专利名称：多功能骨伤牵引理疗机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及骨伤、骨裂治疗用牵引装置，特别是一种称重计量准确、范围连续可调的多功能骨伤牵引理疗机。属于骨科用医疗设备技术领域。
背景技术：
众所周知，自古以来治疗骨伤、骨裂均采用称重牵引的治疗方法。该治疗方法所采用的牵引装置一般包括与患者骨伤部位的治疗装置联接的钢丝绳、钢丝绳固定装置、以及给该钢丝绳施以重力的称重块。由于称重块是各种重量不同的单独的称重块，因而其单独或者组合所形成的称重量系列是不连续的，其不足之处一是称重计量不精确，不能根据患者骨伤部位实际需要的牵引力准确调整，使实际调整的牵引力与需要的牵引力之间有偏差，而不能达到最佳的牵引治疗效果；二是调整不方便，工作量大；三是易摆动，特别是对长期卧床不起、肌力丧失的患者有损害，为患者后期康复带来诸多不便。另外，由于牵引装置上未设有理疗装置，因而在对患者进行牵引治疗的同时，不能对患者进行理疗，从而使患者肌力的恢复和骨痂的形成不能达到最佳状态。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种称重计量准确、范围连续可调的多功能骨伤牵引理疗机。
本实用新型的技术解决方案是一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是包括箱体和固定在箱体内的步进电机、传动总成、拉力传感器，其中，传动总成由总成支撑座、传动齿轮、轴承、外壳、端盖构成，该传动齿轮的外圆周上设有轮齿，内圆中心设有梯形内螺纹；步进电机通过齿轮与传动总成联接；传动齿轮内圆中设有带梯形螺纹的丝杠；丝杠与拉力传感器联接，其端部设有牵引钢丝绳；还包括由传感信号电路、A/D转换电路、中央处理器及其外围电路、显示电路、键盘输入电路、信号隔离电路、执行电路构成的控制电路。
本实用新型技术解决方案中还可以包括由电源电路、中央处理器及其外围电路、显示电路、键盘输入电路、D/A转换电路、信号放大电路、隔离升压电路、波形整理电路、输出电路和直流理疗电路构成的理疗装置。
本实用新型技术解决方案中所述的箱体内的固定梁上可以设有转向滑轮组。
本实用新型技术解决方案中所述的隔离升压电路可以由运算放大器、三极管、电阻、变压器构成；波形整理电路由二极管构成；输出电路由输出端子及输出电极构成。
本实用新型技术解决方案中所述的丝杆下端可以设有扭力座。
本实用新型技术解决方案中所述的拉力传感器外壳上可以设有与其一同作直线运动的卡箍和遮光板，与该遮光板配合的上、下限位光电开关；控制电路中还包括由该限位光电开关构成的限位器电路。
本实用新型由于采用由箱体、步进电机、传动总成、拉力传感器、丝杠、牵引钢丝绳和控制电路构成的多功能骨伤牵引理疗机，其中，传动总成由总成支撑座、传动齿轮、轴承、外壳和端盖构成，该传动齿轮的外圆周上设有轮齿，内圆中心设有梯形内螺纹，步进电机通过齿轮与传动总成联接，丝杠上设有梯形螺纹，其端部与牵引钢丝绳连接，控制电路由传感信号电路、A/D转换电路、中央处理器及其外围电路、显示电路、键盘输入电路、信号隔离电路和执行电路构成，因而，工作时步进电机接收到控制电路发给的控制脉冲信号旋转，从而带动传动齿轮旋转，进而带动丝杠作直线运动，从而产生了牵引拉力，拉力传感器将该牵引拉力转换成标准信号电压输出给A/D转换电路，将模拟信号经A/D转换电路转换成数字信号，中央处理器通过程序接收来自A/D转换电路和键盘输入电路的信号，经过处理后通过信号隔离电路输出给执行电路，通过控制步进电机正向或者反向运转使牵引拉力准确达到设定的拉力，也就是患者实际需要的拉力。由于传动齿轮和丝杠之间梯形螺纹的自锁，可使步进电机在任意工作位置停止时，拉力不回弹，因而可达到牵引拉力连续稳定可调之目的。本实用新型由于在箱体内的固定梁上设有转向滑轮组，因而，通过转向滑轮位置的调整，可在一定范围内调整牵引钢丝绳的角度。