一种用于颈椎保护的可穿戴装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可穿戴装置，尤其涉及一种用于颈椎保护的可穿戴装置。
【背景技术】
[0002] 颈椎病又称颈椎综合征，是颈椎骨关节炎、增生性颈椎炎、颈神经根综合征、颈椎 间盘脱出症的总称，是一种以退行性病理改变为基础的疾患。主要由于颈椎长期劳损、骨 质增生，或椎间盘脱出、韧带增厚，致使颈椎脊髓、神经根或椎动脉受压，出现一系列功能障 碍的临床综合征。其中，长时间埋头工作导致的颈椎过度疲劳是慢性颈椎病发生的主要原 因。大量统计材料表明某些工作量不大，强度不高，但处于坐位，尤其是低头工作者的颈椎 病发病率很高，包括家务劳动者、刺绣女工、办公室人员、打字抄写者、仪表流水线上的装配 工等。
[0003] 目前市场上出现了 一些用于颈椎保护的产品，这些产品的机理通常是对颈椎或颈 部穴位进行按摩，虽然可以一定程度上起到缓解颈部疲劳、治疗颈椎病的作用，但实际上是 治标不治本，无法起到预防颈椎过度疲劳的作用；而且此类产品通常结构复杂，体积庞大， 价格较高。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种用于颈椎保护的可 穿戴装置，可在人们较长时间伏案工作时自动提醒，起到预防颈椎过度疲劳的作用。
[0005] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0006] 一种用于颈椎保护的可穿戴装置，包括依次连接的电源、单稳态触发器、报警单 元，以及可贴附于人体颈部的应变式传感器；所述应变式传感器的信号输出端与单稳态触 发器的触发信号输入端连接。
[0007] 优选地，所述应变式传感器为半导体应变片。
[0008] 优选地，所述报警单元包括声音报警部件、光报警部件、振动报警部件中的至少一 种。
[0009] 优选地，所述单稳态触发器为基于555定时器的单稳态触发器。
[0010] 优选地，所述电源为纽扣式电池。
[0011] 优选地，电源、单稳态触发器、报警单元集成于带有夹持机构的PCB板上。
[0012] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0013] 1)体积较小，使用方便，附于使用者体表，几乎没有负担；
[0014] 2)高灵敏度，对使用者颈部的活动具有较高的分辨能力；
[0015] 3)成本低廉，并可反复使用。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一个具体实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0018]本发明的思路是利用应变式传感器对人体颈椎活动进行监测，当传感器监测到颈 部活动时触发单稳态触发器由稳态转为暂稳态，如传感器在定时时间内未再检测到颈部活 动，则单稳态触发器由暂稳态转为稳态，启动报警单元发出声、光或振动报警信号，提醒用 户放松休息，活动颈部。本发明的可穿戴装置，包括依次连接的电源、单稳态触发器、报警单 元，以及可贴附于人体颈部的应变式传感器；所述应变式传感器的信号输出端与单稳态触 发器的触发信号输入端连接。
[0019] 为了便于公众理解，首先对本发明所涉及的一些基本内容进行说明。
[0020] 应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器，电阻应变片 是其最常采用的传感元件，它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元 件。利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，称为半导体应变片。其原理是半 导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象。半导体应变片需 要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在弹性敏感元件上间接地感受被测外力，利用不同构 形的弹性敏感元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭矩、加速度等机械量。半导体应变 片与传统的电阻应变片相比，具有灵敏系数高（约高50~100倍）、机械滞后小、体积小、耗 电少等优点。其最大的缺点是温度稳定性差、灵敏度离散程度大（由于晶向、杂质等因素的 影响）以及在较大应变作用下非线性误差大。本发明的应变式传感器优选半导体应变片。
[0021] 单稳态触发器只有一个稳定状态和一个暂稳态。在外加脉冲的作用下，单稳态触 发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持 一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。利用单稳态触发器的 特性可以实现脉冲整形，脉冲定时等功能。
[0022] 下面以一个具体实施例来对本发明技术方案进行详细说明。
[0023] 图1显示了本发明可穿戴装置的电路原理。本实施例中，应变式传感器采用半导 体应变片，单稳态触发器采用基于555定时器的单稳态触发器，报警单元为蜂鸣器。如图1 所示，其电路包括应变片信号的提取放大、脉冲计时两个部分。半导体应变片的体积很小 (塑封后仍小于1平方厘米），可以直接贴附在人体表面，其他电路部分制成PCB板体积也 很小（不超过30mm*20mm*10mm)，并可以做成夹在衣领上的装置，方便携带。电源的工作要 求在3V~6V，尽量在5V左右，可以使用纽扣电池串联的方式得到，或者使用3. 6V的可充电 锂离子纽扣电池。定时器采用常用的555定时器；由于对精度要求不高，需要单电源，轨至 轨输出，因此运算放大器可以使用OPA2340,或者更为便宜的lm358。PNP型三极管可以使用 常用的9012等。本实施例中使用了某型号国产半导体应变片，其详细参数如表1所示，该 半导体应变片的使用需要从焊点接触导线，再塑封起来，使用时避免外力过度弯曲破坏内 部晶体结构。理论上应变片正常工作下可以形变2000次以上，但为了保证精确度度，可每 周更换。其中的蜂鸣器也可以用LED灯、振动器等其它报警部件替换，或者同时采用声、光、 振动报警部件。
[0024] 表1半导体应变片参数
[0025]
【主权项】
1. 一种用于颈椎保护的可穿戴装置，其特征在于，包括依次连接的电源、单稳态触发 器、报警单元，以及可贴附于人体颈部的应变式传感器；所述应变式传感器的信号输出端与 单稳态触发器的触发信号输入端连接。
2. 如权利要求1所述可穿戴装置，其特征在于，所述应变式传感器为半导体应变片。
3. 如权利要求1所述可穿戴装置，其特征在于，所述报警单元包括声音报警部件、光报 警部件、振动报警部件中的至少一种。
4. 如权利要求1所述可穿戴装置，其特征在于，所述单稳态触发器为基于555定时器的 单稳态触发器。
5. 如权利要求1所述可穿戴装置，其特征在于，所述电源为纽扣式电池。
6. 如权利要求1所述可穿戴装置，其特征在于，电源、单稳态触发器、报警单元集成于 带有夹持机构的PCB板上。
【专利摘要】本发明公开了一种用于颈椎保护的可穿戴装置。本发明包括依次连接的电源、单稳态触发器、报警单元，以及可贴附于人体颈部的应变式传感器；所述应变式传感器的信号输出端与单稳态触发器的触发信号输入端连接。本发明结构简单，轻便易携带，所采用的部件成熟廉价，制造成本较低，可自动提醒人们避免长时间的颈椎弯曲，尤其适合于学生、办公室人员等需要经常伏案工作的人群的颈椎保护，因此具有广阔的市场前景。
【IPC分类】A61F5-00
【公开号】CN104799986
【申请号】CN201510184840
【发明人】刘宏, 杨文韬
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月17日