一种医用智能脊柱矫正机

摘要

本发明公开一种医用智能脊柱矫正机，包括基座机构、座椅机构、矫正架机构、建模机构、支撑机构、点阵单元，基座机构固定于地面并为设备提供稳定支撑，可调高度的座椅机构为使用者提供乘坐支撑，多个点阵单元相互拼接固定安装于矫正架机构内部构成点阵结构，点阵单元具有位移传感器的功能也可用于脊柱的矫正治疗中，建模机构可对矫正架机构上各个点阵单元的顶杆进行定位，从而在点阵结构上建立合适的矫正模型，支撑机构上端设有的挡板可根据患者身高体型进行调整高度和位置，以使挡板可压附于患者胸前，在进行脊柱矫正时为患者提供水平支撑，挡板解除锁定后可快速向前转动90°，以使患者能够迅速脱离座椅，保证人身安全。

权利要求

1.一种医用智能脊柱矫正机，包括基座机构（1）、座椅机构（2）、矫正架机构（3）、建模机构（4）、支撑机构（5）、点阵单元（6），其特征在于：基座机构（1）固定于地面并为设备提供稳定支撑，座椅机构（2）安装于基座机构（1）前端上侧，座椅机构（2）为使用者提供乘坐支撑，并可根据使用者身高体型调节座椅至合适高度，座椅机构（2）中的拉手（206）向外拉出可控制气压棒（215）的伸长，从而实现座椅的高度调节，拉手（206）亦可实现隐藏，为使用者提供舒适的腿部活动空间，矫正架机构（3）安装于基座机构（1）上侧并可进行前后移动，多个点阵单元（6）相互拼接固定安装于矫正架机构（3）内部构成点阵结构，点阵单元（6）中的顶杆（601）受压后向后移动，通过液压传感器（606）实时监测其内部的磁流变液压强，并通过压强换算出顶杆（601）的移动距离，从而使点阵单元（6）具有位移传感器的功能，对磁流变液施加磁场可实现顶杆（601）的位置固定，从而使点阵单元（6）可用于脊柱的矫正治疗中，建模机构（4）安装于矫正架机构（3）上，并可相对于矫正架机构（3）上下移动，建模机构（4）上设置的一列电推杆组（402）可依次对矫正架机构（3）上各个点阵单元（6）的顶杆（601）进行定位，从而在整个点阵结构上针对于患者脊柱弯曲情况，建立合适的矫正模型，支撑机构（5）下端滑动安装于基座机构（1）侧面，支撑机构（5）上端设有的挡板（506）可根据患者身高体型进行高度和前后位置的调整，以使挡板（506）可压附于患者胸前，在进行脊柱矫正时为患者提供水平支撑，挡板（506）解除锁定后可快速向前转动90°，以使患者能够迅速脱离座椅，保证人身安全；

将座椅机构（2）调整至合适高度后，患者端坐于座椅上，挡板（506）调整至合适高度后向后移动并压附于患者胸前，矫正架机构（3）向前移动使点阵结构中点阵单元（6）内的顶杆（601）接触患者后背，点阵结构可拓印得到患者背部骨骼形状，经电脑内的数据库智能对比分析后可得到患者的脊柱弯曲情况，并制定科学有效的矫正计划，之后建模机构（4）中的摆转架（403）向前转动后再向下移动，依次将点阵结构中的所有点阵单元（6）进行建模，完成建模后的矫正架机构（3）向前移动并与患者背部接触，并按照一定规律对患者背部施压，直至完成矫正计划。

2.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的基座机构（1）包括底座（101）、第一齿条（102）、第一导轨（103）、第二导轨（104）、丝杠（105）、第一电机（106）、第三导轨（107），其中底座（101）为H形结构，其底部通过地脚螺栓紧固安装于地面，底座（101）上侧后端两侧壁上纵向设置有两对第一导轨（103），上侧前端设置有气棒连接耳（101.1）和一对第三导轨（107），底座（101）右侧面设置有一对丝杠安装耳（101.2），丝杠（105）转动安装于一对丝杠安装耳（101.2）上，第一电机（106）集成有编码器并通过螺钉紧固安装于底座（101）右侧面，且第一电机（106）的输出轴通过联轴器与丝杠（105）后端同轴连接，第二导轨（104）纵向设置于底座（101）右侧面，第一齿条（102）紧固安装于底座（101）上侧后端。

3.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的座椅机构（2）包括坐垫（201）、支撑板（202）、上滑板（203）、第四导轨（204）、滑杆（205）、拉手（206）、第一支杆（207）、第二支杆（208）、拉线（209）、压杆（210）、第三支杆（211）、第四支杆（212）、下滑板（213）、上转杆（214）、气压棒（215）、下转套（216），其中支撑板（202）通过柔软的坐垫（201）为患者提供稳定且舒适的支撑，上滑板（203）、第四导轨（204）、第一支杆（207）、第二支杆（208）、第三支杆（211）、第四支杆（212）、下滑板（213）构成X形升降结构实现支撑板（202）的高度调节，以使不同身高的患者均能调整到合适的坐姿，气压棒（215）通过上转杆（214）和下转套（216）为X形升降结构的升高提供驱动力，可隐藏的拉手（206）通过拉线（209）和压杆（210）控制气压棒（215）的打开和关闭；

升高座椅时，在空载状态下，将拉手（206）向前拉出后再向上拉动，拉手（206）可通过拉线（209）使压杆（210）按动气压棒（215）顶端的开关，从而气压棒（215）伸长，实现座椅的升高；降低座椅时，患者坐于坐垫（201）上，将拉手（206）向前拉出后再向上拉动，气压棒（215）顶端的开关被打开，在患者自身重力作用下，气压棒（215）长度被压缩，实现座椅的降低。

4.根据权利要求3所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的支撑板（202）下侧前端两侧设有左连接耳（202.1）和右连接耳（202.2），支撑板（202）下侧前端中间位置设有拉手槽（202.3）、滑杆槽（202.4）和上接口座（202.5），支撑板（202）下侧后端固定安装有一对第四导轨（204），为保证患者长时间静坐时的舒适性，坐垫（201）采用硅胶材质并紧固安装于支撑板（202）上侧，上滑板（203）通过两个滑块与两个第四导轨（204）配合安装，使上滑板（203）与支撑板（202）构成移动副，下滑板（213）通过两个滑块与两个第三导轨（107）配合安装，使下滑板（213）与底座（101）构成移动副，第一支杆（207）上端与上滑板（203）右端转动连接，下端与底座（101）前端右侧壁转动连接，第二支杆（208）上端与左连接耳（202.1）转动连接，下端与下滑板（213）右端转动连接，第一支杆（207）中间位置与第二支杆（208）中间位置转动连接，第三支杆（211）上端与上滑板（203）左端转动连接，下端与底座（101）前端左侧壁转动连接，第四支杆（212）上端与右连接耳（202.2）转动连接，下端与下滑板（213）左端转动连接，第三支杆（211）中间位置与第四支杆（212）中间位置转动连接；

所述的上转杆（214）中间位置设有供气压棒（215）安装的圆孔，圆孔前侧设有下接口座（214.2），圆孔后侧设有压杆座（214.1），上转杆（214）安装于第二支杆（208）和第四支杆（212）之间，并与后两者均构成转动副，压杆（210）下端转动安装于压杆座（214.1）上，下转套（216）转动安装于气棒连接耳（101.1）上，气压棒（215）下端与下转套（216）紧固连接，气压棒（215）上端与上转杆（214）紧固连接；

所述的滑杆（205）左端设有滑轴（205.1），右端为方形结构，方形结构纵向设有右端开口的空槽，横向设有滑槽（205.2），滑杆（205）可在滑杆槽（202.4）内前后滑动，拉手（206）前端设有方便握持的环状结构，后端设有斜滑槽，拉手（206）可在拉手槽（202.3）内滑动，滑轴（205.1）安装于拉手（206）后端的斜滑槽内，并可在斜滑槽内滑动，拉线（209）外部设有双丝管，双丝管上端安装于上接口座（202.5）内，双丝管下端安装于下接口座（214.2）内，拉线（209）上端设有横杆，横杆安装于滑槽（205.2）内，拉线（209）下端与压杆（210）上端连接；

升高座椅高度：座椅空载状态下，向前拉动拉手（206），将拉手（206）从支撑板（202）下侧拉出，同时滑杆（205）向前移动直至滑槽（205.2）后端与拉线（209）上端的横杆接触，向上拉动拉手（206），拉手（206）后端的斜滑槽将滑轴（205.1）继续向前拉动，从而滑杆（205）向前移动，滑槽（205.2）将拉线（209）上端的横杆向前拉动，同时拉线下端拉动压杆（210）向下转动，从而压杆（210）按动气压棒（215）顶端的开关，使气压棒（215）解除锁止状态，在气压棒（215）弹力和拉手（206）向上拉力的作用下，支撑板（202）向上移动，座椅高度调整到合适高度位置后，松开拉手（206），使气压棒（215）长度锁止，从而实现座椅高度位置的锁定；完成调节后，将拉手（206）向下转动并向后推动，使其进入拉手槽（202.3）并隐藏于支撑板（202）下侧；

