具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)。目前腦卒中、腦血管疾病患者的人數(shù)不斷增多。本發(fā)明組成包括：減重吊帶機(jī)構(gòu)具有支撐架（19），支撐架上安裝的水平伺服電機(jī)（11）通過減速器和聯(lián)軸器與滾珠絲杠（15）連接，滾珠絲杠連接的重力補(bǔ)償裝置的坐椅面（5）具有束縛帶（27），起坐椅面通過四桿機(jī)構(gòu)、支撐桿固定，并與座椅伺服電機(jī)連接，支撐桿上端與靠背（7）連接，靠背與扶手連接，支撐桿下端具有腳輪。本發(fā)明用于患者的起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練，對(duì)于起坐站立困難的腦卒中、偏癱患者，減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員攙扶患者起坐站立；本發(fā)明與步行器組合使用，能更好地實(shí)現(xiàn)患者的行走康復(fù)訓(xùn)練，盡快地恢復(fù)患者的生活自理能力。
【專利說明】具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療保健器械，具體涉及具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前我國(guó)和世界上許多國(guó)家一樣，有大量的腦卒中、腦血管疾病患者，出現(xiàn)偏癱及行動(dòng)不便的人數(shù)不斷增多，且呈年輕化趨勢(shì)。醫(yī)學(xué)研究表明，腦血管疾病的發(fā)生與自我保健和生活習(xí)慣密切相關(guān)，也與南北地域氣候有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年新增腦血管等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者超過400萬(wàn)人，且隨著社會(huì)的老齡化，肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙患者不斷增加，給家庭和社會(huì)都帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。醫(yī)學(xué)理論和臨床康復(fù)實(shí)踐表明，運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，防止肢體肌肉萎縮等均具有重要的意義。行走功能是表征人行動(dòng)能力的重要標(biāo)志，也是保證人進(jìn)行正常獨(dú)立生活的必備條件。但傳統(tǒng)的醫(yī)療保健器械價(jià)格昂貴，使用不方便，這些問題一直得不到解決。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)療保健器械，具體提供一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其組成包括:減重吊帶機(jī)構(gòu)，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)具有支撐架，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機(jī)，所述的水平伺服電機(jī)通過減速器和聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補(bǔ)償裝置固連，所述的重力補(bǔ)償裝置具有束縛帶，所述的束縛帶通過繩索與滾筒連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器，所述的束縛帶通過患者與起坐椅面連接，所述的起坐椅面通過四桿機(jī)構(gòu)、支撐桿固定，所述的四桿機(jī)構(gòu)與`座椅伺服電機(jī)連接，所述的座椅伺服電機(jī)、編碼器、減速器通過橫板安裝在支撐桿框架的內(nèi)部，所述的支撐桿上端與靠背連接，所述的靠背與扶手連接，所述的支撐桿下端具有腳輪。
[0005]所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的水平伺服電機(jī)具有編碼器，所述的滾珠絲杠通過左絲杠支撐和右絲杠支撐固定，所述的束縛帶通過繩索與滾筒連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器，所述的滾筒通過減速器與重力補(bǔ)償伺服電機(jī)連接，所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)與力傳感器、螺母連接，所述的滾珠絲杠與螺母連接。
[0006]所述的一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，根據(jù)患者的不同康復(fù)階段需求，所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒁尉哂袃煞N工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)，所述的四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的起坐椅面提供輔助起坐力，工作模式2為所述的座椅伺服電機(jī)、所述的水平伺服電機(jī)、所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時(shí)提供輔助起坐力，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員攙扶患者起坐站立。
[0007]所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的水平伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)重力補(bǔ)償裝置沿支撐架的水平X向移動(dòng)，所述的重力補(bǔ)償裝置中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾筒，所述的滾筒帶動(dòng)所述的繩索和所述的束縛帶補(bǔ)償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
[0008]所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)中曲柄轉(zhuǎn)360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)、重力補(bǔ)償裝置與患者協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)并補(bǔ)償患者的重力，實(shí)現(xiàn)患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。
[0009]所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，工作模式I時(shí)起坐站立椅可以與步行器組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練；工作模式2時(shí)起坐站立椅與減重吊帶機(jī)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立康復(fù)訓(xùn)練。
[0010]所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對(duì)于已具有一定的起坐能力，但行走困難的患者，采用工作模式I與步行器組合，可更好地實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練。
