CN102379791A - 智能控制三维轴向耳石复位转椅 - Google Patents

Abstract

一种智能控制三维轴向耳石复位转椅，包括控制设备、三维旋转机构和人体固定装置，人体固定装置与三维旋转机构活动连接，控制设备设置在三维旋转机构上；在三维旋转机构中，第一蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第二联轴器与第一旋转手柄相连接；第二蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第四联轴器和第二旋转手柄相连接；蜗轮丝杠升降机的第一输入端通过第六联轴器与第三旋转手柄相连接。本发明在突然断电的情况下提供断电保护、断电条件下可以实现人工治疗；远程遥控控制以及一键自动疗法极大方便了操作人员的操作性。

Description

智能控制三维轴向耳石复位转椅

技术领域

本发明涉及的是一种耳石复位系统，具体是一种智能控制三维轴向耳石复位转椅。

背景技术

良性阵发性位置性眩晕（BPPV）是临床上最为常见的一种眩晕疾病，手法复位是目前治疗BPPV主要方法，有经验的耳鼻喉科医生采用手法复位可以治疗绝大多数BPPV，效果肯定。但目前主要的存在的问题是绝大多数对该疾病认识不足，不会对该类病人进行复位治疗，目前国内耳鼻喉科医生培训中缺乏相关内容。现有的耳石复位转椅主要是靠手工来实现旋转，由于该设备较为笨重，一个操作人员难以完成手工旋转的动作。同时由于旋转装置的固定是通过螺栓的插拔来锁定，增加了操作人员在操作过程中的困难，智能控制三维轴向耳石复位转椅的研制能克服以上缺点。

经文献检索发现，中国专利公开号为：200820080106.7，专利名称为：一种全自动的前庭耳石复位系统的设备，申请日为2008年4月22日。该设备主要是由操作台、体位转换台以及体位固定椅组成，操作台通过导线与体位转换台的电机和控制设备相连，以达到控制体位转换台的旋转。但是该设备存在一定的不足：1、该设备拥有较大的控制台和体位转换台，使得整机体积庞大，不利于节省空间；2、该设备无应急保护，如在突然断电的情况下保证旋转机构的运动停止；3、在断电的情况下不能保证手工操作。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种智能控制三维轴向耳石复位转椅。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的智能控制三维轴向耳石复位转椅，包括控制设备、三维旋转机构和人体固定装置，其中：人体固定装置与三维旋转机构活动连接，控制设备设置在三维旋转机构上；所述三维旋转机构中设有第一蜗轮蜗杆减速器、第二蜗轮蜗杆减速器、蜗轮丝杠升降机、第一旋转手柄、第二旋转手柄、第三旋转手柄、第二联轴器、第四联轴器和第六联轴器，其中，第一蜗轮蜗杆减速器包括第一输入端，第一蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第二联轴器与第一旋转手柄相连接；第二蜗轮蜗杆减速器包括第一输入端，第二蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第四联轴器和第二旋转手柄相连接；蜗轮丝杠升降机包括第一输入端，蜗轮丝杠升降机的第一输入端通过第六联轴器与第三旋转手柄相连接。

所述三维旋转机构包括底座、水平轴旋转装置、外框架、内框架、垂直升降装置、垂直轴旋转装置，其中：外框架和内框架的底部与底座固定连接，内框架的顶部与外框架的顶部固定连接，水平轴旋转装置固定在底座上，垂直轴旋转装置设置在外框架的顶部的方板上，垂直升降装置固定在内框架上；内框架上固定有滑轨；第一蜗轮蜗杆减速器、第一旋转手柄和第二联轴器设置在水平旋转装置中，第二蜗轮蜗杆减速器、第二旋转手柄和第四联轴器设置在垂直轴旋转装置中；蜗轮丝杠升降机、第三旋转手柄和第六联轴器设置在垂直轴旋转装置中。

所述底座上安装有固定套筒，所述固定套筒内部过盈配合第一固定套筒角接触球轴承和第二固定套筒角接触球轴承，两根固定套筒角接触球轴承之间过盈配合一根水平旋转轴；其中第一固定套筒角接触球轴承通过第一蜗轮蜗杆减速器限制其轴向自由度，第二固定套筒角接触球轴承通过水平旋转轴限制其轴向自由度，水平旋转轴固定安装在外框架的顶部的方板上。

