CN106726071B - 一种智能颈部治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能颈部治疗装置，属于医疗器械技术领域。该装置包括机械支撑及传动单元，以执行治疗动作；与机械支撑及传动单元连接的驱动单元，以为其提供驱动力；传感测试单元，以检测治疗对象的状态，以及与前述各单元均连接的控制单元，以允许操作者输入治疗方案，根据该治疗方案控制机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取传感测试单元检测的信息，与操作者输入的治疗方案进行比对并据此调节驱动单元和机械支撑及传动单元的工作。本发明提供了一种以牵引为主，附加旋转提拉，同时辅以热敷疗法的智能治疗技术，智能精确控制牵引、扭转和俯仰的幅度，能够随时监测患者的状态并及时调整执行动作，能够大大提高疗效。

Description

一种智能颈部治疗装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种治疗装置，尤其是一种颈部治疗装置。

背景技术

目前颈椎病在人们生活中是一种复杂的，难以治愈的疾病。在世界卫生组织(WHO)公布的《全球十大顽症》中，颈椎病排序第二，仅次于心脑血管疾病。颈椎病是一种危害极大的慢性退行性病变。随着生活节奏的加快和工作方式的改变，颈椎病已成为现代职业病，呈多发、年轻化趋势，它严重影响了人们的正常生活和工作学习。颈椎病简言之就是颈椎椎间距离变窄，进而挤压椎间盘形成突出和骨质增生，最终压迫到不同的神经根，引起不同程度的颈部疼痛、头晕头痛、上肢麻木等症状。

目前颈椎病的治疗方法很多，总结起来不外乎两种，即手术疗法和非手术疗法。大多数颈椎病患者年龄大，病程长，症状复杂，手术治疗从安全性及疗效两方面来看均非首选方法。因此，非手术疗法在颈椎病治疗中有其特殊地位。

非手术疗法常见的有牵引疗法，旋转提拉疗法，热敷疗法，中药离子导入法等。这些物理疗法对颈椎病的治疗有一定的作用。非手术疗法中，颈椎牵引疗法更是具有较好的疗效和安全性，得到医院和患者的普遍认可。有效的牵引能解除神经、血管、脊髓的压迫，并快速缓解颈椎病症状。具体地讲，颈椎牵引主要是解除颈部肌肉痉挛，缓解疼痛症状，增大椎间隙和椎间孔，有利于已外突的髓核及纤维环组织复位，缓解和解除神经根受压与刺激，促进神经根水肿吸收，解除对椎动脉的压迫，促进血液循环，有利于局部淤血肿胀及增生消退，松懈粘连的关节囊，改善和恢复钩椎关节，调整小关节错位和椎体滑脱，调整和恢复已被破坏的颈椎内外平衡，恢复颈椎的正常功能。

颈椎牵引器大体分为固定式牵引器和便携式牵引器。目前医院中常用的牵引器还是大型的固定式支架牵引器，这种牵引只有患者到医院去并且在医护人员的帮助下才可以接受治疗。尽管牵引疗法的相关理论已经比较详尽，然而在实际操作这种仪器的过程中牵引角度的把握仍然是靠医生的经验和患者的感觉，一定程度上降低了牵引疗法的实际的疗效。便携式牵引器相对于固定式牵引器来说方便患者随时随地使用。常见的便携式牵引器三种类型，第一种是门式支架向上牵引式的，这种颈椎牵引器的缺点是需要在家人的帮助下才可以进行治疗操作，同时还具有一定的危险性，门式支架从肩上滑落将对患者造成伤害。第二种是气囊支撑牵引式的，由颈部围在颈部周边的气囊(单层或多层)整体充气后向上牵引，这种牵引器优点是重量轻，可以自助操作，缺点是不分前后左右均匀向上，其作用力主要在下颌和肩为支撑点，由于气囊柔软，颈椎后面的生理曲线相对平直，从而不能解决颈椎牵引所需的前倾10°-30°方向，不能有效的恢复生理曲度和牵引作用力不大导致牵引治疗效果不佳的问题。第三种为利用机械加力装置制作的颈椎牵引器。机械加力装置多为螺旋加力或齿条加力装置，通过加力装置以肩膀和锁骨，上颚后脑等为支撑点进行牵引治疗，加力方向为前后或两侧加力，相对气囊牵引，对颈椎的牵引作用力较大，但缺点是机械加力装置加力过于生硬，可以称作为硬牵引，操作时需要左右手同时在颈椎周围的加力装置处操作，对于患有颈椎病、肩周炎等手臂抬不起来的患者使用不便。同时多数的机械加力的颈椎牵引器佩戴中下颚座和上颚座佩戴过硬，没有气囊式牵引中的气压柔和，下颚佩戴缺少锁骨弧度，佩戴不舒适。便携式的牵引器尽管便捷，但基本上都是单纯的机械式牵引，在牵引角度，力度以及时间上大都由患者自己把控，缺乏医生的指导也降低了牵引疗法的疗效。

