人体脊柱保健装置、座椅及床垫的制作方法

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种人体脊柱保健装置、座椅及床垫。

背景技术：

正常的人体脊柱具有四个生理曲度，其中，颈椎前凸、胸椎后凸、腰椎前凸、骶椎后凸。人体脊柱的生理曲度是适应直立功能的结果，符合人体生理特征需要。由于现代人们运动量减少，加之长期低头伏案工作、习惯高枕睡觉、坐姿不端正等原因，容易导致脊柱生理曲度变直(表现为颈椎和腰椎变直)以及胸椎过度后凸(表现为驼背)等脊柱曲度异常，不仅影响人体正常体态，也容易产生脊椎疾病。因此，预防脊柱生理曲度变直或对脊柱生理曲度变直进行纠正就显得尤为重要。然而，现有的针对脊柱健康的保健产品主要局限于通过符合人体工学的座椅或床上用品辅助人体形成良好的坐姿或睡姿，从而使人体脊柱的生理曲度得以保持或不发生过度变形，无法对人体脊柱生理曲度异常状况进行自动监测和主动纠正。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明主要目的在于，提供一种人体脊柱保健装置、座椅及床垫，以解决现有技术无法对人体脊柱生理曲度异常状况进行自动监测和主动纠正的问题。

(二)技术方案

本发明是通过如下技术方案实现的：

人体脊柱保健装置，包括控制器、若干压力传感器、若干按摩单元，所述若干压力传感器被设置为在人体背部倚靠在支撑体上时沿人体脊柱长度方向间隔排列在所述支撑体上与所述人体脊柱相对的区域，使不同的压力传感器与人体不同脊柱部位相对，从而使不同的压力传感器感应人体不同脊柱部位对所述支撑体的压力；

所述若干按摩单元被设置为与各脊柱部位一一相对，以便能够对与各自相对的脊柱部位进行振动刺激；

所述控制器用于根据各压力传感器感应到的压力判断各脊柱部位的曲度是否正常，并驱动与曲度不正常的脊柱部位相对的按摩单元对所述曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激。

进一步地，所述控制器用于将所有压力传感器感应到的压力求和得到总压力，对于与任一压力传感器相对的脊柱部位，所述控制器根据该压力传感器感应到的压力占所述总压力的比重与预设的该压力传感器感应到的压力应占所述总压力的比重之间的偏差大小判断与该压力传感器相对的脊柱部位的曲度是否正常。

进一步地，对于与任一压力传感器相对的脊柱部位，所述控制器根据该压力传感器感应到的压力与预设的与该压力传感器对应的标准压力之间的偏差大小判断与该压力传感器相对的脊柱部位的曲度是否正常。

进一步地，所述若干压力传感器中，至少有一个与人体颈椎相对，至少有一个与人体胸椎相对，至少有一个与人体腰椎相对。

进一步地，所述按摩单元包括气囊和电子气泵，所述气囊与所述电子气泵连通，所述电子气泵与所述控制器连接，所述控制器通过驱动所述电子气泵对所述气囊进行充放气以驱动所述气囊起伏运动，以对与所述按摩单元相对的脊柱部位进行振动刺激。

进一步地，所述按摩单元包括支撑部和气缸，所述支撑部与所述气缸连接，所述气缸与所述控制器连接，所述控制器通过驱动所述气缸往复运动以带动所述支撑部起伏运动，以对与所述按摩单元相对的脊柱部位进行振动刺激。

进一步地，所述压力传感器为压电薄膜式压力传感器。

进一步地，所述压电薄膜式压力传感器的压电薄膜的长度方向与所述人体脊柱的长度方向垂直，且所述压电薄膜的长度大于所述人体脊柱的宽度。

一种座椅，包括作为靠背的支撑体，所述座椅还包括如上所述的人体脊柱保健装置。

一种床垫，所述床垫顶部设置有支撑体，所述床垫还包括如上所述的人体脊柱保健装置。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的人体脊柱保健装置通过设置多个压力传感器在人体背部倚靠在支撑体上时分别感应人体不同脊柱部位对支撑体的压力，然后通过控制器对各压力传感器感应到的压力进行分析以判断各脊柱部位的曲度是否正常，能够实现对颈椎和腰椎变直以及胸椎过度后凸等脊柱生理曲度异常状况的自动监测，同时，通过控制器驱动与曲度不正常的脊柱部位相对的按摩单元对相应曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激，能够实现对脊柱生理曲度异常部位进行主动振动刺激，以逐渐纠正其生理曲度。该人体脊柱保健装置能够应用于座椅、床垫等供人体坐卧的家居用品中，对人体脊柱起到有效的保健效果，帮助人体保持良好体态，预防人体脊椎疾病。