所述水平轴旋转装置还包括固定面板、第一步进电机和第一联轴器，其中：第一蜗轮蜗杆减速器还包括第二输入端，第一蜗轮蜗杆减速器和第一步进电机固定在固定面板上，第一步进电机通过第一联轴器将扭矩传递给第一蜗轮蜗杆减速器的第二输入端。

所述垂直轴旋转装置还包括第二步进电机和第三联轴器，其中：第二蜗轮蜗杆减速器还包括第二输入端，第二步进电机通过第三联轴器将扭矩传递给第二蜗轮蜗杆减速器的第二输入端。

所述内框架底部和外框架底部分别设有一个底部角接触球轴承，两个底部角接触球轴承中间设有一根底部旋转轴，底部旋转轴用来约束两个底部角接触球的一个方向的轴向运动，两个角接触轴承的轴承支座提供另外两个轴向的约束。

所述内框架的顶部固定有一根顶部旋转轴，外框架的顶部设置有一个顶部角接触球轴承，顶部旋转轴限制顶部角接触球轴承的一个轴向自由度，顶部旋转轴的轴承支座限制顶部角接触球轴承的另一个轴向自由度；所述顶部旋转轴穿过内框架顶部，与外框架顶部方板上的垂直轴旋转装置中的第二蜗轮蜗杆减速器相连。

所述的垂直升降装置还包括第三步进电机和第五联轴器，其中：蜗轮丝杠升降机还包括第二输入端，第三步进电机通过第五联轴器将扭矩传递到蜗轮丝杠升降机的第二输入端。

所述人体固定装置包括安全座椅、座板、肩部固定带、腰部固定带、腿部固定带、踏板和头部固定器，其中：座板与安全座椅相连接，安全座椅与内框架上的滑轨相连接，座板与垂直升降装置的蜗轮丝杠升降机固定连接；头部固定器上设有一弯板，并通过该弯板连接到滑轨上；座椅上设有孔，肩部固定带、腰部固定带和腿部固定带分别穿过该孔和踏板一起固定在座板上。

所述控制设备包括无线控制仪和控制箱，控制箱用于接收无线控制仪的指令信号，并根据指令信号控制三维旋转机构以及人体固定装置运动，控制箱包括如下模块：

- 治疗模块，其用于治疗过程，包括一键治疗模块、复位模块和急停模块；

- 旋转模块，其用于控制智能控制三维轴向耳石复位转椅的运动，包括水平正转模块、水平反转模块、垂直正转模块、垂直反转模块、座椅升降模块。

本发明采用了具有两个输入端的蜗轮蜗杆减速器和蜗轮丝杠升降机作为其减速装置，具有以下的优点：

1、当出现突然断电的情况是，由于蜗轮蜗杆减速器具有自锁的功能，使得旋转能立刻停止且旋转装置被固定，能保护治疗人员，且断电后可以通过控制垂直升降装置、水平轴旋转装置和垂直旋转装置中的旋转手柄实现该耳石复位转椅的复位或进行治疗；

2、采用串行通信，实现无线远程控制，方便操作人员的操作；

3、拥有一键自动疗法，不需要操作人员记住复杂的治疗过程；

4、采用一体结构，通过无线控制仪操作，有效节省了空间。

附图说明

图1为本发明结构等轴侧图；

图2为本发明结构侧视图；

图3为固定套筒内的剖视图；

图4为内框架和外框架连接的剖视图；

图5为内框架和外框架上连接处的局部图；

图6为内框架和外框架上连接处的局部放大图；

图7为内框架和外框架下连接处的局部图；

图8为内框架和外框架下连接处的局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：控制设备1、三维旋转机构2以及人体固定装置3。

控制设备1由无线遥控仪和控制箱4组成，控制箱4里面主要装有PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）硬件。

