CN114404119A - 一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能轮椅技术领域，提出了一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，包括电动轮椅，电动轮椅的靠背上开有依靠区，依靠区的两侧设置有坐姿矫正器；电动轮椅上设置有用于检测坐姿的坐姿控制***，坐姿控制***用于控制坐姿矫正器矫正坐姿。本发明结构简单，一方面通过依靠区以避免靠背对脊柱部位进行压迫，降低二次损伤的几率，另一方面通过坐姿控制***以检测脊髓损伤患者的坐姿，并利用坐姿矫正器对脊髓损伤患者的坐姿进行矫正。

Description

一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅

技术领域

本发明属于智能轮椅技术领域，具体涉及一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅。

背景技术

脊髓损伤是脊柱损伤最严重的并发症，往往导致损伤节段以下肢体严重的功能障碍。脊髓损伤不仅会给脊髓损伤患者本人带来身体和心理的严重伤害，还会对整个社会造成巨大的经济负担。由于脊髓损伤所导致的社会经济损失，针对脊髓损伤的预防、治疗和康复已成为当今医学界的一大课题。

脊髓损伤之后，往往伴随着行动不便的问题，为此就需要轮椅等辅助结构，但是因为此类脊髓损伤患者病患部位为脊椎，脊髓损伤患者坐在轮椅上的时候，会出现身体倾斜或歪曲等坐姿不对的问题，不利于脊髓损伤患者的康复，甚至会加重病情，因此，为解决此类问题，我们提出一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅。

发明内容

本发明旨在解决背景技术中的问题，提供一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，包括电动轮椅，电动轮椅的靠背上开有依靠区，依靠区的两侧设置有坐姿矫正器；电动轮椅上设置有用于检测坐姿的坐姿控制***，坐姿控制***用于控制坐姿矫正器矫正坐姿。

在本发明的一种优选实施方式中，坐姿矫正器包括腋下矫正部和腰部矫正部。

在本发明的一种优选实施方式中，腋下矫正部包括驱动件和与驱动件输出轴固定连接的支撑部，支撑部上固定连接有动力件，动力件的输出轴上设置有呈弧形的支撑板。

在本发明的一种优选实施方式中，支撑板包括主板和副板，主板与动力件的输出轴固定连接，主板与副板之间构成空腔，副板的两侧均固定连接有与主板竖向滑动配合的导向轴，导向轴上套设有第一弹性件，第一弹性件的一端固定连接在主板上，第一弹性件的另一端固定连接在导向轴上。

在本发明的一种优选实施方式中，副板上固定连接有第一弹性层。

在本发明的一种优选实施方式中，腰部矫正器包括调节件和固定在调节件输出轴上的腰部板，腰部板呈弧形。

在本发明的一种优选实施方式中，腰部板上固定连接有第二弹性层。

在本发明的一种优选实施方式中，坐姿控制***包括扶手检测***、腋下检测***和控制器，扶手检测***和液压检测***均与控制器电连接，控制器与驱动件、动力件和调节件均电连接。

在本发明的一种优选实施方式中，扶手检测***包括扶手本体和竖向滑动连接在扶手本体上的压板，压板用于扶手之间设置有若干第二弹性件，压板的上开有弧形槽且压板的下方设置有与控制器电连接的第二压力传感器。

在本发明的一种优选实施方式中，坐姿控制***包括安装在空腔内的第一压力传感器，以及安装在腰部板的第三压力传感器，第三压力传感器与控制器电连接。

本发明的原理及其有益效果：（1）脊髓损伤患者为基本为瘫痪脊髓损伤患者，使用轮椅是往往会出现歪斜现象，一方面不利于脊髓损伤患者的病症，另一方面可能导致脊髓损伤患者从轮椅上倾倒。对此，通过坐姿控制***对脊髓损伤患者的坐姿进行检测，并通过坐姿矫正器对脊髓损伤患者进行坐姿矫正。（2）具体的：若两个第二压力传感器的压力信息不等，两个第一压力传感器的压力信息不等，则控制器会控制坐姿矫正部工作，以调节脊髓损伤患者的坐姿。若两个第二压力传感器的压力信息不等，两个第一压力传感器的压力信息相等，则控制器不会控制坐姿矫正器，如此，本发明通过不同形式判断坐姿是否需要矫正，提高坐姿矫正的准确性。

（3）本发明中，通过腋下矫正部矫正脊髓损伤患者身躯的上部，腰部矫正部对脊髓损伤患者的腰部进行支撑，同时达到矫正身躯整体坐姿的目的。腋下矫正部和腰部矫正部对脊髓损伤患者的身躯进行多位置矫正，提高矫正效果，以保证脊髓损伤患者的坐姿准确性，提高脊髓损伤患者使用轮椅的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例中的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅的轴测图。