降低座椅高度：患者坐于坐垫（201）上，将拉手（206）从支撑板（202）下侧拉出后再向上拉动，从而滑杆（205）通过拉线（209）拉动压杆（210）转动，使其按动气压棒（215）顶端的开关，使气压棒（215）解除锁止状态，在患者自身重力的压力作用下，支撑板（202）向下移动，座椅降低到合适位置后，松开拉手（206），使气压棒（215）长度锁止，从而锁定座椅位置；完成调节后，将拉手（206）收纳隐藏于支撑板（202）下侧。

5.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的支撑机构（5）包括下滑杆（501）、电推杆（502）、安全绳（503）、安全销（504）、上滑杆（505）、挡板（506），其中下滑杆（501）下端设置有丝杠螺母（501.1），并通过四个滑块与两个第二导轨（104）配合安装，使下滑杆（501）可相对于底座（101）前后移动，并且丝杠螺母（501.1）与丝杠（105）配合安装，从而第一电机（106）可通过丝杠（105）驱动下滑杆（501）的移动，上滑杆（505）安装于下滑杆（501）上端，两者构成移动副，上滑杆（505）和下滑杆（501）之间安装有电推杆（502），电推杆（502）驱动上滑杆（505）的上下移动，从而可根据患者身高调节挡板（506）的高度；

所述的挡板（506）为弧面结构，从而使患者在受到挡板（506）支撑时身体保持在设备横向中线位置，挡板（506）右端与上滑杆（505）转动连接，挡板（506）上靠近右端位置还设有插销槽（506.1），插销槽（506.1）顶端为圆孔下侧为方形槽，插销槽（506.1）内横向设置有一个盲孔，上滑杆（505）上端与插销槽（506.1）顶端圆孔对应的位置设置有一个等直径的插销孔；

所述的安全销（504）顶端为圆柱结构，下侧为方形结构，方形结构上横向设置有一个阶梯孔，阶梯孔内依次安装有顶珠（504.3）、弹簧（504.2）和锁紧盖（504.1），锁紧盖（504.1）通过压紧弹簧（504.2）使顶珠（504.3）紧贴于阶梯孔小端，并从阶梯孔小端冒出，安全销（504）下端与安全绳（503）上端紧固连接，安全绳（503）下端连接一个便于向下拉拽施力的圆盘结构；

所述的安全销（504）安装于插销槽（506.1）上端，并且安全销（504）上端的圆柱结构穿过插销槽（506.1）顶端的圆孔后插入上滑杆（505）上端的插销孔内，同时顶珠（504.3）卡入插销槽（506.1）内横向设置的盲孔内，使安全销（504）不会自然掉落，从而挡板（506）的位置被安全销（504）锁定，使挡板（506）的弧形结构可以正对患者前胸位置；

患者在进行脊柱矫正治疗过程中，挡板（506）压附于患者前胸用以提供水平支撑，若患者感受到痛苦并需要立即停止治疗过程时，只需用手向下拉动安全绳（503），使安全销（504）从插销槽（506.1）内脱离，挡板（506）便可向前转动90°打开，患者便可起身脱离座椅。

6.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的点阵单元（6）包括顶杆（601）、单元主体（602）、磁屏蔽环（603）、调整环（604）、推杆（605）、液压传感器（606）、快插座（607）、快插头（608）、加磁线（609）、插板（610）、复位弹簧（611），其中插板（610）为H形结构，单元主体（602）前端上侧设有四个定位孔和两个镜像设置的T形定位槽，T形定位槽的尺寸与插板（610）一半的尺寸相同，从而两个左右相邻的点阵单元（6）进行拼接时可采用一个插板（610）插入两个单元主体（602）相邻的T形定位槽中，实现左右相邻两个点阵单元（6）纵向和横向位置的锁定，单元主体（602）前端下侧设有四个定位杆，四个定位杆与四个定位孔的位置相对应，从而两个上下相邻的点阵单元（6）进行拼接时，上方单元主体（602）的四个定位杆和插入下方单元主体（602）的四个定位孔中，实现上下相邻的两个点阵单元（6）纵向和横向的位置锁定，单元主体（602）内部设置有相互连通的前仓（602.1）、锁止仓（602.2）和后仓（602.3），前仓（602.1）和后仓（602.3）具有光滑的侧壁，锁止仓（602.2）为中间粗两端细的结构；

为使患者在脊柱矫正过程中尽量感觉舒适，顶杆（601）左端设置为球面结构，顶杆（601）右端设有的活塞结构安装于前仓（602.1）内，从而顶杆（601）与单元主体（602）构成移动副，推杆（605）左端设有的活塞结构安装于后仓（602.3）内，从而推杆（605）与单元主体（602）构成移动副，顶杆（601）右端与锁止仓（602.2）和推杆（605）左端之间所构成的密闭空间中充满磁流变液，单元主体（602）右端通过螺纹与调整环（604）连接，调整环（604）左端与推杆（605）左端的活塞结构之间安装有复位弹簧（611），转动调整环（604）使其向左移动可增大复位弹簧（611）的预紧弹力，调整环（604）向右移动可减小复位弹簧（611）的预紧弹力；

所述的推杆（605）右端紧固安装有液压传感器（606），推杆（605）中心设有管道可将后仓（602.3）中的磁流变液与液压传感器（606）导通，从而液压传感器（606）可实时监测磁流变液的压强，液压传感器（606）右端紧固安装有快插座（607），液压传感器（606）的数据线路与快插座（607）内的插针接通，加磁线（609）中间位置在锁止仓（602.2）外侧按照一定顺序缠绕成电感线圈（609.1），从而加磁线（609）通电后电感线圈（609.1）产生强磁场，使锁止仓（602.2）内的磁流变液变为固态，锁止磁流变液的流动，加磁线（609）两端均绕成可伸缩的弹簧状结构后与快插座（607）内的插针接通，电感线圈（609.1）外侧设置有磁屏蔽环（603），磁屏蔽环（603）采用波莫合金材质，从而将电感线圈（609.1）产生的磁场限制于锁止仓（602.2）上，快插头（608）内设置的插口数量与快插座（607）内的插针数量相等并一一对应，快插头（608）可与快插座（607）进行快速接通和拆卸，快插头（608）后端的线缆与电脑接通；

所述的电感线圈（609.1）不通电时，磁流变液处于可自由流动的液体形态，在复位弹簧（611）弹力作用下，推杆（605）向左移动并将后仓（602.3）中的磁流变液通过锁止仓（602.2）推入前仓（602.1）中，使顶杆（601）向左移动；

所述的电感线圈（609.1）通电后，在锁止仓（602.2）内产生强磁场，从而锁止仓（602.2）内的磁流变液变为固体形态，由于锁止仓（602.2）为中间粗两端细的结构，其内部的磁流变液变为固态后便锁止了前仓（602.1）和后仓（602.3）之间的连通，从而锁止顶杆（601）位置；

所述的顶杆（601）左端受力并向右移动后，前仓（602.1）中的磁流变液通过锁止仓（602.2）进入后仓（602.3），使推杆（605）向右移动并压缩复位弹簧（611），从而使磁流变液内部的压强升高，顶杆（601）的移动量和磁流变液内部压强是线性关系，经过标定后电脑可根据液压传感器（606）检测到的磁流变液的压强，进而得知顶杆（601）的移动量，从而使点阵单元（6）实现位移传感器的技术效果。

7.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的矫正架机构（3）包括紧固架（301）、紧固板（302）、第五导轨（303）、第二齿条（304）、第六导轨（305）、第三齿条（306）、第二电机（307）、齿轮（308）、背盖（309），其中紧固架（301）与紧固板（302）构成矩形框架，矩形框架内部下侧的紧固架（301）上横向设置有36组定位孔，每组定位孔的尺寸与单元主体（602）上侧的四个定位孔尺寸相同，矩形框架内部上侧的紧固板（302）上横向设置有36组定位杆，每组定位杆的尺寸与单元主体（602）下侧的四个定位杆尺寸相同，点阵结构由36列×74行的点阵单元经相应的插板（610）拼接后安装于紧固架（301）与紧固板（302）构成矩形框架内，最底下一行点阵单元（6）的定位杆插入位于紧固架（301）上对应的定位孔内，紧固板（302）上的定位杆插入最上位置一行相应点阵单元（6）的定位孔内，从而点阵结构与紧固架（301）和紧固板（302）构成一个整体，为美化设备外观并为点阵结构提供保护，背盖（309）紧固安装于紧固架（301）背侧，其下端设有供线束穿过的开口；

所述的紧固架（301）左侧纵向固定设置有第五导轨（303）和第二齿条（304），紧固架（301）右侧纵向固定设置有第六导轨（305）和第三齿条（306），第二齿条（304）和第三齿条（306）为斜齿条，紧固架（301）下端两侧所设的八个滑块分别与对应的四个第一导轨（103）配合安装并构成移动副，第二电机（307）集成有编码器并通过螺钉固定安装于紧固架（301）背侧下端，齿轮（308）与第二电机（307）的输出轴同轴紧固连接，齿轮（308）与第一齿条（102）啮合安装，从而第二电机（307）可通过齿轮（308）与第一齿条（102）构成的齿轮齿条啮合传动结构驱动矫正架机构（3）在基座机构（1）上的前后移动。

