脊柱侧弯在青少年及幼儿中出现越来越普遍。由于患者处于生长发育的高峰期,如果不加以及时治疗,侧弯Cobb角每年以2°-5°逐渐增长,严重时影响患者的心肺甚至危及患者生命安全。现在对脊柱侧弯的治疗分为手术治疗与保守治疗两大类,手术治疗主要有内置入器械治疗青少年脊柱侧弯,对患者活动限制小,能够较大保证脊柱继续健康生长,但容易造成并发症,对未发育成熟的患者身体极大伤害。目前对青少年及幼儿患者治疗思路为改善其侧弯程度、肺活量和疼痛,其次防止造成心肺功能的损伤,待生长期过后,对其进行手术治疗。保守治疗主要有石膏外模矫正和支具矫正。支具矫正需要根据患者体态进行定制,与石膏外模矫正相比,价格高昂。目前国内普遍使用石膏外模矫正患者脊柱侧弯。本文发现石膏外模制造过程,医生费时费力,极大浪费医疗资源,为减轻医生的工作量,提高脊柱矫正工作效率,本文应昆明医科大学第二附属医院要求,设计研发了多功能脊柱矫正操作台,旨在为医生脊柱矫正工作提供帮助。主要主要完成以下几个方面的内容:(1)集合TRIZ理论、FBS功能模型、模糊层次分析和遗传算法等多个创新设计理论,对多功能脊柱矫正操作台建立概念设计模型;利用该模型对多功能脊柱矫正操作台的设计过程进行指导。首先总结用户需求,利用模糊聚类分析对多功能脊柱矫正操作台需求做定性分析,为后续设计提供指导。通过该概念设计模型对产品设计过程中的矛盾冲突和技术问题进行分析,得到合理、可行的解决方案。最后建立产品组成机构的形态学矩阵,通过遗传算法与模糊层次分析法结合,得到符合设计者需求的产品设计方案。(2)产品设计方案并没有考虑机构之间的兼容性,基于实际生产使用要求,对多功能脊柱矫正操作台进行详细的产品设计。根据人机工程学确定机构参数,建立与人体尺寸契合的多功能脊柱矫正操作台。基于三维建模软件Solidedge进行数字化建模。对升降机构建立数学模型,运用Matlab目标优化,建立符合目标的各结构参数。对布带支撑装置中的相关参数分析计算,得到布带的选用标准与符合设计要求滑块结构参数。利用稳定系数法校核操作台的稳定性。(3)对多功能脊柱矫正操作台布带自锁装置自锁稳定性分析,得到装置自锁性能最佳时滑块位置。对升降机构及机架在上升运动工况下,得到各构件的应力云图,验证升降机构的强度满足使用要求,保证设备安全性。最后根据昆明医科大学第二附属医院对本产品的使用情况反馈,证明多功能脊柱矫正操作台为医生利用石膏矫正法治疗患者脊柱侧弯过程中提供了有利帮助,减轻了医生的工作强度,提高医生治疗工程的方便性,根据新的石膏外模工艺过程,提高了石膏外模质量,使石膏外模矫正患者脊柱侧弯效果更佳。