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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710193609.9 (22)申请日 2017.03.28 (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 杨斌堂 高玉龙 王熙 (74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 31236 代理人 郭国中 (51)Int.Cl. A61F 5/00(2006.01) (54)发明名称 震颤抑制系统及其组合装置 (57)摘要 本发明提供了一种震颤抑制系统及其组合 装置， 包括机架、 质量体、 刚度可调组件； 所述刚 度可调。
2、组件包括长度方向延伸件、 刚度调节件； 质量体通过长度方向延伸件连接机架； 刚度调节 件设置在长度方向延伸件上。 本发明通过手动调 节结构调节悬臂梁的悬臂长度改变磁性质量体 的振动固有频率； 或者调节通电线圈中的电流大 小来改变磁性质量体振动时所受磁力大小及方 向使其刚度变硬或者变软从而改变振动的固有 频率； 固有频率与手臂的震颤频率相同时发生共 振， 达到抑制震颤的效果。 本发明结构灵活多变， 通过适当改变， 可变为主被动一体、 被动、 半主 动、 或者主动方式。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 108652797 A 2018.10.16 CN 108652797 A 1.一种。
3、震颤抑制系统， 其特征在于， 包括机架、 质量体、 刚度可调组件； 所述刚度可调组件包括长度方向延伸件、 刚度调节件； 质量体通过长度方向延伸件连接机架； 刚度调节件设置在长度方向延伸件上。 2.根据权利要求1所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 所述长度方向延伸件包括悬臂 梁； 刚度调节件包括手动调节结构； 手动调节结构能够沿悬臂梁相对移动， 并能够锁紧于悬臂梁上。 3.根据权利要求1所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 还包括通电线圈； 所述质量体为磁性质量体； 磁性质量体连接在悬臂梁的端部； 通电线圈通入直流电或交变电后形成的磁场能够与磁性质量体发生感应。 4.根据权利要求3所述的震颤抑制系。
4、统， 其特征在于， 所述磁性质量体是整块圆环永磁 体、 电磁体或铁磁体， 或者是多个块状永磁体、 电磁体或铁磁体镶嵌在非导磁圆环体上形成 环形阵列。 5.根据权利要求2所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 所述悬臂梁采用圆形或圆环截面 的非导磁材料； 悬臂梁一端紧固连接在机架； 另一端紧固连接质量体。 6.根据权利要求2所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 所述手动调节结构包括动件、 定 件、 滑动环； 悬臂梁穿过动件、 定件、 滑动环； 动件和定件间之间能够传动， 定件连接固定在 滑动环上， 滑动环能够在悬臂梁上滑动， 从而改变质量体振动的固有频率； 定件螺纹侧面切 有多个直槽； 动件与定件相配。
5、合能够锁紧或松开悬臂梁。 7.根据权利要求1所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 还包括与质量体对应的振动频响 测试传感器件和/或贴在机架振幅最大处的加速度传感器。 8.根据权利要求1所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 所述长度方向延伸件包括弹性 体； 弹性体将质量体悬在空中； 所述刚度调节件包括弹性体长度调节结构； 弹性体长度调节结构包括长度定件、 长度 动件； 长度定件和长度动件之间能够传动； 长度定件固定在机架上； 弹性体穿过弹性体长度 调节结构； 长度定件和长度动件相配合能够调节弹性体的长度， 从而改变质量体振动的固 有频率。 9.根据权利要求8所述的震颤抑制系统， 其特征在于， 还包括。
