一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器及其使用方法与流程

本发明涉及一复健器材，尤其涉及一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器。

背景技术：

脊柱的主要功能在于支持体重和传递重力负荷、参与运动并维持人体维持稳定。一项权威调查显示，我国80％以上的青少年脊柱处于亚健康状态，其中脊柱疾病的发病率高达25％以上。目前，采用矫形器治疗脊柱侧弯cobb角在25°～45°范围内的脊柱侧弯是一种重要的手段，经过大量研究以及长期的临床应用其治疗效果得到了广泛的认可。然而，已有的脊柱矫形器外观样式的设计感不足，而且仅能对侧弯脊柱进行简单的物理固定和矫正，尤其缺乏与智能系统联结的相关功能，无法对用户的脊柱侧弯情况进行数据化的分析和矫正。

随着诸如铝合金、镁合金、abs钛合金等合金技术的发展，这些质轻、高强度、耐腐蚀的合金材料越来越多的用于复健器材相关的产品制造中，愈加小型化、数据化的传感器和投影技术，使随身佩带类型的复健器材对用户的相关生理数据进行实时监测并连接智能机进行数据分析成为可能，在短距离、高稳定的蓝牙数据传输技术下，为脊柱侧弯的用户提供适合个人的矫正方案。

然而，在脊柱矫形器治疗脊柱侧弯患者过程中，我们往往忽略其自身主动矫形因素对矫形效果的影响，且该因素与外部矫形手段的结合并不成熟。研究表明，有目的的呼吸训练，可以提高呼吸肌功能，增加肺活量，实现对脊柱僵硬程度的改变以进一步提高矫形效果，从而通过内在迸发力量来使凹侧突出的椎体逐渐恢复。在此过程中，呼吸压力的变化将是一个重要的指标，可以用于判断患者的动作与正确地矫正动作是否吻合。因此，如何结合矫形器的矫正作用，发挥脊柱侧

弯患者的主动矫形优势，是在脊柱矫形器上进行研究和创新的关键点。基于此，本发明提出一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器的设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于充分配合应用现有的材料和数据检测技术，提供的一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器，对用户的呼吸力、肺活量和脊柱侧弯角度进行检测，通过投影装置和微信小程序呈现矫正方案，从而使用户通过呼吸对侧弯脊柱进行数据化的主动性矫正。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器，包括矫形器支具、后背外骨骼、绑带、传感器装置、投影装置、呼吸灯；

所述矫形器支具，其前半部分佩戴于用户腹部，后半部分佩戴于用户的肩部至骨盆处，以实现对用户侧弯脊柱的胸椎和腰椎部分进行矫正；

所述后背外骨骼，佩戴于用户背部，分布于胸椎至骨盆的位置，用以维持用户的腰椎和身体的稳定；

所述绑带，分布于脊柱矫形器两侧的支具外侧，以实现脊柱矫形器对用户身体的绑定；

所述传感器装置，包括压力传感器和角度传感器，内嵌于矫形器支具的两侧，用于检测用户的呼吸压力和脊柱侧弯角度并实现实时的数据传输；

所述投影装置，位于矫形器支具前半部分的中心位置，用于接收检测到的数据并进行存储和分析，生成矫正方案并在用户面前投射；投射的内容包括人体骨骼图、矫正情况、吻合程度和方案文字；

所述呼吸灯，内嵌于矫形器支具前半部分的两侧和后背外骨骼的顶端，当用户的呼吸矫正情况与所提供方案的吻合程度低于80％时，呼吸灯呈现红色，等于或高于80％时，呈现蓝色。

在一较佳实施例中：所述矫形器支具的材质为abs钛合金。

在一较佳实施例中：所述后背外骨骼的材质为abs钛合金。

在一较佳实施例中：所述绑带的材质为pa塑料尼龙颗粒和抗老化uv原料相结合；所述绑带的缠绕路径在背部外骨骼底端进行转折，通过魔术贴粘合固定。

在一较佳实施例中：所述压力传感器为薄膜压力传感器，通过分布于矫形器支具中的压力贴片检测用户的呼吸压力和肺活量.

