CN112274410B - 一种咳痰背心的拍打机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种咳痰背心的拍打机构，包括至少两个拍打盘、与拍打盘一一对应连接的连杆装置、驱动装置以及偏心装置，其中：偏心装置一端与驱动装置的输出端连接，另一端与对应的连杆装置转动连接；各连杆装置与偏心装置的连接点可绕驱动装置的中心点转动以改变各拍打盘在预设方向的推进量，进而改变各拍打盘之间相对或相向运动的路径。通过推进压缩量获得拍打盘的推进增量、各拍打盘之间的相位差计算振幅的幅值。通过振幅的区间变量计算对应咳痰背心压力的变量值，避免拍打盘拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。通过监测的压力变化值动态改变咳痰背心的腔体压缩量，从而使咳痰背心在工作过程中，压力的变化范围减少，使患者获得更好的治疗体验。

Description

一种咳痰背心的拍打机构

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种咳痰背心的拍打机构。

背景技术

咳痰背心拍打机构根据患者要求改变拍打时的振幅来获得排痰体验。咳痰背心通过穿戴的方式拍打患者的病患处，拍打的振幅反应咳痰背心压力的变化范围，避免拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。

参照图1，现有的咳痰背心拍打机构包括用来形成一个封装气腔的壳体1′，壳体1′上分别设置进气口11′，出气口12′。其中，进气口11′用于获取涡轮的初始压力，出气口12′用于与患者穿戴的背心气囊连通。壳体1′的两侧还设置拍打盘13′，采用柔性材料制成，在电机的推动作用下产生形变。该装置由一个电机统一推动两侧的拍打盘13′朝向固定的方向作相对、相向的间隙往复运动。在一个周期内，电机转动对气腔腔体的压缩量是固定的，使得咳痰背心在工作时，背心气囊内部的压力变化幅度也是固定的。当初始压力较高，拍打频率越快时，较大的压力变化幅度会使患者的耐受性下降，体验感降低，还会存在肋骨压断的风险，无法适应不同病患部位的柔性拍打运动，使患者获得更好的治疗体验。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种咳痰背心的拍打机构，旨在解决现有的咳痰背心气囊压力变化幅度大而导致患者不耐受、患者体验感降低的问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种咳痰背心的拍打机构，包括至少两个拍打盘、与所述拍打盘一一对应连接的连杆装置、驱动装置以及偏心装置，其中：

所述偏心装置一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端与对应的连杆装置转动连接；各连杆装置与偏心装置的连接点可绕所述驱动装置的中心点转动以改变各拍打盘在预设方向的推进量，进而改变各拍打盘之间相对或相向运动的路径。

进一步地，所述拍打机构包括两个拍打盘，所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆；所述第一连杆与所述第一拍打盘转动连接，所述第二连杆与所述第二拍打盘转动连接。

进一步地，所述偏心装置包括第一偏心轴、与所述第一连杆固定连接的过渡连杆，所述第一偏心轴的一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端通过第一双向驱动装置与所述第一连杆连接；

所述过渡连杆与所述第二连杆之间设置第二偏心轴，所述第二偏心轴的一端通过单向驱动装置与所述过渡连杆连接，另一端通过第二双向驱动装置与所述第二连杆连接。

进一步地，所述单向驱动装置为单向轴承、单向棘轮驱动装置中的至少一种。

进一步地，所述第一偏心轴、第二偏心轴均与所述驱动装置同轴设置。

进一步地，所述驱动装置包括与所述第一拍打盘驱动连接的第一驱动部，与所述第二拍打盘驱动连接的第二驱动部，所述第一驱动部与所述第二驱动部通过控制系统联动控制。

进一步地，所述偏心装置包括第三偏心轴、第四偏心轴，所述第三偏心轴的一端与所述第一驱动部驱动连接，另一端通过第三双向驱动装置与所述第一连杆连接；所述第四偏心轴的一端与所述第二驱动部驱动连接，另一端通过第四双向驱动装置与所述第二连杆连接。

