一种智能可调式下肢抬高装置的制作方法

本实用新型属于医疗器械领域，涉及一种用于下肢创伤或术后患肢抬高的装置，具体为一种智能可调式下肢抬高装置。

背景技术：

下肢创伤或术后常出现肢体肿胀、关节疼痛等并发症，阻碍伤肢功能的康复。临床研究表明患肢抬高利于血液、淋巴回流，减轻肢体肿胀，缓解疼痛，有效促进伤肢功能的恢复。目前临床上大多采用软枕、软垫或布朗氏架等抬高患肢，但常出现一些弊端，如稳定性差、舒适性差、抬高角度难以灵活调整等等。研究发现，肢体抬高角度的灵活调整是下肢创伤治疗及术后康复的重要影响因素之一。我们在长期的临床工作中也观察到根据不同时期的症状表现，灵活调整患肢抬高角度，可更有效地缓解肿胀及疼痛程度。因此，在继承现有的下肢抬高装置及构建理念基础上，研发具备灵活调整角度、稳定性的多功能下肢抬高系统，将有利于提高临床疗效。

技术实现要素：

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种在下肢创伤或术后治疗期间可灵活调整患肢抬高角度，使患肢抬高治疗科学化、标准化、稳定化的装置，本实用新型提供了一种智能可调式下肢抬高装置。

技术方案：一种智能可调式下肢抬高装置，所述装置包括机架系统，屈髋系统，屈膝系统，转踝系统和人机交互系统；所述机架系统与屈髋系统活动连接，屈髋系统与屈膝系统固定连接，屈膝系统与转踝系统连接，人机交互系统设于机架系统上。

优选的，所述机架系统包括机架底座和可调支架；所述屈髋系统包括电动推杆A、大腿固定杆、大腿可调杆和大腿撑杆；所述屈膝系统包括电动推杆B、膝关节、小腿固定杆、小腿固定支撑和小腿移动支撑；所述转踝系统包括脚底托板和小腿调节架；所述人机交互系统包括触摸屏、机箱、有线控制器、电路板和电源连接点；其中，可调支架插入机架底座的不锈钢管中，可调支架与大腿可调杆的一端活动连接，大腿可调杆的另一端插入大腿固定杆中，大腿固定杆的另一端与膝关节焊接；大腿撑杆通过活动螺母与防滑锁固定于大腿固定杆上，大腿撑杆另一端与电动推杆A焊接，电动推杆A的另一端固定于机架底座上；小腿固定杆与膝关节焊接，其远端通过小腿调节架与脚底托板相连；小腿固定杆内套有横向防滑锁用以连接小腿移动支撑，小腿移动支撑的另一端与电动推杆B相连，电动推杆B的另一端与小腿固定支撑活动连接，小腿固定支撑通过横向防滑锁固定于大腿固定杆上。

上述部件的功能如下：机架底座的功能是支撑为主，可调滚轮主要是方便护理人员搬运，可调支架为主要的调节大腿长度元件；电动推杆和大腿撑杆连接，通过驱动电动推杆的伸出和缩进改变屈髋角度。大腿固定杆确定了大腿的最小可调范围；大腿可调杆从固定杆中伸出、缩进调整大腿长度达到最佳位置并锁紧。小腿调节架在小腿固定架上，前后移动来调节小腿长度，至合适位置。脚底托板是支撑脚部的构件，通过拉出小腿调节架上的销钮，使脚踝部分前后旋转(仅两个定点位置)，适应病患的需要。人机交互系统的触摸屏和有线控制器均可以控制电动推杆伸缩，从而调节屈膝、屈髋角度；电路板位于机箱内，负责电机运转的调控。

优选的，所述屈髋系统的屈髋角度为10°～90°；所述屈膝系统的屈膝角度为90°～ 180°。电动推杆A推动a杆向箭头方向运动，从而改变屈髋角度，达到屈髋角度范围10°～ 90°的调节；电动推杆B推动b杆向箭头方向收进，从而改变屈膝角度，达到屈膝角度范围 90°～180°的调节。大腿长度手动抽出缩进调节至合适长度将限制旋钮锁紧即可；小腿长度由置脚机构前后移动至合适长度后将限制旋钮锁紧。脚踝角度两位置可调前后各旋转30度，由限位销实现。