附图说明

图1是人体脊柱保健装置的电路原理示意图；

图2是各压力传感器和按摩单元在支撑体中的排列方式的纵剖面示意图；

图3是人体背部倚靠在支撑体上时的纵剖面示意图；

图4是各压力传感器与人体脊柱之间的位置关系的俯视示意图；

图5是人体背部倚靠在支撑体上时的横剖面示意图；

图6是支撑体的人体倚靠位置指示示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。

结合图1至图5所示。本实施例提供的人体脊柱保健装置，包括控制器2、若干压力传感器1和若干按摩单元3。结合图3和图4所示，这些压力传感器1被设置为在人体5背部4倚靠在支撑体7上时沿人体5脊柱6长度方向间隔排列在支撑体7上与人体5脊柱6相对的区域，使不同的压力传感器1与人体5不同脊柱部位相对，从而使不同的压力传感器1感应人体5不同脊柱部位对支撑体7的压力。

相邻压力传感器1之间的间隔距离取决于压力传感器1数量的多少，如果压力传感器1数量多，则间隔距离小，反之则间隔距离大。沿脊柱6长度方向由上至下分布有颈椎、胸椎、腰椎和骶椎，颈椎、胸椎、腰椎和骶椎各自都有自身的生理曲度。图3中通过虚线将脊柱6的颈椎、胸椎、腰椎和骶椎等四个部位进行了划分，可以看到，骶椎部位布设有2个压力传感器1、腰椎部位布设有5个压力传感器1，胸椎部位布设有9个压力传感器1，颈椎部位布设有3个压力传感器1。压力传感器1数量布置越多，能够实现的脊柱6生理曲度监测和纠正精度就越高，越能够实现对更短长度的脊柱6的生理曲度的监测和纠正。如果为脊柱6的每一节脊椎都设置一个相对的压力传感器1和一个相对的按摩单元3分别对其进行压力监测和振动刺激，则能对脊柱6实现最精确的生理曲度监测和纠正。如果将脊柱6划分为颈椎、胸椎、腰椎和骶椎四大部位，将各段脊椎部位作为整体进行生理曲度的监测和纠正，就不必布设如此多的压力传感器1。由于最容易发生生理曲度异常的主要是颈椎、胸椎和腰椎三个部位，因此如果只确保对颈椎、胸椎和腰椎的生理曲度实现基本的检测，压力传感器1的数量及设置方式应使得这些压力传感器1中至少有一个与人体5颈椎相对，至少有一个与人体5胸椎相对，至少有一个与人体5腰椎相对即可。各压力传感器1按此方式排列设置后，每个压力传感器1将与人体5的一个脊柱部位相对，不同的压力传感器1将与人体5的不同脊柱部位相对，当人体5背部4倚靠在支撑体7上时，不同的压力传感器1将感应到人体5不同脊柱部位对支撑体7的压力。

这些按摩单元3也被设置为与各脊柱部位一一相对，以便能够对与各自相对的脊柱部位进行振动刺激。这样，每个脊柱部位将对应一个压力传感器1和一个按摩单元3，不同的脊柱部位将对应不同的压力传感器1和不同的按摩单元3。对于任一脊柱部位(注，不是脊柱6上的任何脊柱部位，而是有压力传感器1和按摩单元3与其相对的各脊柱部位中的任何一个)而言，通过与其相对的压力传感器1可感应其对支撑体7的压力，而通过与其相对的按摩单元3可对其进行振动刺激。

控制器2用于根据各压力传感器1感应到的压力判断各脊柱部位的曲度是否正常，并驱动与曲度不正常的脊柱部位相对的按摩单元3对曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激。各压力传感器1可以设置在支撑体7的顶部夹层8中，如图2所示，当人体5背部4未倚靠在支撑体7上时，各压力传感器1几乎不受到压力，即使受到微弱压力(如夹层8的压力)，各压力传感器1受到的压力也是基本相等的，可以通过设置一阈值，将低于该阈值的压力清零，以将人体5背部4未倚靠在支撑体7上时各压力传感器1受到的压力初始化为零。如图3所示，人体5背部4倚靠在支撑体7上后，由于脊柱6不同部位具有不同的生理曲度，因此，不同脊柱部位对支撑体7的压力将会不同，从而造成不同的压力传感器1受到的压力不同，最终造成不同的压力传感器1受到的压力占所有压力传感器1受到的总压力的比重不同。

