CN218391094U - 一种脊柱测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脊柱测量装置，所述脊柱测量装置包括：测量本体；测量轮，设置于所述测量本体的一端，所述测量轮上设置有若干个第一传感器，所述第一传感器用于检测所述测量轮所处位置；至少四个行进轮，设置于所述测量本体靠近所述测量轮的一端，至少四个所述行进轮分两列对称设置于所述测量轮的两侧，其中相对设置的一对所述行进轮上分别设置有第二传感器，所述第二传感器用于检测所述行进轮的移动距离；控制板，设置于所述测量本体内，所述控制板分别与若干个所述第一传感器、所述第二传感器连接。本实用新型中，通过行进轮在人体背部移动，测量轮沿脊柱移动，各传感器采集数据，从而得到脊柱侧弯数据，其结构简单，便于使用。

Description

一种脊柱测量装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，进一步地涉及一种脊柱测量装置。

背景技术

脊柱侧弯检测作为骨科检测的重要项目，在青少年脊柱疾病预防、矫正和脊柱疾病诊疗方面具由重要意义。

目前常规的检测方法为脊柱侧弯测量尺和X光、CT等影像检测方法，近些年发展出大型三维光学检测设备。其中，脊柱侧弯测量尺结构简单，但是对医生而言操作复杂，结果不直观；透视影像检查辐射量大，对人体有潜在伤害，检测费用高，然而大型三维光学设备又很昂贵。

因此，有必要设计一种结构简单、便于使用的脊柱测量装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种脊柱测量装置，通过行进轮在人体背部移动，测量轮沿脊柱移动，各传感器采集数据，从而得到脊柱侧弯数据，其结构简单，便于使用。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种脊柱测量装置，包括：

测量本体；

测量轮，设置于所述测量本体的一端，所述测量轮上设置有若干个第一传感器，所述第一传感器用于检测所述测量轮所处位置；

至少四个行进轮，设置于所述测量本体靠近所述测量轮的一端，至少四个所述行进轮分两列对称设置于所述测量轮的两侧，其中相对设置的一对所述行进轮上分别设置有第二传感器，所述第二传感器用于检测所述行进轮的移动距离；

控制板，设置于所述测量本体内，所述控制板分别与若干个所述第一传感器、所述第二传感器连接。

在一些实施方式中，还包括：

三轴角度传感器，设置于所述测量本体上，并与所述测量轮的位置相对固定，所述三轴角度传感器用于检测空间角度值。

在一些实施方式中，所述测量轮设置于所述测量本体的中轴线上；

和/或，若干个所述第一传感器分三组沿所述测量轮的轮面滚动方向布置；

和/或，所述第一传感器为电容传感器。

在一些实施方式中，所述测量轮任一位置的径向截面为圆形，所述测量轮的中部位置直径大于所述测量轮的两侧位置直径，其中一组所述第一传感器设置于所述测量轮的中部位置，另外两组所述第一传感器设置于所述测量轮的两侧位置。

在一些实施方式中，每组所述第一传感器的感应点均布于所述测量轮的轮面上，以形成三圈传感器感应点，每圈所述传感器感应点中，相邻两个所述传感器感应点与所述测量轮的中心线所成夹角小于72°。

在一些实施方式中，还包括：

安装架，设置于所述测量本体的一端，所述测量轮通过转轴安装于所述安装架上，使得所述测量轮能够相对所述安装架转动；

弹性件，设置于所述测量本体内，所述弹性件的一端与所述测量本体抵接，所述弹性件的另一端与所述安装架抵接，使得所述测量轮能够在所述弹性件的轴线方向上进行移动。

在一些实施方式中，还包括：

压力传感器，所述压力传感器夹设于所述安装架与所述弹性件之间，用于测量所述测量轮所受压力；

和/或，距离传感器，所述距离传感器设置于所述安装架上，用于测量所述测量轮和所述行进轮之间的相对距离。

在一些实施方式中，相对设置的一对所述行进轮之间的距离大于所述测量轮的宽度；

至少四个所述行进轮分别独立转动，每个所述行进轮均为圆柱形结构。

在一些实施方式中，所述行进轮上还设置有若干个第三传感器，若干个所述第三传感器沿同一轴线方向布置于所述行进轮的轮面上，所述第三传感器用于检测所述行进轮的轮面与被测者接触的位置。

