CN217430274U - 一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及其监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体公开了一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及其监测系统，包括安装在矫形支具上的压力感应模块，所述压力感应模块包括压力敏感结构、承力底座和承力顶柱，所述承力底座呈方形框架设置，且框架内部架体下凹形成凹台；所述压力敏感结构通过底部所设支撑座安装于所述凹台上，所述压力敏感结构顶部设有与承力顶柱配合的固定柱，所述承力顶柱接触患者身体并将所受矫正压力通过压力敏感结构传递信号给压力监测系统中采集传输模块的采集部。

Description

一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及其监测系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及其监测系统。

背景技术

佩戴矫形支具是目前公认的有效治疗轻、中度青少年特发性脊柱侧弯（AIS），以及重度AIS术后康复的重要方法之一。矫形支具通过对患者的脊柱、躯干施加定向的压力，在长时间佩戴下，约束脊柱弯曲程度的恶化，缓慢调整脊柱形状。矫形支具对人体躯干所施加的压力大小、位置分布和时间是影响矫形效果的关键因素。

由于个体的体型和侧弯程度差异，每位患者所需要来自矫形支具的压力大小、位置分布和佩戴时长均不一样；在同一位患者的不同治疗阶段，所需要的压力大小、位置分布和佩戴时长也不相同。此外，在实际使用中，患者的日常运动可能导致矫形支具发生位移、松动，使得压力作用点偏移，或压力不够，降低矫形作用。现有的薄膜式压力传感器尽管厚度较薄，可直接无感地贴附在矫形支具与躯干之间，但目前的薄膜式压力传感器技术尚不成熟，传感器信号线性度差，在使用前需要对每个传感器进行标定，流程复杂且需要较为专业的操作；同时，传感器精度较低、对温度和湿度敏感，且在长时间的压力作用下信号有较大漂移，无法适用于长时间穿戴矫形支具的工况。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及监测系统。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，包括安装在矫形支具上的压力感应模块，所述压力感应模块包括压力敏感结构、承力底座和承力顶柱，所述承力底座呈方形框架设置，且框架内部架体下凹形成凹台；所述压力敏感结构通过底部所设支撑座安装于所述凹台上，所述压力敏感结构顶部设有与承力顶柱配合的固定柱，所述承力顶柱接触患者身体并将所受矫正压力通过压力敏感结构传递信号给压力监测系统中采集传输模块的采集部。

作为本实用新型的进一步改进，所述承力底座框架边角外缘设有底座螺纹槽，所述矫形支具设有与底座螺纹槽配合的沉孔，通过固定螺栓将承力底座固定至矫形支具上，并保证承力底座与矫形支具之间留有压力敏感结构的容置空间。

作为本实用新型的进一步改进，所述矫形支具上设有承力顶柱穿过的通孔，且通孔与所在矫形支具表面的切平面垂直；所述承力顶柱头部为弹性材料设置、底部内侧设有顶柱螺纹槽与固定柱上所设外螺纹配合。

作为本实用新型的进一步改进，所述矫形支具和承力底座的连接螺栓上设有第一固定螺母和第二固定螺母，第一固定螺母与矫形支具贴合固定，第二固定螺母与承力底座进行固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑座呈方形框架设置，框架内部设有内部支撑座，所述内部支撑座呈山字型设计，其中部凸出部与支撑座固定连接，其两侧凸出部与固定柱底部所设支撑梁固定相连，且连接处位于同一水平面。

作为本实用新型的进一步改进，所述中部凸出部上表面固设有电阻应变计，通过固定柱受压至压力敏感结构产生形变，电阻应变计跟同所述内部支撑座中部凸出部一起形变，并通过信号线将信号传递至采集部。

一种脊柱侧弯矫形支具压力监测系统，包括采集传输模块，所述采集传输模块包括采集部与传输部，所述采集部包括预置程序以及多个压力传感器接口的单片机，所述传输部通过有线/无线方式与患者端、医生端相连，所述患者端、医生端可为人机交互系统，根据检测信号有无异常进行相应操作；所述采集部与传输部连接并通过包装外壳安装于矫形支具外侧合适位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述采集部与压力检测装置中信号线相连，所述采集部采集压力信号通过传输部传递至患者端，所述患者端可：

