CN213588271U - 脊柱侧弯数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了脊柱侧弯数据采集装置，包括：支架；以及安装在所述支架上的：用于识别每一节脊柱位置的脊突传感模块；用于检测脊柱两侧肌肉松弛度的左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块，所述左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块分别位于所述脊突传感模块的左右两侧。通过设置脊突传感模块、左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块分别采集每一节脊柱位置信息和脊柱两侧肌肉松弛度的数据，可以间接获取脊柱侧弯所需的监测数据，供后台处理器诊断脊柱侧弯状况。

Description

脊柱侧弯数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及脊柱侧弯数据采集装置。

背景技术

现在脊柱肌肉检测都是使用医疗人员的手指触诊。一般用拇指或食指指腹触诊；病变范围微小或病变在骨突的侧方(如棘突的侧方)时，还可以用拇指指腹的两侧按压寻找。由于指腹的感觉灵敏，因此可辨别或感觉组织的厚度、硬度、柔韧度及弹性等，还能准确地给患部适当的压力刺激，以诱发病变部位的疼痛。手指触诊法在触摸脊柱时，又分为三指、双拇指和单拇指触诊法。

现有方法存在改善之处：1，检查人员需要经过长时间学习和训练，已到达一定手感和力度记忆以后才能进行触诊；2检查结果会受检查人员的主观意志及经验水平等因素影响，难以定量分析患者情况。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出脊柱侧弯数据采集装置，目的在于提供一种便于操作、准确性高的脊柱侧弯数据采集装置。

脊柱侧弯数据采集装置，包括：支架；以及安装在所述支架上的：用于识别每一节脊柱位置的脊突传感模块；用于检测脊柱两侧肌肉松弛度的左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块，所述左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块分别位于所述脊突传感模块的左右两侧。

进一步，所述脊突传感模块包括脊突检测支架、旋转编码器、位移传感器，所述旋转编码器安装于所述脊突检测支架的前端并用于测量脊柱长度，所述位移传感器安装于所述脊突检测支架的后端并用于测量脊突高度，所述脊柱长度与脊突高度相结合可识别每一节脊柱位置。

进一步，所述脊突检测支架的尾端与所述支架连接有复位弹簧。

进一步，所述左侧边脊柱传感模块与右侧边脊柱传感模块皆包括电磁振子、三轴加速度传感器和磁位移传感器，所述电磁振子用于输出剪切波作用于脊柱侧边肌肉，所述三轴加速度传感器用于检测所述剪切波的加速度，所述磁位移传感器用于检测所述剪切波的振幅。

进一步，所述左侧边脊柱传感模块与右侧边脊柱传感模块皆为硬度计。

进一步，所述硬度计包括硬度检测支架、顶针、压足、磁栅尺、磁位移芯片、PCB板，所述硬度检测支架固定于所述支架上，所述顶针通过弹簧可伸缩安装于所述硬度检测支架上，所述压足与所述硬度检测支架固定并套设于所述顶针的前端，所述磁栅尺固定于所述顶针上，所述磁位移芯片通过PCB板固定于所述硬度检测支架上并与所述磁栅尺相对设置。

进一步，所述顶针的后段固定连接有移动滑台，所述磁栅尺通过所述移动滑台固定于所述顶针上；所述硬度检测支架上还设置有U型限位板，所述顶针的后段穿设于所述U型限位板的前后两块竖板，且所述移动滑台位于所述U型限位板的前后两块竖板之间。

进一步，所述U型限位板的底板上开设有滑槽，所述顶针上设置有竖向布置的防转销轴，所述防转销轴的下端与所述滑槽配合。

根据本实用新型的上述技术方案，至少具有如下有益效果：通过设置脊突传感模块、左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块分别采集每一节脊柱位置信息和脊柱两侧肌肉松弛度的数据，可以间接获取脊柱侧弯所需的监测数据，供后台处理器诊断脊柱侧弯状况。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的脊柱侧弯数据采集装置(带外壳)示意图；

图2为本实用新型实施例的脊柱侧弯数据采集装置立体示意图；

图3为本实用新型实施例的剪切波曲线图；

图4为本实用新型实施例的脊柱侧弯数据采集装置侧视图；

图5为本实用新型实施例的脊突传感模块示意图；

图6为本实用新型实施例的左侧边脊柱传感模块示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的主要构思基于脊柱侧弯之后，脊柱两侧肌肉受压迫的力度不同，进而导致两侧肌肉的松弛度(或硬度)不同，便可通过检测脊柱两侧的肌肉松弛度的平衡率来间接采集侧弯数据。