进一步地，所述第一双向驱动装置、第二双向驱动装置、第三双向驱动装置以及第四双向驱动装置均为双向轴承、双向棘轮驱动装置中的至少一种。

进一步地，拍打机构还包括具有容置空间的腔体、设置于所述腔体周缘的至少一个进气口、与所述拍打盘一一对应连接的出气口，所述拍打盘设置于所述腔体的两端，所述连杆装置、驱动装置以及偏心装置均位于所述腔体内。

进一步地，所述拍打机构包括两个拍打盘，所述拍打盘分别位于所述腔体的两端，所述驱动装置、偏心装置均与所述腔体同轴设置。

本发明的有益效果如下：

本发明的咳痰背心的拍打机构，包括至少两个拍打盘、与各拍打盘对应连接的连杆装置；当各连杆装置之间的夹角为180度时，拍打机构产生的压缩量最大，连杆装置对拍打盘完成最大的推进压缩量，产生的振动幅度也最大；当夹角减小时，连杆装置对拍打盘产生的压缩量减小，当两处连杆装置之间的夹角为0°时，拍打机构产生的压缩量最小，产生的振动幅度也最小。

通过推进压缩量获得拍打盘的推进增量、各拍打盘之间的相位差计算振幅的幅值。通过振幅的区间变量计算对应咳痰背心压力的变量值，从而避免拍打盘拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。通过监测的压力变化值动态改变咳痰背心的腔体压缩量，从而使咳痰背心在工作过程中，压力的变化范围减少，使患者获得更好的治疗体验。

附图说明

图1为现有的咳痰背心拍打机构的结构示意图；

图2为本发明的咳痰背心的拍打机构一个实施例的结构示意图；

图3为图2在a处的放大示意图；

图4为本发明的第一连杆、过渡连杆的安装示意图；

图5为本发明的拍打机构的连杆装置的推进过程示意图；

图6为图4中第一连杆、第二连杆的相位示意图；

图7为本发明的咳痰背心的拍打机构另一个实施例的结构示意图；

图8为本发明的咳痰背心的整体装配示意图。

附图标记如下：

1、拍打盘；2、连杆装置；3、驱动装置；4、偏心装置；5、腔体；6、第一双向驱动装置；7、单向驱动装置；8、第二双向驱动装置；9、第三双向驱动装置；10、第四双向驱动装置；11、进气口；12、出气口；21、第一连杆；22、第二连杆；31、第一驱动部；32、第二驱动部；41、第一偏心轴；42、过渡连杆；43、第二偏心轴；44、第三偏心轴；45、第四偏心轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

参照图2至图5，本发明提供一种咳痰背心的拍打机构，包括至少两个拍打盘1、与拍打盘1一一对应连接的连杆装置2、驱动装置3以及偏心装置4，其中：

偏心装置4一端与驱动装置3的输出端连接，另一端与对应的连杆装置2转动连接；各连杆装置2与偏心装置4的连接点可绕驱动装置3的中心点转动以改变各拍打盘1在预设方向的推进量，进而改变各拍打盘1之间相对或相向运动的路径。

本方案中，拍打机构用于患者的咳痰治疗，咳痰背心通过穿戴的方式拍打患者的病患处，拍打的振幅反应咳痰背心压力的变化范围，实时监测振幅的幅值，避免拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。振幅和与拍打盘1对应的连杆装置2的推动量相关，通过拍打盘1的推进增量、各拍打盘1之间的相位差计算振幅的幅值。通过振幅的变量计算对应背心压力的变量值，从而避免拍打盘1拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。

该拍打机构包括至少两个拍打盘1，根据患者的个体差异自定义，或选择不同数量的拍打盘1。本实施例中，拍打机构包括两个对称设置的拍打盘1。

每个拍打盘1对应一个连杆装置2，连杆装置2的一端与拍打盘1通过柔性连接，拍打盘1可绕连杆装置2的端部转动一定的角度，以适应病患处的组织结构。连杆装置2的另一端与偏心装置4的一端转动连接。偏心装置4的另一端与驱动装置3的输出端连接。偏心装置4将驱动装置3的动力通过连杆装置2传递至拍打盘1。换句话说，偏心装置4绕驱动装置3中心点的偏心量，通过对应的连杆装置2推动拍打盘1运动，获得对应拍打盘1的推动增量△l。这样，各拍打盘1相对于驱动装置3的中心点均产生一个推动增量△l。本实施例中，驱动装置3包括电机。