尽管在医学颈椎牵引的治疗理论上有各种各样的突破。在实际应用中无论是医院的颈椎牵引机，还是家用的颈椎牵引器大都只能实现中立位或单一角度的牵引。能够实现变力、旋转、变角度等仪器设备依然没有跟上理论的需要。而更有研究表明如果对牵引的角度实现量化定位，可以很大程度上提高治疗效果。而目前医院的使用固定式牵引器自动化控制程度依然较低，便携式的牵引器更是少有实现自动化控制的。这使得这些已经在临床得到印证的医学理论进入实际应用遇到了困难。

目前已有的颈椎牵引器，大多注重于颈椎病的治疗，忽视了治疗过程中的患者的生理信号的监视。患者往往需要通过长时间的治疗后再通过核磁共振成像的方式才能了解到治疗效果。而牵引过程中由于医生的技术水平，不同患者年龄病情的不同，牵引设计的问题等等原因都会导致牵引疗效大打折扣，有时甚至带来危险。

医学经验告诉我们单一疗法治疗效果比较有限，为了提高牵引疗效，医生通常会在牵引过程中或者牵引后，采用红外灯照射颈后部进行热敷治疗。相关研究更是表明综合使用几种疗法治疗颈椎病的愈显率比单纯使用一种疗法治疗的愈显率要高，因此综合使用几种疗法治疗颈椎病具有较高的临床推广意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能颈部治疗装置，以为患者提供更加有效的颈椎治疗。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种智能颈部治疗装置，包括机械支撑及传动单元，以执行治疗动作；与所述机械支撑及传动单元连接的驱动单元，以为所述机械支撑及传动单元提供驱动力；传感测试单元，以检测治疗对象的状态，以及与所述机械支撑及传动单元、所述驱动单元以及所述传感测试单元均连接的控制单元，以允许操作者输入治疗方案，根据所述治疗方案控制所述机械支撑及传动单元和所述驱动单元的工作，以及获取所述传感测试单元检测的信息，与所述操作者输入的治疗方案进行比对并据此调节所述驱动单元和所述机械支撑及传动单元的工作。

所述治疗动作包括对颈部的牵引、头部的俯仰和旋转。

所述驱动单元为气动单元，包括具有气泵和电磁阀的气路，所述气路连接所述机械支撑及传动单元以提供驱动力。

所述传感测试单元检测治疗对象的人体表面肌电信号，检测所施加牵引力大小以及检测颈椎的实时角度。

所述调节所述驱动单元和所述机械支撑及传动单元的工作包括调节牵引的力度、角度、频率和整个牵引时间。

所述机械支撑及传动单元包括肩垫，所述肩垫贴合人体肩部的轮廓，用于支撑整个所述智能颈部治疗装置；所述肩垫具有缺口；所述肩垫具有扇形环状的内部腔体，所述内部腔体中设置有浮动件和支撑件；所述浮动件与所述内部腔体的内侧壁在竖直方向上活动连接，所述支撑件与所述浮动件固定连接，以允许所述浮动件带着所述支撑件沿着所述内部腔体上下运动；所述支撑件向上伸出所述肩垫外，并在上部连接颌托；所述浮动件的下部设置有气囊，以由所述气囊的膨胀和收缩控制所述浮动件、所述支撑件和所述颌托的上升和下降；所述内部腔体的上端设置有肩垫扣盖，以限位所述浮动件的向上活动。

