NO145562B - Strekkapparat for medisinsk bruk. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et strekkapparat for medisinsk bruk, omfattende en elektromotor til frembringelse av et regulerbart strekk ved oppvikling eller avvikling på en trommel av en trekkline som er beregnet på å bli festet til en pasients legeme og en styreinnretning for å styre den strøm som tilføres elektromotoren i samsvar med en reguleringsanordning for regulering av det ønskede strekk.

Ved et kjent strekkapparat av denne type, hvor strekkvirkningen genereres av en vekselstrømsmotor, velges den ønskede strekkvirkning ved hjelp av en regulerbar grensebryter som er koplet inn i motorens forsyningskabel. Denne bryter betjenes for å bryte forsyningskretsen ved hjelp av en forlengelse av en fjaer, som er koblet i serie med trekklinen, hvorved fjærforlengelsen angir den genererte strekkvirkning. I begynnelsen av behandlingen vikles trekklinen opp av motoren, slik at den utøvede strekkvirkning gradvis økes. Så snart den strekkintensitet som er bestemt av grensebryteren er nådd, betjenes grensebryteren og motoren stanses.

Anvendelse av en grensebryter i et apparat av nevnte type har den ulempe at en økning av strekkintensiteten i linen som følge av at pasienten skifter stilling, ikke korrigeres av motoren, idet grensebryteren forblir i den stilling, der forsyningskretsen brytes. Dette er en alvorlig ulempe, især hvis pasienten behandles i sittestilling, og hvis pasienten først forår-saker en slakk i linen som korrigeres av motoren, og deretter igjen inntar sin opprinnelige stilling.

Denne ulempe kan unngås ved at strekkvirkningen utøves

ved hjelp av en trekkline, en sporskive og en motvekt, slik at den ønskede strekkvirkning opprettholdes uavhengig av pasientens stilling, men denne løsning har begrenset fleksibilitet og er upraktisk i flere henseende.

Oppfinnelsen går ut på å unngå ovennevnte ulemper ved de kjente anordninger.

Dette oppnås ved en anordning av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Ifølge oppfinnelsen blir den genererte strekkvirkning kontinuerlig elektrisk målt og sammenlignet med den valgte strekkintensitet, og trekklinen vikles opp hhv. av, av-hengig av de forskjeller som fremkommer ved sammenligningen, inntil denne forskjell i det minste tilnærmet er redusert til null.

Apparatet ifølge oppfinnelsen kan konstrueres som en separat anordning tilpasset for befestigelse på en vegg, en seng eller en stol, men det kan også inngå i et strekkbord eller en strekkstol.

Ettersom det må være mulig å øke eller svekke strekkintensiteten i avhengighet av omstendighetene, må den elektriske motor som benyttes i apparatet være lett reversibel og den må være i stand til å generere et stort dreiemoment i stasjonær tilstand. Disse krav kan tilfredsstilles ved bruk av en likestrømsmotor.

I mange tilfelle utføres behandlingen på en slik måte at full strekkvirkning avbrytes av hvileperioder, og det er generelt ønskelig at strekkvirkningen ikke undertrykkes fullstendig under slike hvileperioder. Apparatet ifølge oppfinnelsen kan lett konstrueres på en slik måte at en regulerbar hvilekraft som avviker fra null utøves i hvileperiodene. Bruken av en likestrømsmotor er også meget fordelaktig i så henseende, fordi det foreligger et lineært forhold mellom den tilførte strøm og det utøvede dreiemoment i en slik motor, slik at strekkintensiteten lett kan styres ved at den tilførte strøm varieres.

Generelt betraktes det som ønskelig at full strekkvirkning kobles gradvis inn og ut. For dette formål kan apparatet ifølge oppfinnelsen utformes på en slik måte at strekkvirkningen som funksjon av tid er kontinuerlig regulerbar under overføringene fra null eller fra hvilekraft til full strekkvirkning og fra full strekkvirkning til null eller til hvilekraft.