参照图4、图5，点O为电机转动的中心点，点A为一侧拍打盘1对应的连杆装置2的连接点，该点偏离电机中心点O，且绕O点转动。点B为另一侧拍打盘1对应的连杆装置2的连接点，该点偏离电机中心点O，且绕O点转动。

点A与电机中心点O的连线、点B与电机中心点O的连线之间的相位差为θ。振幅大小与连杆装置2的推动量相关。图中BT垂直于AP，在制造时BP远大于OB，BP≈PT，动点P的推进量为OT+BP，因此可认为连杆装置2的推进增量只与OT的变化量有关。根据三角函数原理，获得点A处连杆装置2在预设方向的推进增量△l_A，△l_A＝l_AOcosθ，获得点B处连杆装置2在预设方向的行程增量△l_B，△l_B＝l_BOcosθ。偏心装置4带动连杆装置2运动，进而推动各拍打盘1在预设方向的运动，到达的极限位置对应各拍打盘1的最大推进量或最小推进量，进而改变各拍打盘1之间相对或相向运动的路径。

两侧的拍打盘1共同产生的推动量为△l_A+△l_B，这样可得A、B两处连杆装置2的推动量之各如下：

其中:

为A、B两处连杆装置2的相位差，

由上式可知，振幅值为

只要改变A、B两处连杆装置2的相位差，即可实现最大振幅调整，振幅的可调区间为(0，2l)。

当两处连杆装置2之间的夹角为180度时，拍打机构产生的压缩量最大，连杆装置2对拍打盘1完成最大的推进压缩量，产生的振动幅度也最大；当夹角减小时，连杆装置2对拍打盘1产生的压缩量减小，当两处连杆装置2之间的夹角为0°时，拍打机构产生的压缩量最小，产生的振动幅度也最小。

通过推进压缩量获得拍打盘1的推进增量、各拍打盘1之间的相位差计算振幅的幅值。通过振幅的区间变量计算对应咳痰背心压力的变量值，从而避免拍打盘1拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。通过监测的压力变化值动态改变咳痰背心的腔体压缩量，从而使咳痰背心在工作过程中，压力的变化范围减少，使患者获得更好的治疗体验。

本方案中，作为上述技术方案的进一步改进，拍打机构包括两个拍打盘1，连杆装置2包括第一连杆21、第二连杆22；第一连杆21与第一拍打盘1转动连接，第二连杆22与第二拍打盘1转动连接。

具体地，咳痰背心设置两个拍打盘1，连杆装置2包括第一连杆21、第二连杆22。一侧的拍打盘1与第一连杆21转动连接，另一侧的拍打盘1与第二连杆22转动连接。

本方案中，驱动装置3、偏心装置4可选为多种可能的实施方式。

方案一：

驱动装置3包括电机，可实现正反旋转，按照预设的范围旋转至指定的角度，根据预设的精度，选择对应精度的伺服或步进电机。

偏心装置4包括第一偏心轴41、与第一连杆21固定连接的过渡连杆42，第一偏心轴41的一端与驱动装置3的输出端连接，另一端通过第一双向驱动装置6与第一连杆21连接；

过渡连杆42与第二连杆22之间设置第二偏心轴43，第二偏心轴43的一端通过单向驱动装置7与过渡连杆42连接，另一端通过第二双向驱动装置8与第二连杆22连接。

单向驱动装置7单向驱动过渡连杆42运动。当电机顺时针旋转时，单向驱动装置7带动过渡连杆42单向运动，第二连杆22带动拍打盘1运动。当电机逆时针旋转时，过渡连杆42为自锁状态，第二连杆22无法运动，对应的拍打盘的推动量无法改变。

