CN107468398B - 一种全方位脊柱矫正装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全方位脊柱矫正装置，所述装置包括支具装置和控制装置；控制装置和支具装置之间通过有线或者无线的方式连接；所述支具装置包括前片模块和后片模块；所述前片模块和后片模块之间固定连接，使得支具装置呈现为背心形状；患者在穿上支具装置后，用扣紧模块实现支具装置的扣紧，从而进行患者脊柱的支撑和矫正；该装置能够在保证矫正装置的固定作用和效果的同时，具有一定的柔性，方便患者穿脱，具有良好的透气性，而且具有易于制造，量轻体小，价格低廉；此外还能够随着患者的个体差异进行差异化的矫正，使得能够对患者进行固定的同时随时随地的进行矫正，快速的康复。

Description

一种全方位脊柱矫正装置
【技术领域】
本发明属于康复医疗器械领域，尤其涉及一种全方位脊柱矫正装置。
【背景技术】
脊椎是人身体的支柱，承受着头颅、躯干的重量，不正确的坐姿、过度劳累等都能造成脊椎产生病变。常见的脊椎疾病包括脊椎侧凸、脊椎运动损伤等。脊椎侧凸是指脊柱发生横向异常弯曲。现有研究表明，脊椎侧凸不仅导致患者外观畸形，还严重危及人体的消化系统、内分泌系统、肌肉系统、骨骼组织和神经系统，使人产生疼痛，严重时甚至累及脊髓，导致人体机能丧失，出现完全性或不完全性瘫痪。特别是对于青少年骨骼发育时期，如未接受治疗，病情有严重恶化趋势。
现有技术中经常采用的注塑模具进行矫正和固定，但是由于人体自然曲线较为复杂，这种方式难于制造而且费用相当高；此外，重量很大还不能穿脱，患者使用起来非常痛苦，体验很差。因此，急需一种新的全方位脊柱矫正装置，能够在保证矫正装置的固定作用和效果的同时，具有一定的柔性，方便患者穿脱，具有良好的透气性，而且具有易于制造，量轻体小，价格低廉；此外还能够随着患者的个体差异进行差异化的矫正，使得能够对患者进行固定的同时随时随地的进行矫正，快速的康复。
【发明内容】
为了解决现有技术中的上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种全方位脊柱矫正装置，所述全方位脊柱矫正装置包括支具装置和控制装置；所述支具装置包括前片模块和后片模块；所述前片模块和后片模块之间固定连接；
所述前片模块包括左片和右片、扣紧模块、横条模块、竖条模块；左片和右片的一侧和后片模块固定连接，左片和右片之间通过扣紧模块连接；
所述扣紧模块用于当患者在穿上支具装置后通过调节扣紧模块的扣紧程度实现支具装置的扣紧；
所述横条模块和竖条模块纵横的布置在前片模块上；
所述后片模块上设置有一个或者多个移动模块，所述移动模块包括压头模块和驱动模块；所述压头模块的顶面设置有压力检测模块，压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，和患者身体接触后在患者需要矫正的部位持续的作用压力以达到矫正的效果；所述驱动模块用于对压头模块进行驱动；
压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，具体为：初始状态下，所有的压头模块都处于完全缩回的状态；当患者穿戴上支具装置并调节好扣紧模块后，所有压头检测模块对压头模块上承受的压力值进行检测，并将检测到的压力值发送给控制装置，控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，依次读取移动顺序队列中的移动模块标识，并发送移动指令给所述移动模块标识指示的移动模块，所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，在伸缩移动完成后，发送完成指令给控制装置，控制装置继续读取移动顺序队列中的下一移动模块标识并发送移动指令，直到移动顺序队列中的所有移动模块标识均处理完毕为止；
所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，具体为：获取压力变化范围PL～PT，控制移动模块不断的伸出微调长度直到压头检测模块检测到的压力值等于PL+PT/2为止；
控制装置还用于在移动模块调整完毕后，控制所有移动模块保持和矫正阶段对应的持续时间，在所述持续时间到达后，控制所有的移动模块返回初始状态，以让患者有一个放松休息的过程。
进一步的，控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，具体为：将移动模块标识按照其压头检测模块检测到的压力值的大小，按照从大到小的顺序进行排序，以得到移动顺序队列，所述移动顺序队列中保存移动模块的标识。
进一步的，如果n个移动模块的压头模块Bi的压力值PBi相等，则计算每个压头模块Bi的相邻平均压力值A_PBi，将所述n个移动模块标识按照其相邻移动模块的平均压力值按照从大到小的顺序进行排序；通过公式(1)计算相邻平均压力值A_PBi；(1)，其中，m是压头模块Bi的相邻压头模块的数量，AJ_PBij是压头模块Bi的第j个相邻压头模块的压力值。
