专利名称：骨质疏松康复器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过对人体施加一定幅值和频率的振动，从而达到对骨质疏松进行治疗的骨质疏松康复器。
背景技术：
骨质疏松是目前老年人中常见的骨骼性疾病。2000年我国第五次人口普查结果显示，中国有1.3亿老年人，其中有9000万骨质疏松患者，老年人患病率男性为60.72％，女性为90.47％，严重影响着人类健康。而又有事实证明单靠补钙治疗骨质疏松的成功率低于百分之一，现有的各种医学保障措施仅属于对“症”处理，并没有从根本上解决骨量丢失问题。在药物疗法几近失效的情况下，人类正在寻找一种适当的物理手段进行治疗。Flieger报道了应用振动形式的机械刺激来预防因卵巢摘除术后绝经的老鼠的骨盐丢失，他们用低强度振动的方式频率(50Hz，加速度2g，30min/d，5d/周)，连续观察5周，发现骨密度与对照组有明显差异。美国纽约州立大学石溪分校的Clinton Rubin教授用老鼠、绵羊、火鸡等实验验证了几乎察觉不到的振动可以刺激骨生长。2005年8月～11月在北京理工大学生物力学实验室与北京妇产医院联合，进行了振动治疗骨质疏松的实验研究。结果实验组的受试者骨密度在振动治疗后腰椎骨密度平均上升了3.29％，股骨的骨密度平均上升了1.65％，上升的有效率为80％。这些足以证明振动治疗骨质疏松的方法切实有效。
目前在各个领域，振动台的应用极为普遍，其中也不乏能够调节频率及幅值的产品，但其使用范围一般只限于工业领域，而在对骨质疏松的治疗方面尚无应用先例。现有可调频调幅振动台大多采用偏心轮(偏心块)机构，因而在对输出频率及幅值的调节过程中二者往往相互关联，且难以实现较好的正弦振动输出，因而无法适应实验及治疗的需要。我们的设计正是针对这一空白而进行。
中国实用新型专利说明书CN 2743829Y公开了一种电子电器产品振动试验台。它包括水平振动台面，电机通过曲柄连杆机构驱动支撑在导轨上的水平振动台面，水平振动台面上还设有垂直振动台面，垂直振动台面通过垂直于水平振动台面设置的导向副与水平振动台面连接，另一个电机通过曲柄连杆机构驱动垂直振动台面。该振动试验台以单一方向振动的电动振动台的结构构思为基础，实现两个方向上的振动叠加为正弦波振动。此振动台虽然可以实现正弦振动，其基本机构仍为曲柄连杆机构，其对振幅的调整是通过曲柄上的多个孔，调整连杆在曲柄上的安装位置，使振动台面进行不同行程的振动，这样的结构无法实现振幅的连续调节，因此不适应康复治疗及实验的要求。
实用新型内容本实用新型为解决一般工业用振动台难以同时实现良好正弦振动输出及频率幅值的精确调整的问题，适应对骨质疏松患者的治疗及进一步实验的需要而提出的一种结构简单，能实现振幅的连续调节，可以满足康复治疗及实验要求的骨质疏松康复器。
本实用新型包括电机及其控制器、形封闭凸轮、二级杆组、调幅部分及振动台面。其中电机直接与形封闭凸轮相连，由形封闭凸轮带动二级杆组，最后由二级杆组的末端带动台面实现输出。
在工作过程中，首先由电机直接驱动形封闭凸轮，产生最初的正弦输出，此时通过调节电机转速就可方便实现输出振动频率的调节，由于此处所选电机为无刷直流电机，机械特性较硬，在负载转矩变化情况下，转速不会有太大变动，可以得到较好的输出波形。
由形封闭凸轮输出的正弦振动，经杆机构传递至输出端，驱动振动台面形成最终输出。振动台面通过四根导向柱与底座相连，导向柱内置铜套以达到润滑目的，在其下半部分装有弹簧，这样可以减小电机负担，使最终输出更稳定，此处弹簧仅起承重作用，因而不会引入杂波，影响输出。
对振动幅值的调整，是通过调整二级杆组支点的位置来实现的，利用丝杠调节转动副的位置，从而使两端移动副相对于转动副的距离发生变化，由于偏心轮产生的输入幅值一定，通过调整这个相对位置就可实现对输出幅值的调节。
有益效果采用本实用新型由于整体结构为一刚性系统，能够实现试验、治疗所需的较好的正弦波形输出，不易引入杂波。对频率和幅值的调整分别在两个相互独立的部分中实现，互不干涉，可以达到对输出频率、幅值的线性调节，有利于适应不同的实验要求。本实用新型结构简单，体积较小，调节方便，有利于推广和应用。
图1是本实用新型的结构示意图(不含电机)。
图2为本实用新型的整体装配图(不含电机)。
图3为本实用新型的调整部分结构图。