具体地，偏心装置4包括第一偏心轴41、过渡连杆42、第二偏心轴43。第一偏心轴41的一端与驱动装置3的输出端连接，另一端通过第一双向驱动装置6与第一连杆21连接，将动力传递至第一连杆21，带动第一连杆21相对于驱动装置3中心点O产生推动增量△l1，进而改变对应拍打盘1在预设方向的运动路径。第二偏心轴42的一端通过单向驱动装置7与过渡连杆42连接，另一端通过第二双向驱动装置8与第二连杆22连接，将动力传递至第二连杆22，带动第二连杆22相对于驱动装置3中心点O产生推动增量△l2，进而改变对应拍打盘1在预设方向的运动路径。通过拍打盘1的推进增量△l1、△l2以及相位差计算振幅的幅值。

当电机顺时针旋转时，第一双向驱动装置6顺时针方向驱动第一连杆21运动，进而带动拍打盘1朝向指定的方向产生推动增量。当电机逆时针旋转时，第一双向驱动装置6逆时针方向驱动第一连杆21运动，进而带动拍打盘1朝向相反的方向产生推动增量。第二双向驱动装置8驱动第二连杆22朝向指定的方向、与指定的方向相反的方向分别产生推动增量，进而带动拍打盘1与另一拍打盘1相对或相向运动。

方案二：

参照图6，本方案中，驱动装置3包括与第一拍打盘1驱动连接的第一驱动部31，与第二拍打盘1驱动连接的第二驱动部32，第一驱动部31与第二驱动部32通过控制系统(图未示出)联动控制。

第一驱动部31、第二驱动部32分别可选为伺服或步进电机，可实现电机正反旋转，按照预设的范围旋转至指定的角度，根据预设的精度，选择对应精度的伺服或步进电机。通过统一的控制系统进行联动控制，该控制系统可选为，PLC可编程的控制系统，控制各电机的步进角度，进而改变各拍打盘1、与拍打盘1对应的连杆装置2的推动增量、相位差，计算咳痰背心振幅的幅值。通过振幅的区间变量计算对应背心压力的变量值，从而避免拍打盘1拍打时压力变化过大造成胸腔损伤。通过PLC监测各拍打盘1的压力变化值，动态改变咳痰背心的腔体压缩量，从而使咳痰背心在工作过程中，压力的变化范围减少，使患者获得更好的治疗体验。

基于上述技术方案的驱动装置3，该偏心装置4包括第三偏心轴44、第四偏心轴45，第三偏心轴44的一端与第一驱动部31驱动连接，另一端通过第三双向驱动装置9与第一连杆21连接；第四偏心轴45的一端与第二驱动部32驱动连接，另一端通过第四双向驱动装置10与第二连杆22连接。

当电机顺时针旋转时，第三双向驱动装置9顺时针方向驱动第一连杆21运动，进而带动拍打盘1朝向指定的方向产生推动增量。当电机逆时针旋转时，第三双向驱动装置9逆时针方向驱动第一连杆21运动，进而带动拍打盘1朝向相反的方向产生推动增量。

当电机顺时针旋转时，第四双向驱动装置10顺时针方向驱动第二连杆22运动，进而带动拍打盘1朝向指定的方向产生推动增量。当电机逆时针旋转时，第四双向驱动装置10逆时针方向驱动第二连杆22运动，进而带动拍打盘1朝向相反的方向产生推动增量。

与方案一的区别在于：第一连杆21、第二连杆22不用通过过渡连杆42过渡连接成为一个控制整体，而是通过PLC可编程的控制系统统一控制各拍打盘1、连杆装置2的推进增量、相位差值，提高咳痰背心的自动化程度、控制精度。

作为上述技术方案的进一步改进，单向驱动装置7为单向轴承、单向棘轮驱动装置中的至少一种。

单向驱动装置7可选为单向轴承，单向轴承安装于过渡连杆42的安装孔内，通过第二偏心轴43与单向轴承配合连接，完成单向自锁。

单向驱动装置7还可选为单向棘轮驱动装置或其他的单向自锁结构。

作为上述技术方案的进一步改进，第一偏心轴41、第二偏心轴43均与驱动装置3同轴设置。

驱动装置3可选为电机。第一偏心轴41、第二偏心轴43与电机中心点同轴设置，提高传动精度。

本方案中，作为上述技术方案的进一步改进，第一双向驱动装置6、第二双向驱动装置8、第三双向驱动装置9以及第四双向驱动装置10均为双向轴承、双向棘轮驱动装置中的至少一种。

