[發(fā)明專利]面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410306208.6
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104198270A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱立國;馮敏山;黃遠(yuǎn)燦;李金學(xué);魏戌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 北京匯智英財專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11301
• 代理人: 潘光興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種面向脊柱加載狀態(tài)的生物特性研究與實驗裝置，屬于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，主要用于在對脊柱進(jìn)行三維加載的過程以及應(yīng)用于脊柱的中醫(yī)手法的加載條件下，對脊柱的生物力學(xué)狀態(tài)的模擬。

背景技術(shù)

脊柱具有支撐身體，緩解沖擊的作用，真實地復(fù)現(xiàn)出脊柱的受力狀態(tài)，并對不同加載狀態(tài)下的脊柱進(jìn)行實驗研究具有較高的價值。另外，隨著中醫(yī)科學(xué)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，為了規(guī)范中醫(yī)手法、制定手法治療標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)工作者正在開展基于中醫(yī)手法的脊柱加載生物力學(xué)的研究。

目前的脊柱加載裝置主要有以下四種：

一、采用電子萬能試驗機(jī)或液壓試驗機(jī)對脊柱標(biāo)本進(jìn)行加載。

例如MTS858的生物力學(xué)試驗機(jī)。但是其加載方式只能實現(xiàn)垂直方向加載，不能完成對脊柱屈曲和側(cè)屈的真實模擬，無法滿足實際脊柱生物力學(xué)研究的需要。

二、在試驗機(jī)基礎(chǔ)上增加加載裝置。

如2013年08月07日公布的公開號為CN103234816A名稱為“可調(diào)式脊椎骨固定裝置”的發(fā)明專利，如圖1所示，其在試驗機(jī)平臺的基礎(chǔ)上，增加了一個可調(diào)節(jié)式脊椎骨固定裝置，通過手動操作可以完成脊柱的旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈的加載；

但其加載需通過手動操作，只能完成固定角度的加載，且操作復(fù)雜，很難滿足實際醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的需要。以及

MTS的另一種脊柱生物力學(xué)加載裝置，其在生物力學(xué)試驗機(jī)的基礎(chǔ)上增加了三旋轉(zhuǎn)加載裝置和二自由度隨動導(dǎo)軌，以完成對脊柱加載的模擬；

但由于二自由度隨動導(dǎo)軌位于脊柱的下方，與生物體的實際加載情況不符。因此，很難復(fù)現(xiàn)出脊柱的受力狀態(tài)。

三、2013年05月01日公告的授權(quán)公告號CN202917082U名稱為“脊柱生物力學(xué)加載模擬裝置”的實用新型專利，如圖2所示，其包括三自由度移動平臺和三自由度旋轉(zhuǎn)平臺組成，其中，三自由度移動平臺采用直角坐標(biāo)形式，可以模擬脊柱的前后、左右、上下運動，通過伺服電機(jī)控制，從而減少手工操作的誤差，該機(jī)構(gòu)可以完成對脊柱的三維自動加載，且加載模式與實際生物負(fù)荷相仿。

但是由于該機(jī)構(gòu)通過直角坐標(biāo)平臺完成對脊柱的加載，加載力的大小和速度均受到限制。一方面，很難滿足真正醫(yī)學(xué)研究需求；另一方面，對于一些中醫(yī)用手法，如扳動類法無法實現(xiàn)模擬。

四、利用機(jī)器人技術(shù)實現(xiàn)對脊柱的加載。

例如，由鄧國勇、田聯(lián)房、陳藝、白波，于2008年12月，在《醫(yī)用生物力學(xué)》雜質(zhì)上發(fā)表的，名稱為《基于關(guān)節(jié)機(jī)器人的人體脊柱生物力學(xué)試驗裝置設(shè)計》的文章中提到，串聯(lián)機(jī)器人通過夾具與脊柱的上端固定，脊柱的下端與基座固定，其通過控制串聯(lián)機(jī)器人完成對脊柱的三維加載，該方法較好的完成了對脊柱的加載，并與實際脊柱受力生物力學(xué)特性相仿。

但是受限于串聯(lián)機(jī)器人的負(fù)載低，速度慢的特性，該方法很難完成中醫(yī)手法作用條件下的脊柱受力狀態(tài)的模擬。

通過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索、分析可知，現(xiàn)有技術(shù)均難以真實模擬脊柱加載時的生物力學(xué)特性，特別是在受到不同加載時，例如在中醫(yī)手法（如扳動類手法）應(yīng)用于脊柱時，很難滿足對脊柱生物力學(xué)的真實模擬。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明主要目的在于，提供一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，在對脊柱進(jìn)行三維加載的過程以及應(yīng)用于脊柱的中醫(yī)手法的加載條件下，對脊柱的生物力學(xué)狀態(tài)實現(xiàn)真實模擬，從而達(dá)到對脊柱生物力學(xué)特征進(jìn)行科學(xué)研究的目的。

另外，本發(fā)明又一目的在于，提供一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，利用該裝置完成在中醫(yī)手法作用下的脊柱生物力學(xué)特征的復(fù)現(xiàn)，并將其實驗結(jié)果作為中醫(yī)手法（例如扳動類手法）安全性的參考指標(biāo)，并為制定中醫(yī)手法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)支撐。

本發(fā)明提供的主要技術(shù)方案包括：

一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其包括：

底座，設(shè)有供連接脊柱下端部的下夾具；

串聯(lián)加載裝置，設(shè)有X軸部、Y軸部和Z軸部，X軸部設(shè)有供連接脊柱上端部的上夾具，以及提供繞X軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱側(cè)屈動作的側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接上夾具，Y軸部設(shè)有提供X軸部繞Y軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱屈曲動作的屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接X軸部，Z軸部設(shè)有提供Y軸部繞Z軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱旋轉(zhuǎn)動作的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接Y軸部；以及