CN114129390B - 一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，包括胸部支撑板、背部支撑板、颈托枕托调节装置、直线推杆电机驱动装置、导轨滑块装置、绑带、姿态传感器、硬性背带、中央控制器；胸部支撑板和背部支撑板通过绑带和硬性背带相连接；姿态传感器固定于颈托枕托调节装置上；中央控制器固定于背部支撑板上；直线推杆电机驱动装置的数量为4个，每2个所述直线推杆电机驱动装置组成一组，分别为第一组直线推杆电机驱动装置和第二组直线推杆电机驱动装置。本发明通过4个直线推杆电机就能实现颈部的左右侧弯、水平旋转、前屈后伸、纵向拉伸四个自由度的牵引，相对于大型牵引设备和手动牵引，本发明解决了移动和不方便的问题，并降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及外骨骼技术领域，尤其涉及一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼。
背景技术
现如今，颈椎病是脊柱疾病中最常见的疾病，引起颈椎病的因素有很多，如头部前倾、颈部紧张、压力、抑郁、运动、职业等，颈椎椎体小也是引起颈椎病的因素之一。它的症状主要包括颈部和手臂疼痛以及手臂和手指麻木，颈部疼痛的患病率为22.1％，办公室和在电脑前的工作人员发病率最高，为21.3％。目前，颈椎病的治疗主要分为手术治疗和非手术(保守)治疗，对于一般的颈椎病，非手术治疗的疗效好，种类多，且不良反应小，亲和力高，临床上对颈椎病的治疗总发展趋势已逐渐发展为非手术疗法为主的治疗方法。在非手术治疗中，颈椎牵引一直被认为是最主要的治疗方法之一。
牵引方法也可分为手动牵引和机械牵引，虽然手动牵引的康复效果好，但是治疗方法费时费力，这让部分患者不能得到及时的治疗。机械牵引不但可以提高治疗的准确性和稳定性，也能帮助医生提高治疗效率。目前市面上帮助康复颈椎病的辅助设备大多都是其固定作用或者只能实现单自由度的牵引，类似于颈托固定器和脊柱矫形器，其目的只是避免让患者遭受二次伤害。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种结构简单，能够适合不同体型患者穿戴，帮助患者进行康复牵引，并且能够精确感应和控制的颈椎牵引外骨骼，以解决上述缺陷。
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通过机械牵引使得帮助康复颈椎病的辅助设备提高治疗的准确性和稳定性，也能帮助医生提高治疗的效率。
本发明通过第二组直线推杆电机驱动装置中前后对称的电机可实现颈部的前屈后伸以及纵向拉伸的牵引治疗，通过第一组直线推杆电机驱动装置中左右对称的电机可实现颈部的左右侧弯和水平旋转的牵引治疗。本发明通过四个直线推杆电机就能实现颈部的左右侧弯、水平旋转、前屈后伸、纵向拉伸四个自由度的牵引，相对于医院的大型牵引设备和临床的手动牵引，本发明解决了移动、使用不方便的问题，并且降低了成本。
为实现以上目的，本发明提供了一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，包括胸部支撑板、背部支撑板、颈托枕托调节装置、直线推杆电机驱动装置、导轨滑块装置、绑带、姿态传感器、硬性背带、中央控制器；所述胸部支撑板和所述背部支撑板通过所述绑带和所述硬性背带相连接；所述姿态传感器固定于所述颈托枕托调节装置上；所述中央控制器固定于所述背部支撑板上；所述直线推杆电机驱动装置的数量为4个，每2个所述直线推杆电机驱动装置组成一组，分别为第一组直线推杆电机驱动装置和第二组直线推杆电机驱动装置。
进一步地，所述第一组直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述导轨滑块装置相连接。
进一步地，所述第二组直线推杆电机驱动装置中，其中一个所述直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述胸部支撑板相连接；另一个所述直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述背部支撑板相连接。
进一步地，所述直线推杆电机驱动装置包括电机-万向节连接件、直线推杆电机、电机-传感器连接件、压力传感器、传感器-万向节连接件和万向节；所述直线推杆电机的底端安装有所述电机-万向节连接件，所述直线推杆电机的顶端与所述电机-传感器连接件相连接，所述电机-传感器连接件上设置有所述压力传感器，所述压力传感器的另一端与所述传感器-万向节连接件相连接，所述压力传感器可以检测所述直线推杆电机的力的信号，并将所述信号传递给所述中央控制器，所述中央控制器根据所述信号控制所述直线推杆电机力的输出。
进一步地，所述颈托枕托调节装置包括颈托、颈托插条、旋钮柱塞和枕托；所述颈托插条的一端与所述颈托通过螺钉固定连接，所述颈托插条的另一端与所述枕托相连接；所述旋钮柱塞通过螺纹连接固定在所述枕托上，通过所述颈托插条和所述旋钮柱塞的配合可调节所述颈托插条的限位，进而调整所述颈托和所述枕托之间的距离。
进一步地，所述姿态传感器通过螺钉连接固定于所述枕托上，所述姿态传感器测量所述枕托的角度信号，并将所述角度信号传递给所述中央控制器，所述中央控制器根据所述角度信号控制所述直线推杆电机的位移量，从而控制所述枕托的转动。
进一步地，所述导轨滑块装置包括万向节、底座、滑块和导轨，所述导轨固定在所述胸部支撑板的两侧，所述滑块与所述导轨相连接，所述底座固定安装在所述滑块上，所述万向节与所述底座固定连接。
