

于 晨 沈博文 边国慧指导教师

（陕西国际商贸学院 陕西西安 710046）

目的 研制一种可以对颈椎和腰椎实现多种模式牵引的多功能治疗仪。方法 采用单片机技术对牵引力和治疗时间进行自动控制，实现连续牵引、间歇牵引等多种模式。结果 研制出的样机体积小巧、使用方便，牵引力控制精度和间歇治疗时间精确度均达到了设计要求。结论 牵引力和治疗时间可根据治疗需求任意精确控制，使得治疗效果更显著。

腰椎治疗仪 颈椎牵引 单片机 牵引力传感器 连续牵引 间歇牵引

引言

随着信息化时代的来临，人们与电脑的关系日益紧密，《第30次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2012年6月底，中国网民数量达到5.38亿。电脑愈发成了人们与影随行的科技产品了。随着电脑的普及和生活节奏的加快，全世界的白领们因为长期要伏案工作而在电脑操作的时间越来越长，颈椎病就像传染病一样在办公室的电脑前扩散，颈椎病患者也越来越年轻化。[1]

研究发现长期一个坐姿、低头伏案工作、或坐姿不正确，对颈椎的劳伤特别明显，易于诱发颈椎病。[2]

颈椎病影响患者的生活和工作，危害很大，引起颈椎病的原因有很多，长期固定一个姿势，颈部肌肉得不到缓解，这也就是为什么长时间对电脑工作可导致颈椎病。[3]

因此预防颈椎病，应尽量避免长时间让颈椎保持一个姿势。

一、设计思路

如果在使用电脑的过程中让电脑使用者头部不保持一个姿势，同时使得头部位置抬高，去除掉颈椎病的形成因素，就可以预防颈椎病。

在中国中医有着治疗颈椎病的“米”字型运动操，对于久坐办公室或电脑前的人群，能够起到放松颈部肌肉、缓解颈椎压力的作用。

“米”字型运动操平时做做这样的颈部保健操，可以活动颈椎各个关节，锻炼颈部肌群的伸缩功能，增强颈肌肌力，维系颈部软组织的自然弹性，纠正颈椎小关节的微小错位，恢复或改善颈椎生理曲线和力学平衡等，有助于治疗或预防颈椎病。

如何使电脑使用者在使用电脑的同时不知不觉中进行运动，使的颈椎病得到有效的预防、治疗。在电脑支架中植入治疗颈椎病的“米”字型运动操物理机理，使的头部在工作过程中以缓慢地、不被察觉的速度进行颈椎运动预防、治疗。避免颈椎长时间保持一个姿势而劳损。对电脑颈椎病起着保健、预防的作用。

二、可运动的电脑支架设计与制作

设计一款电脑支架根据消费者的要求，在希望的时间进行平稳的、以不察觉地速度做上下往复运动，能够改变消费者的颈椎疲劳，来缓解颈椎压力，预防、治疗颈椎病。

该电脑支架主要由程序控制面板、上下往复运动的升降调整机械装置三部分组成。程序控制面板设在电脑底座上，可以设定电脑支架的上下运动幅度、运动的频率，或进行设定：静止状态下工作多长时间后会往复运动多少个周期，恢复静止状态，反复运行，以及运动的速率；升降调整机械部分上端与电脑显示器固定连接。底座与升降调整部另一端相互竖向轨接。托架上设计有螺杆，通过轴承与托架相连接。螺杆上一端设计有减速齿轮，由驱动电机带动做上下运动。电机由设计安装在底座上的程序控制模块控制。

机械装置结构示意图，如图1，升降装置示意图，见图二，整个部分与电脑显示器连接，可放置于电脑桌上，程序控制面板和电脑相连，机械部分通过USB接口与电脑相连，提供用电。

当控制系统给出信号，电机根据给定的升降幅度和频率做正反转运动，通过电机轴端齿轮将力传递给螺杆下端的齿轮，并带动螺杆正反旋转，使与之配合固定在升降调整部上的螺母做上下运动。使升降调整部与固定在其上的电脑显示器一起做反复升降运动。使用电脑的人在注视电脑显示器时，也会随着反复升降的电脑显示器做低头、仰头动作，低头、仰头动作的同时也使脊椎做挺、俯动作。这就可使电脑使用者的颈椎、脊椎在电脑使用过程中，不会因长时间保持一个角度而劳损损伤。该装置对长期使用电脑造成的颈椎、脊椎疾病，有着有病保健无病预防的作用。

由于只要做到不让头部长时间保持一个姿势，就能解决问题，因此频率设定的速度只要每小时1次或两次即可，不会影响到工作。对于需专注显示器的用户，也可设定为每静止一定时间后上下运动几次；或一个预览结束后，通过敲击某键后开始运动几次，以此往复，来达到预防效果。

三、控制系统软件设计

本控制系统和电脑主机连接通过显示屏显示参数。采用模块化结构设计，主要由主程序、中断服务程序和控制子程序等组成，主程序对 CPU 初始化、判断设备状态并显示，实现设置参数输入并进行各种数据处理和子程序的调用。通过设定支架的上下运动运动频率和幅度，计算出电机单向的运动时间，通过时间记忆形成控制，来控制电机的正反转，完成整个运行。

[1] 樊文周.长期使用电脑的教师颈椎病的实验康复性研究[J].世界最新医学信息文摘. 2016(87)

[2] 林延敏,尹小俭.运动与颈椎病的研究进展[J].体育科技文献通报. 2010(07)

[3] 陈香仙,余华龙,崇玉萍,邹华刚.对大学生颈椎病与运动处方干预研究[J].北京体育大学学报. 2008(11)

于晨为陕西国际商贸学院学生，市场营销专业学生。

*2016年陕西省大学生创业训练项目《互联网+绿色出行下的显示屏APP康视来有限公司》成果