本实用新型由于还设有由电源电路、中央处理器及其外围电路、显示电路、键盘输入电路、D/A转换电路、信号放大电路、隔离升压电路、波形整理电路、输出电路和直流理疗电路构成的理疗装置，因而，在对患者进行牵引治疗的同时，可对患者进行理疗，以帮助患者恢复肌力，促进骨痂的形成，对患者的骨伤痊愈具有一定的疗效。本实用新型由于在丝杠的下端设有扭力座，因而可防止丝杠与传动齿轮一起转动。本实用新型由于在拉力传感器外设有卡箍、遮光板和上、下限位光电开关，以及在控制电路中设有由该限位光电开关构成的限位器电路，因而，当遮光板运动到上或下光电开关处时，将该光电开关所发光线遮挡，从而启动相应程序使步进电机作反向转动，从而起到限位作用(因为本实用新型丝杠的最大行程为55毫米)，以达到保护本实用新型的目的。本实用新型具有体积小、功能多、移动方便、计量精确、牵引力连续可调、不易摆动、可完全模拟称重状态的特点。本实用新型主要用于骨伤、骨裂患者牵引治疗和理疗。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的右视结构示意图；图3是本实用新型牵引装置控制电路信号流程图；图4是本实用新型理疗电路信号流程图；图5是本实用新型牵引装置控制电路图；图6是本实用新型理疗电路图。
具体实施方式
本实用新型牵引机械部分如图1、图2所示。箱体1外设有扶手29，下端设有小轮22，便于人们推行。箱体1下部设有配重块21，以保持装置的平衡。箱体1正面设有门2，可对装置进行检修。箱体1上设有面板30，牵引和理疗电路板、轻触开关、显示器均装于其上。箱体1内底板24上装有步进电机17、主动齿轮18、中间齿轮19、传动总成11、扭力座13、总成支撑座10、丝杠12、拉力传感器9、转向滑轮6、牵引钢丝绳5等，其中，传动总成11由传动齿轮28、轴承25、外壳26、端盖27等组成。
在传动齿轮28的外圆上加工有轮齿，内圆中心开有梯形螺纹，与丝杠12配合后可产生两种效果一是将电机传来的旋转运动改变成丝杠的直线运动；二是由于梯形螺纹的自锁功能可使步进电机17在任意工作位置停止时拉力不回弹，从而达到拉力连续稳定可调的目的。采用步进电机17和传动齿轮28内圆中心的梯形螺纹是本实用新型的关键。
本实用新型工作时，步进电机17接收控制电路发给的控制脉冲信号旋转，从而带动主动齿轮18、中间齿轮19、传动齿轮28旋转，由于传动齿轮28的旋转，带动丝杠12作直线运动，从而产生了牵引拉力。扭力座13设置在丝杠12下端，可防止丝杠12与传动齿轮28一起转动。牵引拉力的测量依靠拉力传感器9来进行。
四个转向滑轮6构成滑轮组，装于固定梁7上，且可调整其相应位置，因而可在一定范围内调整牵引钢丝绳5的角度。牵引钢丝绳5一端与拉力传感器9联接，另一端经钢索联接器4与治疗用牵引钢丝绳3联接。底板24、固定梁7分别固定于立柱23上。
牵引装置控制电路如图3、图5所示。电气控制部分由电源电路48、拉力传感器9、A/D转换电路32、中央处理器34、显示电路35、键盘输入电路33、输出信号隔离电路36、限位器电器38，执行电路37、步进电机17等组成。控制电路是采用常规的由中央处理器34根据拉力传感器9所传信号的大小来控制步进电机17运转的控制电路，只是编制的控制程序不同。
电源电路48是产生5V、12V、40V直流电压的常规电路。由电源变压器20产生5V、12V、40V直流电压，经稳压后分别供应各电路电压。其中，5V直流电压供各芯片使用，12V直流电压供拉力传感器9使用，40V直流电压供步进电机17使用。
拉力传感器9采用CLB-1拉压力传感器及测力变送器。可将外部拉力经传感器转换成标准信号电压，经电阻R4输出给A/D转换电路32。该模拟信号经A/D转换电路32转换成数字信号后经数据总线提供给中央处理器34。
A/D转换电路32由ADC0809芯片组成。拉力传感器9所送模拟信号经该芯片转换成数字信号，再经数据总线提供给中央处理器34解读。
显示电路35及键盘输入电路33由六位七段LED显示器、8279显示器接口芯片、键盘输入电路、74LS240八反相线驱动器和74LS138译码器组成。74LS240八反相线驱动器为数码管提供段码。74LS138译码器通过译码器向数码显示电路35和键盘输入电路33送分时脉冲。
