基于單片機設(shè)計康復(fù)儀的方法及其應(yīng)用
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人類的平衡能力是人能夠進行各種運動的基礎(chǔ)，人的站立、坐臥、行走都需要有平衡能力。一旦人的平衡能力有障礙，則人的行動能力就受制約，給學(xué)習(xí)、生活帶來極大的不便。在現(xiàn)代化的社會，人口老齡化問題突出，老年人因某種疾病而導(dǎo)致腦損傷引起平衡能力降低，行動能力受阻。因此，在臨床治療中,需要一種能對平衡功能檢驗的設(shè)備。我校在上海瑞金醫(yī)院的協(xié)作下，在分析了國際、國內(nèi)有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進的計算機控制技術(shù)研制成功了多功能的人體平衡康復(fù)儀。使用該儀器可以客觀、定量地進行平衡功能的測試、分析和訓(xùn)練，可以地進行平衡能力的靜態(tài)測試和動態(tài)訓(xùn)練。為臨床研究提供了有效的手段。
2．儀器功能
·儀器的測量范圍：10---360kg。
·重心位置：±1.0mm。
·供電220V交流。
·儀器可提供重心分布圖、位移圖、平衡雷達圖、重心譜圖，可以進行人體平衡能力的定量分析。
·儀器可實現(xiàn)靜態(tài)的睜眼和閉眼兩種狀態(tài)下的人體重心軌跡的測試。
·儀器可以供人體平衡能力的動態(tài)測試和訓(xùn)練。
3．衡康復(fù)儀的設(shè)計原理
平衡康復(fù)儀是通過測量人體的重心運動軌跡圖，并對重心運動軌跡圖進行分析從而獲得人體平衡能力的一系列數(shù)據(jù)。一個物體的重心就是該物體的各部分重力的合力的作用點，而人體的重心則是人體的各部分重力的合力的作用點。人體站立時，會不可避免地存在著輕微的晃動和搖擺，而人體的各個部分的任何活動都會引起人體重心位置的變化，因此這些輕微的晃動和搖擺必然引起人體的重心位置的改變。這種重心位置的變化，反映了人體晃動和搖擺的程度和規(guī)律，是研究人體平衡功能狀態(tài)的重要依據(jù)。
因此，在平衡康復(fù)儀中，我們用重力應(yīng)變器和單片機構(gòu)成一個重力測試平臺，對人體站立時的重心運動軌跡進行實時測量，將測量得到的人體重心運動軌跡數(shù)據(jù)通過RS-232串行接口傳送到上位計算機，重力測試平臺每秒鐘測試30個人體重心運動軌跡數(shù)據(jù)。在上位計算機中，應(yīng)用VISUAL BASIC可視化語言編程，對重力測試平臺傳送的人體重心運動軌跡數(shù)據(jù)進行計算、分析后，畫出人體重心運動的動態(tài)軌跡圖、重心分布圖、位移圖、重心譜圖、平衡雷達圖和參數(shù)表，可以分睜眼和閉眼兩種方式測試人體的重心運動軌跡。臨床醫(yī)生通過對圖形和參數(shù)表的觀察、分析，能對病情進行判斷和治療。
為了幫助有平衡障礙的患者恢復(fù)平衡能力，需要對患者進行平衡能力的訓(xùn)練。在平衡康復(fù)儀中，我們應(yīng)用VISUAL BASIC可視化語言以及多媒體技術(shù)，設(shè)計了動態(tài)平衡能力訓(xùn)練程序。在該程序中，利用語言、音樂和動態(tài)圖形，使患者在愉快、輕松的虛擬環(huán)境中進行平衡能力的訓(xùn)練，并可以根據(jù)患者的平衡能力選擇適合自己的訓(xùn)練強度的方式進行平衡能力的康復(fù)訓(xùn)練。臨床醫(yī)生也可以選擇合適的方案，對患者進行平衡能力的康復(fù)訓(xùn)練和治療，或進行平衡能力的動態(tài)測試。
在平衡康復(fù)儀中，人體重心運動軌跡的測量是該儀器的關(guān)鍵所在。為了使測試平臺便于使用和校驗，我們使用單片機進行人體重心運動軌跡的實時測量，使用PC機進行數(shù)據(jù)處理和生成所需的圖形。
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