一种弯腰疼痛阈值预测报警拐杖及其预测报警方法

1.本发明涉及辅助行走器械技术领域，更具体的说是涉及一种弯腰疼痛阈值预测报警拐杖。


背景技术：

2.腰椎疾病是常见的骨科疾病，对患者的生活和工作影响较大。据国家卫生部最新统计，我国腰椎疾病患者已突破2亿人。患者腰椎疼痛的一个关键诱发因素是行走时弯腰幅度过大或弯腰姿势不正确，对老年患者而言，其关节比较脆弱，更容易腰痛，头晕等症状，从而产生突发状况。
3.为了解决上述存在的问题，如公开号为cn209928332u的中国专利公开了一种具有预防腰椎疼痛的电脑主机，工作时配合皮肤上的药膏可避免久坐带来的后遗症，该装置操作复杂、应用范围仅限于有电脑的环境。又如公开号为cn110000684a的中国专利公开了一种穿戴式坐姿提醒器，工作时，通过陀螺仪测得角度来判断用户坐姿，坐姿不良时发出报警，但实用范围仅限于坐姿，且佩戴不方便。
4.目前国内外尚无通过纠正站姿以减少腰椎疼痛、且在行动时可以使用的预防腰椎疼痛的装置。有鉴于此，如何提供一种能够全部或部分解决上述技术问题的辅助装置成为本领域人员亟需解决的一个技术问题。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
6.为此，本发明的一个目的在于提出一种弯腰疼痛阈值预测报警拐杖，拐杖包括支撑杆及设置于支撑杆上方的握把，包括：
7.传感器组，所述传感器组包括压力测量模块、心率监测模块、信息无线收发模块、处理模块、储存模块和报警模块；
8.所述握把包括支撑部和感应部，所述支撑部与手部握压位置对应，所述压力测量模块设置于所述支撑部上表面或靠近其上表面设置，所述心率监测模块设置于所述支撑部下表面；所述感应部与所述支撑部一体制成，其一端衔接于所述支撑部的前端，所述距离测量模块设置于所述感应部内，所述距离测量模块用于测量拐杖与使用者上半身之间的距离；
9.还包括供电模块，所述供电模块、信息无线收发模块、处理模块、储存模块和报警模块设置于所述支撑部、感应部或支撑杆内；所述供电模块与所述传感器组电性连接；
10.所述压力测量模块、心率监测模块、信息无线收发模块、存储模块和报警模块均与所述处理模块通信连接，所述信息无线收发模块与储存模块及终端通信连接。
11.本发明采用各传感器可对使用者的心率、握压压力和与拐杖之间的距离进行实时监测，通过处理模块和储存模块判断使用者是否处于不正站姿，并能够通过报警模块对使用者进行提醒操作，减少使用者由于姿势不正而造成腰椎疼痛，具有良好的应用前景和适
用范围。
12.在上述技术方案中，握把的支撑部可以适当向远离感应部的方向延伸形成延长部，处理模块和储存模块都可以放置在延长部内。
13.在上述技术方案中，也可以不设置感应部，而是将报警模块、信息无线收发模块、距离测量模块依次衔接在支撑部的一端。
14.在上述技术方案中，压力测量模块采集到压力信息后，将压力信号转换为相应的数字信号传递到处理模块和存储模块。所述心率监测模块可与使用者的手指接触并采集心率信息，将用户心率信息转换为相应的数字信号传递到处理模块和存储模块；所述信号无线收发模块可以将采集到的心率信息发送到终端，以便与用户进行信息交换。
15.进一步的，所述距离测量模块包括加速度计和测量信号发射器，所述感应部的另一端弯折并朝向使用者上半身，所述加速度计和所述测量信号发射器靠近所述感应部的另一端设置。
16.优选的，所述感应部采用柔性材料制成，其另一端的朝向可调。
17.在上述技术方案中，测量信号发射器应当与支撑部形成一定夹角，用于测量使用者上半身与拐杖之间的距离，距离信息采集完毕后将距离信号转换为相应的数字信号，将数字信号传递到处理模块和存储模块。
