張?zhí)燔? 王融暢 康輝

摘要：文章介紹一種多功能康復訓練機設(shè)計，是為那些在傷病困擾和傷病康復期患者設(shè)計的一款恢復健康之用的多功能訓練機?；颊呖赏ㄟ^拉力繩和臂力器功能訓練上肢力量，通過腳踏車功能恢復下肢力量，利用跑步機裝置恢復下肢力量同時加強心肺功能，功能多樣化使得患者有多種選擇，從而在很大程度上調(diào)動患者的訓練積極性，使其早日康復，恢復健康生活。

關(guān)鍵詞：康復訓練機;多功能;傷病康復期

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）01-0159-02

康復訓練機的研究和開發(fā)始于上世紀80年代，歷史很短，但發(fā)展速度非?？?，現(xiàn)已成為國際研究的熱門領(lǐng)域。中國在這一領(lǐng)域開始研究的時間晚于歐洲、美國等西方國家，因此目前該領(lǐng)域的先進技術(shù)主要是由歐洲等發(fā)達國家提供。經(jīng)過幾十年的努力，國內(nèi)在研究輔助康復設(shè)備方面也取得了很多成果，但總體趨勢是偏向功能性單一，在綜合性康復輔助設(shè)備方面的研究才剛剛開始。因此，提供安全、可靠、舒適、操作簡便、價格實惠的多功能康復設(shè)備，對我國的傷病人群具有重要意義。

1 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

康復訓練機作為醫(yī)療器械的重要分支，其研究貫穿于康復醫(yī)學、生物力學、力學、電子學、材料科學、人機工程學、計算機科學和機器人等眾多領(lǐng)域，已經(jīng)成為醫(yī)療器械領(lǐng)域的國際研究焦點。德國RENK公司開發(fā)的MOTOmed viva2產(chǎn)品面向那些不能夠自行運動，完全喪失肌肉力量的患者。通過患者下肢的被動運動，來避免或減輕運動不足所引起的不良反應(yīng)，如關(guān)節(jié)僵硬、肌肉萎縮等問題。許多患者的肌肉力量已不足以支撐他們做出站立和行走等簡單的運動，這被認作為肌肉力量的完全喪失。但患者可以使用制動踏板上的微小踩踏功能，MOTOmed viva2啟用此功能后，電機電阻會降至零，通過反復訓練逐漸加大，此功能不僅可以幫助患者找到肌肉的剩余力量，還可以通過定期訓練加強肌肉力量。瑞士的Lokomat產(chǎn)品擁有很好的反饋系統(tǒng)，其用計算機控制的馬達，通過模擬的生理步態(tài)模式來移動患者的腿部，從而精確控制跑步機的速度，使其與患者步態(tài)一致，并且可以通過調(diào)整訓練參數(shù)來適應(yīng)不同患者的需要。同時自動化操作模式可以很大程度上減少治療師的負擔，并可實現(xiàn)更有效地治療。

2 多功能康復訓練機的三大設(shè)計要素

2.1 造型要素

多功能康復訓練機設(shè)計的主要因素是造型方面的設(shè)計，通常是指產(chǎn)品能夠具有一定的曲線美。造型設(shè)計可以分為幾何造型和曲線造型，幾何造型追求的是科技感，但是缺乏人性關(guān)懷;而曲線造型則更加人性化，能夠拉近與患者的距離，讓患者使用時更加舒心舒服。多功能康復訓練機的造型設(shè)計要注重考慮人們的情感因素，應(yīng)該具備一定的感官能力，給人們一種親切感。一般來說，患者一般的心情都是沮喪、低落、憂郁等，所以在設(shè)計醫(yī)療產(chǎn)品時應(yīng)以大曲面、柔和度高、圓滑度大的造型設(shè)計為主，這樣不僅能夠給人帶來親切感，還能夠給患者和醫(yī)護人員帶來心理上的安全感。同時也要考慮到機械零件盡量不要暴露在外面，應(yīng)隱藏在設(shè)備里面，最起碼在外觀上不能辨認出;但如果有無法隱藏的零部件，就需要用色彩美化的方式對其進行處理，這樣才可以使患者和醫(yī)護人員在使用時沒有恐懼感c其次，在外形的比例上一定要協(xié)調(diào)，整體造型清晰大方，舒適度要適中。總之，多功能康復訓練機的造型設(shè)計應(yīng)以功能安全為主，在保證整體造型具有曲線美、能給患者帶來安全感和親切感的同時，又不失醫(yī)療科技的精密性和嚴謹性。

