專利名稱：動物關節被動活動的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動物關節被動活動的設備，特別是涉及用于實驗的 兔子關節持續被動活動的設備。
技術背景關節損傷后的運動康復是骨科和運動醫學關注的常見問題。外部對 關節施與的被動運動刺激可以促進關節部位的血液循環，保持關節囊 和韌帶的活性，促進腫脹消退，有效防止關節粘連，加速關節軟骨、周 圍韌帶和肌腱的愈合與再生。為了更好地研究受傷關節的運動康復問題，常常需要大量的動物實 驗。國內外研究人員常用兔作為研究對象。然而讓動物關節強制活動需要外力作用，對于長時間來回運動靠人工是不能勝任的。為此特制了一些運動器械來滿足以上需求。Namba等 于1991年6月在Clin0rthopRelatRes , 267: 218-22BASIC SCIENCE AND PATH0L0GY，Section III公開了一種用于兔子關節持續被動活 動(CPM)的設備，它采用曲柄連桿機構將旋轉運動變為擺動運動。一 旦機械機構參數確定以后就很難改變擺動的幅度，而且前擺和后擺的 速度不一，且變化較為急劇，不利于受傷關節的康復，同時在一臺裝 置上不能進行多只兔子的關節強制活動。此外，該文沒有公開約束兔 子身體的裝置。Meals于1985年1月在Clin 0rthop Relat Res , 192: 275-27BASIC SCIENCE AND PATH0L0GY,Section III公開了一種用于約 束兔子的裝置，但該裝置是不可調的，不能適應大小不同的兔子。 發明內容為此，本發明的目的是想提供一種動物關節被動活動的設備，它能 克服上述已有技術的不足之處，讓多只動物同時在一臺設備上被動活 動，且擺動幅度連續可調。本發明的另一目的是提供一種動物關節被動活動的設備，其中用于 約束動物身體的托架連續可調，以適應大小不同的動物。 為此，本發明提供一種動物關節被動活動的設備，包括 支架；裝在所述支架上的若干個身體約束裝置； 電機，裝在所述的支架上并具有輸出軸； 控制所述電機的控制裝置； 位于所述支架上的分度盤； 與所述輸出軸固定連接的擺桿；與上述擺桿成角度布置的、用于帶動動物關節的帶動桿； 其特征在于所述電機的控制裝置設有限制所述擺桿運動路徑的行程開關，該 行程開關安裝在所述的分度盤上，并位于被所述擺桿或帶動桿觸 及的運動范圍之內。考慮到動物的大小，上述若干個身體約束裝置是可調的，優選為可 作伸縮運動的滑動軌道。為了較好地使電機輸出軸與擺桿固定連接，電機輸出軸與擺桿之間 裝有法蘭盤:，且電機輸出軸和擺桿及法蘭盤之間不可運動地相互固緊, 其中輸出軸與擺桿之間基本成直角布置。
優選地，所述帶動桿與所述擺桿也基本成直角布置；所述帶動桿與 所述的輸出軸平行。考慮到動物腿的長短，所述的擺桿的有效長度也最好是可調的，例 如在擺桿上開若干通孔或開長槽，通過螺釘或螺栓固定在所述法蘭盤 上。當然也可通過帶動桿裝在擺桿的不同位置而達到同樣的效果。
根據本發明的進一步結構，所述分度盤可以直接裝到支架上，也可 以通過支承件裝在所述支架上。為了使電機具有良好的工作特性，電機類型優選為步進電機。
控制部分一般包括方向控制部分和調速控制部分，根據需要，還可 設定時電路等。本發明根據仿生學原理設計了一種機械運動裝置，可用于兔膝關節 術后的持續被動活動。其構形能依兔子大小、形態而調節，讓兔子感 覺舒適、安全，不受傷害。讓其在自然狀態下，膝關節能較長時間持續 被動活動。本發明的運動裝置操作方便、快捷，易清洗保潔，能對若干 只兔同時訓練，膝關節活動的范圍、頻率和時間可調節，安全可靠。