所述内部腔体中设置有隔板，所述隔板的高度小于所述内部腔体的高度，将所述内部腔体的下部分割为处于内侧的第一腔体和位于外侧的第二腔体，所述内部腔体的上部为第三腔体；所述气囊位于第一腔体中；所述浮动件和所述支撑件位于第三腔体中。

第三腔体的内壁上间隔设置有至少一个竖向的第一类凹槽，所述浮动件为扇形环状的移动环，所述移动环的内壁上设置有与第一类凹槽对应的凸起，所述凸起与第一类凹槽配合；所述支撑件为扭转平台，包括位于下部的圆弧垫，和位于所述圆弧垫的两端并与所述圆弧垫垂直且向上延伸的支撑杆；所述圆弧垫的内壁设置有环形槽，所述移动环在外侧设置为凸缘，所述凸缘与所述环形槽配合，以连接所述支撑件与所述移动环；所述颌托连接在所述支撑杆的上部。

第二腔体中设置有固定板和至少一对扭转用气动肌肉；第二腔体中，外侧的内壁上设置有外侧凹槽，内侧的内壁上设置有内侧凹槽，所述固定板两端分别插接在外侧凹槽和内侧凹槽上；每个所述扭转用气动肌肉中，一端通过伸缩件与所述扭转平台连接，另一端固定在所述固定板上；所述至少一对扭转用气动肌肉在使用时，一个充气收缩，另一个放气舒张，以带动所述扭转平台扭转。

所述机械支撑及传动单元还包括两个转动圈、至少两对俯仰用气动肌肉和背托；两个所述转动圈相互平行，并分别转动连接在两个所述支撑杆的外侧；所述背托与两个所述转动圈垂直，两端分别与两个所述转动圈固定连接；为每个所述俯仰用气动肌肉设置一个关节轴承，所述关节轴承的杆端与所述俯仰用气动肌肉固定连接，所述关节轴承的内圈通过螺柱与转动圈连接；所述背托的两端均至少布置一对俯仰用气动肌肉，每个所述俯仰用气动肌肉的一端连接所在侧的所述关节轴承，另一端连接所述支撑件。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明智能颈部治疗装置提供了一种以牵引为主，附加旋转提拉，同时辅以热敷疗法的智能治疗技术，能够大大提高疗效。该智能颈部治疗装置能够输入或选定预定的治疗方案，智能精确控制牵引、扭转和俯仰的幅度，能够随时监测患者的状态并及时调整执行内容。此外，所测定的数据能够保存在存储器中，供医生后续读取、诊断使用。

附图说明

图1为本发明实施例中智能颈部治疗装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中机械支撑及传动单元的结构示意图；

