CN113892953B - 一种使用柔性传感器的脊柱测压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，涉及一种使用柔性传感器的脊柱测压装置。包括矫形支具，矫形支具的内侧壁上活动粘接有柔性压力传感器，柔性压力传感器通过导线连接有控制器，控制器包括外壳，外壳内部规则布设有电池模块、存储卡集成模块、微处理器、压力传感器集成模块、时间集成模块和蓝牙集成模块。本发明设计通过在可调节松紧程度的支具内部搭配可任意拆卸粘贴或调整位置的柔性压力传感器，可以有效改善穿戴体验；通过采用电容式柔性压力传感器，并精确设定对压力变化的测量及计算方法，从而可以精确和即时测量矫形支具作用于人体的压力，同提高压力监测的精准度和有效性，提高患者的使用体感，减轻医护人员的工作压力。

Description

一种使用柔性传感器的脊柱测压装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，涉及一种使用柔性传感器的脊柱测压装置。
背景技术
脊柱畸形是以冠状面偏离、矢状面失衡、横断面旋转为特征的三维畸形，考虑其随着时间推移进展也可认为是一种四维畸形。其中青少年特发性脊柱侧凸最常见，患病率为0.47％～5.20％，女性患者多见，且90％的患者发病年龄为11～18岁。青少年特发性脊柱侧凸在青春期进展快速，文献报道Cobb角差值为5°时代表真正存在差异的可能性为95％，提示畸形发生进展。患者形体外观的改变会影响患者自我评价和心理自信，病情严重者还会影响心肺功能与躯体平衡，降低生活质量。随着对其病理生理、临床治疗的深入认识与脊柱矫形技术、内固定器械发展进步，支具治疗适于轻度和中度患者(如Cobb角在20°～45°)，手术治疗适于进展性或重度畸形患者已达成共识。戴脊柱侧弯矫正支具，从而可以有效减缓和控制病情的进展。
当前的脊柱侧弯矫正支具由医护人员根据经验设计，支具主要采用计算机辅助设计，采用3D打印，很少有基于脊柱三维有限元模型力学分析设计的支具，而且在加压模式上只是简单采用加压拉环的方式进行，需要逐个给予，加压力量不客观，没有安装压力传感器，不能监测，必然出现人为误差，出现支具过松或者过紧的情况，不但降低使用体验，而且影响矫正效果，甚至加重病情。具体地，如果支具过紧，则会出现过分挤压，导致皮肤出现破溃、感染，严重影响到患者的生活质量，而如果支具过松，则无法发挥其矫正的作用，而且由于青少年处于生长发育期，佩戴支具后，通常是定期8个月或1年进行支具的复查，一旦在这期间出现了支具过紧的现象，则不能及时的发现，浪费人力物力的同时，无法达到预期矫正目的，亟待改进。
目前，临床上的支具压力检测装置，在数值显示上比较粗糙，仅在仪表盘上提供了大致压力范围，精确度不高，更难以用于科学研究，既往有报道应用气囊加压传感器，但是存在漏气、测量部位有限、灵敏度低、不能改善支具穿戴体验等缺点。然而，目前还未有通过使用柔性压力传感器来对佩戴矫形支具的脊柱部位压力进行测量的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置，包括矫形支具，所述矫形支具的内侧壁上活动粘接有柔性压力传感器，所述柔性压力传感器通过导线连接有控制器，所述控制器包括外壳，所述外壳内部规则布设有电池模块、存储卡集成模块、微处理器、压力传感器集成模块、时间集成模块和蓝牙集成模块，所述控制器外还配套设有充电器。
作为本技术方案的进一步改进，所述矫形支具的前端中间处开口，所述矫形支具前端开口两边侧壁上相对立熔融固定有若干挂扣。
作为本技术方案的进一步改进，所述柔性压力传感器采用电容式柔性压力传感器，所述柔性压力传感器采用由PDMS/柔性膨胀微球、膨胀微球2.5wt％组成的复合材料制成，其厚度制为1mm左右，所述柔性压力传感器的传感范围为0～50kPa，灵敏度为0.201kPa-1。
