CN112107404A - 一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置，涉及医疗康复器械与生活辅助器具领域，包括牵引单元、锁定单元、评估环转单元、评估调节单元和缓冲调节单元；所述牵引单元分别与所述评估环转单元和所述评估调节单元固定连接；所述锁定单元与所述缓冲调节单元固定连接；所述评估环转单元通过线性制动器与所述评估调节单元铰链连接；所述锁定单元与人体髋关节配合安装，用于整体装置的固定功能；通过所述线性制动器推动所述评估环转单元和所述评估调节单元改变牵引角度，改变人体腰部位姿。本发明将六个线性制动器作为动力源，并使用压力传感器和位置传感器实时进行调整，结构巧妙、小巧灵活、尺寸易于调节且穿戴方便，适用于家庭治疗。

Description

一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置

技术领域

本发明涉及医疗康复器械与生活辅助器具领域，尤其涉及一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置。

背景技术

腰椎间盘突出症是一种较为常见的骨伤科疾病，是由各种致病原因导致腰椎椎间盘退变，纤维环破裂后髓核突出\压迫和刺激脊髓、神经根、马尾神经等导致神经组织充血、水肿并发炎性改变，继而出现腰腿疼痛、下肢麻木、放射性疼痛，甚至马尾神经功能障碍的一种疾病。腰椎间盘突出症的发病率在我国各年龄阶段均呈逐年上升趋势，发病年龄趋于年轻化，该病造成患者疼痛、运动功能障碍，严重影响患者的生活质量。据统计，在全世界范围内60％-80％成年人在日常生活中出现过腰腿痛，腰椎间盘突出症已经成为造成运动功能障碍的主要原因之一。但目前腰椎牵引设备或牵引方式单一、顺应性差，或尺寸大，难以满足患者的家庭治疗需求。国内针对腰椎疾病的治疗还停留在依靠人力或者牵引床等大型设备，穿戴式腰椎治疗仪仍为空白。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置，解决现有技术存在的腰椎间盘突出症患者无法获得有效的家庭治疗的需求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计一种腰椎牵引装置，使其能够实现左右侧屈牵引、前屈后伸牵引、纵向牵引和左右旋转牵引，且存在小型化、成本低、质量轻和适配度高的优点，从而能够有效缓解腰椎退行性疾病。

为实现上述目的，本发明提供了一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置，包括牵引单元、锁定单元、评估环转单元、评估调节单元和缓冲调节单元；所述牵引单元分别与所述评估环转单元和所述评估调节单元固定连接；所述锁定单元与所述缓冲调节单元固定连接；所述评估环转单元通过线性制动器与所述评估调节单元铰链连接；所述锁定单元与人体髋关节配合安装，用于整体装置的固定功能；通过所述线性制动器推动所述评估环转单元和所述评估调节单元改变牵引角度，改变人体腰部位姿；

所述牵引单元包括右上内垫块、插扣、左上内垫块、左上夹紧块、外伸缩板、左中线性制动器、左前线性制动器、右前线性制动器、右中线性制动器、内伸缩板、右上夹紧块、上限位块、右后线性制动器、左后线性制动器；所述左上内垫块与所述右上内垫块分别与所述左上夹紧块与所述右上夹紧块粘连，所述上限位块与所述左上夹紧块和所述右上夹紧块固定连接；所述插扣与所述外伸缩板和所述内伸缩板铰链连接；

所述锁定单元包括调节板、右下内垫块、右下夹紧块、下限位块、左下夹紧块、左下内垫块；所述右下内垫块与所述左下内垫块分别与所述右下夹紧块与所述左下夹紧块粘连，所述下限位块的一端与所述右下夹紧块固定连接，所述下限位块的另一端与所述左下夹紧块固定连接，所述调节板的一端与所述右下夹紧块固定连接，所述调节板的另一端与所述左下夹紧块固定连接；

