CN112843466A - 一种自动加载的医用头罩及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是一种自动加载的医用头罩及其控制方法，旨在解决背景技术中的技术问题。提供一种医用头罩，包括头罩支架、头罩本体及头罩加载组件，头罩支架包括安装板、底板及连接架，头罩本体包括顶部头罩片和至少四个侧部头罩片，每个侧部头罩片和顶部头罩片上皆设有安装孔，安装孔内安装有可弹性伸缩的电极针，每个侧部头罩片和顶部头罩片皆设有传感器；头罩加载机构包括竖直驱动机构和机械臂。还提供一种上述医用头罩的控制方法，增设有人机交互设备、主控CPU和头罩加载控制器，通过传感器的反馈控制，实现医用头罩顺利且自动化的加载。

Description

一种自动加载的医用头罩及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是一种自动加载的医用头罩及其控制方法。

背景技术

基于将电信号作用于头部进行各种治疗以及通过采集头部穴位的电信号进行疾病检测的一大类医疗器械，都会涉及到电极在头部的加载问题。随着科技手段的进步和医疗技术的发展，这类医疗器械的需求越来越大，而目前应用中面临的多科室多病种要求范围广、加载点数量增加、仪器使用频率高、辅材消耗量大、操作维护复杂等问题也越来越突出，亟待解决。

目前采用的电极加载方式主要有：贴片电极、针刺以及绷带卡套电极等模拟穿戴式。其中，贴片电极应用较多，但其存在使用寿命短、易引发皮肤过敏、不适用于毛发较多部位及加载数量受限、耗材辅料浪费等诸多问题；针刺式需根据患者的情况使用不同的针刺手法并把握针刺的深度，所以疗效受施术者水平影响较大，应用范围受到很大的限制；穿戴式电极包括：卡环、绷带、头盔式等，穿戴式电极也有一定的成熟应用，例如脑波测试、电脉冲治疗仪等，目前其存在的主要问题是不能准确的应对不同个体及不同年龄的人群头型而造成的检测误差和治疗效果的偏离。

发明内容

本发明针对上述当前头部治疗及检测过程中的电极加载问题，旨在解决头部毛发多、头型及尺寸离散性大等问题，提出一种较少依赖施术者专业水平、无耗材、定位准确、可多电极加载、操作便捷效率高的自动加载式头罩系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动加载的医用头罩，包括头罩支架、头罩本体及头罩加载机构；头罩支架包括安装板、底板及连接架，安装板位于底板的上方且两者通过连接架固连，底板中部设有用以人体头部穿过的通孔；头罩本体位于连接架内侧，头罩本体包括顶部头罩片和邻设于顶部头罩片边缘下方且沿周向分布的至少四个侧部头罩片，顶部头罩片固连于安装板的下方，每个侧部头罩片和顶部头罩片上皆对应人体头部穴位设置有安装孔，安装孔内安装有可弹性伸缩的电极针，电极针贯穿所述安装孔且两端分别外伸于头罩本体两侧，每个侧部头罩片和顶部头罩片皆设有用以检测电极针伸缩状态的传感器；头罩加载机构包括用以驱动底板上下运动的竖直驱动机构和用以驱动侧部头罩片径向开闭的机械臂，竖直驱动机构与底板连接，机械臂与侧部头罩片一一对应连接，机械臂的上端连接于安装板且下端连接于侧部头罩片；顶部头罩片的传感器反馈控制竖直驱动机构动作，侧部头罩片的传感器反馈控制机械臂动作（即：竖直驱动机构或机械臂会根据对应传感器的检测信号实时调整自身动作）。

进一步的，机械臂包括第一U型脚（U型脚即一个底板和两个侧板形成的U型结构，下同）、第二U型脚、第一舵机、第二舵机、舵机连接架及十字轴式万向节，第一U型脚的底板固定在安装板的下表面，第一舵机的输出轴两端分别与第一U型脚的两个侧板固连，第一舵机的壳体和第二舵机的壳体通过舵机连接架连接，第二舵机的输出轴两端分别与第二U型脚的两个侧板固连，第二U型脚的底板与十字轴式万向节的一端固连，十字轴式万向节的另一端与侧部头罩片固连。更进一步的，第二U型脚为U型斜脚，所谓U型斜脚是指其底板与侧板不相垂直。