优选的，所述机架底座上设有可调滚轮。

优选的，所述可调支架与机架底座通过横向防滑锁固定。

优选的，所述可调支架与大腿可调杆的一端以活动螺母连接。

优选的，大腿固定杆与小腿固定杆之间均设有弧形钢板，与大腿固定杆焊接，并包覆有皮套。

优选的，所述小腿调节架上设有销钮。

所述人机交互系统，包括触摸屏、有线控制器、电路板、机箱。其中电路板位于机箱内，触摸屏位于机箱顶部，有线控制器连接电路板，位于机箱外。电路板上电源连接点开口于机箱，用于连接220V交流电。

上述的机箱为一立方体镀铬45钢盒，长210mm，宽160mm，高100mm，顶部为触摸屏，内置电路板，预留有线控制器、电机供电线、电源线等开口。

上述的触摸屏为威伦公司的MT6070iH型号彩色触摸显示屏，长205mm，宽140mm，工作界面如图7所示。

上述的有线控制器选用三菱的FX1N-40MT型号的PLC。

有益效果：(1)本实用新型所述智能可调式下肢抬高装置可以根据临床需要灵活调整可调支架的大腿可调杆的长度，以适应患者股部的长度，还可移动小腿调节架以适应患者小腿部长度，此外，还可以通过拉出小腿调节架上的销钮使脚踝部分前后旋转，从而获得最佳的舒适度；通过电机控制伸缩杆长度，可以获得最佳的屈髋及屈膝角度；(2)所述装置整体外形小巧紧凑，屈髋、屈膝角度可调范围大，安全性及稳定性佳，操作简便，适合下肢术后及长期卧床病患的使用。

附图说明

图1智能可调式下肢抬高装置结构示意图；

其中1为机架底座，2为可调滚轮，3为可调支架，4为电动推杆A，5为大腿固定杆，6 为大腿可调杆，7为大腿撑杆，8为电动推杆B，9为膝关节，10为小腿固定杆，11为小腿固定支撑，12为小腿移动支撑，13为脚底托板，14为小腿调节架，15为销钮，16为触摸屏， 17为机箱，18为有线控制器，19为电路板，20为电源连接点；

图2智能可调式下肢抬高装置受力示意图；

图3脚踝角度调节示意图；

图4智能可调式下肢抬高装置起始位置三维示意图；其中，(a)为侧视图，(b)为立体图；

图5智能可调式下肢抬高装置中间位置三维示意图；

图6智能可调式下肢抬高装置极限位置三维示意图；其中，(a)为屈髋伸膝极限位置侧视图，(b)为屈髋屈膝极限位置侧视图；

图7触摸屏工作界面图；

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

如图1所示，一种智能可调式下肢抬高装置，所述装置包括机架系统，屈髋系统，屈膝系统，转踝系统和人机交互系统；所述机架系统与屈髋系统活动连接，屈髋系统与屈膝系统固定连接，屈膝系统与转踝系统连接，人机交互系统设于机架系统上。

所述机架系统包括机架底座1和可调支架3；所述屈髋系统包括电动推杆A4、大腿固定杆5、大腿可调杆6和大腿撑杆7；所述屈膝系统包括电动推杆B 8、膝关节9、小腿固定杆 10、小腿固定支撑11和小腿移动支撑12；所述转踝系统包括脚底托板13和小腿调节架14；所述人机交互系统包括触摸屏16、机箱17、有线控制器18、电路板19和电源连接点20；其中，可调支架3插入机架底座1的不锈钢管中，可调支架3与大腿可调杆6的一端活动连接，大腿可调杆6的另一端插入大腿固定杆5中，大腿固定杆5的另一端与膝关节9焊接；大腿撑杆7通过活动螺母与防滑锁固定于大腿固定杆5上，大腿撑杆7另一端与电动推杆A4焊接，电动推杆A4的另一端固定于机架底座1上；小腿固定杆10与膝关节9焊接，其远端通过小腿调节架14与脚底托板13相连；小腿固定杆10内套有横向防滑锁用以连接小腿移动支撑12，小腿移动支撑12的另一端与电动推杆B 8相连，电动推杆B 8的另一端与小腿固定支撑11活动连接，小腿固定支撑11通过横向防滑锁固定于大腿固定杆5上。

所述机架底座1上设有可调滚轮2。

所述可调支架3与机架底座1通过横向防滑锁固定。

所述可调支架3与大腿可调杆6的一端以活动螺母连接。

大腿固定杆5与小腿固定杆10之间均设有弧形钢板，与大腿固定杆5焊接，并包覆有皮套。

所述小腿调节架14上设有销钮15。

上述的机架底座1由2根外径19mm、内径为13mm、长600mm的不锈钢管，5块长235mm、宽40mm、厚3mm的镀铬45钢板焊接，镀铬45钢板位于两不锈钢管之间，各钢板间距分别为200、200、40、50mm。镀铬45钢管的两端均焊有外径25mm、内径19mm、长50mm的横向防滑锁，用于固定可调支架3。

