专利名称：动物关节被动活动的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动物关节被动活动的设备，特别是涉及用于实 验的兔子关节持续被动活动的设备。 龍紗关节损伤后的运动康复是骨科和运动医学关注的常见问题。外部对 关节施与的被动运动剌激可以促进关节部位的血液循环，保持关节囊 和韧带的活性，促进肿胀消退，有效防止关节粘连，加速关节软骨、周 围韧带和肌腱的愈合与再生。为了更好地研究受伤关节的运动康复问题，常常需要大量的动物实验。国内外研究人员常用兔作为研究对象。然而让动物关节强制活动需要外力作用，对于长时间来回运动靠人工是不能胜任的。为此特制了一些运动器械来满足以上需求。Namba等 于1991年6月在ClinOrthopRelatRes ， 267: 218-22BASIC SCIENCE AND PATH0L0GY，Section III公开了一种用于兔子关节持续被动活 动(CPM)的设备，它采用曲柄连杆机构将旋转运动变为摆动运动。一 旦机械机构参数确定以后就很难改变摆动的幅度，而且前摆和后摆的 速度不一，且变化较为急剧，不利于受伤关节的康复，同时在一台装 置上不能进行多只兔子的关节强制活动。此外，该文没有公开约束兔 子身体的装置。Meals于1985年1月在Clin 0rthop Relat Res ， 192: 275-27BASIC SCIENCE膽PATH0L0GYJ , Section III公开了一种用于 约束兔子的装置，但该装置是不可调的，不能适应大小不同的兔子。 发明内容为此，本实用新型的目的是想提供一种动物关节被动活动的设备，它能克服上述已有技术的不足之处，让多只动物同时在一台设备上被 动活动，且摆动幅度连续可调。本实用新型的另一目的是提供一种动物关节被动活动的设备，其中 用于约束动物身体的托架连续可调，以适应大小不同的动物。 为此，本实用新型提供一种动物关节被动活动的设备，包括 支架；
装在所述支架上的若干个身体约束装置； 电机，装在所述的支架上并具有输出轴； 控制所述电机的控制装置； 位于所述支架上的分度盘； 与所述输出轴固定连接的摆杆；与上述摆杆成角度布置的、用于带动动物关节的带动杆； 其特征在于所述电机的控制装置设有限制所述摆杆运动路径的行程开关，该 行程开关安装在所述的分度盘上，并位于被所述摆杆或带动杆触 及的运动范围之内。考虑到动物的大小，上述若干个身体约束装置是可调的，优选为可 作伸縮运动的滑动轨道。为了较好地使电机输出轴与摆杆固定连接，电机输出轴与摆杆之间 装有法兰盘，且电机输出轴和摆杆及法兰盘之间不可运动地相互固紧, 其中输出轴与摆杆之间基本成直角布置。优选地，所述带动杆与所述摆杆也基本成直角布置；所述带动杆与 所述的输出轴平行。考虑到动物腿的长短，所述的摆杆的有效长度也最好是可调的，例 如在摆杆上开若干通孔或开长槽，通过嫘钉或蟪栓固定在所述法兰盘 上。当然也可通过带动杆装在摆杆的不同位置而达到同样的效果。根据本实用新型的进一步结构，所述分度盘可以直接装到支架上， 也可以通过支承件装在所述支架上。为了使电机具有良好的工作特性，电机类型优选为步进电机。控制部分一般包括方向控制部分和调速控制部分，根据需要，还可 设定吋电路等。本实用新型根据仿生学原理设计了一种机械运动装置，可用于兔膝 关节术后的持续被动活动。其构形能依兔子大小、形态而调节，让兔 子感觉舒适、安全，不受伤害。让其在自然状态下，膝关节能较长时间 持续被动活动。本实用新型的运动装置操作方便、快捷，易清洗保洁， 能对若干只兔同时训练，膝关节活动的范围、频率和时间可调节，安 全可靠。下面参考附图对本实用新型的实施例进行详细描述