进一步的，安装孔为一级阶梯孔且大径孔位于内侧，电极针包括针体、针套、针盖、压缩弹簧及锁紧螺母，针套为一端开口的桶状结构且设有外螺纹，针套的底部径向外凸形成卡于安装孔大径孔内的卡圈并通过螺接于针套上的锁紧螺母固定，针盖螺接于针套的开口端，针体置于针套内且两端分别贯穿针盖和针套底部，针体的中部径向外凸形成有挡圈，压缩弹簧位于挡圈与针盖之间且套于针体上。

进一步的，安装板为圆环板且径向外凸有用以安装机械臂的凸耳，凸耳与机械臂一一对应，连接架为沿安装板周向均布的至少三个弧形连接条，弧形连接条的上端固定于安装板的下表面且下端固定于底板的上表面，顶部头罩片通过至少两个弧形固定条固定于安装板上，弧形固定条的上端固定于安装板的下表面，弧形固定条的下端固定于顶部头罩片的上表面。

进一步的，侧部头罩片设有前后左右方向布置的四个；前后方向的两个侧部头罩片各设有一列电极针，每列电极针均设有三个，且最上方和最下方的两个电极针皆配置有传感器；左右方向的两个侧部头罩片各设有三列电极针，每列电极针均设有三个，且四个角部（三列电极针形成一个矩阵，共四个角部）的电极针配置有传感器；顶部头罩片设有周向均布的八个电极针且间隔布置的其中四个电极针配置有传感器，顶部头罩片的中心还设有一个电极针。更进一步的，传感器包括传感器本体和传感器固定架，传感器固定架通过对应电极针的锁紧螺母压紧于头罩本体表面。

一种上述自动加载的医用头罩的控制方法，其控制过程依次包括如下步骤：

S1、构建所述控制方法的控制系统，控制系统包括人机交互设备、主控CPU、头罩加载控制器及传感器，人机交互设备与主控CPU连接，主控CPU与头罩加载控制器和传感器连接，头罩加载控制器与竖直驱动机构和所有机械臂连接；

S2、通过人机交互设备发送指令给主控CPU，主控CPU将指令发送给头罩加载控制器，控制竖直驱动机构动作，使得头罩本体整体下降，至顶部头罩片上的传感器检测到顶部电极针达到设定的压缩状态（顶部电极针接触被治疗者头顶部并达到设定的压力状态），主控CPU接收到传感器的到位信号后控制竖直驱动机构停止动作；

S3、竖直驱动机构加载到位停止后，头罩加载控制器控制各个机械臂动作，使得各个侧部头罩片逐渐接触人体头部，直至侧部头罩片上的传感器检测到侧部电极针达到设定的压缩状态（侧部电极针接触被治疗者头侧部并达到设定的压力状态），主控CPU接收到传感器的到位信号后控制对应机械臂停止动作，完成加载全过程。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种自动加载的医用头罩，能够同时解决现有存在的不适用于毛发多的部位、依赖于施术者水平及适用性差、使用成本高的技术问题；通过竖直驱动机构和机械臂并配合传感器，可实现自动加载电极针至人体头皮，可使头罩内的电极定位更准确，可轻松实现多电极加载且操作简单，使用方便。

本发明还提供一种上述医用头罩的控制方法，能够实现医用头罩顺利且自动化的加载。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的头罩支架的结构示意图；