在一些实施方式中，所述第三传感器为压力传感器；

和/或，所述第三传感器为电容传感器。

与现有技术相比，本实用新型所提供的脊柱测量装置具有以下有益效果：

本实用新型所提供的脊柱测量装置，第二传感器检测行进轮的移动距离，通过计算四个行进轮沿着弯曲路径行进时，左右轮的移动距离和左右轮接触皮肤的间距计算仪器中轴线位置的移动距离；脊柱所在人体体表区域的形态，在颈部区域是凸起，胸椎和腰椎的区域体表形态是从上凸逐步过渡到下凹，通过第一传感器能够检测出测量轮位于人体的哪个被测区域；当使用三轴角度传感器和地磁传感器测量得到每个测试点的空间角度值，再通过每两组测试点的距离；就可以计算出一系列测试点的空间曲线，并计算得到脊柱扭转的角度变化数值，从而得到脊柱侧弯数据，其结构简单，便于使用。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例脊柱测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例脊柱测量装置使用状态的局部结构示意图；

图3是本实用新型的优选实施例脊柱测量装置的局部结构示意图；

图4是本实用新型的优选实施例测量轮的安装结构示意图。

附图标号说明：

测量本体1，手柄11，安装架12，三轴角度传感器13，弹性件14，压力传感器15，测量轮2，第一传感器21，中间传感器211，左侧传感器212，右侧传感器213，转轴22，行进轮3，第三传感器31，被测者4，脊柱41，皮肤高点42。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在一个实施例中，参考说明书附图1至图4，本实用新型所提供的一种脊柱测量装置，包括：测量本体1、测量轮2、至少四个行进轮3、控制板。其中，测量轮2设置于测量本体1的一端，测量轮2上设置有若干个第一传感器21，第一传感器21用于检测测量轮2所处位置。至少四个行进轮3设置于测量本体1靠近测量轮2的一端，至少四个行进轮3分两列对称设置于测量轮2的两侧，其中相对设置的一对行进轮3上分别设置有第二传感器，第二传感器用于检测行进轮3的移动距离。控制板设置于测量本体1内，控制板分别与若干个第一传感器21、第二传感器连接。

进一步地，脊柱测量装置还包括：三轴角度传感器13，三轴角度传感器13设置于测量本体1上，并与测量轮2的位置相对固定，三轴角度传感器13用于检测空间角度值。三轴角度传感器13也可以为加速度传感器或陀螺仪传感器或用其他的MEMS运动传感器替换，三轴角度传感器13与地磁传感器结合，可以得到三轴角度传感器13与地磁传感器所在位置的空间X、Y、Z三轴转动角度变化，将三轴角度传感器13和三轴角度传感器13安装在测量本体1内部，四个行走轮3接触皮肤的四个皮肤高点42，测量轮2始终沿脊柱41的中心位置移动；随者测量本体1的移动，就可以得到每个测试点的空间角度值，其空间角度变化包含俯仰角、滚转角和航向角。

本实施例中，第二传感器检测行进轮3的移动距离，通过计算多个行进轮3沿着弯曲路径行进时，左右轮的移动距离和左右轮接触皮肤的间距计算测量本体1中轴线位置的移动距离；脊柱所在人体体表区域的形态，在颈部区域是凸起，胸椎和腰椎的区域体表形态是从上凸逐步过渡到下凹，通过第一传感器21能够检测出测量轮2位于人体的哪个被测区域；当使用三轴角度传感器和地磁传感器测量得到每个测试点的空间角度值，再通过每两组测试点的距离；就可以计算出一系列测试点的空间曲线，并计算得到脊柱扭转的角度变化数值，从而得到脊柱侧弯数据，其结构简单，便于使用。控制板作为脊柱测量装置的控制单元，控制板上可以设置多种电路，电路的种类及数量可以根据实际需求进行布置。控制板具备计算功能，能够通过各传感器采集到的数据进行计算，以得到脊柱侧弯数据。

在一个实施例中，参考说明书附图1至图4，测量本体1为长条状结构，测量本体1的一侧设置有手柄11，测量轮2设置于测量本体1的中轴线上。若干个第一传感器21分三组沿测量轮2的轮面滚动方向布置，分别为中间位置的第一传感器(简称中间传感器211)、左侧位置的第一传感器(简称左侧传感器212)、右侧位置的第一传感器(右侧传感器213)。第一传感器21可以为电容传感器，例如：第一传感器21为多通道面电容传感器。多通道面电容传感器接触到皮肤后产生电容变化，通过计算电容变化量可以计算得到皮肤接触到测量轮2表面的面积大小。