图2是本申请实施例中的靠背的轴测图。

图3是本申请实施例中的靠背的俯视图。

图4是本申请实施例中的坐姿矫正器的结构示意图。

图5是本申请实施例中的扶手的结构示意图。

图6是本申请实施例中的坐姿矫正器的电路示意图。

图7是本申请又一实施例中的坐垫的结构示意图。

图8是本申请实施例中的坐垫的俯视图。

图9是本申请实施例中的坐垫的电路示意图。

图10是本申请又一实施例中的电路示意图。

说明书附图中的附图标记包括：电动轮椅11、靠背21、依靠区22、支撑部23、支撑板24、主板241、副板242、第一弹性层243、第一压力传感器245、导向轴246、第一弹簧247、腰部板25、第二电控缸26、第一电控缸27、扶手本体31、压板312、第二压力传感器313、第二弹簧314、坐垫41、外包层411、气孔412、气囊413、出气电磁阀414、安装板415、第四压力传感器416、底板417、进气电磁阀418、输入模块61。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本申请提供一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其目的在于，对脊柱损伤脊髓损伤患者智能化坐姿矫正，并从多个位置进行坐姿矫正，提高坐姿矫正效果。基本如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6所示，包括电动轮椅11，电动轮椅11的靠背21上开有依靠区22，依靠区22的两侧均设置有坐姿矫正器，电动轮椅11上还设置有坐姿控制***。

本实施例中，坐姿矫正器包括腋下矫正部和腰部矫正部，腋下矫正部包括螺栓固定在靠背21上的驱动件，驱动件为步进电机，步进电机的输出轴上同轴固定连接有支撑部23，支撑部23上螺钉固定连接有动力件，动力件为第一电控缸27，第一电控缸27的输出轴上设置有呈弧形的支撑板24，支撑板24包括主板241和副板242，主板241与第一电控缸27的输出轴固定连接，副板242上的两侧均螺钉固定连接有导向轴246，导向轴246与主板241竖向滑动配合，导向轴246上套设有第一弹性件，第一弹性件为第一弹簧247，第一弹簧247的一端固定连接在主板241上，第一弹簧247的另一端固定连接在导向轴246上。副板242上粘接固定连接有由橡胶材料制成的第一弹性层243。

本实施例中，腰部矫正部包括调节件，调节件为第二电控缸26，第二电控缸26螺栓固定连接在靠背21上，第二电控缸26的输出轴上螺栓固定连接有呈弧形的腰部板25，腰部板25远离第二电控缸26的一侧粘接固定连接有由橡胶材料制成的第二弹性层。

本实施例中，坐姿控制***包括扶手检测***、腋下检测***和控制器，扶手检测***包括扶手本体31和竖向滑动连接在扶手本体31上的压板312，压板312与扶手本体31之间设置有第二弹性件，第二弹性件为第二弹簧314，第二弹簧314的一端固定连接在压板312上，第二弹簧314的另一端固定连接在扶手本体31上，压板312的上方开有呈弧形的弧形槽，压板312的下方设置有第二压力传感器313，第二压力传感器313螺钉固定连接在扶手本体31上。

腋下检测***包括安装在空腔内的第一压力传感器245，以及安装在腰部板25上的第三压力传感器。

第一压力传感器245、第二压力传感器313、第三压力传感器、第一电控缸27、第二电控缸26和步进电机与控制器均电连接。

具体实施方式如下：

脊髓损伤患者坐在电动轮椅11上，然后脊髓损伤患者身躯朝向依靠区22移动，手部放置在压板312上(由于压板312上开有弧形槽，可以对脊髓损伤患者的手臂进行一定的限位)，腋下矫正部位于脊髓损伤患者的腋下，两个腰部矫正部位于脊髓损伤患者腰部的两侧。

在脊髓损伤患者手臂重力的作用下，第二压力传感器313会向控制器发送第二压力信息，控制器会控制步进电机逐步转动，当步进电机工作2s后，第一压力传感器245未向控制器发送第一压力信息(此时，表明副板242未与脊髓损伤患者的身躯接触)，则控制器向第一电控缸27发送工作信号，第一电控缸27带动主板241和副板242朝向脊髓损伤患者的身躯移动(如此，可以适应不同脊髓损伤患者的体型)，直至脊髓损伤患者的身躯挤压副板242，副板242受到脊髓损伤患者身躯的挤压时，副板242会挤压第一压力传感器245，第一压力传感器245会向控制器发送第一压力信息(可以参考电子秤)，控制器获取两个第一压力信息且基于两个第一压力信息的判断，脊髓损伤患者的两侧压力是否相等，若相等则完成对脊髓损伤患者身躯的上部坐姿矫正。在第一弹簧247的作用下，副板242会反向作用在脊髓损伤患者身躯上，对脊髓损伤患者的身躯进一步稳定夹持，并达到对脊髓损伤患者坐姿矫正的目的，以提高。

