CN115919524A - 一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置，涉及脊柱减压牵引装置技术领域，采用韦伯费希纳定律构成机械牵引力E(t)与牵引时间t之间的关系模型，机壳体内设置牵引部，牵引部延伸连接头枕部或者患者腰部的绑带；第一支撑部内贯穿设置的腋下支撑部用于支撑患者腋下；第一支撑部侧部设置用于支撑患者下半身和脚部的第二支撑部和称重部，第一支撑部和第二支撑部底部设置间距调整部，间距调整部下方设置旋转举升部。本发明设置有颈椎牵引模式和腰椎牵引模式，能够调整第一支撑部和第二支撑部之间间距来适应不同身高的患者，能够调整牵引力道大小和方向，降低患者腰椎或者颈椎的压力，避免引起患者肌肉出现牵张反射。

Description

一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置

技术领域

本发明涉及脊柱减压牵引装置技术领域，具体为一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置。

背景技术

韦伯-费希纳定律是表明心理量和物理量之间关系的定律。德国生理学家韦伯发现同一刺激差别量必须达到一定比例，才能引起差别感觉。这一比例是个常数，用公式表示：ΔI(差别阈限)/I(标准刺激强度)=k(常数/韦伯分数)，这就是韦伯定律。把最小可觉差（连续的差别阈限）作为感觉量的单位，即每增加一个差别阈限，心理量增加一个单位。感觉量与物理量的对数值成正比也就是说感觉量的增加落后于物理量的增加，物理量成几何级数增长，心理量成算术级数增长，这个经验公式被称为费希纳定律或韦伯-费希纳定律。

运用韦伯费希纳定律公式和设备拉力变化的需求，计算出所需要的K常数，根据常数得出拉力变量，使变量始终低于肌肉的感觉量，使整个治疗过程肌肉都处于放松状态。

目前，我司技术研发人员经过研究发现，传统脊柱牵引在拉力作用到脊柱上时，脊柱周围肌肉肌梭感受器收到拉力的刺激，会引起较强的牵张反射，是肌肉处于紧张状态，和牵引力对抗，使椎间盘内压力无法降低，甚至会加大椎间盘内压力，严重影响牵引效果，并且极度的不舒适。

而现有的专利一种基于韦伯费希纳定律建立触觉体感舒适度模型的方法，申请日为20140701，申请号为CN201410308512.4，公开了以下技术内容：基于韦伯费希纳定律的触觉体感舒适度模型，本发明首根据韦伯-费希纳定律构造物理刺激与感觉量之间的关系模型；然后根据经验提出感觉量与舒适度之间的函数关系；最后通过实验数据对模型参数进行拟合，得到触觉体感舒适度模型，该模型可用于洗浴护理机器人搓澡过程的优化控制，也可用于相关智能人机工程设备的控制系统。该申请虽然提出了一种数学模型，但是与本申请中的关系模型截然不同，本申请关系模型中，机械牵引力E(t)随着牵引时间t的变化而变化，且该申请并没有提供一种能够进行脊柱减压牵引装置，因此，本申请解决了该申请所不能解决的技术问题，具有突出的实质性特点和显著地进步。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置，它采用了独特的韦伯费希纳定律关系模型，机械牵引力E(t)随着牵引时间t的变化而呈非线性变化，设置有颈椎牵引模式和腰椎牵引模式，能够调整第一支撑部和第二支撑部之间的间距来适应不同身高的患者，能够调整牵引力道的大小和方向，从而降低患者腰椎或者颈椎的压力，避免引起患者肌肉出现较强的牵张反射，消除肌肉处于紧张和牵引力对抗的影响。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种韦伯费希纳定律关系模型，采用韦伯费希纳定律构成机械牵引力E(t)与牵引时间t之间的关系模型：

