KQC-1型多自由度全方位快速牵引床的研制

本文比较详细地介绍了此种牵引床的结构组成及各部分的工作原理,此牵引床是一个机、电一体化的高科技产品。

1 前言

据统计,全国患有腰柱间盘突出症的病人占全国人口的比例约为0.3%,而且还不断上升,特别是在中原地区的比例更大。现有的保守治疗手段还是多年不变的重锤慢牵或者腰部的推拿按摩,疗程长,效果不佳。而手术治疗又给病人带来巨大的痛苦,而且还会出现许多手术并发症,降低了病人的生活质量。在这种情况下,中医界提出了一种治疗此种疾病的保守疗法的新理论:快速牵引、腰部旋转加推拿术的治疗方案。为此我们研制了具有此种功能的KQC-1型多自由度全方位快牵床。

2 多自由度全方位快速牵床的组成及工作原理

此床由计算机系统、单片机控制系统、步进电机电源、牵引床机械系统等几部分组成,下面分别就这几部分的机构组成及工作原理给予介绍:

(1) 牵引床机械系统

如图2所示。由床体支架、腿部倾斜机构、腰部旋转机构、腰部牵引机构、绳索拉紧装置、油压泵站、齿轮齿条等组成。

①腰部牵引机构。如图3所示,由单片机控制系统发出的电脉冲驱动步进电机转动,经减速机后带动丝杠转动,使丝母前后移动,和丝母绞接的油缸也随之滑动。输入步进电机的脉冲数对应油缸的预置行程。即确定腰部牵引距离的大小。

②旋转机构。如图4所示,同上由单片机控制系统发出的电脉冲驱动步进电机转动,经减速机后带动丝杠转动,使丝母向某一方向移动,使旋转油缸预置一个确定行程。即确定腰部旋转角度的大小。

③腿部倾斜机构。见图2,也由一套步进电机及减速机转动,其上的齿轮转动,并带动齿条运动,使下倾机构摆动,预置一个腿部倾斜角。

(2) 油压泵站

如图5所示,由齿轮泵给蓄能器充液,当压力上升至压力表开关的调定压力时,油泵电源自动切断,油泵停止供液。这时单向阀保持蓄能器内的压力不降。在治疗时,由医生踩动脚踏开关使电磁阀换位,蓄能器中液体进入油缸,完成腰部牵引和旋转动作。此动作在1～2秒内完成,所以称为快速牵引。

(3) 单片机控制系统

如图6所示,选用MCS51系列的单片机80C31为CPU,计算机发出的牵引距离、旋转角度及腿部下倾角等参数通过串行口送入CPU,CPU通过串行口中断服务程序接收计算机发来的数据并贮存在片内RAM地址单元中,CPU将其处理后从P1口发送给步进电机电源,经电源放大驱动步进电机转动,以达到牵引距离和旋转角、下倾角置位。

其中反相门电路起信号放大作用,程序固化在2764中,6264是扩展的外部存贮器,由RC电路组成复位电路。

(4) 计算机控制

硬件系统:586微机一台,内置16M内存,配彩色显示器、鼠标。软件系统:中文WINDOWS95或WINDOWS3.2平台。

应用软件:本部分是该床的关键部分。应用软件是用VISUAL BASIC 4.0开发的,可以在16位或32位系统软件中运行。医生根据患者的病情及有关资料确定牵引距离、腰部旋转角度和腿部下倾角,然后将这三个参数输入计算机,计算机把信号加工后送入电控系统,由电控系统驱动牵引床上的三个步进电机转动,达到预置牵引距离、旋转角度和下倾角的目的。治疗结束后,计算机再通过电控系统让牵引床复位,若因故障牵引床没能准确复位,可用此系统的微调功能将其复位。

本软件还有以下功能:治疗方法、次数、原来的设置等病历内容的自动记录。以帮助医生对病情的诊断、治疗。

软件还包含计算器、时钟等小的应用程序,以增加其实用性。软件采用多加密技术,限期使用,防止盗版。

3 结束语

本牵引床已作出样机一台,在医院试用半年,治疗病人300余例,效果良好。有一定的经济效益和社会效益。批量生产及大力推广使用的前景良好。

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