图2是本发明的头罩本体与头罩支架的装配示意图（不带底板）；

图3是本发明的电极针的结构示意图；

图4是本发明的电极针的安装结构示意图；

图5是本发明的机械臂的结构示意图。

图中：

110┄安装板；111┄凸耳；120┄底板；121┄通孔；130┄连接架；131┄弧形连接条；140┄弧形固定条；210┄顶部头罩片；220┄侧部头罩片；230┄电极针；231┄针体；232┄针套；233┄针盖；234┄压缩弹簧；235┄锁紧螺母；240┄传感器；241┄传感器本体；242┄传感器固定架；310┄机械臂；311┄第一U型脚；312┄第二U型脚；313┄第一舵机；314┄第二舵机；315┄舵机连接架；316┄十字轴式万向节。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图2，本发明的一种自动加载的医用头罩，包括头罩支架、头罩本体及头罩加载机构。头罩支架包括安装板110、底板120及连接架130，安装板110位于底板120的上方且两者通过连接架130固连，连接架130采用常见的框架结构即可；底板120中部设有用以人体头部穿过的通孔121。头罩本体位于连接架130内侧，头罩本体包括顶部头罩片210和邻设于顶部头罩片210边缘下方且沿周向分布的至少四个侧部头罩片220，具体采用四个或五个或六个等皆可，优选采用四个；顶部头罩片210固连于安装板110的下方，每个侧部头罩片220和顶部头罩片210上皆对应人体头部穴位设置有安装孔，安装孔内安装有可弹性伸缩的电极针230，“可弹性伸缩”为机械领域常用的结构，一般通过弹簧实现；电极针230贯穿所述安装孔且两端分别外伸于头罩本体两侧，每个侧部头罩片220和顶部头罩片210皆设有用以检测电极针230伸缩状态的传感器240。头罩加载机构包括用以驱动底板120上下运动的竖直驱动机构和用以驱动侧部头罩片220径向开闭的机械臂310，竖直驱动机构采用常见的电机丝杠副或直线电机等常见的直线驱动副皆可；机械臂310的功能是驱动侧部头罩片220径向开闭，根据其功能确定其结构属于本领域人员容易设计的；竖直驱动机构与底板120连接，机械臂310与侧部头罩片220一一对应连接，机械臂310的上端连接于安装板110且下端连接于侧部头罩片220。顶部头罩片210的传感器240反馈控制竖直驱动机构动作，侧部头罩片220的传感器240反馈控制机械臂310动作，传感器240与竖直驱动机构和机械臂310的连接，属于本领域常规设计。

下面对上述自动加载的医用头罩的使用过程进行详细的说明：使用时治疗者需将头部穿过底板120中部的通孔121后置于头罩本体的内部；加载时，竖直驱动机构驱动底板120向下运动，底板120带动头罩本体向下运动，直至顶部头罩片210上的传感器240检测到对应电极针230压缩至目标状态，竖直驱动机构停止向下运动，然后机械臂310动作，驱动侧部头罩片220向人体头部靠近，直至侧部头罩片220上的传感器240检测到对应电极针230压缩至目标状态，对应机械臂310停止动作，如此实现所有电极针230的自动加载。

参照图5，作为机械臂310的一种优选结构，机械臂310包括第一U型脚311、第二U型脚312、第一舵机313、第二舵机314、舵机连接架315及十字轴式万向节316，第一U型脚311的底板固定在安装板110的下表面，第一舵机313的输出轴两端分别与第一U型脚311的两个侧板固连，第一舵机313的壳体和第二舵机314的壳体通过舵机连接架315连接，第二舵机314的输出轴两端分别与第二U型脚312的两个侧板固连，第二U型脚312的底板与十字轴式万向节316的一端固连，十字轴式万向节316的另一端与侧部头罩片220固连。使用时，第一舵机313和第二舵机314配合完成侧部头罩片220的动作；十字轴式万向节316能够自适应调节侧部头罩片220相对于人体头部的位置，使得同一侧部头罩片220上的电极针230对人体头部的压力尽可能一致。更进一步的，第二U型脚312为U型斜脚，所谓U型斜脚是指其底板与侧板不相垂直。U型斜脚的设置更利于机械臂310结构的空间布置，使得机械臂310驱动侧部头罩片220更加灵活顺畅。

参照图3和图4，作为电极针230的一种优选安装结构，安装孔为一级阶梯孔且大径孔位于内侧，电极针230包括针体231、针套232、针盖233、压缩弹簧234及锁紧螺母235，针套232为一端开口的桶状结构且设有外螺纹，针套232的底部径向外凸形成卡于安装孔大径孔内的卡圈并通过螺接于针套232上的锁紧螺母235固定，针盖233螺接于针套232的开口端，针体231置于针套232内且两端分别贯穿针盖233和针套232底部，针体231的中部径向外凸形成有挡圈，压缩弹簧234位于挡圈与针盖233之间且套于针体231上。这是“可弹性伸缩”的一种优选结构设置，固定牢固，结构简单，加工方便。