18.进一步的，还包括按键模块，所述按键模块设置于所述支撑杆侧面并与所述处理模块电性连接。
19.在上述技术方案中，按键模块和设置多个按键，按下不同按键后对应不同控制信号传递到处理模块，处理模块根据不同的控制信号进而将不同应答信号传递到传感器组、供电模块、存储模块，以实现用户通过按键模块开启或关闭各功能。
20.进一步的，所述供电模块包括电池供电模块和震荡式发电模块，所述震荡式发电模块设置于所述支撑杆内并与所述电池供电模块电性连接。
21.进一步的，所述震荡式发电模块包括线圈、弹簧、永磁件和导线，所述支撑杆内限定出容纳腔，所述永磁件位于所述容纳腔内，所述线圈套设于所述永磁件外并与所述容纳腔的内侧壁抵接，所述弹簧至少有两个，其一端与所述永磁件的上表面或下表面连接，另一端与所述容纳腔的上侧壁或下侧壁连接，所述导向一端与所述永磁件连接，另一端延伸至所述容纳腔外并与所述电池供电模块电性连接。
22.采用上述技术方案的有益效果是：可通过拐杖使用时上下起伏的运动趋势产生电能，向电池供电模块充电，以延长所述弯腰疼痛阈值预测报警拐杖的工作时间。
23.优选的，所述终端为手机、电脑、智能手表或内置微处理器的智能设备。所述报警模块由处理模块控制发出报警信号，所述报警信号为光信号、声波信号、震动信号中的一种或多种。
24.在上述技术方案中，也可以在拐杖外表面设置触摸显示屏，将终端设置在触摸显示屏内部，进而使终端和按键模块整合成一体。
25.进一步的，还包括底座，所述底座设置于所述支撑杆下表面。
26.本发明还公开了一种弯腰疼痛阈值预测报警拐杖的预测报警方法，包括以下步骤：
27.(1)参数输入：用户通过终端设备与拐杖的信号无线收发模块进行蓝牙匹配，输入
身体参数到拐杖存储模块；身体参数包括身高、体重、年龄；
28.(2)阈值计算：处理模块根据用户输入的身体参数从存储模块检索出相应身体参数的用户处于弯腰姿势时腰椎疼痛的临界受力值，并将其作为预定阈值；所述预定阈值由用户的身高、体重以及弯腰角度计算得到；
29.(3)信号采集：通过距离测量模块、压力测量模块、心率监测模块分别采集出相应信号，并传递到处理模块；
30.(4)报警条件检测：当满足以下判断条件时，处理模块发出报警控制信号：
31.距离测量模块检测到用户与所述握把间距有从大逐渐变小的趋势、压力测量模块检测到压力信号有从小逐渐变大的趋势、心率监测模块有出现异常波动的趋势、处理模块根据距离测量模块中的加速度计测得角度计算的受力阈值接近预定阈值，当上述四种条件均满足时处理模块发出所述报警控制信号；
32.(5)控制报警：由处理模块发出的报警控制信号令报警模块产生报警信号。
33.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
34.本发明提供了一种带有弯腰疼痛阈值预测报警功能的智能拐杖，利用距离测量模块、压力测量模块和心率监测模块实时采集信号，处理模块通过所采集信号的实时变化趋势从而判断用户是否处于弯腰姿势，在用户处于弯腰姿势的基础上根据距离测量模块中的加速度计所测量的角度计算用户腰椎的受力值，与存储模块内的预设阈值进行比较，若计算得到的受力值逐渐接近预设阈值，则触发报警模块提醒用户及时调整弯腰姿势；报警信号维持三秒后自动结束，也可通过按键模块手动关闭报警信号。
35.本发明通过传感器组、处理模块、存储模块之间相互协调工作，自动完成信息采集、报警条件检测、控制报警等步骤，用户只需要根据报警信号的提示调整到正确的弯腰姿势即可，操作简单方便，可以减少患有腰椎疾病的用户在日常生活中因弯腰姿势不正确而引发腰椎疼痛，进而导致突发状况发生的几率。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例的整体结构图；
