下肢電磁動(dòng)力正壓循環(huán)順序治療儀的研制

江文錦　朱娉婷　張怡元　林煜

[摘要] 本文將介紹一種以電磁為動(dòng)力的新型正壓治療儀—下肢電磁動(dòng)力正壓循環(huán)順序治療儀。該治療儀由控制器和收縮套組成，而收縮套則由若干收縮帶組成。收縮套的收縮動(dòng)力由各個(gè)收縮帶中串聯(lián)的電磁裝置里電磁鐵相互吸引而產(chǎn)生。收縮套可按一定規(guī)則從肢體遠(yuǎn)端向近端循環(huán)順序收縮壓迫肢體組織，從而將肢體遠(yuǎn)端血液和淋巴液向近心端推進(jìn)，促進(jìn)血液和淋巴液的回流。該康復(fù)治療儀的優(yōu)點(diǎn)在于利用電磁動(dòng)力提高了收縮帶的收縮頻率、靈活性和可控性，從而更大地提高了治療效果。主要用于預(yù)防術(shù)后下肢深靜脈栓塞。

[關(guān)鍵詞] 康復(fù)治療儀；電磁動(dòng)力；下肢；深靜脈栓塞

[中圖分類號(hào)] R197.39 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 2095-0616（2016）09-181-04

[Abstract] In This paper， we introduced a new type of positive pressure therapeutic instrument driven by electromagnetic – the electromagnetic driven positive pressure cyclically sequential therapeutic instrument for Lower limbs. The instrument is composed of controller and shrinkable sleeve， and the shrinkable sleeve consists of several shrinkable bands. The shrinkable sleeve is driven by the electromagnetic devices connected with shrinkable bands， which power comes from the interattraction of electromagnets. The shrinkable sleeve presses the limb tissue from distal to proximal sequentially and cyclically， that pushes the blood and lymph from the distal to the proximal of the limb， thus promotes the blood and lymph recirculation. The employment of the electromagnetic power in the therapeutic instrument improves the shrinking frequency， flexibility， and controllability of the shrinkable bands， therefore improves the treatment effect significantly. This instrument was designed for the prevention of the postoperative lower limb deep venous thrombosis （LDVT）.

[Key words] Rehabilitation therapeutic instrument； Electromagnetic power； Lower limbs； Deep venous thrombosis

正壓順序循環(huán)療法是目前康復(fù)領(lǐng)域中廣泛運(yùn)用的一種治療方法[1-2]。采用正壓順序循環(huán)治療儀的環(huán)形收縮帶作用于人體四肢，多個(gè)收縮帶的有序收縮能促進(jìn)靜脈血液和淋巴液回流改善局部循環(huán)[3-5]，用于術(shù)后深靜脈栓塞的預(yù)防[6-7]。本作品主要解決的技術(shù)問題是在于提供一種動(dòng)力作為收縮帶收縮的動(dòng)力來源，提高收縮帶的收縮頻率和靈活性，從而提高治療效果，并使外觀更加簡(jiǎn)潔。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本作品由控制器、收縮套組成，所述的收縮套由若干收縮帶依次上下層疊連接構(gòu)成，收縮套的收縮動(dòng)力來自于各個(gè)收縮帶串聯(lián)的電磁裝置中電磁鐵相互吸引產(chǎn)生的吸力[8-9]。

收縮帶為不完全封閉的設(shè)有開口的環(huán)形帶，開口兩端設(shè)有可連接結(jié)構(gòu)，連接后構(gòu)成一封閉的環(huán)形收縮帶。收縮套是由若干收縮帶依次上下層疊連接構(gòu)成，收縮套封閉后成一類圓筒形的結(jié)構(gòu)。收縮帶串聯(lián)有電磁裝置，此電磁裝置即為收縮動(dòng)力的來源。它主要是由導(dǎo)筒和導(dǎo)筒內(nèi)的兩個(gè)電磁鐵構(gòu)成，兩個(gè)電磁鐵分別位于導(dǎo)筒兩端[10-12]，其中一個(gè)或兩個(gè)可在導(dǎo)筒內(nèi)活動(dòng)，其后方有設(shè)有開口，與電磁鐵連接的寬帶在此開口通過。該治療儀設(shè)有CPU控制電路，各收縮帶還設(shè)有拉力傳感器，拉力傳感器和收縮帶分別連接CPU控制電路。

控制器針對(duì)某一收縮帶通電后，兩個(gè)磁化棒上的線圈都被通電，在接近的兩端上產(chǎn)生異性磁極，兩電磁鐵因此相互吸引。兩電磁鐵因相互吸引而彼此靠近，使距離減小，帶動(dòng)與兩電磁鐵連接的寬帶，使整個(gè)收縮帶的周長(zhǎng)減小，直徑變短，從而達(dá)到擠壓人體肢體的作用。斷電后，由于寬帶和人體肌肉的回復(fù)作用，收縮帶會(huì)被彈開，電磁裝置中的兩電磁鐵因此也互相分離。

