颈椎健康状态监测仪的制作方法

本发明涉及颈椎健康状态监测仪，属于机械学、仪器科学、传感器技术、计算机科学、人体健康监测技术、穿戴式仪器设备交叉领域。

背景技术：

人体健康状态检测和监测具有重要的意义。医疗机构拥有大量高精尖的健康检测和监测仪器。但往往许多仪器价格昂贵、体积庞大、使用需要专业技术，这些都不满足个人携带方便，检测和实时监测等要求。颈椎病是一种顽疾，其除了与个人的身体抵抗力等有关外，与人们使用电脑和手机等电子设备、阅读书报、看电视、开车、甚至是睡眠姿势等的合理和科学性都很有关系。随着人们使用电脑等的频率和时间的增长，目前颈椎病发展从老年人群向青年人群蔓延，迫切需要颈椎病的预防和治疗仪器及方法。而现有的大部分颈椎相关仪器设备都是围绕颈椎的治疗为主，譬如申请号为201310216970.0的专利公开了一种颈椎推伸装置，申请号为201310046228.x的专利公开了一种颈椎康复器等。而目前缺少能够实时监测人们使用颈椎的姿势是否正确，以及使用时间是否合理等的便携式仪器设备。

随着材料科学、仪器科学、计算机科学、传感器技术、无线通信技术、能源技术等的发展，可穿戴式的医疗仪器设备这几年发展较快。因此，应用这些新兴的技术研究开发一种能够为颈椎病的预防和治疗提供支撑的便携式仪器设备是本领域技术人员目前需要做的工作之一。

技术实现要素：

本发明针对目前现有技术中颈椎预防治疗仪器设备庞大而且笨重，使用不方便等问题，公开了一种简便的、易于携带的颈椎状态实时监测仪器，从而可以实时监测人体背部和颈部的姿态和弯曲情况，并结合所记录的各种姿态的时间，达到实时监测或者同时报警的目的。

为了实现这一发明目的，我们公开了一种颈椎健康状态监测仪，包括柔性基底框架，该柔性基底框架由上边框、下边框以及垂直且等间距地固定于上边框、下边框之间三个竖直向边框组成，分别为左边框、右边框以及后边框；该柔性基底框架的两端可选择地闭合在待监测者脖颈处；所述左边框、右边框的内侧面分别固定有左弯曲传感器和右弯曲传感器；所述后边框的内侧面以“背靠背”的形式固定有两条传感器，贴近后边框的为后弯曲传感器，相对位于内侧的是前弯曲传感器，还包括有一个三轴倾角传感器，该三轴倾角传感器通过电缆绳连接至控制装置，所述的控制装置固定在下边框与后边框相交处的外侧面，所述控制装置包括带有时钟芯片的处理单元和存储单元，左弯曲传感器、右弯曲传感器、前弯曲传感器、后弯曲传感器均与处理单元相连接，所述处理单元还连接有无线通信单元；还包括有带有开关的电源，电源与无线通信单元和控制装置连接。

这里柔性基底框架可以采用布料、橡胶、塑料等制作而成。其上边框、下边框、左边框、右边框以及后边框形成的整体结构可以看作是一个倾倒的“日”字。

当柔性基底框架闭合时，其上边框与下边框形成的圆环内径应该适合于人体颈部，上边框与下边框之间的距离应该与人体颈部的长度大致相当。总之，其整体尺寸应该保证这一柔性基底框架可以很好的与待监测者的颈部匹配，并且其左弯曲传感器、右弯曲传感器应该分别对应于待监测者颈部的左侧和右侧，前弯曲传感器和后弯曲传感器贴合对应于待监测者颈部的后侧，优选是颈椎位置。

电源是为了保证控制装置、无线通信单元以及后面所说的震动电机的能量，因此，这里可以采用能够实现这一功能的任何现有产品。在本发明中我们优选的是包括锂电池和充电电路，同时其上装置的开关可以控制整个颈椎健康状态监测仪的开关。

在本发明中涉及到的传感器，包括左弯曲传感器、右弯曲传感器、前弯曲传感器、后弯曲传感器，以及三轴倾角传感器均为薄片状，其中为了配合柔性基底框架，左弯曲传感器、右弯曲传感器、前弯曲传感器和后弯曲传感器均为长方形条状，他们分别用于检测颈部向左、向右、向前、向后的弯曲角度。三轴倾角传感器为圆形，可以贴在人体颈部下方的背部，从而检测人体背部倾斜的三轴角度。