2.2 色彩要素

色彩因素也是多功能康復訓練機的主要設(shè)計要素之一。因此需要根據(jù)不同造型的不同特點來進行色彩的選擇。若將兩者巧妙地結(jié)合在一起，將會給予使用者良好的視覺感受。由于紅色、橙色、黃色等艷麗的顏色會對人眼有一定的刺激作用，會使患者產(chǎn)生消極的情緒，所以不利于患者的健康恢復。特別鮮亮的顏色，如紅色，一直以來都被醫(yī)院所禁止。而冷色調(diào)的顏色，如白色、綠色、灰色、藍色等二綠色在對眼睛有保護緩沖作用的同時也能緩解患者緊張的情緒，放松其心情;藍色則給人帶來安靜的感覺，從而更好的控制患者的情緒。因此在設(shè)計過程中，盡量選擇冷色調(diào)的顏色。多功能康復訓練機所面向的對象是患者和醫(yī)護人員，因此，在設(shè)計時要同時考慮兩者的實際情況來做出色彩的選擇搭配。醫(yī)護人員大多接受過高等教育和專業(yè)培訓，具有一定的審美和鑒賞能力，所以在設(shè)計時，尤其是醫(yī)護人員常使用的操作臺和顯示板的位置，要更加注重色彩選擇搭配的合理性;而患者由于身體上受到創(chuàng)傷，往往會產(chǎn)生不安、焦躁的情緒，情緒波動較大，因此在色彩的選擇和搭配上，要注重對患者的安撫和慰藉，使之有利于患者的情緒緩解和康復訓練。

2.3 材質(zhì)要素

材質(zhì)是實驗者直接接觸的部分，因此也是主要的設(shè)計考慮因素之一。不同材質(zhì)的產(chǎn)品在嗅覺、視覺、觸覺等方面給予人不同的情緒影響，不同的材料由于互相之間肌理和色澤的不同，所帶給使用者的感受也是不同的。多功能康復訓練機面對的對象是人，所以要盡量追求人性化，提高產(chǎn)品的使用感受。當代社會，醫(yī)療產(chǎn)品的材料設(shè)計已經(jīng)不僅僅局限于單一的木材、金屬、陶瓷、玻璃等傳統(tǒng)材料，更有高新的復合型材料的出現(xiàn)。例如復合塑料，它的便捷性和可塑性使它受到越來越多設(shè)計者的青睞，為醫(yī)療康復產(chǎn)品擴大了市場，形成良性循環(huán)。產(chǎn)品為人而服務(wù)，因此需要與人之間建立雙向的良好親近感，加強互動感。基于這個原因，多功能康復訓練機在材料選擇方面要選擇能增加感性因素的材料，同時可通過對表面進行合理化處理及多種材料復合應(yīng)用等具體設(shè)計手法來提高產(chǎn)品的人性化程度。

3 多功能康復訓練機設(shè)計的受眾患者需求及其功能設(shè)計實現(xiàn)

3.1 傷病康復期患者的康復訓練需求

由于傷病康復期患者的自理能力嚴重下降，不能正常行走以及料理日常生活，因此要對其進行針對性的康復訓練。傷病康復期患者可大致分為上肢運動受損、下肢運動受損和上下肢運動同時受損這三類情況。上肢運動受損的患者，大多為上肢肌肉損傷、韌帶撕裂、關(guān)節(jié)受損、骨折等傷病，因此針對這類傷病所設(shè)計了扶手臂力器和拉力繩兩大訓練功能，通過科學有效地康復訓練逐漸幫助患者恢復上肢健康;下肢運動受損的患者，大多因為傷病不能正常行走，或術(shù)后康復期中的下肢力量微弱，甚至萎縮，因此針對這類傷病所設(shè)計了下肢自行車和跑步機兩大訓練功能，傷病康復前期先通過下肢自行車的功能訓練，逐漸增加下肢關(guān)節(jié)靈活度和肌肉力量，并且促進血液循環(huán)，后期再通過跑步機和保護裝置練習行走和跑步能力，逐漸幫助患者恢復下肢健康;上下肢運動同時受損的患者，需要根據(jù)醫(yī)囑科學合理有計劃地進行康復訓練，上肢和下肢訓練協(xié)調(diào)進行，逐漸恢復身體健康。