6、电机、 齿轮； 通过齿轮传动， 电机带动弹性体长度调节结构的长度定件改变弹性体的长度。 10.一种手臂震颤抑制组合装置， 其特征在于， 包括多个权利要求1至9中任一项所述的 震颤抑制系统， 其中， 多个所述震颤抑制系统以主被动一体、 被动、 半主动、 或者主动方式抑 制手臂震颤。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108652797 A 2 震颤抑制系统及其组合装置 技术领域 0001 本发明涉及振动控制、 静电磁相互作用技术领域， 具体地， 涉及一种震颤抑制系统 及其组合装置， 尤其是人体手臂或者机械臂的震颤抑制系统及其组合装置。 背景技术 0002 帕金森病或者类似病症的病人的典型。
7、特征就是手臂会不断的震颤， 这对他们的生 活造成了很多苦恼， 无法正常的进食、 写字和运动等。 现有的解决帕金森病人手臂震颤的装 置有智能防抖汤勺、 防抖手套、 防抖手表等。 智能防抖汤勺能显著改善患者的进食状况， 但 无法让患者参与其它正常生活活动如写字、 运动等； 防抖手套直接抑制患者手臂的震颤， 可 使患者正常生活， 但其内置的陀螺仪需要电机高速运转， 装置的续航能力较差； 防抖手表利 用内置电机产生与手臂震颤方向相反的振动来抑制手臂震颤， 但抑制效果不够显著， 且只 能单方向抑制。 因此， 需要本发明这样的手臂震颤抑制装置。 0003 目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道， 也尚未。
8、收集到国内外类似的资 料。 发明内容 0004 针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种震颤抑制系统及其组合装置。 0005 根据本发明提供的一种震颤抑制系统， 包括机架、 质量体、 刚度可调组件； 0006 所述刚度可调组件包括长度方向延伸件、 刚度调节件； 0007 质量体通过长度方向延伸件连接机架； 0008 刚度调节件设置在长度方向延伸件上。 0009 优选地， 所述长度方向延伸件包括悬臂梁； 刚度调节件包括手动调节结构； 0010 手动调节结构能够沿悬臂梁相对移动， 并能够锁紧于悬臂梁上。 0011 优选地， 还包括通电线圈； 0012 所述质量体为磁性质量体； 0013 磁性。
9、质量体连接在悬臂梁的端部； 0014 通电线圈通入直流电或交变电后形成的磁场能够与磁性质量体发生感应。 0015 优选地， 所述磁性质量体是整块圆环永磁体、 电磁体或铁磁体， 或者是多个块状永 磁体、 电磁体或铁磁体镶嵌在非导磁圆环体上形成环形阵列。 0016 优选地， 所述悬臂梁采用圆形或圆环截面的非导磁材料； 悬臂梁一端紧固连接在 机架； 另一端紧固连接质量体。 0017 优选地， 所述手动调节结构包括动件、 定件、 滑动环； 悬臂梁穿过动件、 定件、 滑动 环； 动件和定件间之间能够传动， 定件连接固定在滑动环上， 滑动环能够在悬臂梁上滑动， 从而改变质量体振动的固有频率； 定件螺纹侧面。
10、切有多个直槽； 动件与定件相配合能够锁 紧或松开悬臂梁。 0018 优选地， 还包括与质量体对应的振动频响测试传感器件和/或贴在机架振幅最大 说 明 书 1/5 页 3 CN 108652797 A 3 处的加速度传感器。 0019 优选地， 所述长度方向延伸件包括弹性体； 弹性体将质量体悬在空中； 0020 所述刚度调节件包括弹性体长度调节结构； 弹性体长度调节结构包括长度定件、 长度动件； 长度定件和长度动件之间能够传动； 长度定件固定在机架上； 弹性体穿过弹性体 长度调节结构； 长度定件和长度动件相配合能够调节弹性体的长度， 从而改变质量体振动 的固有频率。 0021 优选地， 还包括电。
11、机、 齿轮； 0022 通过齿轮传动， 电机带动弹性体长度调节结构的长度定件改变弹性体的长度。 0023 根据本发明提供的一种手臂震颤抑制组合装置， 包括多个上述的震颤抑制系统， 其中， 多个所述震颤抑制系统以主被动一体、 被动、 半主动、 或者主动方式抑制手臂震颤。 0024 尤其是， 所述震颤抑制系统还包括电源， 用于为通电线圈和加速度传感器供电； 0025 尤其是， 所述震颤抑制系统还包括控制系统， 用于调节通电线圈的电流大小并储 存、 利用发电线圈产生的电能。 0026 与现有技术相比， 本发明具有如下的有益效果： 0027 (1)本发明能够适用于人体手臂以及机械臂等设备的震颤抑制； 。