作为本技术方案的进一步改进，所述导线的一端与所述柔性压力传感器电性连接，所述导线与所述控制器内的所述压力传感器集成模块电性连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述外壳上滑动卡接有开关按钮，所述开关按钮与所述电池模块电性连接，所述外壳靠近所述电池模块的一侧壁上开设有充电插孔，所述充电插孔与所述电池模块电性连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述存储卡集成模块、所述微处理器、所述压力传感器集成模块、所述时间集成模块、所述蓝牙集成模块同时分别通过电导线与所述电池模块电性连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述电池模块、所述存储卡集成模块、所述压力传感器集成模块、所述时间集成模块、所述蓝牙集成模块同时分别通过信号线与所述微处理器信号连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述充电器包括电源适配器，所述电源适配器通过电源线连接有充电插头，所述充电插头与所述充电插孔的尺寸相适配。
作为本技术方案的进一步改进，所述电池模块用于提供装置工作所需的电能；所述存储卡集成模块用于存储所测量的数据；所述微处理器用于根据预先编设的系统程序，接收由压力传感器集成模块采集上传的电容值变化数据，通过计算处理将变化数据转换为电信号，从而得到压力变化情况；所述压力传感器集成模块用于准确的测量所述矫形支具施加在人体的压力值；所述时间集成模块用于记录测量压力的时间；所述蓝牙集成模块用于通过蓝牙技术将测量计算所得的压力值以及测量时间等数据传输至手机上与该装置配合使用的应用软件。
本发明的目的之二在于，提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置中所述微处理器对压力变化情况的具体计算处理过程，包括如下步骤：
Step1、明确电容式柔性压力传感器的电容计算方法及电容改变方法，即：
平行板电容器的电容(C)的决定公式为：
C＝εA/d(1)
式(1)中，ε为电介质的介电常数，A和d分别为上下级板之间的正对面积和距离,则理论上改变ε、A和d，即可以改变电容；
Step2、明确电容式柔性压力传感器的灵敏度：
电容型压力传感器的灵敏度(Sc)主要是由介质层的等效电容数值决定，灵敏度计算公式通常定义为：
Figure GDA0004046094200000031
式(2)中，C0是施加外力前的初始电容值，ΔC是电容相对变化值；δP代表所施加压力的压强相对变化值；
Step3、建立理论模型：电容式压力传感器的工作机理可以理解为两个过程的耦合：第一，施加压力导致介电层变形，这是一个力学过程；其次，变形驱动电响应，即电容量的变化；如果使用纯弹性体作为介电层，介电常数(ε)和电极面积(A)在压缩过程中可以假定为常数，因此灵敏度(S)可以简化为弹性模量(E)和压缩比(λ＝d/d0)的函数，即：
Figure GDA0004046094200000041
式(3)中，d0为复合材料的初始厚度，Δd为压缩时的厚度变化；
Step4、对于渗流型复合材料，介电常数不再是常数，则在压缩过程中，填料原始浓度局部增大，根据渗流理论，介电常数随浓度的增加而增加，当浓度接近渗流阈值时，介电常数呈指数倍增长，根据渗流方程：
ε＝εd(fC-f)-t(f<fC)  (4)
式(4)中，f和fC分别为导电填料的浓度和渗流阈值，ε和εd分别为复合材料和基体的介电常数，t是比例常数；
由于介电常数的变化，电容也随之变化，则有：
Figure GDA0004046094200000042
式(5)表示电容的变化；
在小形变时，假设粒子总数和电极面积不发生变化，则可以从填料原始浓度(f0)估算出压缩过程中粒子的浓度：
Figure GDA0004046094200000043
式(6)中，f为压缩过程中粒子的浓度；
将公式(6)代入公式(5)，得到如下公式：
Figure GDA0004046094200000044
式(7)表示电容变化；
Step5、根据经典的Mooney-Rivlin方程，可以由压缩比的函数来描述弹性体的单轴压缩压力：
P＝2C1(λ2-1/λ4)-2C2(1/λ2-λ4)  (8)
式(8)中，C1和C2为材料系数；
结合公式(7)和公式(8)，渗流型复合材料的灵敏度仅取决于压缩比和填料原始浓度(f0)，具体为：
Figure GDA0004046094200000051
因此，对于已知类型的渗流型复合材料类型，其fC、t、C1和C2均为常数，可以准确地计算出最优的填料原始浓度(f0)，使灵敏度(S)对压缩比(λ)的依赖性最小化，从而使传感器的线性度最大化。
