一種可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種用于特發(fā)性脊柱矯形的脊椎側(cè)彎康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]脊柱側(cè)凸是指脊柱發(fā)生橫向異常彎曲?，F(xiàn)有研究表明，脊柱側(cè)凸不僅導(dǎo)致患者外觀畸形，還嚴(yán)重危及人體的消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、骨骼組織和神經(jīng)系統(tǒng)。脊柱病態(tài)彎曲擠壓骨骼、肌肉、神經(jīng)和內(nèi)臟等，使人產(chǎn)生疼痛，嚴(yán)重時(shí)甚至累及脊髓，導(dǎo)致人體機(jī)能喪失，出現(xiàn)完全性或不完全性癱瘓。特別是對(duì)于青少年骨骼發(fā)育時(shí)期，如未接受治療，病情有嚴(yán)重惡化趨勢(shì)。
[0003]脊椎側(cè)彎治療主要有手術(shù)療法和非手術(shù)療法兩種。其中手術(shù)療法風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)于特發(fā)性脊椎側(cè)彎青少年患者主要采用非手術(shù)療法。近年來(lái)，非手術(shù)療法主要應(yīng)用脊椎側(cè)彎矯形器，且研究表明脊椎側(cè)彎矯形器能夠有效阻止青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸進(jìn)一步惡化，避免手術(shù)治療。目前典型脊椎側(cè)彎矯形器主要有密爾沃基(Milwaukee)型[主要適用于年齡較小，20— 50度側(cè)凸，病情進(jìn)展緩慢的脊柱側(cè)凸患者〕、波士頓(Boston)型矯形器[主要適用于腰部側(cè)凸患者〕、大阪醫(yī)大(0MC)型矯形器、法國(guó)人發(fā)明的色努(Cheneau)型矯形器[適用于第6胸椎以下，45度左右的側(cè)凸患者〕及其改型CBW(色努一波士頓一威士巴登)型矯形器等。但此類(lèi)固定矯形器順應(yīng)性差，限制患者肌肉發(fā)育，妨礙患者正常生活。為改善順應(yīng)性，近期提出了采用柔性帶方式實(shí)現(xiàn)矯形的SpineCor矯形概念，增強(qiáng)了患者佩戴舒適性，改善了患者身體機(jī)能靈活性，但降低了矯形效果。綜合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及醫(yī)療應(yīng)用表明，現(xiàn)有脊柱側(cè)凸矯形器均為被動(dòng)矯形器，矯正力無(wú)法良好控制；制作及佩戴需根據(jù)臨床醫(yī)師或技師的經(jīng)驗(yàn)；沒(méi)有考慮患者姿勢(shì)的改變對(duì)支具所產(chǎn)生矯形力的影響；導(dǎo)致矯形器治療效果有限。而主動(dòng)矯形器(動(dòng)態(tài)矯形器)尚未有學(xué)者研究涉及。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有脊柱側(cè)凸矯形器矯形力無(wú)法控制、順應(yīng)性差等不足，本發(fā)明提供一種新型動(dòng)態(tài)脊柱側(cè)凸矯形器一特發(fā)性脊椎側(cè)彎康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人，通過(guò)智能化機(jī)器人控制方式實(shí)現(xiàn)脊柱側(cè)凸矯形力控制，有效阻止脊椎側(cè)彎的進(jìn)一步惡化，并實(shí)現(xiàn)青少年特發(fā)性脊椎側(cè)彎的康復(fù)治療。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種用于脊椎側(cè)凸矯正的康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人，由上、中、下三層橢圓形矯正環(huán)組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環(huán)固定在患者胸部，下層矯正環(huán)固定在患者胯部，其中上下層矯正環(huán)固定連接。中層矯正環(huán)可以沿固定連接上的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，并通過(guò)鎖緊滑塊鎖緊在軀干的某一位置，中層矯正環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間裝有3個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1:本發(fā)明的康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人正面圖。
[0008]圖2:本發(fā)明的康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人側(cè)面圖。
[0009]圖中:1.環(huán)扣，2.驅(qū)動(dòng)裝置，3.上層矯正環(huán)，4.中層矯正環(huán)(內(nèi)環(huán))，5.轉(zhuǎn)動(dòng)副，6.中層矯正環(huán)(外環(huán))，7.下層矯正環(huán)，8.固定連接，9.導(dǎo)軌，10.鎖緊滑塊.
