CN111671619A - 一种辅助人体颈椎关节活动的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辅助人体颈椎关节活动的装置。包括使颈部实现点头功能的的点头机构、使颈部实现左右摇摆的摇摆机构和使颈部实现转动功能的转动机构；点头机构设置在摇摆机构内侧，转动机构设置在摇摆机构下部；转动机构包括固定设置在支撑环的旋转部，旋转部通过第一驱动机构实现转动；点头机构包括铰接设置在旋转部内的调高部，调高部上设置有第二驱动机构，通过第二驱动机构驱动调高部使头部上下运动；摇摆机构包括铰接在调高部内部的摆动部，摆动部上设置有第三驱动机构，通过第三驱动机构使摆动部左右摇摆运动；调高部铰接处、摆动部铰接处相互垂直且在同一平面上。本发明提供一种辅助渐冻症患者头部实现正常运动的装置。

Description

一种辅助人体颈椎关节活动的装置
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种辅助人体颈椎关节活动的装置。
背景技术
ALS也被俗称为“渐冻人”症，在中国约有20万名“渐冻人”，实际数字可能更多。ALS患者由于运动神经元的损伤，会导致患者有一系列的症状，刚开始可能只是感到有一些无力、肉跳、容易疲劳等一些症状，逐步进展为肌肉萎缩和吞咽困难，导致患者呼吸衰竭。
ALS治疗的最终目标是消除症状、体征，尽量恢复人正常生理功能和工作能力。但是由于ALS尚无有效的治疗方法，不能使已经出现的运动障碍获得改善，所以延长ALS患者处于疾病轻、中度状态和存活的时间，提高患者的生活质量为治疗的主要目标。
目前市场并没有专门为ALS患者定制的颈椎外骨骼，为了使患者拥有正常的生活方式，医生一般都会建议患者戴一种颈托，由于颈托是固定于患者颈部，患者无法活动自己的颈部，更有严重者会导致呼吸不顺畅，患者会感觉极其不舒服并摘下。
发明内容
本发明的目的是提供一种辅助人体颈椎关节活动的装置，以解决上述问题，提供一种辅助渐冻症患者头部实现正常运动的装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种辅助人体颈椎关节活动的装置，包括使颈部实现点头功能的的点头机构、使颈部实现左右摇摆的摇摆机构和使颈部实现转动功能的转动机构；所述点头机构设置在所述摇摆机构内侧，所述转动机构设置在所述摇摆机构下部；
所述转动机构底部设置有支撑环，所述摇摆机构上设置有用于固定人体头部的固定机构；
所述转动机构包括固定设置在所述支撑环的旋转部，所述旋转部上设置有第一驱动机构，所述旋转部通过第一驱动机构实现转动；所述点头机构包括铰接设置在所述旋转部内的调高部，所述调高部上设置有第二驱动机构，通过所述第二驱动机构驱动调高部使头部上下运动；所述摇摆机构包括铰接在所述调高部内部的摆动部，所述摆动部上设置有第三驱动机构，通过所述第三驱动机构使所述摆动部左右摇摆运动；所述调高部铰接处、所述摆动部铰接处相互垂直且在同一平面上；
所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构电性连接有控制器。
优选的，所述旋转部包括固定设置在所述支撑环顶部的中空圆盘和与所述中空圆盘配合转动的中空圆柱，所述中空圆柱通过所述第一驱动机构实现转动；所述第一驱动机构包括与所述中空圆柱外侧壁固定连接的弧形齿条、与所述弧形齿条啮合的齿轮及与所述齿轮轴接的第一伺服电机，所述中空圆盘外侧固定有固定板，所述第一伺服电机机体固定在所述固定板上，所述弧形齿条、齿轮外侧设置有壳体，所述第一伺服电机与所述控制器电性连接。
优选的，所述调高部包括设置在所述旋转部顶部的第一支架和铰接在所述第一支架内的第二支架，所述第一支架铰接处固定设置有所述第二驱动机构；所述第二驱动机构包括用于铰接所述第一支架、第二支架的第一轴和输出轴与所述第一轴固定连接的第二伺服电机，所述第一轴与所述第二支架固定连接，所述第二伺服电机机体与所述第一支架外侧固定连接，所述第二伺服电机与所述控制器电性连接。