图中零件、部件及其编号如下形封闭凸轮1、杠杆2、弹簧3、平台4、调整机构5(带丝杠)、底板6、凸轮箱7、凸轮轴8(通过连轴器与电机相连)、电机控制器9、导轨10、滑块11(连接凸轮与导轨)、振动幅值指针12、滑块13(连接导轨与平台)、平台14、平台导套15(内置弹簧)、滑块16(杠杆支点内部贯穿丝杠)、丝杠17、导轨18(滑块15的移动副)、锁紧杆19、杠杆托20。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做详细说明如图1所示本实用新型包括形封闭凸轮1、杠杆2、平台4、调整机构5等部分组成。
如图2所示，电机(选用机械特性较好的92BL-4030H1-LK-B无刷直流电机)通过连轴器与凸轮轴8相连，带动凸轮旋转(此处所用凸轮为一偏心距为5mm的偏心轮)，由此可产生我们所需的小振幅正弦输出。而通过调整电机所配的控制器可以方便的调节电机转速，从而达到调整输出频率的目的。
由形封闭凸轮1输出的正弦信号由杠杆2调整后以一个更小的幅值(不超过2mm)输出，凸轮箱7通过杆端关节轴承与滑块11(直线导轨10所配，在运动过程中摩擦极小)相连，带动杠杆运动。在此过程中杠杆2所用材料为导轨10，但市场上所直接购得的直线导轨在刚度方面不能满足要求，无法支承人体重量，所以此处需加杠杆托20。
杠杆另一端由滑块13连接导轨10与平台14，平台14下有导柱与平台导套15相配合，以保证平台作严格的竖直方向的振动，同时平台导套15内置弹簧，即为图一所示弹簧3，能起到较好的承载、缓冲作用，可以大大减轻电机负担，使输出波形更接近正弦波。平台导套15通过底部的定位销与底座配合，以保证所需的垂直度，使导柱与导套之间在竖直方向上的运动中能更好的配合。
图3为本振动台的振幅调整机构，即图1中的调整机构5，它包括滑块16、丝杠17、导轨18、锁紧杆19。滑块16为杠杆2的支点，其内部贯穿丝杠17，底部与导轨18配合，调整过程中，通过旋转丝杠17(丝杠两端固定)可以使滑块16在导轨18上滑动，而滑块16相对于杠杆2为固定的，这样在滑块移动的过程中，导轨10上两滑块11、13相对于杠杆支点的位置就发生了变化，从而实现了对振幅的调节。这个变化可以通过振动幅值指针12读出，指针12直接固定在滑块16上，针尖引至外壳指示，这样就避免了误差的产生。
在实际情况中，由于若杠杆支点所处实际位置与理论位置相差较大就会使输出波形有一个不利的变化，所以此处采用如图2、3所示的结构，使这两个位置在水平面上尽量重合，从而避免这种情况的发生，通过我们所做的仿真，其结果证明我们的设计是可以接受的。
综上，本实用新型的有益效果如下
本实验台整体结构为一刚性系统，能够实现试验、治疗所需的较好的正弦波形输出，不易引入杂波。
对频率和幅值的调整分别在两个相互独立的模块中实现，互不干涉，可以达到对输出频率、幅值的线性调节，有利于适应不同的实验要求。
权利要求1.一种骨质疏松康复器，主要包括电机及其控制器、形封闭凸轮(1)、杠杆(2)、平台(14)、调整机构(5)，其特征在于形封闭凸轮(1)与杠杆(2)上的滑块(11)相连；调整机构(5)与杠杆(2)支点位置之间通过销连接；平台(14)与杠杆(2)末端滑块(13)相连，封闭凸轮(1)、杠杆(2)、平台(14)间为串联关系，整体为刚性连接；
2.按照权利要求1所述的骨质疏松康复器，其特征在于所述调整机构(5)包括滑块(16)、丝杠(17)、导轨(18)、锁紧杆(19)，，其中滑块(16)置于导轨(18)上，丝杠(17)两端固定穿过滑块(16)，锁紧杆(19)通过导轨(18)上的孔；
3.按照权利要求1所述的骨质疏松康复器，其特征在于平台(14)下有导柱与平台导套(15)相配合，平台导套(15)通过底部的定位销与底座配合，且内置弹簧。
专利摘要本实用新型公开了一种骨质疏松康复器，它由形封闭凸轮、杠杆、平台、调整机构组成。其中形封闭凸轮直接与滑块相连，其产生的正弦振动直接通过杠杆传至杠杆另一端，驱动平台形成正弦波输出；调整机构包括滑块、丝杠、导轨，用于调整杠杆的支点位置，通过调整杠杆两臂的相对长度达到连续调节输出振幅的目的。采用上述结构的振动台，可以方便、连续的调节输出正弦振动的频率、幅值，从而达到通过对人体施加一定振动而治疗骨质疏松的目的。
文档编号A61H1/00GK2915093SQ20062011833
公开日2007年6月27日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者苏伟, 曾斌, 冯威, 刘哲, 刘晓辉 申请人:北京理工大学