专利名称：脊柱三维牵引床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能治疗多种脊柱骨伤病的医疗器械，尤其是一种以纠正脊柱椎间三维方向改变为特征的牵引床。
腰椎间盘突出症、颈椎病、胸腰椎后关节紊乱症等脊柱软组织损伤性疾病是一些常见病、多发病，给患者带来了很大的痛苦，药物治疗效果不够明显，手术疗法有严格的适应症，不宜广泛采用。利用牵引等力学方法治疗已被普遍采用，医用牵引器械已越来越受医生重视。目前市面上已出现了多种牵引床，但多为直线牵引，只具有一个方向的单一力，疗效不够理想。通过多年的临床研究，申请人发现腰椎间盘突出症患者和颈椎病患者的病变椎体间存在着三维方向的改变，即上椎体相对于下椎体在冠状轴、矢状轴和纵轴三维方向上发生了位移或旋转，椎间应力发生了改变，椎间的相对稳定和协调遭到了破坏，椎间盘受力不均，同时还累及后关节及附着在该椎骨上的相关肌肉、韧带或位于其周围的神经、血管等，使之失去正常状态，引起一系列颈肩腰腿痛等综合症。久而久之，机体为了代偿，就会出现受力较大部位的骨质增生等，产生更复杂的后果。治疗的关键在于纠正病变椎体间三维方向的改变，使之恢复或接近生理曲度，达到椎间结构的协调和自然，解除其对周围肌肉、韧带和神经血管的异常牵拉、挤压或刺激，纠正椎间盘受力不均。基于以上认识，本申请人曾设计过一种“成角旋转式多功能牵引床”(中国专利号90210642.2，德国G9101931.1，日本平3-28757)，由床腿、床框、床板、牵引装置、成角装置、旋转装置及控制装置等组成；其头胸板可沿床的纵向水平移动，实现牵引，臀腿板可沿床的横向轴上下摆动，实现成角，同时还可沿床的纵轴左右摆动，实现旋转，头胸板的头端还可向上升起，以形成适合颈椎牵引的角度。经临床应用治疗腰椎间盘突出症效果良好，但机械结构仍需完善，功能还需增加。以往的设计中对牵引床的固定装置未予描述，快速牵引用的是液压驱动，速度不够快，噪音大，只能单方向运动；快、慢牵引各行其事，不能联动；转角装置采用了丝杠调节旋转角度、液压动力实现旋转的方式，每次只能向某一方向转动，不能连续左右摇摆，因无锁定装置，床板不稳，易晃动；治疗腰椎间盘突出症时，常需用手平推病变部位，没有用机械力代替；另外对牵引颈椎的距离和力度也无计量装置。
本发明的目的是为了克服上述缺点而提供的一种功能齐全，计量精确，自动化程度高，易于操作的脊柱三维牵引床，可用于治疗多种脊柱骨伤病。
本发明所提供的脊柱三维牵引床由床体、床头滑轮升降装置、头胸板、臀腿板、臀板、患者固定装置、松紧调节装置、快速牵引机构、慢速牵引机构、快慢速牵引联动机构、臀腿床板沿横向轴成角机构、臀腿床板沿纵轴旋转机构、臀板水平摆动机构、相关的传感器、时间及动力控制系统等组成。头胸板位于床体上面的床框上，并与床框呈滑动连接，快速牵引通过力大而又速度快的动力装置(如电磁动力装置或高速直线电机、弹力等)，使头胸板或牵引索突然移动一定距离实现。慢速牵引由拉力驱动装置通过位于床头升降滑轮的牵引索实现。成角机构由驱动装置通过与床板下铰接的推杆机构实现。其特征在于头胸板下面有一组向下凸出的阻挡件，该阻挡件与位于其下方的快牵引动力机构上的推进件呈单面接触，快速牵引动力机构由定位电磁铁、滑动电磁铁、丝杠、丝杠支架、丝杠电机、滑轨、支座电机组成，两组定位电磁铁为U形结构，其固定外壳下部与滑轨密切结合，中间作为移动丝母可移动地安置在丝杠上，丝杠两端螺纹方向相反，安置在丝杠支架上，由电机驱动，滑轨可在其底座上作往复移动，其驱动装置为滑轨电机，滑动电磁铁由两组连在一起的U形电磁铁组成，其外壳下部可移动地安置在滑轨上，其上面有一推进件与头胸板下面的阻挡件呈单面接触，其下面有一牵引杆与快慢速牵引联动机构相连。