CN102166157B - 一种伺服控制及动作的封闭气压式体外正搏、反搏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服控制及动作的封闭气压式体外正搏、反搏装置。是由体外反搏系统增加胸部心脏区的体外正搏系统组成；由伺服电机配上滚珠丝杆组成动力系统；封闭压力变形传递装置通过滚珠丝杆把压力通过气压包传递给人体实现正搏和反博；采集有关信息通过控制系统精密控制正搏、反博。和现有技术相比，本发明具有以下突出特点：增加心脏正搏系统，完整实现正搏和反搏；封闭的气压系统简单实用；封闭气压和伺服系统结合，简单实现了准确和可控；血流检测，实现了正搏、反搏的闭环控制；压力检测，实现气力包的压力控制进而控制正搏、反搏量；采用一套伺服气压系统对三组气压包的反搏，脉搏检测代替心电检测，使用方便结构简单。

Description

一种伺服控制及动作的封闭气压式体外正搏、反搏装置

技术领域

本发明涉及一种体外反搏装置，不是用现行的充气式反搏，也不是用液体作能量传递模式，而是在原有体外反搏原理的基础上，用伺服控制原理来驱动封闭的气体进行压力传递的体外正搏、反搏装置。

背景技术

目前，国内外的体外反搏装置大多数都是采用压缩空气来进行充气反搏的。例如，中国专利91103893.1、02225981.3、03210740.4等公开的体外反搏装置，都是由压缩空气进行控制充气的反搏装置，但除了中国专利ZL200910107880.1，是用伺服系统推动封闭的液压系统来反搏，和本发明类似外。本发明是用伺服系统推动封闭的气压系统来正搏、反搏，是有差异的。

对于充气式反搏装置，具有以下明显不可改变的缺陷：1、高压充气反搏动作响应不及时，无法自动控制和自动调整反搏压力；2、无法根据反搏的效果来自动调整最佳的反搏量；3、不能根据不同患者的具体情况采用不同的反搏模式；4、体积大，设备多，噪音大。由于无法完全满足医学对体外反搏的高要求，造成体外反博很难推广普及，更难进入家庭作保健用途。

对于伺服液压式反搏装置，也具有明显不可改变的缺陷：液压系统密封要求高，一旦泄漏无法补救，必须更换部件；病人使用不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种伺服控制及动作的封闭气压式体外正搏、反搏装置。是由三部分系统所组成：精准动作系统，封闭压力变形传递装置连接气压包组成的压力传递系统，信息采集、显示器和发出指令的控制系统组成。

精准动作系统是由伺服电机1(a.b.c.d)，伺服电机控制器10和滚珠丝杆2(a.b.c.d)所组成，也可以用两者的总成带减速和转向的电机总成1+2(a.b.c.d)或者是直线电机1+2(a.b.c.d)。伺服电机1(a.b.c.d)带动滚珠丝杆2(a.b.c.d)作直线往复动作。

封闭压力变形传递装置3(a.b.c.d)由管路连接4(a.b.c.d)气压包A.B.C.D组成压力传递系统。在该系统中是把滚珠丝杆2(a.b.c.d)的作用力施加于封闭压力变形传递装置3(a.b.c.d)，使自身压缩变形或涨大变形，压缩变形时分别通过管路连接4(a.b.c.d)向气压包A.B.C.D施加压力，气压包A.B.C.D分别迅速向人体施加压力，实施正搏、反搏。

还有一种方式是：由伺服电机1，伺服电机控制器10和滚珠丝杆2组成单一的精准动作系统，小腿气压包C₁₍₂₎和大腿气压包B₁₍₂₎、大腿气压包B₁₍₂₎和臀部气压包A₁₍₂₎单边分别用管路14连接，封闭压力变形传递装置3由管路4连接小腿气压包C₁₍₂₎，小腿气压包C₁₍₂₎连接大腿气压包B₁₍₂₎，大腿气压包B₁₍₂₎再连接臀部气压包A₁₍₂₎。单一的精准动作系统1，2带动封闭压力变形传递装置3，序贯对小腿气压包C₁₍₂₎₎、大腿气压包B₁₍₂₎和臀部气压包A₁₍₂₎进行压缩反搏，排气时开启电磁阀12同时和管路4由封闭压力变形传递装置3由抽气，完成反搏。