上述的可调支架3为长300mm、直径13mm的镀铬45钢棒，插入机架底座1的镀铬45 钢管内，由外径25mm、内径19mm、长50mm的横向防滑锁固定位置，另一端用活动螺母与大腿可调杆6形成关节。

上述的大腿可调杆6为一长240mm、直径13mm镀铬45钢棒在70mm处弯折呈155°角而成，70mm端与可调支架3形成关节，170mm段插入大腿固定杆5内，由外径25mm、内径13mm、长50mm的横向防滑锁固定位置。

上述的大腿固定杆5为长150mm、外径19mm、内径13mm的不锈钢管，一端焊接入一直径为50mm的膝关节9内，另一端焊有外径25mm、内径19mm、长50mm的横向防滑锁，用于固定大腿可调杆6，此横向防滑锁焊有长30mm、宽23mm、厚3mm的镀铬45钢板，并借此以活动螺母与大腿撑杆7形成关节。大腿固定杆5中段还有一个可活动的外径25mm、内径19mm、长50mm的横向防滑锁，此横向防滑锁上焊有小腿固定支撑11。此外，有一半径为1000mm、宽50mm的弧形镀铬45钢板焊接于两横向防滑锁之间，表面覆以皮套。

上述的大腿撑杆7为2根长230mm、直径13mm镀铬45钢棒在45mm处弯折135°角，平行放置后于185mm端以90°成角焊接长280mm、直径13mm的镀铬45钢棒，并于此280mm 镀铬45钢棒中点焊接一长25mm、直径20mm的镀铬45钢管，此镀铬45钢管与两条弯折的镀铬45钢棒长端平行并处于同一平面，用于与电机伸缩杆的固定。45mm端以活动螺母与大腿固定杆5横向防滑锁的镀铬45钢板形成关节。

上述的小腿固定支撑11为一长310mm、直径13mm镀铬45钢棒在离两端30mm处弯折 90°角而成，两30mm段互相平行。250mm段的中点处以活动螺母与电机相连形成关节。

上述的膝关节9由一直径50mm、高30mm的带19mm孔圆柱体镀铬黄铜与一直径50mm、高20mm的带13mm孔圆柱体镀铬黄铜组成。两圆柱体以底面重合接触，并可沿圆柱体轴心转动。两圆柱体孔内分别插入并焊接大腿固定杆5与小腿固定杆10。

上述小腿固定杆10为一长450mm、直径13mm镀铬45钢棒，一端焊接于膝关节9，中段套有一外径25mm、内径19mm、长50mm的横向防滑锁，此横向防滑锁焊有长30mm、宽 23mm、厚3mm的镀铬45钢板，并借此以活动螺母与小腿移动支撑12形成关节。此外，有一半径为1000mm、宽50mm的弧形镀铬45钢板焊接于两横向防滑锁之间，表面覆以皮套。小腿固定杆10的远端之间通过镀铬黄铜小腿调节架14固定有一长180mm、宽50mm、厚3mm 镀铬45钢板，此镀铬45钢板的中间焊接有一带半圆的矩形镀铬45钢板，矩形长190mm、宽70mm、厚3mm，半圆直径为70mm，此镀铬45钢板即为脚底托板13，表面覆有皮套。

上述的小腿移动支撑12为2根长40mm、直径13mm镀铬45钢棒平行放置，呈90°焊接于长235mm、直径13mm的镀铬45钢棒两端，并于此235mm镀铬45钢棒中点焊接一长 3mm、外径25mm、内径21mm的镀铬45钢管，此镀铬45钢管与两条40mm镀铬45钢棒平行并处于同一平面，用于与电机伸缩杆的固定。40mm段以活动螺母与小腿固定杆10横向防滑锁的镀铬45钢板形成关节。

上述的可调滚轮2为直径45mm的运输用橡胶材质滚轮，横轴为一长280mm、滚轮内侧直径19mm、外侧直径13mm的镀铬45钢棒。通过2根长130mm、直径13mm，于60mm处弯折150°的镀铬45钢棒插入机架底座1的镀铬45钢管中，并由横向防滑锁固定。