进一步的，控制装置根据当前矫正阶段标识查询矫正计划表以获取压力变化范围，向所述移动模块标识指示的移动模块发送移动指令，所述移动指令中包含压力变化范围。
进一步的，后片模块上纵横的布置有横条模块和竖条模块。
进一步的，当所有的移动模块均处理完毕后，控制移动模块进行微调；具体的：所有压力检测模块检测压头模块的压力值，将所述压力值按照从大到小的顺序排列以得到压力值序列P1～Pall，获取前x个压力值的第一平均值AV1和后x个压力值的第二平均值AV2，计算第一平均值AV1和第二平均值AV2之间的差值AS，如果AS大于第一差值阈值，则计算压力调整值MV；对所有压头检测模块检测到的压力值进行判断，如果存在一个压头模块的压力值和和所述压力调整值之间的差值大于第二差值阈值，则进行所述压头模块的伸缩移动调整，使得所述压头模块的压力值等于所述压力调整值；其中，all是所有移动模块的个数，x<all/2；x，第一平均值AV1、第二平均值AV2、第一差值阈值和第二差值阈值都是预设值。
进一步的，第二差值阈值小于第一差值阈值。
进一步的，计算压力调整值MV，具体为：获取压力值序列P1～Pall，其中Pr是第r个压力值，获取前y个压力值P1～Py，后y个压力值Pall-y+1～Pall，用公式(2)计算压力调整值:
其中，患者耐受度由患者或医生设置，y为预设值。
进一步的，控制装置中保存有矫正计划表，所述矫正计划表中保存有矫正阶段、所述矫正阶段的持续时间、压力变化范围之间的对应关系。
进一步的，患者或医生通过修改矫正计划表来为每个患者根据其弯曲严重程度、发病时间长度、患者体质因素定制矫正计划表。
本发明的有益效果包括：能够在保证矫正装置的固定作用和效果的同时，具有一定的柔性，方便患者穿脱，具有良好的透气性，而且具有易于制造，量轻体小，价格低廉；此外还能够随着患者的个体差异进行差异化的矫正，使得能够对患者进行固定的同时随时随地的进行矫正，快速的康复。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明的全方位脊柱矫正装置的结构示意图。
图2为本发明的全方位脊柱矫正装置的前片模块的结构示意图。
图3为本发明的全方位脊柱矫正装置的后片模块的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见附图1，是本发明所应用的一种全方位脊柱矫正装置，所述全方位脊柱矫正装置包括支具装置1和控制装置2；控制装置2和支具装置1之间通过有线或者无线的方式连接；
控制装置用于对支具装置中的移动模块进行伸缩移动控制；
所述支具装置1包括前片模块3和后片模块4；所述前片模块3和后片模块4之间固定连接，使得支具装置1呈现为背心形状；患者在穿上支具装置后，用扣紧模块实现支具装置1的扣紧，从而进行患者脊柱的支撑和矫正；
优选的：所述支具装置还包括电源模块，所述电源模块为前片模块和后片模块供电；
所述前片模块包括左片5和右片6、扣紧模块7、横条模块8、竖条模块9；左片和右片的一侧和后片模块固定连接，左片和右片之间通过扣紧模块连接；用户在穿上支具装置时，可以调节扣紧模块的扣紧程度来使得支具装置和患者的身体相贴合且使得用户感觉舒适；
所述前片模块上横纵的布设有横条模块和竖条模块，所述横条模块和竖条模块为柔性材料制成的，通过纵横的布置所述横条模块和竖条模块使得所述前片模块能够保持在一定的形状并具有一定的强度；
所述后片模块上设置有一个或者多个移动模块10，所述移动模块包括压头模块和驱动模块；优选的，每个压头模块都对应的设置有驱动模块；所述驱动装置设置在压头模块底部，用于对压头模块进行驱动；
所述压头模块的顶面设置有压力检测模块，压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，和患者身体接触后在患者需要矫正的部位持续的作用压力以达到矫正的效果；
压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，具体为：初始状态下，所有的压头模块都处于完全缩回的状态；当患者穿戴上支具装置并调节好扣紧模块后，所有压头检测模块对压头模块上承受的压力值进行检测，并将检测到的压力值发送给控制装置，控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，依次读取移动顺序队列中的移动模块标识，并发送移动指令给所述移动模块标识指示的移动模块，所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，在伸缩移动完成后，发送完成指令给控制装置，控制装置继续读取移动顺序队列中的下一移动模块标识并发送移动指令，直到移动顺序队列中的所有移动模块标识均处理完毕为止；