图3为本发明实施例中机械支撑及传动单元的等轴测剖视图；

图4为本发明实施例中肩垫的结构示意图；

图5为本发明实施例中肩垫的俯视图；

图6为本发明实施例中肩垫与其中布置部件的俯视图；

图7为本发明实施例中移动环的结构示意图；

图8为本发明实施例中扭转平台的结构示意图；

图9为本发明实施例中肩垫扣盖的结构示意图；

图10为本发明实施例中上下牵引运动所涉及部件的结构示意图；

图11为本发明实施例中头部扭转运动所涉及部件的结构示意图；

图12为本发明实施例中机械支撑及传动单元的部分结构示意图；

图13为本发明实施例中背托的结构示意图；

图14为本发明实施例中头部俯仰运动所涉及部件的结构示意图；

图15为本发明实施例中传感器布置示意图；

图16为本发明实施例中控制单元的结构示意图。

附图中：1、肩垫；2、肩垫扣盖；3、螺母；4、移动环；5、隔板；6、快接插头；7、扭转用气动肌肉；801、第一腔体；802、第二腔体；9、颌托；10、螺钉；11、螺母；12、螺钉；13、背托；14、电热片；15、螺钉；16、螺母；17、第一类凹槽；18、转动圈；19、螺柱；20、关节轴承；21、扭转平台；2101、圆弧垫；2102、环形槽；2103、支撑杆；22、气囊；23、快接插头；24、固定板；25、俯仰用气动肌肉；26、螺钉；27、肌电传感器；2801、第一三维角度传感器；2802、第二三维角度传感器；2901、第一压力传感器；2902、第二压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明提出了一种智能颈部治疗装置，该智能颈部治疗装置包括机械支撑及传动单元、驱动单元、传感测试单元和控制单元，图1所示为该智能颈部治疗装置的结构示意图。机械支撑及传动单元为完成治疗方案的执行终端，用于调整颈部姿态，以及实现颈部的治疗动作，包括对颈部的上下牵引和头部的俯仰、旋转动作。驱动单元与机械支撑及传动单元连接，为机械支撑及传动单元提供驱动力；本实施例中，该驱动单元为气路单元，包括具有气泵和电磁阀的气路，该气路连接机械支撑及传动单元以为其提供驱动力。传感测试单元用于检测治疗对象的状态，本实施例中，具体为用于收集牵引过程中人体的表面肌电信号，检测和反馈牵引重要参数如角度、压力给控制单元。控制单元与机械支撑及传动单元、传感测试单元和气路单元均连接，其允许操作者输入治疗方案，根据该治疗方案控制驱动单元即气路单元，进而控制机械支撑及传动单元的工作，以及在治疗过程中获取传感测试单元检测的信息，与操作者输入的治疗方案进行比对，并根据比对的结果调节驱动单元和机械支撑及传动单元的工作。

图2所示为本实施例中机械支撑及传动单元的结构示意图，图3所示为该机械支撑及传动单元的等轴测剖视图。该机械支撑及传动单元主要包括肩垫1、肩垫扣盖2、扭转平台21、气囊22、移动环4、扭转用气动肌肉7、俯仰用气动肌肉25、转动圈18、颌托9和背托13。

肩垫1贴合人体肩部的轮廓，可以通过肩带收紧固定在肩胛骨上，以支撑整个装置。肩垫1具有缺口，并具有扇形环状的内部腔体。肩垫1的缺口能够使得该智能颈部治疗装置与患者的颈部套合，同时由于缺口的侧边限制使得内部腔体呈现扇形环状，进而限制位于肩垫1内的扭转平台21的转动行程为相对于人体冠状面±30°，阻止扭转平台21过度转动，起到安全保护的作用。图4所示为肩垫的结构示意图；图5所示为肩垫的俯视图；图6所示为肩垫与其中布置部件的俯视图。

肩垫1的内部腔体中设置有隔板5，以防止扭转用气动肌肉和气囊同时充气工作时相互干扰，发生窜动。隔板5将内部腔体的下部分割为处于内侧的第一腔体 801和处于外侧的第二腔体802，同时隔板5的高度低于内部腔体的深度，位于隔板5上方的内部腔体的空间为第三腔体803。第一腔体801中设置有气囊22。第三腔体803内设有移动环4作为浮动件、扭转平台21作为支撑件。移动环4与第三腔体803的内侧壁在竖直方向上活动连接，扭转平台21与移动环4固定连接，以允许移动环4带着扭转平台21沿着第三腔体803上下运动。图7所示为移动环的结构示意图，图8所示为扭转平台的结构示意图。扭转平台21通过3D打印技术制造，包括位于下部的圆弧垫2101和固连在圆弧垫2101的两端并垂直于圆弧垫2101向上延伸的两个支撑杆2103，圆弧垫2101的内壁设置有扇形环状的环形槽2102，以用于和移动环4配合连接；两个支撑杆2103在上端与颌托9连接。

