论文总字数：22017字

摘 要

随着时代的进步，工作压力进一步加大，颈椎病的发病率逐年提高，现在白领工作者也成为颈椎病患者的主要人群。颈椎病的治疗手段多种多样，临床中使用最普遍的便是颈椎牵引了。使用颈椎牵引作为治疗手段时，需要注意牵引角度、力度、时间和体位的选择。

本文旨在设计出一个新型的颈椎自动牵引装置，以实现牵引角度和力度的精确控制，以及数值的实时可视化。设计完成后可以很大程度上减轻医者的负担，同时也可以为日后医疗设备走入家庭做好基础。

本文首先介绍了颈椎病的现状，以及市面上现有的颈椎牵引设备，并对牵引的影响因素做了详细的阐述。其后对自己这个牵引装置的结构进行了详细的描述，首先是整体的结构框架，以及功能的实现方式，然后分模块进行具体的解释。最后一部分则讲述了自动化控制的实现，也是从牵引力度和牵引角度两个方面分别展开叙述。

最终的牵引装置符合人性化设计的要求，实现了牵引力度的精确控制，在牵引角度方面也另辟蹊径，有很多创新的地方，值得后人借鉴。

关键词：颈椎牵引，自动控制，人性化设计，牵引角度，牵引力度

A design of Cervical Spine Automatic Traction Device

Abstract: As the development of society, working pressure is going bigger and bigger. The incidence rate of cervical spondylosis has increased year by year. Now the white-collar employers are becoming the main group in patients with cervical spondylosis. In clinical use, cervical traction is the most common way to treat cervical spondylosis. When using cervical traction, the traction angle, strength, time and position should be considered.

The paper is aimed to design a new cervical spine automatic traction device, to control the traction angle and strength accurately. And the data can be visual at the same time. The device can help to reduce the burden on doctors. It can also offer a great opportunity for medical devices going to family in the future.

The paper first introduces current situation of cervical spondylosis. Then it mentions already existing cervical traction equipment on the market. And the impact factors are described with details. Next, it introduces the structure of this cervical traction device with details. The first to mention is the overall framework, and the way to realize its function. Then it is divided into several parts, each part with a lot most details. The last part is about the realization of automation control. In this chapter, it is described in both traction strength and traction angel.

The ultimate device is in line with the requirements of humanization design, achieving the precise control of the traction strength. It has some innovations in controlling traction angle as well.

Keywords: Cervical Spine, Automatic Control, Humanization Design, Traction Strength, Traction Angle

目 录

第一章 绪论 1

1.1 颈椎病的现状 1

1.2 颈椎病的治疗手段及装置 2

1.2.1 颈椎病的治疗手段 2

1.2.2 颈椎病的治疗装置 2

1.3 颈椎牵引概述 5

1.4 颈椎牵引的影响因素 6

1.4.1 牵引力度 6

1.4.2 牵引角度 7

1.4.3 牵引时间 7

1.4.4 牵引体位 7

1.5 本文研究内容 7

第二章 颈椎牵引椅的结构设计 9

2.1 牵引力度结构设计 10

2.1.1 电机 10

2.1.2 交流伺服电机驱动器 11

2.1.3 联轴器 11

2.1.4 滚珠丝杠 11

2.2 牵引角度结构设计 12

2.2.1 伸缩杆 13

2.2.2 直线导轨 13

2.3 牵引椅外观设计 14

2.3.1 外观结构 15

2.3.2 尺寸设计 18

第三章 颈椎牵引椅的自动控制 20

3.1 牵引力度的控制 20

3.1.1 芯片选型 20

3.1.2 电路控制 21

3.2 牵引角度的控制 23

第四章 总结与展望 24

4.1 个人小结 24

4.2 未来展望 24

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1 颈椎病的现状

进入21世纪以来，中国经济飞速发展，与此同时，一系列隐藏的弊端也相继冒出。颈椎病的发病率正在逐年提高。在以往，颈椎病多发于40岁以上的中年人，同时与男女性别无太大关联。然后研究最近几年的数据可发现，40岁以下的白领工作者已占据了颈椎病患者的一半以上，有一个很形象的说法就是：“办公室白领离颈椎病只有1厘米^[1]”。更夸张的是，青少年中颈椎病患者也在不断增加。

通过分析可以得知，颈椎病正在走向年轻化，造成这个问题的原因多种多样，具体来说，可分为以下几点：

1. 长时间保持坐姿

在激烈的竞争压力下，人们投入到工作学习中的时间越来越多，因而造成了长期坐在办公椅上，甚至10多个小时不起身活动一下。这样带来的后果则是颈肩肌的疲劳过度。有些人疲惫后会选择伏案，这时如果没有采用正确的姿势，也可能导致颈椎间盘的突出。

1. 伤病

现代人越来越强调健身，因此，哪怕工作再辛苦，很多人一周仍然会抽出一些时间去健身房锻炼。但是这个过程中，可能由于热身不够或者力量训练过大，在锻炼过程中可能造成颈部的扭伤，而事后对此重视度不高，最终导致了病情加重。另外随着手机的普及，现在很多人都爱玩手机，尤其是乘坐公交车的时候。由于公交车经常会出现突然停车的现象，对于心思全部放在手机上的人群来说，这时候也很容易造成扭伤。

1. 睡姿不正确

睡觉时的姿势很重要，包括枕头的选择也是有讲究的，枕头高度选择不恰当的话，在睡眠过程中很容易出现落枕现象，当落枕反复出现时，研究表明很可能会发生颈椎病^[2]。另外睡眠姿势方面，很多年轻人习惯趴在床上玩手机，玩累了手机一扔就睡，这种俯卧的姿势会让头部在睡眠过程中向一侧扭曲，如此会造成颈部的肌肉和韧带长期处于受力状态，颈椎便很容易受到伤害。

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