8.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的建模机构（4）包括压板（401）、电推杆组（402）、摆转架（403）、第一蜗轮杆（404）、第一摆杆（405）、第一滑台（406）、第一蜗杆（407）、第三电机（408）、第一支架（409）、第二蜗杆（410）、第一同步带（411）、第四电机（412）、第二蜗轮杆（413）、第二摆杆（414）、第二滑台（415）、第三蜗杆（416）、第五电机（417）、第二支架（418）、第四蜗杆（419）、第二同步带（420）、第六电机（421），其中第一滑台（406）和第二滑台（415）分别安装于紧固架（301）左右两侧并可上下滑动，摆转架（403）和压板（401）实现电推杆组（402）的夹紧，第一蜗轮杆（404）、第一摆杆（405）、第二蜗轮杆（413）、第二摆杆（414）参与构成的两个平行四边形结构可实现电推杆组（402）的摆转，第三电机（408）和第五电机（417）可通过第一蜗杆（407）和第三蜗杆（416）驱动电推杆组（402）的摆转，第二蜗杆（410）和第四蜗杆（419）分别与第二齿条（304）和第三齿条（306）构成蜗杆齿条传动，第四电机（412）可通过第一同步带（411）驱动第二蜗杆（410）转动，第六电机（421）可通过第二同步带（420）驱动第四蜗杆（419）转动，从而第四电机（412）和第六电机（421）可实现建模机构（4）在矫正架机构（3）上的上下滑动和定位。

9.根据权利要求8所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：所述的第一滑台（406）通过两个滑块安装于第五导轨（303）上，从而第一滑台（406）可在矫正架机构（3）左侧上下滑动，第一支架（409）紧固安装于第一滑台（406）上，第二蜗杆（410）转动安装于第一支架（409）里侧，第二蜗杆（410）与第二齿条（304）啮合构成具有自锁性能的蜗杆齿条传动，第四电机（412）集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第一支架（409）外侧，第四电机（412）输出轴上设有同步带轮，同步带轮与第二蜗杆（410）之间安装有第一同步带（411），从而第四电机（412）可通过第一同步带（411）驱动第二蜗杆（410）的转动，实现第一滑台（406）的移动和定位；矫正架机构（3）右侧第二滑台（415）、第二支架（418）、第四蜗杆（419）、第二同步带（420）、第六电机（421）、第三齿条（306）之间的连接关系和技术原理与上述矫正架机构（3）左侧对应的各部件相同；

摆转架（403）上横向设置有电推杆组（402），电推杆组（402）由36个电推杆横向并排设置，并由压板（401）压紧固定；第一摆杆（405）和第一蜗轮杆（404）上端均与摆转架（403）左端转动连接，第一摆杆（405）和第一蜗轮杆（404）下端均与第一滑台（406）转动连接，从而摆转架（403）、第一摆杆（405）、第一蜗轮杆（404）和第一滑台（406）构成平行四边形结构，第一蜗轮杆（404）下端为不完全蜗轮结构，第一蜗杆（407）转动安装于第一滑台（406）外侧，并与第一蜗轮杆（404）下端的蜗轮结构啮合构成蜗轮蜗杆传动，第三电机（408）集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第一滑台（406）外侧，第三电机（408）输出轴通过联轴器与第一蜗杆（407）连接，从而第三电机（408）可通过第一蜗杆（407）驱动第一蜗轮杆（404）的摆转；第二摆杆（414）和第二蜗轮杆（413）上端均与摆转架（403）右端转动连接，第二摆杆（414）和第二蜗轮杆（413）下端均与第二滑台（415）转动连接，从而摆转架（403）、第二摆杆（414）、第二蜗轮杆（413）和第二滑台（415）构成平行四边形结构，第二蜗轮杆（413）下端为不完全蜗轮结构，第三蜗杆（416）转动安装于第二滑台（415）外侧，并与第二蜗轮杆（413）下端的蜗轮结构啮合构成蜗轮蜗杆传动，第五电机（417）集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第二滑台（415）外侧，第五电机（417）输出轴通过联轴器与第三蜗杆（416）连接，从而第五电机（417）可通过第三蜗杆（416）驱动第二蜗轮杆（413）的摆转；

对患者脊柱进行数据采集和矫正过程中，建模机构（4）位于矫正架机构（3）上方：第三电机（408）和第五电机（417）同时分别驱动第一蜗杆（407）和第三蜗杆（416）正向转动，使第一蜗轮杆（404）和第二蜗轮杆（413）同时向上转动，摆转架（403）在两个平行四边形结构的作用下向上摆转直至到达矫正架机构（3）正上方；

对矫正架机构（3）进行建模时：第三电机（408）和第五电机（417）同时分别驱动第一蜗杆（407）和第三蜗杆（416）反向转动，使第一蜗轮杆（404）和第二蜗轮杆（413）同时向下转动，摆转架（403）在两个平行四边形结构的作用下向下摆转到预定位置，电推杆组（402）依次对点阵结构中的所有点阵单元（6）进行建模，使各个点阵单元（6）中的顶杆（601）按指定程序压缩一定长度后，加磁线（609）通电使电感线圈（609.1）产生磁场从而锁止顶杆（601）的位置，整个点阵结构可按照患者修正后的脊柱三维模型形成新的点阵模型，并对患者脊柱进行矫正治疗。

10.根据权利要求1所述的一种医用智能脊柱矫正机，其特征在于：待机状态时，支撑机构（5）位于基座机构（1）前端，从而挡板（506）与座椅机构（2）之间可具有较大空隙，方便患者上下座椅；建模机构（4）位于矫正架机构（3）正上方，电感线圈（609.1）不通电，顶杆（601）位于点阵单元（6）左端；

进行脊柱矫正治疗时：

①患者上身穿单层薄衣，并端坐于坐垫（201）上，双脚支撑地面，调节座椅高度直至大腿部位成水平状态，背部挺直并与大腿部位成直角；

②电推杆（502）通电并调整挡板（506）至患者胸部高度后，第一电机（106）通电，使支撑机构（5）向后移动，直至挡板（506）压附于患者胸部，为患者提供水平支撑；

③第二电机（307）转动，使矫正架机构（3）向前移动，点阵结构接触到患者背部，与患者背部接触的点阵单元（6）中的顶杆（601）被压缩，从而在点阵结构上拓印出患者背部的形状，电脑将各个点阵单元（6）的压缩量进行统计建模可以得到患者背部的三维模型，电脑将三维模型进行分析可得到患者脊柱的弯曲数据，从而制定矫正计划；

④得到患者脊柱弯曲数据后，矫正架机构（3）向后移动至基座机构（1）后端，建模机构（4）向前摆转并根据电脑修正后的脊柱三维模型在点阵结构上建立新的点阵模型，新的点阵模型建立后，建模机构（4）向上移动并向上转动直至处于矫正架机构（3）正上方；

⑤矫正架机构（3）向前移动后可根据需要对患者背部进行周期静压和脉冲按压的方式进行矫正治疗，直至完成矫正计划；

⑥矫正计划完成后，重复步骤③，在电脑中建立矫正治疗后患者的脊柱弯曲数据模型，若患者脊柱呈现正常生理弯曲，则要求患者进行定期复查；若患者脊柱仍存在非正常弯曲，则再制定下一个矫正计划，直至患者脊柱呈现正常弯曲后，定期复查；

每个患者设置有唯一编号并在电脑中建设有档案，档案中可记录患者身体数据、治疗计划和治疗效果的数据。

说明书

一种医用智能脊柱矫正机

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种医用智能脊柱矫正机。

背景技术

[0002] 脊柱弯曲病是一种难以快速根治的骨科疾病，其中最为常见的便是胸椎异常后突症状，俗称驼背，驼背中最常见的是能够被纠正的活动性驼背，活动性驼背又主要包括长期
坐姿不良引起的姿势型驼背、疾病导致躯干肌无力引起的麻痹型驼背和继发于腰椎过度前
凸的代偿性驼背；驼背除了对人体外形产生损害以外，也为日常生活带来很多不便。

[0003] 驼背的主要位置在腹部与胸部之间的脊椎骨长期处于弯曲或深度弯曲，这也是目前青少年近视发病率较高的主要原因，年轻时的轻微驼背如果不及时矫正，驼背程度会加
大，随着年龄的增加难以恢复。在公开号为CN206961296U、CN206414375U和CN304114646S的
专利中公开了背部姿态矫正等相关产品，这些产品在一定程度上起到了矫正脊椎的作用，
但使用者腋下普遍存在被弹性物压迫的不适感，所以很难进行长期佩戴。