所述评估环转单元包括安装定位块、环转轴承、环转连接件、承接件、第一压力传感器、中间连接件；所述环转轴承与所述安装定位块固定连接，所述承接件的一端固定连接所述环转轴承，所述承接件的另一端与所述第一压力传感器固定连接，所述中间连接件的一端与所述第一压力传感器固定连接，所述中间连接件的另一端与所述线性制动器固定连接；

所述缓冲调节单元包括缓冲件、轴向连接件、第一万向节、安装定位件；所述轴向连接件的一端与所述第一万向节固定连接，所述轴向连接件的另一端与所述缓冲件固定连接，所述安装定位件与所述第一万向节固定连接；

所述评估调节单元包括锁定连接件、支撑块、第二万向节、第二压力传感器、中间连接件；所述锁定连接件的一端与所述支撑块固定连接，所述锁定连接件的另一端与所述第二万向节固定连接；所述第二压力传感器的一端与所述中间连接件固定连接，所述第二压力传感器的另一端与所述第二万向节固定连接。

进一步地，所述左上夹紧块与所述右上夹紧块联合使用，用于夹紧人体第十一胸椎；所述右下夹紧块与所述左下夹紧块固定于髂嵴上缘，通过所述线性制动器带动所述左上夹紧块与所述右上夹紧块，可实现人体腰椎牵引。

进一步地，所述左前线性制动器、所述左中线性制动器与所述左后线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的左向侧屈牵引；所述右后线性制动器、所述右前线性制动器与所述右中线性制动器共同作用，可实现对人体腰椎的右向侧屈牵引。

进一步地，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所示左中线性制动器与所述右中线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的前屈牵引；所述左前线性制动器与所述右前线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的后伸牵引。

进一步地，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所述左前线性制动器、所述右前线性制动器、所述左中线性制动器、所述右中线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的纵向牵引。

进一步地，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所述左前线性制动器、所述右前线性制动器、所述左中线性制动器与所述右中线性制动器伸缩运动，可实现对人体腰椎的左右旋转牵引。

进一步地，通过调整所述外伸缩板与所述内伸缩板的安装距离，可以调节所述左上夹紧块与所述右上夹紧块之间的距离；通过调整所述调节板的安装距离，可以调节所述右下夹紧块与所述左下夹紧块之间的距离；可使所述锁定单元和所述牵引单元能够让不同身高和胖瘦的患者使用，同时保证所述锁定单元的固定。

进一步地，所述环转轴承保证所述牵引单元运动所需要的活动自由度；所述承接件保证所述第一压力传感器安装的正确位置，保证所述线性制动器运动时不会发生干涉；所述中间连接件用于确保所述第一压力传感器正确接触，确保所测量力的正确性。

进一步地，所述第二万向节保证所述牵引单元运动需要的活动位姿；所述支撑块保证所述第二万向节安装的正确位置，确保所述线性制动器给予正确的受力点。

进一步地，所述缓冲件吸收缓冲和冲击力，确保所述锁定单元固定在人体髋关节位置不发生移动；所述轴向连接件确保所述缓冲件的正确安装。

本发明提供的一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置至少具有以下技术效果：

1、本发明将六个线性制动器作为动力源，通过各个线性制动器的不同程度的伸缩分别实现对人体腰椎的左右侧屈牵引、前屈后伸牵引、纵向牵引和左右旋转牵引，用以缓解腰椎退行性疾病；

2、在整个推动过程中，本发明使用压力传感器和位置传感器实时调整压力大小和牵引单元的位置反馈，更好的保证整个机构的运行；

3、本发明结构巧妙、小巧灵活、尺寸易于调节且穿戴方便，适用于家庭治疗。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的总体结构图；

图2是图1所示实施例的牵引单元和锁定单元后侧示意图；

图3是图1所示实施例的牵引单元和锁定单元前侧示意图；

图4是图1所示实施例的评估调节单元总体示意图；

图5是图1所示实施例的评估环转单元总体示意图；

图6是图1所示实施例的缓冲调节单元总体示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，为一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置，包括牵引单元1000、锁定单元2000、评估调节单元3000、评估环转单元4000和缓冲调节单元5000。