参照图1，作为头罩支架的一种优选结构，安装板110为圆环板且径向外凸有用以安装机械臂310的凸耳111，凸耳111与机械臂310一一对应，连接架130为沿安装板110周向均布的至少三个弧形连接条131，弧形连接条131的上端固定于安装板110的下表面且下端固定于底板120的上表面，顶部头罩片210通过至少两个弧形固定条140固定于安装板110上，弧形固定条140的上端固定于安装板110的下表面，弧形固定条140的下端固定于顶部头罩片210的上表面。细节的，弧形连接条131采用外扩的方式，弧形固定条140采用内收的方式，采用弧形连接条131将安装板110和底板120固连，结构简单，成本低，连接可靠稳定，且能为头罩本体的安装预留出较多的空间，空间布置合理。采用弧形固定条140对顶部头罩片210进行固定，结构简单，固定牢固。安装板110设计成圆环板，中部的内孔可用以穿线等，使用更加方便。

优选的，侧部头罩片220设有前后左右方向布置的四个；前后方向的两个侧部头罩片220各设有一列电极针230，每列电极针230均设有三个，且最上方和最下方的两个电极针230皆配置有传感器240；左右方向的两个侧部头罩片220各设有三列电极针230，每列电极针230均设有三个，且四个角部的电极针230配置有传感器240；顶部头罩片210设有周向均布的八个电极针230且间隔布置的其中四个电极针230配置有传感器240，顶部头罩片210的中心还设有一个电极针230。上述电极针230布置复合人体脑补学位分布，设计合理。传感器240的分布一方面了保证了每个侧部头罩片220或顶部头罩片210的准确动作，另一方面也避免了成本过高。更进一步的，传感器240包括传感器本体241和传感器固定架242，传感器固定架242通过对应电极针230的锁紧螺母235压紧于头罩本体表面，进一步降低了结构成本。

一种上述自动加载的医用头罩的控制方法，其控制过程依次包括如下步骤：

S1、构建所述控制方法的控制系统，控制系统包括人机交互设备、主控CPU、头罩加载控制器及传感器240，人机交互设备采用本领域公知的触摸屏、键盘等皆可；人机交互设备与主控CPU连接，主控CPU与头罩加载控制器和传感器240连接，头罩加载控制器与竖直驱动机构和所有机械臂310连接；

S2、通过人机交互设备发送指令给主控CPU，主控CPU将指令发送给头罩加载控制器，控制竖直驱动机构动作，使得头罩本体整体下降，至顶部头罩片210上的传感器240检测到顶部电极针230达到设定的压缩状态，主控CPU接收到传感器240的到位信号后控制竖直驱动机构停止动作；

S3、竖直驱动机构加载到位停止后，头罩加载控制器控制各个机械臂310动作，使得各个侧部头罩片220逐渐接触人体头部，直至侧部头罩片220上的传感器240检测到侧部电极针230达到设定的压缩状态，主控CPU接收到传感器240的到位信号后控制对应机械臂310停止动作，完成加载全过程。

实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动加载的医用头罩，其特征在于：包括头罩支架、头罩本体及头罩加载机构；头罩支架包括安装板（110）、底板（120）及连接架（130），安装板（110）位于底板（120）的上方且两者通过连接架（130）固连，底板（120）中部设有用以人体头部穿过的通孔（121）；头罩本体位于连接架（130）内侧，头罩本体包括顶部头罩片（210）和邻设于顶部头罩片（210）边缘下方且沿周向分布的至少四个侧部头罩片（220），顶部头罩片（210）固连于安装板（110）的下方，每个侧部头罩片（220）和顶部头罩片（210）上皆对应人体头部穴位设置有安装孔，安装孔内安装有可弹性伸缩的电极针（230），电极针（230）贯穿所述安装孔且两端分别外伸于头罩本体两侧，每个侧部头罩片（220）和顶部头罩片（210）皆设有用以检测电极针（230）伸缩状态的传感器（240）；头罩加载机构包括用以驱动底板（120）上下运动的竖直驱动机构和用以驱动侧部头罩片（220）径向开闭的机械臂（310），竖直驱动机构与底板（120）连接，机械臂（310）与侧部头罩片（220）一一对应连接，机械臂（310）的上端连接于安装板（110）且下端连接于侧部头罩片（220）；顶部头罩片（210）的传感器（240）反馈控制竖直驱动机构动作，侧部头罩片（220）的传感器（240）反馈控制机械臂（310）动作。