12、佩戴方便， 震颤抑 制效果好； 本发明直接套在患者的手臂上并固紧即可工作， 使用方便； 同时利用悬臂梁弹簧 和磁场力两种方式抑制手臂震颤， 效果显著， 稳定性高。 0028 (2)装置工作频率调节简单， 适应能力强； 悬臂梁弹簧采用手动调节， 只需拨动滑 动环即可改变悬臂梁长度即调节悬臂梁弹簧的刚度， 患者可根据自己的使用感觉进行调 节； 磁场力可通过传感器检测手臂的震颤频率， 反馈给控制系统， 调节通电线圈的电流大小 及方向主动调节装置的工作频率； 纯主动式组合装置也可通过电机来调节钢丝绳的伸出长 度从而改变装置的工作频率， 自适应能力强。 0029 (3)空间任意方向震颤抑制； 由于采用的。
13、是圆环永磁体或者盘装磁性质量体以及 圆形或圆环形截面的悬臂梁， 其在任意方向上刚度相同， 故均可对手臂的震颤进行抑制且 抑制效果不变。 0030 (4)自补充能量， 节能环保； 缠绕在磁性质量体的发电线圈在磁场中运动产生电 流， 经控制系统存储利用可谓装置的加速度传感器、 电机和通电线圈提供电能， 节省了电力 资源。 0031 (5)结构灵活， 形式多变， 功能丰富； 通过对悬臂梁弹簧、 钢丝绳、 通电线圈及磁性 质量体的不同组合， 可产生纯主动式、 纯被动式和主被动混合式三种装置， 都能达到良好的 震颤抑制效果。 附图说明 0032 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述， 本发。
14、明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 0033 图1为本发明基本实施例的结构示意图。 0034 图2为本发明基本实施例的圆环永磁体式的磁性质量体示意图。 0035 图3为本发明基本实例的块状永磁体式的磁性质量体示意图。 0036 图4为本发明基本实例的块状永磁体的Halbach环形阵列的具体示意图。 说 明 书 2/5 页 4 CN 108652797 A 4 0037 图5为本发明基本实例的手动调节结构的具体示意图。 0038 图6为本发明基本实例的手动调节结构中定件的三维示意图。 0039 图7为本发明基本实例的磁力线走向示意图。 0040 图8为本发明具体实施例1的结构示意图。 0。
15、041 图9为本发明具体实施例2的结构示意图。 0042 图10为本发明具体实施例2的钢丝绳绳长调节结构示意图。 0043 图中： 0044 0045 具体实施方式 0046 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明， 但不以任何形式限制本发明。 应当指出的是， 对本领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变化和改进。 这些都属于本发明 的保护范围。 0047 基本实施例： 0048 结构原理： 0049 如图1所示， 通电线圈2缠绕在机架1上以形成通电螺线管， 机架1是非导磁轻质材 料制成， 两个通电线圈2。
16、对称布置在磁性质量体3的两侧， 以使磁性质量体3受到两侧相同的 磁场力。 磁性质量体3由图2所示的整块圆环永磁体13或者由图3所示的块状永磁体11镶嵌 在非导磁材料的圆环体12中制成， 磁性质量体3可为磁性体， 磁性体可为永磁体、 铁磁体或 者电磁体， 磁铁可为轴向或径向等方向充磁， 方向无要求， 圆环体中的磁铁亦可布置成图4 所示的Halbach阵列， 即海尔贝克阵列， 以增加单边磁场， 此时， 只需一个通电螺线管即可。 发电线圈4位于磁场交变的磁路环节中， 例如缠绕在磁性质量体3的圆周上或者位于磁性质 量体3的一侧。 两根悬臂梁5由非导磁的金属、 塑料等材料制成， 截面为圆环或者圆形， 一。
17、端 通过螺纹固定在机架1上， 另一端通过螺母固定在磁性质量体上。 手动调节结构6由如图5所 示的动件8、 定件9和滑动环10组成； 悬臂梁5穿过手动调节结构； 定件9通过螺纹固定在滑动 说 明 书 3/5 页 5 CN 108652797 A 5 环10上； 定件9在圆周上开有如图6所示的若干直槽； 动件8和定件9通过螺纹传动锁紧或松 开悬臂梁。 加速度传感器7贴在机架上震颤幅值较大的敏感处， 例如图1所示的机架1一侧的 端面处。 0050 驱动机理： 0051 本发明能够佩戴设置在人体手臂或者机械臂上， 下面以佩戴在人体手臂为例进行 驱动机理的说明。 当本发明提供的装置佩戴在患者的手臂上时，。