其中，牵引单元1000分别与评估环转单元4000和评估调节单元3000固定连接，锁定单元2000与缓冲调节单元5000固定连接，评估环转单元3000通过线性制动器与评估调节单元4000铰链连接；锁定单元2000与人体髋关节配合安装，用于整体装置的固定功能；通过线性制动器推动评估环转单元4000和评估调节单元3000改变环牵引角度，改变人体腰部位姿。

如图2～图6所示，牵引单元1000包括右上内垫块1001、插扣1002、左上内垫块1003、左上夹紧块1004、外伸缩板1005、左中线性制动器1006、左前线性制动器1007、右前线性制动器1008、右中线性制动器1009、内伸缩板1010、右上夹紧块1011、上限位块1012、右后线性制动器1013、左后线性制动器1014。左上内垫块1003与右上内垫块1001分别与左上夹紧块1004与右上夹紧块1011粘连，上限位块1012与左上夹紧块1004和右上夹紧块1011固定连接；插扣1002与外伸缩板1005和内伸缩板1010铰链连接。

锁定单元2000包括调节板2001、右下内垫块2002、右下夹紧块2003、下限位块2004、左下夹紧块2005、左下内垫块2006。右下内垫块2002与左下内垫块2006分别与右下夹紧块2003与左下夹紧块2005粘连，下限位块2004一端与右下夹紧块2003固定连接，下限位块2004另一端与左下夹紧块2005固定连接，调节板2001一端与右下夹紧块2003固定连接，调节板2001另一端与左下夹紧块2005固定连接。

评估调节单元3000包括锁定连接件3001，支撑块3002、第二万向节3003、第二压力传感器3004、中间连接件3005。锁定连接件3001的一端与支撑块3002固定连接，锁定连接件3001的另一端与第二万向节3003固定连接；第二压力传感器3004的一端与中间连接件3005固定连接，第二压力传感器3004的另一端与第二万向节3003固定连接。

评估环转单元4000包括安装定位块4001、环转轴承4002、环转连接件4003、承接件4004、第一压力传感器4005、中间连接件4006。环转轴承4002与安装定位块4001固定连接，承接件4004的一端固定连接环转轴承4002，承接件4004的另一端与第一压力传感器4005固定连接，中间连接件4006的一端与第一压力传感器4005固定连接，中间连接件4006的另一端与线性制动器固定连接。

缓冲调节单元5000包括缓冲件5001、轴向连接件5002、第一万向节5003、安装定位件5004。轴向连接件5002的一端与第一万向节5003固定连接，轴向连接件5002的另一端与缓冲件5001固定连接，安装定位件5004与第一万向节5003固定连接。

左上夹紧块1004与右上夹紧块1011联合使用，用于夹紧人体第十一胸椎；右下夹紧块2003与左下夹紧块2005固定于髂嵴上缘，通过线性制动器带动左上夹紧块1004与右上夹紧块1011，可实现人体腰椎牵引。

左前线性制动器1007、左中线性制动器1006与左后线性制动器1014共同向上运动，可实现对人体腰椎的左向侧屈牵引；右后线性制动器1013、右前线性制动器1008与右中线性制动器1006共同作用，可实现对人体腰椎的右向侧屈牵引。

左后线性制动器1014、右后线性制动器1013、所示左中线性制动器1006与右中线性制动器1009共同向上运动，可实现对人体腰椎的前屈牵引；左前线性制动器1007与右前线性制动器1008共同向上运动，可实现对人体腰椎的后伸牵引。

左后线性制动器1014、右后线性制动器1013、左前线性制动器1007、右前线性制动器1008、左中线性制动器1006、右中线性制动器1009共同向上运动，可实现对人体腰椎的纵向牵引。

左后线性制动器1014、右后线性制动器1013、左前线性制动器1007、右前线性制动器1008、左中线性制动器1006与右中线性制动器1009伸缩运动，可实现对人体腰椎的左右旋转牵引。