2.根据权利要求1所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：机械臂（310）包括第一U型脚（311）、第二U型脚（312）、第一舵机（313）、第二舵机（314）、舵机连接架（315）及十字轴式万向节（316），第一U型脚（311）的底板固定在安装板（110）的下表面，第一舵机（313）的输出轴两端分别与第一U型脚（311）的两个侧板固连，第一舵机（313）的壳体和第二舵机（314）的壳体通过舵机连接架（315）连接，第二舵机（314）的输出轴两端分别与第二U型脚（312）的两个侧板固连，第二U型脚（312）的底板与十字轴式万向节（316）的一端固连，十字轴式万向节（316）的另一端与侧部头罩片（220）固连。

3.根据权利要求2所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：第二U型脚（312）为U型斜脚，所谓U型斜脚是指其底板与侧板不相垂直。

4.根据权利要求1所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：安装孔为一级阶梯孔且大径孔位于内侧，电极针（230）包括针体（231）、针套（232）、针盖（233）、压缩弹簧（234）及锁紧螺母（235），针套（232）为一端开口的桶状结构且设有外螺纹，针套（232）的底部径向外凸形成卡于安装孔大径孔内的卡圈并通过螺接于针套（232）上的锁紧螺母（235）固定，针盖（233）螺接于针套（232）的开口端，针体（231）置于针套（232）内且两端分别贯穿针盖（233）和针套（232）底部，针体（231）的中部径向外凸形成有挡圈，压缩弹簧（234）位于挡圈与针盖（233）之间且套于针体（231）上。

5.根据权利要求1所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：安装板（110）为圆环板且径向外凸有用以安装机械臂（310）的凸耳（111），凸耳（111）与机械臂（310）一一对应，连接架（130）为沿安装板（110）周向均布的至少三个弧形连接条（131），弧形连接条（131）的上端固定于安装板（110）的下表面且下端固定于底板（120）的上表面，顶部头罩片（210）通过至少两个弧形固定条（140）固定于安装板（110）上，弧形固定条（140）的上端固定于安装板（110）的下表面，弧形固定条（140）的下端固定于顶部头罩片（210）的上表面。

6.根据权利要求1所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：侧部头罩片（220）设有前后左右方向布置的四个；前后方向的两个侧部头罩片（220）各设有一列电极针（230），每列电极针（230）均设有三个，且最上方和最下方的两个电极针（230）皆配置有传感器（240）；左右方向的两个侧部头罩片（220）各设有三列电极针（230），每列电极针（230）均设有三个，且四个角部的电极针（230）配置有传感器（240）；顶部头罩片（210）设有周向均布的八个电极针（230）且间隔布置的其中四个电极针（230）配置有传感器（240），顶部头罩片（210）的中心还设有一个电极针（230）。

7.根据权利要求6所述的一种自动加载的医用头罩，其特征在于：传感器（240）包括传感器本体（241）和传感器固定架（242），传感器固定架（242）通过对应电极针（230）的锁紧螺母（235）压紧于头罩本体表面。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的自动加载的医用头罩的控制方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

S1、构建所述控制方法的控制系统，控制系统包括人机交互设备、主控CPU、头罩加载控制器及传感器（240），人机交互设备与主控CPU连接，主控CPU与头罩加载控制器和传感器（240）连接，头罩加载控制器与竖直驱动机构和所有机械臂（310）连接；

S2、通过人机交互设备发送指令给主控CPU，主控CPU将指令发送给头罩加载控制器，控制竖直驱动机构动作，使得头罩本体整体下降，至顶部头罩片（210）上的传感器（240）检测到顶部电极针（230）达到设定的压缩状态，主控CPU接收到传感器（240）的到位信号后控制竖直驱动机构停止动作；

S3、竖直驱动机构加载到位停止后，头罩加载控制器控制各个机械臂（310）动作，使得各个侧部头罩片（220）逐渐接触人体头部，直至侧部头罩片（220）上的传感器（240）检测到侧部电极针（230）达到设定的压缩状态，主控CPU接收到传感器（240）的到位信号后控制对应机械臂（310）停止动作，完成加载全过程。

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