在一较佳实施例中：所述角度传感器，通过红外线扫描技术检测用户脊柱侧弯角度。

在一较佳实施例中：所述投影装置的操作盘上包含三个按钮，从外到内分别为脊柱矫形器总开关、呼吸灯开关和投影开关。

在一较佳实施例中：还包括微信小程序，作为矫正方案的辅助呈现介质，通过蓝牙数据传输技术，呈现人体骨骼图、用户呼吸力和肺活量和侧弯角度的实时数据、数据曲线图、数据变化情况、百分制矫正总结、下次矫正方案预提。

本发明还提供了如上所述的基于引导患者呼吸来实现主动矫正的脊柱矫形器的使用方法，包括以下步骤：

a1、用户佩戴脊柱矫形器，绑定绑带后按下总开关；

a2、矫形器自动进行通讯调试并启动压力传感器和角度传感器；

a3、传感器检测并传输数据后，投影装置自动投射矫正方案，并将数据分析呈现于手机的微信小程序上；

a4、呼吸灯根据用户矫正情况进行颜色变换，用户可手动开关呼吸灯和投影装置。

a5、矫正结束后，微信小程序预测并提出下次矫正方案。

本发明的有益效果是：

1.质轻高强度的支具材质对用户的负重几乎可以忽略不计；

2.该脊柱矫形器外观设计富有科技感，操作简洁，具有视觉和触觉上的双重亲和力；

3.对用户相关生理参数的实时监测可以使矫正方案的提供更加有效率、更加科学；

4.投影装置和微信小程序的方案呈现各有重点，可有效节约用户的注意力；

5.每次矫正完毕后对用户矫正情况的百分制总结和下次预测，可有效增加用户脊柱矫正的整体性和可持续性，并使用户产生成就感，增加产品的整体亲和力。

附图说明

图1是本发明的一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器的整体示意图。

图2是本发明的一种基于引导患者呼吸的脊柱主动矫形器的整体爆炸图。

图3是本发明的矫形器支具的爆炸图。

图4是本发明的后背外骨骼的爆炸图。

图5是本发明的绑带的爆炸图。

图6是本发明的传感器装置的爆炸图。

图7是本发明的投影装置的爆炸图。

图8是本发明的呼吸灯的爆炸图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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发明中的具体含义。

参见图1-图8所示，本实施例公开了一种基于引导患者呼吸来实现主动矫正的脊柱矫形器，主要包括矫形器支具1、后背外骨骼5、绑带6、传感器装置3、投影装置2、呼吸灯4、微信小程序；

所述矫形器支具1，其前半部分8佩戴于用户腹部，后半部分7佩戴于用户的肩部至骨盆处，以实现对用户侧弯脊柱的胸椎和腰椎部分进行矫正；所述后背外骨骼5，佩戴于用户背部，分布于胸椎至尾椎骨的位置，用以维持用户的腰椎和身体的总体稳定；所述绑带6，分布于脊柱矫形器两侧的支具外侧，以实现脊柱矫形器对用户身体的绑定；所述传感器装置3，包括压力传感器和角度传感器，内嵌于矫形器支具的两侧，用于检测用户的呼吸压力和脊柱侧弯角度并实现实时的数据传输，为提出相应的矫正方案提供数据基础；所述投影装置2，位于矫形器支具前半部分的中心位置，用于接收检测到的数据并进行存储和分析，生成矫正方案并在用户面前投射，重点在于显示人体骨骼图、矫正情况、吻合程度和方案文字，以实现实时的方案呈现；所述呼吸灯4，内嵌于矫形器支具前半部分的两侧39和后背外骨骼的顶端36，当用户的呼吸矫正情况与所提供方案的吻合程度低于80％时，呼吸灯呈现红色，等于或高于80％时，呈现蓝色，以实现对用户矫正情况的提醒作用，同时增加脊柱矫形器本身的设计感和科技感；所述微信小程序，作为矫正方案的辅助呈现介质，重点在于对数据进行分析并监测整体矫正情况。

