CN103767855A - 具有重力补偿的起坐站立康复系统 - Google Patents
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Abstract
具有重力补偿的起坐站立康复系统。目前脑卒中、脑血管疾病患者的人数不断增多。本发明组成包括：减重吊带机构具有支撑架（19），支撑架上安装的水平伺服电机（11）通过减速器和联轴器与滚珠丝杠（15）连接，滚珠丝杠连接的重力补偿装置的坐椅面（5）具有束缚带（27），起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，并与座椅伺服电机连接，支撑杆上端与靠背（7）连接，靠背与扶手连接，支撑杆下端具有脚轮。本发明用于患者的起坐站立及行走康复训练，对于起坐站立困难的脑卒中、偏瘫患者，减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立；本发明与步行器组合使用，能更好地实现患者的行走康复训练，尽快地恢复患者的生活自理能力。
Description
技术领域：
本发明涉及一种医疗保健器械，具体涉及具有重力补偿的起坐站立康复系统。
背景技术：
目前我国和世界上许多国家一样，有大量的脑卒中、脑血管疾病患者，出现偏瘫及行动不便的人数不断增多，且呈年轻化趋势。医学研究表明，脑血管疾病的发生与自我保健和生活习惯密切相关，也与南北地域气候有关。据统计，我国每年新增脑血管等神经系统疾病患者超过400万人，且随着社会的老龄化，肢体运动功能障碍患者不断增加，给家庭和社会都带来了沉重的负担。医学理论和临床康复实践表明，运动康复训练对恢复中枢神经系统功能，防止肢体肌肉萎缩等均具有重要的意义。行走功能是表征人行动能力的重要标志，也是保证人进行正常独立生活的必备条件。但传统的医疗保健器械价格昂贵，使用不方便，这些问题一直得不到解决。
发明内容：
本发明的目的是提供一种医疗保健器械，具体提供一种具有重力补偿的起坐站立康复系统。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括：减重吊带机构，所述的减重吊带机构具有支撑架，所述的支撑架上安装有水平伺服电机，所述的水平伺服电机通过减速器和联轴器与滚珠丝杠连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，所述的重力补偿装置具有束缚带，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的束缚带通过患者与起坐椅面连接，所述的起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，所述的四杆机构与座椅伺服电机连接，所述的座椅伺服电机、编码器、减速器通过横板安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背连接，所述的靠背与扶手连接，所述的支撑杆下端具有脚轮。
所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机具有编码器，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑和右丝杠支撑固定，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的滚筒通过减速器与重力补偿伺服电机连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器、螺母连接，所述的滚珠丝杠与螺母连接。
所述的一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式１为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式２为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，所述的减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平x向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。
所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，工作模式1时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2；对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式1与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
本发明的有益效果：
1、本发明能够帮助脑卒中、偏瘫及行动不便的患者更好地完成起坐站立及行走康复训练，根据患者的不同康复阶段需求，本发明提供的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，其模块化子系统包括起坐站立椅、减重吊带机构水平驱动装置、重力补偿装置。对于康复训练的早期，患者起坐站立困难，选择系统的工作模式2，水平伺服电机、重力补偿伺服电机、座椅伺服电机同时起动，起坐椅面和束缚带共同提供辅助起坐力，实现患者的起坐站立康复训练。减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
2、本发明通过束缚带绳索的张力F’和倾角α，来补偿患者体重，使患者起坐站立更容易。
3、本发明其控制系统软硬件亦采用模块化设计，硬件为基于PC的数字信号处理器(DSP) 和现场可编程门阵列(FPGA)的开放式运动控制器。该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。
4、本发明具有结构简单、可靠性高、适应性好、使用维护方便等优点。对于起坐站立困难的脑卒中、偏瘫患者，减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立，能更好地实现患者的起坐站立康复训练。
5、本发明是帮助脑卒中、偏瘫及行动不便的患者完成康复训练的起坐站立系统，能更好地满足不同康复阶段需求，尽快地恢复患者的生活自理能力。
6、本发明其控制系统亦采用模块化设计，是基于PC的数字信号处理器(DSP) 和现场可编程门阵列(FPGA) 的开放式运动控制器。如图7所示，其控制系统硬件包括上位机PC 20、以太网控制器28、DSP 29、FPGA 30，该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。
7、本发明对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2；对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式1与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
附图说明：
附图1：减重吊带机构结构示意图。
附图2：重力补偿装置结构示意图。
附图3：起坐站立椅示意图。
附图4：起坐站立康复系统控制方案。
附图5：人体起坐站立过程示意图。
附图6：起坐站立时躯干质心运动轨迹。
附图7：起坐椅面转角变化曲线。
具体实施方式：
实施例1：
