CN109387246A - 一种矫形器穿戴监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矫形器穿戴监测装置，包括传感器贴片、控制模块和链接件三部分。该矫形器穿戴监测装置采用可拆卸的卡扣式结构设计，将控制模块置于矫形器外侧，保持矫形器内侧平滑，使穿戴是没有异物感，安装操作简单，降低使用成本，让矫形器的穿戴者、监护人及治疗师，可以直观了解矫形器是否按治疗要求穿戴到位。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于观测矫形器是否按医师要求力度进行穿戴的监测装置。
背景技术
青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)定义为：无明确病因，10岁至骨骼发育成熟期间脊柱向侧方弯曲Cobb角大于10°的脊柱畸形，是一种包括冠状面上的侧弯、矢状面上的失平衡和椎体在横轴位上旋转在内的三维畸形。由于在***的生长速度变快是脊柱侧凸进展的危险因素，因此青少年是AIS高危人群。流行病学研究表明，中国大陆地区中小学生AIS患病率为0.93％。其中女性的患病率更高，女性患脊柱侧凸的几率高于是男性。对于发病年龄较小的AIS患者，病情发展往往很迅速。
如不及时干预，可造成脊柱运动功能障碍或骨盆倾斜后的跛行；还可因胸廓畸形而造成心肺功能障碍，在畸形严重的病儿，甚至早期出现心肺功能的衰竭；另外，少数可造成脊髓压迫而致下肢瘫痪及排便功能障碍。因此需要早发现、早干预，减少其并发症，延缓或防止脊柱形态的畸形是治疗干预的第一要务。通过及时纠正脊柱两侧生物力学的不平衡，减轻疼痛，改善形态，提高功能和生活质量。
矫形器(也称“支具”)是预防和治疗轻中度特发性脊柱侧凸畸形发展的常用的主要保守治疗方法，可以在避免手术创伤的同时取得显著的矫正效果。矫形器是在脊柱上施加外力，以抵抗在病人生长阶段产生弯曲的力。虽然脊柱矫形器的种类很多，但矫正原理几乎相似，根据SOSORT指南，三点力矫正***被认为是矫正脊柱侧凸的基本生物力学原理，如对于一个给定的胸段弯曲，建议于凸侧后外侧施加一矫正力并结合相应的对抗矫形力，对弯曲进行控制、矫正。即对躯干突起的部位施加压力从而使软组织从凸侧部位(压力区)转移到凹侧部位(释放空间)，从而改变脊柱的生物力学关系，调整关节序列，控制脊柱的运动，改变脊柱肌肉力量和韧带结构的不平衡，达到矫治畸形的目的。
与手术治疗相比，矫形器的治疗方法更加安全可靠，几乎零创伤，副作用较少等诸多优势。根据患者脊柱侧凸的程度，及时为患者提供结构设计合理的矫形器适配服务是取得良好矫正效果的关键。
使用矫形器治疗或预防AIS通常持续数月甚至数年时间，期间患者良好的依从性会直接影响最终的矫正效果。有研究证明，矫正治疗的疗效与每日佩戴时间密切相关。对于处于活泼好动的青少年时期的患者来说，由于佩戴矫形器周期较长，每天佩戴时间太久，不可避免的会对皮肤产生压红，加之周围人群对其异样的看法，对AIS患者的生活质量和心理状况会产生较大的影响，造成对矫形器治疗产生抵触情绪，从而降低治疗的依从性。
因此，让青少年患者在离院之后，长期按治疗要求佩戴矫形器的依从性是巨大的问题。
本设计提供一种装置能实时感知矫形器在患者身上的穿戴情况，并将结果数据远程提供给患者的监护人和治疗师，监护人可及时对患者的异常穿戴进行人为干预，治疗师可在线了解一段时间内患者穿戴矫形器的时间和压迫点的压力变化情况，作为要求复查和后续治疗方案的参考依据。
发明内容
本发明解决的技术问题包括：传统AIS矫形器的设计仅考虑利用生物力学的理论为患者提供物理干预治疗手段，但不能做到对患者矫形器穿戴情况(包括有效穿戴时间、压力位点压力力度)以及患者依从性的监测，而矫形器的穿戴情况和患者依从性是AIS影响治疗效果的关键因素。
同时考虑可能会出现非身体部位压迫矫形器压力位点产生虚假穿戴的情况，本发明在传感器贴片中除了设计有压力传感器外，还增加了温度传感器。只有在压力信号和温度信号都达到预设值时，启动有效穿戴计时，否则将停止有效穿戴计时。一方面，可避免部分依从性差的患者在脱离治疗师或监护人监督的情况小出现“作弊”行为。(例如部分依从性差的患者在上学期间，有可能会脱掉矫形器，并故意用重物压迫传感器，造成用虚假穿戴的情况。)另一方面，也避免一些非人为因素意外压迫到压力传感器，造成非穿戴时间的错误记录。以下为设备具体计算逻辑：
