一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置

本發(fā)明屬于康復(fù)醫(yī)療設(shè)備，具體涉及一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)：

1、頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置是一種面向頸椎疼痛患者的康復(fù)訓(xùn)練儀器，通過控制頸部進(jìn)行多自由度的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到緩解頸椎疼痛與提高頸椎韌性的目的。現(xiàn)有的頸部康復(fù)裝置主要分為無動(dòng)力和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種。無動(dòng)力頸部康復(fù)裝置本質(zhì)上是一種頸托，僅能提供頸部支撐功能，無法實(shí)現(xiàn)頸部康復(fù)訓(xùn)練。而現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)頸部康復(fù)裝置可提供的自由度少，康復(fù)功能單一，無法模擬理療法對(duì)患者進(jìn)行頸部康復(fù)訓(xùn)練，且人機(jī)耦合度低，容易對(duì)患者頸部造成二次傷害?；诖?，本發(fā)明提出一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置。

2、本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用如下的技術(shù)方案：

3、一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，包括人體工學(xué)座椅、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)和頸部定位結(jié)構(gòu)；位置調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在人體工學(xué)座椅的靠背上，用于調(diào)整頸部定位結(jié)構(gòu)的高度；廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和頸部定位結(jié)構(gòu)連接，用于控制頸部定位結(jié)構(gòu)的位姿；

4、所述廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的一端與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的末端轉(zhuǎn)動(dòng)連接且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合；第三支鏈的一端與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔后側(cè)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接；第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈一端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈另一端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線交于一點(diǎn)，該點(diǎn)為廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心，第三支鏈用于控制虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心的位置，頸椎疼痛較輕的患者虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心位于第七椎節(jié)中心，頸椎疼痛較重的患者虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心位于第一椎節(jié)中心；第一支鏈和第二支鏈用于控制頭部的俯仰和側(cè)屈運(yùn)動(dòng)，第四支鏈用于控制頭部的左右轉(zhuǎn)動(dòng)。

5、進(jìn)一步的，所述廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)還包括第一支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第四支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第一支鏈包括第一支鏈驅(qū)動(dòng)臂和第一支鏈連桿，第二支鏈包括第二支鏈驅(qū)動(dòng)臂和第二支鏈連桿，第三支鏈包括第三支鏈連桿和第三支鏈電動(dòng)推桿，第四支鏈包括第四支鏈伸縮桿和第四支鏈驅(qū)動(dòng)臂；

6、其中，第一支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的另一端，第一支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與第一支鏈驅(qū)動(dòng)臂的上端固連，第一支鏈驅(qū)動(dòng)臂的下端與第一支鏈連桿的上端通過球面副轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一支鏈連桿的下端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔頂部鉸接；第二支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的另一端，第二支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與第二支鏈驅(qū)動(dòng)臂的上端固連，第二支鏈驅(qū)動(dòng)臂的下端與第二支鏈連桿的上端通過球面副轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二支鏈連桿的下端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔頂部鉸接；第三支鏈連桿的上端與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的末端鉸接，第三支鏈連桿的下端通過球面副與第三支鏈電動(dòng)推桿的伸縮端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三支鏈電動(dòng)推桿的另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔頂部鉸接；第三支鏈連桿、第一支鏈驅(qū)動(dòng)臂和第二支鏈驅(qū)動(dòng)臂上端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，第三支鏈電動(dòng)推桿另一端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一支鏈連桿和第二支鏈連桿下端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合；第四支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的中部，第四支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與第四支鏈驅(qū)動(dòng)臂的上端固連，第四支鏈驅(qū)動(dòng)臂的下端通過球面副與第四支鏈伸縮桿的伸縮端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第四支鏈伸縮桿的另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔后側(cè)的上部鉸接。

7、進(jìn)一步的，當(dāng)?shù)谌ф滊妱?dòng)推桿伸長(zhǎng)時(shí)，使頸部定位結(jié)構(gòu)沿頸椎長(zhǎng)度方向微移，實(shí)現(xiàn)頸椎牽引訓(xùn)練；當(dāng)?shù)谝恢ф?、第二支鏈和第四支鏈運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)頸椎轉(zhuǎn)動(dòng)訓(xùn)練。

8、進(jìn)一步的，所述位置調(diào)整機(jī)構(gòu)包括位置調(diào)整電動(dòng)推桿、水平連接板和伸縮桿；位置調(diào)整電動(dòng)推桿安裝在人體工學(xué)座椅的靠背上，水平連接板的一端與位置調(diào)整電動(dòng)推桿的伸縮端固連；伸縮桿的上端與水平連接板的中部鉸接，下端與人體工學(xué)座椅鉸接。