（1）将压力信号与预先设定的治疗方案（预设的压力大小、分布和持续时间）进行对比，报告当前的治疗进度、提醒治疗结束或治疗程度不足；

（2）对压力的大小、位置和时间异常进行报警；

（3）具备显示和绘图功能，实时绘制时间-压力、压力分布云图数据图像；

（4）将测量数据、治疗情况、异常报警信息通过互联网传递至医生端。

作为本实用新型的进一步改进，所述医生端可通过互联网方式一对多地远程和多个患者端进行连接，通过医生端和患者端的相互授权，医生端能够读取多个患者端上传的测量数据、治疗情况和异常报警；同时，医生端可以根据治疗情况远程控制患者端，随时调整治疗方案。

本实用新型的有益效果是：

1.通过提供一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置及其监测系统，将外挂式压力感应模块安装于患者需检测的矫形支具部位，运用采集部采集压力信号，并通过传输部传递至患者端，便于患者根据实时监测数据状态进行相应操作，提供医生端可通过互联网方式一对多地远程和多个患者端进行连接，医护人员可读取多个患者端上传的测量数据、治疗情况和异常报警，并根据治疗情况远程控制患者端，随时调整治疗方案，实现远程操作，更加方便快捷；

2.通过提供一种分布式压力感应模块，实现对矫形支具和人体接触的各处压力大小、分布位置和作用时间的监测；

3.通过提供一种压力监测系统的采集传输模块，实现分布式压力数据采集和传输；

4.通过提供一种压力监测系统的患者端，实现对压力数据是否异常、是否符合预设要求以及是否达到预定时长进行判断。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本实用新型矫形支具装配结构示意图。

附图2为本实用新型压力感应模块装配结构示意图。

附图3为本实用新型矫形支具部分示意图。

附图4为本实用新型压力敏感结构示意图。

附图5为本实用新型承力底座结构示意图。

附图6为本实用新型承力顶柱结构示意图。

附图7为本实用新型分布式压力监测装置的结构框图。

附图8为本实用新型分布式压力监测装置的作用流程图。

图中：矫形支具1，承力底座2，压力敏感结构3，电阻应变计4，信号线5，承力顶柱6，沉孔11，通孔12，第一固定螺母13，第二固定螺母14，凹台21；底座螺纹槽22，固定柱31，支撑梁32，支撑座33，内部支撑座34，中部凸出部37，顶柱螺纹槽61。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，包括安装在矫形支具1上的压力感应模块，所述压力感应模块包括压力敏感结构3、承力底座2和承力顶柱6，所述承力底座2呈方形框架设置，且框架内部架体下凹形成凹台21；所述压力敏感结构3通过底部所设支撑座33安装于所述凹台21上，所述压力敏感结构3顶部设有与承力顶柱6配合的固定柱31，所述承力顶柱6接触患者身体并将所受矫正压力通过压力敏感结构3传递信号给压力监测系统中采集传输模块的采集部，

详细的，压力感应模块呈分布式安装在矫形支具1上需要检测矫形压力的位置，其中，压力敏感结构3在厚度方向具有较低的变形刚度，且内置了电磁学参数对变形敏感的部件，例如：电阻式或半导体式应变计，用于感知结构的变形。承力底座2具有较大的变形刚度，具有为压力敏感结构3尺寸相配合的卡扣或凹台21，凹台21对压力敏感结构3起固定支撑作用，同时为压力敏感结构3的变形预留空间，防止二者接触，影响测量精度。压力敏感结构3下侧与承力底座2连接并固定；上侧与高度可调承力顶柱6采用螺纹连接，保证承力顶柱6垂直于承力底座2，承力顶柱6能够通过旋转来控制其高度；电磁学参数对变形敏感的部件通过外接导线与采集部连接。