本发明让矫形器的穿戴者、监护人及治疗师，可以直观了解矫形器是否按治疗要求穿戴到位。同时，对于依从性差的穿戴者，监护人和治疗师可以及时进行主动干预，保证矫形器穿戴效果。
治疗师可以通过本发明预设压力值范围，在平时活动、睡觉或康复训练等时，当患者在穿戴过程中压力超出预设范围，可及时向穿戴者、监护人及治疗师提示预警，并及时调整活动状态或治疗干预方案，避免穿戴矫形器造成的压迫损伤(如破皮、压疮、局部缺血或肋骨骨折)。
根据儿童和青少年发展心理学的理论方法，可在本发明的基础上开发趣味游戏，用于提升患者穿戴矫形器的依从性，从而提升治疗效果。
一种矫形器穿戴监测装置，该装置包括传感器贴片、控制模块和链接件；传感器贴片置于矫形器内侧，直接接触身体，用于感知接触点位置的体表温度和矫形器施加于身体矫形部位之间的压力；控制模块置于矫形器外侧，不接触身体，用以对设备的控制和供电，以及对测试数据的接受、分析、传输；连接件用于链接传感器贴片和和控制模块，以及二者之间的型号传输。
上述传感器贴片包括压力传感器、温度传感器、压敏胶贴片；压力创感器用于感知矫形器施加于身体矫形部位之间的压力，温度传感器用于感知矫形器与身体接触点位置之间的体表温度，压敏胶贴片用于将创感器固定于矫形器的内侧。
上述控制模块包括主控元件、记忆存储元件、蓝牙通讯元件、电源元件；主控元件通过链接件与传感器贴片相连，可实时将压力传感器和温度传感器所发出的电信号翻译成压力和温度数值，并判断当前矫形器是否处于有效穿戴状态；记忆存储元件可实时记录主控元件发出的压力和温度数值，并自动记录矫形器有效穿戴时间；蓝牙通讯元件可通过蓝牙通讯协议将实时数据和历史数据传输到接收端；电源元件为可充电电池组，可为主控元件、记忆存储元件、蓝牙通讯元件、压力传感器和温度传感器供电。
上述链接件为卡扣式，使内侧传感器贴片和外侧控制控制模块可拆卸分离。使用时，二者通过中间的卡扣式链接件相链接，卡扣一端连接传感器贴片，另一端连接控制模块；两端均有金属触点，当卡扣扣合在一起时，两端触点相连，可传输电信号；卡扣外径不超过10mm，可在矫形器上指定位置所开的孔穿出，实现置于矫形器内侧的传感器贴片与置于矫形器外侧的控制模块相连。可拆卸的结构设计，将控制模块置于矫形器外侧，保持矫形器内侧平滑，使穿戴是没有异物感。安装操作简单，仅需要在原矫形器上开一个10mm孔即可完成安装。可在不同矫形器之间重复使用，降低使用成本。
上述传感器贴片具有一定柔性，可在0～10°的弧度范围内弯折，以便能贴合贴敷部位的身体弧度。
上述传感器贴片的厚度不大于1.5mm。
附图说明
图1是本发明的穿戴状态示意图；
图2是本发明的平面结构示意图；
图3是本发明的截面结构示意图；
图4是本发明实施案例体格检查图；
图5是本发明实施案例监测结果图；
图6是本发明实施案例监测结果汇总图。
附图标记：
1为矫形器本体，2为传感器贴片，3为压力传感器，4为温度传感器，5为压敏胶贴片，6为控制模块，7为主控元件，8为记忆储存元件，9为蓝牙通讯元件，10为电源元件，11为连接件，12为接收端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本矫形器穿戴感受装置由传感器贴片、控制模块和链接件三部分组成。其中传感器贴片由压力传感器、温度传感器、压敏胶贴片组成，用于感知矫形器与身体接触点位置的压力(检测范围为0～20kPa，精度0.1kPa)和矫形器与身体接触点位置之间的体表温度(检测范围为20～42℃，精度0.5℃)。使用时通过压敏胶贴片用于将创感器固定于矫形器的内侧。
使用时通过卡扣式链接件连接矫形器内侧的传感器贴片和外侧的控制模块。当卡扣扣合在一起时，两端的金属触点相连，可传输电信号实现置于矫形器内侧的传感器贴片与置于矫形器外侧的控制模块相连。
控制模块由主控元件、记忆存储元件、蓝牙通讯元件、电源元件组成。主控模块实时接收到由压力传感器和温度传感器所发出的电信号，并翻译成压力和温度数值，压力和温度数据可存储到记忆存储元件；另外可通过蓝牙通讯元件将压力和温度数据实时传输到接收端(如智能手机、ipad、电脑)。
实施案例
患者：李某，女，12岁(2006年出生)，2018年9月11日首次到我附属医院就诊，主诉患者家属给小朋友洗澡时发现背部有剃刀背***及脊柱弯曲，尚未进行任何治疗。