胸部心脏区的体外正搏系统，其动作和人体下肢的反搏时机相反，当心脏往外泵血时，该套系统动作，压缩心脏，强化心脏的泵血能力。

信息采集5(a.b)、6(a.b.c)、7、显示器9和发出命令的控制系统8：信息采集是由心电传感器5a或脉搏传感器5b、血流传感器7、A.B.C.D气压包压力传感器6(a.b.c.d)，组成信息采集系统。心电传感器5a的作用是获得心脏的舒张期和收缩期信息，指导正搏、反搏系统的压缩和解压；脉搏传感器5b的作用是替代心电传感器5a，通过脉搏信号间接获取心脏的跳动规律，分别指导正搏、反搏系统的压缩和解压；血流传感器7的作用是通过检测正搏、反搏前后的血流变化来优化正搏、反搏的最大压力，达到优化正搏、反搏的目的，另一个作用是通过检测患者的血管健康状况和血流的健康状况作出诊断，指导医生对患者采取相应的正搏、反搏措施；压力传感器6(a.b.c.d)的作用是由控制系统8控制各气压包A.B.C.D的最大压力。控制系统8是由可扩展的工控PC(PLC)组成分别扩展伺服电机控制器12、心电传感器5a或脉搏传感器5b、血流传感器7及压力传感器6(a.b.c.d)，供控制系统8分析处理，向伺服电机控制器10发出行动指令，并把结果输出至显示器9上，伺服电机控制器10控制伺服电机分别动作，来分别推动各组封闭的气压系统进行正搏、反搏。控制系统可以进行多种反搏参数的调整11，对正搏、反搏进行优化。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

采用封闭的气压系统，避免了液压系统易泄漏，补救很麻烦的现实，封闭气压系统要求不高；而充气式体外反搏系统是又无法做到以下功能：

1.封闭气压系统和伺服系统结合，简单方便的实现了伺服气压的正搏、反搏；

2.采用伺服系统，方便的实现了正搏、反搏动作的精确和可控；

3.采用血流检测系统，实现了正搏、反搏结果的闭环控制；

4.采用智能心脏检测系统，能够准确检测和调整心脏的正搏、反搏点；

5.采用脉搏检测系统，达到了体外正搏、反搏非专业使用的目的；

6.采用压力检测系统，实现压力包的压力控制，从而实现正搏、反搏程度可控；

7.采用心脏正搏系统加上脉搏检测系统，实现在原有体外反搏的基础上强化心脏的正搏；

8.采用单伺服系统的简化版本，加上脉搏检测系统，为该项技术进入家庭打下了技术的基础；

9.封闭气压系统具有性能优异、结构简单、方便实用的特点，必将开创体外反搏的新局面。

附图说明：

图1：伺服气压体外正搏、反搏流程示意图

图2：三伺服封闭气压系统体外反搏结构示意图

图3：单伺服封闭气压系统体外反搏结构示意图

图4：增加心脏正搏的伺服封闭气压体外正搏、反搏结构示意图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步描述，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实例一(图2)：

分别设置心电传感器5a或脉搏传感器5b、血流传感器7，和三组压力传感器6(a.b.c)并连接可扩展的工控PC(PLC)8中，设计相应的控制程序，根据心电(或脉搏)信号在最佳时机向伺服电机控制器10发出行动指令，伺服电机控制器10接到行动指令后，分别向三组伺服电机1(a.b.c)发出独立的方向和转速指令或停止指令，三组伺服电机1(a.b.c)按指令的方向和转速把旋转能量分别传递给三组滚珠丝杆2(a.b.c)，三组滚珠丝杆2(a.b.c)把伺服电机1(a.b.c)的旋转能量转化成不同方向和速度的直线动作力，分别带动三组封闭的压力变形传递装置3(a.b.c)作压缩或涨大变形，三组封闭的压力变形传递装置3(a.b.c)通过连接管4(a.b.c)分别向三组压力包A.B.C施压或解压，三组压力包A.B.C通过涨大或缩小完成对人肢体的反博。血流传感器7的作用是通过检测正搏、反搏前后增加的血流量，通过控制系统调整优化正搏、反搏量；三组压力传感器6(a.b.c)的作用是实时检测正搏、反搏各气压包的压力值，来控制反搏的最终压力。