进一步，所述承力底座2框架边角外缘设有底座螺纹槽22，所述矫形支具1设有与底座螺纹槽22配合的沉孔11，通过固定螺栓将承力底座2固定至矫形支具1上，并保证承力底座2与矫形支具1之间留有压力敏感结构3的容置空间。优选的，矫形支具1内侧螺栓沉头应略低于支具内表面，支具内侧表面无除承力顶柱6以外的其他凸起；螺栓应当采用合适长度，保证尾部最终安装位置在承力底座内部，无凸起。

进一步，所述矫形支具1上设有承力顶柱6穿过的通孔12，且通孔12与所在矫形支具1表面的切平面垂直；所述承力顶柱6头部为弹性材料设置、底部内侧设有顶柱螺纹槽61与固定柱31上所设外螺纹配合。矫形支具1和承力底座2的连接螺栓上设有第一固定螺母13和第二固定螺母14，第一固定螺母13与矫形支具1贴合固定，第二固定螺母14与承力底座进行固定。安装好后，旋转承力顶柱6，将承力顶柱6露出高度调整至合适位置。在有着不同曲率的各个位置安装时，承力顶柱6都具有相同的露出高度，实现单一规格的压力感应模块在不同形状的矫形支具1表面的测量一致性。

进一步，所述支撑座33呈方形框架设置，框架内部设有内部支撑座34，所述内部支撑座34呈山字型设计，其中部凸出部37与支撑座33固定连接，其两侧凸出部与固定柱31底部所设支撑梁32固定相连，且连接处位于同一水平面。

进一步，所述中部凸出部37上表面固设有电阻应变计4，通过固定柱31受压至压力敏感结构3产生形变，电阻应变计4跟同所述内部支撑座34中部凸出部37一起形变，并通过信号线5将信号传递给压力检测系统中采集传输模块的采集部。

详细的，电阻应变计4粘贴固定至目标区域，引出信号线5。当受力结构在压力作用下发生变形时，电阻应变计4所粘贴部位的梁结构发生较大变形，通过测量电阻应变计4的应变，换算得到压力值。

如图7-8所示，一种脊柱侧弯矫形支具压力监测系统，包括采集传输模块，所述采集传输模块包括采集部与传输部，所述采集部包括预置程序以及多个压力传感器接口的单片机，所述传输部包括wifi、蓝牙无线通讯装置以及USB有线通讯接口，通过有线/无线方式与患者端相连，所述患者端、医生端可为人机交互系统，根据检测信号有无异常进行相应操作；所述采集部与传输部连接并通过包装外壳安装于矫形支具1外侧合适位置。

详细的，患者端为一个运行在电脑端的软件、或手机端的app。患者端通过所搭载平台的WiFi、蓝牙装置或USB信号线与传输端建立联系，通过软件内置的算法将从传输端获取的压力信号与内置的目标压力信号进行对比。医生端为安装在医院电脑上的软件、或医生手机上的app。医生端通过互联网与多个患者端同时建立数据连接。

穿戴好矫形支具后，打开压力监测装置，设定治疗任务。压力监测装置开始监测压力。数据采集部采集压力信号，并通过传输部传递给患者端，患者端对获取的压力测量结果判断是否异常（局部过大、过小、无信号、信号超过量程等），如有异常则报警；如无异常，则将测量结果与治疗任务所预设的压力值进行比较，判断是否符合治疗要求，若不符合则报警；如符合，则开始记录有效治疗时长，并在达到治疗任务所要求的时间长度后提示治疗结束。同时，所有的报警数据、治疗数据都传输至医生端，医生根据数据判断矫形支具的工作情况，并针对治疗现状修改治疗任务、设定下一个治疗任务或告知患者结束治疗。

详细的，采集部通过信号线5与压力传感阵列中的各个压力敏感结构3连接，采集部能够采集所有压力敏感结构3的压力信号，并分别统计信号持续时间。传输部将采集部获取的信号传递给分析和后处理部的患者端。患者端的分析和后处理部可以安装至电脑、手机等电子设备平台，也可以提供专用的便携式设备。患者端在接受到数据后，能够：