症状：患者健康状况良好，无腰背痛等症状；
诊断：特发性脊柱侧凸；
体格检查：右肩高1cm，右肩胛骨轻度***，胸廓有轻度顺时针旋转畸形，无明显肋骨隆凸及单侧肌肉挛缩，双侧骨盆对称，双下肢等长。
评定：胸椎主凸Cobb角24°，颈段侧凸Cobb角20°，腰段侧凸Cobb角15°，Rigo分型为B1型吗，顶椎为T8，椎体旋转度数II度，Risser征3级，月经已至但不满1年。
处方：矫形器+运动训练治疗。
矫形器处方描述：矫形器类型为色努式脊柱侧凸矫形器(胸腰骶椎矫形器)，在脊柱凸侧部位(主要是腰椎和胸椎)设计倾斜的平面垫,施加的压力为矢量力，具有方向和大小，在提供矢状面上牵拉力的同时也提供横向平面上的去旋转力，通过多组三点力***在AIS患者脊柱上起生物力学矫正作用：即在脊柱的额状面，矢状面和水平面来牵引，抗旋和免荷,控制侧凸进展。此外，教导患者想象用凹侧肺部吸气凸侧肺部呼气来创造呼吸平衡，引导脊柱主动运动，向脊柱正常生理曲度进展。
穿戴时间：矫形器内穿戴一件较紧身的棉质内衣,内衣的侧方应没有接缝。每天22小时以上，其余时间用于运动训练和个人卫生。起始半个月为适应性穿戴，即每天逐渐增加穿戴时间，直至完全适应。
穿戴方法：开始阶段,在家长帮助下正确穿戴--将矫形器稍拉开,患者侧身穿进。然后将搭扣松松合上,在可能的情况下躺下,再将搭扣拉紧，拉紧搭扣后,将双手放在腰间将矫形器向下压,使脊柱伸展。
使用本发明监测的结果(附表统计)
给患者预设的压力值大小为8.7Kpa-9.5Kpa，体表温度为33℃-39℃，任何一项超过数值均会触发提醒装置，达到预设体表温度及压力大小范围，则自动计时。监测结果如图5和图6。
患者在家长的监督下，每天平均正常穿戴矫形器时间为16.6小时，未达到医生的处方要求。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种矫形器穿戴监测装置，其特征在于：该装置包括传感器贴片、控制模块和链接件；传感器贴片置于矫形器内侧，直接接触身体，用于感知接触点位置的体表温度和矫形器施加于身体矫形部位之间的压力；控制模块置于矫形器外侧，不接触身体，用以对设备的控制和供电，以及对测试数据的接受、分析、传输；连接件用于链接传感器贴片和和控制模块，以及二者之间的型号传输。
2.一种如权利要求1所述的矫形器穿戴监测装置，其特征在于：传感器贴片包括压力传感器、温度传感器、压敏胶贴片；压力创感器用于感知矫形器施加于身体矫形部位之间的压力，温度传感器用于感知矫形器与身体接触点位置之间的体表温度，压敏胶贴片用于将创感器固定于矫形器的内侧。
3.一种如权利要求1所述的矫形器穿戴监测装置，其特征在于：控制模块包括主控元件、记忆存储元件、蓝牙通讯元件、电源元件；主控元件通过链接件与传感器贴片相连，可实时将压力传感器和温度传感器所发出的电信号翻译成压力和温度数值，并判断当前矫形器是否处于有效穿戴状态；记忆存储元件可实时记录主控元件发出的压力和温度数值，并自动记录矫形器有效穿戴时间；蓝牙通讯元件可通过蓝牙通讯协议将实时数据和历史数据传输到接收端；电源元件为可充电电池组，可为主控元件、记忆存储元件、蓝牙通讯元件、压力传感器和温度传感器供电。
4.一种如权利要求1所述的矫形器穿戴监测装置，其特征在于：采用可拆卸的结构设计，内侧传感器贴片和外侧控制控制模块可拆卸分离，使用时，在矫形器本体上压力位点的位置开一个10mm的小孔，将卡扣式连接件从小孔穿过，卡扣式链接件的内侧一端连接传感器贴片，外侧一端连接控制模块；两端均有金属触点，当卡扣扣合在一起时，两端触点相连，可传输电信号；卡扣外径不超过10mm，可在矫形器上指定位置所开的孔穿出，实现置于矫形器内侧的传感器贴片与置于矫形器外侧的控制模块相连。不使用时，可将卡扣打开，将传感器贴片和控制模块分离后，把整个监测装置从矫形器上卸下来。后续也再可在安装到其他矫形器上，重复使用。
5.一种如权利要求1所述的矫形器穿戴监测装置，其特征在于：传感器贴片具有一定柔性，可在0～10°的弧度范围内弯折，以便能贴合贴敷部位的身体弧度。
6.一种如权利要求1所述的矫形器穿戴监测装置，其特征在于：传感器贴片的厚度不大于1.5mm。
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