其中，b、c、d为敏感参数，E₀为初始值，b=0.3，c=0.2,d=0.1,机械牵引力E(t)跟随时间t而变化，当时间t达到设定最大值时，机械牵引力E(t)也会达到最大值，E₀根据E(t)的最大值来设定：

t_max为期望到达E_max的时长，E_max根据患者体重计算得出：

E_max=(w/2-4.5)9.8，其中w为体重，单位为千克。

一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置，包括底座和机壳体；

机壳体内设置提供机械牵引力E(t)的牵引部，牵引部延伸连接头枕部或者患者腰部的绑带；

头枕部设置于第一支撑部上并用于支撑患者头部，第一支撑部内贯穿设置的腋下支撑部用于支撑患者腋下；

第一支撑部侧部设置用于支撑患者下半身和称重的第二支撑部和称重部，第一支撑部和第二支撑部底部设置用于增大两者间距的间距调整部，间距调整部下方设置旋转举升部；

旋转举升部设置于底座上，旋转举升部能够使间距调整部做旋转运动以及倾斜向上的举升运动。

作为本发明的进一步优化，牵引部包括牵引体，牵引体穿过第二连接块后依次从第一输送杆、第二输送杆、第三输送杆、第四输送杆外壁上绕过并连接至牵引电机输出轴端，第三输送杆侧部设置用于检测牵引体拉力大小的拉力传感器。

作为本发明的进一步优化，第二连接块侧部连接升降板，升降板连接第四电动推杆伸缩轴端，升降板上的第三导块滑动设置于机壳体内的第三导杆上。

作为本发明的进一步优化，机壳体侧部的开口且于第二连接块的上下两侧均设置有波纹折板。

作为本发明的进一步优化，头枕部包括用于放置患者颈部和头部的颈部枕座和头部枕垫，颈部枕座和头部枕垫底部设置的活动板一端铰接设置于第一支撑部上，活动板侧部的第一连接块能够与牵引体连接，活动板下方的上引导块与插板匹配设置。

作为本发明的进一步优化，间距调整部包括设置于第一支撑部下方的第二电动推杆和第三电动推杆，第二电动推杆和第三电动推杆的伸缩轴端分别连接第一支撑部和第二支撑部的下部。

作为本发明的进一步优化，第一支撑部和第二支撑部下方分别设置第一导块和第二导块，第一导块和第二导块分别滑动设置于第一导杆和第二导杆上。

作为本发明的进一步优化，旋转举升部包括支撑箱体，支撑箱体内安装设置的旋转电机输出轴端连接底座，支撑箱体内设置的第一电动推杆伸缩轴端铰接间距调整部的底部，底座底部设置滚轮。

作为本发明的进一步优化，机壳体前端面设置控制屏。

本发明的有益效果：本发明提供了一种韦伯费希纳定律关系模型及其脊柱减压牵引装置，它采用了独特的韦伯费希纳定律关系模型，机械牵引力E(t)随着牵引时间t的变化而呈非线性变化，设置有颈椎牵引模式和腰椎牵引模式，能够调整第一支撑部和第二支撑部之间的间距来实现辅助拉伸患者腰椎部位，能够调整牵引力道的大小和方向，从而降低患者腰椎或者颈椎的压力，避免引起患者肌肉出现较强的牵张反射，消除肌肉处于紧张和牵引力对抗的影响。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明主视结构示意图。

图3为本发明侧视结构示意图。

图4为本发明全剖主视结构示意图。

图5为本发明牵引部位置处主视结构示意图。

图6为本发明间距调整部位置处主视结构示意图。

图7为本发明升降板位置处立体结构示意图。

图8为本发明拉力传感器位置处立体结构示意图。

图9为本发明头枕部位置处立体结构示意图。

图10为本发明第二连接块位置处立体结构示意图。

图11为本发明颈椎治疗模式下主视结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、底座；2、旋转举升部；3、间距调整部；4、头枕部；5、第一支撑部；6、腋下支撑部；7、第二支撑部；8、称重部；9、牵引部；10、滚轮；11、机壳体；12、控制屏；201、支撑箱体；202、第一电动推杆；203、旋转电机；301、第一导块；302、第一导杆；303、第二电动推杆；304、第三电动推杆；305、第二导杆；306、第二导块；401、颈部枕座；402、头部枕垫；403、活动板；404、第一连接块；405、上引导块；406、插板；901、第三导杆；902、波纹折板；903、牵引体；904、第二连接块；905、第一输送杆；906、第二输送管；907、第三输送管；908、第四输送管；909、牵引电机；910、拉力传感器；911、第四电动推杆；912、升降板；913、第三导块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

图1为本发明立体结构示意图。图2为本发明主视结构示意图。图3为本发明侧视结构示意图。图4为本发明全剖主视结构示意图。图5为本发明牵引部位置处主视结构示意图。图6为本发明间距调整部位置处主视结构示意图。图7为本发明升降板位置处立体结构示意图。图8为本发明拉力传感器位置处立体结构示意图。图9为本发明头枕部位置处立体结构示意图。图10为本发明第二连接块位置处立体结构示意图。图11为本发明颈椎治疗模式下主视结构示意图。

