CN113018096A - 一种刚柔耦合腰椎康复治疗器 - Google Patents

Abstract

本发明属于康复医疗器械技术领域，具体涉及一种刚柔耦合腰椎康复治疗器，包括：俯仰驱动电机、俯仰驱动连杆、俯仰安装架、背部支撑架、柔性弧形背板以及腰椎驱动机构；腰椎驱动机构包括：腰椎驱动电机、主动带轮、从动带轮、腰椎支撑板以及腰椎转动连杆；安装外壳的上下两侧对称设置有张紧套筒，张紧弹簧的一端顶紧在张紧套筒的内壁上，另一端顶紧在一张紧块上，所述张紧块抵靠在所述同步带的外侧面上。本发明通过两个对称设置的腰椎驱动电机同时转动带动腰椎支撑板上下摆动，实现患者腰椎的重复训练，通过控制两个腰椎驱动电机转动不同角度改变整个腰椎摆动机构的刚度，实现腰椎支撑板保持在某个位置，变刚度柔性驱动实现精准化的康复训练。

Description

一种刚柔耦合腰椎康复治疗器

技术领域

本发明属于康复医疗器械技术领域，具体涉及一种刚柔耦合腰椎康复治疗器。

背景技术

目前，针对腰椎小关节紊乱、腰椎间盘突出症等腰痛病的保守疗法中，基于中医整脊理论的“反背法”具有治愈率高、治疗效果好的优点。反背法即医生背对背将患者背起，患处抵于医生的臀部，医生向前弯腰时，使患者双足离地，并左右摆动，再将臀部突然一顶，使突出物(髓核或滑膜)回归原位，解除椎体板块移位或突出物造成的神经压迫。医生的上述动作主要分为三个关键步骤：当医生反背患者时，患者离地通过腰以下的自身重量进行一段时间的持续牵引，使腰椎间隙增大；通过医生的前后抖动和左右摇晃，松解神经根的粘连，改善突出组织与周围组织的位置关系；医生快速伸膝挺臀，使患者腰椎突然后伸(前凸)，使突出物(腰椎间盘、关节滑膜)回纳，使患者关节复位，腰椎恢复到正常生理曲度。

“反背法”虽然具有很好的治疗效果，但是该方法存在着一定的局限性，主要体现在：1)只适用于医生比较高大，患者相对瘦小的情形，当对于体重较大的患者，医生应充分评估是否有力量顺利完成反背法，不可勉强操作；2)采用反背法治疗腰椎疾病时，对医生体力产生显著消耗，导致医生每天的接诊数量有限；3)反背法的康复疗效很大程度上依赖于医生的经验，缺乏明确的、系统的量化指标。

现有的腰椎康复治疗仪器通常仅仅带动腰部进行扭动，并不适合腰间盘突出患者，不能根据腰椎疾病的康复机理进行有效的康复训练。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的人工背起患者康复治疗效率低、治疗方式不精准的缺陷，提供一种基于人机工程学的、安全可靠的、能够根据不同身材实现精准化治疗的刚柔耦合腰椎康复治疗器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：包括：安装平台、安装在所述安装平台上的俯仰驱动电机、一端与所述俯仰驱动电机的输出轴连接的俯仰驱动连杆、与所述俯仰驱动连杆的另一端转动连接的俯仰安装架、与所述俯仰安装架转动连接的背部支撑架、设置在所述背部支撑架前端的柔性弧形背板以及对称安装在所述俯仰安装架左右两侧的腰椎驱动机构；所述腰椎驱动机构包括：安装外壳、安装在所述安装外壳上的腰椎驱动电机、与所述腰椎驱动电机的输出轴同轴连接的主动带轮、通过同步带与所述主动带轮连接的从动带轮、位于所述柔性弧形背板下方的腰椎支撑板以及腰椎转动连杆；所述腰椎转动连杆的两端与所述腰椎支撑板固定连接，且腰椎转动连杆穿过左右两侧的从动带轮并与两从动带轮固定连接；所述安装外壳的上下两侧对称设置有张紧套筒，张紧套筒内设置有张紧弹簧；所述张紧弹簧的一端顶紧在所述张紧套筒的内壁上，另一端顶紧在一张紧块上，所述张紧块抵靠在所述同步带的外侧面上。