三维旋转机构2主要由底座5、水平轴旋转装置6、外框架7、内框架8、垂直升降装置9、垂直轴旋转装置10构成，其中外框架7和内框架8的底部与底座5固定连接，内框架8的顶部与外框架7的顶部固定连接，水平轴旋转装置6固定在底座5上，垂直轴旋转装置10设置在外框架7的顶部的方板上，垂直升降装置9固定在内框架8上；内框架8上固定有滑轨。

人体固定装置3主要由安全座椅11、座板12、肩部固定带13、腰部固定带14、腿部固定带15、踏板16以及头部固定器17组成；其中座板12与安全座椅11相连接，安全座椅11与内框架8上的滑轨相连接，座板12与垂直升降装置9的蜗轮丝杠升降机固定连接；头部固定器17上设有一弯板，并通过该弯板连接到滑轨上；安全座椅11上设有孔，肩部固定带、腰部固定带和腿部固定带分别穿过该孔和踏板一起固定在座板12上。

水平轴旋转装置6包括固定面板18、第一蜗轮蜗杆减速器19、第一步进电机20、第一联轴器21、第二联轴器42以及第一旋转手柄22，其中，第一蜗轮蜗杆减速器19包括第一输入端和第二输入端，第一蜗轮蜗杆减速器19和第一步进电机20固定在固定面板18上,第一步进电机20通过第一联轴器21将扭矩传递给第一蜗轮蜗杆减速器19的第二输入端, 第一蜗轮蜗杆减速器19的第一输入端通过第二联轴器42与第一旋转手柄22相连，水平轴旋转装置6固定在底座5上；底座5上安装有固定套筒23，里面过盈配合两个固定套筒角接触球轴承，分别为第一固定套筒角接触球轴承24和第二固定套筒角接触球轴承43，第一固定套筒角接触球轴承24和和第二固定套筒角接触球轴承43之间过盈配合一根水平旋转轴25；其中第一固定套筒角接触球轴承24通过第一涡轮蜗杆减速器19限制其轴向自由度，第二固定套筒角接触球轴承43通过水平旋转轴25限制其轴向自由度；水平旋转轴25通过螺栓固定在外框架7上靠近水平轴旋转装置6处的方板上，从而能带动外框架7旋转。

外框架7的顶部的方板上设置垂直轴旋转装置10，垂直轴旋转装置10包括第二蜗轮蜗杆减速器26、第二步进电机27、第二旋转手柄28以及第三联轴器29、第四联轴器44；其中第二蜗轮蜗杆减速器26包括第一输入端和第二输入端，第二步进电机26通过第三联轴器29将扭矩传递给第二蜗轮蜗杆减速器26的第二输入端, 第二蜗轮蜗杆减速器26的第一输入端通过第四联轴器44与第二旋转手柄28相连；内框架8和外框架7的底部分别设有一个角接触球轴承30，两个角接触轴承之间有一根底部旋转轴31，底部旋转轴31分别约束两个角接触球轴承30的一个方向的轴向运动，另外两个轴向约束通过两个角接触轴承的轴承支座32提供；内框架8的顶部固定有一根顶部旋转轴33，外框架7的顶部设置有一个顶部角接触球轴承34，顶部旋转轴33限制顶部角接触球轴承34的一个轴向自由度，另一个轴向自由度的限制由顶部角接触球轴承支座35来完成；顶部旋转轴33，穿过内框架8顶部连接到垂直轴旋转装置10中的第二蜗轮蜗杆减速器26上。

垂直升降装置9包括蜗轮丝杠升降机36、第三步进电机37、第五联轴器38第六联轴器45以及第三旋转手柄39，其中蜗轮丝杠升降机36包括第一输入端和第二输入端，第三步进电机37通过第五联轴器38将扭矩传递到蜗轮丝杠升降机36的第二输入端, 蜗轮丝杠升降机的第一输入端通过第六联轴器45连接到第三旋转手柄39.，垂直升降装置9固定在内框架8上；蜗轮丝杠升降机36上固定在座板12上，座板12和安全座椅11相连，同时和固定在内框架8上的滑轨40相连，从而实现人体固定装置3的垂直运动；头部固定器17通过一个弯板41固定，弯板41连接到滑轨40上，能实现垂直方向上下移动。座椅11上设有孔，肩部固定带13、腰部固定带14和腿部固定带15分别穿过座椅11的孔和踏板16一起固定在座板12上，达到固定治疗人员的目的。