扭转平台21与第三腔体803的连接具体为：第三腔体803的内壁设置有若干个竖向的第一类凹槽17；移动环4也为扇形环状的，其内壁上设置有对应于上述若干个第一类凹槽17的若干个方形凸起，这些第一类凹槽17和方形凸起配合。移动环4在外侧设置为凸缘，移动环4在外侧通过该凸缘与扭转平台21的内侧的环形槽2102配合，从而第三腔体803的内壁、移动环4和扭转平台21依次从内向外连接。

气囊22位于移动环4的下方，从而气囊22充气膨胀时，推动移动环4带着扭转平台21和颌托9向上运动；而气囊22放气收缩时，移动环4在自身和扭转平台21 的重力以及人体颌骨的反作用力下复位。内部腔体的上端设置有肩垫扣盖2，肩垫扣盖2扣合在肩垫1上，通过螺钉与肩垫1连接，以限位移动环4的向上活动，起到了安全保护作用。肩垫扣盖2上设置有对应于扭转平台21的转动行程的开口，扭转平台21的支撑杆2103从该开口中伸出肩垫1外。图9所示为肩垫扣盖的结构示意图；图10所示为上述上下牵引运动所涉及部件的结构示意图。

颌托9用于支撑头部辅助牵引，通过逆向工程建模，3D打印制作，以贴合人体颌骨轮廓。颌 托9选用高弹性，密度小，无害，无毒的有机材料作为贴合肌肤的材料，以提高患者的舒适度。颌托9通过两个螺钉10、两个螺母11与扭转平台 21的两个支撑杆的侧面连接，通过顶部的两个螺钉12与扭转平台21的两个支撑杆的顶部连接。

第二腔体802中设置有固定板24和至少一对扭转用气动肌肉7，头部的扭转动作通过一对扭转用气动肌肉7的对拉实现。第二腔体802中，外侧为内部腔体的外侧，其内壁上设置有凹槽为外侧凹槽，内侧为隔板5，其内壁上设置有凹槽为内侧凹槽，固定板24插接固定在外侧凹槽和内侧凹槽上。扭转用气动肌肉7在第二腔体802中成对布置，每个扭转用气动肌肉7的一端与固定板24连接，具体为扭转用气动肌肉7的头部卡在固定板24的半圆弧凹槽中；另一端通过细绳(本发明中，也可用其他伸缩件)与扭转平台21上的螺钉26。两个螺钉26对称布置，位于扭转平台21和圆弧垫2101的中间位置。细绳与扭转用气动肌肉7的连接稍紧。扭转用气动肌肉7在充气口处通过螺纹连接有快插接头23。扭转用气动肌肉 7连接快插接头的一侧朝外，以方便充放气。工作时，在气路单元的控制下，两个扭转用气动肌肉7一个充气收缩，通过细绳和螺钉26牵引扭转平台21转动，另一个则放气舒张配合转动。反向转动时同理。图11所示为扭转运动所涉及部件的结构示意图。

该智能颈部治疗装置包括两个相互平行地设置的转动圈18，扭转平台21的两个支撑杆2103上与螺钉10连接的支点孔作为两个转动圈18转动的支点，两个转动圈18通过螺钉10与扭转平台21的两个支撑杆的该孔连接，从而两个转动圈18 分别转动连接在两个支撑杆的外侧。图12所示为机械支撑及传动单元的部分结构示意图。

背托13是实现角度牵引即头部俯仰的主要执行部件，通过逆向工程设计，3D 打印制造。背托13的内侧曲面贴合人体后枕骨，以在患者穿戴时部分包覆患者的后枕骨。背托13与两个转动圈18垂直，两端分别通过四个螺钉15与两个转动圈18连接。背托13中镶嵌有电热片14，以为患者提供热敷治疗。图13为背托的结构示意图。