本申请适用范围：用于治疗膨出型、突出型腰椎间盘突出症、神经根型颈椎病、颈型颈椎病(非急性期)及轻度脊髓型颈椎病。

本申请不适用的范围：严重骨质疏松，脊椎滑脱（不稳定），椎间隙感染，腰椎压缩性骨折，严重颈椎不稳，椎管狭窄，严重的脊髓型颈椎病，转移性癌，严重周围神经疾病，妊娠，严重的周围神经疾病，病理性动脉瘤，盆部或腹肿瘤，马尾神经损伤，有脑血管或癫痫病史，有骨结核或骨肿瘤病史，偏瘫，截瘫，认知障碍。

实施例一：

本实施例为颈椎治疗模式，请参考图11所示，即牵引部9延伸连接头枕部4，此时头枕部4靠近牵引部9，而称重部8远离牵引部9，牵引部9延伸连接头枕部4的连接件可以是钩扣、连接轴、连接杆、连接座、连接销轴等本领域技术人员所熟知的常规手段。

如图1-图11所示，此模式下，采用韦伯费希纳定律构成机械牵引力E(t)与牵引时间t之间的关系模型：

其中，b、c、d为敏感参数，E₀为初始值，b=0.3，c=0.2,d=0.1,机械牵引力E(t)跟随时间t而变化，当时间t达到设定最大值时，机械牵引力E(t)也会达到最大值，E₀根据E(t)的最大值来设定：

t_max为期望到达E_max的时长，E_max根据患者体重计算得出：

E_max=(w/2-4.5)9.8，其中w为体重(kg)。

更具体的一个实施例是：

当患者体重w=60kg,期望E(t)到达最大值的时长t_max=90s时，E_max为250N。

E₀=237,b=0.3，c=0.2,d=0.1，则根据公式得到的结果如下：

更具体的一个实施例是：

当患者体重w=65kg,期望E(t)到达最大值的时长t_max=90s时，E_max为274N。

E₀=260,b=0.3，c=0.2,d=0.1，则根据公式得到的结果如下：

一种运用韦伯费希纳定律关系模型的脊柱减压牵引装置，包括底座1和机壳体11，底座1起支撑作用，底座1底部设置有多个滚轮，用于辅助实现装置的整体移动，机壳体11起到保护和防护的作用，防止装置在脊柱减压牵引操作过程有异物进入出现故障；

机壳体11内设置提供机械牵引力E(t)的牵引部9，牵引部9延伸连接头枕部4，牵引部9延伸连接头枕部4的连接件可以是钩扣、连接轴、连接杆、连接座、连接销轴等本领域技术人员所熟知的常规手段；

头枕部4设置于第一支撑部5上并用于支撑患者头部，第一支撑部5用于对患者上半身体起到支撑作用，第一支撑部5内贯穿设置的腋下支撑部6用于支撑患者腋下，腋下支撑部6起到腋下支撑作用，在第一支撑部5和第二支撑部7倾斜向上举升的过程中，腋下支撑部6能够支撑住患者腋下，并且使其感到安稳可靠，提高装置整体的平稳性和可靠性；

第一支撑部5侧部设置用于支撑患者下半身和脚部的第二支撑部7和称重部8，称重部8起到对患者称重的作用，称重部8的设置为常规的称重装置，在此不进行过多的介绍，可根据称重部8进行称重操作得到患者体重W的值，第一支撑部5和第二支撑部7底部设置用于增大两者间距的间距调整部3，间距调整部3下方设置旋转举升部2，间距调整部3能够起到调节第一支撑部5和第二支撑部7之间的间距，用来满足对患者在进行脊柱减压牵引治疗的辅助拉伸的实际需求；

旋转举升部2设置于底座1上，旋转举升部2能够使间距调整部3做旋转运动以及倾斜向上的举升运动，旋转举升部2用于实现对第一支撑部5和第二支撑部7的旋转操作和举升操作，从而满足对颈椎治疗模式和腰椎治疗模式的两种需求。