快慢速牵引联动机构由牵引杆、联动离合器和可移动滑轮组成，牵引杆与快牵引动力机构相连接，可移动滑轮安置在床体的滑动轨道上，牵引索从该滑轮经过，所述滑轮的底座与牵引杆之间由联动离合器相连接。臀板是位于臀腿板靠近头胸板端的活动支架上，在驱动装置的带动下，臀板可沿其转动轴摆动。臀腿板沿纵向轴旋转机构由动力机构、摆杆件、拨销和滑轨等组成，摆杆件的一端固定在臀腿板的中线上，另一端为长孔，与连接在动力机构上的拨销活动连接，动力机构安置在弓形支臂上。摆动角度大小由动力装置移动距离决定。患者固定装置由胸背固定衣、骨盆固定裙、紧箍带、拉紧带组成，胸背固定衣为一背心样结构，从前后正中线分为左右两部分，其间用尼龙搭扣带连接，用于固定胸背部，骨盆固定裙由左右两块固定面和腰带、交叉缚带构成，用于固定臀部，紧箍带为片状耐张力带构成，用于包裹紧箍胸背固定衣和骨盆固定裙，其上端用防松卡环紧固，下端穿过床面的孔与拉绳挡爪相连接；胸背固定衣的头端固定在床头固定架上，骨盆固定裙的足端通过拉紧带与床尾背面的拉绳挡爪相连。松紧调节装置由丝杠、丝杠支架、电机、移动丝母、位于丝母上的动滑轮、固定在床板上的定滑轮、松紧拉绳和拉绳挡爪组成，移动丝母位于丝杠上，丝杠两端安置在支架上，松紧拉绳两端连接在拉绳挡爪上，中间绕过定滑轮和动滑轮，丝杠的转动由电机带动；其牵引拉力或压力由传感器接受并传至数据采集卡。时间与动力控制由电子计算机系统、控制板和传感器等实现。
下面参照附图，结合本发明的一优选实施例作更详细的说明。
图1是本发明的外观示意2是本发明的侧视略图。
图3是本发明的松紧调节装置与臀板装置示意图(位于床板背面)。
图4是本发明的电磁铁装置示意图。
图5是本发明的臀腿板旋转装置示意图。
图6是本发明的整个控制系统示意图。
图中1-床体；2-床头滑轮升降装置；3-牵引索；4-头胸床板；5-臀腿床板；6-臀板；7-胸背固定衣；8-骨盆固定裙；9-紧箍带；10-拉紧带；11-推杆件；12-床头固定架；13-定位电磁铁；14-动力电磁铁；15-丝杠；16-丝杠支架；17-丝杠电机；18-滑轨电机；19-牵引杆；20-联动离合器；21-可移动滑轮；22-滑轨；23-慢速牵引机；24-支座销轴；25-弓形支臂；26-推杆驱动电机；27臀腿板旋转动力机构(电磁铁)；28-摆动杆；29-臀板驱动装置；30-松紧调解装置；31-松紧带支架；32-拨销；33-滑动槽；34-松紧装置电机；35-移动丝母；36-动滑轮；37-定滑轮；38-松紧拉绳；39-拉绳挡爪；40-臀板转动轴；41-臀板活动支撑；42-头胸板支撑；43-头胸板阻挡件；44-电磁铁推进件。
首先参阅图1和图3进一步说明固定装置、松紧调节装置和臀板摆动机构。
床体1为一箱体样结构，内有支架支撑床框和床板，牵引动力装置等位于其中。治疗腰椎间盘突出症时，先用胸背固定衣7和骨盆固定裙8将患者的胸背部和臀周固定紧，胸背固定衣7为一背心样结构，从前后正中线分成左右两部分，其间用尼龙搭扣带连接，骨盆固定裙8由左右两块固定面和腰带、交叉缚带构成，用腰带和交叉缚带将其两块固定面紧紧固定在骨盆处，患者俯卧在牵引床上，胸背固定衣7头端通过拉紧带10固定在床头固定架12上，足端通过拉紧带10固定在松紧带支架31背面的拉绳挡爪39上，然后用紧箍带9分别将胸背部和骨盆部包绕预紧，使病变椎间隙位于头胸板和臀腿板交界处，紧箍带9的下端穿过床面的孔与拉绳挡爪39相连接，挡爪39与松紧拉绳38相连接。预紧后再启动位于床板背面的松紧调节装置30，所述松紧调节装置30有三套，分别位于头胸板4下、臀板6下和臀腿板5尾端床板下，由丝杠15、丝杠支架16、电机34、移动丝母35、位于丝母上的动滑轮36、固定在床板上的定滑轮37，松紧拉绳38和拉绳挡爪39组成。