患者头部的俯仰动作用于辅助实现角度牵引，通过两对俯仰用气动肌肉25的对拉实现，每侧的转动圈18处布置有一对俯仰用气动肌肉25，每对中两个俯仰用气动肌肉25分别布置在所在侧转动圈18的前后两端。每侧转动圈18布置有两个孔，每个转动圈18上的这两个孔关于布置螺钉10的支点孔对称，用于安放螺柱19。为每个俯仰用气动肌肉25设置一个关节轴承20，每个关节轴承20的内圈与螺柱19配合，通过螺柱19和两个螺母16与所在侧的转动圈18连接；每个关节轴承20的杆端与对应的俯仰用气动肌肉固定连接，从而关节轴承20用于辅助所在侧的一对俯仰用气动肌肉25与转动圈18的连接。各俯仰用气动肌肉25分别一端同所在侧的关节轴承20连接，为活动端，另一端通过螺母3固定于扭转平台21 上，为固定端。各俯仰用气动肌肉25的充气口均通过螺纹与一个快插接头6连接，用于通过气管在气路单元的控制下为俯仰用气动肌肉25充气或放气。工作时在气路单元的控制下，两对俯仰用气动肌肉25中，位于转动圈18的同一端的俯仰用气动肌肉25的运动相同。位于同一侧转动圈的一对俯仰用气动肌肉25中，一个充气收缩，另一个放气舒张，即运动相反。因此，两对俯仰用气动肌肉25中，位于转动圈同一端的两个充气收缩，另外两个放气舒张；位于转动圈同一端的两个放气舒张，另外两个充气收缩。从而，在俯仰用气动肌肉25的对拉作用下，转动圈18绕螺钉10所在轴转动。图14为头部俯仰运动所涉及部件的结构示意图。

穿戴时，患者的颈部通过肩垫1的缺口套合该智能颈部治疗装置，然后用螺钉15将背托13固定。根据上述内容可知，背托13与枕骨贴合，在转动圈18的带动下通过给背托13对头部枕骨的反作用力带动头部前倾，即改变头部牵引时的角度，实现头部俯仰式的角度牵引。

传感测试单元用于收集牵引过程患者的表面肌电信号，检测和反馈牵引重要参数如牵引颈椎的实时角度和所施加牵引力的大小给控制单元，以提高系统稳定性，提高控制效果，进而提高该智能颈部治疗装置的治疗效果。该传感测试单元主要包括肌电传感器27，两个三维角度传感器，即第一三维角度传感器 2801和第二三维角度传感器2802，以及两个压力传感器，即第一压力传感器2901 和第二压力传感器2902。图15为本实施例中传感器布置示意图。

肌电传感器27的控制板位于肩垫扣盖2上，收集胸锁乳突肌和颈竖颈肌的表面肌电数据并反馈给控制单元，并通过无线通信系统将信号传到上位机。

本实施例中共包含两个三维角度传感器2801和2802，均采用MPU6050，分别位于背托13和颌托9上，测量背托13相对于肩垫1的俯仰角度，将数据反馈到控制单元，将当前角度值同程序设定角度值进行比较后，输出控制信号到气路单元，调节当前牵引角度。

压力传感器2901和2902镶嵌于颌托9和背托13上，分别与头部下颌骨部分和枕骨部分接触，测量这两个部分当前的压力，反馈给控制单元，压力值同程序预设压力值进行比较后，输出控制信号到气路单元，调节当前压力。

控制单元主要用于根据传感测试单元的反馈数据及预先设定的治疗方案，控制机械支撑及传动单元牵引的力度大小、角度、频率及整个牵引时间，实现治疗方案的命令执行。控制单元主要包括电源转换模块、数据输入模块、中心决策模块、通信模块、数据采集模块、人机交互模块和安全模块，如图16所示。