下面參考附圖對本發明的實施例進行詳細描述
圖l為動物關節被動活動的設備的立體圖；圖2為圖1所示設備的電機及傳動部件的立體圖； 圖3為圖2中的傳動部件的部分立體放大圖； 圖4為動物身體約束裝置的立體圖； 圖5為動物身體約束裝置的分解圖。 圖6是控制裝置的工作框圖。具體實施aa如圖1所示，本發明的動物關節被動活動的設備主要包括支架1, 用于動物的身體約束裝置2，電機3，控制部分4及傳動部分5。支架 1 一般具有四條支腿12,兩根橫梁13及兩根縱梁14。根據支架1所承 的載荷，可以增加支腿及梁的數量，例如在兩根橫梁13的中間各加上 一至二條支腿，甚至更多，而橫梁13和縱梁14也可以分別為二到四 根不等，且長度可變。用于動物的身體約束裝置2位于支架1的上部 并支承在所述的橫梁上。在本實施例中，身體約束裝置2共有五個， 顯然其數量是可變化的。該身體約束裝置的結構在下文還要作詳細介紹o參考圖1一3，電機3(例如為步進電機)通過支承件19而裝在支 架l上，該支承件19為角形，包括一個水平板和一塊垂直板。水平板 搭接在上述橫梁上。所述支承件19同時支承傳動部分5及分度盤6。 傳動部分5至少包括擺桿9和帶動桿10，其中靠近分度盤6的擺桿9 與電機輸出軸17相連。為了便于連接，所述擺桿9 一般通過法蘭盤8 與電機輸出軸17相連。此外，為減少沖擊力及減少不同軸度帶來的影 響，在法蘭盤8與電機輸出軸17可進一步設有彈性連軸器16。如圖2 和3所示，帶動桿10與擺桿9成角度相連， 一般成直角。另一遠離法 蘭盤8的擺桿裝在后軸18上。后軸18與電機輸出軸同軸心。帶動桿 10與后軸18與電機輸出軸基本平行。考慮到動物腿的長短，所述的擺 桿9的有效長度也最好是可調的，例如在擺桿上開若干通孔11或開長 動物腿槽，通過螺釘或螺栓固定在所述法蘭盤上。當然也可通過帶動 桿10裝在擺桿的不同位置而達到同樣的效果。也可以讓帶動桿10與 后軸18與電機輸出軸不平行，這樣可以同時帶動不同尺寸的動物腿。再參考圖1一3，其中圖2和3示出了行程開關7，它屬于控制部分 4。該行程開關裝在分度盤6，當上述擺桿9和/或帶動桿10觸動行程開關7時，控制部分4就使電機反轉。所以觸動行程開關的位置決定 了擺桿9和帶動桿10的擺幅。控制部分4的進一步結構敘述如下控制部分4一般包括方向控制部分和調速控制部分，根據需要，還 可設定時電路等。圖6示出了控制部分的工作原理。1. 方向控制部分設置由繼電器控制的正反轉電路，實現電機正反轉。在行程開關的配合下，滿足往復運動以及訓練角度可調的要求。其中步進電機驅動 器端口輸入為高電平時正轉、低電平時反轉。正反轉控制電路的作用就是在行程開關動作時改變對驅動器端口的輸入，實現正反轉控制。 這部分電路主要由三個繼電器和兩個行程開關組成，其中兩個繼電器 分別實現行程開關狀態的保持，另一個用于控制輸出端的電平控制。2. 調速控制部分包括脈沖發生電路，對脈沖頻率進行調節以實現CPM訓練對不同速 度的需求。步進電機驅動器的作用是對輸入脈沖進行轉換、放大后驅 動步進電機:，在不改變驅動器細分模式的情況下，主要通過修改轉速 控制器輸出脈沖頻率來調整電機轉速。改變調速電路的外接電位器可 改變輸出脈沖的頻率以滿足調速要求。3. 定時電路采用繼電器回路實現對訓練定時的需要。繼電器由交流電控制，按 下開關，輸入電流通過繼電器的常閉開關接入機箱。當定時器計時時 間到時，繼電器動作，常開開關閉合，常閉開關打幵，此時斷開電源 輸入，電機停止轉動。下面對身體約束裝置進行詳細說明如圖4和5所示，身體約束裝置2包括頭部固定件22，身體托架 24和側部托架23。其中身體托架24和頭部固定件22之間形成前肢收 納孔22。