控制器2在具体判断各脊柱部位的曲度是否正常时，可将所有压力传感器1感应到的压力求和得到总压力。对于与任一压力传感器1相对的脊柱部位，控制器2根据该压力传感器1感应到的压力占总压力的比重与预设的该压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重之间的偏差大小判断与该压力传感器1相对的脊柱部位的曲度是否正常，如果偏差大于预设的值，就可以判定曲度不正常。这个偏差可以是绝对偏差，也可以是相对偏差。绝对偏差是指两者的差值，即该压力传感器1感应到的压力占总压力的比重与预设的该压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重之间的差值。相对偏差是指两者的差值与标准值之间的比值，即该压力传感器1感应到的压力占总压力的比重与预设的该压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重之间的差值与预设的该压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重之间的比值。可以选择一定数量的具有正常脊柱6生理曲度的成年人作为标准样本进行压力测试。即检测并记录每个标准样本当其背部4倚靠在支撑体7上时各压力传感器1受到的压力占所有压力传感器1受到的总压力的比重。每个标准样本都进行压力测试后，计算这些标准样本的压力测试结果中同一个压力传感器1受到的压力占所有压力传感器1受到的总压力的平均比重，将该平均比重作为预设的该压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重，从而得到各压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重，并将各压力传感器1感应到的压力应占总压力的比重预设在控制器2中进行比对。

控制器2在具体判断各脊柱部位的曲度是否正常时，还可以采用另一种方式。即对于与任一压力传感器1相对的脊柱部位，控制器2根据该压力传感器1感应到的压力与预设的与该压力传感器1对应的标准压力之间的偏差大小判断与该压力传感器1相对的脊柱部位的曲度是否正常，如果偏差大于预设的值，就可以判定曲度不正常。与前述同理，该偏差也可以是绝对偏差或者相对偏差。

压力传感器1可采用压电薄膜式压力传感器1，压电薄膜式压力传感器1不仅薄，而且对压力的敏感度高，能够方便嵌入支撑体7顶部的夹层8中。如图4所示，压电薄膜式压力传感器1的压电薄膜的长度方向与人体5脊柱6的长度方向垂直，且压电薄膜的长度大于人体5脊柱6的宽度，从而能够感应到脊柱6宽度方向上的每一部位对支撑体7的压力。按摩单元3设置在夹层8下方，与同一脊柱部位相对的按摩单元3位于与该同一脊柱部位相对的压力传感器1的正下方。

按摩单元3弹性安装在支撑体7中，当人体5背部4倚靠在支撑体7上时，可弹性地支撑人体5的重量。按摩单元3有两种实现方式。在一种实现方式中，按摩单元3包括气囊和电子气泵，气囊与电子气泵连通，电子气泵与控制器2连接，控制器2通过驱动电子气泵对气囊进行充放气以驱动气囊起伏运动，以对与按摩单元3相对的脊柱部位进行振动刺激。在另一种实现方式中，按摩单元3包括支撑部和气缸，支撑部与气缸连接，气缸与控制器2连接，控制器2通过驱动气缸往复运动以带动支撑部起伏运动，以对与按摩单元3相对的脊柱部位进行振动刺激。通过长久坚持对曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激即可起到对该曲度不正常的脊柱部位的保健效果，以逐渐纠正其生理曲度。

该人体脊柱保健装置对脊柱6的生理曲度异常状况的准确监测和精确纠正较为依赖于人体5倚靠在支撑体7的正确位置上，即需要使人体5倚靠在支撑体7上时人体5的脊柱6能够与支撑体7上排列各压力传感器1的区域相对。为使人体5能够倚靠在支撑体7的正确位置，可以在支撑体7上将排列各压力传感器1的区域标示出来，以提示用户应当倚靠的正确区域。例如，可将支撑体7上排列各压力传感器1的区域的表面颜色设置为与其他区域的表面颜色不同以提醒用户；或者如图6所示，通过缝线9沿支撑体7上排列各压力传感器1的区域的边界缝制一圈以提示用户该区域的范围；或者如图6所示，在支撑体7上设置一个臀部定位点10，并以该定位点10为起点沿各压力传感器1的排列方向引出一条指示线11，使人体5在将其臀部定位到该定位点10后再沿指示线11的方向依靠到支撑体7上时，人体5的脊柱6能够与排列各压力传感器1的区域相对。使用时，人体5倚靠在支撑体7上的正确区域后，通过控制器2上的开关或者通过蓝牙与控制器2连接的app激活各压力传感器1，然后人体保持放松并保持不动，各压力传感器1开始检测，数秒后，各压力传感器1检测完成并将检测结果发送到控制器2，控制器2再根据各压力传感器1的检测结果判断与各压力传感器1相对的脊柱部位的曲度是否正常，然后驱动与曲度不正常的脊柱部位相对的按摩单元对该曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激，在对曲度不正常的脊柱部位进行振动刺激时，各压力传感器1停止检测。

该人体脊柱保健装置可以应用于座椅，从而得到一种包括该人体脊柱保健装置的座椅，支撑体7作为该座椅的靠背。该人体脊柱保健装置还可以应用于床垫，从而得到一种包括该人体脊柱保健装置的床垫，支撑体7设置在床垫顶部，用于供人体5躺卧。使用该座椅和床垫进行坐卧能够对人体5脊柱6起到有效的保健效果，帮助人体5保持良好体态，预防人体5脊椎疾病。

上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。