[0004] 公开号为CN103300620B的发明专利公开了一种防驼背座椅，其特征在于上半腿和下半腿可以在接近竖直方向上相互平移，坐姿感测单元位于椅背上，用于感测人对所述椅
背的压力，锁紧装置用于锁紧第一齿条和第一齿轮，缩紧装置与坐姿感测单元连接，当坐姿
不端正时，会发出提醒。上述方案存在以下问题：在实际使用中，长时间坐在椅子上的人需
要或者是不自觉的会活动身体，此时也容易出现桌腿的失衡，给正常使用带来不便，存在一
定的局限性。

[0005] 公开号为CN111514529B的发明专利公开了一种骨科医疗矫正装置的使用方法，包括：靠板、把手、四个压力传感器，靠板为使用者背部提供支撑，两个把手供使用者握持，四
个压力传感器分别监测头部、肩部和臀部是否压紧靠板。上述方案存在以下问题：①使用者
只能站立进行操作，驼背患者本身由于脊椎存在非正常弯曲，使腰椎支撑身体的能力降低，
长时间的站立姿态会使患者在矫正过程中疲乏不堪；②让位槽可在滑杆上滑动并且靠板也
可相对于滑杆进行翻转，这就导致在使用过程中，使用者对靠板的压力中心必须在滑杆上，
操作难度过高，否则靠板会相对于滑杆滑动并向后翻转，使患者向后摔倒，造成人身伤害；
③人的脊柱是存在正常生理弯曲的，而靠板是平面结构，患者将背部长时间贴合于靠板上
反而使脊柱得不到正确的矫正，甚至会出现矫枉过正的情况；④四个压力触点的位置是固
定的，而患者身高体型各不相同，体型较小的青少年无法同时触发四个压力触点，从而使矫
正装置存在较大的受众局限性。

发明内容

[0006] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种医用智能脊柱矫正机，采用点阵原理，能够根据不同患者体型和病情，针对性地进行矫正，自动化程度高，智能化程度
高。

[0007] 本发明采取的技术方案为：一种医用智能脊柱矫正机，包括基座机构、座椅机构、矫正架机构、建模机构、支撑机构、点阵单元，其特征在于：基座机构固定于地面并为设备提
供稳定支撑，座椅机构安装于基座机构前端上侧，座椅机构为使用者提供乘坐支撑，并可根
据使用者身高体型调节座椅至合适高度，座椅机构中的拉手向外拉出可控制气压棒的伸
长，从而实现座椅的高度调节，拉手亦可实现隐藏，为使用者提供舒适的腿部活动空间，矫
正架机构安装于基座机构上侧并可进行前后移动，多个点阵单元相互拼接固定安装于矫正
架机构内部构成点阵结构，点阵单元中的顶杆受压后向后移动，通过液压传感器实时监测
其内部的磁流变液压强，并通过压强换算出顶杆的移动距离，从而使点阵单元具有位移传
感器的功能，对磁流变液施加磁场可实现顶杆的位置固定，从而使点阵单元可用于脊柱的
矫正治疗中，建模机构安装于矫正架机构上，并可相对于矫正架机构上下移动，建模机构上
设置的一列电推杆组可依次对矫正架机构上各个点阵单元的顶杆进行定位，从而在整个点
阵结构上针对于患者脊柱弯曲情况，建立合适的矫正模型，支撑机构下端滑动安装于基座
机构侧面，支撑机构上端设有的挡板可根据患者身高体型进行调整高度和位置，以使挡板
可压附于患者胸前，在进行脊柱矫正时为患者提供水平支撑，挡板解除锁定后可快速向前
转动90°，以使患者能够迅速脱离座椅，保证人身安全。

[0008] 作为优选，基座机构包括底座、第一齿条、第一导轨、第二导轨、丝杠、第一电机、第三导轨，其中底座为H形结构，其底部通过地脚螺栓紧固安装于地面，底座上侧后端两侧壁
上纵向设置有两对第一导轨，上侧前端设置有气棒连接耳和一对第三导轨，底座右侧面设
置有一对丝杠安装耳，丝杠转动安装于一对丝杠安装耳上，第一电机集成有编码器并通过
螺钉紧固安装于底座右侧面，且第一电机的输出轴通过联轴器与丝杠后端同轴连接，第二
导轨纵向设置于底座右侧面，第一齿条紧固安装于底座上侧后端。

[0009] 作为优选，座椅机构包括坐垫、支撑板、上滑板、第四导轨、滑杆、拉手、第一支杆、第二支杆、拉线、压杆、第三支杆、第四支杆、下滑板、上转杆、气压棒、下转套，其中支撑板通
过柔软的坐垫为患者提供稳定且舒适的支撑，上滑板、第四导轨、第一支杆、第二支杆、第三
支杆、第四支杆、下滑板构成X形升降结构实现支撑板的高度调节，以使不同身高的患者均
能调整到合适的坐姿，气压棒通过上转杆和下转套为X形升降结构的升高提供驱动力，可隐
藏的拉手通过拉线和压杆控制气压棒的打开和关闭。

[0010] 作为优选，支撑板下侧前端两侧设有左连接耳和右连接耳，支撑板下侧前端中间位置设有拉手槽、滑杆槽和上接口座，支撑板下侧后端固定安装有一对第四导轨，为保证患
者长时间静坐时的舒适性，坐垫采用硅胶材质并紧固安装于支撑板上侧，上滑板通过两个
滑块与两个第四导轨配合安装，使上滑板与支撑板构成移动副，下滑板通过两个滑块与两
个第三导轨配合安装，使下滑板与底座构成移动副，第一支杆上端与上滑板右端转动连接，
下端与底座前端右侧壁转动连接，第二支杆上端与左连接耳转动连接，下端与下滑板右端
转动连接，第一支杆中间位置与第二支杆中间位置转动连接，第三支杆上端与上滑板左端
转动连接，下端与底座前端左侧壁转动连接，第四支杆上端与右连接耳转动连接，下端与下
滑板左端转动连接，第三支杆中间位置与第四支杆中间位置转动连接。

[0011] 作为优选，上转杆中间位置设有供气压棒安装的圆孔，圆孔前侧设有下接口座，圆孔后侧设有压杆座，上转杆安装于第二支杆和第四支杆之间，并与后两者均构成转动副，压
杆下端转动安装于压杆座上，下转套转动安装于气棒连接耳上，气压棒下端与下转套紧固
连接，气压棒上端与上转杆紧固连接。

[0012] 作为优选，滑杆左端设有滑轴，右端为方形结构，方形结构纵向设有右端开口的空槽，横向设有滑槽，滑杆可在滑杆槽内前后滑动，拉手前端设有方便握持的环状结构，后端
设有斜滑槽，拉手可在拉手槽内滑动，滑轴安装于拉手后端的斜滑槽内，并可在斜滑槽内滑
动，拉线外部设有双丝管，双丝管为一种具有一定柔性但长度不可压缩的管，双丝管上端安
装于上接口座内，双丝管下端安装于下接口座内，拉线上端设有横杆，横杆安装于滑槽内，
拉线下端与压杆上端连接。

[0013] 作为优选，支撑机构包括下滑杆、电推杆、安全绳、安全销、上滑杆、挡板，其中下滑杆下端设置有丝杠螺母，并通过四个滑块与两个第二导轨配合安装，使下滑杆可相对于底
座前后移动，并且丝杠螺母与丝杠配合安装，从而第一电机可通过丝杠驱动下滑杆的移动，
上滑杆安装于下滑杆上端，两者构成移动副，上滑杆和下滑杆之间安装有电推杆，电推杆驱
动上滑杆的上下移动，从而可根据患者身高调节挡板的高度。

[0014] 作为优选，挡板为弧面结构，从而使患者在受到挡板支撑时身体保持在设备横向中线位置，挡板右端与上滑杆转动连接，挡板上靠近右端位置还设有插销槽，插销槽顶端为
圆孔下侧为方形槽，插销槽内横向设置有一个盲孔，上滑杆上端与插销槽顶端圆孔对应的
位置设置有一个等直径的插销孔。

[0015] 作为优选，安全销顶端为圆柱结构，下侧为方形结构，方形结构上横向设置有一个阶梯孔，阶梯孔内依次安装有顶珠、弹簧和锁紧盖，锁紧盖通过压紧弹簧使顶珠紧贴于阶梯
孔小端，并从阶梯孔小端冒出，安全销下端与安全绳上端紧固连接，安全绳下端连接一个便
于向下拉拽施力的圆盘结构。

[0016] 作为优选，安全销安装于插销槽上端，并且安全销上端的圆柱结构穿过插销槽顶端的圆孔后插入上滑杆上端的插销孔内，同时顶珠卡入插销槽内横向设置的盲孔内，使安
全销不会自然掉落，从而挡板的位置被安全销锁定，使挡板的弧形结构可以正对患者前胸
位置。

