坐卧两用脊柱牵引设备的设计与开发+图纸(2)
当最优的力学环境遭到破坏以后，就具有了产生脊柱疾病的充分条件。此时必须对脊柱力学环境进行调整，以修复力学环境变化带来的脊柱疾病，其主要方法是康复临床上经常使用的脊柱牵引疗法[2]。
脊柱牵引的主要康复机制是利用牵引力使脊柱椎骨节之间产生相对位移，以此来改变病变部位的力学环境，使组织产生有益位移，解除对神经根、血管等系统的压迫，从而达到短时间内解除病痛的效果[1]。
1.2 课题目的和意义
面对当前不断增加的脊柱问题患者，为了扩大脊柱牵引设备的使用范围，改善手动牵引的不足，需要新的脊柱牵引设备。
本课题设计开发一种新型脊柱牵引设备，具有除了脊柱牵引之外的其他实用功能。做到外形美观，操作方便，便于在医院以外的场所，如家庭、办公室等使用。扩大牵引理疗的使用范围，便于使用者随时进行理疗，也可用于空闲时间的脊柱放松，达到预防、缓解脊柱问题的效果。
1.3 产品现状
当前临床广泛使用的牵引设备多为手动牵引，患者需要自己手动摇动手柄，来带动牵引弓、牵引绳、滑轮等工具。这种方法需要患者实时控制并且一直提供牵引力，需要耗费大量体力，而且也不容易把握牵引力的大小。
另外一种牵引设备是计算机控制的牵引床，有三文牵引床、滑动式脊柱侧凸牵引床、多功能牵引床等先进的牵引设备。在牵引角度、牵引时间、间歇时间、牵引力的大小、牵引力加载方式等方面都采用了计算机控制，可以很精确地实牵引工作，有效弥补了人工牵引的不足之处。
在目前的市场中，牵引设备仅仅局限于在医院和家庭中使用，没有考虑到诸如办公室等其他场合的使用。对于脊柱问题并不严重的患者，不需要长期在医院或者家庭中使用，只需要在工作之余或闲暇时间做牵引，即可达到矫正和放松的效果。
用途单一、人工牵引的简易牵引床在使用时需要耗费体力，容易疲劳，不易于坚持，并且占用很多空间，因此虽然便于推广，但实际家庭使用方面还存在很多有待改进的地方；由计算机控制的多功能牵引床，虽然技术进步，也有很好的牵引治疗效果，但是由于价格较高，占用空间大，多用于医院内，不利于推广。
1.4 牵引理论及技术
在对脊柱牵引的不断研究中，有脊柱牵引康复三部机制，分别是“几何位移康复机制、应力塑形康复机制、多物理化学耦合康复机制”的理论，从不同角度分析和研究脊柱牵引的康复。
临床牵引的过程一般分为加载、保持和卸载三个阶段。在国外电脑控制机械牵引装置中，出现了一些新的特点：
（1） 除了常规地提供持续和间歇牵引模式外，还提供了更进一步的牵引程序，这些牵引程序包括：渐进/渐退持续牵引，渐进/渐退间歇牵引，渐进/渐退分级间歇牵引，渐进/渐退周期性持续牵引，渐进/渐退周期性间歇牵引。
（2） 提供多种体位的牵引方式。
（3） 电动升降床床体和可调式脚轮等附加设置为行动不便的患者提供了方便。
（4） 在牵引的同时还可附加滚轮式按摩或以热疗为主的物理因子治疗，以获得综合治疗效果。
（5） 增加了紧急制动开关、过量报警信号及调节牵引力逐增/逐减速度的旋钮以进一步增加牵引时的安全性[3]。
在计电动牵引时，由于脊柱牵引系统是典型的非线性、时变控制系统，因此需要一定的控制算法。当前使用的算法多为简单的PID控制，虽然该算法具有控制简单，可靠等优点，但是针对牵引治疗过程中存在的非线性和时变性的特点，该算法不能满足牵引力的控制精度，会直接影响牵引治疗的效果。针对上述算法的不足，目前也已经提出了一些新的算法，如PID神经元网络控制算法，数字PID增量式算法[4]等，随着算法的不断改进和新的算法的出现，电动脊柱牵引装置的牵引方式将会更加多样化，牵引力的控制将会更加精确。
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