一种精密控制及动作的体外反搏装置.pdf

本发明公开了一种精密控制及动作的体外反搏装置。是由伺服电机配上滚珠丝杆作直线动作的精密动力系统；以水为介质的液体包裹和压缩装置，接受滚珠丝杆的动力，迅速的把压力传递给人体表面，达到反搏的目的；通过采集人体的有关信息，来精密控制反搏的压缩和释放。和现有技术相比，本发明具有以下突出特点：1.动作响应敏捷和可控，实现了精准的控制和动作，还无须增加设备快速实现负压；2.设备组件大幅减少，大幅减少了重量、体积和造价；3.运行噪音大幅降低；4.系统结构精密和简单，运行稳定，维护成本低；5.只是动作时才耗能量，节能一半以上。这些创新为体外反搏进入家庭作保健用途创造了条件。

1、  一种全新的精密控制和动作的体外反搏装置。是由精准动作系统、液体水压包及液体压力传递系统，信息采集、处理、显示和发出命令的控制系统组成。

2、  权利要求1所述的精密动力系统，其特征在于，是由电机、电机运动控制器所组成，如是旋转式电机，将设把旋转能量转化成直线运动的转化机构。

3、  权利要求2所述的电机，其特征在于，是步进电机、数字式交流伺服电机、数字式直流伺服电机、数字式永磁伺服电机，也是直线电机。

4、  权利要求2所述的把电机的旋转能量转化成直线运动的转化机构，其特征在于，是用电动缸或是经改进的滚珠丝杆所组成，也是把这两者总成而成为螺杆式直线电机。

5、  权利要求1所述的液体水压包及液体压力传递系统，其特征在于，是由直线运动转化成施压或收缩的单元分别用水管连接三组五个液体水压包所组成。

6、  权利要求6所述的直线运动转化成施压或收缩的单元，其特征在于，能够把直线运动的直线能量转化成液体的压缩能和收缩能，可以是活塞缸，也可以是能够压缩变形和拉伸变形的容器如风琴式可变形容器，当采用可压缩变形和拉伸变形的容器时，选取强度高、摩擦系数小、线涨系数低、耐水性好、易加工的塑料制品来制作，优选尼龙、PE、PP材料。

7、  权利要求6所述的液体水压包，其特征在于是由三组五个组成，水压包分别裹住臀部、大腿、小腿含脚部，双小腿的水压包采用半包裹到脚的结构，小腿-大腿-臀部尽量相连，目的是尽可能多的增大反博面积，水压包的衬里布是经有机硅处理的高强度、弹性、滑爽的布制作，以起到当附于肢体时容易帖服，不产生皱折，达到压力均匀不伤害皮肤之目的，水压包的包扎是采用若干组双向皮带各绕一圈再固定的方式，臀部设计了从下档部到腰部的固定带。

8、  权利要求6所述的液体压力传递系统中的液体，其特征在于，采用纯净的水作为液体传递介质，这样做的好处是采用纯净水一旦泄漏不伤害人体，对环境没有污染，水是最便宜的东西，因此维护成本低。

9、  权利要求6所包含的臀部水压包，其特征在于，其臀部水压包在男性生殖器部位设计成能够反搏男性阴茎的形状，使之最大限度的包裹住充血时的阴茎，跟随臀部一起反搏，起到改善性功能的作用。

10、  权利要求1所述的人体有关信息采集系统，其特征在于，分别设置心脏脉搏感应器、血压感应器、大腿根-膝盖部-脚碗部三段血流通过情况感应器；脚部-大腿部-臀部水压袋的压力感应器，并把这些信号分别输入处理系统进行分析处理。

11、  权利要求1所述的控制系统，还包括为了安全和舒适而设置的有线或无线手掌式安全控制器，以方便家庭用户自我控制操作，其中一项功能是可以调节反博压力的大小，在感到不适时，能够自我降低反博压力甚至停机减压。

