面向傷病康復(fù)期患者的多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)設(shè)計

張?zhí)燔? 王融暢 康輝

摘要：文章介紹一種多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)設(shè)計，是為那些在傷病困擾和傷病康復(fù)期患者設(shè)計的一款恢復(fù)健康之用的多功能訓(xùn)練機(jī)。患者可通過拉力繩和臂力器功能訓(xùn)練上肢力量，通過腳踏車功能恢復(fù)下肢力量，利用跑步機(jī)裝置恢復(fù)下肢力量同時加強(qiáng)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(xùn)練積極性，使其早日康復(fù)，恢復(fù)健康生活。

關(guān)鍵詞：康復(fù)訓(xùn)練機(jī);多功能;傷病康復(fù)期

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）01-0159-02

康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的研究和開發(fā)始于上世紀(jì)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(jìn)技術(shù)主要是由歐洲等發(fā)達(dá)國家提供。經(jīng)過幾十年的努力，國內(nèi)在研究輔助康復(fù)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(fù)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(shí)惠的多功能康復(fù)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(fù)訓(xùn)練機(jī)作為醫(yī)療器械的重要分支，其研究貫穿于康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和機(jī)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(diǎn)。德國RENK公司開發(fā)的MOTOmed viva2產(chǎn)品面向那些不能夠自行運(yùn)動，完全喪失肌肉力量的患者。通過患者下肢的被動運(yùn)動，來避免或減輕運(yùn)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(yùn)動，這被認(rèn)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(jī)電阻會降至零，通過反復(fù)訓(xùn)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(xùn)練加強(qiáng)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(jī)控制的馬達(dá)，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(jī)的速度，使其與患者步態(tài)一致，并且可以通過調(diào)整訓(xùn)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(fù)擔(dān)，并可實(shí)現(xiàn)更有效地治療。

2 多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的三大設(shè)計要素

2.1 造型要素

多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(fù)訓(xùn)練機(jī)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(hù)人員帶來心理上的安全感。同時也要考慮到機(jī)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(rèn)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(jìn)行處理，這樣才可以使患者和醫(yī)護(hù)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?？傊?，多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(yán)謹(jǐn)性。

2.2 色彩要素

色彩因素也是多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(diǎn)來進(jìn)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(fù)。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(lán)色等二綠色在對眼睛有保護(hù)緩沖作用的同時也能緩解患者緊張的情緒，放松其心情;藍(lán)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(fù)訓(xùn)練機(jī)所面向的對象是患者和醫(yī)護(hù)人員，因此，在設(shè)計時要同時考慮兩者的實(shí)際情況來做出色彩的選擇搭配。醫(yī)護(hù)人員大多接受過高等教育和專業(yè)培訓(xùn)，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(hù)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(fù)訓(xùn)練。

2.3 材質(zhì)要素

材質(zhì)是實(shí)驗(yàn)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(fù)訓(xùn)練機(jī)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(dāng)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(fù)合型材料的出現(xiàn)。例如復(fù)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(fù)產(chǎn)品擴(kuò)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(qiáng)互動感?；谶@個原因，多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(jìn)行合理化處理及多種材料復(fù)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(fù)訓(xùn)練機(jī)設(shè)計的受眾患者需求及其功能設(shè)計實(shí)現(xiàn)

3.1 傷病康復(fù)期患者的康復(fù)訓(xùn)練需求

由于傷病康復(fù)期患者的自理能力嚴(yán)重下降，不能正常行走以及料理日常生活，因此要對其進(jìn)行針對性的康復(fù)訓(xùn)練。傷病康復(fù)期患者可大致分為上肢運(yùn)動受損、下肢運(yùn)動受損和上下肢運(yùn)動同時受損這三類情況。上肢運(yùn)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(xùn)練功能，通過科學(xué)有效地康復(fù)訓(xùn)練逐漸幫助患者恢復(fù)上肢健康;下肢運(yùn)動受損的患者，大多因?yàn)閭〔荒苷Ｐ凶撸蛐g(shù)后康復(fù)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(jī)兩大訓(xùn)練功能，傷病康復(fù)前期先通過下肢自行車的功能訓(xùn)練，逐漸增加下肢關(guān)節(jié)靈活度和肌肉力量，并且促進(jìn)血液循環(huán)，后期再通過跑步機(jī)和保護(hù)裝置練習(xí)行走和跑步能力，逐漸幫助患者恢復(fù)下肢健康;上下肢運(yùn)動同時受損的患者，需要根據(jù)醫(yī)囑科學(xué)合理有計劃地進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，上肢和下肢訓(xùn)練協(xié)調(diào)進(jìn)行，逐漸恢復(fù)身體健康。