优选的，所述摆动部包括铰接在所述调高部内的固定盘和固定在所述第二支架铰接处的第三驱动机构，所述固定盘中间开设有过孔；所述第三驱动机构包括用于铰接所述第二支架、固定盘的第二轴和输出轴与所述第二轴固定连接的第三伺服电机，所述第二轴与所述固定盘固定连接，所述第三伺服电机机体与所述第二支架外侧固定连接，所述第三伺服电机与所述控制器电性连接。
优选的，所述固定机构包括一端与所述固定盘固接的皮带和与所述皮带另一端连接的紧固机构；所述紧固机构包括固定设置在所述固定盘底部的第四伺服电机和开设在所述固定盘的过孔一侧的通槽，所述皮带一端固定在所述固定盘的过孔一侧，所述皮带另一端穿过所述通槽并与所述第四伺服电机输出轴的侧壁连接，所述第四伺服电机与所述控制器电性连接。
优选的，所述中空圆盘上开设有凹槽，所述凹槽与所述中空圆柱配合设置。
优选的，所述皮带中部外侧套接有颈托层，所述颈托层与人体接触面设置有凸起。
优选的，所述控制器为PLC控制器。
本发明具有如下技术效果：
本发明通过两个铰接点相互垂直设置的调高部和摆动部，实现两个方向的转动，从而可以使患者头部实现点头和左右摆头的功能，再将调高部铰接在旋转部内，使调高部相对支撑环沿竖直轴转动，实现患者头部的转动功能，通过这些结构的配合设置使患者佩戴后可以实现正常人的活动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明另一视角结构示意图；
图3为本发明中空圆盘结构示意图；
图4为本发明点头机构底部视角结构示意图；
图5为本发明点头机构顶部视角结构示意图。
其中，1为支撑环，2为中空圆盘，201为凹槽，3为壳体，301为齿轮，302为固定板，303为第一伺服电机，4为中空圆柱，401为弧形齿条，5为皮带，501为颈托层，502为第四伺服电机，6为第一支架，601为第二伺服电机，7为第二支架，701为第三伺服电机，702为第一轴，8为固定盘，801为通槽，802为第二轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-5所示，本实施例提供一种辅助人体颈椎关节活动的装置，包括使颈部实现点头功能的的点头机构、使颈部实现左右摇摆的摇摆机构和使颈部实现转动功能的转动机构；点头机构设置在摇摆机构内侧，转动机构设置在摇摆机构下部；
转动机构底部设置有支撑环1，支撑环1为弹性材料，摇摆机构上设置有用于固定人体头部的固定机构；
转动机构包括固定设置在支撑环1的旋转部，旋转部上设置有第一驱动机构，旋转部通过第一驱动机构实现转动；点头机构包括铰接设置在旋转部内的调高部，调高部上设置有第二驱动机构，通过第二驱动机构驱动调高部使头部上下运动；摇摆机构包括铰接在调高部内部的摆动部，摆动部上设置有第三驱动机构，通过第三驱动机构使摆动部左右摇摆运动；调高部铰接处、摆动部铰接处相互垂直且在同一平面上；
第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构电性连接有控制器。
通过固定机构托住患者颈部，通过第一驱动机构驱动旋转部左右转动，实现患者头部的转动功能，通过控制器控制第二驱动机构转动，第二驱动机构带动第调高部沿一个方向转动，调高部带动摆动部以相同方向转动，摆动部带动固定机构上下运动，从而实现患者头部的点头功能，通过控制器控制第三驱动机构转动，第三驱动机构带动摆动部转动，摆动部带动固定机构实现左右摇摆，从而实现患者头部的摇摆功能，因调高部铰接处、所述摆动部铰接处相互垂直且在同一平面上，从而可以使摆动部实现两个相互垂直方向的转动，同时旋转部固定在支撑环1顶部，当旋转部转动时可以通过调高部、摆动部带动固定机构实现沿竖直轴的转动，从而使患者可以实现与正常人相同的头部运动。