通过调整外伸缩板1005与内伸缩板1010的安装距离，可以调节左上夹紧块1004与右上夹紧块1011之间距离；调整调节板2001的安装距离，可以调节右下夹紧块2003与左下夹紧块2005之间的距离；以使锁定单元2000和牵引单元1000能够让不同身高和胖瘦的患者使用，同时保证锁定单元2000的固定。

环转轴承4002保证牵引单元1000运动所需要的活动自由度；承接件4004保证第一压力传感器4005安装的正确位置，保证线性制动器1006运动时不会发生干涉；中间连接件4006用于确保第一压力传感器4005正确接触，确保所测量力的正确性。

第二万向节3003保证牵引单元1000运动需要的活动位姿；支撑块3002保证第二万向节3003安装的正确位置，确保线性制动器1006给予正确的受力点。

缓冲件5001吸收缓冲和冲击力，确保锁定单元2000固定在人体髋关节位置不发生移动；轴向连接件5002确保缓冲件5001的正确安装。

本发明实施例的使用步骤如下：

1.将本发明提出的多自由度穿戴式腰椎牵引装置安装完毕后：按照外伸缩板1005的轨道滑动内伸缩板1010，扩大或者缩小牵引单元的距离，调整牵引单元1000的大小；同时调整调节板2001的安装距离，使得锁定单元与人体髋关节的尺寸符合，完成穿戴机构与人之间的适配。

2.根据佩戴者的身高调节线性制动器的长度，保证牵引单元在水平面上；通过调整各个线性制动器1006、1007、1008、1009、1010、1013、1014的伸缩长度，并根据线性制动器内置的霍尔传感器，实时反馈线性执行器1006、1007、1008、1009、1010、1013、1014的运动数据，用于调节牵引单元1000的位姿；通过启动正向程序控制线性制动器1006、1007、1008、1009、1010、1013、1014的伸展，启动反向程序控制线性制动器1006、1007、1008、1009、1010、1013、1014的回缩。通过正向程序控制左前线性制动器1007、左中线性制动器1006与左后线性制动器1014共同向上运动，可实现对人体腰椎的左向侧屈牵引；右后线性制动器1013、右前线性制动器1008与右中线性制动器1009共同作用，可实现对人体腰椎的右向侧屈牵引；控制右后线性制动器1013、左后线性制动器1014、所示左中线性制动器1006与右中线性制动器1009共同向上运动，可实现对人体腰椎的前屈牵引；左前线性制动器1007与右前线性制动器1008共同向上运动，可实现对人体腰椎的后伸牵引。

3.打开控制终端，通过正向和反向程序的协调控制右后线性制动器1013、左后线性制动器1014、左前线性制动器1007、右前线性制动器1008、左中线性制动器1006与右中线性制动器1009伸缩运动，可实现对人体腰椎的左右旋转牵引。

4.打开控制终端，根据第一压力传感器4005、第二压力传感器3004和霍尔传感器的反馈数据，可以实时掌握压力和力矩的大小，佩戴者使用时，根据反馈数据可以具体掌握最佳适应的推力大小；同时，在线性制动器1006、1007、1008、1009、1010、1013、1014伸缩过程中，佩戴者可以根据反馈信息及时的打开控制按钮或者关闭控制按钮，自我调整最佳线性制动器的长度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，包括牵引单元、锁定单元、评估环转单元、评估调节单元和缓冲调节单元；所述牵引单元分别与所述评估环转单元和所述评估调节单元固定连接；所述锁定单元与所述缓冲调节单元固定连接；所述评估环转单元通过线性制动器与所述评估调节单元铰链连接；所述锁定单元与人体髋关节配合安装，用于整体装置的固定功能；通过所述线性制动器推动所述评估环转单元和所述评估调节单元改变牵引角度，改变人体腰部位姿；

