于 晨 沈博文 邊國(guó)慧

（陜西國(guó)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(guó)慧指導(dǎo)教師

（陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院 陜西西安 710046）

目的 研制一種可以對(duì)頸椎和腰椎實(shí)現(xiàn)多種模式牽引的多功能治療儀。方法 采用單片機(jī)技術(shù)對(duì)牽引力和治療時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)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(jī)體積小巧、使用方便，牽引力控制精度和間歇治療時(shí)間精確度均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。結(jié)論 牽引力和治療時(shí)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(jī) 牽引力傳感器 連續(xù)牽引 間歇牽引

引言

隨著信息化時(shí)代的來(lái)臨，人們與電腦的關(guān)系日益緊密，《第30次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示，截至2012年6月底，中國(guó)網(wǎng)民數(shù)量達(dá)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?yàn)殚L(zhǎng)期要伏案工作而在電腦操作的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，頸椎病就像傳染病一樣在辦公室的電腦前擴(kuò)散，頸椎病患者也越來(lái)越年輕化。[1]

研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期一個(gè)坐姿、低頭伏案工作、或坐姿不正確，對(duì)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(zhǎng)期固定一個(gè)姿勢(shì)，頸部肌肉得不到緩解，這也就是為什么長(zhǎng)時(shí)間對(duì)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(zhǎng)時(shí)間讓頸椎保持一個(gè)姿勢(shì)。

一、設(shè)計(jì)思路

如果在使用電腦的過(guò)程中讓電腦使用者頭部不保持一個(gè)姿勢(shì)，同時(shí)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(guó)中醫(yī)有著治療頸椎病的“米”字型運(yùn)動(dòng)操，對(duì)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(yùn)動(dòng)操平時(shí)做做這樣的頸部保健操，可以活動(dòng)頸椎各個(gè)關(guān)節(jié)，鍛煉頸部肌群的伸縮功能，增強(qiáng)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(cuò)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(shí)不知不覺(jué)中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)操物理機(jī)理，使的頭部在工作過(guò)程中以緩慢地、不被察覺(jué)的速度進(jìn)行頸椎運(yùn)動(dòng)預(yù)防、治療。避免頸椎長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)姿勢(shì)而勞損。對(duì)電腦頸椎病起著保健、預(yù)防的作用。

二、可運(yùn)動(dòng)的電腦支架設(shè)計(jì)與制作

設(shè)計(jì)一款電腦支架根據(jù)消費(fèi)者的要求，在希望的時(shí)間進(jìn)行平穩(wěn)的、以不察覺(jué)地速度做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，能夠改變消費(fèi)者的頸椎疲勞，來(lái)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(yùn)動(dòng)的升降調(diào)整機(jī)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(yùn)動(dòng)幅度、運(yùn)動(dòng)的頻率，或進(jìn)行設(shè)定：靜止?fàn)顟B(tài)下工作多長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)多少個(gè)周期，恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)，反復(fù)運(yùn)行，以及運(yùn)動(dòng)的速率；升降調(diào)整機(jī)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(jì)有螺桿，通過(guò)軸承與托架相連接。螺桿上一端設(shè)計(jì)有減速齒輪，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)。電機(jī)由設(shè)計(jì)安裝在底座上的程序控制模塊控制。

機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1，升降裝置示意圖，見(jiàn)圖二，整個(gè)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(jī)械部分通過(guò)USB接口與電腦相連，提供用電。

當(dāng)控制系統(tǒng)給出信號(hào)，電機(jī)根據(jù)給定的升降幅度和頻率做正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)軸端齒輪將力傳遞給螺桿下端的齒輪，并帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)。使用電腦的人在注視電腦顯示器時(shí)，也會(huì)隨著反復(fù)升降的電腦顯示器做低頭、仰頭動(dòng)作，低頭、仰頭動(dòng)作的同時(shí)也使脊椎做挺、俯動(dòng)作。這就可使電腦使用者的頸椎、脊椎在電腦使用過(guò)程中，不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)角度而勞損損傷。該裝置對(duì)長(zhǎng)期使用電腦造成的頸椎、脊椎疾病，有著有病保健無(wú)病預(yù)防的作用。

由于只要做到不讓頭部長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)姿勢(shì)，就能解決問(wèn)題，因此頻率設(shè)定的速度只要每小時(shí)1次或兩次即可，不會(huì)影響到工作。對(duì)于需專注顯示器的用戶，也可設(shè)定為每靜止一定時(shí)間后上下運(yùn)動(dòng)幾次；或一個(gè)預(yù)覽結(jié)束后，通過(guò)敲擊某鍵后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)幾次，以此往復(fù)，來(lái)達(dá)到預(yù)防效果。

三、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)和電腦主機(jī)連接通過(guò)顯示屏顯示參數(shù)。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)設(shè)置參數(shù)輸入并進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理和子程序的調(diào)用。通過(guò)設(shè)定支架的上下運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)頻率和幅度，計(jì)算出電機(jī)單向的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，通過(guò)時(shí)間記憶形成控制，來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，完成整個(gè)運(yùn)行。

[1] 樊文周.長(zhǎng)期使用電腦的教師頸椎病的實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)與頸椎病的研究進(jìn)展[J].體育科技文獻(xiàn)通報(bào). 2010(07)

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

于晨為陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院學(xué)生，市場(chǎng)營(yíng)銷專業(yè)學(xué)生。

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