一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括：减重吊带机构，如图1所示，所述的减重吊带机构具有支撑架19，所述的支撑架上安装有水平伺服电机11，所述的水平伺服电机通过减速器13和联轴器14与滚珠丝杠15连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，如图2所示，所述的重力补偿装置具有束缚带27，所述的束缚带通过绳索25与滚筒24连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器26，所述的束缚带通过患者与起坐椅面5连接，如图3所示，所述的起坐椅面通过四杆机构4、支撑杆10固定，所述的四杆机构与座椅伺服电机1连接，所述的座椅伺服电机、编码器2、减速器3通过横板8安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背7连接，所述的靠背与扶手6连接，所述的支撑杆下端具有脚轮9。
实施例2：
根据实施例1具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机具有编码器12，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑18和右丝杠支撑17固定，所述的束缚带通过绳索25与滚筒24连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器26，所述的滚筒通过减速器23与重力补偿伺服电机21连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器22、螺母16连接，所述的滚珠丝与螺母连接。
实施例3：
利用实施例1或2所述的一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式１为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式２为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
实施例4：
根据实施例1-３之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平x向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
实施例5：
根据实施例1-４之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。
实施例6：
根据实施例1-5之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，工作模式1时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
实施例7：
根据实施例1-6之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2；对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式1与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
实施例8：
根据实施例1-7之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的患者起坐站立过程示意图如图5所示，以男性身高1.70m，体重70kg，小腿、大腿、躯干长度分别取l
1
=0.42m， l
2
=0.39m， l
3
=0.51m，其质心矩分别取 l
c1
=0.22m， l
c2
=0.2m， l
c3
=0.25m；束缚带27与躯干质心c
3
近似重合，人体起坐站立时躯干质心 c
3
在Oxy坐标系中的运动轨迹如图6所示，躯干质心c
3
的运动范围x
c3
为[-0.39, 0.063]，y
c3
为[0.67, 1.06]；由此可得减重吊带机构水平驱动装置的运动范围[0, 0.453]，重力补偿装置的运动范围[0, 0.39]；以快、中、慢三种速度起坐站立时，图7是起坐椅面转角θ变化曲线示意图。
实施例9：
根据实施例1-6所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其控制系统如图4所示，采用基于PC的数字信号处理器(DSP) 和现场可编程门阵列(FPGA) 的开放式运动控制器；其控制系统硬件包括上位机PC 20、以太网控制器28、DSP 29、FPGA 30，该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。
Claims (7)
1.一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括：减重吊带机构，其特征是：所述的减重吊带机构具有支撑架，所述的支撑架上安装有水平伺服电机，所述的水平伺服电机通过减速器和联轴器与滚珠丝杠连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，所述的重力补偿装置具有束缚带，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的束缚带通过患者与起坐椅面连接，所述的起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，所述的四杆机构与座椅伺服电机连接，所述的座椅伺服电机、编码器、减速器通过横板安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背连接，所述的靠背与扶手连接，所述的支撑杆下端具有脚轮。
2.根据权利要求1所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：所述的水平伺服电机具有编码器，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑和右丝杠支撑固定，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的滚筒通过减速器与重力补偿伺服电机连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器、螺母连接，所述的滚珠丝杠与螺母连接。
3.利用权利要求1或2所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式１为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式２为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，所述的减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平x向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：整个系统采用模块化设计，工作模式1时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是：对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2；对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式1与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140507 |