内框架8和人体固定装置3活动相连，使得人体固定装置3能够相对于内框架8上下运动，满足不同身高人的要求；水平轴旋转装置6能够同时带动内框架8和外框架7旋转，从而保证人体相对于水平方向做三百六十度的旋转；同时垂直轴旋转装置10能带动安全座椅11相对于内框架8在纵向做三百六十度旋转。

本发明的使用过程如下：控制设备1包括无线控制仪和控制箱4，控制箱4用于接收无线控制仪的指令信号，并根据指令信号控制三维旋转机构2以及人体固定装置3运动，控制箱4包括如下模块：

- 治疗模块，其用于治疗过程，包括一键治疗模块、复位模块、急停模块；

- 旋转模块，其用于控制智能控制三维轴向耳石复位转椅的运动，包括水平正转模块、水平反转模块、垂直正转模块、垂直反转模块、座椅升降模块。

无线遥控仪发出信号，控制箱4能接收无线遥控仪发出的信号，从而控制垂直升降装置9、水平轴旋转装置6和垂直旋转装置10中的三个步进电机（20、27、37）旋转以达到人体相对于内框架8上下运动以及人体在纵向和横向的旋转和定位的目的。

治疗人员先坐到安全座椅11上，通过升降按钮调节不同的高度。先启动复位模块，内框架8和外框架7恢复到初始垂直，然后启动一键治疗模块可以通过程序自动完成治疗方案，同时还可以通过调节旋转手柄，控制不同的旋转角度，达到手动调节和根据不同治疗人员不同等待时间的调节的目的。

以“Barbecue翻滚法”为例，启动旋转模块后，垂直轴旋转装置10中的第二步进电机27带动内框架8顺时针旋转45°后停止运动；停顿5秒以后，水平轴旋转装置6中的第一步进电机20带动外框架7和内框架8顺时针旋转150°后停止运动；停顿60秒后，水平轴旋转装置6中的第一步进电机20带动外框架8和内框架7架顺时针旋转75°后停止运动；停顿60秒后，水平轴旋转装置6中的第一步进电机20带动外框架8和内框架7顺时针旋转135°后停止运动；停顿10秒后，垂直轴旋转装置10中的第二步进电机27带动内框架8顺时针旋转45°后停止运动，最后内框架8和外框架7都处于原始位置，疗程结束。

当出现突然断电的情况时，由于蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能，使得旋转立即停止且旋转装置被固定，保证治疗人员的安全；同时第一蜗轮蜗杆减速器19、第二蜗轮蜗杆减速器26以及蜗轮丝杠升降机36中的第一输入端直接连接旋转手柄，通过控制三个旋转手柄，可以将该耳石复位转椅复位，通过控制第一旋转手柄22和第二旋转手柄28，可以进行治疗；优选地，蜗轮蜗杆减速器采用较大减速比，可以轻松控制第一旋转手柄22和第二旋转手柄28进行治疗。

Claims (10)

1.一种智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，包括控制设备、三维旋转机构和人体固定装置，其中：人体固定装置与三维旋转机构活动连接，控制设备设置在三维旋转机构上；所述三维旋转机构中设有第一蜗轮蜗杆减速器、第二蜗轮蜗杆减速器、蜗轮丝杠升降机、第一旋转手柄、第二旋转手柄、第三旋转手柄、第二联轴器、第四联轴器和第六联轴器，其中，第一蜗轮蜗杆减速器包括第一输入端，第一蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第二联轴器与第一旋转手柄相连接；第二蜗轮蜗杆减速器包括第一输入端，第二蜗轮蜗杆减速器的第一输入端通过第四联轴器和第二旋转手柄相连接；蜗轮丝杠升降机包括第一输入端，蜗轮丝杠升降机的第一输入端通过第六联轴器与第三旋转手柄相连接。