测量轮2任一位置的径向截面为圆形，测量轮2的中部位置直径大于测量轮2的两侧位置直径。中间传感器211设置于测量轮2的中部位置，左侧传感器212设置于测量轮2的左侧位置，右侧传感器213设置于测量轮2的右侧位置。由于脊柱所在人体体表区域的形态，在颈部区域是凸起，只有中间传感器211可以接触到皮肤，左侧传感器212和右侧传感器213接触不到皮肤；胸椎和腰椎的区域体表形态是从上凸逐步过渡到下凹，此时三组传感器和皮肤的接触面积，由开始的只有中间传感器211接触皮肤，到左侧传感器212和右侧传感器213接触面积逐步加大，一直到中间传感器211在很凹陷的区域接触面积减少甚至不接触；这样，就可以判断出脊柱测量装置位于人体的那个被测区域。

上三组电容传感器还可以用于对测试人操作方法准确性的评估，正常状态三组传感器测量时，由于人体存在对称性，即中间传感器211的数据强度和左侧传感器212和右侧传感器213的数据基本对称。如果发生严重不对称的情况，则有两种情况：一是操作失误，由于测量本体1左右歪斜或者测量过程偏离中心线；二是被测人比较严重的局部脊柱侧弯变形。可以通过判别实测脊柱侧弯数据和三组电容传感器数据对称性的同步性来确定是由于测试操作失误还是严重侧弯引起，从而评估测试操作的可靠性和准确性。

进一步地，每组第一传感器21的感应点均布于测量轮2的轮面上，以形成三圈传感器感应点，每圈传感器感应点中，相邻两个传感器感应点与测量轮2的中心线所成夹角小于72°。或者至少每一圈有不少于20个传感器，测量轮2延皮肤滚动时，传感器依次接触到皮肤。通过传感器的接触间隔时间和弧长就可以计算当前运动速度，和滚动距离。

在一个实施例中，参考说明书附图1至图4，脊柱测量装置还包括：安装架12和弹性件14。安装架12设置于测量本体1的一端，测量轮2通过转轴22安装于安装架12上，使得测量轮2能够相对安装架12转动。弹性件14设置于测量本体1内，弹性件14的一端与测量本体1抵接，弹性件14的另一端与安装架12抵接，使得测量轮2能够在弹性件14的轴线方向上进行移动。弹性件14可以是弹性柱或伸缩弹簧。通过设置弹性件14可以让测量轮2的轮面始终贴近皮肤表面。测量轮2位于行进轮3中间，测量轮2的宽度小于每一对行进轮3之间的空隙宽度，当人体脊柱在人体体表区域的形态是凸起，测量轮2的轮面可以缩到四个行进轮3的轮面切面之上，人体的突出部分正好位于每一对行进轮3之间的空隙内，使行进轮3可以继续接触到皮肤表面。

进一步地，脊柱测量装置还包括：压力传感器15，压力传感器15夹设于安装架12与弹性件14之间，用于测量测量轮2所受压力。压力传感器15用于测量当测量轮2在凹凸不平的皮肤表面运动，测量轮2会随凹凸起伏，弹性件14会随之压缩的压力变化。由于人体在颈七棘突会特别凸起，压力会有一个突变过程，通过记录突变压力信号识别颈七棘突的测量位置，用于进一步优化测量后病理点的定位。

进一步地，脊柱测量装置还包括：距离传感器，距离传感器设置于安装架12上，用于测量测量轮2和行进轮3之间的相对距离。距离传感器可以是激光距离传感器或红外线距离传感器。三轴角度传感器13安装在测量轮2上方的安装架12上，并与测量轮2相对位置固定，即测量轮2和三轴角度传感器13的位置相对角度运动同步。当使用三轴角度传感器13和地磁传感器测量得到每个测试点的空间角度值，再通过每两组测试点的距离；就可以计算出一系列测试点的空间曲线，并计算得到脊柱扭转的角度变化数值，从而得到脊柱侧弯数据。

优选地，空间曲线的计算，可以采用消除多类误差数据方法；其中第一类为测试轮和皮肤的接触点是真实的测试点，而三轴角度传感器的位置和测试轮相对固定，需要消除相对距离的误差，修正后三轴角度传感器的位置和测试轮和皮肤的接触点位置重合，此类消除矢状面数据误差。其中第二类为消除测量过程中行进方向和脊柱弯曲方向不在切线上的误差；正常测量时，仪器的行进轮按压到脊柱两侧的皮肤高点，中间的测试轮接触到脊柱中心最高点，要求脊柱有弯曲时，行进方向一直和脊柱中心线成相切状态，左右行进轮轮轴垂直于脊柱中心线，左右行进轮和左右皮肤高点的接触点位置是对称的；通过行进轮上的一组传感器判断接触皮肤的位置，从而确认行进轮是否左右偏移测试路径。