控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，具体为：将移动模块标识按照其压头检测模块检测到的压力值的大小，按照从大到小的顺序进行排序，以得到移动顺序队列，所述移动顺序队列中保存移动模块的标识；
优选的：如果n个移动模块的压头模块Bi的压力值PBi相等，则计算每个压头模块Bi的相邻平均压力值A_PBi，将所述n个移动模块标识按照其相邻移动模块的平均压力值从大到小的顺序进行排序；通过公式(1)计算相邻平均压力值；(1)，其中，m是压头模块Bi的相邻压头模块的数量，AJ_PBij是压头模块Bi的第j个相邻压头模块的压力值；考虑到承受到的压力值大的移动模块贴附的弯曲部位弯曲程度也较高，反之亦然，因此，对弯曲程度最严重的弯曲部位施加压力时容易带来患者身体的形状变化，因此首先从弯曲程度最严重的弯曲部位进行移动模块的调整，然后依次对压力值渐小的移动模块进行调整，容易达到平衡的状态；在移动模块设置较多而弯曲较严重时，可能会存在多个移动模块的压力值相等的情况，此时，将位于核心部位的移动模块设置为先进行调整的模块；
发送移动指令给所述移动模块标识指示的移动模块，具体为：控制装置根据当前矫正阶段标识查询矫正计划表以获取压力变化范围，向所述移动模块标识指示的移动模块发送移动指令，所述移动指令中包含压力变化范围；
所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，具体为：获取压力变化范围PL～PT，控制移动模块不断的伸出微调长度直到压头检测模块检测到的压力值等于PL+PT/2为止；所述微调长度是预设值，所述微调长度很短，和移动装置的移动精度相关；
控制装置还用于当所有的移动模块均处理完毕后，控制移动模块进行微调；具体的：所有压力检测模块检测压头模块的压力值，将所述压力值按照从大到小的顺序排列以得到压力值序列P1～Pall，获取前x个压力值的第一平均值AV1和后x个压力值的第二平均值AV2，计算第一平均值AV1和第二平均值AV2之间的差值AS，如果AS大于第一差值阈值，则计算压力调整值MV；对所有压头检测模块检测到的压力值进行判断，如果存在一个压头模块的压力值和和所述压力调整值之间的差值大于第二差值阈值，则进行所述压头模块的伸缩移动调整，使得所述压头模块的压力值等于所述压力调整值；其中，all是移动模块的个数，x<all/2；x，第一差值阈值和第二差值阈值都是预设值，第二差值阈值是一个较小的值，第二差值阈值小于第一差值阈值；如果压头模块的压力值和压力调整值之间的差值较小时(小于第二差值阈值)，无需再进行调整，这样可以节省调整的时间，提高调整效率；
计算压力调整值MV，具体为：获取压力值序列P1～Pall，其中Pr是第r个压力值，获取前y个压力值P1～Py，后y个压力值Pall-y+1～Pall，用公式(2)计算压力调整值:
其中，患者耐受度由患者或医生设置；
优选的：所述前片模块和后片模块之间还设置有调整模块，用于在移动模块移动伸缩完毕后，进行支具装置的总体调整；进行支具装置的总体调整，具体为：控制装置获取所有移动模块的压力值，将所有压力值和上限压力值/下限压力值进行比较，如果所有压力值均大于上限压力值或小于下限压力值，则控制所有移动模块同时缩回微调长度或伸出微调长度，缩回微调长度或伸出微调长度后再次获取所有移动模块的压力值并进行所有压力值的比较和移动模块调整，直到所有的移动模块的压力值均小于上限压力值或大于下限压力值为止；
控制装置中保存有矫正计划表，所述矫正计划表中保存有矫正阶段、所述矫正阶段的持续时间、压力变化范围之间的对应关系；患者或医生能够通过修改对应关系表来为每个患者根据其弯曲严重程度、发病时间长度、患者体质等因素定制矫正计划表；矫正阶段和的持续时间、压力范围之间的关系可以根据广泛收集患者矫正案例来设置；
控制装置还用于在移动模块调整完毕后，控制所有移动模块保持和所述矫正阶段对应的持续时间，在所述持续时间到达后，控制所有的移动模块返回初始状态，以让患者有一个放松休息的过程；
优选的：所述压头模块外部包裹有柔软的弹性材料层，通过所述弹性材料层和患者接触；
优选的，所述压头模块设置在后片模块内侧，驱动装置对应的设置在后片模块外侧；
优选的：所述移动模块以阵列的形式布置在后片模块上；
优选的：所述后片模块上横纵的布设有横条模块和竖条模块，以进行后片模块的定型；
本发明的一种全方位脊柱矫正装置，能够在保证矫正装置的固定作用和效果的同时，具有一定的柔性，方便患者穿脱，具有良好的透气性，而且具有易于制造，量轻体小，价格低廉；此外还能够随着患者的个体差异进行差异化的矫正，使得能够对患者进行固定的同时随时随地的进行矫正，快速的康复。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种全方位脊柱矫正装置，其特征在于，所述全方位脊柱矫正装置包括支具装置和控制装置；所述支具装置包括前片模块和后片模块；
所述前片模块和后片模块之间固定连接；