2.根据权利要求1所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述三维旋转机构包括底座、水平轴旋转装置、外框架、内框架、垂直升降装置、垂直轴旋转装置，其中：外框架和内框架的底部与底座固定连接，内框架的顶部与外框架的顶部固定连接，水平轴旋转装置固定在底座上，垂直轴旋转装置设置在外框架的顶部的方板上，垂直升降装置固定在内框架上；内框架上固定有滑轨；第一蜗轮蜗杆减速器、第一旋转手柄和第二联轴器设置在水平旋转装置中，第二蜗轮蜗杆减速器、第二旋转手柄和第四联轴器设置在垂直轴旋转装置中，蜗轮丝杠升降机、第三旋转手柄和第六联轴器设置在垂直轴旋转装置中。

3.根据权利要求2所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述底座上安装有固定套筒，所述固定套筒内部过盈配合第一固定套筒角接触球轴承和第二固定套筒角接触球轴承，两根固定套筒角接触球轴承之间过盈配合一根水平旋转轴；其中第一固定套筒角接触球轴承通过第一蜗轮蜗杆减速器限制其轴向自由度，第二固定套筒角接触球轴承通过水平旋转轴限制其轴向自由度，水平旋转轴固定安装在外框架靠近水平旋转装置处的方板上。

4.根据权利要求2所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述水平轴旋转装置还包括固定面板、第一步进电机和第一联轴器，其中：第一蜗轮蜗杆减速器还包括第二输入端，第一蜗轮蜗杆减速器和第一步进电机固定在固定面板上，第一步进电机通过第一联轴器将扭矩传递给第一蜗轮蜗杆减速器的第二输入端。

5.根据权利要求2所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述垂直轴旋转装置还包括第二步进电机和第三联轴器，其中：第二蜗轮蜗杆减速器还包括第二输入端，第二步进电机通过第三联轴器将扭矩传递给第二蜗轮蜗杆减速器的第二输入端。

6.根据权利要求2至5任一项所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述内框架底部和外框架底部分别设有一个底部角接触球轴承，两个底部角接触球轴承中间设有一根底部旋转轴，底部旋转轴用来约束两个底部角接触球的一个方向的轴向运动，两个角接触轴承的轴承支座提供另外两个轴向的约束。

7.根据权利要求2至5任一项所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述内框架的顶部固定有一根顶部旋转轴，外框架的顶部设置有一个顶部角接触球轴承，顶部旋转轴限制顶部角接触球轴承的一个轴向自由度，顶部旋转轴的轴承支座限制顶部角接触球轴承的另一个轴向自由度；所述顶部旋转轴穿过内框架顶部，与外框架顶部方板上的垂直轴旋转装置中的第二蜗轮蜗杆减速器相连。

8.根据权利要求2所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅, 其特征在于，所述垂直升降装置还包括第三步进电机和第五联轴器，其中：蜗轮丝杠升降机还包括第二输入端，第三步进电机通过第五联轴器将扭矩传递到蜗轮丝杠升降机的第二输入端。

9.根据权利要求2所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述人体固定装置包括安全座椅、座板、肩部固定带、腰部固定带、腿部固定带、踏板和头部固定器，其中：座板与安全座椅相连接，安全座椅与内框架上的滑轨相连接，座板与垂直升降装置的蜗轮丝杠升降机固定连接；头部固定器上设有一弯板，并通过该弯板连接到滑轨上；座椅上设有孔，肩部固定带、腰部固定带和腿部固定带分别穿过该孔和踏板一起固定在座板上。

10.根据权利要求1所述的智能控制三维轴向耳石复位转椅，其特征在于，所述控制设备包括无线控制仪和控制箱，控制箱用于接收无线控制仪的指令信号，并根据指令信号控制三维旋转机构以及人体固定装置运动，控制箱包括如下模块：

- 治疗模块，其用于治疗过程，包括一键治疗模块、复位模块和急停模块；

- 旋转模块，其用于控制智能控制三维轴向耳石复位转椅的运动，包括水平正转模块、水平反转模块、垂直正转模块、垂直反转模块、座椅升降模块。

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