参考图1、图2所示，为本技术方案实施例的脊柱侧弯数据采集装置，包括：支架100；以及安装在所述支架100上的：用于识别每一节脊柱位置的脊突传感模块200；用于检测脊柱两侧肌肉松弛度的左侧边脊柱传感模块300、右侧边脊柱传感模块400，所述左侧边脊柱传感模块300、右侧边脊柱传感模块400分别位于所述脊突传感模块200的左右两侧。

脊柱侧弯数据采集装置具有一容纳支架100、脊突传感模块200、左侧边脊柱传感模块300和右侧边脊柱传感模块400的壳体500，壳体500设置成类似电吹风形式的手持结构，结构小巧，便于使用。当然，此结构的智能脊柱检测仪仅作为本方案的优选硬件结构，不做唯一限定，其他只要依赖于本方案上述智能脊柱检测系统同一技术构思的硬件结构，皆在本方案的保护范围之内。

通过设置脊突传感模块200、左侧边脊柱传感模块300、右侧边脊柱传感模块400分别采集每一节脊柱位置信息和脊柱两侧肌肉松弛度的数据，可以间接获取脊柱侧弯所需的监测数据，供后台处理器诊断脊柱侧弯状况。

如图5所示，本实施例中的脊突传感模块200包括脊突检测支架210、旋转编码器220、位移传感器230，所述旋转编码器220安装于所述脊突检测支架210的前端并用于测量脊柱长度，所述位移传感器230安装于所述脊突检测支架210的后端并用于测量脊突高度，所述脊柱长度与脊突高度相结合可识别每一节脊柱位置。

进一步，所述脊突检测支架210的尾端与所述支架100连接有复位弹簧240。

其中，左侧边脊柱传感模块300与右侧边脊柱传感模块400在本技术方案中具有两种实施方式，分别为：

实施方式一：所述左侧边脊柱传感模块300与右侧边脊柱传感模块400皆包括电磁振子310、三轴加速度传感器和磁位移传感器，所述电磁振子310用于输出剪切波作用于脊柱侧边肌肉，剪切波基于低频振动测量方式，也叫电磁振动器；所述三轴加速度传感器用于检测所述剪切波的加速度，所述磁位移传感器用于检测所述剪切波的振幅。

后台处理器可由负责控制过程的ARM和用于运算处理的DSP的组成，所述ARM分别与所述电磁振子310、三轴加速度传感器和磁位移传感器和脊突传感模块200连接，用于控制所述电磁振子输出剪切波以及接收所述三轴加速度传感器、磁位移传感器和脊突传感模块反馈的检测数据；所述DSP与所述ARM连接以用于根据所述反馈的剪切波加速度和振幅计算出脊柱侧边肌肉松弛度，以及将脊柱侧边肌肉松弛度与每一节脊柱位置生成脊柱状况检测结果。

由于剪切波独特的物理特性，它的传播速度与介质的硬度或者说是弹性直接相关，剪切波理论最早由法国朗之万研究所(Institue Langevin)的Mathias Fink教授提出：E(kPa)＝3rV²，公式中E是杨氏模量，单位是kPa(千帕)，表示传输介质软硬度；r是肌肉组织的密度，为未知常量；V是剪切波速度。

从以上公式中，我们很容易的看出，肌肉松弛度M＝k*E,在弹性介质里，剪切波传输越快，对应介质杨氏模量(硬度)越高，这样肌肉松弛度就越低。

因此，本实施例定义的脊柱侧边肌肉松弛度M＝3*K*r*V²，其中，K为常量，r为脊柱侧边肌肉密度，V为剪切波的波速，剪切波的波速可由剪切波加速度和振幅计算出。根据基本的物理学知识可知，行程等于速度乘以时间，速度等于加速度乘以时间，我们能够利用二重积分获得物体的位置，即：S＝∫(∫(a)dt)dt，其中，a为加速度，S为振幅。这里将积分定义成曲线如下图3所示，曲线所包围的区域，假设区域宽度趋近于0，积分运算结果是极少区域的总和，所以，积分的和表示了对象的速度大小V。

在本方案的最优选择是所述剪切波的频率为120Hz，最大峰值移动值为6mm，这意味它产生的振动对人体是非常安全的。

此外，优选所述三轴加速度传感器的灵敏度为+/-2g、分辨率为14bits，所述磁位移传感器的位移检测精度为1.95um，经过多次测试，此数据条件下的测试精度比较稳定。