进一步地，所述中央控制器包括角度信号分析模块、力信号分析模块、角度控制单元和力控制单元；所述角度信号分析模块接受来自所述姿态传感器的角度信号，所述力信号分析模块接受来自所述压力传感器的力的信号；所述角度控制单元控制所述直线推杆电机驱动装置的位移量，所述力控制单元控制所述直线推杆电机驱动装置的力的大小，以达到精确控制的目的。
进一步地，所述导轨滑块装置可以改变所述直线推杆电机驱动装置的力的方向，当所述滑块处在距离人体头部远的一端时，所述直线推杆电机驱动装置的力的方向为从左到右或者从右到左，所述直线推杆电机驱动装置在这时可以完成水平旋转的牵引；当所述滑块处在距离人体头部近的一端时，所述直线推杆电机驱动装置的力的方向为从下到上，所述直线推杆电机驱动装置在这时可以完成左右侧弯的牵引。
进一步地，所述绑带的内部为柔性缓冲材料，所述硬性背带和所述颈托插条均为刚性铝合金材料，以此来保证牵引的精度
与传统方法和装置相比，本发明具备以下有益效果：
本发明通过第二组直线推杆电机驱动装置中前后对称的电机可实现颈部的前屈后伸以及纵向拉伸的牵引治疗，通过第一组直线推杆电机驱动装置中左右对称的电机可实现颈部的左右侧弯和水平旋转的牵引治疗。本发明通过四个直线推杆电机就能实现颈部的左右侧弯、水平旋转、前屈后伸、纵向拉伸四个自由度的牵引，相对于医院的大型牵引设备和临床的手动牵引，本发明解决了移动、使用不方便的问题，并且降低了成本。
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为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼整体结构示意图；
图2为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼整体结构侧面示意图；
图3为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼整体结构背部示意图；
图4为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼直线推杆电机驱动装置示意图；
图5为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼颈托枕托调节装置示意图；
图6为本发明的一个较佳实施例的一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼导轨滑块装置示意图。
其中，1-胸部支撑板，2-导轨，3-滑块，4-万向节，5-电机-万向节连接件，6-直线推杆电机，7-颈托，8-传感器-万向节连接件，9-压力传感器，10-电机-传感器连接件，11-背部支撑板，12-颈托插条，13-枕托，14-旋钮柱塞，15-硬性背带，16-绑带，17-姿态传感器，18-颈托插条第一孔，19-颈托插条第二孔，20-枕托侧孔，21-底座，22-中央控制器。
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。
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。
本发明所述驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼的一种实施方式，结合图1、图2和图3，颈托7和胸部支撑板1、枕托13和背部支撑板11通过直线推杆电机驱动装置连接，颈托7和枕托13通过颈托插条12连接，并且距离可调，胸部支撑板1和背部支撑板11通过绑带16和硬性背带15连接。
如图4所示，直线推杆电机驱动装置包括电机-万向节连接件5，直线推杆电机6，电机-传感器连接件10，压力传感器9，传感器-万向节连接件8，万向节4；直线推杆电机6底端安装有电机-万向节连接件5，直线推杆电机6顶端与电机-传感器连接件10连接，电机-传感器连接件10上设置有压力传感器9，压力传感器9的另一端与传感器-万向节连接件8连接，压力传感器9可以检测直线推杆电机力的信号，并将信号传递给中央控制器22，中央控制器22根据检测到的信号控制直线推杆电机6的力。
如图5所示，颈托枕托调节装置包括颈托7，颈托插条12，旋钮柱塞14，枕托13，姿态传感器17，颈托插条12的孔18、孔19与颈托7通过螺钉连接。颈托插条12的另一端连接到枕托13的通孔20，旋钮柱塞14通过螺纹连接固定在孔20上，在颈托插条12和旋钮柱塞14配合的情况下可调节颈托插条12的限位，调整颈托7和枕托13之间的距离，姿态传感器17与枕托13固定，通过螺钉连接，所述姿态传感器17测量枕托13的角度信号，并将信号传递给中央控制器22，中央控制器22根据检测到的信号控制直线推杆电机6的位移量，从而控制枕托13的转动。
如图6所示，导轨滑块装置包括万向节4，底座21，滑块3，导轨2，导轨2固定在胸部支撑板1的两侧，滑块3与导轨2连接，底座21安装在滑块3上，万向节4与底座21固定连接。
