CN113763794A - 一种呼吸运动模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种呼吸运动模拟装置,包括底板以及安装在底板上侧面的往复运动机构和对称运动机构,对称运动机构包括导向部、两组滑块组件以及推动部,导向部与底板固定连接、且关于预设直线对称分布,导向部与预设直线之间的具有预设角度,滑块与导向部可移动连接,推动部与往复运动机构相连,推动部能够推动滑块机构沿导向部移动,两组滑块组件的移动轨迹关于预设直线对称分布。往复运动机构的移动端带动推动部往复运动,推动部移动的过程中对两组滑块组件施加水平方向的作用力,进而推动两组滑块组件沿导向部移动。两组滑块组件移动的过程中,二者间距变化,进而模拟呼吸过程。
Description
技术领域
本发明涉及医疗实验设备技术领域,特别涉及一种呼吸运动模拟装置。
背景技术
多导睡眠监测(Polysomnography,PSG)广泛应用于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive Sleep Apnea-Hypopnea Syndrome,OSAHS)的诊断。多导睡眠监测中胸腹运动的感知通常是通过测量胸围及腹围随呼吸过程规律变化实现。在胸腹运动测量装置或多导睡眠监测装置开发过程中需要进行大量测试、验证工作,如果利用真人进行实测那么存在诸多不便,同时真人也无法长时间对一些极限情况进行测试。
因此,如何提供一种呼吸运动模拟装置是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种呼吸运动模拟装置,其往复运动机构通过推动部推动滑块沿导向部移动,进而模拟呼吸运动。
为实现上述目的,本发明提供一种呼吸运动模拟装置,包括底板以及安装在所述底板上侧面的往复运动机构和对称运动机构,所述对称运动机构包括导向部、两组滑块组件以及推动部,所述导向部与所述底板固定连接、且关于预设直线对称分布,所述导向部与所述预设直线之间的具有预设角度,所述滑块与所述导向部可移动连接,所述推动部与所述往复运动机构相连,所述推动部能够推动所述滑块机构沿所述导向部移动,两组所述滑块组件的移动轨迹关于所述预设直线对称分布。
优选地,所述推动部为水平导板,所述水平导板包括平行所述底板的水平板和垂直所述水平板的连接板,所述往复运动机构的移动端与所述连接板相连,所述水平板中设有两个沿厚度方向贯穿的条形导向孔,两个所述条形导向孔关于预设直线对称分布,两所述条形导向孔之间的距离沿远离所述连接板的方向逐渐增加,两组所述滑块组件均设有导向柱,两所述导向柱分别与两所述条形导向孔间隙配合。
优选地,两所述滑块组件上方均设有水平运动块,所述往复运动机构的移动端还连有垂直运动块,所述垂直运动块为两块,且分别位于所述移动端的两侧,还包括环形的弹性轮廓带,所述弹性轮廓带围绕在所述水平运动块和所述垂直运动块的外周。
优选地,两所述滑块组件分别位于所述预设直线的两侧,位于所述预设直线左侧的滑块组件包括左水平滑块,位于所述预设直线右侧的滑块组件包括右水平滑块。
优选地,所述导向柱外周设有滚轮。
优选地,所述往复运动机构包括电机和丝杠副,所述丝杠副包括丝杆和丝杆螺母,所述丝杆与所述电机的机轴相连,所述丝杆螺母与所述推动部固定连接。
优选地,所述底板上设有垂直所述预设直线的电机座,所述电机与所述电机座远离所述推动部的一侧固定连接,所述电机的机轴通过联轴器与所述丝杆的端部固定连接。
优选地,所述底板设有沿所述预设直线设置的垂直导轨,所述往复运动机构还包括垂直连接座,所述丝杆螺母设置在所述垂直连接座中,所述垂直连接座设置在所述垂直导轨上。
优选地,所述底板上还设有丝杆座,所述丝杆座具有过孔,所述过孔的轴线平行所述预设直线,所述丝杆穿过所述过孔、并与所述电机的机轴相连。
本发明所提供的呼吸运动模拟装置,包括底板以及安装在底板上侧面的往复运动机构和对称运动机构,对称运动机构包括导向部、两组滑块组件以及推动部,导向部与底板固定连接、且关于预设直线对称分布,导向部与预设直线之间的具有预设角度,滑块与导向部可移动连接,推动部与往复运动机构相连,推动部能够推动滑块机构沿导向部移动,两组滑块组件的移动轨迹关于预设直线对称分布。
往复运动机构的移动端带动推动部往复运动,推动部移动的过程中对两组滑块组件施加水平方向的作用力,进而推动两组滑块组件沿导向部移动。两组滑块组件移动的过程中,二者间距变化,进而模拟呼吸过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的呼吸运动模拟装置的结构示意图;
图2为图1中往复运动机构的结构示意图;
图3为图1中对称运动机构的结构示意图。
其中,图1至图3中的附图标记为:
底板1、电机2、电机座3、联轴器4、丝杆座5、丝杆6、丝杆螺母7、垂直运动块8、水平导板9、左水平运动块10、右水平运动块11、弹性轮廓带12、垂直导轨13、垂直滑块14、左滚轮15、左水平滑块16、右滚轮17、右水平滑块18、水平导轨19。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3,图1为本发明所提供的呼吸运动模拟装置的结构示意图;图2为图1中往复运动机构的结构示意图;图3为图1中对称运动机构的结构示意图。
本发明所提供的呼吸运动模拟装置,结构如图1所示,包括底板1、往复运动机构和对称运动机构。往复运动机构和对称运动机构均安装在底板1的上侧面,对称运动机构包括导向部、推动部以及两组滑块组件。往复运动机构的移动端与推动部相连,导向部与底板1固定连接,导向部为关于预设直线对称的结构。预设直线可为底板1的中线,当然,用户也可选择底板1上的其他直线作为预设直线,预设直线的位置需要保证底板1上具有足够的空间用于安装往复运动机构和对称运动机构。导向部与预设直线之间的具有预设角度,预设角度大于0°。滑块组件与导向部可移动连接,且两组滑块组件分别位于预设直线的两侧,往复运动机构通过推动部推动滑块组件沿导向部移动。两组滑块组件的移动轨迹关于预设直线对称,移动的过程中滑块组件与预设直线之间的距离往复变化,进而模拟呼吸过程中胸围的变化。往复运动机构可参考现有技术中的气缸、丝杠副或电动伸缩杆等。
可选的,如图3所示,推动部为水平导板9,水平导板9包括平行底板1的水平板和位于水平板靠近往复运动机构一侧的连接板,连接板垂直于水平板。往复运动机构的移动端与连接板相连,进而推动水平导板9沿预设直线移动。水平板中设有两个沿厚度方向贯穿的条形导向孔,两个条形导向孔关于预设直线对称分布,两条形导向孔之间的距离沿远离连接板的方向逐渐增加。两组滑块组件的上部设有导向柱,两根导向柱分别与两个条形导向孔间隙配合。导向部为垂直预设直线的水平导轨19,水平导板9移动过程中会对两导向柱施加水平的分力,进而推动两组滑块组件沿水平导轨19移动。
可选的,两滑块组件上方均设有水平运动块,水平运动块呈圆柱状。位于预设直线左侧的滑块组件包括左水平滑块16,左水平滑块16通过导向柱与左水平运动块10相连。左水平运动块10位于水平板的上方,且左水平运动块10的直径大于导向孔的宽度。位于预设直线右侧的滑块组件包括右水平滑块18,右水平滑块18通过导向柱与右水平运动块11相连。右水平运动块11位于水平板的上方,且右水平运动块11的直径大于导向孔的宽度。当然,用户也可根据需要采用连杆滑块机构作为对称运动机构,在此不做限定。
另外,为减小导向柱与导向孔之间的摩擦力,导向柱外周设有滚轮。具体的,位于左侧的导向柱外周设有左滚轮15,位于右侧的导向柱外周设有右滚轮17。左滚轮15位于左侧的导向孔内,右滚轮17位于右侧的导向孔内。水平导板9推动滑块移动时,导向孔的内侧壁与滚轮的外侧壁贴合,滚轮的滚动摩擦代替了导向柱与导向孔之间的滑动摩擦,减小了移动阻力,减缓了导向柱的磨损。
可选的,往复运动机构的移动端还连有垂直连接座,垂直连接座垂直于预设直线,垂直连接座的两端各设有一个垂直运动块8,两垂直运动块8在预设直线两侧对称分布。两垂直运动块8和两水平运动块均处于同一水平高度。呼吸运动模拟装置还包括环形的弹性轮廓带12,弹性轮廓带12围绕在水平运动块和垂直运动块8所形成的四边形的外周。往复运动机构动作时,移动端推动垂直运动块8沿平行预设直线的方向运动,水平导板9推动水平运动块沿垂直预设直线的方向运动。水平运动块和垂直运动块8所形成的四边形的周长不断变化,弹性轮廓带12可伸缩,进而随四边形的周长变化。
可选的,如图2所示,往复运动机构包括电机2和丝杠副,电机2与底板1固定连接,且电机2的机轴位于预设直线所在的底板1法平面中。丝杠副包括丝杆6和丝杆螺母7,丝杆6与电机2的机轴相连。水平导板9的连接板具有沿水平方向贯穿的通孔,丝杆螺母7固定在通孔中。丝杆6转动可通过丝杆螺母7推动水平导板9沿预设直线移动。
可选的,底板1上侧面设有垂直预设直线的电机座3,电机座3和连接板平行设置,且二者均位于预设直线上。电机2与电机座3远离连接板的一侧固定连接,电机座3具有平行预设直线的轴孔,电机2的机轴穿过轴孔,并通过联轴器4与丝杆6的端部固定连接。
可选的,底板1设有沿预设直线设置的垂直导轨13,垂直导轨13上设有垂直滑块14,垂直连接座的下部与垂直滑块14固定连接。丝杆6往复移动的过程中,垂直连接座沿垂直导轨13滑动。
可选的,底板1上还设有丝杆座5,丝杆座5位于电机座3和水平导板9之间。丝杆座5具有过孔,过孔与电机2的机轴以及连接板的通孔同轴。丝杆6穿过过孔,过孔与丝杆6可转动地连接,丝杆座5可起到支撑丝杆6的作用,避免丝杆6因重力作用变形。