控制装置中的处理单元通过连接左弯曲传感器、右弯曲传感器、前弯曲传感器、后弯曲传感器以及三轴倾角传感器完成数据采集工作，同时其上所带有的时钟芯片可以将每个状态下的持续时长进行计时，通过与处理单元内预设的数据进行比对处理后存储在存储单元中。

无线通信单元是控制装置与使用者之间的联系纽带，其既可以接收控制装置的数据信息发送给使用者的手机、电脑等便携式设备，也可以接收使用者的控制命令传输给控制处理单元。

优选地，颈椎健康状态监测仪上还包括有震动电机，所述震动电机固定在后边框与下边框相交处的内侧面，震动电机分别与控制装置和电源连接。控制装置中的处理单元可以根据处理结果控制震动电机工作，从而产生震动刺激，提醒使用者颈椎在某一个方向弯曲的时间过长，应该注意调节和休息。

结合控制装置内部预设的数据，这里可以获得一个疲劳报警功能。这一功能的实现可以具体描述为：控制处理单元结合采集得到的弯曲传感器数据和三轴倾角传感器数据，并通过时钟芯片计时，得到使用者在某一个不利于颈椎健康的姿态下保持时间超过阈值时，控制震动电机震动进行报警提示；不利于颈椎健康的姿态是通过传感器数据与有利于颈椎健康的姿态的传感器数据比对得到的，有利于颈椎健康的姿态是事先通过医生测定，并将有利于颈椎健康的姿态对应的传感器数据范围保存在控制装置的存储单元里；不利于颈椎健康的姿态包括当三轴倾角传感器检测到人体背部竖直或接近竖直时，而四个弯曲传感器检测到人体颈部向前后左右任何一个方向连续弯曲时间超过了阈值，不利于颈椎健康的姿态还包括当三轴倾角传感器检测到人体背部脊椎轴与水平面接近平行时，即认为人体处于躺下休息的状态，而此时四个弯曲传感器检测到颈部向任何一个方向弯曲时间过长，超过一个更长时间的新阈值时，也会触发震动电机震动刺激提醒；所述的阈值和新阈值是通过控制处理单元的软件设定，或者是使用者通过手机、电脑等便携式设备设定所得，新阈值可以比阈值设置的长一些，以防止刺激过于频繁，影响休息。

作为一种优选地方式，我们还公开了柔性基底框架的内侧还覆有一层覆膜。覆膜的目的是保护安装在柔性基底框架上的各个部件，可以采用布料等与人体皮肤接触温和的柔性材料。覆膜可以仅覆盖在部件处，但是在本发明中更为优选地方式是与柔性基底框架形状相同的形状。各个部件位于柔性基底框架和覆膜之间。

更为优选地，我们提供了两种优选的固定方式，第一种方式是，所述柔性基底框架上边框两端和下边框两端分别固定有绑绳。

在这一方式下，优选上边框和下边框的绑绳两端分别对应设置魔术贴。

绑绳包括上绑绳和下绑绳两对，每对又包括左右两根，上绑绳位于上框架的两端，下绑绳位于下框架的两端，当固定有各个部件的柔性基底框架或者是带有覆膜的固定有各个部件的柔性基底框架从人体颈部后方扣装在颈部时，上绑绳和下绑绳可以通过打一个绳结，或者魔术贴的方式固定，从而使整个装置固定在人体颈部。

第二种方式是，所述柔性基底框架上边框的两端和下边框的两端均通过高弹性绷带连接。

高弹性绷带与柔性基底框架的上框架、下框架分别形成两个环，使用时直接套进颈部。

最后，我们还优选公开了电源和无线通信单元分别对称固定在控制装置的两侧的下边框外侧面上。这样既可以固定电源和无线通信单元，同时又能较好的保证整个监测仪的平衡和稳定性。