[0017] 作为优选，点阵单元包括顶杆、单元主体、磁屏蔽环、调整环、推杆、液压传感器、快插座、快插头、加磁线、插板、复位弹簧，其中插板为H形结构，单元主体前端上侧设有四个定
位孔和两个镜像设置的T形定位槽，T形定位槽的尺寸与插板一半的尺寸相同，从而两个左
右相邻的点阵单元进行拼接时可采用一个插板插入两个单元主体相邻的T形定位槽中，实
现左右相邻两个点阵单元纵向和横向位置的锁定，单元主体前端下侧设有四个定位杆，四
个定位杆与四个定位孔的位置相对应，从而两个上下相邻的点阵单元进行拼接时，上方单
元主体的四个定位杆和插入下方单元主体的四个定位孔中，实现上下相邻的两个点阵单元
纵向和横向的位置锁定，单元主体内部设置有相互连通的前仓、锁止仓和后仓，前仓和后仓
具有光滑的侧壁，锁止仓为中间粗两端细的结构。

[0018] 作为优选，为使患者在脊柱矫正过程中尽量感觉舒适，顶杆左端设置为球面结构，顶杆右端设有的活塞结构安装于前仓内，从而顶杆与单元主体构成移动副，推杆左端设有
的活塞结构安装于后仓内，从而推杆与单元主体构成移动副，顶杆右端与锁止仓和推杆左
端之间所构成的密闭空间中充满磁流变液，无磁场时磁流变液为液体形态，在强磁场中磁
流变液为固体形态，单元主体右端通过螺纹与调整环连接，调整环左端与推杆左端的活塞
结构之间安装有复位弹簧，转动调整环使其向左移动可增大复位弹簧的预紧弹力，调整环
向右移动可减小复位弹簧的预紧弹力。

[0019] 作为优选，推杆右端紧固安装有液压传感器，推杆中心设有管道可将后仓中的磁流变液与液压传感器导通，从而液压传感器可实时监测磁流变液的压强，液压传感器右端
紧固安装有快插座，液压传感器的数据线路与快插座内的插针接通，加磁线中间位置在锁
止仓外侧按照一定顺序缠绕成电感线圈，从而加磁线通电后电感线圈产生强磁场，使锁止
仓内的磁流变液变为固态，锁止磁流变液的流动，加磁线两端均绕成可伸缩的弹簧状结构
后与快插座内的插针接通，电感线圈外侧设置有磁屏蔽环，磁屏蔽环采用波莫合金材质，从
而将电感线圈产生的磁场限制于锁止仓上，快插头内设置的插口数量与快插座内的插针数
量相等并一一对应，快插头可与快插座进行快速接通和拆卸，快插头后端的线缆与电脑接
通。

[0020] 作为优选，矫正架机构包括紧固架、紧固板、第五导轨、第二齿条、第六导轨、第三齿条、第二电机、齿轮、背盖，其中紧固架与紧固板构成矩形框架，矩形框架内部下侧的紧固
架上横向设置有36组定位孔，每组定位孔的尺寸与单元主体上侧的四个定位孔尺寸相同，
矩形框架内部上侧的紧固板上横向设置有36组定位杆，每组定位杆的尺寸与单元主体下侧
的四个定位杆尺寸相同，点阵结构由36列点阵单元和行点阵单元经相应的插板拼接后安装
于紧固架与紧固板构成矩形框架内，最底下一行点阵单元的定位杆插入位于紧固架上对应
的定位孔内，紧固板上的定位杆插入最上位置一行相应点阵单元的定位孔内，从而点阵结
构与紧固架和紧固板构成一个整体，为美化设备外观并为点阵结构提供保护，背盖紧固安
装于紧固架背侧，其下端设有供线束穿过的开口。

[0021] 作为优选，紧固架左侧纵向固定设置有第五导轨和第二齿条，紧固架右侧纵向固定设置有第六导轨和第三齿条，第二齿条和第三齿条为斜齿条，紧固架下端两侧所设的八
个滑块分别与对应的四个第一导轨配合安装并构成移动副，第二电机集成有编码器并通过
螺钉固定安装于紧固架背侧下端，齿轮与第二电机的输出轴同轴紧固连接，齿轮与第一齿
条啮合安装，从而第二电机可通过齿轮与第一齿条构成的齿轮齿条啮合传动结构驱动矫正
架机构在基座机构上的前后移动。

[0022] 作为优选，建模机构包括压板、电推杆组、摆转架、第一蜗轮杆、第一摆杆、第一滑台、第一蜗杆、第三电机、第一支架、第二蜗杆、第一同步带、第四电机、第二蜗轮杆、第二摆
杆、第二滑台、第三蜗杆、第五电机、第二支架、第四蜗杆、第二同步带、第六电机，其中第一
滑台和第二滑台分别安装于紧固架左右两侧并可上下滑动，摆转架和压板实现电推杆组的
夹紧，第一蜗轮杆、第一摆杆、第二蜗轮杆、第二摆杆参与构成的两个平行四边形结构可实
现电推杆组的摆转，第三电机和第五电机可通过第一蜗杆和第三蜗杆驱动电推杆组的摆
转，第二蜗杆和第四蜗杆分别与第二齿条和第三齿条构成蜗杆齿条传动，第四电机可通过
第一同步带驱动第二蜗杆转动，第六电机可通过第二同步带驱动第四蜗杆转动，从而第四
电机和第六电机可实现建模机构在矫正架机构上的上下滑动和定位。

[0023] 作为优选，第一滑台通过两个滑块安装于第五导轨上，从而第一滑台可在矫正架机构左侧上下滑动，第一支架紧固安装于第一滑台上，第二蜗杆转动安装于第一支架里侧，
第二蜗杆与第二齿条啮合构成具有自锁性能的蜗杆齿条传动，第四电机集成有编码器并通
过螺钉紧固安装于第一支架外侧，第四电机输出轴上设有同步带轮，同步带轮与第二蜗杆
之间安装有第一同步带，从而第四电机可通过第一同步带驱动第二蜗杆的转动，实现第一
滑台的移动和定位；矫正架机构右侧第二滑台、第二支架、第四蜗杆、第二同步带、第六电
机、第三齿条之间的连接关系和技术原理与上述矫正架机构左侧对应的各部件相同。

[0024] 作为优选，摆转架上横向设置有电推杆组，电推杆组由36个电推杆横向并排设置，并由压板压紧固定；第一摆杆和第一蜗轮杆上端均与摆转架左端转动连接，第一摆杆和第
一蜗轮杆下端均与第一滑台转动连接，从而摆转架、第一摆杆、第一蜗轮杆和第一滑台构成
平行四边形结构，第一蜗轮杆下端为不完全蜗轮结构，第一蜗杆转动安装于第一滑台外侧，
并与第一蜗轮杆下端的蜗轮结构啮合构成蜗轮蜗杆传动，第三电机集成有编码器并通过螺
钉紧固安装于第一滑台外侧，第三电机输出轴通过联轴器与第一蜗杆连接，从而第三电机
可通过第一蜗杆驱动第一蜗轮杆的摆转；第二摆杆和第二蜗轮杆上端均与摆转架右端转动
连接，第二摆杆和第二蜗轮杆下端均与第二滑台转动连接，从而摆转架、第二摆杆、第二蜗
轮杆和第二滑台构成平行四边形结构，第二蜗轮杆下端为不完全蜗轮结构，第三蜗杆转动
安装于第二滑台外侧，并与第二蜗轮杆下端的蜗轮结构啮合构成蜗轮蜗杆传动，第五电机
集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第二滑台外侧，第五电机输出轴通过联轴器与第三蜗
杆连接，从而第五电机可通过第三蜗杆驱动第二蜗轮杆的摆转。

[0025] 本发明的有益效果：

[0026] ①患者在矫正治疗过程中始终静坐于柔软的硅胶坐垫上，减轻患者身体负担，标准的坐姿也可保证较好的治疗效果；

[0027] ②使用方便，进出设备时挡板和座椅之间有较大空隙，方便患者上下座椅；

[0028] ③采用挡板对患者胸部进行水平支撑，并且挡板具有弧度，不仅对胸部更加贴合，也能使患者在受到挡板支撑时身体保持在设备横向中线位置；

[0029] ④安全性高，患者在矫正治疗过程中感到任何不适，都可以向下拉动安全绳，使挡板向前打开从而迅速起身脱离设备，纯机械的紧急打开结构具有很高的安全性和可靠性；

[0030] ⑤挡板高度和座椅高度均可调整，使设备能够适应不同身高的患者；

[0031] ⑥座椅调整结构使用方便，向上拉动拉手便可解除气压棒的锁止，并且拉手可收纳隐藏于座椅下侧，不会对患者腿部空间造成影响，也提高了患者乘坐的舒适性；

[0032] ⑦点阵单元中采用了磁流变液用于顶杆的传动和锁止，无磁场时复位弹簧可通过推杆和磁流变液使顶杆始终处于伸出状态，电感线圈通电后产生强磁场，从而锁止仓中的
磁流变液变为固态，顶杆位置被锁止，点阵单元结构新颖，锁止迅速，操作方便；

[0033] ⑧点阵单元可实现位移传感器的技术效果，从而可使点阵结构拓印出患者背部的形状，电脑可根据各点位置建立患者背部三维模型，进而分析出患者脊柱弯曲数据，自动化
程度高，智能化程度高；