进一步地，还包括左右对称平行安装在所述安装平台上的左右两个背部摆动推杆，所述背部摆动推杆的伸缩端通过万向节连接到所述背部支撑架上。

进一步地，还包括安装在背部支撑架上的弧形背板支撑推杆，所述弧形背板支撑推杆的伸缩端转动连接有一支撑连杆，所述支撑连杆的一端通过转轴连接有支撑轮，另一端通过转轴与所述背部支撑架转动连接。

进一步地，所述背部支撑架的下端固定安装有背板下安装块，所述背部支撑架的上端滑动连接有背板上安装架，所述柔性弧形背板的两端均通过转轴与所述背板上安装块和所述背板下安装块转动连接。

进一步地，所述背部支撑架的左右两侧安装有第一丝杆螺母机构，所述柔性弧形背板的上端与所述第一丝杆螺母机构的螺母固定连接。

进一步地，还包括设置在所述柔性弧形背板下部的第一人体固定机构以及滑动安装在所述背部支撑架上且位于所述第一人体固定机构上方的第二人体固定机构；所述第一人体固定机构包括固定安装在所述背部支撑架上的左右两端的两第一U型块、与所述第一U型块固定连接的第一弧板安装块、一端与所述第一弧板安装块转动连接的第一支撑弧板、分别转动连接在所述第一支撑弧板的另一端的第一前调节板和第一后调节板；左右两个第一前调节板和左右两个第一后调节板之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间。

进一步地，所述第二人体固定机构包括：对称设置在所述背部支撑架左右两侧的第二丝杆螺母机构，与所述第二丝杆螺母机构的螺母固定连接的第一衔接块、与所述第一衔接块固定连接的第二U型块、与所述第二U型块活动连接的第二弧板安装块、一端与所述第二弧板安装块转动连接的第二支撑弧板、分别转动连接在所述第二支撑弧板另一端的第二前调节板和第二后调节板，左右两个第一前调节板和左右两个第一后调节板之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间；所述第二弧板安装块上设置有长方形孔，所述第二弧板安装块从所述第二U型块的开口端插入所述第二U型块后，通过第二方轴依次穿过第二U型块和长方形孔将第二弧板安装块与所述第二U型块连接；所述长方形孔与所述第二方轴之间安装有顶紧二者的顶紧弹簧。

进一步地，还包括车架以及安装在车架上的竖向升降腿，所述安装平台安装在所述竖向升降腿的上端。

进一步地，所述腰椎支撑板的前端设置有弧形靠垫。

更进一步地，所述第一前调节板、第一后调节板、第二前调节板和第二后调节板的端部均固定连接有柔性连接带，通过调节对应的左右两条柔性连接带的连接长度适应不同腰围的患者。

本发明的一种刚柔耦合腰椎康复治疗器的有益效果是：

1、通过俯仰驱动电机带动俯仰安装架转动将患者背起，并通过两个对称设置的腰椎驱动电机同时转动带动腰椎支撑板上下摆动，进而实现患者腰椎的重复训练，并且通过控制两个腰椎驱动电机转动不同角度改变整个腰椎摆动机构的刚度，实现将承托有人重量的腰椎支撑板保持在某个位置，实现变刚度柔性驱动，更接近康复医师背起患者进行腰椎康复训练的状态。

2、采用柔性弧形背板与患者的背部接触，降低患者对刚性机器的不适应心理，并且根据患者背部的弧度可以通过第一丝杆螺母机构改变柔性弧形背板的弧度，同时通过调节设置在柔性弧形背板背面的弧形背板支撑推杆的伸缩保持很好的支撑柔性弧形背板。