本发明的目的之三在于，提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置的控制装置，该装置装载于所述控制器内，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的使用柔性传感器的脊柱测压装置。
本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的使用柔性传感器的脊柱测压装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该使用柔性传感器的脊柱测压装置通过设置可调节松紧程度的矫形支具，在支具内部搭配可任意拆卸粘贴或调整位置的柔性压力传感器，可以有效改善穿戴体验；
2.该使用柔性传感器的脊柱测压装置通过采用电容式柔性压力传感器，并精确设定对压力变化的测量及计算方法，从而可以精确和即时测量矫形支具作用于人体的压力，同提高压力监测的精准度和有效性，提高患者的使用体感，减轻医护人员的工作压力。
附图说明
图1为本发明的局部装置结构示意图；
图2为本发明的局部装置拆分结构示意图；
图3为本发明中控制器的局部半剖结构示意图；
图4为本发明中控制器内部的控制装置结构示意图。
图中各个标号意义为：
1、矫形支具；11、挂扣；
2、柔性压力传感器；
3、导线；
4、控制器；41、外壳；411、开关按钮；412、充电插孔；42、电池模块；43、存储卡集成模块；44、微处理器；45、压力传感器集成模块；46、时间集成模块；47、蓝牙集成模块；
5、充电器；51、电源适配器；52、电源线；53、充电插头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“前”、“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设备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。
实施例1
如图1-图4所示，本实施例提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置，包括矫形支具1，矫形支具1的内侧壁上活动粘接有柔性压力传感器2，柔性压力传感器2通过导线3连接有控制器4，控制器4包括外壳41，外壳41内部规则布设有电池模块42、存储卡集成模块43、微处理器44、压力传感器集成模块45、时间集成模块46和蓝牙集成模块47，控制器4外还配套设有充电器5。
本实施例中，矫形支具1的前端中间处开口，矫形支具1前端开口两边侧壁上相对立熔融固定有若干挂扣11。
进一步地，矫形支具1上还应配备固定系带，通过依次交叉绕过矫形支具1前端开口两边的挂扣11可以拉紧并固定在患者的身上，并可调节松紧程度。
具体地，固定系带优选采用略带弹性的材料，可以在系绑固定后仍然存在一定的调节空间，避免绑得过紧勒伤患者，同时用于腰腹部得支具也不会影响患者的正常呼吸。
本实施例中，柔性压力传感器2采用电容式柔性压力传感器，柔性压力传感器2采用由PDMS/柔性膨胀微球、膨胀微球2.5wt％组成的复合材料制成，其厚度制为1mm左右，柔性压力传感器2的传感范围为0～50kPa，灵敏度为0.201kPa-1。
进一步地，柔性压力传感器2可以均匀平整地粘附在矫形支具1得内侧面，能够测量不同部位压力值，同时改善支具僵硬的内表面，透气，贴附，改善佩戴体验，灵敏度高。
具体地，柔性压力传感器2与矫形支具1之间得粘附方式可以为通过胶水粘连或通过魔术贴粘连，本实施例中优选采用魔术贴粘连，矫形支具1内侧壁采用柔软绒毛面料制成，柔性压力传感器2得其中一面设有刺面贴，使用时可便捷连接，也可方便地拆卸、移位，可重复使用，适用于支具任意位置得压力监测。
本实施例中，导线3的一端与柔性压力传感器2电性连接，导线3与控制器4内的压力传感器集成模块45电性连接。
本实施例中，外壳41上滑动卡接有开关按钮411，开关按钮411与电池模块42电性连接，通过开关按钮411可以控制控制器4内部的电源通断。
本实施例中，存储卡集成模块43、微处理器44、压力传感器集成模块45、时间集成模块46、蓝牙集成模块47同时分别通过电导线与电池模块42电性连接。