进一步优化方案，旋转部包括固定设置在支撑环1顶部的中空圆盘2和与中空圆盘2配合转动的中空圆柱4，中空圆柱4通过第一驱动机构实现转动；第一驱动机构包括与中空圆柱4外侧壁固定连接的弧形齿条401、与弧形齿条401啮合的齿轮301及与齿轮301轴接的第一伺服电机303，中空圆盘2外侧固定有固定板302，第一伺服电机303机体固定在固定板302上，弧形齿条401、齿轮301外侧设置有壳体3，第一伺服电机303与控制器电性连接。通过控制器控制第一伺服电机303转动，第一伺服电机带动303带动齿轮301转动，齿轮301带动弧形齿条401进行转动，从而弧形齿条4带动中空圆柱4实现转动，从而实现患者佩戴后的转头功能。
进一步优化方案，调高部包括设置在旋转部顶部的第一支架6和铰接在第一支架6内的第二支架7，第一支架6铰接处固定设置有第二驱动机构；第二驱动机构包括用于铰接第一支架6、第二支架7的第一轴702和输出轴与第一轴702固定连接的第二伺服电机601，第一轴702与第二支架7固定连接，第二伺服电机601机体与第一支架6外侧固定连接，第二伺服电机601与控制器电性连接。控制器控制第二伺服电机601转动从而带动第一轴702转动，第二轴702带动第二支架7转动，从而实现患者佩戴后的点头功能。
进一步优化方案，摆动部包括铰接在调高部内的固定盘8和固定在第二支架7铰接处的第三驱动机构，固定盘8中间开设有过孔；第三驱动机构包括用于铰接第二支架7、固定盘8的第二轴802和输出轴与第二轴802固定连接的第三伺服电机701，第二轴800与固定盘8固定连接，第三伺服电机701机体与第二支架7外侧固定连接，第三伺服电机107与控制器电性连接。控制器控制第三伺服电机701转动，第三伺服电机701带动第二轴802转动，从而带动固定盘8沿另一个方向转动，实现患者头部的左右摆动功能。
进一步优化方案，固定机构包括一端与固定盘8固接的皮带5和与皮带5另一端连接的紧固机构；紧固机构包括固定设置在固定盘8底部的第四伺服电机502和开设在固定盘8的过孔一侧的通槽801，皮带5一端固定在固定盘8的过孔一侧，皮带5另一端穿过通槽801并与第四伺服电机502输出轴的侧壁连接，第四伺服电机502与控制器电性连接。通过控制器控制第四伺服电机502转动，第四伺服电机502带动皮带5转动实现皮带5对患者头部的固定功能。
进一步优化方案，中空圆盘2上开设有凹槽201，凹槽201与中空圆柱4配合设置。
进一步优化方案，皮带5中部外侧套接有颈托层501，颈托层501与人体接触面设置有凸起。能够有效避免在人体颈部在牵引的时候发生打滑。
进一步优化方案，控制器为PLC控制器。
本实施例的工作过程如下：
通过皮带5托住患者颈部，PLC控制器控制控制第一伺服电机303转动，第一伺服电机带动303带动齿轮301转动，齿轮301带动弧形齿条401进行转动，从而弧形齿条4带动中空圆柱4沿中空圆盘2左右转动，实现患者头部的转动功能；
PLC控制器控制第二伺服电机601转动从而带动第一轴702转动，第二轴702带动第二支架7沿一个方向转动，第二支架7带动固定盘8以相同方向转动，固定盘8带动皮带5实现上下运动，从而实现患者头部的点头功能；
PLC控制器控制第三伺服电机701转动，第三伺服电机701带动第二轴802转动，从而带动固定盘8沿另一个方向转动，固定盘8带动皮带5实现左右摇摆，从而实现患者头部的摇摆功能，因固定盘8的铰接轴与第一支架6的铰接轴相互垂直且在同一平面上，当第二伺服电机601和第三伺服电机701转动时，可以使固定盘8实现两个相互垂直方向的转动，同时第一支架6固定在中空圆柱4顶部，当中空圆柱4转动时可以通过第一支架6、第二支架7带动固定盘8实现转动，从而使患者可以实现与正常人相同的头部运动。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：包括使颈部实现点头功能的的点头机构、使颈部实现左右摇摆的摇摆机构和使颈部实现转动功能的转动机构；所述点头机构设置在所述摇摆机构内侧，所述转动机构设置在所述摇摆机构下部；
所述转动机构底部设置有支撑环(1)，所述摇摆机构上设置有用于固定人体头部的固定机构；