移动丝母35位于丝杠15上，丝杠15两端安置在丝杠支架16上，松紧拉绳38两端连接在拉绳挡爪39上，中间绕过定滑轮37和动滑轮36，丝杠15的转动由电机34带动，当电机34正向(或反向)旋转时，丝母35向前(或向后)移动，带动滑轮36向前(或向后)移动，松紧拉绳38被拉紧(或放松)，该装置与传感器相配合，将其拉力(或压力)接受并传至数据采集卡，由微机监控，至所需拉力时为止，即可实现定力量紧固。其拉力在500N内可调。
臀板摆动机构由臀板6、臀板转动轴40、臀板活动支撑41及臀板驱动装置29等组成，臀板6是连接在臀腿床板5上的一块可活动板，位于臀腿板5靠近头胸板4端的活动支架41上，臀板驱动装置29可采用上述电磁力，也可用其它动力如电机的推拉力，还可用弹力等实现。当臀板驱动装置29产生的力矩作用于臀板6时，臀板6即可在臀板活动支撑41上沿其转动轴40转动，实现向右(或向左)的水平摆动，代替手法平推，还可做往复振动。摆动幅度在40MM内可调。
下面参照图2和图4说明牵引动力装置的工作原理。
电磁动力装置由定位电磁铁13和滑动电磁铁14组成，定位电磁铁13为U形结构，其固定壳下部两端为燕尾槽样结构，与滑轨21结合，其中间作为移动丝母可移动地安置在丝杠15上，丝杠15两端螺纹方向相反，安置在支架16上，由电机17驱动，滑轨21由电机18驱动。滑动电磁铁14由两组连接在一起的U形电磁铁组成，下部可移动地安置在滑轨21上，上面有一推进件44与头胸板4下面的阻挡件43呈单面接触，其下面有一牵引杆19，通过联动离合器20与可移动滑轮21的底座呈可离合连接，滑轮21的底座安置在床体的轨道上，牵引索3经过滑轮21。当需要自右向左牵引时，联动离合器20处于分离状态，启动电机17，电机17可正反转动，以带动丝杠正转(或反转)，调整两块定位电磁铁相向运动(或向背运动)至需要的间矩，然后启动电机18，使滑轨21带动定位电磁铁13向左移动，滑动电磁铁14被阻挡件43阻挡，不能左移，至右边的定位电磁铁13与滑动电磁铁14靠紧时为止。调整电流方向，使右边靠紧的两个电磁极为同极，通电后即可使同极相斥，其力大于3000N，迫使滑动电磁铁14由右向左运动，同时带动头胸板4运动，实现快速定距离瞬间牵引。当需要牵动牵引索3时，将上述过程倒转，令离合器处于结合状态，将滑动电磁铁14下面的牵引杆19与滑轮21的底座紧密连接，通电后使左边紧靠的两电磁铁为同极，即可使滑动电磁铁14由左向右运动，同时带动牵引索3，出现快速定距离牵引，实现快慢牵引联动。此功能可用于治疗颈椎病。慢速牵引系统由慢速牵引机23、牵引索3及相应的传感器等组成，由牵引机23带动牵引索3实现，此为已有技术，不赘述。其快牵引距离在70MM内可调，慢牵引力在990N内可调。
下面参照图2和图5对臀腿板的成角和旋转装置作进一步说明。
臀腿板5下面有一弓形支臂25，其一端通过支座销轴24与支座呈活动连接，在适当位置上通过另一销轴与推杆件11呈活动连接，当推杆驱动电机26通过齿轮传动等方式带动推杆件11向上(或向下)移动时，就带动了弓形支臂25沿支座销轴24作向上(或向下)的摆动，当驱动装置使推杆件11停止在某一位置时，也就使臀腿板5设置在了一个固定的位置，实现了定角度成角。其角度在-25°～+20°内可调。
