一種可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種醫療器械領域，具體涉及一種用于特發性脊柱矯形的脊椎側彎康復醫療機器人。
【背景技術】
[0002]脊柱側凸是指脊柱發生橫向異常彎曲。現有研究表明，脊柱側凸不僅導致患者外觀畸形，還嚴重危及人體的消化系統、內分泌系統、肌肉系統、骨骼組織和神經系統。脊柱病態彎曲擠壓骨骼、肌肉、神經和內臟等，使人產生疼痛，嚴重時甚至累及脊髓，導致人體機能喪失，出現完全性或不完全性癱瘓。特別是對于青少年骨骼發育時期，如未接受治療，病情有嚴重惡化趨勢。
[0003]脊椎側彎治療主要有手術療法和非手術療法兩種。其中手術療法風險較大，對于特發性脊椎側彎青少年患者主要采用非手術療法。近年來，非手術療法主要應用脊椎側彎矯形器，且研究表明脊椎側彎矯形器能夠有效阻止青少年特發性脊柱側凸進一步惡化，避免手術治療。目前典型脊椎側彎矯形器主要有密爾沃基(Milwaukee)型[主要適用于年齡較小，20— 50度側凸，病情進展緩慢的脊柱側凸患者〕、波士頓(Boston)型矯形器[主要適用于腰部側凸患者〕、大阪醫大(0MC)型矯形器、法國人發明的色努(Cheneau)型矯形器[適用于第6胸椎以下，45度左右的側凸患者〕及其改型CBW(色努一波士頓一威士巴登)型矯形器等。但此類固定矯形器順應性差，限制患者肌肉發育，妨礙患者正常生活。為改善順應性，近期提出了采用柔性帶方式實現矯形的SpineCor矯形概念，增強了患者佩戴舒適性，改善了患者身體機能靈活性，但降低了矯形效果。綜合國內外研究現狀及醫療應用表明，現有脊柱側凸矯形器均為被動矯形器，矯正力無法良好控制；制作及佩戴需根據臨床醫師或技師的經驗；沒有考慮患者姿勢的改變對支具所產生矯形力的影響；導致矯形器治療效果有限。而主動矯形器(動態矯形器)尚未有學者研究涉及。。
【發明內容】
[0004]為了克服現有脊柱側凸矯形器矯形力無法控制、順應性差等不足，本發明提供一種新型動態脊柱側凸矯形器一特發性脊椎側彎康復醫療機器人，通過智能化機器人控制方式實現脊柱側凸矯形力控制，有效阻止脊椎側彎的進一步惡化，并實現青少年特發性脊椎側彎的康復治療。
[0005]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:
[0006]—種用于脊椎側凸矯正的康復醫療機器人，由上、中、下三層橢圓形矯正環組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環固定在患者胸部，下層矯正環固定在患者胯部，其中上下層矯正環固定連接。中層矯正環可以沿固定連接上的導軌上下移動，并通過鎖緊滑塊鎖緊在軀干的某一位置，中層矯正環的內環和外環之間裝有3個驅動裝置。
【附圖說明】
[0007]圖1:本發明的康復醫療機器人正面圖。
[0008]圖2:本發明的康復醫療機器人側面圖。
[0009]圖中:1.環扣，2.驅動裝置，3.上層矯正環，4.中層矯正環(內環)，5.轉動副，6.中層矯正環(外環)，7.下層矯正環，8.固定連接，9.導軌，10.鎖緊滑塊.