同時(shí)為使收縮帶的收縮力達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值，在收縮帶上還設(shè)有拉力感受器，拉力感受器與CPU控制電路相連接，拉力傳感器采集收縮帶上的拉力隨機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入至CPU控制電路，CPU控制電路可對(duì)線圈的輸入電壓的值進(jìn)行大小控制。即如果獨(dú)立收縮帶在按工作順序中達(dá)不到設(shè)定拉力，CPU控制電路會(huì)提高對(duì)該收縮帶的電壓輸入，直到收縮帶的收縮力達(dá)到設(shè)定拉力；反之，如果獨(dú)立收縮帶在按工作順序中超過設(shè)定拉力，CPU控制電路會(huì)降低對(duì)該收縮帶的電壓輸入，直到收縮帶的收縮力達(dá)到設(shè)定拉力[13]。

由于本作品采用了電磁動(dòng)力，因此其收縮頻率和靈活性更大地提高了將血液和淋巴液向近心端推進(jìn)的效率；運(yùn)用電磁動(dòng)力作為直接動(dòng)力，將電能直接轉(zhuǎn)換為收縮帶的機(jī)械能，在降低能耗的同時(shí)，使用壽命也更長(zhǎng)。

2 具體實(shí)施方案

為了能對(duì)本作品進(jìn)行更詳細(xì)清楚的描述，下面以治療人體下肢小腿的下肢小腿下肢電磁動(dòng)力正壓循環(huán)順序治療儀為例詳細(xì)敘述。

參照?qǐng)D1，一種下肢電磁動(dòng)力正壓循環(huán)順序治療儀，包括控制器1和收縮套4，所述的收縮套4由收縮帶41，42，43，44，45，46上下順序依次層疊構(gòu)成，收縮帶41，42，43，44，45，46通過導(dǎo)線3和插座2與控制器1相互連接。

如圖2所示為收縮帶由電磁鐵導(dǎo)筒5，磁化棒7，線圈6，拉力感受器8，連接板9，可調(diào)節(jié)松緊和可拆卸的連接體10，寬帶11組成。電磁鐵導(dǎo)筒5，磁化棒7，線圈6組成收縮帶的電磁裝置，線圈以同樣的纏繞方式分別纏繞在磁化棒上，使其通電后成為電磁鐵。導(dǎo)筒兩端的電磁鐵其中一個(gè)固定不動(dòng)，另一個(gè)可在導(dǎo)筒內(nèi)與導(dǎo)筒平行活動(dòng)，該磁化棒7后方的導(dǎo)筒壁設(shè)有空隙，連接板9在此空隙穿過，用于磁化棒7與電磁裝置12以外的部分相連接。

圖3、圖4所示分別為所有收縮帶閉合后的收縮套的上面觀圖和下面觀圖。參照?qǐng)D3、4，全部收縮帶上的電磁裝置12上下層疊連接，構(gòu)成整個(gè)收縮套的骨架支撐結(jié)構(gòu)，使收縮套4上所有的收縮帶固定在相應(yīng)位置上。

圖5、圖6所示為所有收縮帶閉合后的收縮套的側(cè)面觀圖。參照?qǐng)D4、5，收縮套上的全部收縮帶除了電磁裝置12部分相連接外，其他部分的寬帶11上下層疊但不連接，并大致平行。

本作品的每個(gè)收縮帶都單獨(dú)與控制器相連接，控制器可根據(jù)治療儀的設(shè)置模式對(duì)每個(gè)收縮帶進(jìn)行單獨(dú)控制。參照?qǐng)D7，現(xiàn)在針對(duì)某一個(gè)收縮帶的工作原理進(jìn)行講述，其他收縮帶的工作原理與之相同?？刂破麽槍?duì)這一收縮帶通電后，兩個(gè)磁化棒上的線圈都被通電，使其在接近的兩端上產(chǎn)生異性磁極，兩電磁鐵因此相互吸引。兩電磁鐵因相互吸引而彼此靠近，使距離減小，帶動(dòng)與兩電磁鐵連接的連接板，使整個(gè)收縮帶的周長(zhǎng)減小，直徑變短，從而達(dá)到擠壓人體肢體的作用。斷電后，由于寬帶和人體肌肉的回復(fù)作用，收縮帶會(huì)被彈開，電磁裝置中的兩電磁鐵因此也互相分離。