其中，电池模块42优选为可充电的锂离子电池；电池模块42也可以直接连接外部电源来提供控制器4所需要的电能。
本实施例中，电池模块42、存储卡集成模块43、压力传感器集成模块45、时间集成模块46、蓝牙集成模块47同时分别通过信号线与微处理器44信号连接。
本实施例中，外壳41靠近电池模块42的一侧壁上开设有充电插孔412，充电插孔412与电池模块42电性连接。
进一步地，充电器5包括电源适配器51，电源适配器51通过电源线52连接有充电插头53，充电插头53与充电插孔412的尺寸相适配，便于对电池模块42进行充电。
本实施例中，电池模块42用于提供装置工作所需的电能；存储卡集成模块43用于存储所测量的数据；微处理器44用于根据预先编设的系统程序，接收由压力传感器集成模块45采集上传的电容值变化数据，通过计算处理将变化数据转换为电信号，从而得到压力变化情况；压力传感器集成模块45用于准确的测量矫形支具1施加在人体的压力值；时间集成模块46用于记录测量压力的时间；蓝牙集成模块47用于通过蓝牙技术将测量计算所得的压力值以及测量时间等数据传输至手机上与该装置配合使用的应用软件。
其中，存储卡集成模块43可以设置可插拔的存储卡槽，用于存储卡的装配和更换。
其中，通过蓝牙集成模块47，患者或者医生可以随时监控患者所佩戴的矫形支具的压力变化，并进行及时调整压力值。
此外，在本发明中，优选每3秒测量并记录一次数据。
本发明的具体使用操作步骤为：患者穿好矫形支具1后，打开控制器4的电源开关按钮411，并可以通过蓝牙集成模块47连接手机，当手机对应的APP显示连接正常，数据可传输。
综上，本发明可以精确和即时测量矫形支具1作用于人体的压力，同时能够改善支具的穿戴体验。
本实施例还提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置中微处理器44对压力变化情况的具体计算处理过程，包括如下步骤：
Step1、明确电容式柔性压力传感器的电容计算方法及电容改变方法，即：
平行板电容器的电容(C)的决定公式为：
C＝εA/d  (1)
式(1)中，ε为电介质的介电常数，A和d分别为上下级板之间的正对面积和距离,则理论上改变ε、A和d，即可以改变电容；
Step2、明确电容式柔性压力传感器的灵敏度：
电容型压力传感器的灵敏度(Sc)主要是由介质层的等效电容数值决定，灵敏度计算公式通常定义为：
Figure GDA0004046094200000091
式(2)中，C0是施加外力前的初始电容值，ΔC是电容相对变化值；δP代表所施加压力的压强相对变化值；
Step3、建立理论模型：电容式压力传感器的工作机理可以理解为两个过程的耦合：第一，施加压力导致介电层变形，这是一个力学过程；其次，变形驱动电响应，即电容量的变化；如果使用纯弹性体作为介电层，介电常数(ε)和电极面积(A)在压缩过程中可以假定为常数，因此灵敏度(S)可以简化为弹性模量(E)和压缩比(λ＝d/d0)的函数，即：
Figure GDA0004046094200000092
式(3)中，d0为复合材料的初始厚度，Δd为压缩时的厚度变化；
Step4、对于渗流型复合材料，介电常数不再是常数，则在压缩过程中，填料原始浓度局部增大，根据渗流理论，介电常数随浓度的增加而增加，当浓度接近渗流阈值时，介电常数呈指数倍增长，根据渗流方程：
ε＝εd(fC-f)-t(f<fC)  (4)
式(4)中，f和fC分别为导电填料的浓度和渗流阈值，ε和εd分别为复合材料和基体的介电常数，t是比例常数；
由于介电常数的变化，电容也随之变化，则有：
Figure GDA0004046094200000093
式(5)表示电容的变化；
在小形变时，假设粒子总数和电极面积不发生变化，则可以从填料原始浓度(f0)估算出压缩过程中粒子的浓度：
Figure GDA0004046094200000101
式(6)中，f为压缩过程中粒子的浓度；
将公式(6)代入公式(5)，得到如下公式：
Figure GDA0004046094200000102
式(7)表示电容变化；
Step5、根据经典的Mooney-Rivlin方程，可以由压缩比的函数来描述弹性体的单轴压缩压力：