表1智能可调式下肢抬高装置的尺寸与制造构件

智能可调式下肢抬高装置的控制部分为人机交互系统，包括触摸屏16、有线控制器18、电路板19、机箱17。其中电路板19位于机箱内，触摸屏16位于机箱17顶部，有线控制器 18连接电路板19，位于机箱17外。电路板19上电源连接点20开口于机箱17，用于连接220V 交流电。

上述的机箱17为一立方体镀铬45钢盒，长210mm，宽160mm，高100mm，顶部为触摸屏16，内置电路板19，预留有线控制器18、电机供电线、电源线等开口。

上述的触摸屏16为威伦公司的MT6070iH型号彩色触摸显示屏，长205mm，宽140mm，工作界面如图7所示。

上述的有线控制器18选用三菱的FX1N-40MT型号的PLC。

上述的电路板19I/O分配见表2。

表2 I/O分配表

本发明在具体使用时，先测量患者股部及小腿部的长度，松解可调支架3及大腿可调杆 6的横向防滑锁，调节可调支架3在机架底座1不锈钢管中插入的深度以及大腿可调杆6在大腿固定杆5中插入的深度来适应股部长度，将小腿调节架14在小腿固定杆10上水平滑动来适应小腿部的长度。根据治疗需求调节电动机的伸缩，来改变大腿固定杆5的倾角以及膝关节9的角度，工作流程如下：

(1)开机

接通电源，触摸屏16就将出现如图7所示画面。

(2)复位

按下“复位”键：将大小腿恢复至初始位置：小腿与大腿夹角为180°，大腿与地面夹角为10°；程序动作：先将小腿角度与大腿角度调至180°，再调大腿与地面夹角10°。在复位过程中，按下“急停”键，支架能随时停止。

(3)手动调节大小腿长度至合适长度，手动调节角踝角度至合适角度。

(4)屈髋角度调节

按下“大腿伸”屈髋角度上升键：大腿角度变大。角度调节范围：10-90°。上升到最大极限时限位开关X5。

按下“大腿缩”屈髋角度下降键：大腿角度变小。角度调节范围：90-10°。下降到最小极限限位开关X6。

(5)屈膝角度调节：

按下“小腿伸”屈膝角度上升键：屈膝角度变大。角度调节范围：90-180°。上升到最大极限时限位开关X7

按下“小腿缩”屈膝角度下降键：屈膝角度变小。角度调节范围：180-90°。下降到最大极限时限位开关X10，大小腿结构碰撞开关X11。

本发明采用智能可调式下肢抬高系统代替传统的软枕、软垫或布朗氏架，灵活性强，稳定性好，功能可靠，可满足临床的使用要求，初步临床观察显示疗效确切。整体外形小巧紧凑，屈髋、屈膝角度可调范围大，安全性及稳定性佳，操作简便，适合下肢术后及长期卧床病患的使用。

2012年4月～2013年5月我们收集了20例67～85岁行人工髋关节置换术患者，对本装置的临床疗效进行了初步观察，其中男性9例，女性11例，股骨颈骨折14例，股骨头坏死6 例，病例被随机分为两组，即治疗组(智能可调式下肢抬高系统组)11例、对照组(布朗氏架组)9例。治疗2周后结果显示治疗组VAS评分显著低于对照组，差异有统计学意义(P ＜0.05)，提示智能可调式下肢抬高系统较布朗氏架更能有效缓解疼痛(表3)；治疗后治疗组及对照组Harris评分均显著增加，且治疗组Harris评分显著高于对照组，差异有统计学意义 (P＜0.05)(表4)，疼痛、功能、关节活动度等Harris评分值均显著高于治疗前，差异有统计学意义(P＜0.05)(表5)，提示智能可调式下肢抬高系统较布朗氏架更能有效地改善关节功能及活动度，促进下肢功能的康复。

表3两组治疗前后VAS分值比较

治疗后VAS评分经成组t检验P＝0.043<0.05；降低值经MannWhitney检验，P＝0.038<0.05。

表4两组治疗前后Harris评分比较

治疗后Harris评分经成组t检验P＝0.032<0.05；增加值经MannWhitney检验，P＝0.041<0.05。

表5治疗组Harris各项评分值比较

治疗组治疗前后疼痛评分、功能评分、畸形评分、关节活动评分及Harris评分经配对t检验：

P^△＝0.0014<0.05；P*＝0.023<0.05；P^△△＝0.545>0.05；P**＝0.012<0.05；P^▲<0.0001。