38.图1a为a处放大示意图；
39.图2是本发明实施例的震荡式发电模块72的结构放大示意图；
40.图3是本发明实施例中的各模块电性连接示意图；
41.图4是本发明实施例中的弯腰疼痛预测报警方法流程图；
42.附图标记：1、握把；2、支撑杆；3、底座；4、处理模块；5、存储模块；6、传感器组；7、供电模块；71、电池供电模块；72、震荡式发电模块；721、线圈；722、弹簧；723、永磁性材料；724、导线；8、距离测量模块；81、加速度计；82、测量信号发生器；9、压力测量模块；10、心率监测模块；11、信息无线收发模块；12、按键模块；13、报警模块。
具体实施方式
43.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，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。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.如图1和图1a所示，本发明实施例公开了一种弯腰疼痛阈值预测报警拐杖，拐杖包括支撑杆2及设置于支撑杆2上方的握把1，包括：传感器组6，传感器组6包括压力测量模块9、心率监测模块10、信息无线收发模块11、处理模块4、储存模块和报警模块13；握把1包括支撑部和感应部，支撑部与手部握压位置对应，压力测量模块9设置于支撑部上表面或靠近其上表面设置，心率监测模块10设置于支撑部下表面；感应部与支撑部一体制成，其一端衔接于支撑部的前端，距离测量模块8设置于感应部内，距离测量模块8用于测量拐杖与使用者上半身之间的距离；还包括供电模块7，供电模块7、信息无线收发模块11、处理模块4、储存模块和报警模块13设置于支撑部、感应部或支撑杆2内；供电模块7与传感器组6电性连接；压力测量模块9、心率监测模块10、信息无线收发模块11、存储模块5和报警模块13均与处理模块4通信连接，信息无线收发模块11与储存模块及终端通信连接。
49.在本实施例中，距离测量模块8包括加速度计81和测量信号发射器82，感应部的另一端弯折并朝向使用者上半身，加速度计81和测量信号发射器82靠近感应部的另一端设置。
50.在一些实施例中，感应部采用柔性材料制成，其另一端的朝向可调。
51.在本实施例中，还包括按键模块12，按键模块12设置于支撑杆2侧面并与处理模块4电性连接。
52.如图2所示，在本实施例中，供电模块7包括电池供电模块71和震荡式发电模块72，震荡式发电模块72设置于支撑杆2内并与电池供电模块71电性连接。
53.震荡式发电模块72包括线圈721、弹簧722、永磁件723和导线724，支撑杆2内限定出容纳腔，永磁件723位于容纳腔内，线圈721套设于永磁件723外并与容纳腔的内侧壁抵接，弹簧722至少有两个，其一端与永磁件723的上表面或下表面连接，另一端与容纳腔的上侧壁或下侧壁连接，导向一端与永磁件723连接，另一端延伸至容纳腔外并与电池供电模块71电性连接。
54.其中线圈721721固定围绕在永磁性材料723周围但不接触，并以导线724724相接到电池供电模块7171；永磁性材料723上下端连接有弹簧722722，弹簧722722的弹性系数大小应满足用户正常使用拐杖时弹簧722722连接的永磁性材料723可以跟随支撑杆22的运动趋势上下震荡；根据动生电动势原理，当线圈721721和永磁性材料723做相对运动时，线圈721721可产生交流电，通过导线724724可向电池供电模块7171充电。
55.在一些实施例中，终端为手机、电脑、智能手表或内置微处理器的智能设备，终端收集到拐杖上传信息后，可自动同步到云端，若发生一些突发状况用户亲友可从云端获取最新信息以便对使用者进行及时救助。