P＝2C1(λ2-1/λ4)-2C2(1/λ2-λ4)  (8)
式(8)中，C1和C2为材料系数；
结合公式(7)和公式(8)，渗流型复合材料的灵敏度仅取决于压缩比和填料原始浓度，具体为：
Figure GDA0004046094200000103
因此，对于已知类型的渗流型复合材料类型，其fC、t、C1和C2均为常数，可以准确地计算出最优的填料原始浓度(f0)，使灵敏度(S)对压缩比(λ)的依赖性最小化，从而使传感器的线性度最大化。
其中，step1、step2中，结合电容式压力传感器的灵敏度公式(2)，为了提高灵敏度，可以从增大介电层受压时厚度的改变量、增大电极间的正对面积和提高介电常数三方面来实现。因此，电容式柔性压力传感器的研究主要分为三类：基于微结构介电层的传感器、基于微孔洞介电层的传感器、基于渗流型复合材料介电层的传感器。
其中，step2中，需要确定灵敏度的原因在于：电容式柔性压力传感器是另一种广泛应用的压力传感器，它与电阻式压力传感器有许多相似之处；电容型压力传感器在外界压力下电容值发生相应变化，将此变化转化为电信号即可检测压力变化；与其他工作原理的压力传感器相比，电容式柔性压力传感器具有响应速度快、功耗低、高温稳定性等优点，但是其缺点在于信号处理电路较为复杂，且很难输出与压强呈线性的电容信号。
其中，step3中，由于弹性体的模量在压缩过程中会显著增加，在高压下灵敏度会迅速下降。
其中，式(4)中，当介电常数的增加速率与模量的增加速率相匹配时，电容的线性响应是可以实现的。
如图4所示，本实施例还提供了一种使用柔性传感器的脊柱测压装置的控制装置，该装置装载于控制器4内，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的使用柔性传感器的脊柱测压装置。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的使用柔性传感器的脊柱测压装置。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面使用柔性传感器的脊柱测压装置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：包括矫形支具(1)，所述矫形支具(1)的内侧壁上活动粘接有柔性压力传感器(2)，所述柔性压力传感器(2)通过导线(3)连接有控制器(4)，所述控制器(4)包括外壳(41)，所述外壳(41)内部规则布设有电池模块(42)、存储卡集成模块(43)、微处理器(44)、压力传感器集成模块(45)、时间集成模块(46)和蓝牙集成模块(47)，所述控制器(4)外还配套设有充电器(5)；
所述电池模块(42)用于提供装置工作所需的电能；所述存储卡集成模块(43)用于存储所测量的数据；所述微处理器(44)用于根据预先编设的系统程序，接收由压力传感器集成模块(45)采集上传的电容值变化数据，通过计算处理将变化数据转换为电信号，从而得到压力变化情况；所述压力传感器集成模块(45)用于准确的测量所述矫形支具(1)施加在人体的压力值；所述时间集成模块(46)用于记录测量压力的时间；所述蓝牙集成模块(47)用于通过蓝牙技术将测量计算所得的压力值以及测量时间等数据传输至手机上与该装置配合使用的应用软件；
所述微处理器(44)对压力变化情况的具体计算处理过程包括如下步骤：
Step1、明确电容式柔性压力传感器的电容计算方法及电容改变方法，即：
平行板电容器的电容(C)的决定公式为：
C＝εA/d    (1)
式(1)中，ε为电介质的介电常数，A和d分别为上下级板之间的正对面积和距离,则理论上改变ε、A和d，即可以改变电容；
Step2、明确电容式柔性压力传感器的灵敏度：
电容型压力传感器的灵敏度(Sc)主要是由介质层的等效电容数值决定，灵敏度计算公式通常定义为：
Figure FDA0004046094190000011
式(2)中，C0是施加外力前的初始电容值，ΔC是电容相对变化值；δP代表所施加压力的压强相对变化值；
Step3、建立理论模型：电容式压力传感器的工作机理可以理解为两个过程的耦合：第一，施加压力导致介电层变形，这是一个力学过程；其次，变形驱动电响应，即电容量的变化；如果使用纯弹性体作为介电层，介电常数(ε)和电极面积(A)在压缩过程中可以假定为常数，因此灵敏度(S)可以简化为弹性模量(E)和压缩比(λ＝d/d0)的函数，即：