Fortrinnsvis er en elektromagnetisk kobling koblet inn mellom motoren og trekklinen. Dette har den fordel at trekklinen raskt kan trekkes ut i utkoblet tilstand for for-bindelsen med en pasient, og at pasienten når som helst kan av-bryte strekkvirkningen ved å bryte den elektromagnetiske kobling ved hjelp av en nødbryter. Dessuten blir pasienten automatisk koblet ut, når spenningsforsyningen brytes. Bruk av en elektromagnetisk kobling gir dessuten ytterligere vern, idet strekk-intensiteten aldri kan bli større enn den verdi som svarer til koblingens sluring. Ved et foretrukket utførelseseksempel av oppfinnelsen tilpasses koblingens sluring automatisk til den valgte strekkintensitet på en slik måte at koblingens sluring til enhver tid er noe større enn den verdi som svarer til den valgte strekkintensitet.

Den oppviklingstrommel som benyttes for opp-

og avvikling av linen er fortrinnsvis forbundet med motoren via en enveis kobling. Dette er viktig for det tilfelle at trekklinen vikles helt av vikletrommelen.' I denne situasjon kan en ordre for avvikling av line føre til at denne vikles i motsatt retning, hvorved strekkintensiteten økes i stedet for å avta.

- Denne fare kan fjernes ved bruk av en enveis kobling.

Det er avgjørende for oppfinnelsen at strekk-intensiteten i trekklinen måles kontinuerlig. Dette kan gjennom-føres på en effektiv måte ved at trekklinen forløper over en aksel, på hvilken strekket utøver en bøyebelastning, og ved at det anordnes deformasjonsmålere på akselen som angir den genererte strekkvirkning.

For styring av den utøvede strekkvirkning på

en effektiv måte foretrekkes at en spenning som svarer til den valgte strekkintensitet, eller den valgte hvilekraft, føres til en av inngangene for en funksjonsforsterker og at den for-sterkede spenning mates tilbake til en annen inngang for nevnte forsterker gjennom en integrator, som har en regulerbar tids-konstant, slik at spenningen for nevnte andre inngang følger spenningen ved førstnevnte inngang med en regulerbar forsinkelse. I dette tilfelle er det nyttig at utgangsspenningen fra integratoren sammenlignes med en spenning som svarer til den faktiske strekkvirkning og at den forskjell som fremkommer ved denne sam-menligning benyttes til styring av den strøm som tilføres elektromotoren .

Hvis apparatet omfatter organer for måling

av strekkperiodenes og hvileperiodenes varighet, foretrekkes at disse måleorganer aktiviseres i de øyeblikk da den fulle strekkintensitet hhv. hvilekraft i det minste tilnærmet har nådd den valgte verdi.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvis-ning til tegningene.

Figur 1 viser et apparat ifølge oppfinnelsen, delvis sett ovenfra og delvis i horisontalsnitt,

figur 2 er et snitt gjennom apparatet som vist i figur 1 langs et plan perpendikulært på snittplanet i figur 1,

figur 3 er et sideriss av apparatet som vist i figur 1 og 2,

figur 4 viser et eksempel på tidsinndeling som kan benyttes ved behandling med et apparat som vist i figur 1 - 3,

figur 5 er et blokkdiagram av apparatet som vist

i figur 1-3, og

figur 6 viser et kretsskjema av organene som styrer strekk-intensiteten.

Apparatet som vist i figur 1-3 omfatter en like-strømsmotor 1, som genererer strekkraften. Motorens 1 aksel er forbundet med et reduksjonsgir 2. Reduksjonsgirete 2 utgangs-aksel kan via en elektromagnetisk kobling 3 være koblet til et tannhjul 4 i inngrep med et tannhjul 5. Tannhjulet 5 er fritt roterbart anordnet på en fast aksel 6 og forsynt med et nav som via en envéis kobling 7 er koblet til en trommel 8 som er faststilt på akselen 6.

En av endene av en fjær 10 er festet til akselen 6, mens den andre ende er festet til en ramme 14- Når enden av linen 9 skal forbindes med en pasient, forblir den elektromagnetiske kobling inaktiv, slik at linen 9 kan trekkes fritt ut for hånd. Derved trekkes fjæren 10 opp, slik at den kan vikle opp linen 9 på trommelen 8 igjen etter behandlingen. Når den elektromagnetiske kobling er betjent og behandlingen har begynt, men den ønskede strekkintensiteten ennå ikke er nådd, betjenes motoren i den retning som fører til at en del av linen vikles opp på trommelen, ■ slik at strekkintensiteten øker, inntil like-vekt er nådd mellom den ønskede og den faktiske strekkvirkning.