本实施例中，为了有利于实现对患者颈椎部进行牵引治疗，牵引部9包括牵引体903，牵引体903可以为绳体结构、带体结构、片体结构、布体结构等本领域技术人员所熟知的技术手段，牵引体903穿过第二连接块904后依次从第一输送杆905、第二输送杆906、第三输送杆907、第四输送杆908外壁上绕过并连接至牵引电机909输出轴端，第三输送杆907侧部设置用于检测牵引体903拉力大小的拉力传感器910，拉力传感器910的设置以便于实时反馈牵引力的大小，以便于实现本申请牵引力与韦伯费希纳定律关系模型之间的关联，驱动牵引电机909，从而收紧牵引体903，牵引体903能够拉动头枕部4做牵引治疗操作。

本实施例中，为了有利于实现对患者颈椎部进行牵引治疗，同时能够实现对牵引力的方向进行倾斜向上的调整，第二连接块904侧部连接升降板912，升降板912连接第四电动推杆911伸缩轴端，升降板912上的第三导块913滑动设置于机壳体11内的第三导杆901上，驱动第四电动推杆911，第四电动推杆911伸缩轴端推动升降板912做竖直方向上的升降运动，第三导块913和第三导杆901起到导向的作用，升降板912带动第二连接块904做竖直方向上的升降运动，从而能够调节牵引力的大小和方向。

本实施例中，为了有利于实现在对患者颈椎部进行牵引治疗过程中，避免异物从机壳体11侧部的开口进入机壳体11内，机壳体11侧部的开口且于第二连接块904的上下两侧均设置有波纹折板902，波纹折板902起到阻挡异物进入机壳体11内的作用，同时提高装置整体的美观度。

本实施例中，为了有利于实现在对患者颈椎部进行牵引治疗过程中，头枕部4能够与第一支撑部5呈一定的角度倾斜，从而提高整个颈椎部进行牵引治疗过程的效果，头枕部4包括用于放置患者颈部和头部的颈部枕座401和头部枕垫402，颈部枕座401和头部枕垫402底部设置的活动板403一端铰接设置于第一支撑部5上，活动板403侧部的第一连接块404能够与牵引体903连接，活动板403下方的上引导块405与插板406匹配设置，动板403一端铰接设置于第一支撑部5上，上引导块405与插板406起到一定的导向作用，在颈椎部进行牵引治疗过程的效果，起到调节角度的作用。

本实施例中，为了有利于实现在对患者颈椎部进行牵引治疗过程中，方便实现对不同身高的人都能够起到很好的治疗效果，间距调整部3包括设置于第一支撑部5下方的第二电动推杆303和第三电动推杆304，第二电动推杆303和第三电动推杆304的伸缩轴端分别连接第一支撑部5和第二支撑部7的下部，驱动第二电动推杆303和第三电动推杆304，就可以实现增大第一支撑部5和第二支撑部7之间的间距，从而适应不同身高的患者的需求，极大的提高装置整体的实用性和全面性。

本实施例中，为了有利于实现在对患者颈椎部进行牵引治疗过程中，方便实现对不同身高的人都能够起到很好的治疗效果，第一支撑部5和第二支撑部7下方分别设置第一导块301和第二导块306，第一导块301和第二导块306分别滑动设置于第一导杆302和第二导杆305上，第一导块301、第二导块306分别于第一导杆302、第二导杆305的配合起到导向的作用。

本实施例中，为了有利于实现本装置的颈椎治疗模式和腰椎治疗模式的切换，同时也是为了实现更好的与牵引部9相配合来进行牵引治疗，旋转举升部2包括支撑箱体201，支撑箱体201内安装设置的旋转电机203输出轴端连接底座1，支撑箱体201内设置的第一电动推杆202伸缩轴端铰接间距调整部3的底部，驱动旋转电机203，第一支撑部5和第二支撑部7做旋转运动，方便实现颈椎治疗模式和腰椎治疗模式的切换，而第一电动推杆202的设置则是能够推动第一支撑部5和第二支撑部7倾斜向上升起，从而配合牵引部9进行牵引治疗，底座1底部设置滚轮10，用于方便实现装置整体移动。

本实施例中，为了有利于实现本装置的颈椎治疗模式和腰椎治疗模式，机壳体11前端面设置控制屏12，中央处理器与控制屏12以及拉力传感器910之间电性连接为电气控制技术领域常规的技术，在此不进行过多的赘述。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例为腰椎治疗模式，请参考图1-图10所示，即牵引部9延伸连接患者腰部的绑带或者固定带，腰椎固定带用于固定患者上身和下身，将分离作用定位至病变椎间盘，腰椎固定带、骨盆固定带、胸部固定带这些都是常规现有的已知技术，其结构类似于现有安全固定带，如三点式固定带、五点式固定带，可根据需要进行定制，此时头枕部4远离牵引部9，而称重部8靠近牵引部9，牵引部9延伸连接患者腰部绑带连接件可以是钩扣、连接轴、连接杆、连接座、连接销轴等本领域技术人员所熟知的常规手段。