实例二(图3)；

本实例不是采用三套伺服控制及动作的封闭气压系统，而是用一套伺服控制及动作的封闭气压系统，来对小腿、大腿和臀部气压包进行反搏。由伺服电机1，伺服电机控制器10和滚珠丝杆2组成单一的精准动作系统，小腿气压包C₁₍₂₎和大腿气压包B₁₍₂₎、大腿气压包B₁₍₂₎和臀部气压包A₁₍₂₎单边分别用管路14连接，封闭压力变形传递装置3由管路4连接小腿气压包C₁₍₂₎，小腿气压包C₁₍₂₎连接大腿气压包B₁₍₂₎，大腿气压包B₁₍₂₎再连接臀部气压包A₁₍₂₎。单一的精准动作系统1，2带动封闭压力变形传递装置3，序贯对小腿气压包C₁₍₂₎₎、大腿气压包B₁₍₂₎和臀部气压包A₁₍₂₎进行压缩反搏，排气时开启电磁阀12同时和管路4由封闭压力变形传递装置3由抽气，完成反搏。

实例三(图4)：

单纯的反搏系统只能压缩下肢，促使下肢静脉血管加速回流心脏，其作用是有限的。因此，在(图2)的基础上，增加一套心脏区伺服封闭气压正搏系统D。其动作和下肢反搏在时机上正相反，在心脏收缩时也就是下肢反搏泄压时，心脏区伺服封闭气压正搏系统进行正搏，强化心脏向外泵血能力，增强动脉的供血能力，使各重要器官的血液供应直接得到加强，还具有直接冲刷动脉血管的功能，弥补现有体外反搏对动脉血管的无助。新系统和下肢反搏一起，组成完整的正搏、反搏系统。在这个新系统中，正搏、反搏的开始时机是通过脉搏信号5b来得到，因为脉搏的跳动规律和心脏的跳动规律正相关，其目的是避免在心脏区既要正搏又要测心电所造成的不便。

Claims (7)

1.一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，所述装置用于实现通过伺服控制及动作的封闭气压式下肢体外反搏和伺服控制及动作的封闭气压式胸部心脏区的体外正搏，所述装置是由精准动作系统、封闭压力变形传递装置连接气压包组成的压力传递系统、信息采集系统、显示器和发出指令的控制系统组成；

所述的精准动作系统，是由电机、电机控制器和把电机的旋转能量转化成直线运动的转化装置所组成，电机与转化装置相连接；

所述的封闭压力变形传递装置连接气压包组成的压力传递系统，是由封闭的压力变形传递装置和气压包组成，并由管路连接，封闭的压力变形传递装置接受精准动作系统的压缩力和泄压力，对气压包进行压缩和泄压，完成正搏或反搏；

所述的信息采集系统，是由心电或脉搏传感器、血流传感器以及气压包的压力传感器组成，所述控制系统与各传感器相连接，还与所述显示器连接，上述各传感器所采集到的信号分别不断的输入控制系统进行分析处理，控制系统利用设计的软件做出分析，通过电机控制器对电机发出动作指令；

所述转化装置为滚珠丝杆，所述滚珠丝杆能够与所述电机的总成形成直线电机。

2.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述封闭的压力变形传递装置是活塞缸或是工程塑料制成的可压缩的单口容器。

3.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述精准动作系统的数量为一套或三套，所述压力传递系统的数量为三组，所述的伺服控制及动作的封闭气压式下肢体外反搏是作用于臀部、大腿和小腿，由所述一套或三套精准动作系统来推动所述三组压力传递系统来进行反搏。

4.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述信息采集系统中的心电或脉搏传感器检测心脏的综合信息，使控制系统能够进行正确的诊断并实时的选取最佳的正搏、反搏点。

5.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述信息采集系统中的血流传感器检测人体适合位置在正搏、反搏前后的血流变化，反馈正搏、反搏效果，以及对患者的血管健康状况和血流的健康状况做出诊断，以便采取相应的正搏、反搏措施。

6.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述信息采集系统中的气压包的压力传感器检测包裹在臀部、大腿和小腿的所述气压包的压力值，控制反搏的最大压力。

7.根据权利要求1所述的一种伺服控制及动作的具有封闭气压式体外正搏和反搏功能的装置，其特征在于：所述的控制系统是能够用于人工调整正搏、反搏参数，根据血流数据智能的调整正搏、反搏量，能够根据气压包的压力数据智能的调整正搏、反搏的最大压力，能够根据综合的心电数据智能的诊断、选取最佳的正搏、反搏点并对正、反搏点进行人工微调。

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