12、  权利要求1所述的控制系统，还包括意外断电保护系统，其特征在于，在电源部分设置一个蓄电池及其控制器，当意外断电时，蓄电池能够提供能源使其水压包减压复位。

一种精密控制及动作的体外反搏装置
技术领域
本发明涉及一种体外反博装置，不是用现行的气压作能量传递模式，而是用控制电动原理来驱动液体进行压力传递的体外反博装置。
背景技术
目前，国内外的体外反搏装置大多数都是采用压缩空气作动力源。例如，中国专利91103893.1、02225981.3、03210740.4等公开的体外反搏装置，都是由复杂的气动式作动力源的反搏装置，但除了中国专利200810029443.8用伺服电机作动力源和本实用新型类似外，其原理和结构均不一样。
对于气压式反搏装置，明显的有以下不可改变的缺陷：1、体积大，设备多管路复杂，造价高，维护成本高；2、压缩机和阀门开关均有较大噪音，故噪音大；3、由于气体的可压缩性，动作响应不及时，很难做到根据心电原理来精准的动作，从而影响实际的医疗效果；4、由于气体压缩的升温性，对于闭环用气还要另设降温装置(如开环用气则能耗更大效率更低)；5、如果要做到负压还要增加一套抽气设备，从而使系统更加复杂。由于以上的原因，造成体外反博很难推广普及，更难进入家庭作保健用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种体外反博装置。是由三套系统所组成：精准动作系统，液体水压包及液体压力传递系统，信息采集、处理、显示和发出命令的控制系统所组成。
精准动作系统是由电机1，电机控制器13和把电机的旋转能量转化成直线运动的转化机构(以下简称直线转化机构)2所组成，也可以用两者的总成成为直线电机1+2。电机1接受来自电机控制器13的旋转速度和方向指令，执行按要求的旋转工作，带动直线运动转化机构2动作；直线运动转化机构2的作用是把电机1的方向和转速高效率的转化成直线运动的前进和后退，旋转速度转换成前进或后退的速度；电机控制器13是接收来自控制系统9发出的行动指令，转换成不同频率的脉冲电流，来带动电机1按要求动作。
液体水压包及液体压力传递系统：采用液体作为压力传递介质，是取液体的不可压缩性这一性质，当连通的一端液体受到压力时，能迅速地把压力传递到另一端，且行程较少，一端应该要多大压力才能满足另一端的压力需求，可通过压强原理计算得知。在液体的选择上，我们选择尽可能没有杂质的纯净水作为压力传递介质，这样做的好处是：水最便宜造价低，一旦泄漏不伤害人体，对环境无危害，对设备防泄漏要求不苛刻。在该系统中是由把直线运动转化成施压或收缩的单元(简称压/收单元)3，连接水管4和三组五个水压包A.B.C所组成，压/收单元3是一种可变形的盛水容器，其作用是通过水管4和水压包A.B.C相连接并充满液体，接受直线转化机构2的推压力和拉力，使自身压缩变形或涨大变形。压/收单元3压缩变形时向水压包A.B.C施加压力，水压包A.B.C迅速向人体施加压力；压/收单元3涨大变形时，解除水压包压力，当涨大过头时，则完全解除水压包对人体的压刀。水压包A.B.C的作用跟目前的气压包功能类似，但本发明的新特点如下：a.双脚部水压包C采用半包裹到脚的结构，这样不但增加了反博面积，也避免了目前常用的小腿部气压包压缩时，血液既会往上流也会向脚底部充血的问题，这样降低了反博的效果；b.臀部-大腿部-脚部的水压包A.B.C采用相互贴近的原则，以增大反博面积，客观上也起到避免在反博过程中产生位移的弊端，A-B和B-C之间用若干个扣连接14；c.水压包A.B.C的结构同现行的水压包类似，但不同的是，包扎的两边分别用较宽的皮带分别绕1～2圈再固定A_1～n+A^1～n、B_1～n+B^1～n、C_1～n+C^1～n，这样做的好处是，对水压包的技术要求可以不用那么高，减小外部的压力膨胀的任务可以由皮带来承担，并可以尽量减少水压包的水量以减轻肢体的负荷。d.水压包A.B.C的衬里采用经有机硅处理的高强度、弹性、滑爽的布材料缝制，以满足当附于人体时容易贴服，不产生皱折，从而不伤害皮肤的目的；e.在臀部水压包A的男性生殖器部位设计成能够反博男性阴茎的形状，使之尽量包裹住阴茎，跟随臀部一起反博，医学证明男性阴茎反博能提高男性的性能力。