上述身體托架24和頭部固定件22之間通過滑動導軌對21 連接起來。這樣身體托架24相對頭部固定件22運動，以適應動物身 體的尺寸。側部托架23裝在身體托架24上，動物要被運動的腿穿過 側部托架23后固緊在上述帶動桿10上。使用上述設備來使兔子關節持續被動活動時，調整行程開關的位 置，即為膝關節活動范圍。分別用柔軟的尼龍搭扣輔助扣緊而固定頭、 頸、胸、腰、臀部。牽引兔子的膝關節穿過夾具，用尼龍搭扣固定兔子大腿。將踝關節靠在傳動桿后方，用尼龍搭扣固定。設備運作前， 先用手推動傳動桿試運行，確認膝踝的固定效果和兔膝能安全活動。接下來旋轉定時器上的旋鈕到指定訓練時間，開啟運行開關開始試運 行，調節頻率旋鈕，直到需要的頻率。接著按下訓練鍵，開始連續運 行。同時按下計時鍵，開始計時。運動時間一到，訓練自行停止。取 下兔子，結束訓練。以上是對動物關節被動活動的設備的一個實施例的描述。本領域的 技術人員可以理解，在不背離本發明的發明構思的前提下可以對上述 實施例進行變化。因此，應該理解，本發明不限于在此公開的具體實 施例，而是可以覆蓋在所附權利要求中限定的本發明的范圍內的各種 變化。
權利要求
1. 一種動物關節被動活動的設備，包括支架(1)；裝在所述支架上的若干個身體約束裝置(2)；電機(3)，裝在所述的支架上并具有輸出軸(17)；控制所述電機的控制裝置(4)；位于所述支架上的分度盤(6)；與所述輸出軸(17)固定連接的擺桿(9)；與上述擺桿(9)成角度布置的、用于帶動動物關節的帶動桿(10)；其特征在于所述電機(3)的控制裝置(4)設有限制所述擺桿(9)運動路徑的行程開關(7)，該行程開關安裝在所述的分度盤(6)上，并位于被所述擺桿(9)或帶動桿(10)觸及運動范圍之內。
2. 如權利要求l所述的設備，其特征在于上述身體約束裝置(2) 是可調的。
3. 如權利要求2所述的設備，其特征在于所述身體約束裝置(2) 具有作伸縮運動的滑動軌道對(21)。
4. 如權利要求l所述的設備，其特征在于所述電機(3)的輸出 軸(17)與擺桿之間裝有法蘭盤(8)，且電機輸出軸(17)和擺桿(9) 及法蘭盤(8)之間不可運動地相互固緊。
5. 如權利要求4所述的設備，其特征在于上述電機輸出軸和法 蘭盤(8)之間還設有彈性連軸器(16)。
6. 如權利要求l所述的設備，其特征在于上述輸出軸(17)與 擺桿(9)之間成直角布置。
7. 如權利要求l所述的設備，其特征在于所述帶動桿(10)與 所述擺桿(9)成角度布置。
8. 如權利要求l所述的設備，其特征在于所述的擺桿(9)的有 效長度是可調的。
9. 如權利要求l所述的設備，其特征在于上述電機(3)步進電機。
10. 如權利要求l所述的設備，其特征在于上述控制部分(4)包 括方向控制部分和調速控制部分。
全文摘要
本發明公開了一種動物關節被動活動的設備，包括支架(1)；裝在所述支架上的若干個身體約束裝置(2)；電機(3)，裝在所述的支架上并具有輸出軸(17)；控制所述電機的控制裝置(4)；位于所述支架上的分度盤(6)；與所述輸出軸(17)固定連接的擺桿(9)；與上述擺桿(9)成角度布置的、用于帶動動物關節的帶動桿(10)；其特征在于所述電機(3)的控制裝置(4)設有限制所述擺桿(9)運動路徑的行程開關(7)，該行程開關安裝在所述的分度盤(6)上，并位于被所述擺桿(9)或帶動桿(10)觸及運動范圍之內。
文檔編號A61D99/00GK101264032SQ20071006441
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者敖英芳, 黃紅拾 申請人:北京大學第三醫院