一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其包括：制备若干海绵压阻传感器，并阵列排布在一块海绵上，形成一个压阻传感器阵列；将压阻传感器阵列作为内衬材料固定于矫形支具的内侧，并使压阻传感器阵列与人体躯干的主要侧弯位点接触；患者佩戴带有压阻传感器阵列的矫形支具后，压阻传感器阵列采集人体因脊柱侧弯而产生的应力数据；将应力数据通过无线传输至终端进行分析，并根据分析结果对矫形支具进行调整，对患者脊柱侧弯的位置进行针对性的矫形；本方案的监测方法可实现对脊柱侧弯患者矫正情况的评估，可进行矫形支具及时的调整或更换，使矫正支具能对待矫形部位施加恰当应力，从而提高矫形支具对患者的矫形效果

【技术实现步骤摘要】
一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法
。

技术介绍

[0002]脊柱侧凸俗称脊柱侧弯，它是一种脊柱在冠状面上一个或多个节段偏离身体中线向侧方形成弯曲病理性状态，尤其好发于青少年；如果不及时治疗，脊柱侧凸会进一步恶化，导致肺功能紊乱
、
背痛，甚至死亡；脊柱侧凸的诊断和治疗决策通常根据
Cobb
角
(
脊柱的侧向偏转角
)
来进行；当
Cobb
角在
20
°
到
45
°
时，患者通常使用矫正支架来稳定脊柱，通过支架稳定脊柱并纠正脊柱姿态
。
脊柱侧凸支架是通过对胸椎或胸腰椎曲线的顶点，以及对侧的腋下和骨盆支撑点这三个主要支撑点施加矫正压力，从而对脊柱侧弯进行矫正；虽然矫正支架的使用在一定程度上阻止了脊柱侧凸的恶化，改善了患者的生活质量；然而，支架和人体躯干的主要作用机制仍不清晰；在治疗中，患者需要定期做
X
射线检测，临床医生根据
X
光片手工测量脊椎侧弯和椎管狭窄的状态，进而确定下一步的治疗方案；该过程耗时耗力，效率低下；同时受医生的实践经验和主观因素影响较大，不同医生对同一患者的诊断结果也存在较大的误差；对确诊患者而言，因无法及时确定脊椎的恢复状态，无法评估支具的治疗效果，需不定期进行
X
光检测，医疗成本及辐射暴露较多，进一步限制了矫正支具的治疗效率
。
[0003]近年来，柔性电子技术发展迅速，在可穿戴设备
、
人机交互
、
增强现实设备和电子皮肤等领域中均得到了广泛应用，并为健康监测领域的发展做出了尤为重要的贡献；相比于只能提供身体生理状况的短时信息的传统医疗，柔性电子技术所提供的健康监测有着明显的优越性，即可穿戴传感器能够实时监测物理或化学成分的异常变化，及时报告身体的异常状态，便于疾病的早期发现和长期持续观察；在这种新兴的健康监测模式下，个人可以得到其生理状态的实时反馈
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，解决了现有技术中难以对脊柱侧弯进行实时可靠监测的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]提供一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其包括以下步骤：
[0007]S1
：制备若干海绵压阻传感器，并阵列排布在一块海绵上，形成一个压阻传感器阵列；
[0008]S2
：将压阻传感器阵列作为内衬材料固定于矫形支具的内侧，并使压阻传感器阵列与人体躯干的主要侧弯位点接触；
[0009]S3
：患者佩戴带有压阻传感器阵列的矫形支具后，压阻传感器阵列采集人体因脊柱侧弯而产生的应力数据；
[0010]S4
：将应力数据通过无线传输至终端进行分析，并根据分析结果对矫形支具进行调整，对患者脊柱侧弯的位置进行针对性的矫形
。
[0011]采用上述技术方案的有益效果为：本方案的监测方法可实现对脊柱侧弯患者矫正情况的评估，降低传统检测手段的次数和费用以及对人体的潜在伤害；同时将压阻传感器阵列封装于矫形支具的内侧，便于患者的日常佩戴，且具有实时监测待矫形部位应力变化的作用，当出现异常状态后，可进行矫形支具及时的调整或更换，使矫正支具能对待矫形部位施加恰当应力，从而提高矫形支具对患者的矫形效果
。
[0012]进一步地，步骤
S3
中的应力数据包括海绵压阻传感器测得的压力数据以及海绵压阻传感器在海绵上的位置数据
。
[0013]进一步地，步骤
S4
中的应力数据的分析方法包括：
[0014]A1
：若压阻传感器阵列上的压力数据均匀且没有突出的压力点位，则执行步骤
A2
；若压阻传感器阵列上的压力数据不均匀，但压力数据均位于设定压力范围内，则执行步骤
A2
；若压阻传感器阵列上的压力数据不均匀且部分压力数据超出设定压力范围，则执行步骤
A3
；
[0015]A2
：无需调整矫形支具；
[0016]A3
