文献综述(或调研报告):
本课题是关于电动颈椎牵引椅的控制系统设计,我们不仅需要了解其控制系统,还应对电动颈椎牵引有一个系统的认识,这样才设计出更适应电动颈椎牵引椅的控制系统。在查阅资料时,将资料分为机械本体设计和控制系统设计两大部分。对其机械本体设计有一定初步的了解,为控制系统设计做准备。
1.机械结构方面
现代社会随着工作、生活节奏的变快,颈椎病越来越多,成为一种常见病。颈椎牵引可使用的器械很多,但最常用的仍然是传统的悬吊式枕颏颈椎牵引椅,这种颈椎牵引椅却存在一定的弊端。其可改进的地方有如下几部分,牵引椅靠背上端装颈部支撑小枕、滑轮梁改为前后收缩可调式、滑轮支撑杆改为旋转可调式[1]。现如今要求体现了个性化治疗市面上存在的许多劲椎牵引器,然而许多都存在弊端,,对于传统式悬吊牵引椅的改进可以使其使用范围更加广泛,治疗效果更加优越,并且体现了人因工程学的应用。如市面上现有的YZ-2型颈椎牵引椅,其存在问题是每做完一次颈椎病牵引后,钢丝绳都会自然脱离U型滑轮,再次使用需要重新安装滑轮,及其不便。经过研究,将其U型滑轮重新加工,加深U型滑轮槽,受先用条件限制,加工到适当深度,并增加一L型档板,防治钢丝过松脱落,从而解决问题[2]。仅仅是一个小细节就可以为用户带来更好的体验。徐丽军等人根据现有的医用简易颈椎牵引带装置,提出了脊椎牵引组带的设计,具有结构简单、使用方便舒适、适用性强等特点。增加挂钩支撑点,可根据头部的大小选择合适的支撑点[4]。
牵引式治疗颈椎病、腰椎病的主要手段之一,市面上现存的牵引器主要是单一的牵引作用。然而热疗的作用主要有改善局部血液循环、促进水肿的吸收和炎症的消退、使肌肉放松、缓解疼痛,牵引是颈椎病、脊椎病治疗的主要手段之一,从脊椎牵引和热疗的治疗效果来看,二者具有协同和补充作用,可将二者有机的结合在一起[3]。以全自动脊椎牵引椅为基础结构,增加加热装置,这样更加有效的治疗脊椎病等。
现如今,人因工程学深入到各个体系中去,医疗器械更应该讲究舒适度,适合人体。在牵引器治疗当中,牵引的力是一个重要因素,根据患者需求,施加不同的力是非常必要的。周德坤[5]提出了力可控颈椎牵引器的设计。牵引部分包括:牵引头套、牵引杠杆、立柱、座椅。牵引器形状根据人体力学设计,使患者牵引时颈椎处于正常舒适状态。以及牵引器的座椅也是一个很重要的因素,患者在接受治疗时往往需要在一定的时间,此时椅子的舒适度就体现得很重要。不同的地区,人体尺寸不一样,需要根据器械面向人群进行调查。Mehta CR[11]等人结合人因工程学,对牵引器座椅进行分析,设计其最合理尺寸,充分考虑使用者的因素,设计出舒适的座椅。Ghaderi E[12]等人也提出了关于座椅研究,其测量人体座椅最舒适的合理尺寸,从而设计出舒适的座椅,电动颈椎牵引椅也应学习这种人因工学的应用,使得整个椅子能达到最大的舒适,具有普适性。
2.控制系统方面
近年来,智能化、操控界面友好的电动颈椎牵引椅成为医疗器械研制的热点机电装备。电动颈椎牵引椅的控制系统设计也成为了其突破创新的一个重要关口点。传统的悬吊式颈椎牵引椅并无控制系统的设计,而是依赖外界调节,没有实现自动化功能。
在查阅文献中了解到,如今电动颈椎牵引器的研制与实现已经相对成熟,当然还有很大的发展空间。从郑鉴[6]的论文中了解了电动颈椎牵引椅的研制与实践,其控制系统按两种方案分别考虑,一种为组合方式控制器,另一种为单片机控制器,按照CPU设定的程序内容,根据输入信号的判断,分别输出相应的程序动作,从而达到自动化控制的目的。
电液伺服控制系统在电动颈椎牵引椅中也得到了很好的应用,任重[7]等人提出了,利用电液伺服控制技术,设计一套适用于电动颈椎牵引椅的电液伺服控制系统,并通过MATLAB软件对系统进行仿真,最终获得较好的控制效果。
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