优选的，所述矫形器支具的材质为abs钛合金，是该脊柱矫形器的整体结构框架，以实现对用户侧弯脊柱的胸椎和腰椎部分进行矫正。

优选的，所述后背外骨骼5的材质为abs钛合金，包括呼吸灯柱11、绑带转折柱12、骨骼柱13、骨骼块14、外骨骼钉15五个部分，以实现维持用户的腰椎和身体的总体稳定。

优选的，所述绑带6的材质为pa塑料尼龙颗粒和抗老化uv原料相结合，分布于脊柱矫形器两侧的支具外侧，包括卡扣16、连接环17、魔术贴绑带魔术贴18，其缠绕路径在背部外骨骼底端的转折柱12进行转折，通过魔术贴18粘合固定，以实现脊柱矫形器对用户身体的绑定。

优选的，所述传感器装置3还包括传感器电池19、红外线扫描装置20、蓝牙传输器21、压力传感器芯片22、角度传感器芯片23、线路板24、压力贴片25，用于检测用户的呼吸压力和脊柱侧弯角度并实现实时的数据传输，为提出相应的矫正方案提供数据基础。

优选的，所述压力传感器为薄膜压力传感器，通过分布于矫形器支具中的压力贴片25检测用户的呼吸压力和肺活量，并将数据通过蓝牙传输21技术传至投影装置中，其中呼吸压力一值将在矫正过程中用于判断矫正的吻合程度；所述角度传感器，通过红外线扫描20技术检测用户脊柱侧弯角度，也将数据通过蓝牙传输21技术传至投影装置2中。

优选的，所述投影装置2位于矫形器支具前半部分的中心位置，包括操作盘9、信号传输装置29、电池30、线路排布外壳31、镇流器32、聚光装置33、芯片34、线路板35，其操作盘9上包含三个按钮，从外到内分别为脊柱矫形器总开关26、呼吸灯开关28和投影开关27，该投影装置用于接收检测到的数据并进行存储和分析，生成矫正方案并在用户面前投射，重点在于显示人体骨骼图、矫正情况、吻合程度和方案文字，以实现实时的方案呈现。

优选的，所述呼吸灯4，内嵌于矫形器支具前半部分8的两侧和后背外骨骼的呼吸灯柱11中，当用户的呼吸矫正情况与所提供方案的吻合程度低于80％时，呼吸灯呈现红色，等于或高于80％时，呈现蓝色，以实现对用户矫正情况的提醒作用，同时增加脊柱矫形器本身的设计感和科技感，投影装置操作盘上的按钮28可以对呼吸灯进行开关操作。

优选的，所述微信小程序，作为矫正方案的辅助呈现介质，通过蓝牙数据传输技术，呈现人体骨骼图、用户呼吸力和肺活量和侧弯角度的实时数据、数据曲线图、数据变化情况、百分制矫正总结、下次矫正方案预提，其中重点在于对数据进行分析并监测整体矫正情况。

指导脊柱侧弯患者进行呼吸以实现脊柱主动矫正的脊柱矫形器的使用方法，包括以下步骤：

a1、用户佩戴脊柱矫形器，绑定绑带6后按下总开关27；

a2、矫形器自动进行通讯29调试并启动压力传感器和角度传感器；

a3、传感器3检测并传输数据后，投影装置2自动投射矫正方案，并将数据分析呈现于手机的微信小程序上；

a4、呼吸灯4根据用户矫正情况进行颜色变换，用户可手动触碰呼吸灯开关28和投影开关27。

a5、矫正结束后，小程序预测并提出下次矫正方案。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。