[0034] ⑨点阵单元通过定位杆和定位孔的配合，可实现上下相邻的两个点阵单元纵向和横向的位置锁定，通过插板的作用可实现左右相邻两个点阵单元纵向和横向位置的锁定，
从而多个点阵单元相互拼接安装于矫正架机构中构成点阵结构，使点阵结构可以拓印患者
背部模型并对脊柱进行矫正治疗；

[0035] ⑩建模机构可按照电脑修正的患者背部模型在点阵结构上建模，建模机构不工作时停置于矫正架机构上方，从而让开点阵结构的工作区域，建模机构结构紧凑，易于收纳；

[0036] 建模机构的上下运动由蜗杆齿条结构进行传动，蜗杆齿条结构具有传动比大、传动稳定和位置自锁的特点，不仅结构紧凑还能使建模机构在任意位置悬停，不会自发向
下溜车，具有较高的安全性和可靠性。

附图说明

[0037] 图1为本发明的整体结构示意图。

[0038] 图2为本发明的整体结构示意图。

[0039] 图3为本发明后端局部剖视图。

[0040] 图4为本发明的爆炸示意图。

[0041] 图5为座椅机构示意图。

[0042] 图6为座椅机构的爆炸示意图。

[0043] 图7为座椅机构的局部放大示意图。

[0044] 图8为座椅机构的局部放大示意图。

[0045] 图9为座椅机构的局部放大示意图。

[0046] 图10为安全销安装位置的局部剖面示意图。

[0047] 图11为拔下安全销后的状态示意图。

[0048] 图12为点阵单元的整体结构示意图。

[0049] 图13为点阵单元的剖面结构示意图。

[0050] 图14为点阵单元相互拼接的结构示意图。

[0051] 图15为建模机构的爆炸示意图。

[0052] 图16为建模过程的状态示意图。

[0053] 图17为建模机构停置于矫正架机构上方时的状态示意图。

[0054] 图18为第一滑台安装位置的局部放大结构示意图。

[0055] 图19为底座的结构示意图。

[0056] 图20为支撑板的结构示意图。

[0057] 图21为上转杆的结构示意图。

[0058] 图22为滑杆的结构示意图。

[0059] 附图标号：1基座机构、101底座、101.1气棒连接耳、101.2丝杠安装耳、102第一齿条、103第一导轨、104第二导轨、105丝杠、106第一电机、107第三导轨；2座椅机构、201坐垫、
202支撑板、202.1左连接耳、202.2右连接耳、202.3拉手槽、202.4滑杆槽、202.5上接口座、
203上滑板、204第四导轨、205滑杆、205.1滑轴、205.2滑槽、206拉手、207第一支杆、208第二
支杆、209拉线、210压杆、211第三支杆、212第四支杆、213下滑板、214上转杆、214.1压杆座、
214.2下接口座、215气压棒、216下转套；3矫正架机构、301紧固架、302紧固板、303第五导
轨、304第二齿条、305第六导轨、306第三齿条、307第二电机、308齿轮、309背盖；4建模机构、
401压板、402电推杆组、403摆转架、404第一蜗轮杆、405第一摆杆、406第一滑台、407第一蜗
杆、408第三电机、409第一支架、410第二蜗杆、411第一同步带、412第四电机、413第二蜗轮
杆、414第二摆杆、415第二滑台、416第三蜗杆、417第五电机、418第二支架、419第四蜗杆、
420第二同步带、421第六电机；5支撑机构、501下滑杆、501.1丝杠螺母、502电推杆、503安全
绳、504安全销、504.1锁紧盖、504.2弹簧、504.3顶珠、505上滑杆、506挡板、506.1插销槽；6
点阵单元、601顶杆、602单元主体、602.1前仓、602.2锁止仓、602.3后仓、603磁屏蔽环、604
调整环、605推杆、606液压传感器、607快插座、608快插头、609加磁线、609.1电感线圈、610
插板、611复位弹簧。

具体实施方式

[0060] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0061] 如图1、图2所示，一种医用智能脊柱矫正机，包括基座机构1、座椅机构2、矫正架机构3、建模机构4、支撑机构5、点阵单元6，其特征在于：基座机构1固定于地面并为设备提供
稳定支撑，座椅机构2安装于基座机构1前端上侧，座椅机构2为使用者提供乘坐支撑，并可
根据使用者身高体型调节座椅至合适高度，座椅机构2中的拉手206向外拉出可控制气压棒
215的伸长，从而实现座椅的高度调节，拉手206亦可实现隐藏，为使用者提供舒适的腿部活
动空间，矫正架机构3安装于基座机构1上侧并可进行前后移动，多个点阵单元6相互拼接固
定安装于矫正架机构3内部构成点阵结构，点阵单元6中的顶杆601受压后向后移动，通过液
压传感器606实时监测其内部的磁流变液压强，并通过压强换算出顶杆601的移动距离，从
而使点阵单元6具有位移传感器的功能，对磁流变液施加磁场可实现顶杆601的位置固定，
从而使点阵单元6可用于脊柱的矫正治疗中，建模机构4安装于矫正架机构3上，并可相对于
矫正架机构3上下移动，建模机构4上设置的一列电推杆组402可依次对矫正架机构3上各个
点阵单元6的顶杆601进行定位，从而在整个点阵结构上针对于患者脊柱弯曲情况，建立合
适的矫正模型，支撑机构5下端滑动安装于基座机构1侧面，支撑机构5上端设有的挡板506
可根据患者身高体型进行调整高度和位置，以使挡板506可压附于患者胸前，在进行脊柱矫
正时为患者提供水平支撑，挡板506解除锁定后可快速向前转动90°，以使患者能够迅速脱
离座椅，保证人身安全。

[0062] 将座椅机构2调整至合适高度后，患者端坐于座椅上，挡板506调整至合适高度后向后移动并压附于患者胸前，矫正架机构3向前移动使点阵结构中点阵单元6内的顶杆601
接触患者后背，直至至少一个顶杆601到达行程极限位置后，矫正架机构3开始向后移动至
基座机构1后端，从而点阵结构中的点阵单元6可以得到患者背部的骨骼形状，经电脑内的
数据库智能对比分析后可得到患者的脊柱弯曲情况，并制定科学有效的矫正计划，之后建
模机构4中的摆转架403向前转动后再向下移动，依次将点阵结构中的所有点阵单元6进行
建模，完成建模后的矫正架机构3向前移动直至与患者背部接触，并按照一定规律间歇对患
者背部施压，直至完成矫正计划。

[0063] 如图3、图4、图5、图19所示，所述的基座机构1包括底座101、第一齿条102、第一导轨103、第二导轨104、丝杠105、第一电机106、第三导轨107，其中底座101为H形结构，其底部
通过地脚螺栓紧固安装于地面，底座101上侧后端两侧壁上纵向设置有两对第一导轨103，
上侧前端设置有气棒连接耳101.1和一对第三导轨107，底座101右侧面设置有一对丝杠安
装耳101.2，丝杠105转动安装于一对丝杠安装耳101.2上，第一电机106集成有编码器并通
过螺钉紧固安装于底座101右侧面，且第一电机106的输出轴通过联轴器与丝杠105后端同
轴连接，第二导轨104纵向设置于底座101右侧面，第一齿条102紧固安装于底座101上侧后
端。

[0064] 如图5、图6、图7、图8、图9、图20、图21、图22所示，所述的座椅机构2包括坐垫201、支撑板202、上滑板203、第四导轨204、滑杆205、拉手206、第一支杆207、第二支杆208、拉线
209、压杆210、第三支杆211、第四支杆212、下滑板213、上转杆214、气压棒215、下转套216，
其中支撑板202通过柔软的坐垫201为患者提供稳定且舒适的支撑，上滑板203、第四导轨
204、第一支杆207、第二支杆208、第三支杆211、第四支杆212、下滑板213构成X形升降结构
实现支撑板202的高度调节，以使不同身高的患者均能调整到合适的坐姿，气压棒215通过
上转杆214和下转套216为X形升降结构的升高提供驱动力，可隐藏的拉手206通过拉线209
和压杆210控制气压棒215的打开和关闭。

[0065] 升高座椅时，在空载状态下，将拉手206向前拉出后再向上拉动，拉手206可通过拉线209使压杆210按动气压棒215顶端的开关，从而气压棒215伸长，实现座椅的升高；降低座
椅时，患者坐于坐垫201上，将拉手206向前拉出后再向上拉动，气压棒215顶端的开关被打
开，在患者自身重力作用下，气压棒215长度被压缩，实现座椅的降低。

[0066] 所述的支撑板202下侧前端两侧设有左连接耳202.1和右连接耳202.2，支撑板202下侧前端中间位置设有拉手槽202.3、滑杆槽202.4和上接口座202.5，支撑板202下侧后端
固定安装有一对第四导轨204，为保证患者长时间静坐时的舒适性，坐垫201采用硅胶材质
并紧固安装于支撑板202上侧，上滑板203通过两个滑块与两个第四导轨204配合安装，使上
滑板203与支撑板202构成移动副，下滑板213通过两个滑块与两个第三导轨107配合安装，
使下滑板213与底座101构成移动副，第一支杆207上端与上滑板203右端转动连接，下端与
底座101前端右侧壁转动连接，第二支杆208上端与左连接耳202.1转动连接，下端与下滑板
213右端转动连接，第一支杆207中间位置与第二支杆208中间位置转动连接，第三支杆211
上端与上滑板203左端转动连接，下端与底座101前端左侧壁转动连接，第四支杆212上端与
右连接耳202.2转动连接，下端与下滑板213左端转动连接，第三支杆211中间位置与第四支
杆212中间位置转动连接。