Ordren "økt strekkvirkning" svarer til en fast dreiningsretning av motoren. Men hvis trekklinen 9 er anordnet på trommelen i motsatt retning, hvilket er mulig, hvis linen er blitt viklet fullstendig av og ovennevnte samvirkning mellom variasjon av strekkintensiteten og motorens dreiningsretning ikke lenger foreligger. Dette kunne føre til en farlig situasjon, hvilket dog hindres av enveis-koblingen 7.

Trekklinen 9 føres over en sporskive 11, som er fritt dreibar rundt en måleaksel 12, slik at måleakselen 12 utsettes for en bøyepåkjenning av strekket i trekklinen. På akselen er det anordnet deformasjonsmålere for måling av strekkvirkningen. Trekklinen ledes ut av apparatet over spor-skiven 13 og forbindes med pasienten som skal behandles. Spor-skiven 13 er fritt dreibar rundt en aksel 13a.

Ifølge tegningen virker strekket i linen i horisontal retning. Imidlertid er en hvilken som helst ønsket retning innenfor en halvkule mulig.

De dreiende apparatdelene bæres av rammen 14.

Figur 4 viser et tidsprogram, som kan benyttes ved behandling med apparatet ifølge oppfinnelsen. Apparatet betjenes i tidspunktet tQ, hvoretter strekket gradvis økes til den valgte verdi K^, som nås i tidspunktet t^ og opprettholdes til tidspunktet t2» Intervallet (t^-^) er antydet som trekktid. Etter tidspunktet svekkes strekkvirkningen gradvis til hvileverdien , som nås i tidspunktet t^ og opprettholdes til tidspunktet t4. Intervallet (t3~t4) er antydet som hvile-tid. Etter t^ økes strekkvirkningen igjen gradvis til verdien K^, som nås i tidspunktet t^ og opprettholdes til t^, osv. Intervallene (t1~t0) > (*-^- t^) ^an antY^es som tilpasningstider. I tidspunktet t er behandlingen avsluttet, slik at intervallet (t ~t ) kan betegnes som behandlingstiden.

I et apparat ifølge oppfinnelsen kan strekkintensiteten variere fra 0-100 kg, mens strekk- hhv. hviletidene kan variere mellom 0 og 60 sekunder, tilpasningstidene mellom 1 og 30 sekunder og behandlingstiden mellom 0 og 100 minutter.

Figur 5 er et blokkdiagram av et apparat ifølge oppfinnelsen.

Måleakselen 12 er forsynt med'en transduktor 15, som omdanner strekkintensiteten til et elektrisk signal, som via en forsterker 16 sendes til et sammenligningsledd 17. Apparatet er videre forsynt med reguleringsorganer 18, 19 og 20 for strekkintensitetens kurve under tilpasningsperiodene hhv. for strekkintensiteten og hvilekraften. Reguleringsorganer 21, 22 og 23 er anordnet for strekkperioden, hhv. hvileperioden hhv. behandlingstiden. Organene 21, 22 og 23 er forbundet med en logisk krets 24 som styrer én bryter 25. De verdier som velges ved hjelp av reguleringsorganene 18, 19 og 20 overføres til sammenligningsleddet 17 ved hjelp av bryteren 25.

Sammenligningsleddet 17 styrer den logiske

krets 24 og avgir en inngangsspenning til en forsterker 26 som styrer elektromotoren 1. Denne motor er via den elektromagnetiske kobling koblet til vikletrommelen 8. Den elektromagnetiske kobling 4 kan kobles ut av pasienten ved hjelp av en nødknapp 27. Videre omfatter apparatet en stopp-knapp 28, en startknapp 29

og en indikator 30 for avlesning av tidene.

I figur 6 er P^ og P^ potensiometre for regulering av strekkintensiteten hhv. hvilekraften. Nevnte potensiometre betjenes i de rette tidspunkter ved hjelp av en flip-flop 31, som består av to NAND-porter. Potensiometrenes P^ og P^ midtkontakter er via seriekoblede motstander A og B hhv. C og D koblet til omformingsinngangen for en funksjonsforsterker 32.