3、可以通过将一个背部摆动推杆伸长，同时另一个背部摆动推杆缩回实现带动患者的左右摆动。

4、第二人体固定机构的高度可根据需要固定人体的位置上下调节，能够适应不同身高的患者，第一人体固定机构和第二人体固定机构容纳人体的空间均可调节，能够适应不同胖瘦的患者。

附图说明

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。

图1是本发明实施例前视角立体结构图；

图2是本发明实施例后视角立体结构图；

图3是本发明实施例弧形背板支撑部分结构图；

图4是本发明实施例腰椎运动驱动立体结构图；

图5是本发明实施例腰椎运动机构在初始状态示意图；

图6是本发明实施例腰椎运动机构在推动腰椎训练状态示意图；

图7是本发明实施例腰椎运动机构保持在某个位置不动状态示意图。

图8是本发明实施例部分结构图；

图9是本发明实施例第一人体固定机构立体图；

图10是本发明实施例第二人体固定机构立体图；

图11是本发明实施例第二人体固定机构部分放大图；

图12是本发明实施例柔性弧形背板安装结构立体图。

图中:1、安装平台，2、俯仰驱动电机，3、俯仰驱动连杆，4、俯仰安装架，5、背部支撑架，6、柔性弧形背板，7、安装外壳，8、腰椎驱动电机，9、主动带轮，10、同步带，11、从动带轮，12、腰椎支撑板，13、腰椎转动连杆，14、张紧套筒，15、张紧弹簧，16、张紧块，17、背部摆动推杆，18、万向节，19、弧形背板支撑推杆，20、支撑连杆，21、支撑轮，22、第一丝杆螺母机构，23、第一人体固定机构，230、第一U型块，231、第一支撑弧板，232、第一前调节板，233、第一后调节板，234、第一弧板安装块，235、第一方轴，24、第二人体固定机构，240、第二丝杆螺母机构，241、第一衔接块，242、第二U型块，243、第二支撑弧板，244、第二前调节板，245、第二后调节板，246、顶紧弹簧，247、第二弧板安装块，2471、长方形孔，248、第二方轴，25、竖向升降腿，26、车架，28、弧形靠垫，29、柔性连接带，30、背板下安装块，31、背板上安装块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本说明书中的“前”、“后”、“左”、“右”以康复治疗器正常放在地面上时，患者后背靠着背板后，患者的“前”、“后”、“左”、“右”为基准。

如图1-图12所示的本发明的一种刚柔耦合腰椎康复治疗器的具体实施例，包括：能够通过四个轮子移动的车架26、车架26上安装有两条竖向升降腿25，竖向升降腿25的上端固定安装平台1。

本发明实施例的刚柔耦合腰椎康复治疗器包括将患者背起的俯仰背起机构、带动人体上身左右摆动的背部摆动机构以及将患者背起后推动患者腰椎前后摆动的腰椎摆动机构。

参见图1和图2，其中俯仰背起机构包括安装在安装平台1上的俯仰驱动电机2、一端与俯仰驱动电机2的输出轴连接的俯仰驱动连杆3、与俯仰驱动连杆3的另一端转动连接的俯仰安装架4、与俯仰安装架4转动连接的背部支撑架5、设置在背部支撑架5前端的柔性弧形背板6。本发明实施例中的柔性弧形背板6可采用高弹性高分子材料等。

参见图12，背部支撑架5的下端固定安装有背板下安装块30，背部支撑架,5的上端滑动连接有背板上安装架31，柔性弧形背板6的两端均通过转轴与背板上安装块31和背板下安装块30转动连接。

背部支撑架5的左右两侧安装有第一丝杆螺母机构22，背板上安装架与第一丝杆螺母机构22的螺母固定连接，通过第一丝杆螺母机构22带动柔性弧形背板6运动来调整柔性弧形背板6的弧度以适应不同患者后背的弯曲度。