[0067] 所述的上转杆214中间位置设有供气压棒215安装的圆孔，圆孔前侧设有下接口座214.2，圆孔后侧设有压杆座214.1，上转杆214安装于第二支杆208和第四支杆212之间，并
与后两者均构成转动副，压杆210下端转动安装于压杆座214.1上，下转套216转动安装于气
棒连接耳101.1上，气压棒215下端与下转套216紧固连接，气压棒215上端与上转杆214紧固
连接。

[0068] 所述的滑杆205左端设有滑轴205.1，右端为方形结构，方形结构纵向设有右端开口的空槽，横向设有滑槽205.2，滑杆205可在滑杆槽202.4内前后滑动，拉手206前端设有方
便握持的环状结构，后端设有斜滑槽，拉手206可在拉手槽202.3内滑动，滑轴205.1安装于
拉手206后端的斜滑槽内，并可在斜滑槽内滑动，拉线209外部设有双丝管，双丝管为一种具
有一定柔性但长度不可压缩的管，双丝管上端安装于上接口座202.5内，双丝管下端安装于
下接口座214.2内，拉线209上端设有横杆，横杆安装于滑槽205.2内，拉线209下端与压杆
210上端连接。

[0069] 升高座椅高度：座椅空载状态下，向前拉动拉手206，将拉手206从支撑板202下侧拉出，同时滑杆205向前移动直至滑槽205.2后端与拉线209上端的横杆接触，向上拉动拉手
206，拉手206后端的斜滑槽将滑轴205.1继续向前拉动，从而滑杆205向前移动，滑槽205.2
将拉线209上端的横杆向前拉动，同时拉线下端拉动压杆210向下转动，从而压杆210按动气
压棒215顶端的开关，使气压棒215解除锁止状态，在气压棒215弹力和拉手206向上拉力的
作用下，支撑板202向上移动，座椅高度调整到合适高度位置后，松开拉手206，使气压棒215
长度锁止，从而实现座椅高度位置的锁定；完成调节后，将拉手206向下转动并向后推动，使
其进入拉手槽202.3并隐藏于支撑板202下侧。

[0070] 降低座椅高度：患者坐于坐垫201上，将拉手206从支撑板202下侧拉出后再向上拉动，从而滑杆205通过拉线209拉动压杆210转动，使其按动气压棒215顶端的开关，使气压棒
215解除锁止状态，在患者自身重力的压力作用下，支撑板202向下移动，座椅降低到合适位
置后，松开拉手206，使气压棒215长度锁止，从而锁定座椅位置；完成调节后，将拉手206收
纳隐藏于支撑板202下侧。

[0071] 如图4、图10、图11所示，所述的支撑机构5包括下滑杆501、电推杆502、安全绳503、安全销504、上滑杆505、挡板506，其中下滑杆501下端设置有丝杠螺母501.1，并通过四个滑
块与两个第二导轨104配合安装，使下滑杆501可相对于底座101前后移动，并且丝杠螺母
501.1与丝杠105配合安装，从而第一电机106可通过丝杠105驱动下滑杆501的移动，上滑杆
505安装于下滑杆501上端，两者构成移动副，上滑杆505和下滑杆501之间安装有电推杆
502，电推杆502驱动上滑杆505的上下移动，从而可根据患者身高调节挡板506的高度。

[0072] 所述的挡板506为弧面结构，从而使患者在受到挡板506支撑时身体保持在设备横向中线位置，挡板506右端与上滑杆505转动连接，挡板506上靠近右端位置还设有插销槽
506.1，插销槽506.1顶端为圆孔下侧为方形槽，插销槽506.1内横向设置有一个盲孔，上滑
杆505上端与插销槽506.1顶端圆孔对应的位置设置有一个等直径的插销孔。

[0073] 所述的安全销504顶端为圆柱结构，下侧为方形结构，方形结构上横向设置有一个阶梯孔，阶梯孔内依次安装有顶珠504.3、弹簧504.2和锁紧盖504.1，锁紧盖504.1通过压紧
弹簧504.2使顶珠504.3紧贴于阶梯孔小端，并从阶梯孔小端冒出，安全销504下端与安全绳
503上端紧固连接，安全绳503下端连接一个便于向下拉拽施力的圆盘结构。

[0074] 所述的安全销504安装于插销槽506.1上端，并且安全销504上端的圆柱结构穿过插销槽506.1顶端的圆孔后插入上滑杆505上端的插销孔内，同时顶珠504.3卡入插销槽
506.1内横向设置的盲孔内，使安全销504不会自然掉落，从而挡板506的位置被安全销504
锁定，使挡板506的弧形结构可以正对患者前胸位置。

[0075] 患者在进行脊柱矫正治疗过程中，挡板506压附于患者前胸用以提供水平支撑，若患者感受到痛苦并需要立即停止治疗过程时，只需用手向下拉动安全绳503，使安全销504
从插销槽506.1内脱离，挡板506便可向前转动90°打开，患者便可起身脱离座椅。

[0076] 如图12、图13、图14所示，所述的点阵单元6包括顶杆601、单元主体602、磁屏蔽环603、调整环604、推杆605、液压传感器606、快插座607、快插头608、加磁线609、插板610、复
位弹簧611，其中插板610为H形结构，单元主体602前端上侧设有四个定位孔和两个镜像设
置的T形定位槽，T形定位槽的尺寸与插板610一半的尺寸相同，从而两个左右相邻的点阵单
元6进行拼接时可采用一个插板610插入两个单元主体602相邻的T形定位槽中，实现左右相
邻两个点阵单元6纵向和横向位置的锁定，单元主体602前端下侧设有四个定位杆，四个定
位杆与四个定位孔的位置相对应，从而两个上下相邻的点阵单元6进行拼接时，上方单元主
体602的四个定位杆和插入下方单元主体602的四个定位孔中，实现上下相邻的两个点阵单
元6纵向和横向的位置锁定，单元主体602内部设置有相互连通的前仓602.1、锁止仓602.2
和后仓602.3，前仓602.1和后仓602.3具有光滑的侧壁，锁止仓602.2为中间粗两端细的结
构。

[0077] 为使患者在脊柱矫正过程中尽量感觉舒适，顶杆601左端设置为球面结构，顶杆601右端设有的活塞结构安装于前仓602.1内，从而顶杆601与单元主体602构成移动副，推
杆605左端设有的活塞结构安装于后仓602.3内，从而推杆605与单元主体602构成移动副，
顶杆601右端与锁止仓602.2和推杆605左端之间所构成的密闭空间中充满磁流变液，无磁
场时磁流变液为液体形态，在强磁场中磁流变液为固体形态，单元主体602右端通过螺纹与
调整环604连接，调整环604左端与推杆605左端的活塞结构之间安装有复位弹簧611，转动
调整环604使其向左移动可增大复位弹簧611的预紧弹力，调整环604向右移动可减小复位
弹簧611的预紧弹力。

[0078] 所述的推杆605右端紧固安装有液压传感器606，推杆605中心设有管道可将后仓602.3中的磁流变液与液压传感器606导通，从而液压传感器606可实时监测磁流变液的压
强，液压传感器606右端紧固安装有快插座607，液压传感器606的数据线路与快插座607内
的插针接通，加磁线609中间位置在锁止仓602.2外侧按照一定顺序缠绕成电感线圈609.1，
从而加磁线609通电后电感线圈609.1产生强磁场，使锁止仓602.2内的磁流变液变为固态，
锁止磁流变液的流动，加磁线609两端均绕成可伸缩的弹簧状结构后与快插座607内的插针
接通，电感线圈609.1外侧设置有磁屏蔽环603，磁屏蔽环603采用波莫合金材质，从而将电
感线圈609.1产生的磁场限制于锁止仓602.2上，快插头608内设置的插口数量与快插座607
内的插针数量相等并一一对应，快插头608可与快插座607进行快速接通和拆卸，快插头608
后端的线缆与电脑接通。

[0079] 所述的电感线圈609.1不通电时，磁流变液处于可自由流动的液体形态，在复位弹簧611弹力作用下，推杆605向左移动并将后仓602.3中的磁流变液通过锁止仓602.2推入前
仓602.1中，使顶杆601向左移动。

[0080] 所述的电感线圈609.1通电后，在锁止仓602.2内产生强磁场，从而锁止仓602.2内的磁流变液变为固体形态，由于锁止仓602.2为中间粗两端细的结构，其内部的磁流变液变
为固态后便锁止了前仓602.1和后仓602.3之间的连通，从而锁止顶杆601位置。