本发明公开的颈椎健康状态监测仪具有体积小、质量轻、结构简单、使用方便等优点，可适用于各类人群，进行颈椎健康监测，可预防颈椎病，也可用于颈椎病康复过程的辅助检测和治疗；同时，本发明的疲劳报警方法通过计时得到不利于颈椎健康的姿态的持续时间，从而确定是否报警，并且阈值可以通过便携式设备进行再设定，人机交互性好，更人性化和适用于不同人群，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例的系统组成框图。

图2是本发明实施例的右后视图。

图3是本发明实施例的右前视图。

图4是本发明实施例的左前视图。

图5是本发明实施例的柔性基底框架展开示意图。

图6是本发明实施例的弯曲角度检测向左弯曲示意图。

图7是本发明实施例的弯曲角度检测向前弯曲示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面我们结合具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。

参照附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，一种颈椎健康状态监测仪由柔性基底框架1、覆膜2、绑绳3、电源4、控制装置6、无线通信单元7和震动电机8组成。柔性基底框架1呈半柱面结构，其底面直径与人体颈部粗度相当，其高度与人体颈部长度相当，其材质具有一定的柔性，可采用布料、橡胶、塑料等制作而成；覆膜2与柔性基底框架1形状相同，固定在基底1柱面内侧，覆膜2也具有一定的柔性，其可采用布料等与人体皮肤接触温和的材料制作而成；柔性基底框架1和覆膜2上都挖有两个对称的长方形孔，它们展开后呈现为倾倒的日字形状；绑绳3安装在柔性基底框架1上，包括左上绑绳3-1、右上绑绳3-2、左下绑绳3-3和右下绑绳3-4，绑绳用于将整个监测仪固定在人体颈部；电源模块4安装在倒日字的右底部，位于柔性基底框架和覆膜之间，包括锂电池和充电电路，为控制装置6、无线通信单元7和震动电机8工作提供能源，并用于锂电池充电，电源模块4还包括一开关，用于仪器的开关控制；传感装置5包括左弯曲传感器5-1、右弯曲传感器5-2、前弯曲传感器5-3、后弯曲传感器5-4和一只三轴倾角传感器5-5，其中左弯曲传感器5-1和右弯曲传感器5-2分别正向安装在柔性基底框架倒“日”字的左右两侧竖梁上，并位于柔性基底框架1和覆膜2之间，分别用于检测颈部向左和向右侧倾斜弯曲的角度，前弯曲传感器5-3和后弯曲传感器5-4背靠背贴装在倒“日”字的中间竖梁上，位于柔性基底框架1和覆膜2之间，用以检测颈部向前和向后侧倾斜弯曲角度；三轴倾角传感器5-5由一根电缆绳5-5-1与柔性基底框架1部位的控制装置6连接，三轴倾角传感器5-5呈薄片状，可贴装在人体颈部下部的背部，用于检测人体背部倾斜的三轴角度；控制装置6包括控制处理单元6-1和存储单元6-2，控制处理单元6-1连接传感装置5采集传感器数据，并将数据处理后的信息存放于存储单元6-2，控制处理单元6-1还可以控制震动电机8工作，控制处理单元6-1还与无线通信单元7连接，进行命令接收和数据发送；无线通信单元7可以接收控制装置6的数据信息发送给使用者的手机、电脑等便携式设备，也可以接收使用者的控制命令传输给控制处理单元6-1；震动电机8安装在倒“日”字底部横梁的中间，位于柔性基底框架1和覆膜2之间，可以在控制装置6的控制下产生震动刺激，用以提醒使用者颈椎在某一个方向弯曲的时间过长，应该注意调节和休息。

所述的控制处理单元6-1还包括一个时钟芯片，用于记录时间；

如附图6和附图7，所述的颈椎健康状态监测仪的疲劳报警功能的报警方法示例可描述如下：当人体颈部向图左侧倾斜时，如图6左弯曲传感器5-1可以检测到该角度的变化，并且可以触发计时芯片开始计时，如果时间超过事先设定的阈值，则控制处理单元6-1会控制震动电机8产生震动，以提醒使用者应该注意颈部姿态；当使用者使用电脑、手机等电子产品时可能头朝前下方，颈部向前弯曲，如图7前弯曲传感器检测到该角度变化不利于颈部健康，并且当使用者长期处于该姿势时，时间超过阈值后，震动电机8也会被控制震动，以提醒使用者注意休息或更换姿势。