当然，在其他实施例中，还可选为其他的双向驱动结构。

参照图7，本方案中，作为上述技术方案的进一步改进，咳痰背心的拍打机构还包括具有容置空间的腔体5、设置于腔体5周缘的至少一个进气口11、与拍打盘1一一对应连接的出气口12，拍打盘1设置于腔体5的两端，连杆装置2、驱动装置3以及偏心装置4均位于腔体5内。

进气口11与拍打机构的咳痰背心气囊连通，压缩气体自进气口11进入背心气囊，通过拍打盘1的推进增量、各拍打盘1之间的相位差计算振幅的幅值。通过振幅的变化计算对应背心压力的变量值，进一步调节背心气囊的压力、进气量，减少压力的变化范围，从而产生规律性的脉冲，振荡背心，避免拍打盘1拍打时压力变化过大造成胸腔损伤，使患者获得更好的治疗体验。

出气口12与拍打盘1对应连通，压缩气体自进气口11进入气背心气囊，气体经出气口12排放。

本方案中，拍打机构包括两个拍打盘1，拍打盘1分别位于腔体5的两端，驱动装置3、偏心装置4均与腔体5同轴设置，提高传动精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种咳痰背心的拍打机构，其特征在于，包括至少两个拍打盘、与所述拍打盘一一对应连接的连杆装置、驱动装置以及偏心装置，其中：

所述偏心装置一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端与对应的连杆装置转动连接；各连杆装置与偏心装置的连接点可绕所述驱动装置的中心点转动以改变各拍打盘在预设方向的推进量，进而改变各拍打盘之间相对或相向运动的路径；

所述拍打机构包括两个拍打盘，所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆；所述第一连杆与第一拍打盘转动连接，所述第二连杆与第二拍打盘转动连接；

所述偏心装置包括第一偏心轴、与所述第一连杆固定连接的过渡连杆，所述第一偏心轴的一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端通过第一双向驱动装置与所述第一连杆连接；

所述过渡连杆与所述第二连杆之间设置第二偏心轴，所述第二偏心轴的一端通过单向驱动装置与所述过渡连杆连接，另一端通过第二双向驱动装置与所述第二连杆连接。

2.根据权利要求1所述的拍打机构，其特征在于，所述单向驱动装置为单向轴承、单向棘轮驱动装置中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的拍打机构，其特征在于，所述第一偏心轴、第二偏心轴均与所述驱动装置同轴设置。

4.根据权利要求1所述的拍打机构，其特征在于，所述驱动装置包括与所述第一拍打盘驱动连接的第一驱动部，与所述第二拍打盘驱动连接的第二驱动部，所述第一驱动部与所述第二驱动部通过控制系统联动控制。

5.根据权利要求4所述的拍打机构，其特征在于，所述偏心装置包括第三偏心轴、第四偏心轴，所述第三偏心轴的一端与所述第一驱动部驱动连接，另一端通过第三双向驱动装置与所述第一连杆连接；所述第四偏心轴的一端与所述第二驱动部驱动连接，另一端通过第四双向驱动装置与所述第二连杆连接。

6.根据权利要求5所述的拍打机构，其特征在于，所述第一双向驱动装置、第二双向驱动装置、第三双向驱动装置以及第四双向驱动装置均为双向轴承、双向棘轮驱动装置中的至少一种。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的拍打机构，其特征在于，还包括具有容置空间的腔体、设置于所述腔体周缘的至少一个进气口、与所述拍打盘一一对应连接的出气口，所述拍打盘设置于所述腔体的两端，所述连杆装置、驱动装置以及偏心装置均位于所述腔体内。

8.根据权利要求7所述的拍打机构，其特征在于，所述拍打机构包括两个拍打盘，所述拍打盘分别位于所述腔体的两端，所述驱动装置、偏心装置均与所述腔体同轴设置。

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