3.2 關(guān)鍵功能的設(shè)計與實現(xiàn)

大量臨床數(shù)據(jù)和理論醫(yī)學研究表明，殘疾患者在需要立即進行手術(shù)和藥物治療的同時，若兼有合理的科學康復訓練可以更好地幫助患者恢復身體運動功能。研究康復訓練設(shè)備不僅給殘疾患者帶來了福音，并且對他們的家屬和醫(yī)務(wù)人員也非常有幫助，設(shè)備通過護理和康復訓練來協(xié)助他們，極大地減輕了家人和醫(yī)務(wù)人員的負擔。但從分析介紹來看，目前研究開發(fā)的殘疾患者康復訓練設(shè)備功能單一化，如市場上現(xiàn)有的康復訓練設(shè)備只能進行單一身體部位的康復訓練，并具有固定、笨重、操作復雜等問題。因此，開發(fā)一款多功能康復訓練機，具有良好的研究前景和市場前景，同時也可促進我們的社會更好更快地發(fā)展，如圖1所示。

3.3 功能細節(jié)的設(shè)計與實現(xiàn)

多功能康復訓練機的設(shè)計，是為那些殘疾患者而設(shè)計的一款恢復健康之用的訓練器。它不同于現(xiàn)有的大部分康復器，而是多種功能集一體。分別由拉力繩和臂力器訓練上肢力量，腳踏車恢復下肢力量，跑步機恢復下肢力量的同時加強心肺功能。功能的多樣化和智能化可調(diào)動患者的積極性，科學有效地幫助患者進行康復訓練，使其早日健康，恢復健康生活。整體來看，康復訓練機呈‘℃”狀，底座是跑步機的跑道。跑道后方設(shè)置了座椅，供其他三項的訓練之用。座椅不僅可以通過左側(cè)按鈕上下調(diào)整高度，也可通過右側(cè)按鈕控制輪滑前后滑動，這兩項設(shè)計使得患者可以輕松調(diào)整到一個自己舒服的位置。跑道前方設(shè)計了觸摸高清電子屏，方便患者的操作，如圖2所示。

1）上肢訓練二患者可以通過不同的運動姿勢，利用拉力和扶手部分進行康復訓練。在早期，扶手部分通過向上肢提供額外負荷從而驅(qū)動肢體被動運動，逐漸激活肌肉的張力和活力;后期通過輔助器械減少或增加負載來發(fā)揮康復訓練作用。

2）下肢訓練自行車：這里借用的MOTOmed系統(tǒng)，提供動力輔助裝置，首先將電機降低到零阻力，在達到一定程度時再逐漸增加阻力，根據(jù)患者的實際情況制定康復計劃。

3）跑步機二該部分為下肢訓練器材，借用的Lokomat系統(tǒng)，當患者按計劃進行康復治療時應(yīng)穿戴保護夾具（保護裝置可以折疊起來放在儲存袋的上部），為身體較為虛弱的患者的站立和行走訓練提供支撐和保護;并且，前控制臺可調(diào)節(jié)步行速度，患者可根據(jù)康復計劃和顯示的各種培訓項目逐步完成康復訓練指標。

4 結(jié)語

這種多功能康復訓練機，以其實惠的價格、簡單的操作、人性化設(shè)計，疾病反饋和康復指導等多功能集于一身的優(yōu)勢，獲得了很多醫(yī)學專家和患者的肯定。在我國，雖然康復醫(yī)學項目受到了廣泛關(guān)注，但康復訓練機的研究尚處于起步階段，以往的一些簡單的康復設(shè)備已不能滿足市場對智能化、人性化康復訓練機的需求。因此，康復訓練機廣闊的市場前景將推動這項新技術(shù)得到更多的關(guān)注和推廣。這種多功能康復訓練機作為智能化、自動化、多功能化的康復設(shè)備，不僅可以提高患者訓練效率，而且能夠給患者提供科學有效地康復訓練，使其早日康復，正常生活。

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