图i为动物关节被动活动的设备的立体图；图2为图1所示设备的电机及传动部件的立体图；图3为图2中的传动部件的部分立体放大图；图4为动物身体约束装置的立体图；图5为动物身体约束装置的分解图。图6是控制装置的工作框图。
具体实施方式
如图l所示，本实用新型的动物关节被动活动的设备主要包括支架 1，用于动物的身体约束装置2，电机3,控制部分4及传动部分5。支 架1一般具有四条支腿12,两根横梁13及两根纵梁14。根据支架l 所承的载荷，可以增加支腿及梁的数量，例如在两根横梁13的中间各 加上一至二条支腿，甚至更多，而横梁13和纵梁14也可以分别为二 到四根不等，且长度可变。用于动物的身体约束装置2位于支架1的 上部并支承在所述的横梁上。在本实施例中，身体约束装置2共有五 个，显然其数量是可变化的。该身体约束装置的结构在下文还要作详 细介绍。参考图1一3,电机3 (例如为步进电机)通过支承件19而装在支 架1上，该支承件19为角形，包括一个水平板和一块垂直板。水平板 搭接在上述横梁上。所述支承件19同时支承传动部分5及分度盘6。 传动部分5至少包括摆杆9和带动杆10，其中靠近分度盘6的摆杆9 与电机输出轴17相连。为了便于连接，所述摆杆9 一般通过法兰盘8 与电机输出轴17相连。此外，为减少冲击力及减少不同轴度带来的影 响，在法兰盘8与电机输出轴17可进一步设有弹性连轴器16。如图2 和3所示，带动杆10与摆杆9成角度相连， 一般成直角。另一远离法 兰盘8的摆杆装在后轴18上。后轴18与电机输出轴同轴心。带动杆 10与后轴18与电机输出轴基本平行。考虑到动物腿的长短，所述的摆 杆9的有效长度也最好是可调的，例如在摆杆上开若干通孔11或开长 动物腿槽，通过螺钉或螺栓固定在所述法兰盘上。当然也可通过带动 杆10装在摆杆的不同位置而达到同样的效果。也可以让带动杆10与 后轴18与电机输出轴不平行，这样可以同时带动不同尺寸的动物腿。再参考图1一3，其中图2和3示出了行程开关7，它属于控制部分 4。该行程开关装在分度盘6，当上述摆杆9和/或带动杆10触动行程 开关7时，控制部分4就使电机反转。所以触动行程开关的位置决定 了摆杆9和带动杆10的摆幅。控制部分4的进一步结构叙述如下控制部分4一般包括方向控制部分和调速控制部分，根据需要，还 可设定时电路等。图6示出了控制部分的工作原理。1. 方向控制部分设置由继电器控制的正反转电路，实现电机正反转。在行程开关的 配合下，满足往复运动以及训练角度可调的要求。其中步进电机驱动 器端口输入为高电平时正转、低电平时反转。正反转控制电路的作用 就是在行程开关动作时改变对驱动器端口的输入，实现正反转控制。 这部分电路主要由三个继电器和两个行程开关组成，其中两个继电器 分别实现行程开关状态的保持，另一个用于控制输出端的电平控制。2. 调速控制部分包括脉冲发生电路，对脉冲频率进行调节以实现CPM训练对不同速 度的需求。步进电机驱动器的作用是对输入脉冲进行转换、放大后驱 动步进电机，在不改变驱动器细分模式的情况下，主要通过修改转速 控制器输出脉冲频率来调整电机转速。改变调速电路的外接电位器可 改变输出脉冲的频率以满足调速要求。3. 定时电路采用继电器回路实现对训练定时的需要。继电器由交流电控制，按 下开关，输入电流通过继电器的常闭开关接入机箱。当定时器计时时 间到时，继电器动作，常开开关闭合，常闭开关打开，此时断开电源 输入，电机停止转动。下面对身体约束装置进行详细说明如图4和5所示，身体约束装置2包括头部固定件22,身体托架 24和侧部托架23。其中身体托架24和头部固定件22之间形成前肢收 纳孔22。上述身体托架24和头部固定件22之间通过滑动导轨对21 可滑动地连接起来。这样身体托架24相对头部固定件22运动，以适 应动物身体的尺寸。