所述后片模块上设置有多个移动模块，所述移动模块包括压头模块和驱动模块；所述压头模块的顶面设置有压力检测模块，压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，和患者身体接触后在患者需要矫正的部位持续的作用压力以达到矫正的效果；所述驱动模块用于对压头模块进行驱动；
所述压头模块外部包裹有柔软的弹性材料层，通过所述弹性材料层和患者接触；
压头模块在驱动模块的驱动下进行伸缩移动，具体为：初始状态下，所有的压头模块都处于完全缩回的状态；当患者穿戴上支具装置并调节好扣紧模块后，所有压头检测模块对压头模块上承受的压力值进行检测，并将检测到的压力值发送给控制装置，控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，依次读取移动顺序队列中的移动模块标识，并发送移动指令给所述移动模块标识指示的移动模块，所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，在伸缩移动完成后，发送完成指令给控制装置，控制装置继续读取移动顺序队列中的下一移动模块标识并发送移动指令，直到移动顺序队列中的所有移动模块标识均处理完毕为止；所述移动模块在接收到移动指令后进行伸缩移动，具体为：获取压力变化范围PL～PT，控制移动模块不断的伸出微调长度直到压头检测模块检测到的压力值等于PL+PT/2为止；
如果n个移动模块的压头模块Bi的压力值PBi相等，则计算每个压头模块Bi的相邻平均压力值A_PBi，将所述n个移动模块标识按照其相邻移动模块的平均压力值按照从大到小的顺序进行排序；通过公式(1)计算相邻平均压力值A_PBi；
；
其中，m是压头模块Bi的相邻压头模块的数量，AJ_PBij是压头模块Bi的第j个相邻压头模块的压力值；
当所有的移动模块均处理完毕后，控制移动模块进行微调；具体的：所有压力检测模块检测压头模块的压力值，将所述压力值按照从大到小的顺序排列以得到压力值序列P1～Pall，获取前x个压力值的第一平均值AV1和后x个压力值的第二平均值AV2，计算第一平均值AV1和第二平均值AV2之间的差值AS，如果AS大于第一差值阈值，则计算压力调整值MV；对所有压头检测模块检测到的压力值进行判断，如果存在一个压头模块的压力值和所述压力调整值之间的差值大于第二差值阈值，则进行所述压头模块的伸缩移动调整，使得所述压头模块的压力值等于所述压力调整值；其中，all是所有移动模块的个数，x<all/2；x，第一平均值AV1、第二平均值AV2、第一差值阈值和第二差值阈值都是预设值；
如果压头模块的压力值和压力调整值之间的差小于第二差值阈值，无需再进行调整；
计算压力调整值MV，具体为：获取压力值序列P1～Pall，其中Pr是第r个压力值，获取前y个压力值P1～Py，后y个压力值Pall-y+1～Pall，用公式(2)计算压力调整值；
；
；
其中，患者耐受度由患者或医生设置，y为预设值；
控制装置中保存有矫正计划表，所述矫正计划表中保存有矫正阶段、所述矫正阶段的持续时间、压力变化范围之间的对应关系；患者或医生能够通过修改对应关系表来为每个患者根据其弯曲严重程度、发病时间长度、患者体质因素定制矫正计划表；矫正阶段和的持续时间、压力范围之间的关系可以根据广泛收集患者矫正案例来设置。
2.根据权利要求1所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，控制装置基于所述压力值确定移动模块的移动顺序队列，具体为：将移动模块标识按照其压头检测模块检测到的压力值的大小，按照从大到小的顺序进行排序，以得到移动顺序队列，所述移动顺序队列中保存移动模块的标识。
3.根据权利要求2所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，控制装置根据当前矫正阶段标识查询矫正计划表以获取压力变化范围，向所述移动模块标识指示的移动模块发送移动指令，所述移动指令中包含压力变化范围。
4.根据权利要求3所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，后片模块上纵横的布置有横条模块和竖条模块。
5.根据权利要求4所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，第二差值阈值小于第一差值阈值。
6.根据权利要求1所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，控制装置中保存有矫正计划表，所述矫正计划表中保存有矫正阶段、所述矫正阶段的持续时间、压力变化范围之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的全方位脊柱矫正装置，其特征在于，患者或医生通过修改矫正计划表来为每个患者根据其弯曲严重程度、发病时间长度、患者体质因素定制矫正计划表。
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