（1）将压力信号与预先设定的治疗方案（预设的压力大小、分布和持续时间）进行对比，报告当前的治疗进度、提醒治疗结束或治疗程度不足等；

（2）对压力的大小、位置和时间异常进行报警；

（3）具备显示和绘图功能，实时绘制时间-压力、压力分布云图等数据图像；

（4）将测量数据、治疗情况、异常报警等信息通过互联网传递至医生端。

医生端能够通过互联网等方式一对多地远程和多个患者端进行连接，通过医生端和患者端的相互授权，医生端能够读取多个患者端上传的测量数据、治疗情况和异常报警；同时，医生端可以根据治疗情况远程控制患者端，随时调整治疗方案，保证治疗方案实时最优。

一种用于脊柱侧弯矫形支具压力监测装置的安装方法，包括：

步骤一：将压力敏感结构3与承力底座2、承力顶柱6进行组装；

步骤二：将步骤一组装后的部件安装至人体需要检测压力处的矫形支具1的外表面；

步骤三：调节第二固定螺母14，保持第二固定螺母14与第一固定螺母13中间留有合适的距离；

步骤四：旋转承力顶柱6，将承力顶柱6露出高度调整至合适位置；

步骤五：将采集传输模块固定在矫形支具1外侧合适位置，并将其采集部通过信号线11与压力敏感结构3相连。

详细的，保持第二固定螺母14与第一固定螺母13中间留有合适的距离不仅留有足够的空间，还可以防止承力底座2贴近矫形支具1外表面，如果在曲率不一矫形支具1外侧，紧贴固定会导致整个压力感应模块不能保持承力顶柱6与矫形支具1上通孔12同轴设置，影响监测效果。

穿戴矫形支具1时，皮肤通过贴身衣物与矫形支具1接触，对承力顶柱6产生压力，压力通过承力顶柱6依次传递至压力敏感结构3、承力底座2。由于矫形支具1对承力底座2的约束，承力底座2固定不动，而压力敏感结构3发生较大变形，通过对该变形的测量，得到该点躯干和矫形支具1之间的压力。

在压力感应模块受到压力时，压力敏感结构3发生较大变形，承力顶柱6回缩，对压力分布的影响处于减小的趋势。越大的接触压力下，接触表面的凸起越小，这样的设计避免了直接植入压力传感器所导致的在穿戴较紧时，由于压力感应模块凸起导致的局部压力过大的问题。

按以上方式在多个点安装压力感应模块，实现压力分布式测量。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，包括安装在矫形支具上的压力感应模块，所述压力感应模块包括压力敏感结构、承力底座和承力顶柱，所述承力底座呈方形框架设置，且框架内部架体下凹形成凹台；所述压力敏感结构通过底部所设支撑座安装于所述凹台上，所述压力敏感结构顶部设有与承力顶柱配合的固定柱，所述承力顶柱接触患者身体并将所受矫正压力通过压力敏感结构传递信号给压力监测系统中采集传输模块的采集部。

2.根据权利要求1所述的脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，所述承力底座框架边角外缘设有底座螺纹槽，所述矫形支具设有与底座螺纹槽配合的沉孔，通过固定螺栓将承力底座固定至矫形支具上，并保证承力底座与矫形支具之间留有压力敏感结构的容置空间。

3.根据权利要求2所述的脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，所述矫形支具上设有承力顶柱穿过的通孔，且通孔与所在矫形支具表面的切平面垂直；所述承力顶柱头部为弹性材料设置、底部内侧设有顶柱螺纹槽与固定柱上所设外螺纹配合。

4.根据权利要求3所述的脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，所述矫形支具和承力底座的连接螺栓上设有第一固定螺母和第二固定螺母，第一固定螺母与矫形支具贴合固定，第二固定螺母与承力底座进行固定。

5.根据权利要求1所述的脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，所述支撑座呈方形框架设置，框架内部设有内部支撑座，所述内部支撑座呈山字型设计，其中部凸出部与支撑座固定连接，其两侧凸出部与固定柱底部所设支撑梁固定相连，且连接处位于同一水平面。

6.根据权利要求5所述的脊柱侧弯矫形支具压力监测装置，其特征在于，所述中部凸出部上表面固设有电阻应变计，通过固定柱受压至压力敏感结构产生形变，电阻应变计跟同所述内部支撑座中部凸出部一起形变，并通过信号线将信号传递至采集部。

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