Så lenge apparatet er ute av drift, har koblingene mellom motstandene A og B hhv. C og D hver en spenning 0, slik at potensiometrene P, og P^ er inaktive. Ved hjelp av flip-flopen 31, kan 0-spenningen fjernes fra en av koblingene. I dette tilfelle vil en fastsatt fraksjon av den spenning som justeres på potensiometret P^ eller P^ ledes til forsterkerens 32 omformingsinngang. Utgangsspenningen fra forsterkeren 32 avgis via en helbølgebegrenser som består av diodene D-^ og D^ / til en integrator som omfatter en inngangsmotstand P^ og en funksjonsforsterker 3.3 med tilbakeføring gjennom en kondensator 34. Utgangsspenningen fra forsterkeren 33 mates tilbake til forsterkerens 32 ikke omformende inngang, slik at spenningen ved denne inngang følger spenningen ved den omformende inngang med en forsinkelse som bestemmes av potensiometrets P^ inn-stilling. På denne måte oppnås den ønskede, gradvise overgang til full strekk-intensitet. Måleakselen 12 er forsynt med deformasjonsmålere 35 og 36, anordnet i en bro, hvis utgangssignal avgis til en funksjonsforsterker 37. Utgangsspenningene fra forsterkerne 33 og 37 sammenlignes ved hjelp av motstander F og G og den registrerte spenningsforskjell styrer motorstrømmen ved hjelp av en funksjonsforsterker 38.

Måleorganene for varigheten av strekkperioden

og hvileperiodene aktiviseres fortrinnsvis på de tidspunkter da full strekkintensitet hhv. hvilekraft i det minste tilnærmet har nådd den valgte verdi. Med henblikk på den uunngåelige unøyaktighet av kraftstyringen, må aktiviseringen av måleorganene skje med noen prosents krafttoleranse.

Claims (6)

1. Strekkapparat for medisinsk bruk omfattende en elektromotor til frembringelse av et regulerbart strekk ved oppvikling eller avvikling på en trommel av en trekkline som er beregnet på å bli festet til en pasients legeme, og en styreinnretning for å styre den strøm som tilføres elektromotoren i samsvar med en reguleringsanordning for regulering av det ønskede strekk, karakterisert ved at styreinn-rethingen omfatter en tilbakekoblingskrets med en krets (15,35, 36,37) for kontinuerlig elektrisk måling av strekkraften i trekklinen (9), hvilken krets, som resultat av målingen, avgir en utgangsspenning svarende til den målte strekkraft, samt en sammenligningskrets (17,F.G. 38) hvis ene inngang tilføres den målte spenning og den andre inngang er forbundet med regulerings-anordningen, og hvis utgangssignal tilføres styreinnretningen (26,38) for elektromotoren (1).

2. Strekkapparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at en elektromagnetisk kobling (3) er innskutt mellom elektromotoren (1) og trekklinene (9).

3. Strekkapparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at slippdreiemomentet for den elektromagnetiske kobling (3) blir automatisk tilpasset den valgte strekkverdi på en slik måte at slippdreiemomentet alltid er noe større enn den verdi som tilsvarer den valgte strekkverdi.

4. Strekkapparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at opp-viklingstrommelen (8) som benyttes til oppvikling og avvikling av trekklinen (9) er forbundet med elektromotoren (1) ved hjelp av en enveiskobling (7).

5. Strekkapparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at trekklinen (9) er ført over en aksel (12) som ved utøvelse av strekk blir utsatt for en bøyebelastning, og at akselen (12) er utstyrt med deformasjonsmålere (35, 36) til måling" av det frem-brakte strekk.

6. Strekkapparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, omfattende midler til måling av varigheten av strekkperiodene og hvileperiodene, karakterisert ved en logisk anordning (24) for styring av måle-midlene (21,22,23) i de øyeblikk da den fulle strekkstyrke eller hvilekraften har nådd tilnærmet den valgte verdi, et potensiometer (P^) til frembringelse av en spenning svarende til den valgte strekkstyrke, et potensiometer ( V^) til frembringelse av en spenning svarende til den valgte hvilekraft, flipp-flopp-anordninger (31) for valgvis kobling av spenningene til en av inngangene for en drivforsterker (32), hvis utgang er koblet til inngangen for en integrator (33,34) med regulerbar tidskon-stant, og en utgang koblet til en annen inngang for forsterkeren (32) slik at spenningen fra den nevnte annen inngang følger spenningen for den førstnevnte inngang med en regulerbar forsinkelse, idet de nevnte komparatoranordninger (17;F.G.) sammenlikner utgangsspenningen fra integratoren (33,34) med en spenning som svarer til den virkelige strekkverdi, mens de nevnte styrean-ordninger (26,38) styrer den strøm som tilføres elektromotoren (1) •