臀腿板沿其纵向中线的下方与弓形支臂25上面呈可活动的销轴连接(连接于E和F处)，摆动杆28的一端固定在臀腿板5的中线上，另一端为长孔，与连接在滑动电磁铁27上的拨销32相连接，滑动电磁铁27和定位电磁13可移动地安置在底座21的滑轨上，底座21安置在弓形支臂25上，其电磁铁动作原理与上述相同。当电磁力使滑动电磁铁27向右(或向左)移动时，就带动臀腿板5沿其销轴E、F向左(或向右)转动，实现臀腿板的旋转。旋转角度在±25度内可调。当不断改变电磁极性时，电磁铁27就会左右移动，使臀腿板5左右摇摆。当电机17使两组定位电磁铁13均与滑动电磁铁27靠拢时，就限制了电磁铁27的活动，臀腿板5被固定。
图6为整个控制系统示意图。
电源采用220(或110)伏交流电，由控制微机变压、整流后以不同方式供应各用电器。电磁铁励磁线圈采用直流电(可用电容蓄能)，传感器根据需要可采用5V直流或12V直流，控制微机可用系统机，也可采用单板机。控制板可用PCL-711S，大功率继电器板可采用PCLD-885，也可自制。
另外，还可在该牵引床的适当位置加装机器手，以代替人工按压，达到全自动化；配置透视显像装置，并以微机存取。
本发明不受上述实施例的限制，技术人员可在本发明的范围内结合已有技术作各种修改和变形。
本发明与已有技术相比具有下列优点1.本发明是以纠正脊柱椎间三维方向位移为指导理论提供的一种医疗设备，对治疗腰椎间盘突出症、颈椎病等脊柱软组织损伤性疾病有独特疗效。在成角状态下沿纵轴定距离大力快速牵引与绕纵轴定角度旋转和在病变处定幅度摆动同步进行的三维牵引疗法是本设备的独到之处。每次牵引时间小于0.05秒，比普遍采用的定力量牵引节约时间数万倍，且见效快，疗效高。
2.本发明可模仿中医推拿正骨中的牵拉、拔伸、旋转、斜扳、振颤、按压等多种手法，还可实现其它牵引床所能进行的各种牵引，其牵引力、牵引距离、牵引时间、牵引速度、成角方向、成角度数、旋转方向、旋转度数、臀板摆动方向及摆动幅度，以及各种紧固带的拉力等均由计算机控制，由机器完成，能精确量化在无伤害的有效范围内，故安全可靠、容易推广应用。同时还解决了中医推拿正骨手法的力度和幅度不易量化的问题。
3.本发明将快速牵引与慢速牵引通过联动离合器的离合，可使其各行其事或实现联动，达到了牵引的多样化，尤其是在定牵引力的慢速牵引的基础上，突然再增加定距离大力快速牵引，可代替中国传统医学手法中的牵引下拔伸手法，使错缝的关节得到牵开，在手法的配合作用下使之复位，纠正颈椎间的三维方向改变。由于牵引距离确定在安全范围内，故对治疗颈椎病效果好且安全可靠。
4.脊柱椎间是由椎间盘纤维环、附着在椎骨上的韧带、肌肉等具有弹性的软组织连接的。在拉力的作用下可伸长一定的距离，但这种伸长距离是有一定限度的，超过了耐受限度就会造成损伤。临床实践证明，将胸背部固定在头胸板上，臀部固定在臀腿板上，根据身高、体重的不同，使头胸板沿滑轨在40-60mm内运动是绝对安全的。这些拉伸的距离大部分被绑带、紧绳、皮肤、肌肉、韧带、关节等缓冲，真正使病变椎间隙被拉开的距离一般不超过4mm。
从生理学角度看，在这个安全范围的运动越快越不感到疼痛，从物理学的角度看，越快病变椎间盘内单位时间产生的负压越大，后纵韧带对突出物的弹挤力越大，有利于突出物的回位或移位，有利于解除神经根与周围组织的粘连。本发明改用电磁力做动力克服了原液压动力噪音大、压力不恒定、易损坏及速度相对慢等缺点，使作用力均恒而速度更快，无噪音、寿命长、不易出故障。旋转动力机构改用磁力后，可使旋转方向随时改变，且能达到振颤的目的。
权利要求