数据输入模块包括触控屏和控制按钮，允许通过编写算法使用户能通过触控屏直接实现与中心决策模块的通信，自行选择牵引方案，调整牵引角度和强度等。

中心决策模块以Arduino单片机作为控制台核心元件，协调各个模块之间的工作。将Arduino单片机的I/O接口与需要控制的气路单元中的几个电磁阀相连，根据传感测试单元的数据，通过预先写入的控制程序模块，以及用户通过数据输入模块所选的预设牵引方案加载对应程序段，实现对电磁阀的精准控制。

通信模块使用蓝牙芯片，用于上位机与下位机控制系统的通信，将数据传到上位机的数据库，实现数据的收集和统计功能，为研究人员或医生的深入研究提供大数据。

电源转换模块包括电压转换器，将家用220V交流电转换成电磁阀工作所需的12V直流电压，并通过电压变换电路分别得到9V和5V的电压，为主板和气泵提供工作电源。

安全模块运用看门狗芯片，设置过流检测电路，并在外端设置异步急停按钮，保障机器的安全性和可控性。其中，通过实际应用的集成芯片中都会有的过流检测功能，用逻辑门将芯片中对应管脚的输出接回单片机，一旦过流即停止单片机工作。中断服务程序里可对具体执行进行定义。

通过在外部设置一个急停按钮，保证仪器使用安全，用户按下这个按钮就能立即给上述逻辑门输入一个信号，不管有没有过流输入，都能立刻使单片机中断服务。

控制单元的软件部分总体上分为上位机和下位机两个大的部分。上位机软件的开发采用Visual C++，主要包括：图形化界面设计、用户模式设定输入处理和电机运行状态图形化显示三个小部分。下位机采用C语言编程，主要包括：输入处理、处理与控制以及输出处理三个小部分。

气路单元在控制单元的控制下，将控制单元输出的电控制信号转换为气控制信号，通过直接控制传动零件保证动作按程序设定的规律完成。

气路单元主要包括气泵、气动三联件(空气过滤器、油雾器、减压阀)、储气罐、比例电磁阀、两位三通阀、常闭式三位五通阀、单向调速阀、气压传感器、气囊、气动肌肉。气泵产生气路单元的工作用气。气动三联件处理气泵产生的气体，适当减压并保护后面气动元件正常工作。三条支路分别连接气囊，扭转用气动肌肉，俯仰用气动肌肉。第一条支路工作时，控制系统根据压力传感器反馈的压力值，及气压传感器反馈的当前气囊内的气压值处理后输出控制信号，调节比例电磁阀输出气压比例，及两位三通电磁阀阀芯位置，调节气囊充放气及压力大小，进而控制牵引力大小和调节颌托高度。调速阀控制充气速度，保证安全。此外，三条支路工作时，三位五通阀在控制单元的控制下实现气动肌肉的对拉。三位五通电磁阀有一个进气口，两个排气口，两个气缸口、两个线圈，其中两个线圈通电后可控制阀芯位置进而调整排气口和气缸口状态。用于对拉的两个气动肌肉充气一端分别接在三位五通电磁阀的两个气缸口上。控制两个线圈中一个通电，另一不通电时，气动肌肉一个充气收缩，另一个放气舒张。当控制两个线圈都不通电时，两个气动肌肉既不充气也不放气保持原有状态。比例电磁阀用于控制气动肌肉充放气的量及当前气压。

本发明智能颈部治疗装置提供了一种以牵引为主，附加旋转提拉，同时辅以热敷疗法的智能治疗技术，能够大大提高疗效。该智能颈部治疗装置能够输入或选定预定的治疗方案，智能精确控制牵引、扭转和俯仰的幅度，能够随时监测患者的状态并及时调整执行内容。此外，所测定的数据能够保存在存储器中，供医生后续读取、诊断使用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能颈部治疗装置，其特征在于：包括机械支撑及传动单元，以执行治疗动作，与所述机械支撑及传动单元连接的驱动单元，以为所述机械支撑及传动单元提供驱动力，传感测试单元，以检测治疗对象的状态，以及与所述机械支撑及传动单元、所述驱动单元以及所述传感测试单元均连接的控制单元，以允许操作者输入治疗方案，根据所述治疗方案控制所述机械支撑及传动单元和所述驱动单元的工作，以及获取所述传感测试单元检测的信息，与所述操作者输入的治疗方案进行比对并据此调节所述驱动单元和所述机械支撑及传动单元的工作；