在一个实施例中，参考说明书附图1至图4，行进轮3可以设置为四个、六个、八个、十个等，优选地，行进轮3设置四个。四个行进轮3分别独立转动，每个行进轮3均为圆柱形结构。四个行进轮3设置于测量本体1靠近测量轮2的一端，四个行进轮3分两列对称设置于测量轮2的两侧，其中相对设置的一对行进轮3上分别设置有第二传感器，第二传感器用于检测行进轮3的移动距离。第二传感器可以是角度测量传感器，独立测量这两个轮面和皮肤相对移动距离，通过计算四个行进轮3沿着弯曲路径行进时，通过左右轮的移动距离和左右轮接触皮肤的间距计算测量本体1中轴线位置的移动距离。

进一步地，行进轮3上还设置有若干个第三传感器31，若干个第三传感器31沿同一轴线方向布置于行进轮3的轮面上，第三传感器31用于检测行进轮3的轮面与被测者接触的位置。四个行进轮3都是圆柱形轮面，轮面和皮肤接触的位置需要确认；采用在轮面上增加一组第三传感器31，第三传感器31可以是压力传感器或者电容传感器。通过判断这一组传感器与皮肤接触的压力强度极值或者电容极值来确定接触中心位置，从而确认轮面和皮肤接触的位置。也可以通过判别轮面和皮肤的接触状况评估测试操作的准确性，正常测量时，不允许四个行进轮3有任何一个离开皮肤，而且两组行进轮3左右两个轮面和皮肤接触点应该是对称的，通过这些评估能够提高测试操作准确性。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种脊柱测量装置，其特征在于，包括：

测量本体；

测量轮，设置于所述测量本体的一端，所述测量轮上设置有若干个第一传感器，所述第一传感器用于检测所述测量轮所处位置；

至少四个行进轮，设置于所述测量本体靠近所述测量轮的一端，至少四个所述行进轮分两列对称设置于所述测量轮的两侧，其中相对设置的一对所述行进轮上分别设置有第二传感器，所述第二传感器用于检测所述行进轮的移动距离；

控制板，设置于所述测量本体内，所述控制板分别与若干个所述第一传感器、所述第二传感器连接。

2.根据权利要求1所述的脊柱测量装置，其特征在于，还包括：

三轴角度传感器，设置于所述测量本体上，并与所述测量轮的位置相对固定，所述三轴角度传感器用于检测空间角度值。

3.根据权利要求1所述的脊柱测量装置，其特征在于，

所述测量轮设置于所述测量本体的中轴线上；

和/或，若干个所述第一传感器分三组沿所述测量轮的轮面滚动方向布置；

和/或，所述第一传感器为电容传感器。

4.根据权利要求3所述的脊柱测量装置，其特征在于，

所述测量轮任一位置的径向截面为圆形，所述测量轮的中部位置直径大于所述测量轮的两侧位置直径，其中一组所述第一传感器设置于所述测量轮的中部位置，另外两组所述第一传感器设置于所述测量轮的两侧位置。

5.根据权利要求4所述的脊柱测量装置，其特征在于，

每组所述第一传感器的感应点均布于所述测量轮的轮面上，以形成三圈传感器感应点，每圈所述传感器感应点中，相邻两个所述传感器感应点与所述测量轮的中心线所成夹角小于72°。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的脊柱测量装置，其特征在于，还包括：

安装架，设置于所述测量本体的一端，所述测量轮通过转轴安装于所述安装架上，使得所述测量轮能够相对所述安装架转动；

弹性件，设置于所述测量本体内，所述弹性件的一端与所述测量本体抵接，所述弹性件的另一端与所述安装架抵接，使得所述测量轮能够在所述弹性件的轴线方向上进行移动。

7.根据权利要求6所述的脊柱测量装置，其特征在于，还包括：

压力传感器，所述压力传感器夹设于所述安装架与所述弹性件之间，用于测量所述测量轮所受压力；

和/或，距离传感器，所述距离传感器设置于所述安装架上，用于测量所述测量轮和所述行进轮之间的相对距离。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的脊柱测量装置，其特征在于，

相对设置的一对所述行进轮之间的距离大于所述测量轮的宽度；

至少四个所述行进轮分别独立转动，每个所述行进轮均为圆柱形结构。

9.根据权利要求8所述的脊柱测量装置，其特征在于，

所述行进轮上还设置有若干个第三传感器，若干个所述第三传感器沿同一轴线方向布置于所述行进轮的轮面上，所述第三传感器用于检测所述行进轮的轮面与被测者接触的位置。

10.根据权利要求9所述的脊柱测量装置，其特征在于，

所述第三传感器为压力传感器；

和/或，所述第三传感器为电容传感器。

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