[發明專利]一種骨骼智能矯形系統

在審

• 申請號: 202010796206.5
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111904682A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 蔡林;閆飛飛;劉智博;肖凌飛;趙亞楠;黃華溢
• 申請（專利權）人: 武漢大學中南醫院
• 主分類號: A61F5/01
• 分類號: A61F5/01;G06F3/0488;G16H40/63;G16H50/30;H02J7/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 徐紹新

本發明公開了一種骨骼智能矯形系統，包括矯形裝置和電源裝置，所述矯形裝置由若干個形狀記憶合金棒組成，所述形狀記憶合金棒上設有溫度傳感器和應力傳感器，該系統還包括控制器，所述溫度傳感器和應力傳感器分別將采集到的數據傳輸到控制器，控制器對數據進行讀取，然后根據讀取結果對電源裝置的輸出進行自動控制。本發明能減少手動控制的主觀性，提高操作的靈敏性，實現形狀記憶合金棒的智能調控，同時還具有舒適性、安全性、依從性好，使用方便等優點。

技術領域

本發明涉及一種骨骼智能矯形系統，屬于醫療器械領域。

背景技術

骨骼畸形不但會引發駝背、高低肩、長短腿、骨骼發育不對稱等外在畸形，還會引起臟器發育畸形和功能障礙，嚴重的可導致心肺衰竭、癱瘓乃至死亡。通過醫療輔具的方式幫助輕度畸形的患者矯正是最普遍、最可靠的治療方法。然而目前的矯形裝置多是一次成型，不具備智能變形和智能調控的功能，治療周期長且經濟成本較高，支具使用的硬質材料不具備超彈性，往往也會在治療過程中帶來極大的不舒適感甚至損傷人體，這些缺陷均導致患者依從性比較差，矯形效果不滿意。

自20世紀60年代發現鎳鈦形狀記憶合金以來，該材料已廣泛應用于航空航天、冶金、制造等諸多領域。鎳鈦合金由于具有良好的形狀記憶效應、超彈性、低磁性、耐磨性、抗疲勞性和生物相容性，在醫學領域也有著廣泛的應用。例如，各種體內固定裝置，如正畸弓絲、U形釘、肋骨爪、腓骨環抱器、腕三角融合器、椎間融合器等，廣泛應用于血管支架、血管栓塞器、血管吻合器、腸吻合器等手術以及制造各種新型假肢和矯形器等醫療器械。

與已有的骨骼矯形器相比，鎳鈦合金能夠在電流、磁場、加熱等條件下自動產生形變，而且形變量可控，因此適應性更好，使用更加舒適，安全性也更高。但是，現有的基于鎳鈦形狀記憶合金的骨骼矯形裝置仍處于應用開發的初始階段，存在智能化程度低，操作不靈敏等缺陷，需要研發一種新的骨骼矯形系統，一方面可以利用記憶合金本身的超彈性提供持續的矯形力，另一方面可以智能控制合金的形變量，進而提供動態可調節的矯形力，從而提高矯形的準確性、靈敏性和療效。

發明內容

本發明的目的是提供一種骨骼智能矯形系統，該系統利用鎳鈦合金的形狀記憶功能，結合先進的智能檢測控制與傳感器，實現了對骨骼矯形的自動控制，同時還提高了矯形效果以及使用的舒適性和安全性。

上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種骨骼智能矯形系統，包括矯形裝置和電源裝置，所述矯形裝置由若干個形狀記憶合金棒組成，所述形狀記憶合金棒與電源裝置電連接，所述電源裝置用于向每一個形狀記憶合金棒獨立輸出電流并使其產生形變，所述形狀記憶合金棒上設有溫度傳感器和應力傳感器，所述溫度傳感器用于采集形狀記憶合金棒的發熱溫度，所述應力傳感器用于采集形狀記憶合金棒形變后與人體接觸部位產生的壓力，該系統還包括控制器，所述控制器設有輸入裝置、存儲芯片和微處理器，所述輸入裝置用于使用者向存儲芯片輸入控制指令，所述溫度傳感器和應力傳感器分別與存儲芯片通過數據線連接并將采集到的數據傳輸到存儲芯片，所述微處理器用于讀取存儲芯片中數據并向電源裝置發出的輸出電流的指令。

優選地，所述電源裝置包括儲能裝置和供能裝置，所述儲能裝置用于為整個系統提供能量來源，可以為蓄電池，所述供能裝置用于根據微處理器的指令分別向每一個形狀記憶合金棒輸出電流。

優選地，所述輸入裝置為液晶觸控屏。

優選地，該系統還包括穿戴式人體生理信號采集裝置，用于采集人體的生理信號，并將采集到生理信號傳輸到存儲芯片。

進一步優選地，所述穿戴式人體生理信號采集裝置通過藍牙與存儲芯片進行數據連接。

進一步優選地，所述生理信號包括體溫、血氧和心率。

優選地，該系統還包括加速度傳感器，用于感知骨骼的運動狀態，所述加速度傳感器將采集到的數據傳輸到存儲芯片。