防治電腦頸椎病的電腦支架的研究

于 晨 沈博文 邊國慧

（陜西國際商貿(mào)學(xué)院 陜西西安 710046）

防治電腦頸椎病的電腦支架的研究

于 晨 沈博文 邊國慧指導(dǎo)教師

（陜西國際商貿(mào)學(xué)院 陜西西安 710046）

目的 研制一種可以對頸椎和腰椎實現(xiàn)多種模式牽引的多功能治療儀。方法 采用單片機技術(shù)對牽引力和治療時間進行自動控制，實現(xiàn)連續(xù)牽引、間歇牽引等多種模式。結(jié)果 研制出的樣機體積小巧、使用方便，牽引力控制精度和間歇治療時間精確度均達到了設(shè)計要求。結(jié)論 牽引力和治療時間可根據(jù)治療需求任意精確控制，使得治療效果更顯著。

腰椎治療儀 頸椎牽引 單片機 牽引力傳感器 連續(xù)牽引 間歇牽引

引言

隨著信息化時代的來臨，人們與電腦的關(guān)系日益緊密，《第30次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示，截至2012年6月底，中國網(wǎng)民數(shù)量達到5.38億。電腦愈發(fā)成了人們與影隨行的科技產(chǎn)品了。隨著電腦的普及和生活節(jié)奏的加快，全世界的白領(lǐng)們因為長期要伏案工作而在電腦操作的時間越來越長，頸椎病就像傳染病一樣在辦公室的電腦前擴散，頸椎病患者也越來越年輕化。[1]

研究發(fā)現(xiàn)長期一個坐姿、低頭伏案工作、或坐姿不正確，對頸椎的勞傷特別明顯，易于誘發(fā)頸椎病。[2]

頸椎病影響患者的生活和工作，危害很大，引起頸椎病的原因有很多，長期固定一個姿勢，頸部肌肉得不到緩解，這也就是為什么長時間對電腦工作可導(dǎo)致頸椎病。[3]

因此預(yù)防頸椎病，應(yīng)盡量避免長時間讓頸椎保持一個姿勢。

一、設(shè)計思路

如果在使用電腦的過程中讓電腦使用者頭部不保持一個姿勢，同時使得頭部位置抬高，去除掉頸椎病的形成因素，就可以預(yù)防頸椎病。

在中國中醫(yī)有著治療頸椎病的“米”字型運動操，對于久坐辦公室或電腦前的人群，能夠起到放松頸部肌肉、緩解頸椎壓力的作用。

“米”字型運動操平時做做這樣的頸部保健操，可以活動頸椎各個關(guān)節(jié)，鍛煉頸部肌群的伸縮功能，增強頸肌肌力，維系頸部軟組織的自然彈性，糾正頸椎小關(guān)節(jié)的微小錯位，恢復(fù)或改善頸椎生理曲線和力學(xué)平衡等，有助于治療或預(yù)防頸椎病。

如何使電腦使用者在使用電腦的同時不知不覺中進行運動，使的頸椎病得到有效的預(yù)防、治療。在電腦支架中植入治療頸椎病的“米”字型運動操物理機理，使的頭部在工作過程中以緩慢地、不被察覺的速度進行頸椎運動預(yù)防、治療。避免頸椎長時間保持一個姿勢而勞損。對電腦頸椎病起著保健、預(yù)防的作用。

二、可運動的電腦支架設(shè)計與制作

設(shè)計一款電腦支架根據(jù)消費者的要求，在希望的時間進行平穩(wěn)的、以不察覺地速度做上下往復(fù)運動，能夠改變消費者的頸椎疲勞，來緩解頸椎壓力，預(yù)防、治療頸椎病。

該電腦支架主要由程序控制面板、上下往復(fù)運動的升降調(diào)整機械裝置三部分組成。程序控制面板設(shè)在電腦底座上，可以設(shè)定電腦支架的上下運動幅度、運動的頻率，或進行設(shè)定：靜止狀態(tài)下工作多長時間后會往復(fù)運動多少個周期，恢復(fù)靜止狀態(tài)，反復(fù)運行，以及運動的速率；升降調(diào)整機械部分上端與電腦顯示器固定連接。底座與升降調(diào)整部另一端相互豎向軌接。托架上設(shè)計有螺桿，通過軸承與托架相連接。螺桿上一端設(shè)計有減速齒輪，由驅(qū)動電機帶動做上下運動。電機由設(shè)計安裝在底座上的程序控制模塊控制。

機械裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1，升降裝置示意圖，見圖二，整個部分與電腦顯示器連接，可放置于電腦桌上，程序控制面板和電腦相連，機械部分通過USB接口與電腦相連，提供用電。

當控制系統(tǒng)給出信號，電機根據(jù)給定的升降幅度和頻率做正反轉(zhuǎn)運動，通過電機軸端齒輪將力傳遞給螺桿下端的齒輪，并帶動螺桿正反旋轉(zhuǎn)，使與之配合固定在升降調(diào)整部上的螺母做上下運動。使升降調(diào)整部與固定在其上的電腦顯示器一起做反復(fù)升降運動。使用電腦的人在注視電腦顯示器時，也會隨著反復(fù)升降的電腦顯示器做低頭、仰頭動作，低頭、仰頭動作的同時也使脊椎做挺、俯動作。這就可使電腦使用者的頸椎、脊椎在電腦使用過程中，不會因長時間保持一個角度而勞損損傷。該裝置對長期使用電腦造成的頸椎、脊椎疾病，有著有病保健無病預(yù)防的作用。

由于只要做到不讓頭部長時間保持一個姿勢，就能解決問題，因此頻率設(shè)定的速度只要每小時1次或兩次即可，不會影響到工作。對于需專注顯示器的用戶，也可設(shè)定為每靜止一定時間后上下運動幾次；或一個預(yù)覽結(jié)束后，通過敲擊某鍵后開始運動幾次，以此往復(fù)，來達到預(yù)防效果。

三、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

本控制系統(tǒng)和電腦主機連接通過顯示屏顯示參數(shù)。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要由主程序、中斷服務(wù)程序和控制子程序等組成，主程序?qū)?CPU 初始化、判斷設(shè)備狀態(tài)并顯示，實現(xiàn)設(shè)置參數(shù)輸入并進行各種數(shù)據(jù)處理和子程序的調(diào)用。通過設(shè)定支架的上下運動運動頻率和幅度，計算出電機單向的運動時間，通過時間記憶形成控制，來控制電機的正反轉(zhuǎn)，完成整個運行。

[1] 樊文周.長期使用電腦的教師頸椎病的實驗康復(fù)性研究[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘. 2016(87)

[2] 林延敏,尹小儉.運動與頸椎病的研究進展[J].體育科技文獻通報. 2010(07)

[3] 陳香仙,余華龍,崇玉萍,鄒華剛.對大學(xué)生頸椎病與運動處方干預(yù)研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報. 2008(11)

于晨為陜西國際商貿(mào)學(xué)院學(xué)生，市場營銷專業(yè)學(xué)生。

*2016年陜西省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目《互聯(lián)網(wǎng)+綠色出行下的顯示屏APP康視來有限公司》成果