18、 手臂的震颤传递到装置上， 机架1由于和手臂固定在一起， 因此随手臂做同频率的振动。 而磁性质量体3不直接和手臂 连接， 由于惯性作用， 随手臂振动， 根据振动控制原理， 磁性质量体3的振动会抑制手臂的振 动， 而当磁性质量体3的固有频率和手臂的震颤频率相同时， 发生共振， 此时震颤抑制效果 最佳。 为了获得最佳的抑制效果， 患者可以手动调节， 旋转手动调节结构6中的动件8松开悬 臂梁5， 拨动滑动环10改变悬臂梁5的悬臂长度从而该变悬臂弹簧的刚度， 在适宜位置旋转 动件8锁紧悬臂梁5， 即可获得更好地震颤抑制效果； 另一方面， 装置可进行主动调节， 加速 度传感器7检测手臂的震颤频率并反馈给。
19、控制系统， 控制系统使电源给通电线圈2通电或者 改变电流大小， 使得两个通电线圈2形成通电螺线管， 其磁路如图7所示， 图中磁极方向和电 流方向可变， 只需使得磁性质量体3在振动时两侧受吸力即可。 由于磁性质量体3受到随振 动位移线性变化的磁场力作用， 其振动的固有频率发生改变， 控制系统调至手臂震颤频率 发生共振即可。 发电线圈4在磁场中运动切割磁感线产生电流通过控制系统储存利用， 为装 置本身提供电能， 同时其电流大小反映了磁性质量体的振动速度， 因此可建立磁性质量体 的幅频传感器， 控制系统可通过其来了解震颤的抑制效果。 0052 下面对基本实施例的优选和/或变化例进行具体说明。 005。
20、3 具体实施例1： 0054 图8是震颤抑制装置， 仅包括基本实例的机架1、 质量体、 悬臂梁5和手动调节结构。 纯被动式的质量体不局限于磁性质量体， 任何一定质量的材料制成的质量体都可以满足要 求。 纯被动式结构简单， 体积小， 操作方便， 仅调节手动调节结构6即可。 0055 具体实施例2： 0056 图9是震颤抑制装置， 包括基本实例的机架1、 通电线圈2、 磁性质量体3和发电线 圈。 通电线圈2和发电线圈4的工作原理与基本实例相同。 特殊之处在于， 作为弹性体的钢丝 绳14替代了悬臂梁5， 穿过磁性质量体3和机架1， 两端用卡扣21或者其它形式固定。 作为弹 性体长度调节结构的钢丝绳绳。
21、长调节结构16如图10所示可调节钢丝绳的悬臂长度； 绳长调 节结构16的绳长定件20和绳长动件19间通过螺纹传动， 绳长动件19通过螺纹连接在机架1 上； 旋转绳长定件20， 绳长动件19在机架上前后运动， 改变钢丝绳的悬臂长度， 从而调节磁 性质量体的振动固有频率； 四个小型的电机17通过齿轮传动带动绳长调节机构上的小齿轮 15从而带动绳长调节结构运动来旋转绳长定件20以调节绳长， 电机17的转速可由控制系统 控制， 实现纯主动手臂震颤抑制。 其中， 绳长定件20作为长度定件， 绳长动件19作为长度动 件。 0057 下面对本发明的响应方式进行详细描述。 如图1所示， 可以实现主被动一体方式。
22、进 行振动抑制， 具体地， 通过改变手动调节结构的悬梁臂上的相对位置， 能够实现改变机械结 构本身对振动的响应， 与此同时， 通电线圈能够实时响应磁性质量体的运动， 实现动态跟 踪。 如图8所示， 可以实现半主动方式进行振动抑制， 即仅通过改变手动调节结构的悬梁臂 说 明 书 4/5 页 6 CN 108652797 A 6 上的相对位置， 能够实现改变机械结构本身对振动的响应。 如图9所示， 可以实现全主动方 式进行振动抑制， 即仅通电线圈能够实时响应磁性质量体的运动， 实现动态跟踪。 0058 以上对本发明的具体实施例进行了描述。 需要理解的是， 本发明并不局限于上述 特定实施方式， 本领。
23、域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影 响本发明的实质内容。 在不冲突的情况下， 本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相 互组合。 说 明 书 5/5 页 7 CN 108652797 A 7 图1 图2 说 明 书 附 图 1/5 页 8 CN 108652797 A 8 图3 图4 图5 说 明 书 附 图 2/5 页 9 CN 108652797 A 9 图6 图7 说 明 书 附 图 3/5 页 10 CN 108652797 A 10 图8 图9 说 明 书 附 图 4/5 页 11 CN 108652797 A 11 图10 说 明 书 附 图 5/5 页 12 CN 108652797 A 12 。