【具體實施方式】
[0010]本發明脊柱側凸康復醫療機器人的結構:其結構由上、中、下三層橢圓形矯正環組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環3固定在患者胸部，下層矯正環7固定在患者胯部，其中上下兩層矯正環通過垂直的固定連接8連接。中層矯正環的外環6上安裝有一個滑塊10，該滑塊與所述固定連接上的導軌連接，可以沿固定連接上的導軌9上下移動，并通過鎖緊滑塊10可將外環固定在軀干的不同位置，中層矯正環的內環4和外環6之間通過3組可伸縮的驅動裝置2連接，驅動裝置2與中層矯正環的內環4，中層矯正環的外環6之間通過轉動副5連接。為了使患者穿戴方便，上層矯正環3，中層矯正環內環4，下層矯正環7的前部均裝有環扣，方便拆卸。計算機控制系統可控制所述驅動裝置的伸縮，從而實時改變驅動力的大小
[0011]所述康復醫療機器人的運動被限制在中層矯正環所在的平面內，3組驅動裝置在中層矯正環平面內提供3個自由度，通過中層矯正環外環6固定在不同高度，該康復醫療機器人可以作用在患者軀干的不同部位。
[0012]所述康復醫療機器人的驅動裝置可以采用電動，液壓，氣動等多種不同的驅動方式。
[0013]所述康復醫療機器人采用力控制模式，可以持續不斷的對患者施加矯正力(力矩)，而在患者進行運動的時候，驅動裝置隨著患者的運動而自由伸縮，不阻礙患者的正常運動。在保證治療效果的前提下，極大提升了產品的舒適性與方便性。
[0014]所述機器人由醫生根據康復方案，主動控制矯正環，計算機控制系統根據所述力傳感器，實時記錄醫生主動控制下的力曲線；之后可根據該力曲線，控制所述驅動裝置的伸縮，再現康復方案。
[0015]本發明采用矯形力動態可調方式對特發性青少年脊椎側彎患者進行康復治療。使用本發明時，先將上層矯正環和下層矯正環分別固定在患者胸部和胯部，根據對患者檢測到的患者脊柱側凸的位置，通過導軌上的的鎖緊滑塊將中層矯正環固定在軀干上脊椎側凸的位置。本發明采用主動力控制矯正環，對患者進行脊椎側彎矯正，根據驅動器頂端的力傳感器，實時檢測矯正環與身體之間的相互作用力，與給定力之間構成力閉環，同時根據患者舒適程度和康復情況實時的改變驅動力的大小，靈活的調整康復方案，使患者達到最佳的康復狀態，通過計算機記錄最佳康復狀態的力曲線，再次使用時將最佳狀態的力的變化規律作為指令信號輸入到驅動器中，使矯形器重復工作在最佳狀態，達到最佳的治療效果。
【主權項】
1.一種可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人，其特征在于:該機器人包括上、中、下三層橢圓形矯正環、三個驅動裝置和一個計算機控制系統，其中 所述三層矯正環呈與患者軀干匹配整體曲線形狀，上層矯正環用于套在患者胸部，下層矯正環用于套在患者胯部，上下兩層矯正環通過一個垂直的固定連接裝置相連接，中層矯正環包括外環和內環，所述外環上安裝有一個滑塊，該滑塊與所述固定連接裝置上的導軌連接，可沿著該導軌上下移動，從而帶動外環上下移動，該滑塊可以被鎖緊在該導軌上，從而將外環固定在患者軀干的不同位置；所述內環和外環之間通過三個可伸縮的驅動裝置連接，驅動裝置與內環和外環之間通過轉動副連接。 所述驅動裝置頂端都裝有力傳感器，可實時檢測矯正環與患者軀干之間的相互作用力； 所述計算機控制系統可控制所述驅動裝置的伸縮，從而實時改變驅動力的大小。2.根據權利要求1所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人，其特征在于:由醫生根據康復方案，主動控制矯正環，計算機控制系統根據所述力傳感器，實時記錄醫生主動控制下的力曲線；之后可根據該力曲線，控制所述驅動裝置的伸縮，再現康復方案。3.根據權利要求1-2任一項所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人，其中三層矯正環前部均裝有環扣。4.根據權利要求1-3任一項所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人，其中驅動裝置采用電動驅動、液壓驅動或者氣動驅動。5.根據權利要求1所述的可穿戴式平面三自由度脊柱側彎康復治療機器人，其特征在于:該機器人在力控制模式下，能夠持續不斷的對患者施加矯正力；而在非力控制模式下，驅動裝置隨著患者的運動而自由伸縮。
【專利摘要】本發明公開了一種用于脊椎側凸矯正的康復醫療機器人，由上、中、下三層橢圓形矯正環組成，呈與患者軀干匹配整體曲線形狀。上層矯正環固定在患者胸部，下層矯正環固定在患者胯部，其中上下層矯正環固定連接。中層矯正環可以沿固定連接上的導軌上下移動，并通過鎖緊滑塊鎖緊在軀干的某一位置，中層矯正環的內環和外環之間裝有3個驅動裝置。本發明通過智能化機器人控制方式實現脊柱側凸矯形力控制，有效阻止脊椎側彎的進一步惡化，并實現青少年特發性脊椎側彎的康復治療。
【IPC分類】A61F5/01
【公開號】CN105250061
【申請號】CN201510404892
【發明人】楊熾夫
【申請人】哈爾濱天愈康復醫療機器人有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月10日