9、進(jìn)一步的，所述頸部定位結(jié)構(gòu)包括頭盔和充氣式頸托；充氣式頸托的后端插裝在頭盔后側(cè)，頭盔內(nèi)側(cè)設(shè)有壓力傳感器。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

11、本發(fā)明將并聯(lián)機(jī)構(gòu)引入到頸部康復(fù)訓(xùn)練儀器中，解決了現(xiàn)有頸部康復(fù)訓(xùn)練儀器自由度少、康復(fù)模式少、人機(jī)耦合度低和可靠性低等問題。廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有位置可調(diào)的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心，對(duì)于頸椎疼痛程度不同的患者，將虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心調(diào)整至患者頸椎的不同位置可產(chǎn)生最佳訓(xùn)練效果。頸部定位結(jié)構(gòu)相當(dāng)于動(dòng)平臺(tái)，通過廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)頸部定位結(jié)構(gòu)繞著虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制頸部定位結(jié)構(gòu)的位姿，實(shí)現(xiàn)患者頸部的俯仰、側(cè)屈以及左右轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練目的。廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三支鏈在控制虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心位置同時(shí)，當(dāng)?shù)谌ф滊妱?dòng)推桿進(jìn)行微小幅度的伸長(zhǎng)時(shí)，頸部定位結(jié)構(gòu)沿頸椎長(zhǎng)度方向進(jìn)行微移，對(duì)患者頸椎進(jìn)行牽引。

12、通過廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三支鏈實(shí)現(xiàn)單自由度移動(dòng)和虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心位置調(diào)節(jié)，當(dāng)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心位置確定時(shí)，虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心相當(dāng)于定球心，通過廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一支鏈、第二支鏈以及第四支鏈實(shí)現(xiàn)繞虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要借助額外的控制，具有功能性強(qiáng)、可靠性高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，該裝置包括人體工學(xué)座椅、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)和頸部定位結(jié)構(gòu)；位置調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在人體工學(xué)座椅的靠背上，用于調(diào)整頸部定位結(jié)構(gòu)的高度；廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和頸部定位結(jié)構(gòu)連接，用于控制頸部定位結(jié)構(gòu)的位姿；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)還包括第一支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第四支鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第一支鏈包括第一支鏈驅(qū)動(dòng)臂和第一支鏈連桿，第二支鏈包括第二支鏈驅(qū)動(dòng)臂和第二支鏈連桿，第三支鏈包括第三支鏈連桿和第三支鏈電動(dòng)推桿，第四支鏈包括第四支鏈伸縮桿和第四支鏈驅(qū)動(dòng)臂；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，當(dāng)?shù)谌ф滊妱?dòng)推桿伸長(zhǎng)時(shí)，使頸部定位結(jié)構(gòu)沿頸椎長(zhǎng)度方向微移，實(shí)現(xiàn)頸椎牽引訓(xùn)練；當(dāng)?shù)谝恢ф湣⒌诙ф満偷谒闹ф溸\(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)頸椎轉(zhuǎn)動(dòng)訓(xùn)練。

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述位置調(diào)整機(jī)構(gòu)包括位置調(diào)整電動(dòng)推桿、水平連接板和伸縮桿；位置調(diào)整電動(dòng)推桿安裝在人體工學(xué)座椅的靠背上，水平連接板的一端與位置調(diào)整電動(dòng)推桿的伸縮端固連；伸縮桿的上端與水平連接板的中部鉸接，下端與人體工學(xué)座椅鉸接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述頸部定位結(jié)構(gòu)包括頭盔和充氣式頸托；充氣式頸托的后端插裝在頭盔后側(cè)，頭盔內(nèi)側(cè)設(shè)有壓力傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種面向頸椎疼痛患者的多模式頸部康復(fù)訓(xùn)練裝置，包括人體工學(xué)座椅、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)和頸部定位結(jié)構(gòu)；廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于控制頸部定位結(jié)構(gòu)的位姿，包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的一端與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的末端轉(zhuǎn)動(dòng)連接且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合；第三支鏈的一端與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的水平連接板的中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與頸部定位結(jié)構(gòu)的頭盔后側(cè)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接；第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈一端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈另一端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線交于一點(diǎn)，該點(diǎn)為廣義球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心；第三支鏈用于控制虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)球心的位置，第一支鏈和第二支鏈用于控制頭部的俯仰和側(cè)屈運(yùn)動(dòng)，第四支鏈用于控制頭部的左右轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置針對(duì)頸椎疼痛程度不同的患者都具有良好的訓(xùn)練效果。

技術(shù)研發(fā)人員：戚開誠(chéng),李瑞,尹智揚(yáng),劉承磊,張建軍,郭士杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6