56.在一些实施例中，报警模块13由处理模块4控制发出报警信号，报警信号为光信号、声波信号、震动信号中的一种或多种。
57.在本实施例中，还包括底座3，底座3设置于支撑杆2下表面。
58.各模块交互关系如图3所示，分为用户端、传感器模块、处理和存储模块5。传感器模块中信号无线收发模块11与终端相互匹配，并连接到处理模块44可以实现用户与拐杖交互；按键模块1212用于直接接受用户的命令信息并将该信息传递给处理模块44和存储模块55，处理模块44对按键的信息做出应答并将应答信息传递给压力测量模块99、心率采集模块10、距离测量模块88和报警模块1313，以实现用户通过按键开启各功能、关闭警报；心率采集模块10用于实时监测用户心率信息，将采集的心率信息传递给处理模块44，再由处理模块44将心率信息传递给信号无线收发模块11，最后由信号无线收发模块11将心率信息传递到终端；距离测量模块88用于检测用户上半身与握把11之间距离，从而反应出用户弯腰程度，并将距离信息传递给处理模块44；存储模块55用于存储不同身体参数的用户所对应的弯腰疼痛受力阈值，以便处理模块44根据用户输入的身体参数进行选择；处理模块4的主体为tc264da，总之，处理模块44用于传递、处理或判断来自各模块的信息，例如传感器模块采集的数据、读取存储模块55中的预先设置的弯腰疼痛受力阈值以及判断各模块数据变化趋势从而决定是否驱动报警模块1313。
59.如图4所示，具体工作过程如下：：
60.(1)参数输入：用户通过终端设备与拐杖的信号无线收发模块进行蓝牙匹配，输入身体参数到拐杖存储模块5；身体参数包括身高、体重、年龄；
61.(2)阈值计算：处理模块4根据用户输入的身体参数从存储模块5检索出相应身体参数的用户处于弯腰姿势时腰椎疼痛的临界受力值，并将其作为预定阈值；预定阈值由用户的身高、体重以及弯腰角度计算得到；
62.(3)信号采集：通过距离测量模块8、压力测量模块9、心率监测模块10分别采集出相应信号，并传递到处理模块4；
63.(4)报警条件检测：当满足以下判断条件时，处理模块4发出报警控制信号：
64.距离测量模块8检测到用户与握把1间距有从大逐渐变小的趋势、压力测量模块9检测到压力信号有从小逐渐变大的趋势、心率监测模块10有出现异常波动的趋势、处理模块4根据距离测量模块8中的加速度计81测得角度计算的受力阈值接近预定阈值，当上述四种条件均满足时处理模块4发出报警控制信号；
65.(5)控制报警：由处理模块4发出的报警控制信号令报警模块13产生报警信号。
66.本发明提供了一种带有弯腰疼痛阈值预测报警功能的智能拐杖，利用距离测量模块、压力测量模块和心率监测模块实时采集信号，处理模块通过所采集信号的实时变化趋势从而判断用户是否处于弯腰姿势，在用户处于弯腰姿势的基础上根据距离测量模块中的加速度计所测量的角度计算用户腰椎的受力值，与存储模块内的预设阈值进行比较，若计算得到的受力值逐渐接近预设阈值，则触发报警模块提醒用户及时调整弯腰姿势；报警信号维持三秒后自动结束，也可通过按键模块手动关闭报警信号。
67.本发明通过传感器组、处理模块、存储模块之间相互协调工作，自动完成信息采集、报警条件检测、控制报警等步骤，用户只需要根据报警信号的提示调整到正确的弯腰姿势即可，操作简单方便，可以减少患有腰椎疾病的用户在日常生活中因弯腰姿势不正确而引发腰椎疼痛，进而导致突发状况发生的几率。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
69.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。