3.2 關(guān)鍵功能的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

大量臨床數(shù)據(jù)和理論醫(yī)學(xué)研究表明，殘疾患者在需要立即進(jìn)行手術(shù)和藥物治療的同時，若兼有合理的科學(xué)康復(fù)訓(xùn)練可以更好地幫助患者恢復(fù)身體運(yùn)動功能。研究康復(fù)訓(xùn)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(hù)理和康復(fù)訓(xùn)練來協(xié)助他們，極大地減輕了家人和醫(yī)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)。但從分析介紹來看，目前研究開發(fā)的殘疾患者康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備功能單一化，如市場上現(xiàn)有的康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備只能進(jìn)行單一身體部位的康復(fù)訓(xùn)練，并具有固定、笨重、操作復(fù)雜等問題。因此，開發(fā)一款多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)，具有良好的研究前景和市場前景，同時也可促進(jìn)我們的社會更好更快地發(fā)展，如圖1所示。

3.3 功能細(xì)節(jié)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

多功能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的設(shè)計，是為那些殘疾患者而設(shè)計的一款恢復(fù)健康之用的訓(xùn)練器。它不同于現(xiàn)有的大部分康復(fù)器，而是多種功能集一體。分別由拉力繩和臂力器訓(xùn)練上肢力量，腳踏車恢復(fù)下肢力量，跑步機(jī)恢復(fù)下肢力量的同時加強(qiáng)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(xué)有效地幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，使其早日健康，恢復(fù)健康生活。整體來看，康復(fù)訓(xùn)練機(jī)呈‘℃”狀，底座是跑步機(jī)的跑道。跑道后方設(shè)置了座椅，供其他三項(xiàng)的訓(xùn)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(xiàng)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(xùn)練二患者可以通過不同的運(yùn)動姿勢，利用拉力和扶手部分進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。在早期，扶手部分通過向上肢提供額外負(fù)荷從而驅(qū)動肢體被動運(yùn)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(fù)載來發(fā)揮康復(fù)訓(xùn)練作用。

2）下肢訓(xùn)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(jī)降低到零阻力，在達(dá)到一定程度時再逐漸增加阻力，根據(jù)患者的實(shí)際情況制定康復(fù)計劃。

3）跑步機(jī)二該部分為下肢訓(xùn)練器材，借用的Lokomat系統(tǒng)，當(dāng)患者按計劃進(jìn)行康復(fù)治療時應(yīng)穿戴保護(hù)夾具（保護(hù)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(xùn)練提供支撐和保護(hù);并且，前控制臺可調(diào)節(jié)步行速度，患者可根據(jù)康復(fù)計劃和顯示的各種培訓(xùn)項(xiàng)目逐步完成康復(fù)訓(xùn)練指標(biāo)。

4 結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)

[1]陳媛媛.老年家用電子醫(yī)療保健產(chǎn)品設(shè)計研究[D].武漢理工大學(xué)2007.

[2]杏子.醫(yī)療保健器具的興起和發(fā)展概況[J].醫(yī)療保健器具，1995，03：26-27.

[3]劉心雄，趙巍.醫(yī)療產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計研究[J].機(jī)械設(shè)計與研究，2005，06：85-86+90.

[4]蘇峻.信息時代醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計的新觀念[J].包裝工程，2010，18：5-7+21.

[5]歐陽芬芳.老年人家庭醫(yī)療保健產(chǎn)品交互設(shè)計研究[J].機(jī)械設(shè)計，2013.06：115-118.