：根据超出设定压力范围的压力数据对应的三维海绵压阻传感器的位置确定患者脊柱侧弯的部位，并根据患者脊柱侧弯的部位对矫形支具进行针对性的调整或更换，直至压阻传感器阵列上的压力数据均匀且没有突出的压力点位
。
[0017]进一步地，步骤
S1
中若干海绵压阻传感器的制备方法包括：
[0018]B1
：制备若干
PU/MXene/PDMS
复合海绵；
[0019]B2
：切割若干聚酰亚胺薄膜，使其与复合海绵两侧面的尺寸对应，并通过磁控溅射的方式在聚酰亚胺薄膜上镀金属，制得电极，将电极分别粘贴于
PU/MXene/PDMS
复合海绵的两侧面上，并将两侧的电极分别与控制电路板的引脚连接，用聚氨酯胶带进行封装，得到海绵压阻传感器
。
[0020]采用上述技术方案的有益效果为：当海绵压阻传感器两侧电极受到挤压时，柔性的海绵会发生形变而导致其内部的
MXene
之间的连接状态发生改变，导电通路的数量发生改变，其电阻也发生改变，从而将压力信号转换为电信号
。
[0021]进一步地，步骤
B1
中
PU/MXene/PDMS
复合海绵的制备方法包括：
[0022]C1
：将聚氨酯材质的海绵切割成若干所需尺寸的方体状海绵；
[0023]C2
：用酒精浸泡海绵预设时间后，对海绵进行清洗；
[0024]C3
：将海绵用壳聚糖溶液浸泡海绵预设时间后，对海绵进行干燥；
[0025]C4
：将海绵置于
MXene
溶液中，并反复进行挤压浸泡，得到具有多孔泡沫结构的
PU/MXene
复合海绵，并对其进行真空干燥；
[0026]C5
：将
PU/MXene
复合海绵置于
PDMS
与正己烷的混合溶液中，并反复进行挤压浸泡，得到
PU/MXene/PDMS
复合海绵，并对其进行真空干燥
。
[0027]采用上述技术方案的有益效果为：通过浸渍干燥法制备的
PU/MXene/PDMS
复合海绵，适合批量生产，易于实现产业化；同时可作为两个电极之间的应力敏感层，并通过
PDMS
对
PU/MXene
复合海绵的强化作用，使
PU/MXene/PDMS
复合海绵具有更高的力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：制备若干海绵压阻传感器，并阵列排布在一块海绵上，形成一个压阻传感器阵列；
S2
：将压阻传感器阵列作为内衬材料固定于矫形支具的内侧，并使压阻传感器阵列与人体躯干的主要侧弯位点接触；
S3
：患者佩戴带有压阻传感器阵列的矫形支具后，压阻传感器阵列采集人体因脊柱侧弯而产生的应力数据；
S4
：将应力数据通过无线传输至终端进行分析，并根据分析结果对矫形支具进行调整，对患者脊柱侧弯的位置进行针对性的矫形
。2.
根据权利要求1所述的基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其特征在于，步骤
S3
中的应力数据包括海绵压阻传感器测得的压力数据以及海绵压阻传感器在海绵上的位置数据
。3.
根据权利要求2所述的基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其特征在于，步骤
S4
中的应力数据的分析方法包括：
A1
：若压阻传感器阵列上的压力数据均匀且没有突出的压力点位，则执行步骤
A2
；若压阻传感器阵列上的压力数据不均匀，但压力数据均位于设定压力范围内，则执行步骤
A2
；若压阻传感器阵列上的压力数据不均匀且部分压力数据超出设定压力范围，则执行步骤
A3
；
A2
：无需调整矫形支具；
A3
：根据超出设定压力范围的压力数据对应的三维海绵压阻传感器的位置确定患者脊柱侧弯的部位，并根据脊柱侧弯的部位对矫形支具进行针对性的调整或更换，直至压阻传感器阵列上的压力数据均匀且没有突出的压力点位
。4.
根据权利要求1所述的基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其特征在于，步骤
S1
中若干海绵压阻传感器的制备方法包括：
B1
：制备若干
PU/MXene/PDMS
复合海绵；
B2
：切割若干聚酰亚胺薄膜，使其与复合海绵两侧面的尺寸对应，并通过磁控溅射的方式在聚酰亚胺薄膜上镀金属，制得电极，将电极分别粘贴于
PU/MXene/PDMS
复合海绵的两侧面上，并将两侧的电极分别与控制电路板的引脚连接，用聚氨酯胶带进行封装，得到海绵压阻传感器
。5.
根据权利要求4所述的基于海绵压阻传感器的脊柱侧弯监测方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓维礼，李清扬，杨维清，范伟哲，王生龙，任夏蓉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：