此处举例说明，以附图2所示，左侧的腋下矫正器上的第一压力传感器245的压力信息大于右侧腋下矫正器上的压力信息时，则控制器控制左侧的腋下矫正器朝向脊髓损伤患者的身躯转动，直至两侧的压力信息相等，若步进电机工作1s后，两侧的压力信息仍然不相等，则控制器以控制左侧的第一电控缸27推动支撑板24朝向脊髓损伤患者的身躯移动。若左侧的腋下矫正器上的第一压力传感器245的压力信息小于右侧腋下矫正器上的压力信息时，控制器控制右侧的腋下矫正器朝向脊髓损伤患者的身躯转动，直至两侧的压力信息相等，若步进电机工作1s后，两侧的压力信息仍然不相等，则控制器以控制左侧的第一电控缸27推动支撑板24朝向脊髓损伤患者的身躯移动。

本实施例中，依靠区22两侧的腋下矫正部均朝向脊髓损伤患者的身躯转动，通过两个弧形板的矫正，尽量避免对脊髓损伤患者的脊柱压迫，降低对脊柱的损伤。

当两侧腋下矫正部的压力信息相等时，控制器会向第二电控缸26发送工作信号，第二电控缸26会带动腰部板25朝向脊髓损伤患者的腰部运动，当第三压力传感器向控制器发送第三压力信息，当两个第三压力信息相等时，控制器以控制第二电控缸26，停止推动腰部板25，通过腰部板25对脊髓损伤患者的腰部进行坐姿矫正，由于腰部板25呈弧形，则可以避免腰部板25对脊髓损伤患者的脊柱压迫。举例说明：附图2所示，左侧的第三传感器发送的第三压力信息大于右侧的第三压力信息时，则控制器会控制左侧的第二电控缸26带动腰部板25朝向脊髓损伤患者的左侧腰部运动，直至两侧的第三压力信息相等。左侧的第三传感器发送的第三压力信息小于右侧的第三压力信息时，则控制器会控制右侧的第二电控缸26带动腰部板25朝向脊髓损伤患者的右侧腰部运动，直至两侧的压力信息相等，如此也可以适不同的腰围。

综上所述，通过腋下坐姿矫正和腰部坐姿矫正，达到两个位置调节脊髓损伤患者坐姿的目的，提高坐姿矫正效果，还能降低对脊柱的压迫。

本实施例中，提供坐姿矫正的方式，当脊髓损伤患者在使用过程中，脊髓损伤患者的身躯可能发生倾斜，此时，需要对脊髓损伤患者的坐姿进行调节，第一压力传感器245和第二压力传感器313实时向控制器发送第一压力信息和第二压力信息，当两个第一压力信息相等，两个第二压力信息不相等，则控制器不会控制腋下矫正部工作。若当两个第一压力信息不相等，两个第二压力信息不相等，则控制器会控制腋下矫正部工作(工作方式与上述工作方式相同)，直至两个第一压力信息相等。当然第三压力传感器也会向控制器发送第三压力信息，通过第三压力信息且控制器基于第三压力信息向第二电控缸26发送控制信息，调节两侧的腰部板25。

再进一步对上述内容举例说明：若控制器判断左侧的第二压力信息大于右侧的第二压力信息，同时，左侧第一压力信息也大于右侧第二压力信息，则左侧的腋下矫正部工作，以矫正脊髓损伤患者的坐姿，同理右侧的第二压力信息大于左侧的第二压力信息，同时，右侧第一压力信息大于左侧的第一压力信息时，右侧的腋下矫正部工作，以矫正脊髓损伤患者的坐姿。

本申请的又一实施例，其目的在于：对脊髓损伤患者的臀部进行坐姿进行矫正，如附图7所示和附图8、附图9所示，包括底板417和设置在底板417上有弹性材料制成的外包层411，外包层411上开有若干气孔412，外包层411内设置有若干矫正组，若干矫正组包括螺钉固定在底板417上的安装板415，安装板415为中空，安装板415的一端固定连接有出气电磁阀414，安装板415的另一端固定连接有进气电磁阀418，进气电磁阀418和出气电磁阀414均与安装板415连通，进气电磁阀418连通有气泵，安装板415上固定连接有若干气囊413，气囊413与安装板415连通，气囊413将外包层411支撑且使得外包层411形成气腔，出气电磁阀414与气腔连通。安装板415内固定连接有第四压力传感器416。

本实施例中，第四压力传感器416、进气电磁阀418、出气电磁阀414和气泵均与控制器电连接。

具体实施过程如下：

初始时，气囊413和安装板415内充满气体，如附图7所示。如附图8所示，以最下方的一个矫正组举例，当有脊髓损伤患者做到坐垫41上时会挤压外包层411且挤压到部分气囊413，若患者的臀部挤压到中间的两个气囊413，未挤压到左右两侧的气囊413时，左右两侧的气囊413会对脊髓损伤患者的臀部进行两侧限位，以降低脊髓损伤患者臀部移动的几率，进而达到坐姿矫正的目的。