呼吸运动模拟装置工作过程中,电机2的正转和反转可控制水平导板9的移动方向。水平导板9移动至距离电机2最远端时,左水平运动块10和右水平运动块11的间距最小,同时垂直运动块8与水平导轨19的间距也最小。此时,弹性轮廓带12周长最小,即呼吸运动模拟装置能够实现的最小胸围lmin;水平导板9移动至距离电机2最近端时,左水平运动块10和右水平运动块11的间距最大,同时垂直运动块8与水平导轨19的间距也最大。此时,弹性轮廓带12周长最大,即呼吸运动模拟装置能够实现的最大胸围lmax。垂直运动块8的位置由电机2的绝对转角α决定。模拟胸围l满足lmin≤l≤lmax,绝对转角α和模拟胸围l为两个相关量,二者中任意一个为已知量时,通过丝杆6的导程即可推导出另外一个。呼吸差Δl为最大胸围lmax与最小胸围lmin的差值,因此控制电机2转动角度增量Δα便可实现呼吸差的模拟。
本实施例中,呼吸运动模拟装置模拟呼气时,丝杆6推动垂直连接座向远离电机2的方向移动,同时水平导板9向远离电机2的方向移动,垂直运动块8靠近水平导轨19,导向孔推动左水平运动块10和右水平运动块11相互靠近,垂直运动块8和水平运动块所形成的四边形周长缩小,进而模拟呼气过程中胸腔的前后径与左右径同时缩小;模拟吸气时垂直连接座和水平导板9向靠近电机2的方向移动,进而使垂直运动块8和水平运动块所形成的四边形周长扩大,进而模拟呼气过程中胸腔的前后径与左右径同时增大。
需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的呼吸运动模拟装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种呼吸运动模拟装置,其特征在于,包括底板(1)以及安装在所述底板(1)上侧面的往复运动机构和对称运动机构,所述对称运动机构包括导向部、两组滑块组件以及推动部,所述导向部与所述底板(1)固定连接、且关于预设直线对称分布,所述导向部与所述预设直线之间的具有预设角度,所述滑块组件与所述导向部可移动地连接,所述推动部与所述往复运动机构相连,所述推动部能够推动所述滑块机构沿所述导向部移动,两组所述滑块组件的移动轨迹关于所述预设直线对称分布。
2.根据权利要求1所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述推动部为水平导板(9),所述水平导板(9)包括平行所述底板(1)的水平板和垂直所述水平板的连接板,所述往复运动机构的移动端与所述连接板相连,所述水平板中设有两个沿厚度方向贯穿的条形导向孔,两个所述条形导向孔关于预设直线对称分布,两所述条形导向孔之间的距离沿远离所述连接板的方向逐渐增加,两组所述滑块组件均设有导向柱,两所述导向柱分别与两所述条形导向孔间隙配合。
3.根据权利要求2所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,两所述滑块组件上方均设有水平运动块,所述往复运动机构的移动端还连有垂直运动块(8),所述垂直运动块(8)为两块,且二者分别位于所述移动端的两侧,还包括环形的弹性轮廓带(12),所述弹性轮廓带(12)围绕在所述水平运动块和所述垂直运动块(8)的外周。
4.根据权利要求2所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,两所述滑块组件分别位于所述预设直线的两侧,位于所述预设直线左侧的滑块组件包括左水平滑块,位于所述预设直线右侧的滑块组件包括右水平滑块。
5.根据权利要求2所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述导向柱外周设有滚轮。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述往复运动机构包括电机(2)和丝杠副,所述丝杠副包括丝杆(6)和丝杆螺母(7),所述丝杆(6)与所述电机(2)的机轴相连,所述丝杆螺母(7)与所述推动部固定连接。
7.根据权利要求6所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述底板(1)上设有垂直所述预设直线的电机座(3),所述电机(2)与所述电机座(3)远离所述推动部的一侧固定连接,所述电机(2)的机轴通过联轴器(4)与所述丝杆(6)的端部固定连接。
8.根据权利要求6所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述底板(1)设有沿所述预设直线设置的垂直导轨(13),所述往复运动机构还包括垂直连接座,所述丝杆螺母(7)设置在所述垂直连接座中,所述垂直连接座设置在所述垂直导轨(13)上。
9.根据权利要求6所述的呼吸运动模拟装置,其特征在于,所述底板(1)上还设有丝杆座(5),所述丝杆座(5)具有过孔,所述过孔的轴线平行所述预设直线,所述丝杆(6)穿过所述过孔、并与所述电机(2)的机轴相连。
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