实施方式二：所述左侧边脊柱传感模块300与右侧边脊柱传感模块400皆为硬度计。

如图4、图6所示，所述硬度计包括硬度检测支架410、顶针420、压足430、磁栅尺440、磁位移芯片450、PCB板460，所述硬度检测支架410固定于所述支架100上，所述顶针420通过弹簧470可伸缩安装于所述硬度检测支架410上，所述压足430与所述硬度检测支架410固定并套设于所述顶针420的前端，所述磁栅尺440固定于所述顶针420上，所述磁位移芯片450通过PCB板460固定于所述硬度检测支架410上并与所述磁栅尺440相对设置。

本实施方式的工作过程为，当压足430与脊柱侧边肌肉完全贴覆后，顶针420尖端面相对压足430平面有一定的伸出长度L，以L值的大小来表征邵氏硬度的大小，L值越大，表示邵尔硬度越低。由于磁栅尺440固定在顶针420上，通过磁位移芯片450检测磁栅尺440的唯一便可间接检测出顶针420的伸出长度L。

作为上述方案的进一步优化，所述顶针420的后段固定连接有移动滑台480，所述磁栅尺440通过所述移动滑台480固定于所述顶针420上；所述硬度检测支架410上还设置有U型限位板490，所述顶针420的后段穿设于所述U型限位板490的前后两块竖板，且所述移动滑台480位于所述U型限位板490的前后两块竖板之间。移动滑台480一方面起到安装磁栅尺440的作用，另一方面在U型限位板490的前后两块竖板之间起到限位作用，防止顶针420过度伸出。

由于顶针420在挤压过程中的受力不均匀，会产生侧向的旋转力，为了避免顶针420及磁栅尺440侧向转动，本方案在上述方案的进一步优化，在所述U型限位板490的底板上开设有滑槽491，所述顶针420上设置有竖向布置的防转销轴421，所述防转销轴421的下端与所述滑槽491配合，利用防转销轴491与滑槽421相配合，既不影响顶针420的移动又可避免顶针420旋转影响测量。

使用时，本技术方案实施例的脊柱侧弯数据采集装置沿着脊柱在人体背部的分布位置移动输出剪切波作用于脊柱侧边肌肉；在移动输出剪切波同时分别检测所述剪切波的加速度和振幅，以及识别移动过程中的每一节脊柱位置；得出所需的侧弯数据，还可以发送给后台处理器，后台处理器可根据剪切波加速度和振幅计算出脊柱侧边肌肉松弛度；将脊柱侧边肌肉松弛度与每一节脊柱位置生成脊柱状况检测结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：包括

支架；以及安装在所述支架上的

用于识别每一节脊柱位置的脊突传感模块；

用于检测脊柱两侧肌肉松弛度的左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块，所述左侧边脊柱传感模块、右侧边脊柱传感模块分别位于所述脊突传感模块的左右两侧。

2.根据权利要求1所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述脊突传感模块包括脊突检测支架、旋转编码器、位移传感器，所述旋转编码器安装于所述脊突检测支架的前端并用于测量脊柱长度，所述位移传感器安装于所述脊突检测支架的后端并用于测量脊突高度，所述脊柱长度与脊突高度相结合可识别每一节脊柱位置。

3.根据权利要求2所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述脊突检测支架的尾端与所述支架连接有复位弹簧。

4.根据权利要求1所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述左侧边脊柱传感模块与右侧边脊柱传感模块皆包括电磁振子、三轴加速度传感器和磁位移传感器，所述电磁振子用于输出剪切波作用于脊柱侧边肌肉，所述三轴加速度传感器用于检测所述剪切波的加速度，所述磁位移传感器用于检测所述剪切波的振幅。

5.根据权利要求1所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述左侧边脊柱传感模块与右侧边脊柱传感模块皆为硬度计。

6.根据权利要求5所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述硬度计包括硬度检测支架、顶针、压足、磁栅尺、磁位移芯片、PCB板，所述硬度检测支架固定于所述支架上，所述顶针通过弹簧可伸缩安装于所述硬度检测支架上，所述压足与所述硬度检测支架固定并套设于所述顶针的前端，所述磁栅尺固定于所述顶针上，所述磁位移芯片通过PCB板固定于所述硬度检测支架上并与所述磁栅尺相对设置。

7.根据权利要求6所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述顶针的后段固定连接有移动滑台，所述磁栅尺通过所述移动滑台固定于所述顶针上；所述硬度检测支架上还设置有U型限位板，所述顶针的后段穿设于所述U型限位板的前后两块竖板，且所述移动滑台位于所述U型限位板的前后两块竖板之间。

8.根据权利要求7所述的脊柱侧弯数据采集装置，其特征在于：所述U型限位板的底板上开设有滑槽，所述顶针上设置有竖向布置的防转销轴，所述防转销轴的下端与所述滑槽配合。

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