步进电机控制电路(执行电路37)是与步进电机17一同供应的成品件，该控制电路适配两相及四相混合式步进电机，采用双极驱动，PWM恒流斩波控制，输入信号采用光隔，支持整步、2、4、8细分(步进电机步距角分别为1.8°、0.9°、0.45°、0.225°)。正是由于该电路可使电机的步距角细分，才提高了牵引拉力设定的精度。
本装置设有行程保护，其最大行程为55毫米。保护电路由限位器电路38完成。限位器电路38包括在拉力传感器9上装有与其一同做直线运动的卡箍8和遮光板14，当电机带动丝杠运动到下极限点(或上极限点)时，遮光板14亦运动到装于电源板15上的下(或上)光电开关16处并遮住发光二极管所发光线时，光电开关16输出低电位，使中央处理器34的P13(或P14)管脚电位变低，程序使用查询方式检查P13(或P14)管脚电位，当程序查询到P13(或P14)管脚电位的变化后，将启动相应程序来处理步进电机17正(或反)转，从而达到保护牵引装置最大行程的目的。
中央处理器34由89C52单片机芯片及外围的振荡电路、复位电路、以及地址、数据总线组成。中央处理器34通过程序接收来自A/D转换电路32、键盘输入电路33、限位器电路38的信号，经过处理后通过信号隔离电路36输出给执行电路37，从而达到控制步进电机17运转的目的。同时中央处理器34还将数据通过显示装置显示出来。
牵引部分的技术指标是额定电压为220V±5％，拉力为0～20KG连续可调，拉力精度为±0.1KG(实际可达0.001KG)，行程为55毫米。
牵引部分的使用方法如下(1)、先将治疗牵引钢丝绳3与牵引钢丝绳5用钢索联接器4联接；(2)、通电后，通过按键设置允许最大拉力值；当装置检测到实际拉力超过该最大拉力值时，装置将自动停机并发出声光报警；(3)、通过按压“连续进”、“连续退”、“步进”、“步退”四个按键可分别控制电机运动达到连续增加拉力；连续减小拉力；点动增加拉力(每点动一次大约增加0.1KG的拉力值)；点动减少拉力(每点动一次大约减少0.1KG的拉力值)；(4)、通过手动调整好拉力值后，可按压“悬垂”按键，“悬垂”按键的设定就是要完全模拟称重状态，由于患者在牵引过程中体位的变化，会使拉力值发生变化，为保证疗效，这种变化是不允许的；为此本装置设计了“悬垂”状态，在该状态下，装置通过不断的检测拉力值与调整好的拉力值进行比较，当发现拉力值过大时，控制电机17反转，减小拉力；当发现拉力值过小时，控制电机17正转，增大拉力；从而达到保证拉力值恒定的目的。
(5)、牵引完毕，按压按键使电机退回起点，松开钢索联接器4，切断电源。
理疗装置如图4、图6所示。理疗电路由电源电路48、中央处理器40、显示电路39、键盘输入电路41、D/A转换电路42、信号放大电路43、隔离升压电路44、波形整理电路45、输出电路46和直流理疗电路47组成。中央处理器40、显示电路39和键盘输入电路41与牵引部分控制电路中的各电路对应相同。在面板30上设有两个电极引出端子，两个电极联接在该端子上，电极可采用市售贴片式电极。
电源电路48提供5V、±12V直流电压供各电路使用。其中，5V电压供各芯片电路使用，±12V直流电压供理疗电路中的运算放大器使用。电源与牵引电路共用。
中央处理器40通过程序编制出大小不同、时间间隔不同的阶梯波，送入D/A数模转换电路42转换成模拟量，然后通过LM318运算放大器Q1输出间歇波(疏波、密波、疏密波、间升波)，由9014三极管Q2、电阻R1、R2及升压变压器T1共同组成电流型隔离升压电路44，该电路44在将输出的间歇波升压为高压(25V～80V)的同时，也将信号电路与高压电路隔离开来。波形整理电路45是通过2CZ51D二极管D1将间歇波整流成正半波输出。输出电路46由输出端子及输出电极组成。
直流电理疗电路为常规电路，可以输出0-500μA连续可调的直流电流用于理疗。
理疗装置具有直流电理疗和低频脉冲电理疗两种功能。直流电理疗具有促进骨折愈合和促进骨痂形成的功效。低频脉冲电理疗具有镇痛、预防失用性肌力萎缩的功效。使用时将电极贴于人体相应穴位上，通电后脉冲电流即通过两电极作用于人体，通过按压轻触开关，逐渐增强脉冲强度，以人体有明显感觉为好。