所述牵引单元包括右上内垫块、插扣、左上内垫块、左上夹紧块、外伸缩板、左中线性制动器、左前线性制动器、右前线性制动器、右中线性制动器、内伸缩板、右上夹紧块、上限位块、右后线性制动器、左后线性制动器；所述左上内垫块与所述右上内垫块分别与所述左上夹紧块与所述右上夹紧块粘连，所述上限位块与所述左上夹紧块和所述右上夹紧块固定连接；所述插扣与所述外伸缩板和所述内伸缩板铰链连接；

所述锁定单元包括调节板、右下内垫块、右下夹紧块、下限位块、左下夹紧块、左下内垫块；所述右下内垫块与所述左下内垫块分别与所述右下夹紧块与所述左下夹紧块粘连，所述下限位块的一端与所述右下夹紧块固定连接，所述下限位块的另一端与所述左下夹紧块固定连接，所述调节板的一端与所述右下夹紧块固定连接，所述调节板的另一端与所述左下夹紧块固定连接；

所述评估环转单元包括安装定位块、环转轴承、环转连接件、承接件、第一压力传感器、中间连接件；所述环转轴承与所述安装定位块固定连接，所述承接件的一端固定连接所述环转轴承，所述承接件的另一端与所述第一压力传感器固定连接，所述中间连接件的一端与所述第一压力传感器固定连接，所述中间连接件的另一端与所述线性制动器固定连接；

所述缓冲调节单元包括缓冲件、轴向连接件、第一万向节、安装定位件；所述轴向连接件的一端与所述第一万向节固定连接，所述轴向连接件的另一端与所述缓冲件固定连接，所述安装定位件与所述第一万向节固定连接；

所述评估调节单元包括锁定连接件、支撑块、第二万向节、第二压力传感器、中间连接件；所述锁定连接件的一端与所述支撑块固定连接，所述锁定连接件的另一端与所述第二万向节固定连接；所述第二压力传感器的一端与所述中间连接件固定连接，所述第二压力传感器的另一端与所述第二万向节固定连接。

2.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述左上夹紧块与所述右上夹紧块联合使用，用于夹紧人体第十一胸椎；所述右下夹紧块与所述左下夹紧块固定于髂嵴上缘，通过所述线性制动器带动所述左上夹紧块与所述右上夹紧块，可实现人体腰椎牵引。

3.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述左前线性制动器、所述左中线性制动器与所述左后线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的左向侧屈牵引；所述右后线性制动器、所述右前线性制动器与所述右中线性制动器共同作用，可实现对人体腰椎的右向侧屈牵引。

4.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所示左中线性制动器与所述右中线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的前屈牵引；所述左前线性制动器与所述右前线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的后伸牵引。

5.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所述左前线性制动器、所述右前线性制动器、所述左中线性制动器、所述右中线性制动器共同向上运动，可实现对人体腰椎的纵向牵引。

6.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述左后线性制动器、所述右后线性制动器、所述左前线性制动器、所述右前线性制动器、所述左中线性制动器与所述右中线性制动器伸缩运动，可实现对人体腰椎的左右旋转牵引。

7.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，通过调整所述外伸缩板与所述内伸缩板的安装距离，可以调节所述左上夹紧块与所述右上夹紧块之间的距离；通过调整所述调节板的安装距离，可以调节所述右下夹紧块与所述左下夹紧块之间的距离；可使所述锁定单元和所述牵引单元能够让不同身高和胖瘦的患者使用，同时保证所述锁定单元的固定。

8.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述环转轴承保证所述牵引单元运动所需要的活动自由度；所述承接件保证所述第一压力传感器安装的正确位置，保证所述线性制动器运动时不会发生干涉；所述中间连接件用于确保所述第一压力传感器正确接触，确保所测量力的正确性。

9.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述第二万向节保证所述牵引单元运动需要的活动位姿；所述支撑块保证所述第二万向节安装的正确位置，确保所述线性制动器给予正确的受力点。

10.如权利要求1所述的多自由度穿戴式腰椎牵引装置，其特征在于，所述缓冲件吸收缓冲和冲击力，确保所述锁定单元固定在人体髋关节位置不发生移动；所述轴向连接件确保所述缓冲件的正确安装。

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