[0081] 所述的顶杆601左端受力并向右移动后，前仓602.1中的磁流变液通过锁止仓602.2进入后仓602.3，使推杆605向右移动并压缩复位弹簧611，从而使磁流变液内部的压
强升高，顶杆601的移动量和磁流变液内部压强是线性关系，经过标定后电脑可根据液压传
感器606检测到的磁流变液的压强，进而得知顶杆601的移动量，从而使点阵单元6实现位移
传感器的技术效果。

[0082] 如图4、图16、图17所示，所述的矫正架机构3包括紧固架301、紧固板302、第五导轨303、第二齿条304、第六导轨305、第三齿条306、第二电机307、齿轮308、背盖309，其中紧固
架301与紧固板302构成矩形框架，矩形框架内部下侧的紧固架301上横向设置有36组定位
孔，每组定位孔的尺寸与单元主体602上侧的四个定位孔尺寸相同，矩形框架内部上侧的紧
固板302上横向设置有36组定位杆，每组定位杆的尺寸与单元主体602下侧的四个定位杆尺
寸相同，点阵结构由36列点阵单元6和74行点阵单元6经相应的插板610拼接后安装于紧固
架301与紧固板302构成矩形框架内，最底下一行点阵单元6的定位杆插入位于紧固架301上
对应的定位孔内，紧固板302上的定位杆插入最上位置一行相应点阵单元6的定位孔内，从
而点阵结构与紧固架301和紧固板302构成一个整体，为美化设备外观并为点阵结构提供保
护，背盖309紧固安装于紧固架301背侧，其下端设有供线束穿过的开口。

[0083] 所述的紧固架301左侧纵向固定设置有第五导轨303和第二齿条304，紧固架301右侧纵向固定设置有第六导轨305和第三齿条306，第二齿条304和第三齿条306为斜齿条，紧
固架301下端两侧所设的八个滑块分别与对应的四个第一导轨103配合安装并构成移动副，
第二电机307集成有编码器并通过螺钉固定安装于紧固架301背侧下端，齿轮308与第二电
机307的输出轴同轴紧固连接，齿轮308与第一齿条102啮合安装，从而第二电机307可通过
齿轮308与第一齿条102构成的齿轮齿条啮合传动结构驱动矫正架机构3在基座机构1上的
前后移动。

[0084] 如图4、图16、图17、图18、图2所示，所述的建模机构4包括压板401、电推杆组402、摆转架403、第一蜗轮杆404、第一摆杆405、第一滑台406、第一蜗杆407、第三电机408、第一
支架409、第二蜗杆410、第一同步带411、第四电机412、第二蜗轮杆413、第二摆杆414、第二
滑台415、第三蜗杆416、第五电机417、第二支架418、第四蜗杆419、第二同步带420、第六电
机421，其中第一滑台406和第二滑台415分别安装于紧固架301左右两侧并可上下滑动，摆
转架403和压板401实现电推杆组402的夹紧，第一蜗轮杆404、第一摆杆405、第二蜗轮杆
413、第二摆杆414参与构成的两个平行四边形结构可实现电推杆组402的摆转，第三电机
408和第五电机417可通过第一蜗杆407和第三蜗杆416驱动电推杆组402的摆转，第二蜗杆
410和第四蜗杆419分别与第二齿条304和第三齿条306构成蜗杆齿条传动，第四电机412可
通过第一同步带411驱动第二蜗杆410转动，第六电机421可通过第二同步带420驱动第四蜗
杆419转动，从而第四电机412和第六电机421可实现建模机构4在矫正架机构3上的上下滑
动和定位。

[0085] 所述的第一滑台406通过两个滑块安装于第五导轨303上，从而第一滑台406可在矫正架机构3左侧上下滑动，第一支架409紧固安装于第一滑台406上，第二蜗杆410转动安
装于第一支架409里侧，第二蜗杆410与第二齿条304啮合构成具有自锁性能的蜗杆齿条传
动，第四电机412集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第一支架409外侧，第四电机412输出
轴上设有同步带轮，同步带轮与第二蜗杆410之间安装有第一同步带411，从而第四电机412
可通过第一同步带411驱动第二蜗杆410的转动，实现第一滑台406的移动和定位；矫正架机
构3右侧第二滑台415、第二支架418、第四蜗杆419、第二同步带420、第六电机421、第三齿条
306之间的连接关系和技术原理与上述矫正架机构3左侧对应的各部件相同。

[0086] 摆转架403上横向设置有电推杆组402，电推杆组402由36个电推杆横向并排设置，并由压板401压紧固定；第一摆杆405和第一蜗轮杆404上端均与摆转架403左端转动连接，
第一摆杆405和第一蜗轮杆404下端均与第一滑台406转动连接，从而摆转架403、第一摆杆
405、第一蜗轮杆404和第一滑台406构成平行四边形结构，第一蜗轮杆404下端为不完全蜗
轮结构，第一蜗杆407转动安装于第一滑台406外侧，并与第一蜗轮杆404下端的蜗轮结构啮
合构成蜗轮蜗杆传动，第三电机408集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第一滑台406外
侧，第三电机408输出轴通过联轴器与第一蜗杆407连接，从而第三电机408可通过第一蜗杆
407驱动第一蜗轮杆404的摆转；第二摆杆414和第二蜗轮杆413上端均与摆转架403右端转
动连接，第二摆杆414和第二蜗轮杆413下端均与第二滑台415转动连接，从而摆转架403、第
二摆杆414、第二蜗轮杆413和第二滑台415构成平行四边形结构，第二蜗轮杆413下端为不
完全蜗轮结构，第三蜗杆416转动安装于第二滑台415外侧，并与第二蜗轮杆413下端的蜗轮
结构啮合构成蜗轮蜗杆传动，第五电机417集成有编码器并通过螺钉紧固安装于第二滑台
415外侧，第五电机417输出轴通过联轴器与第三蜗杆416连接，从而第五电机417可通过第
三蜗杆416驱动第二蜗轮杆413的摆转。

[0087] 对患者脊柱进行数据采集和矫正过程中，建模机构4位于矫正架机构3上方：第三电机408和第五电机417同时分别驱动第一蜗杆407和第三蜗杆416正向转动，使第一蜗轮杆
404和第二蜗轮杆413同时向上转动，摆转架403在两个平行四边形结构的作用下向上摆转
直至到达矫正架机构3正上方。

[0088] 对矫正架机构3进行建模时：第三电机408和第五电机417同时分别驱动第一蜗杆407和第三蜗杆416反向转动，使第一蜗轮杆404和第二蜗轮杆413同时向下转动，摆转架403
在两个平行四边形结构的作用下向下摆转到预定位置，电推杆组402依次对点阵结构中的
所有点阵单元6进行建模，使各个点阵单元6中的顶杆601按指定程序压缩一定长度后，加磁
线609通电使电感线圈609.1产生磁场从而锁止顶杆601的位置，整个点阵结构可按照患者
修正后的脊柱三维模型形成新的点阵模型，并对患者脊柱进行矫正治疗。

[0089] 本发明的实施例：如图2所示，待机状态时，支撑机构5位于基座机构1前端，从而挡板506与座椅机构2之间可具有较大空隙，方便患者上下座椅；建模机构4位于矫正架机构3
正上方，电感线圈609.1不通电，顶杆601位于点阵单元6左端。

[0090] 如图1所示，进行脊柱矫正治疗时：

[0091] ①患者上身穿单层薄衣，并端坐于坐垫201上，双脚支撑地面，调节座椅高度直至大腿部位成水平状态，背部挺直并与大腿部位成直角；

[0092] ②电推杆502通电并调整挡板506至患者胸部高度后，第一电机106通电，使支撑机构5向后移动，直至挡板506压附于患者胸部，为患者提供水平支撑；

[0093] ③第二电机307转动，使矫正架机构3向前移动，点阵结构接触到患者背部，与患者背部接触的点阵单元6中的顶杆601被压缩，从而在点阵结构上拓印出患者背部的形状，电
脑将各个点阵单元6的压缩量进行统计建模可以得到患者背部的三维模型，电脑将三维模
型进行分析可得到患者脊柱的弯曲数据，从而制定矫正计划；

[0094] ④得到患者脊柱弯曲数据后，矫正架机构3向后移动至基座机构1后端，建模机构4向前摆转并根据电脑修正后的脊柱三维模型在点阵结构上建立新的点阵模型，新的点阵模
型建立后，建模机构4向上移动并向上转动直至处于矫正架机构3正上方；

[0095] ⑤矫正架机构3向前移动后可根据需要对患者背部进行周期静压和脉冲按压的方式进行矫正治疗，直至完成矫正计划；

[0096] ⑥矫正计划完成后，重复步骤③，在电脑中建立矫正治疗后患者的脊柱弯曲数据模型，若患者脊柱呈现正常生理弯曲，则要求患者进行定期复查；若患者脊柱仍存在非正常
弯曲，则再制定下一个矫正计划，直至患者脊柱呈现正常弯曲后，定期复查；

[0097] 每个患者设置有唯一编号并在电脑中建设有档案，档案中可记录患者身体数据、治疗计划和治疗效果的数据。

[0098] “前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不
能理解为指示或暗示相对重要性。