具体治疗时，第一电动推杆202的设置则是能够推动第一支撑部5和第二支撑部7倾斜向上升起，驱动牵引电机909，从而收紧牵引体903，牵引体903能够拉动患者腰部的绑带做牵引治疗，驱动第四电动推杆911，第四电动推杆911伸缩轴端推动升降板912做竖直方向上的升降运动，第三导块913和第三导杆901起到导向的作用，升降板912带动第二连接块904做竖直方向上的升降运动，从而能够调节牵引力的大小和方向。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种韦伯费希纳定律关系模型，其特征在于，采用韦伯费希纳定律构成机械牵引力E(t)与牵引时间t之间的关系模型：

其中，b、c、d为敏感参数，E₀为初始值，b=0.3，c=0.2,d=0.1,机械牵引力E(t)跟随时间t而变化，当时间t达到设定最大值时，机械牵引力E(t)也会达到最大值，E₀根据E(t)的最大值来设定：

t_max为期望到达E_max的时长，E_max根据患者体重计算得出：

E_max=(w/2-4.5)9.8，其中w为体重，计量单位为千克。

2.一种运用权利要求1所述的关系模型的脊柱减压牵引装置，其特征在于，包括底座（1）和机壳体（11）；

机壳体（11）内设置提供机械牵引力E(t)的牵引部（9），牵引部（9）延伸连接头枕部（4）或者患者腰部的绑带；

头枕部（4）设置于第一支撑部（5）上并用于支撑患者头部，第一支撑部（5）内贯穿设置的腋下支撑部（6）用于支撑患者腋下；

第一支撑部（5）侧部设置第二支撑部（7）和称重部（8），第一支撑部（5）和第二支撑部（7）底部设置用于增大两者间距的间距调整部（3），间距调整部（3）下方设置旋转举升部（2）；

旋转举升部（2）设置于底座（1）上，旋转举升部（2）能够使间距调整部（3）做旋转运动以及倾斜向上的举升运动。

3.根据权利要求2所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述牵引部（9）包括牵引体（903），牵引体（903）穿过第二连接块（904）后依次从第一输送杆（905）、第二输送杆（906）、第三输送杆（907）、第四输送杆（908）外壁上绕过并连接至牵引电机（909）输出轴端，第三输送杆（907）侧部设置用于检测牵引体（903）拉力大小的拉力传感器（910）。

4.根据权利要求3所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述第二连接块（904）侧部连接升降板（912），升降板（912）连接第四电动推杆（911）伸缩轴端，升降板（912）上的第三导块（913）滑动设置于机壳体（11）内的第三导杆（901）上。

5.根据权利要求4所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述机壳体（11）侧部的开口且于第二连接块（904）的上下两侧均设置有波纹折板（902）。

6.根据权利要求5所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述头枕部（4）包括颈部枕座（401）和头部枕垫（402），颈部枕座（401）和头部枕垫（402）底部设置的活动板（403）一端铰接设置于第一支撑部（5）上，活动板（403）侧部的第一连接块（404）能够与牵引体（903）连接，活动板（403）下方的上引导块（405）与插板（406）匹配设置。

7.根据权利要求6所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述间距调整部（3）包括设置于第一支撑部（5）下方的第二电动推杆（303）和第三电动推杆（304），第二电动推杆（303）和第三电动推杆（304）的伸缩轴端分别连接第一支撑部（5）和第二支撑部（7）的下部。

8.根据权利要求7所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述第一支撑部（5）和第二支撑部（7）下方分别设置第一导块（301）和第二导块（306），第一导块（301）和第二导块（306）分别滑动设置于第一导杆（302）和第二导杆（305）上。

9.根据权利要求8所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述旋转举升部（2）包括支撑箱体（201），支撑箱体（201）内安装设置的旋转电机（203）输出轴端连接底座（1），支撑箱体（201）内设置的第一电动推杆（202）伸缩轴端铰接间距调整部（3）的底部，底座（1）底部设置滚轮（10）。

10.根据权利要求1所述的脊柱减压牵引装置，其特征在于，所述机壳体（11）前端面设置控制屏（12）。

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