理疗部分的技术指标是，额定电压为220V±5％，频率为2Hz～100Hz，脉宽为0.04～0.4ms，脉冲电压VPP为25V～80V，直流理疗电流为0-500μA连续可调。
理疗部分的使用方法如下(1)、将电极贴于患者患病处附近的穴位处，其引线连接在输出端子上；(2)、接通电源，用按键选择适当波形；(3)、用按键“+”、“-”逐步增加或者减少电压值；直至患者有明显感觉为止；(4)、按压“确认”键，装置将开始自动计时(20分钟)；(5)、时间到后，装置发出报警声，告知本次理疗结束；
(6)、关闭电源，拆除引线。
本装置在整个理疗期间可自动播放十二首轻音乐，以调节理疗气氛。
权利要求1.一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是包括箱体(1)和固定在箱体(1)内的步进电机(17)、传动总成(11)、拉力传感器(9)，其中，传动总成(11)由总成支撑座(10)、传动齿轮(28)、轴承(25)、外壳(26)、端盖(27)构成，该传动齿轮(28)的外圆周上设有轮齿，内圆中心设有梯形内螺纹；步进电机(17)通过齿轮(18、19)与传动总成(11)联接；传动齿轮(28)内圆中设有带梯形螺纹的丝杠(12)；丝杠(12)与拉力传感器(9)联接，其端部设有牵引钢丝绳(5)；还包括由传感器信号电路(31)、A/D转换电路(32)、中央处理器(34)及其外围电路、显示电路(35)、键盘输入电路(33)、信号隔离电路(36)、执行电路(37)构成的控制电路。
2.根据权利要求1所述的一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是还包括由电源电路(48)、中央处理器(40)及其外围电路、显示电路(39)、键盘输入电路(41)、D/A转换电路(42)、信号放大电路(43)、隔离升压电路(44)、波形整理电路(45)、输出电路(46)和直流理疗电路(47)构成的理疗装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是所述的箱体(1)内的固定梁(7)上设有转向滑轮组(6)。
4.根据权利要求2所述的一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是所述的隔离升压电路(44)由运算放大器(Q1)、三极管(Q2)、电阻(R1、R2)、变压器(T1)构成；波形整理电路(45)由二极管(D1)构成；输出电路(46)由输出端子及输出电极构成。
5.根据权利要求1或2所述的一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是所述的丝杆(12)下端设有扭力座(13)。
6.根据权利要求1或2所述的一种多功能骨伤牵引理疗机，其特征是所述的拉力传感器(9)外设有与其一同作直线运动的卡箍(8)和遮光板(14)，与该遮光板(14)配合的上、下限位光电开关(16)；控制电路中还包括由该限位光电开关(16)构成的限位器电路(38)。
专利摘要本实用新型的名称为多功能骨伤牵引理疗机。属于骨科用医疗设备技术领域。它主要是解决现有牵引装置称重计量不精确和调整不方便的问题，同时还未设有理疗装置。它的主要特征是包括箱体、步进电机、传动总成、拉力传感器，其中，传动总成由总成支撑座、传动齿轮、轴承、外壳、端盖构成，该传动齿轮的外圆周上设有轮齿，内圆中心设有梯形内螺纹；步进电机通过齿轮与传动总成联接；传动齿轮内圆中设有带梯形螺纹的丝杠；丝杠与拉力传感器联接，其端部设有牵引钢丝绳；还包括索引控制电路和理疗电路。具有体积小、功能多、移动方便、计量精确、牵引力连续可调、不易摆动、可完全模拟称重状态的特点，主要用于骨伤、骨裂患者牵引治疗和理疗。
文档编号A61F5/042GK2774428SQ20052009558
公开日2006年4月26日 申请日期2005年3月21日 优先权日2005年3月21日
发明者蒋安连 申请人:蒋安连