[0011]本發(fā)明的有益效果: 1、本發(fā)明能夠幫助腦卒中、偏癱及行動(dòng)不便的患者更好地完成起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練，根據(jù)患者的不同康復(fù)階段需求，本發(fā)明提供的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，其模塊化子系統(tǒng)包括起坐站立椅、減重吊帶機(jī)構(gòu)水平驅(qū)動(dòng)裝置、重力補(bǔ)償裝置。對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練的早期，患者起坐站立困難，選擇系統(tǒng)的工作模式2，水平伺服電機(jī)、重力補(bǔ)償伺服電機(jī)、座椅伺服電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，起坐椅面和束縛帶共同提供輔助起坐力，實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立康復(fù)訓(xùn)練。減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員換扶患者起坐站立。
[0012]2、本發(fā)明通過束縛帶繩索的張力F’和傾角α，來補(bǔ)償患者體重，使患者起坐站立更容易。
[0013]3、本發(fā)明其控制系統(tǒng)軟硬件亦采用模塊化設(shè)計(jì)，硬件為基于PC的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的開放式運(yùn)動(dòng)控制器。該控制系統(tǒng)具有信息處理能力強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]4、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、適應(yīng)性好、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于起坐站立困難的腦卒中、偏癱患者，減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員攙扶患者起坐站立，能更好地實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立康復(fù)訓(xùn)練。
[0015]5、本發(fā)明是幫助腦卒中、偏癱及行動(dòng)不便的患者完成康復(fù)訓(xùn)練的起坐站立系統(tǒng)，能更好地滿足不同康復(fù)階段需求，盡快地恢復(fù)患者的生活自理能力。
[0016]6、本發(fā)明其控制系統(tǒng)亦采用模塊化設(shè)計(jì)，是基于PC的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的開放式運(yùn)動(dòng)控制器。如圖7所示，其控制系統(tǒng)硬件包括上位機(jī)PC 20、以太網(wǎng)控制器28、DSP 29、FPGA 30，該控制系統(tǒng)具有信息處理能力強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]7、本發(fā)明對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對(duì)于已具有一定的起坐能力，但行走困難的患者，采用工作模式I與步行器組合，可更好地實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1:減重吊帶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖2:重力補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖3:起坐站立椅不意圖。[0021]附圖4:起坐站立康復(fù)系統(tǒng)控制方案。
[0022]附圖5:人體起坐站立過程示意圖。
[0023]附圖6:起坐站立時(shí)軀干質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0024]附圖7:起坐椅面轉(zhuǎn)角變化曲線。
[0025]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其組成包括:減重吊帶機(jī)構(gòu)，如圖1所示，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)具有支撐架19，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機(jī)11，所述的水平伺服電機(jī)通過減速器13和聯(lián)軸器14與滾珠絲杠15連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補(bǔ)償裝置固連，如圖2所示，所述的重力補(bǔ)償裝置具有束縛帶27，所述的束縛帶通過繩索25與滾筒24連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器26，所述的束縛帶通過患者與起坐椅面5連接，如圖3所示，所述的起坐椅面通過四桿機(jī)構(gòu)4、支撐桿10固定，所述的四桿機(jī)構(gòu)與座椅伺服電機(jī)I連接，所述的座椅伺服電機(jī)、編碼器2、減速器3通過橫板8安裝在支撐桿框架的內(nèi)部，所述的支撐桿上端與靠背7連接，所述的靠背與扶手6連接，所述的支撐桿下端具有腳輪9。
[0026]實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的水平伺服電機(jī)具有編碼器12，所述的滾珠絲杠通過左絲杠支撐18和右絲杠支撐17固定，所述的束縛帶通過繩索25與滾筒24連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器26，所述的滾筒通過減速器23與重力補(bǔ)償伺服電機(jī)21連接，所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)與力傳感器22、螺母16連接，所述的滾珠絲與螺母連接。
[0027]實(shí)施例3:
利用實(shí)施例1或2所述的一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，根據(jù)患者的不同康復(fù)階段需求，所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒁尉哂袃煞N工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)，所述的四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的起坐椅面提供輔助起坐力，工作模式2為所述的座椅伺服電機(jī)、所述的水平伺服電機(jī)、所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時(shí)提供輔助起坐力，減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員換扶患者起坐站立。
[0028]實(shí)施例4:
根據(jù)實(shí)施例1- 3之一所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的水平伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)重力補(bǔ)償裝置沿支撐架的水平X向移動(dòng)，所述的重力補(bǔ)償裝置中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾筒，所述的滾筒帶動(dòng)所述的繩索和所述的束縛帶補(bǔ)償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
[0029]實(shí)施例5:
根據(jù)實(shí)施例1- 4之一所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)中曲柄轉(zhuǎn)360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)、重力補(bǔ)償裝置與患者協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)并補(bǔ)償患者的重力，實(shí)現(xiàn)患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。
