一种磁软体矫形装置及矫形方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁软体矫形装置及矫形方法。该装置包括：磁软体、应力传感器、磁场发生装置和控制器；磁软体由弹性体基质和磁性颗粒填充物构成；磁软体设置在目标矫形位置，磁性颗粒填充物在磁场发生装置的磁场作用下带动磁软体发生形变，对目标矫形位置进行矫形；在矫形过程中，磁软体始终贴合目标矫形位置，并跟随目标矫形位置的形变而变形；应力传感器设置于磁软体的表面，获取应力信息并传输给控制器；控制器与磁场发生装置连接，磁场发生装置包括磁体线圈和电源，控制器根据应力信息和存储的目标应力信息调节电源的输出，控制磁体线圈产生的磁场。实现了矫形装置矫形力可调，具有贴合性好、经济性和安全性高的效果。经济性和安全性高的效果。经济性和安全性高的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种磁软体矫形装置及矫形方法


[0001]本专利技术属于医疗器械
，更具体地，涉及一种磁软体矫形装置及矫形方法。

技术介绍

[0002]矫形装置常用于骨科、牙科等具有矫形需求的医疗领域。如脊柱后凸、脊柱侧弯等骨骼畸形疾病不仅会导致驼背、高低肩等骨骼外在畸形，还有可能引起人体脏器畸形与功能障碍，甚至引发重大疾病。对于此类骨骼畸形疾病，目前常用诸如外骨骼、骨外固定支架等矫形、固定装置来进行治疗。而在牙齿矫形领域，常用钢丝配合托槽进行矫形，该矫形装置存在钢丝松紧无法调节、异物感强等不足。诸如上述骨科、牙科和其他领域的现有矫形装置大多是由刚性材料制成的，不具备适应矫形需求而变形的能力，在矫形的长治疗周期中给患者身体带来异物感和不适感，且经济成本较高。这些缺陷常导致矫形过程较为痛苦，矫形效果不满意。
[0003]磁软体材料是一种将磁性填料嵌入软聚合物基体中形成的软复合材料。与传统刚性材料相比，磁软体材料可以产生大的动态变形，且具有良好的生物相容性，在磁场下进行无约束、快速和可逆的多自由度运动。通过调节磁场的大小、方向和分布，可以对磁软体材料进行灵活操控，从而能够主动适应外部环境。此外，磁场可以穿透诸如空气、水或人体等多种介质。因此，磁软体材料广泛应用于医疗领域。与已有的各医疗领域矫形器相比，磁软体材料既能够产生可控的矫形力，又能够随着矫形而变形，适合长期矫形的需求。
[0004]传统刚性材料矫形装置如支架等不能随矫形进程发生良好的跟踪变形，矫形力不可调，不适合长期矫形的需求，需要跟随矫形进程进行不断的调整，缺乏舒适性、安全性和经济性。