Figure FDA0004046094190000021
式(3)中，d0为复合材料的初始厚度，Δd为压缩时的厚度变化；
Step4、对于渗流型复合材料，介电常数不再是常数，则在压缩过程中，填料原始浓度局部增大，根据渗流理论，介电常数随浓度的增加而增加，当浓度接近渗流阈值时，介电常数呈指数倍增长，根据渗流方程：
ε＝εd(fC-f)-t(f<fC)    (4)
式(4)中，f和fC分别为导电填料的浓度和渗流阈值，ε和εd分别为复合材料和基体的介电常数，t是比例常数；
由于介电常数的变化，电容也随之变化，则有：
Figure FDA0004046094190000022
式(5)表示电容的变化；
在小形变时，假设粒子总数和电极面积不发生变化，则可以从填料原始浓度(f0)估算出压缩过程中粒子的浓度：
Figure FDA0004046094190000023
式(6)中，f为压缩过程中粒子的浓度；
将公式(6)代入公式(5)，得到如下公式：
Figure FDA0004046094190000031
式(7)表示电容变化；
Step5、根据经典的Mooney-Rivlin方程，可以由压缩比的函数来描述弹性体的单轴压缩压力：
P＝2C1(λ2-1/λ4)-2C2(1/λ2-λ4)    (8)
式(8)中，C1和C2为材料系数；
结合公式(7)和公式(8)，渗流型复合材料的灵敏度仅取决于压缩比和填料原始浓度(f0)，具体为：
Figure FDA0004046094190000032
因此，对于已知类型的渗流型复合材料类型，其fC、t、C1和C2均为常数，可以准确地计算出最优的填料原始浓度(f0)，使灵敏度(S)对压缩比(λ)的依赖性最小化，从而使传感器的线性度最大化。
2.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述矫形支具(1)的前端中间处开口，所述矫形支具(1)前端开口两边侧壁上相对立熔融固定有若干挂扣(11)。
3.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述柔性压力传感器(2)采用电容式柔性压力传感器，所述柔性压力传感器(2)采用由PDMS/柔性膨胀微球、膨胀微球2.5wt％组成的复合材料制成，其厚度制为1mm，所述柔性压力传感器(2)的传感范围为0～50kPa，灵敏度为0.201kPa-1。
4.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述导线(3)的一端与所述柔性压力传感器(2)电性连接，所述导线(3)与所述控制器(4)内的所述压力传感器集成模块(45)电性连接。
5.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述外壳(41)上滑动卡接有开关按钮(411)，所述开关按钮(411)与所述电池模块(42)电性连接，所述外壳(41)靠近所述电池模块(42)的一侧壁上开设有充电插孔(412)，所述充电插孔(412)与所述电池模块(42)电性连接。
6.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述存储卡集成模块(43)、所述微处理器(44)、所述压力传感器集成模块(45)、所述时间集成模块(46)、所述蓝牙集成模块(47)同时分别通过电导线与所述电池模块(42)电性连接。
7.根据权利要求1所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述电池模块(42)、所述存储卡集成模块(43)、所述压力传感器集成模块(45)、所述时间集成模块(46)、所述蓝牙集成模块(47)同时分别通过信号线与所述微处理器(44)信号连接。
8.根据权利要求5所述的使用柔性传感器的脊柱测压装置，其特征在于：所述充电器(5)包括电源适配器(51)，所述电源适配器(51)通过电源线(52)连接有充电插头(53)，所述充电插头(53)与所述充电插孔(412)的尺寸相适配。
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