[发明专利]一种可穿戴式平面三自由度脊柱侧弯康复治疗机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械领域，具体涉及一种用于特发性脊柱矫形的脊椎侧弯康复医疗机器人。

背景技术

脊柱侧凸是指脊柱发生横向异常弯曲。现有研究表明，脊柱侧凸不仅导致患者外观畸形，还严重危及人体的消化系统、内分泌系统、肌肉系统、骨骼组织和神经系统。脊柱病态弯曲挤压骨骼、肌肉、神经和内脏等，使人产生疼痛，严重时甚至累及脊髓，导致人体机能丧失，出现完全性或不完全性瘫痪。特别是对于青少年骨骼发育时期，如未接受治疗，病情有严重恶化趋势。

脊椎侧弯治疗主要有手术疗法和非手术疗法两种。其中手术疗法风险较大，对于特发性脊椎侧弯青少年患者主要采用非手术疗法。近年来，非手术疗法主要应用脊椎侧弯矫形器，且研究表明脊椎侧弯矫形器能够有效阻止青少年特发性脊柱侧凸进一步恶化，避免手术治疗。目前典型脊椎侧弯矫形器主要有密尔沃基(Milwaukee)型[主要适用于年龄较小,20—50度侧凸,病情进展缓慢的脊柱侧凸患者〕、波士顿(Boston)型矫形器[主要适用于腰部侧凸患者〕、大阪医大(OMC)型矫形器、法国人发明的色努(Cheneau)型矫形器[适用于第6胸椎以下,45度左右的侧凸患者〕及其改型CBW(色努一波士顿一威士巴登)型矫形器等。但此类固定矫形器顺应性差，限制患者肌肉发育，妨碍患者正常生活。为改善顺应性，近期提出了采用柔性带方式实现矫形的SpineCor矫形概念，增强了患者佩戴舒适性，改善了患者身体机能灵活性，但降低了矫形效果。综合国内外研究现状及医疗应用表明，现有脊柱侧凸矫形器均为被动矫形器，矫正力无法良好控制；制作及佩戴需根据临床医师或技师的经验；没有考虑患者姿势的改变对支具所产生矫形力的影响；导致矫形器治疗效果有限。而主动矫形器(动态矫形器)尚未有学者研究涉及。。

发明内容

为了克服现有脊柱侧凸矫形器矫形力无法控制、顺应性差等不足,本发明提供一种新型动态脊柱侧凸矫形器—特发性脊椎侧弯康复医疗机器人，通过智能化机器人控制方式实现脊柱侧凸矫形力控制，有效阻止脊椎侧弯的进一步恶化，并实现青少年特发性脊椎侧弯的康复治疗。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于脊椎侧凸矫正的康复医疗机器人，由上、中、下三层椭圆形矫正环组成，呈与患者躯干匹配整体曲线形状。上层矫正环固定在患者胸部，下层矫正环固定在患者胯部，其中上下层矫正环固定连接。中层矫正环可以沿固定连接上的导轨上下移动，并通过锁紧滑块锁紧在躯干的某一位置，中层矫正环的内环和外环之间装有3个驱动装置。

附图说明

图1：本发明的康复医疗机器人正面图。

图2：本发明的康复医疗机器人侧面图。

图中：1.环扣，2.驱动装置，3.上层矫正环，4.中层矫正环(内环)，5.转动副，6.中层矫正环(外环)，7.下层矫正环，8.固定连接，9.导轨，10.锁紧滑块.

具体实施方式

本发明脊柱侧凸康复医疗机器人的结构：其结构由上、中、下三层椭圆形矫正环组成，呈与患者躯干匹配整体曲线形状。上层矫正环3固定在患者胸部，下层矫正环7固定在患者胯部，其中上下两层矫正环通过垂直的固定连接8连接。中层矫正环的外环6上安装有一个滑块10，该滑块与所述固定连接上的导轨连接，可以沿固定连接上的导轨9上下移动，并通过锁紧滑块10可将外环固定在躯干的不同位置，中层矫正环的内环4和外环6之间通过3组可伸缩的驱动装置2连接，驱动装置2与中层矫正环的内环4，中层矫正环的外环6之间通过转动副5连接。为了使患者穿戴方便，上层矫正环3，中层矫正环内环4，下层矫正环7的前部均装有环扣，方便拆卸。计算机控制系统可控制所述驱动装置的伸缩，从而实时改变驱动力的大小

所述康复医疗机器人的运动被限制在中层矫正环所在的平面内，3组驱动装置在中层矫正环平面内提供3个自由度，通过中层矫正环外环6固定在不同高度，该康复医疗机器人可以作用在患者躯干的不同部位。

所述康复医疗机器人的驱动装置可以采用电动，液压，气动等多种不同的驱动方式。

所述康复医疗机器人采用力控制模式，可以持续不断的对患者施加矫正力(力矩)，而在患者进行运动的时候，驱动装置随着患者的运动而自由伸缩，不阻碍患者的正常运动。在保证治疗效果的前提下，极大提升了产品的舒适性与方便性。

所述机器人由医生根据康复方案，主动控制矫正环，计算机控制系统根据所述力传感器，实时记录医生主动控制下的力曲线；之后可根据该力曲线，控制所述驱动装置的伸缩，再现康复方案。

本发明采用矫形力动态可调方式对特发性青少年脊椎侧弯患者进行康复治疗。使用本发明时，先将上层矫正环和下层矫正环分别固定在患者胸部和胯部，根据对患者检测到的患者脊柱侧凸的位置，通过导轨上的的锁紧滑块将中层矫正环固定在躯干上脊椎側凸的位置。本发明采用主动力控制矫正环，对患者进行脊椎侧弯矫正，根据驱动器顶端的力传感器，实时检测矫正环与身体之间的相互作用力，与给定力之间构成力闭环，同时根据患者舒适程度和康复情况实时的改变驱动力的大小，灵活的调整康复方案，使患者达到最佳的康复状态，通过计算机记录最佳康复状态的力曲线，再次使用时将最佳状态的力的变化规律作为指令信号输入到驱动器中，使矫形器重复工作在最佳状态，达到最佳的治疗效果。