同時(shí)為使收縮帶的收縮力達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值，在收縮帶上還設(shè)有拉力感受器，拉力感受器與CPU控制電路相連接，拉力傳感器采集收縮帶上的拉力隨機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入至CPU控制電路，CPU控制電路可對(duì)線圈的輸入電壓的值進(jìn)行大小控制。即如果獨(dú)立收縮帶在按工作順序中達(dá)不到設(shè)定拉力，CPU控制電路會(huì)提高對(duì)該收縮帶的電壓輸入，直到收縮帶的收縮力達(dá)到設(shè)定拉力；反之，如果獨(dú)立收縮帶在按工作順序中超過設(shè)定拉力，CPU控制電路會(huì)降低對(duì)該收縮帶的電壓輸入，直到收縮帶的收縮力達(dá)到設(shè)定拉力。

本作品的控制器設(shè)有遙控器，遙控器有顯示器和按鍵盤，可根據(jù)需要設(shè)定相應(yīng)的治療模式。如普通治療模式：遠(yuǎn)端收縮帶先通電收縮，阻止血液或淋巴液向遠(yuǎn)心端流動(dòng)，如此在已收縮的收縮帶上一個(gè)收縮帶收縮擠壓血管或淋巴管時(shí)，血液或淋巴液才能向近心端流動(dòng)。具體如：工作開始時(shí)，41收縮帶最先通電收縮，42收縮帶隨后收縮。42收縮完畢后41收縮帶斷電松開，但42收縮帶繼續(xù)保持收縮，直到43收縮帶收縮完畢后，42收縮帶斷電松開。依此類推，按順序向近心端呈波浪式推進(jìn)，如此循環(huán)進(jìn)行，促進(jìn)血液和淋巴液的流動(dòng)，將血液和淋巴液向近心端推進(jìn)，從而達(dá)到防治靜脈血液和淋巴液瘀滯引起的疾病。

3 小結(jié)

傳統(tǒng)空氣波循環(huán)順序治療儀主要由一組空氣囊腔體和充氣泵組成[14-15]。氣泵充氣加壓時(shí)需足夠時(shí)間，因此氣囊無法進(jìn)行高頻率的脈動(dòng)收縮。同時(shí)，氣泵與氣囊之間采用較長(zhǎng)的塑料氣管連接，裝置顯得較為繁瑣雜亂，外形臃腫。且塑料氣管與空氣囊腔體在使用過程中容易破損造成氣體外泄。下肢電磁動(dòng)力正壓循環(huán)順序治療儀采用電磁動(dòng)力，具有收縮頻率高和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，外觀簡(jiǎn)潔。用于手術(shù)后或長(zhǎng)期臥床患者預(yù)防深靜脈栓塞，降低肺血栓栓塞發(fā)生率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 陽(yáng)慶軍，萬晨.壓力療法在臨床康復(fù)中的應(yīng)用[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐，2013，19（1）：53-56.

[2] 李奎成，曹海燕. 壓力治療[C].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)康復(fù)治療專業(yè)委員會(huì)作業(yè)治療學(xué)組成立暨首屆中國(guó)作業(yè)治療論壇資料匯編， 2011：91-101

[3] 陳翠菊.現(xiàn)代實(shí)用靜脈外科學(xué)[M].北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，2006：281-285.

[4] 萬圣云，徐周緯，潘升權(quán)，等.下肢深靜脈血栓形成的病因及診斷的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2009，15（34）：25-26.

[5] 張柏根，薛冠華.深靜脈血栓形成的病因及高危因素[J].中國(guó)實(shí)用外科雜志，2003，23（4）：197-200.

[6] Nicolaides AN，Breddin HK，F(xiàn)areed J，et al.Prevention of venous thromboembolism[J].Inter Angiol，2001，20（2）：1-37.

[7] 徐剛，潘志軍.全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后下肢深靜脈栓塞的預(yù)防[J].國(guó)際骨科學(xué)雜志，2006，27（1）：43-45.

[8] 婁杰，李慶民，趙彤，等.電磁鐵動(dòng)態(tài)吸力公式的一種推演及動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程分析[J].低壓電器，2005，47（11）：10-32.

[9] 趙忠國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011，24（17）：58.

[10] 黃向東，丁凡，壽松喬，等.直流螺管式電磁鐵的動(dòng)特性研究[J].機(jī)床與液壓，1997，25（5）：24-25.

[11] 左全璋.直流電磁鐵動(dòng)特性的一種計(jì)算方法[J].機(jī)電元件，1991，11（1）：1-6.

[12] 周小擎.直流電磁鐵的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，22（5）：138-146.

[13] 陳文虎，黃志勇，李勝?gòu)?qiáng)，等.電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（2）：33-35.

[14] 嚴(yán)紅成.一種空氣波循環(huán)順序治療儀[P]：中國(guó).2010201368465. 2015-05-27.

[15] 裴學(xué)敏. 空氣波壓力治療儀套筒[P]：中國(guó).CN204352137U. 2010-11-03.

（收稿日期：2015-10-23）