信息采集5.6.7.8、、显示10和发出命令的控制系统9：信息采集是由心电信号采集6、血压采集5、大腿根-膝盖部-脚碗部血流情况采集8、A.B.C三组水压包水压采集7，组成信息采集系统。大腿根-膝盖部-脚碗部血流情况采集8的作用是结合心电图信号6，更加精准的选择压-放的时机和最终的压力大小；A.B.C三组水压袋水压采集7的作用是当水压包A.B.C达到设定压力大小时及时反馈给控制系统9停止施压。控制系统9是由可扩展的工控PC(PLC)组成分别扩展伺服电机控制器13、血压5、心电6、三组血流8及三组水压包7压力的检测组件，供PC 9分析处理，并把结果输出至显示器10上，同时向三个伺服电机分别发出行动指令。
在本发明中，还包括了为了安全和舒适而设置的有线或无线手掌式安全控制器11，以方便家庭用户自我操作控制，其中一项功能是可以调节反博的压力大小，在感到不适时，能够自我降低反博压力甚至停机减压。
在本发明中，还包括了意外断电保护系统12，在电源部分设置一个蓄电池及其控制器，当意外断电时，蓄电池能够提供能源使其水压袋减压复位，保证人体的安全。
本发明具有以下几个特点：
1.采用与气压式反博装置完全不同的思路，直接把电能转换成可控的直线运动的机械能；
2.利用液体的不可压缩性，在水压包和肢体间处于充盈状态下，将很方便和迅速的达到压和放的反博效果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1.由控制系统发出指令到水压包的压和放，动作响应敏捷和可控，还很容易快速实现负压，不但能满足现有医学对体外反博的要求，还能据此研究出新的反博模式和治疗范围；
2.设备组件相对气压式反博装置大幅减少，不但减少了设备重量和体积，也大幅降低了造价；
3.由于是精密运行，运行噪音相比气压式装置大幅降低，基本能满足医疗单位或家庭的使用要求；
4.系统可动部分结构精密和简单，运行稳定，维护成本低；
5.由于只是动作时才耗能量，相比气压装置过压排气及放气浪费，再加上水压包采用皮带绕圈固定的方式，使得无效膨胀大为减少，节能一半以上。
附图说明：
图1、是体外反博系统结构示意图；
图2、是工作流程图；
图3、A.B.C三组五个水压包安装示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步描述，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
分别设置心电感应器6、血压感应器5、三段水压包的肢体部位的三个血流血压感应器8并分别装在三段水压包中。分别把以上的感应器扩展卡插入可扩展的工控PC(PLC)9中，设计相应的控制程序，并根据心电血流信号在最佳时机向伺服电机控制器13发出行动指令，伺服电机控制器13接到行动指令后，分别向三组伺服电机1发出独立的方向和转速指令或停止指令，三组伺服电机1按指令的方向和转速把旋转能量分别传递给三组滚珠丝杆2，三组滚珠丝杆2把伺服电机1的旋转能量转化成不同方向和速度的直线动作力，分别带动三组充满纯净水的风琴式变形单元3作压缩或涨大变形，三组风琴式变形单元3的压缩或涨大变形通过连接水管4分别向三组五个水压包A.B.C施压或解压，三组五个水压包A.B.C通过涨大或缩小完成对人肢体的反博。三组五个水压包A.B.C的安装由图3表述，A-B、B-C的连接用若干个扣带14锁紧，每个水压包的包扎用较宽的皮带分别绕一圈共两圈再固定A_n+Aⁿ、B_n+Bⁿ、C_n+Cⁿ，每个水压包用若干组固定；臀部水压包从下档处引伸一组带A₃+A³分别从前后两端在腰部固定。
意外断电保护系统13是由蓄电池、控制器和转换器组成，当意外停电时控制器能够及时开启，蓄电池电源通过转换器向伺服电机控制器供电，使滚珠丝杆2带动风琴式变形单元3复位减压。
有线或无线手掌式安全控制器12设有反博压力调整控制开关、不适停车开关以及开机初始化开关等。