1.一种医用脊柱三维牵引床，由床体(1)、床头滑轮升降装置(2)、头胸床板(4)、臀腿床板(5)、快速牵引机构(13、14、15、17、18、21)、慢速牵引机构(23、3)、臀腿床板(5)沿横向轴(Y--Y轴)成角机构(11、24、25、26)、臀腿床板(5)沿纵向轴(X--X轴)旋转机构(13、27、28、32)、相关的传感器、时间及动力控制系统组成；其特征在于臀板(6)位于臀腿板(5)靠近头胸板(4)端的活动支架(41)上，在驱动装置(29)的带动下，臀板(6)可沿其转动轴(40)摆动，松紧调节装置(15、16、34、35、36、37、38、39)位于床板下，固定装置(7、8、9、10)与松紧调节装置相配套，快、慢速牵引机构之间有快慢速牵引联动机构(19、20、21)。
2.根据权利要求1所述的牵引床，其特征在于快慢速牵引联动机构由牵引杆(19)、联动离合器(20)和可移动滑轮(21)组成，牵引杆(19)与快牵引动力机构(14)相连接，可移动滑轮(21)安置在床体的滑动轨道上，所述滑轮(21)的底座与牵引杆(19)之间由联动离合器(20)连接，牵引索(3)经过滑轮(21)。
3.根据权利要求1所述的牵引床，其特征在于松紧调节装置由丝杠(15)、丝杠支架(16)、电机(34)、移动丝母(35)、位于丝母上的动滑轮(36)、固定在床板上的定滑轮(37)、松紧拉绳(38)和拉绳挡爪(39)组成，移动丝母(35)位于丝杠(15)上，丝杠(15)两端安置在支架(16)上，松紧拉绳(38)两端连接在拉绳挡爪(39)上，中间绕过定滑轮(37)和动滑轮(38)，丝杠(15)的转动由电机(34)带动。
4.根据权利要求1所述的牵引床，其特征在于快速牵引机构由定位电磁铁(13)、滑动电磁铁(14)、丝杠(15)、丝杠支架(16)、丝杠电机(17)、滑轨(22)、支座电机(18)组成，两组定位电磁铁(13)的固定外壳下部与滑轨(22)密切结合，中间作为移动丝母可移动地安置在丝杠(15)上，丝杠(15)两端螺纹方向相反，安置在丝杠支架(16)上，由电机(17)驱动，滑轨(22)可在其底座上作往复移动，其驱动装置为滑轨电机(18)，滑动电磁铁(14)外壳的下部可移动地安置在滑轨(22)上，其上面有一推进件(44)与头胸板(4)下面的阻挡件(43)呈单面接触，其下面有一牵引杆(19)。
5.根据权利要求1所述的牵引床，其特征在于臀腿板(5)沿纵向轴(X--X轴)旋转机构由动力机构(13、27)、摆杆件(28)、拨销(32)和滑轨(22)组成，摆杆件(28)的一端固定在臀腿板(5)的中线上，另一端为长孔，与连接在动力机构(27)上的拨销(32)活动连接，动力机构(27、13、22)安置在弓形支臂(25)上。
6.根据权利要求1所述的牵引床，其特征在于所述固定装置由胸背固定衣(7)、骨盆固定裙(8)、紧箍带(9)、拉紧带(10)组成；胸背固定衣(7)为一背心样结构，从前后正中线分为左右两部分，其间用尼龙搭扣带连接，用于固定胸背部；骨盆固定裙(8) 由左右两块固定面和腰带、交叉缚带构成，用于固定臀部；紧箍带(9)为片状耐张力带构成，用于包裹紧箍胸背固定衣(7)和骨盆固定裙(8)，其上端用防松卡环紧固，下端穿过床面的孔与拉绳挡爪(39)相连接；胸背固定衣(7)的头端通过拉紧带(10)固定在床头固定架(12)上，骨盆固定裙(8)的足端通过拉紧带(10)与床尾背面的拉绳挡爪(39)相连。
全文摘要
本发明提供一种治疗椎间软组织损伤性疾病的牵引床。该床由床板成角机构、旋转机构、臂板摆动机构，快、慢速牵引机构、联动牵引机构、患者固定装置、松紧调节装置、微机及相关的传感器等组成。快速牵引采用电磁力，在联动牵引机构的作用下还可实现在慢速牵引的同时定距离快速牵引。松紧调节装置可实现定力量紧固，牵引的各种数据与动作均由微机控制，精确量化。
文档编号A61F5/04GK1149443SQ9511220
公开日1997年5月14日 申请日期1995年11月7日 优先权日1995年11月7日
发明者张吉林 申请人:张吉林