结合图2和图3，由于柔性弧形背板6具有一定的柔性，患者躺在其上时，难免会造成其变形，本发明实施例在柔性弧形背板6的背面设置了支撑机构，以保证腰椎康复治疗的舒适性和安全性。本发明实施例还包括安装在背部支撑架5上的弧形背板支撑推杆19，弧形背板支撑推杆19的伸缩端转动连接有一支撑连杆20，支撑连杆20的一端通过转轴连接有支撑轮21，另一端通过转轴与背部支撑架5转动连接。通过柔性弧形背板6承受的压力信号等反馈，调节弧形背板支撑推杆19伸缩量以保证对柔性弧形背板6的承托，同时又不会使支撑轮21脱离柔性弧形背板6，能够柔性的支撑柔性弧形背板6，保护患者的安全。

参见图4-图7，腰椎摆动机构通过两个腰椎驱动机构协同完成，两个腰椎驱动机构对称安装在俯仰安装架4左右两侧。通过两个腰椎驱动机构的协同动作能够实现腰椎的前后摆动以及固定在某个位置。腰椎驱动机构包括：安装在俯仰安装架4上的安装外壳7、安装在安装外壳7上的腰椎驱动电机8、与腰椎驱动电机8的输出轴同轴连接的主动带轮9、通过同步带10与主动带轮9连接的从动带轮11；腰椎摆动机构还包括位于柔性弧形背板6下方的腰椎支撑板12以及腰椎转动连杆13；腰椎转动连杆13的两端与腰椎支撑板12固定连接，且腰椎转动连杆13穿过左右两侧的从动带轮11并与两从动带轮11固定连接；安装外壳7的上下两侧对称设置有张紧套筒14，张紧套筒14内设置有张紧弹簧15；张紧弹簧15的一端顶紧在张紧套筒14的内壁上，另一端顶紧在一张紧块16上，张紧块16抵靠在同步带10的外侧面上。

腰椎摆动机构的具体工作原理为：

如图5所示为腰椎摆动机构的初始状态，此时腰椎支撑板12一般与竖直面的夹角为0度，左右两侧的同步带10的上下两侧的张紧弹簧15对称的压住同步带10，此时两同步带10为初始预紧状态。

如图6所示为驱动腰椎支撑板12向上摆动θ1角度的状态图，左主动带轮和右主动带轮同步驱动左从动带轮和右从动带轮共同逆时针旋转θ1角度，两从动带轮共同驱动腰椎转动连杆13逆时针转动θ1角度，从而通过腰椎支撑板12推动人体的腰椎向上转动。此种状态下和初始预紧状态下的整体机构的刚度一致。

如图7所示为保持腰椎支撑板12向上摆动θ1角度后保持不动的状态图，将左主动带轮继续逆时针转动△θ角度，而同时将右主动带轮顺时针转动△θ角度，此时左同步带上侧的张紧弹簧15压缩，左同步带上部分张力增大；左同步带下侧的张紧弹簧15伸长，左同步带下部分张力减小，对左从动带轮产生扭矩T1。右同步带上侧的张紧弹簧15伸长，右同步带上部分张力减小；右同步带下侧的张紧弹簧15压缩，右同步带下部分张力增大，对右从动带轮产生扭矩T2；作用于两从动带轮上的扭矩大小相等，方向相反，可以抵消，依次能够保持腰椎支撑板12的位置不变。再此状态下，作用于两个从动带轮上的扭矩均增大，腰椎支撑板12位置改变难度增大，因此输出刚度增大。

参见图1-图3，本发明实施例的背部摆动机构包括左右对称平行安装在安装平台1上的左右两个背部摆动推杆17，背部摆动推杆17的伸缩端通过万向节18连接到背部支撑架5上。通过控制其中一个背部摆动推杆17伸长，同时另一个背部摆动推杆17收缩实现将人体背起后带动人体的上身左右摆动，进行腰部训练。也可以控制两个背部摆动推杆17同时伸缩改变人体被背起后上仰的角度，同时可以进行腰部的往复仰卧运动康复训练。