使用时，将颈托7、枕托13、胸部支撑板1、背部支撑板11贴合在患者躯干部以及头部，硬性背带15绕过患者肩膀将胸部支撑板1与背部支撑板11固定起来，绑带16绕过患者腰部将胸部支撑板1与背部支撑板11相连，颈托插条12一端与颈托7固定，另一端与枕托13固定，通过旋钮柱塞14来调节颈托7与枕托13的距离，直线推杆电机6通电之前，第一组直线推杆电机驱动装置中左右两侧的直线推杆电机6底端的滑块3位于导轨2上距离人体头部远的那一端时，直线推杆电机6相对于人体头部力的方向为水平从左到右或者从右到左，第一组直线推杆电机驱动装置中左右两侧直线推杆电机6在这时可以完成水平旋转的牵引动作。当第二组直线推杆电机驱动装置中前后两个直线推杆电机6通电但两侧直线推杆电机6不通电时，可以完成前屈后伸和纵向拉伸两个自由度的牵引动作，这时左右两侧直线推杆电机6底部的滑块3会运动到离人体头部近的那一段，左右两侧的直线推杆电机6对于人体头部力的方向会改变为从下到上，在这一情况下左右两侧直线推杆电机6会完成对患者的左右侧弯牵引动作。通过四个直线推杆电机6以及左右两侧的导轨滑块装置，该驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼可以对患者进行前屈后伸、左右侧弯、水平旋转、纵向拉伸四个自由度的被动康复训练。
本发明通过在直线推杆电机6顶端和枕托13处安装压力传感器9和姿态传感器17，可以实时检测出直线推杆电机6力的大小以及患者头部牵引的角度，并将信号反馈给中央控制器22，再由中央控制器22控制直线推杆电机6进行输出，达到精确控制的目的，同时也给患者带来更好的体验。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员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 (6)
1.一种驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，包括胸部支撑板、背部支撑板、颈托枕托调节装置、直线推杆电机驱动装置、导轨滑块装置、绑带、姿态传感器、硬性背带、中央控制器；所述胸部支撑板和所述背部支撑板通过所述绑带和所述硬性背带相连接；所述姿态传感器固定于所述颈托枕托调节装置上；所述中央控制器固定于所述背部支撑板上；所述直线推杆电机驱动装置的数量为4个，每2个所述直线推杆电机驱动装置组成一组，分别为第一组直线推杆电机驱动装置和第二组直线推杆电机驱动装置；
所述第一组直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述导轨滑块装置相连接；
所述第二组直线推杆电机驱动装置中，其中一个所述直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述胸部支撑板相连接；另一个所述直线推杆电机驱动装置的一端与所述颈托枕托调节装置相连接，另一端与所述背部支撑板相连接；
所述直线推杆电机驱动装置包括电机-万向节连接件、直线推杆电机、电机-传感器连接件、压力传感器、传感器-万向节连接件和万向节；所述直线推杆电机的底端安装有所述电机-万向节连接件，所述直线推杆电机的顶端与所述电机-传感器连接件相连接，所述电机-传感器连接件上设置有所述压力传感器，所述压力传感器的另一端与所述传感器-万向节连接件相连接，所述压力传感器可以检测所述直线推杆电机的力的信号，并将所述信号传递给所述中央控制器，所述中央控制器根据所述信号控制所述直线推杆电机力的输出；
所述导轨滑块装置包括万向节、底座、滑块和导轨，所述导轨固定在所述胸部支撑板的两侧，所述滑块与所述导轨相连接，所述底座固定安装在所述滑块上，所述万向节与所述底座固定连接。
2.如权利要求1所述的驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，所述颈托枕托调节装置包括颈托、颈托插条、旋钮柱塞和枕托；所述颈托插条的一端与所述颈托通过螺钉固定连接，所述颈托插条的另一端与所述枕托相连接；所述旋钮柱塞通过螺纹连接固定在所述枕托上，通过所述颈托插条和所述旋钮柱塞的配合可调节所述颈托插条的限位，进而调整所述颈托和所述枕托之间的距离。
3.如权利要求2所述的驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，所述姿态传感器通过螺钉连接固定于所述枕托上，所述姿态传感器测量所述枕托的角度信号，并将所述角度信号传递给所述中央控制器，所述中央控制器根据所述角度信号控制所述直线推杆电机的位移量，从而控制所述枕托的转动。
4.如权利要求1所述的驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，所述中央控制器包括角度信号分析模块、力信号分析模块、角度控制单元和力控制单元；所述角度信号分析模块接受来自所述姿态传感器的角度信号，所述力信号分析模块接受来自所述压力传感器的力的信号；所述角度控制单元控制所述直线推杆电机驱动装置的位移量，所述力控制单元控制所述直线推杆电机驱动装置的力的大小，以达到精确控制的目的。
5.如权利要求1所述的驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，所述导轨滑块装置可以改变所述直线推杆电机驱动装置的力的方向，当所述滑块处在距离人体头部远的一端时，所述直线推杆电机驱动装置的力的方向为从左到右或者从右到左，所述直线推杆电机驱动装置在这时可以完成水平旋转的牵引；当所述滑块处在距离人体头部近的一端时，所述直线推杆电机驱动装置的力的方向为从下到上，所述直线推杆电机驱动装置在这时可以完成左右侧弯的牵引。
6.如权利要求2所述的驱动力方向可调节的颈椎牵引外骨骼，其特征在于，所述绑带的内部为柔性缓冲材料，所述硬性背带和所述颈托插条均为刚性铝合金材料，以此来保证牵引的精度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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