当脊髓损伤患者挤压到任意一个或若干个气囊413时，会将气囊413内的气体压向安装板415内，第四压力传感器416检测到气压的变化，且会将信号发送至控制器，控制器接收到信号之后，会打开出气电磁阀414，出气电磁阀414以将气体送入至气腔内并通过气孔412吹向脊髓患者的臀部(尤其是夏天，可以对脊髓患者的臀部降温，以降低褥疮的出现)。

当出气电磁阀414开启1-2s以后，控制器会控制出气电磁阀414关闭，而使得未受到挤压的气囊413余留部分气体，受到挤压的气囊413，气体基本排出(受压气囊413受到压力作用气体排出快，未受压气囊413气体排出慢)，因此，未受压气囊413能够对脊髓损伤患者的臀部进行一定的限位，达到坐姿矫正的目的。

当出气电磁阀414关闭1-2s后，控制器会向气泵和进气电磁阀418发送开启信号，进气电磁阀418打开，气泵向安装板415内送入气体，气体进入至受压气囊413和未受压气囊413内，1-2s后关闭进气电磁阀418和气泵。由于受压气囊413内气体减少的多，当再次补充气体时受压气囊413形变量大，可以配合气体对患者进行一定的按摩工作，而未受压气囊413继续对脊髓患者的臀部位置进行限位。

本实施例中，通过控制器的控制，针对性的对坐垫41受压位置进行充气和放气，一方面对脊髓损伤患者进行臀部按摩，另一方面降低患者臀部长褥疮的几率，同时，利用未受压气囊413对脊髓患者进行坐姿矫正。本实施例中的坐垫41，还可以安装在电动轮椅11的依靠区22上，对脊髓损伤患者的背部具有相同的效果，使用方式与上述内容相同。

本申请的又一实施例，如附图1和附图10所示，电动轮椅11的把手上安装有输入模块61，输入模块61与控制器电连接，控制器与电动轮椅11的现有控制***电连接或者直接与电动轮椅11的轮椅电机电连接。

本实施例中，当脊髓损伤患者的家属通过电动轮椅11推脊髓损伤患者时(此时电动轮椅11基本不提供动力，即处于关闭状态)，患者家属需要较大力量才能推动脊髓损伤患者。因此，为了克服这个问题，脊髓损伤患者的家属，可以通过输入模块61，输入模块61可以是遥控器，或者现有的摇杆等，向控制器发送档位信息，控制器获取档位信息后向电动轮椅11的电动轮椅11控制***发送助力信息，以使得电动轮椅11工作，为脊髓损伤患者的家属提供推动助力，使其更为顺利的推动脊髓损伤患者。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，包括电动轮椅，其特征在于，电动轮椅的靠背上开有依靠区，依靠区的两侧设置有坐姿矫正器；电动轮椅上设置有用于检测坐姿的坐姿控制***，坐姿控制***用于控制坐姿矫正器矫正坐姿。

2.如权利要求1所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，坐姿矫正器包括腋下矫正部和腰部矫正部。

3.如权利要求2所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，腋下矫正部包括驱动件和与驱动件输出轴固定连接的支撑部，支撑部上固定连接有动力件，动力件的输出轴上设置有呈弧形的支撑板。

4.如权利要求3所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，支撑板包括主板和副板，主板与动力件的输出轴固定连接，主板与副板之间构成空腔，副板的两侧均固定连接有与主板竖向滑动配合的导向轴，导向轴上套设有第一弹性件，第一弹性件的一端固定连接在主板上，第一弹性件的另一端固定连接在导向轴上。

5.如权利要求4所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，副板上固定连接有第一弹性层。

6.如权利要求5所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，腰部矫正器包括调节件和固定在调节件输出轴上的腰部板，腰部板呈弧形。

7.如权利要求6所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，腰部板上固定连接有第二弹性层。

8.如权利要求1~7任意一项所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，坐姿控制***包括扶手检测***、腋下检测***和控制器，扶手检测***和液压检测***均与控制器电连接，控制器与驱动件、动力件和调节件均电连接。

9.如权利要求8所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，扶手检测***包括扶手本体和竖向滑动连接在扶手本体上的压板，压板用于扶手之间设置有若干第二弹性件，压板的上开有弧形槽且压板的下方设置有与控制器电连接的第二压力传感器。

10.如权利要求9所述的适用于脊髓损伤患者的智能化坐姿矫正轮椅，其特征在于，坐姿控制***包括安装在空腔内的第一压力传感器，以及安装在腰部板的第三压力传感器，第三压力传感器与控制器电连接。

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