[0030]實(shí)施例6:根據(jù)實(shí)施例1-5之一所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，工作模式I時(shí)起坐站立椅可以與步行器組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練；工作模式2時(shí)起坐站立椅與減重吊帶機(jī)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立康復(fù)訓(xùn)練。
[0031]實(shí)施例7:
根據(jù)實(shí)施例1-6之一所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對(duì)于已具有一定的起坐能力，但行走困難的患者，采用工作模式I與步行器組合，可更好地實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練。
[0032]實(shí)施例8:
根據(jù)實(shí)施例1-7之一所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，所述的患者起坐站立過程示意圖如圖5所示，以男性身高1.70m,體重70kg，小腿、大腿、軀干長(zhǎng)度分別取J1=0.42m, 72=0.39m, 73=0.51m,其質(zhì)心矩分別取 7el=0.22m, 7c2=0.2m, 7e3=0.25m ;束縛帶27與軀干質(zhì)心C3近似重合，人體起坐站立時(shí)軀干質(zhì)心C3在Oxy坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6所示，軀干質(zhì)心C3的運(yùn)動(dòng)范圍Xe3為[-0.39，0.063]，7。3為[0.67，1.06];由此可得減重吊帶機(jī)構(gòu)水平驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)范圍[0，0.453]，重力補(bǔ)償裝置的運(yùn)動(dòng)范圍[0，0.39];以快、中、慢三種速度起坐站立時(shí)，圖7是起坐椅面轉(zhuǎn)角Θ變化曲線示意圖。
[0033]實(shí)施例9:
根據(jù)實(shí)施例1-6所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)如圖4所示，采用基于PC的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的開放式運(yùn)動(dòng)控制器；其控制系統(tǒng)硬件包括上位機(jī)PC 20、以太網(wǎng)控制器28、DSP 29、FPGA 30，該控制系統(tǒng)具有信息處理能力強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。`
【權(quán)利要求】
1.一種具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其組成包括:減重吊帶機(jī)構(gòu)，其特征是:所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)具有支撐架，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機(jī)，所述的水平伺服電機(jī)通過減速器和聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補(bǔ)償裝置固連，所述的重力補(bǔ)償裝置具有束縛帶，所述的束縛帶通過繩索與滾筒連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器，所述的束縛帶通過患者與起坐椅面連接，所述的起坐椅面通過四桿機(jī)構(gòu)、支撐桿固定，所述的四桿機(jī)構(gòu)與座椅伺服電機(jī)連接，所述的座椅伺服電機(jī)、編碼器、減速器通過橫板安裝在支撐桿框架的內(nèi)部，所述的支撐桿上端與靠背連接，所述的靠背與扶手連接，所述的支撐桿下端具有腳輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:所述的水平伺服電機(jī)具有編碼器，所述的滾珠絲杠通過左絲杠支撐和右絲杠支撐固定，所述的束縛帶通過繩索與滾筒連接，所述的繩索纏繞在滾筒上，所述的繩索具有傾角傳感器，所述的滾筒通過減速器與重力補(bǔ)償伺服電機(jī)連接，所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)與力傳感器、螺母連接，所述的滾珠絲杠與螺母連接。
3.利用權(quán)利要求1或2所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:根據(jù)患者的不同康復(fù)階段需求，所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒁尉哂袃煞N工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)，所述的四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的起坐椅面提供輔助起坐力，工作模式2為所述的座椅伺服電機(jī)、所述的水平伺服電機(jī)、所述的重力補(bǔ)償伺服電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時(shí)提供輔助起坐力，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)相當(dāng)于護(hù)理人員攙扶患者起坐站立。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:所述的水平伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)重力補(bǔ)償裝置沿支撐架的水平X向移動(dòng)，所述的重力補(bǔ)償裝置中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的滾筒，所述的滾筒帶動(dòng)所述的繩索和所述的束縛帶補(bǔ)償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:所述的座椅伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的四桿機(jī)構(gòu)中曲柄轉(zhuǎn)360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機(jī)構(gòu)、重力補(bǔ)償裝置與患者協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)并補(bǔ)償患者的重力，實(shí)現(xiàn)患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，工作模式I時(shí)起坐站立椅可以與步行器組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練；工作模式2時(shí)起坐站立椅與減重吊帶機(jī)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)輔助起坐站立康復(fù)訓(xùn)練。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的具有重力補(bǔ)償?shù)钠鹱玖⒖祻?fù)系統(tǒng)，其特征是:對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對(duì)于已具有一定的起坐能力，但行走困難的患者，采用工作模式I與步行器組合，可更好地實(shí)現(xiàn)患者的起坐站立及行走康復(fù)訓(xùn)練。
【文檔編號(hào)】A63B23/04GK103767855SQ201410059560
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】董玉紅, 張立勛, 陳志緣 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)