所述机械支撑及传动单元包括肩垫，所述肩垫贴合人体肩部的轮廓，用于支撑整个所述智能颈部治疗装置；

所述肩垫具有缺口；所述肩垫具有扇形环状的内部腔体，所述内部腔体中设置有浮动件和支撑件；所述浮动件与所述内部腔体的内侧壁在竖直方向上活动连接，所述支撑件与所述浮动件固定连接，以允许所述浮动件带着所述支撑件沿着所述内部腔体上下运动；所述支撑件向上伸出所述肩垫外，并在上部连接颌托；所述浮动件的下部设置有气囊，以由所述气囊的膨胀和收缩控制所述浮动件、所述支撑件和所述颌托的上升和下降；

所述内部腔体的上端设置有肩垫扣盖，以限位所述浮动件的向上活动。

2.根据权利要求1所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述治疗动作包括对颈部的牵引、头部的俯仰和旋转。

3.根据权利要求1所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述驱动单元为气动单元，包括具有气泵和电磁阀的气路，所述气路连接所述机械支撑及传动单元以提供驱动力。

4.根据权利要求1所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述传感测试单元检测治疗对象的人体表面肌电信号，检测所施加牵引力大小以及检测颈椎的实时角度。

5.根据权利要求1所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述调节所述驱动单元和所述机械支撑及传动单元的工作包括调节牵引的力度、角度、频率和整个牵引时间。

6.根据权利要求1所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述内部腔体中设置有隔板，所述隔板的高度小于所述内部腔体的高度，将所述内部腔体的下部分割为处于内侧的第一腔体和位于外侧的第二腔体，所述内部腔体的上部为第三腔体；所述气囊位于第一腔体中；所述浮动件和所述支撑件位于第三腔体中。

7.根据权利要求6所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：第三腔体的内壁上间隔设置有至少一个竖向的第一类凹槽，所述浮动件为扇形环状的移动环，所述移动环的内壁上设置有与第一类凹槽对应的凸起，所述凸起与第一类凹槽配合；所述支撑件为扭转平台，包括位于下部的圆弧垫，和位于所述圆弧垫的两端并与所述圆弧垫垂直且向上延伸的支撑杆；所述圆弧垫的内壁设置有环形槽，所述移动环在外侧设置为凸缘，所述凸缘与所述环形槽配合，以连接所述支撑件与所述移动环；所述颌托连接在所述支撑杆的上部。

8.根据权利要求7所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：第二腔体中设置有固定板和至少一对扭转用气动肌肉；第二腔体中，外侧的内壁上设置有外侧凹槽，内侧的内壁上设置有内侧凹槽，所述固定板两端分别插接在外侧凹槽和内侧凹槽上；每个所述扭转用气动肌肉，一端通过伸缩件与所述扭转平台连接，另一端固定在所述固定板上；所述至少一对扭转用气动肌肉在使用时，一个充气收缩，另一个放气舒张，以带动所述扭转平台扭转。

9.根据权利要求7所述的智能颈部治疗装置，其特征在于：所述机械支撑及传动单元还包括两个转动圈、至少两对俯仰用气动肌肉和背托；

两个所述转动圈相互平行，并分别转动连接在两个所述支撑杆的外侧；

所述背托与两个所述转动圈垂直，两端分别与两个所述转动圈固定连接；

为每个所述俯仰用气动肌肉设置一个关节轴承，所述关节轴承的杆端与所述俯仰用气动肌肉固定连接，所述关节轴承的内圈通过螺柱与转动圈连接；

所述背托的两端均至少布置一对俯仰用气动肌肉，每个所述俯仰用气动肌肉的一端连接所在侧的所述关节轴承，另一端连接所述支撑件。