侧部托架23装在身体托架24上，动物要被运动 的腿穿过侧部托架23后固紧在上述带动杆10上。使用上述设备来使兔子关节持续被动活动时，调整行程开关的位 置，即为膝关节活动范围。分别用柔软的尼龙搭扣辅助扣紧而固定头、 颈、胸、腰、臀部。牵引兔子的膝关节穿过夹具，用尼龙搭扣固定兔 子大腿。将踝关节靠在传动杆后方，用尼龙搭扣固定。设备运作前， 先用手推动传动杆试运行，确认膝踝的固定效果和兔膝能安全活动。 接下来旋转定时器上的旋钮到指定训练时间，开启运行开关开始试运 行，调节频率旋钮，直到需要的频率。接着按下训练键，开始连续运行。同时按下计时键，开始计时。运动时间一到，训练自行停止。取 下兔子，结束训练。以上是对动物关节被动活动的设备的一个实施例的描述。本领域的 技术人员可以理解，在不背离本实用新型的发明构思的前提下可以对 上述实施例进行变化。因此，应该理解，本实用新型不限于在此公开 的具体实施例，而是可以覆盖在所附权利要求中限定的本实用新型的 范围内的各种变化。
权利要求1.一种动物关节被动活动的设备，包括支架(1)；装在所述支架上的若干个身体约束装置(2)；电机(3)，装在所述的支架上并具有输出轴(17)；控制所述电机的控制装置(4)；位于所述支架上的分度盘(6)；与所述输出轴(17)固定连接的摆杆(9)；与上述摆杆(9)成角度布置的、用于带动动物关节的带动杆(10)；其特征在于所述电机(3)的控制装置(4)设有限制所述摆杆(9)运动路径的行程开关(7)，该行程开关安装在所述的分度盘(6)上，并位于被所述摆杆(9)或带动杆(10)触及运动范围之内。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于上述身体约束装置(2) 包括身体托架(24)和头部固定件(22)。
3. 如权利要求2所述的设备，其特征在于所述身体托架(24) 和头部固定件(22)之间通过滑动导轨对(21)可滑动地连接起来。
4. 如权利要求l所述的设备，其特征在于所述电机(3)的输出 轴(17)与摆杆之间装有法兰盘(8),且电机输出轴(17)和摆杆(9) 及法兰盘(8)之间不可运动地相互固紧。
5. 如权利要求4所述的设备，其特征在于上述电机输出轴和法 兰盘(8)之间还设有弹性连轴器(16)。
6. 如权利要求l所述的设备，其特征在于上述输出轴(17)与 摆杆(9)之间成直角布置。
7. 如权利要求l所述的设备，其特征在于所述带动杆(10)与 所述摆杆(9)成角度布置。
8. 如权利要求l所述的设备，其特征在于所述的摆杆(9)的有 效长度是可调的。
9. 如权利要求l所述的设备，其特征在于上述电机(3)为步进电机。
10.如权利要求l所述的设备，其特征在于上述控制部分(4)包 括方向控制部分和调速控制部分。
专利摘要本实用新型公开了一种动物关节被动活动的设备，包括支架(1)；装在所述支架上的若干个身体约束装置(2)；电机(3)，装在所述的支架上并具有输出轴(17)；控制所述电机的控制装置(4)；位于所述支架上的分度盘(6)；与所述输出轴(17)固定连接的摆杆(9)；与上述摆杆(9)成角度布置的、用于带动动物关节的带动杆(10)；其特征在于所述电机(3)的控制装置(4)设有限制所述摆杆(9)运动路径的行程开关(7)，该行程开关安装在所述的分度盘(6)上，并位于被所述摆杆(9)或带动杆(10)触及运动范围之内。
文档编号A61B19/00GK201029939SQ20072010383
公开日2008年3月5日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者敖英芳, 黄红拾 申请人:北京大学第三医院