具有重力補償的起坐站立康復系統的制作方法
【專利摘要】具有重力補償的起坐站立康復系統。目前腦卒中、腦血管疾病患者的人數不斷增多。本發明組成包括：減重吊帶機構具有支撐架（19），支撐架上安裝的水平伺服電機（11）通過減速器和聯軸器與滾珠絲杠（15）連接，滾珠絲杠連接的重力補償裝置的坐椅面（5）具有束縛帶（27），起坐椅面通過四桿機構、支撐桿固定，并與座椅伺服電機連接，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。本發明用于患者的起坐站立及行走康復訓練，對于起坐站立困難的腦卒中、偏癱患者，減重吊帶機構相當于護理人員攙扶患者起坐站立；本發明與步行器組合使用，能更好地實現患者的行走康復訓練，盡快地恢復患者的生活自理能力。
【專利說明】具有重力補償的起坐站立康復系統
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種醫療保健器械，具體涉及具有重力補償的起坐站立康復系統。
[0002]【背景技術】:
目前我國和世界上許多國家一樣，有大量的腦卒中、腦血管疾病患者，出現偏癱及行動不便的人數不斷增多，且呈年輕化趨勢。醫學研究表明，腦血管疾病的發生與自我保健和生活習慣密切相關，也與南北地域氣候有關。據統計，我國每年新增腦血管等神經系統疾病患者超過400萬人，且隨著社會的老齡化，肢體運動功能障礙患者不斷增加，給家庭和社會都帶來了沉重的負擔。醫學理論和臨床康復實踐表明，運動康復訓練對恢復中樞神經系統功能，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能力的重要標志，也是保證人進行正常獨立生活的必備條件。但傳統的醫療保健器械價格昂貴，使用不方便，這些問題一直得不到解決。
[0003]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種醫療保健器械，具體提供一種具有重力補償的起坐站立康復系統。
[0004]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種具有重力補償的起坐站立康復系統，其組成包括:減重吊帶機構，所述的減重吊帶機構具有支撐架，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機，所述的水平伺服電機通過減速器和聯軸器與滾珠絲杠連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補償裝置固連，所述的重力補償裝置具有束縛帶，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構、支撐桿固定，所述的四桿機構與`座椅伺服電機連接，所述的座椅伺服電機、編碼器、減速器通過橫板安裝在支撐桿框架的內部，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]所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的水平伺服電機具有編碼器，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償伺服電機連接，所述的重力補償伺服電機與力傳感器、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償的起坐站立康復系統，根據患者的不同康復階段需求，所述的具有重力補償的起坐站立椅具有兩種工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構，所述的四桿機構帶動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、所述的水平伺服電機、所述的重力補償伺服電機同時啟動，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時提供輔助起坐力，所述的減重吊帶機構相當于護理人員攙扶患者起坐站立。
[0007]所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的水平伺服電機驅動所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動重力補償裝置沿支撐架的水平X向移動，所述的重力補償裝置中的伺服電機驅動所述的滾筒，所述的滾筒帶動所述的繩索和所述的束縛帶補償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
[0008]所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構中曲柄轉360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機構、重力補償裝置與患者協調運動并補償患者的重力，實現患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。
[0009]所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，整個系統采用模塊化設計，工作模式I時起坐站立椅可以與步行器組合，實現輔助起坐站立及行走康復訓練；工作模式2時起坐站立椅與減重吊帶機構組合，實現輔助起坐站立康復訓練。
[0010]所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，對于康復訓練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對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，可更好地實現患者的起坐站立及行走康復訓練。
[0011]本發明的有益效果: 1、本發明能夠幫助腦卒中、偏癱及行動不便的患者更好地完成起坐站立及行走康復訓練，根據患者的不同康復階段需求，本發明提供的具有重力補償的起坐站立康復系統，整個系統采用模塊化設計，其模塊化子系統包括起坐站立椅、減重吊帶機構水平驅動裝置、重力補償裝置。對于康復訓練的早期，患者起坐站立困難，選擇系統的工作模式2，水平伺服電機、重力補償伺服電機、座椅伺服電機同時起動，起坐椅面和束縛帶共同提供輔助起坐力，實現患者的起坐站立康復訓練。減重吊帶機構相當于護理人員換扶患者起坐站立。
[0012]2、本發明通過束縛帶繩索的張力F’和傾角α，來補償患者體重，使患者起坐站立更容易。
[0013]3、本發明其控制系統軟硬件亦采用模塊化設計，硬件為基于PC的數字信號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)的開放式運動控制器。該控制系統具有信息處理能力強、可靠性高、擴展性好等優點。
[0014]4、本發明具有結構簡單、可靠性高、適應性好、使用維護方便等優點。對于起坐站立困難的腦卒中、偏癱患者，減重吊帶機構相當于護理人員攙扶患者起坐站立，能更好地實現患者的起坐站立康復訓練。
[0015]5、本發明是幫助腦卒中、偏癱及行動不便的患者完成康復訓練的起坐站立系統，能更好地滿足不同康復階段需求，盡快地恢復患者的生活自理能力。
[0016]6、本發明其控制系統亦采用模塊化設計，是基于PC的數字信號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)的開放式運動控制器。如圖7所示，其控制系統硬件包括上位機PC 20、以太網控制器28、DSP 29、FPGA 30，該控制系統具有信息處理能力強、可靠性高、擴展性好等優點。
[0017]7、本發明對于康復訓練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對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，可更好地實現患者的起坐站立及行走康復訓練。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1:減重吊帶機構結構示意圖。
[0019]附圖2:重力補償裝置結構示意圖。
[0020]附圖3:起坐站立椅不意圖。[0021]附圖4:起坐站立康復系統控制方案。
[0022]附圖5:人體起坐站立過程示意圖。
[0023]附圖6:起坐站立時軀干質心運動軌跡。
[0024]附圖7:起坐椅面轉角變化曲線。
[0025]【具體實施方式】:
實施例1:
一種具有重力補償的起坐站立康復系統，其組成包括:減重吊帶機構，如圖1所示，所述的減重吊帶機構具有支撐架19，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機11，所述的水平伺服電機通過減速器13和聯軸器14與滾珠絲杠15連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補償裝置固連，如圖2所示，所述的重力補償裝置具有束縛帶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構4、支撐桿10固定，所述的四桿機構與座椅伺服電機I連接，所述的座椅伺服電機、編碼器2、減速器3通過橫板8安裝在支撐桿框架的內部，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]實施例2:
根據實施例1具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的水平伺服電機具有編碼器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與重力補償伺服電機21連接，所述的重力補償伺服電機與力傳感器22、螺母16連接，所述的滾珠絲與螺母連接。
[0027]實施例3:
利用實施例1或2所述的一種具有重力補償的起坐站立康復系統，根據患者的不同康復階段需求，所述的具有重力補償的起坐站立椅具有兩種工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構，所述的四桿機構帶動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、所述的水平伺服電機、所述的重力補償伺服電機同時啟動，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時提供輔助起坐力，減重吊帶機構相當于護理人員換扶患者起坐站立。
[0028]實施例4:
根據實施例1- 3之一所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的水平伺服電機驅動所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動重力補償裝置沿支撐架的水平X向移動，所述的重力補償裝置中的伺服電機驅動所述的滾筒，所述的滾筒帶動所述的繩索和所述的束縛帶補償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
[0029]實施例5:
根據實施例1- 4之一所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構中曲柄轉360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機構、重力補償裝置與患者協調運動并補償患者的重力，實現患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。
[0030]實施例6:根據實施例1-5之一所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，整個系統采用模塊化設計，工作模式I時起坐站立椅可以與步行器組合，實現輔助起坐站立及行走康復訓練；工作模式2時起坐站立椅與減重吊帶機構組合，實現輔助起坐站立康復訓練。
[0031]實施例7:
根據實施例1-6之一所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，對于康復訓練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對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，可更好地實現患者的起坐站立及行走康復訓練。
[0032]實施例8:
根據實施例1-7之一所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，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、軀干長度分別取J1=0.42m, 72=0.39m, 73=0.51m,其質心矩分別取 7el=0.22m, 7c2=0.2m, 7e3=0.25m ;束縛帶27與軀干質心C3近似重合，人體起坐站立時軀干質心C3在Oxy坐標系中的運動軌跡如圖6所示，軀干質心C3的運動范圍Xe3為[-0.39，0.063]，7。3為[0.67，1.06];由此可得減重吊帶機構水平驅動裝置的運動范圍[0，0.453]，重力補償裝置的運動范圍[0，0.39];以快、中、慢三種速度起坐站立時，圖7是起坐椅面轉角Θ變化曲線示意圖。
[0033]實施例9:
根據實施例1-6所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其控制系統如圖4所示，采用基于PC的數字信號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)的開放式運動控制器；其控制系統硬件包括上位機PC 20、以太網控制器28、DSP 29、FPGA 30，該控制系統具有信息處理能力強、可靠性高、擴展性好等優點。`
【權利要求】
1.一種具有重力補償的起坐站立康復系統，其組成包括:減重吊帶機構，其特征是:所述的減重吊帶機構具有支撐架，所述的支撐架上安裝有水平伺服電機，所述的水平伺服電機通過減速器和聯軸器與滾珠絲杠連接，所述的滾珠絲杠通過螺母與重力補償裝置固連，所述的重力補償裝置具有束縛帶，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構、支撐桿固定，所述的四桿機構與座椅伺服電機連接，所述的座椅伺服電機、編碼器、減速器通過橫板安裝在支撐桿框架的內部，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.根據權利要求1所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:所述的水平伺服電機具有編碼器，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償伺服電機連接，所述的重力補償伺服電機與力傳感器、螺母連接，所述的滾珠絲杠與螺母連接。
3.利用權利要求1或2所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:根據患者的不同康復階段需求，所述的具有重力補償的起坐站立椅具有兩種工作模式，工作模式I為所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構，所述的四桿機構帶動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、所述的水平伺服電機、所述的重力補償伺服電機同時啟動，所述的起坐椅面和所述的束縛帶同時提供輔助起坐力，所述的減重吊帶機構相當于護理人員攙扶患者起坐站立。
4.根據權利要求1或2或3所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:所述的水平伺服電機驅動所述的滾珠絲杠，所述的滾珠絲杠的螺母帶動重力補償裝置沿支撐架的水平X向移動，所述的重力補償裝置中的伺服電機驅動所述的滾筒，所述的滾筒帶動所述的繩索和所述的束縛帶補償人體的重力，使患者起坐站立更容易。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:所述的座椅伺服電機驅動所述的四桿機構中曲柄轉360°，所述的起坐椅面輔助患者站立一次，所述的減重吊帶機構、重力補償裝置與患者協調運動并補償患者的重力，實現患者起坐站立過程快、中、慢三種速度。`
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:整個系統采用模塊化設計，工作模式I時起坐站立椅可以與步行器組合，實現輔助起坐站立及行走康復訓練；工作模式2時起坐站立椅與減重吊帶機構組合，實現輔助起坐站立康復訓練。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的具有重力補償的起坐站立康復系統，其特征是:對于康復訓練的早期患者，起坐站立困難，采用工作模式2 ;對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，可更好地實現患者的起坐站立及行走康復訓練。
【文檔編號】A63B23/04GK103767855SQ201410059560
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】董玉紅, 張立勛, 陳志緣 申請人:哈爾濱理工大學