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明脊柱側(cè)凸康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人的結(jié)構(gòu):其結(jié)構(gòu)由上、中、下三層橢圓形矯正環(huán)組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環(huán)3固定在患者胸部，下層矯正環(huán)7固定在患者胯部，其中上下兩層矯正環(huán)通過(guò)垂直的固定連接8連接。中層矯正環(huán)的外環(huán)6上安裝有一個(gè)滑塊10，該滑塊與所述固定連接上的導(dǎo)軌連接，可以沿固定連接上的導(dǎo)軌9上下移動(dòng)，并通過(guò)鎖緊滑塊10可將外環(huán)固定在軀干的不同位置，中層矯正環(huán)的內(nèi)環(huán)4和外環(huán)6之間通過(guò)3組可伸縮的驅(qū)動(dòng)裝置2連接，驅(qū)動(dòng)裝置2與中層矯正環(huán)的內(nèi)環(huán)4，中層矯正環(huán)的外環(huán)6之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副5連接。為了使患者穿戴方便，上層矯正環(huán)3，中層矯正環(huán)內(nèi)環(huán)4，下層矯正環(huán)7的前部均裝有環(huán)扣，方便拆卸。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮，從而實(shí)時(shí)改變驅(qū)動(dòng)力的大小
[0011]所述康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)被限制在中層矯正環(huán)所在的平面內(nèi)，3組驅(qū)動(dòng)裝置在中層矯正環(huán)平面內(nèi)提供3個(gè)自由度，通過(guò)中層矯正環(huán)外環(huán)6固定在不同高度，該康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人可以作用在患者軀干的不同部位。
[0012]所述康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置可以采用電動(dòng)，液壓，氣動(dòng)等多種不同的驅(qū)動(dòng)方式。
[0013]所述康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人采用力控制模式，可以持續(xù)不斷的對(duì)患者施加矯正力(力矩)，而在患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)裝置隨著患者的運(yùn)動(dòng)而自由伸縮，不阻礙患者的正常運(yùn)動(dòng)。在保證治療效果的前提下，極大提升了產(chǎn)品的舒適性與方便性。
[0014]所述機(jī)器人由醫(yī)生根據(jù)康復(fù)方案，主動(dòng)控制矯正環(huán)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所述力傳感器，實(shí)時(shí)記錄醫(yī)生主動(dòng)控制下的力曲線；之后可根據(jù)該力曲線，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮，再現(xiàn)康復(fù)方案。
[0015]本發(fā)明采用矯形力動(dòng)態(tài)可調(diào)方式對(duì)特發(fā)性青少年脊椎側(cè)彎患者進(jìn)行康復(fù)治療。使用本發(fā)明時(shí)，先將上層矯正環(huán)和下層矯正環(huán)分別固定在患者胸部和胯部，根據(jù)對(duì)患者檢測(cè)到的患者脊柱側(cè)凸的位置，通過(guò)導(dǎo)軌上的的鎖緊滑塊將中層矯正環(huán)固定在軀干上脊椎側(cè)凸的位置。本發(fā)明采用主動(dòng)力控制矯正環(huán)，對(duì)患者進(jìn)行脊椎側(cè)彎矯正，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器頂端的力傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)矯正環(huán)與身體之間的相互作用力，與給定力之間構(gòu)成力閉環(huán)，同時(shí)根據(jù)患者舒適程度和康復(fù)情況實(shí)時(shí)的改變驅(qū)動(dòng)力的大小，靈活的調(diào)整康復(fù)方案，使患者達(dá)到最佳的康復(fù)狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄最佳康復(fù)狀態(tài)的力曲線，再次使用時(shí)將最佳狀態(tài)的力的變化規(guī)律作為指令信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器中，使矯形器重復(fù)工作在最佳狀態(tài)，達(dá)到最佳的治療效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人，其特征在于:該機(jī)器人包括上、中、下三層橢圓形矯正環(huán)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中 所述三層矯正環(huán)呈與患者軀干匹配整體曲線形狀，上層矯正環(huán)用于套在患者胸部，下層矯正環(huán)用于套在患者胯部，上下兩層矯正環(huán)通過(guò)一個(gè)垂直的固定連接裝置相連接，中層矯正環(huán)包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)上安裝有一個(gè)滑塊，該滑塊與所述固定連接裝置上的導(dǎo)軌連接，可沿著該導(dǎo)軌上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)外環(huán)上下移動(dòng)，該滑塊可以被鎖緊在該導(dǎo)軌上，從而將外環(huán)固定在患者軀干的不同位置；所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間通過(guò)三個(gè)可伸縮的驅(qū)動(dòng)裝置連接，驅(qū)動(dòng)裝置與內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。 所述驅(qū)動(dòng)裝置頂端都裝有力傳感器，可實(shí)時(shí)檢測(cè)矯正環(huán)與患者軀干之間的相互作用力； 所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮，從而實(shí)時(shí)改變驅(qū)動(dòng)力的大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人，其特征在于:由醫(yī)生根據(jù)康復(fù)方案，主動(dòng)控制矯正環(huán)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所述力傳感器，實(shí)時(shí)記錄醫(yī)生主動(dòng)控制下的力曲線；之后可根據(jù)該力曲線，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮，再現(xiàn)康復(fù)方案。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人，其中三層矯正環(huán)前部均裝有環(huán)扣。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人，其中驅(qū)動(dòng)裝置采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或者氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側(cè)彎康復(fù)治療機(jī)器人，其特征在于:該機(jī)器人在力控制模式下，能夠持續(xù)不斷的對(duì)患者施加矯正力；而在非力控制模式下，驅(qū)動(dòng)裝置隨著患者的運(yùn)動(dòng)而自由伸縮。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于脊椎側(cè)凸矯正的康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人，由上、中、下三層橢圓形矯正環(huán)組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環(huán)固定在患者胸部，下層矯正環(huán)固定在患者胯部，其中上下層矯正環(huán)固定連接。中層矯正環(huán)可以沿固定連接上的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，并通過(guò)鎖緊滑塊鎖緊在軀干的某一位置，中層矯正環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間裝有3個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明通過(guò)智能化機(jī)器人控制方式實(shí)現(xiàn)脊柱側(cè)凸矯形力控制，有效阻止脊椎側(cè)彎的進(jìn)一步惡化，并實(shí)現(xiàn)青少年特發(fā)性脊椎側(cè)彎的康復(fù)治療。
【IPC分類(lèi)】A61F5/01
【公開(kāi)號(hào)】CN105250061
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510404892
【發(fā)明人】楊熾夫
【申請(qǐng)人】哈爾濱天愈康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年7月10日