所述转动机构包括固定设置在所述支撑环(1)上的旋转部，所述旋转部上设置有第一驱动机构，所述旋转部通过第一驱动机构实现转动；所述点头机构包括铰接设置在所述旋转部内的调高部，所述调高部上设置有第二驱动机构，通过所述第二驱动机构驱动调高部使头部上下运动；所述摇摆机构包括铰接在所述调高部内部的摆动部，所述摆动部上设置有第三驱动机构，通过所述第三驱动机构使所述摆动部左右摇摆运动；所述调高部铰接处、所述摆动部铰接处相互垂直且在同一平面上；
所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构电性连接有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述旋转部包括固定设置在所述支撑环(1)顶部的中空圆盘(2)和与所述中空圆盘(2)配合转动的中空圆柱(4)，所述中空圆柱(4)通过所述第一驱动机构实现转动；所述第一驱动机构包括与所述中空圆柱(4)外侧壁固定连接的弧形齿条(401)、与所述弧形齿条(401)啮合的齿轮(301)及与所述齿轮(301)轴接的第一伺服电机(303)，所述中空圆盘(2)外侧固定有固定板(302)，所述第一伺服电机(303)机体固定在所述固定板(302)上，所述弧形齿条(401)、齿轮(301)外侧设置有壳体(3)，所述第一伺服电机(303)与所述控制器电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述调高部包括设置在所述旋转部顶部的第一支架(6)和铰接在所述第一支架(6)内的第二支架(7)，所述第一支架(6)铰接处固定设置所述第二驱动机构；所述第二驱动机构包括用于铰接所述第一支架(6)、第二支架(7)的第一轴(702)和输出轴与所述第一轴(702)固定连接的第二伺服电机(601)，所述第一轴(702)与所述第二支架(7)固定连接，所述第二伺服电机(601)机体与所述第一支架(6)外侧固定连接，所述第二伺服电机(601)与所述控制器电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述摆动部包括铰接在所述调高部内的固定盘(8)和固定在所述第二支架(7)铰接处的第三驱动机构，所述固定盘(8)中间开设有过孔；所述第三驱动机构包括用于铰接所述第二支架(7)、固定盘(8)的第二轴(802)和输出轴与所述第二轴(802)固定连接的第三伺服电机(701)，所述第二轴(802)与所述固定盘(8)固定连接，所述第三伺服电机(701)机体与所述第二支架(7)外侧固定连接，所述第三伺服电机(701)与所述控制器电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述固定机构包括一端与所述固定盘(8)固接的皮带(5)和与所述皮带(5)另一端连接的紧固机构；所述紧固机构包括固定设置在所述固定盘(8)底部的第四伺服电机(502)和开设在所述固定盘(8)的过孔一侧的通槽(801)，所述皮带(5)一端固定在所述固定盘(8)的过孔一侧，所述皮带(5)另一端穿过所述通槽(801)并与所述第四伺服电机(502)输出轴的侧壁连接，所述第四伺服电机(502)与所述控制器电性连接。
6.根据权利要求2所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述中空圆盘(2)上开设有凹槽(201)，所述凹槽(201)与所述中空圆柱(4)配合设置。
7.根据权利要求5所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述皮带(5)中部外侧套接有颈托层(501)，所述颈托层(501)与人体接触面设置有凸起。
8.根据权利要求1所述的一种辅助人体颈椎关节活动的装置，其特征在于：所述控制器为PLC控制器。
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