参见图1、图2以及图8-图11，为了增加康复训练的安全性，本发明实施例还包括设置在柔性弧形背板6下部的第一人体固定机构23以及滑动安装在背部支撑架5上且位于第一人体固定机构23上方的第二人体固定机构24；第一人体固定机构23包括固定安装在背部支撑架5上的左右两端的两个第一U型块230、与第一U型块230固定连接的第一弧板安装块234、一端与第一弧板安装块234转动连接的第一支撑弧板231、分别转动连接在第一支撑弧板231的另一端的第一前调节板232和第一后调节板233；左右两个第一前调节板232和左右两个第一后调节板233之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间。第一弧板安装块234从第一U型块230得开口出装入第一U型块230，然后通过第一方轴235将二者固定连接，方便第一人体固定机构23的拆装。

具体地，第二人体固定机构24包括：对称设置在背部支撑架5左右两侧的第二丝杆螺母机构240，与第二丝杆螺母机构240的螺母固定连接的第一衔接块241、与第一衔接块241固定连接的第二U型块242、与第二U型块242活动连接的第二弧板安装块247、一端与第二弧板安装块247转动连接的第二支撑弧板243、分别转动连接在第二支撑弧板243另一端的第二前调节板244和第二后调节板245，左右两个第一前调节板232和左右两个第一后调节板233之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间；第二弧板安装块247上设置有长方形孔2471，第二弧板安装块247从第二U型块242的开口端插入第二U型块242后，通过第二方轴248依次穿过第二U型块242和长方形孔2471将第二弧板安装块247与第二U型块242连接；长方形孔2471与第二方轴248之间安装有顶紧二者的顶紧弹簧246。第一前调节板232、第一后调节板233、第二前调节板244和第二后调节板245的端部均固定连接有柔性连接带29，通过调节对应的左右两条柔性连接带29的连接长度适应不同腰围的患者。柔性连接带29可以采用织物结构通过安全扣或者粘扣带将两端固定在一起，也可以采用塑胶能稍微硬的材料，通过定位柱插入不同位置的定位孔实现调节。

为了使机器能够更好的贴合人体的腰椎，腰椎支撑板12的前端设置有弧形靠垫27。

本发明实施例的工作过程为：

首先向外扳动第一前调节板232和第二前调节板244，使患者紧贴柔性弧形背板6和腰椎支撑板12站立，然后根据人的身材调整第二人体固定机构24的高度，使第二人体固定机构24在患者的腋下将人体固定；接着通过柔性连接带29将人的上身固定在康复治疗器上；接着启动俯仰驱动电机2带动柔性弧形背板6向上翻转，将患者背起，此时患者的下腰椎将与腰椎支撑板12脱离，启动两腰椎驱动电机8，使两从动带轮11同步转动相同的角度，推动腰椎向下往复运动，以实现对腰椎的康复治疗。可以将腰椎支撑在一个合适的角度，然后控制左右两侧的背部摆动推杆17一个伸长一个收缩，对腰部进行扭动训练，也同样是对腰椎的康复治疗训练。

本发明的刚柔耦合腰椎康复治疗器根据腰椎康复治疗的机理，定制化的、精准化的做腰椎康复训练，目前市面上还没有类似合理的对腰椎小关节综合症和腰间盘突出症的患者进行康复治疗的柔性的辅助器械，具有非常好的市场前景。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：包括：安装平台(1)、安装在所述安装平台(1)上的俯仰驱动电机(2)、一端与所述俯仰驱动电机(2)的输出轴连接的俯仰驱动连杆(3)、与所述俯仰驱动连杆(3)的另一端转动连接的俯仰安装架(4)、与所述俯仰安装架(4)转动连接的背部支撑架(5)、设置在所述背部支撑架(5)前端的柔性弧形背板(6)以及对称安装在所述俯仰安装架(4)左右两侧的腰椎驱动机构；所述腰椎驱动机构包括：安装外壳(7)、安装在所述安装外壳(7)上的腰椎驱动电机(8)、与所述腰椎驱动电机(8)的输出轴同轴连接的主动带轮(9)、通过同步带(10)与所述主动带轮(9)连接的从动带轮(11)、位于所述柔性弧形背板(6)下方的腰椎支撑板(12)以及腰椎转动连杆(13)；所述腰椎转动连杆(13)的两端与所述腰椎支撑板(12)固定连接，且腰椎转动连杆(13)穿过左右两侧的从动带轮(11)并与两从动带轮(11)固定连接；所述安装外壳(7)的上下两侧对称设置有张紧套筒(14)，张紧套筒(14)内设置有张紧弹簧(15)；所述张紧弹簧(15)的一端顶紧在所述张紧套筒(14)的内壁上，另一端顶紧在一张紧块(16)上，所述张紧块(16)抵靠在所述同步带(10)的外侧面上。

