家用上肢医疗康复设备的开发设计思路

摘 要：近年来，我国已经步入老龄化社会，老年人数量的急剧增长，也使脑卒的发病率长期居高不下。在脑卒的康复护理中，患者家属在其中起到至关重要的作用，不过由于大多数专家与学者都致力于医院医疗环境中的医疗康复设备研发，这也给患者家属在对脑卒患者进行康复训练时造成了许多不便，并且也给家庭带来了巨大的经济负担。为此，本文便研发出一种家用的上肢医疗康复设备，以便于术后脑卒患者能够在家中开展康复训练，同时也给患者家属对患者的脑卒康复训练带来一定便利。

关键词：上肢医疗康复设备；设备开发；设计思路

随着我国老年人数量的日益增多，老年人中风患病率也大幅提升，中风又被称之为脑卒，其主要是由由于脑血液循环发生障碍，造成脑组织发生不可逆损失而遗留的后遗症，其主要表现便是上肢瘫痪、运动受限。据大量的临床报告表明，患者在中风发生后的三个月以内立即开展康复治疗能够取得最佳的医疗效果，其有效率可达92.4%。而一套合理的康复训练方法，对患者的康复有着至关重要的作用。为此，设计一套家用上肢医疗康复设备，对于尽快帮助患者回归正常生活，降低患者家庭的住院费用有着十分重要的意义。

一、家用上肢医疗康复设备的设计要求

要想设计一套家用上肢医疗康复设备，就必须要明确服务对象所处的康复环境及其特殊 性，应根据患者的实际需求来进行设计，其不仅要具备相应的训练功能，还要确保患者在训练过程中的安全，以此避免训练过程中发生二次损伤。

（一）安全性要求

由于患者的患肢是和上肢医疗康复设备直接接触的，因此在对设备进行设计时，必须要对其安全性进行充分考虑，否则势必会给患者的患肢造成损伤。因此，对于设备中和上肢有直接接触的部位，其设计必须要人性化，包括整机的稳定性、手握持件、外观要求、机械强度、锁定与调节构件等全部都要满足国家在机械安全方面的要求和标准。此外，在控制系统上的安全性也要充分考虑，例如，当设备和患者之间所产生的相互作用力超出预定值时，便需要确保设备立即停止工作，以避免意外的发生。可利用APP来对设备的训练力度、运动范围及运动速度进行控制，并设置有强制断开按钮。

（二）模块化要求

由于本文所设计的上肢医疗康复设备是家庭环境中使用的，而家庭环境中的空间往往较小，因此在设计过程中应充分考虑这一环境特点，应确保上肢医疗康复设备能够具备较高的灵活性，并且便于移动，可通过模块化设计来对其进行拆卸与安装，同时每个模块还能根据患者康复阶段的不同来提供不同的康复服务。

（三）机构要求

在机构要求方面，对上肢医疗康复设备的设计应包括支撑机构与牵引机构两类，其中，支撑机构应与支架固定，以便于更好的对患者的患臂进行辅助支撑与固定。牵引机构需要确保其能够带动患者的患肢来实施康复训练，牵引范围应较大，机构的自由度可以设置为两至三个，同时，其牵引方向应依据人体上肢的运动轨迹来进行，并满足人体的上肢结构要求。此外，为了避免牵引机构和患肢在训练过程中发生碰撞，需要牵引机构的固定方式能够具备一定程度的自由度与灵活性。

（四）智能化要求

在智能化要求方面，应确保家用上肢医疗康复设备能够和手机、电视等智能设备进行有效连接，以便于更好的记录患者在康复训练过程中的相关数据，进而帮助医生和患者家属更好的了解患者的康复情况，同时还能利用互联网来收集关于脑卒康复与预防的相关知识。

二、家用上肢医疗康复设备的开发设计思路

（一）FBS模型的设计思路

在家用上肢医疗康复设备的开发中，其主要是利用FBS模型来实现的，FBS是一种基于行为、功能与结构而形成的理论模型，这也使设备的设计充分考虑了人的认知特点。根据FBS模型的设计理念对上肢医疗设备的总功能进行分解，其可分为控制功能、调节功能、康复运动功能、传动功能及移动功能，将这些分解的功能依次与相应的行为集合进行映射，其中控制功能与开关闭合相映射、调节功能与长度和高度调节相映射、康复运动功能和肘肩部训练相映射、传动功能和电机与齿轮的运动相映射、移动功能和滑轮移动相映射。

（二）模块化设计思路

家用上肢医疗康复设备采用电动驱动方式，结构尺寸的上限与下限值采用第5与第95百分位。在模块化设计方面，主要包括控制模块、传动结构模块、支撑结构模块、移动模块、康复训练模块以及长度和高度调节结构模块。控制模块位于主机盒当中，其利用蓝牙来实现设备和APP之间的连接，在APP中能够对模块中的控制参数进行自主设置，同时还能对设备的运行与中止进行远程控制。康复训练模块下设有肘关节训练子模块与肩关节训练子模块，训练模块和主机盒采用两个咬合件来实现连接，在主机盒中设置有微特电机，由电机对齿轮进行驱动，进而使驅动力能够传动到训练模块当中。支撑结构模块中则共包括四个组成部分，分别是上臂支撑台、连接杆、底座及支撑台，该模块主要是为患者的患者提供支撑力，以此确保康复训练的安全。传动结构模块主利用主机盒中的微特电机来实现驱动的，该模块是利用齿轮来实现力的传动的。高度与长度调节结构模块则能够根据患者的身高来进行调节，以此确保训练模块的长度能够和患者的臂长相同。移动模块中则是由万向轮与刹车装置组成，以避免患者在康复训练过程中发生二次损伤。

三、结语

综上所述，本文通过对家用上肢医疗康复设备的设计要求进行分析，进一步明确了家用上肢医疗康复设备的开发设计思路，以FBS设计模型与模块化设计理念设计了一种家用式上肢医疗康复设备，该设备不仅能够帮助患者实现家庭康复训练，有助于患者更快的恢复健康，同时也大幅降低了住院康复训练的医疗费用，具有极高的应用价值。

参考文献：

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作者简介：李畅畅（1985—），女，汉族，福建福州人，硕士，实验师，主要研究方向：主要从事英工业设计教学研究。