技术实现思路

[0005]针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种磁软体矫形装置及矫形方法，旨在解决传统刚性材料矫形装置不能发生变形、矫形力不可调，需要跟随矫形进程进行不断的调整，缺乏舒适性和安全性的问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种磁软体矫形装置，包括：磁软体、应力传感器、磁场发生装置和控制器；
[0007]所述磁软体由弹性体基质和磁性颗粒填充物构成；其中，所述弹性体基质为水凝体或软弹性体，所述磁性颗粒填充物包括软磁性颗粒和硬磁性颗粒；
[0008]所述磁软体设置在目标矫形位置，所述磁性颗粒填充物在所述磁场发生装置的磁场作用下带动所述磁软体发生形变，对目标矫形位置进行矫形；在矫形过程中，所述磁软体始终贴合所述目标矫形位置，并跟随所述目标矫形位置的形变而发生变形；
[0009]所述应力传感器设置于所述磁软体的表面，用于获取所述磁软体的应力信息并传输给控制器；
[0010]所述控制器与所述磁场发生装置连接，所述磁场发生装置包括磁体线圈和电源，
所述控制器用于根据所述磁软体的应力信息和存储的目标应力信息调节所述电源的输出，从而控制所述磁体线圈产生的磁场。
[0011]可选的，所述磁场发生装置产生静态磁场和高频交变磁场，所述静态磁场包括均匀磁场和梯度磁场。
[0012]可选的，所述硬磁性颗粒在所述静态磁场的作用下受到磁力矩和磁力，从而带动所述弹性体基质发生形变。
[0013]可选的，所述软磁性颗粒在所述高频交变磁场的作用下发热，对附近区域进行加热。
[0014]可选的，还包括温度传感器；所述温度传感器设置于所述磁软体的表面，用于获取所述磁软体表面的温度信息并传输给控制器，所述控制器根据温度信息和目标温度对所述磁场发生装置产生的磁场进行调节。
[0015]可选的，所述磁场发生装置还包括充能模块和储能模块；
[0016]所述充能模块用于连接市电，将电能存储于所述储能模块；
[0017]所述储能模块用于作为电源对所述磁体线圈供电产生磁场。
[0018]可选的，所述磁场发生装置还包括显示装置；所述显示装置与所述控制器连接，用于显示所述应力传感器和所述温度传感器的参数。
[0019]可选的，所述磁场发生装置为穿戴式或固定式。
[0020]第二方面，本专利技术还提供了一种磁软体矫形方法，应用如第一方面中任一项所述的磁软体矫形装置，包括：
[0021]通过所述应力传感器获取所述磁软体的应力信息并传输给控制器；
[0022]所述控制器根据获取的应力信息判断矫形处的状态，并根据存储的目标应力信息调节所述磁场发生装置的电源的输出，从而控制磁体线圈产生的磁场。
[0023]可选的，还包括：
[0024]通过所述温度传感器获取所述磁软体表面的温度信息，并传输给所述控制器；
[0025]所述控制器根据获取的温度信息和存储的目标温度对所述磁场发生装置产生的电源的输出进行调节，从而控制磁体线圈产生的磁场。
[0026]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下
[0027]有益效果：
[0028]1、本专利技术提供的一种磁软体矫形装置，利用磁软体材料作为矫形装置的材料，通过外部磁场对磁软体的作用，磁软体对矫形处提供可控的矫形力；在矫形治疗过程中，通过应力传感器实时监测磁软体的应力信息，控制器调整磁场发生装置产生的磁场，从而调整磁软体的形变，使得磁软体能随着矫形处外形的变化而发生相应变形，始终贴合患处的外形，适合长期矫形使用。
[0029]2、本专利技术提供的一种磁软体矫形装置，利用磁场发生装置产生的高频交变场对磁软体材料中的软磁颗粒矫形加热，软磁性颗粒因其磁热效应温度上升，发出热量，可给矫形处提供可控温度，舒适性更好；进一步的，在骨骼矫形中，可帮助骨骼生长。
[0030]3、本专利技术提供的一种磁软体矫形方法，可以适用于骨折、骨裂、牙齿等多种有矫形需求的领域，相比于其他刚性材料，磁软体材料具有更好的贴合性好和异物感小等优点。使用磁软体矫形方法，在矫形手术后发生感染的风险小，使用更加舒适，患者依从度高，矫形
效果好。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例一提供的一种骨骼出现C形侧弯时，使用磁软体矫形装置进行矫形的示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例一提供的磁软体的磁化状态示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例一提供的磁软体在静态磁场下因磁力矩和磁力而发生弯曲变形的正面示意图；其中，(a)为磁化后的磁软体的一种磁化状态示意图，(b)为磁软体在永磁体产生的静态磁场作用下发生的变形示意图；
[0034]图4为本专利技术实施例一提供的软磁性颗粒在高频交变磁场下温度发生变化的示意图；
[0035]图5为本专利技术实施例一提供的一种磁软体矫形装置对扁平足进行矫形的示意图；
[0036]图6本专利技术实施例一提供的一种磁软体矫形装置对扁平足进行长期矫形，磁软体主动适应患处变化的示意图。
[0037]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1
‑
磁软体、2
‑
应力传感器、3
‑
磁场发生装置、4
‑
控制器、5
‑
目标矫形位置、6...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁软体矫形装置，其特征在于，包括：磁软体、应力传感器、磁场发生装置和控制器；所述磁软体由弹性体基质和磁性颗粒填充物构成；其中，所述弹性体基质为水凝体或软弹性体，所述磁性颗粒填充物包括软磁性颗粒和硬磁性颗粒；所述磁软体设置在目标矫形位置，所述磁性颗粒填充物在所述磁场发生装置的磁场作用下带动所述磁软体发生形变，对目标矫形位置进行矫形；在矫形过程中，所述磁软体始终贴合所述目标矫形位置，并跟随所述目标矫形位置的形变而发生变形；所述应力传感器设置于所述磁软体的表面，用于获取所述磁软体的应力信息并传输给控制器；所述控制器与所述磁场发生装置连接，所述磁场发生装置包括磁体线圈和电源，所述控制器用于根据所述磁软体的应力信息和存储的目标应力信息调节所述电源的输出，从而控制所述磁体线圈产生的磁场。2.如权利要求1所述的磁软体矫形装置，其特征在于，所述磁场发生装置产生静态磁场和高频交变磁场，所述静态磁场包括均匀磁场和梯度磁场。3.如权利要求2所述的磁软体矫形装置，其特征在于，所述硬磁性颗粒在所述静态磁场的作用下受到磁力矩和磁力，从而带动所述弹性体基质发生形变。4.如权利要求2所述的磁软体矫形装置，其特征在于，所述软磁性颗粒在所述高频交变磁场的作用下发热，对附近区域进行加热。5.如权利要求4所述的磁软体矫形装置，其特征在于，还包括温度传感器；所述温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，李嘉龙，曹全梁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：