2.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：还包括左右对称平行安装在所述安装平台(1)上的左右两个背部摆动推杆(17)，所述背部摆动推杆(17)的伸缩端通过万向节(18)连接到所述背部支撑架(5)上。

3.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：还包括安装在背部支撑架(5)上的弧形背板支撑推杆(19)，所述弧形背板支撑推杆(19)的伸缩端转动连接有一支撑连杆(20)；所述支撑连杆(20)的一端通过转轴连接有支撑轮(21)，另一端通过转轴与所述背部支撑架(5)转动连接。

4.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：所述背部支撑架(5)的下端固定安装有背板下安装块(30)，所述背部支撑架(5)的上端滑动连接有背板上安装架(31)，所述柔性弧形背板(6)的两端均通过转轴与所述背板上安装块(31)和所述背板下安装块(30)转动连接。

5.根据权利要求4所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：所述背部支撑架(5)的左右两侧安装有第一丝杆螺母机构(22)，所述柔性弧形背板(6)的上端与所述第一丝杆螺母机构(22)的螺母固定连接。

6.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：还包括设置在所述柔性弧形背板(6)下部的第一人体固定机构(23)以及滑动安装在所述背部支撑架(5)上且位于所述第一人体固定机构(23)上方的第二人体固定机构(24)；所述第一人体固定机构(23)包括固定安装在所述背部支撑架(5)上的左右两端的两个第一U型块(230)、与所述第一U型块(230)固定连接的第一弧板安装块(234)、一端与所述第一弧板安装块(234)转动连接的第一支撑弧板(231)、分别转动连接在所述第一支撑弧板(231)的另一端的第一前调节板(232)和第一后调节板(233)；左右两个第一前调节板(232)和左右两个第一后调节板(233)之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间。

7.根据权利要求6所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：所述第二人体固定机构(24)包括：对称设置在所述背部支撑架(5)左右两侧的第二丝杆螺母机构(240)，与所述第二丝杆螺母机构(240)的螺母固定连接的第一衔接块(241)、与所述第一衔接块(241)固定连接的第二U型块(242)、与所述第二U型块(242)活动连接的第二弧板安装块(247)、一端与所述第二弧板安装块(247)转动连接的第二支撑弧板(243)、分别转动连接在所述第二支撑弧板(243)另一端的第二前调节板(244)和第二后调节板(245)，左右两个第一前调节板(232)和左右两个第一后调节板(233)之间形成容纳人体腰下部的圆弧状空间；所述第二弧板安装块(247)上设置有长方形孔(2471)，所述第二弧板安装块(247)从所述第二U型块(242)的开口端插入所述第二U型块(242)后，通过第二方轴(248)依次穿过第二U型块(242)和长方形孔(2471)将第二弧板安装块(247)与所述第二U型块(242)连接；所述长方形孔(2471)与所述第二方轴(248)之间安装有顶紧二者的顶紧弹簧(246)。

8.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：还包括车架(26)以及安装在车架(26)上的竖向升降腿(25)，所述安装平台(1)安装在所述竖向升降腿(25)的上端。

9.根据权利要求1所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：所述腰椎支撑板(12)的前端设置有弧形靠垫(27)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的刚柔耦合腰椎康复治疗器，其特征在于：所述第一前调节板(232)、第一后调节板(233)、第二前调节板(244)和第二后调节板(245)的端部均固定连接有柔性连接带(29)，通过调节对应的左右两条柔性连接带(29)的连接长度适应不同腰围的患者。

Images