一種用于頸椎保護的可穿戴裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可穿戴裝置，尤其涉及一種用于頸椎保護的可穿戴裝置。
【背景技術】
[0002] 頸椎病又稱頸椎綜合征，是頸椎骨關節(jié)炎、增生性頸椎炎、頸神經(jīng)根綜合征、頸椎 間盤脫出癥的總稱，是一種以退行性病理改變?yōu)榛A的疾患。主要由于頸椎長期勞損、骨 質增生，或椎間盤脫出、韌帶增厚，致使頸椎脊髓、神經(jīng)根或椎動脈受壓，出現(xiàn)一系列功能障 礙的臨床綜合征。其中，長時間埋頭工作導致的頸椎過度疲勞是慢性頸椎病發(fā)生的主要原 因。大量統(tǒng)計材料表明某些工作量不大，強度不高，但處于坐位，尤其是低頭工作者的頸椎 病發(fā)病率很高，包括家務勞動者、刺繡女工、辦公室人員、打字抄寫者、儀表流水線上的裝配 工等。
[0003] 目前市場上出現(xiàn)了 一些用于頸椎保護的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的機理通常是對頸椎或頸 部穴位進行按摩，雖然可以一定程度上起到緩解頸部疲勞、治療頸椎病的作用，但實際上是 治標不治本，無法起到預防頸椎過度疲勞的作用；而且此類產(chǎn)品通常結構復雜，體積龐大， 價格較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種用于頸椎保護的可 穿戴裝置，可在人們較長時間伏案工作時自動提醒，起到預防頸椎過度疲勞的作用。
[0005] 本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：
[0006] 一種用于頸椎保護的可穿戴裝置，包括依次連接的電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、報警單 元，以及可貼附于人體頸部的應變式傳感器；所述應變式傳感器的信號輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端連接。
[0007] 優(yōu)選地，所述應變式傳感器為半導體應變片。
[0008] 優(yōu)選地，所述報警單元包括聲音報警部件、光報警部件、振動報警部件中的至少一 種。
[0009] 優(yōu)選地，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基于555定時器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
[0010] 優(yōu)選地，所述電源為紐扣式電池。
[0011] 優(yōu)選地，電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、報警單元集成于帶有夾持機構的PCB板上。
[0012] 相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0013] 1)體積較小，使用方便，附于使用者體表，幾乎沒有負擔；
[0014] 2)高靈敏度，對使用者頸部的活動具有較高的分辨能力；
[0015] 3)成本低廉，并可反復使用。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一個具體實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明：
[0018]本發(fā)明的思路是利用應變式傳感器對人體頸椎活動進行監(jiān)測，當傳感器監(jiān)測到頸 部活動時觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由穩(wěn)態(tài)轉為暫穩(wěn)態(tài)，如傳感器在定時時間內(nèi)未再檢測到頸部活 動，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由暫穩(wěn)態(tài)轉為穩(wěn)態(tài)，啟動報警單元發(fā)出聲、光或振動報警信號，提醒用 戶放松休息，活動頸部。本發(fā)明的可穿戴裝置，包括依次連接的電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、報警單 元，以及可貼附于人體頸部的應變式傳感器；所述應變式傳感器的信號輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端連接。
[0019] 為了便于公眾理解，首先對本發(fā)明所涉及的一些基本內(nèi)容進行說明。
[0020] 應變式傳感器是基于測量物體受力變形所產(chǎn)生的應變的一種傳感器，電阻應變片 是其最常采用的傳感元件，它是一種能將機械構件上應變的變化轉換為電阻變化的傳感元 件。利用半導體單晶硅的壓阻效應制成的一種敏感元件，稱為半導體應變片。其原理是半 導體晶體材料在某一方向受力產(chǎn)生變形時材料的電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。半導體應變片需 要粘貼在試件上測量試件應變或粘貼在彈性敏感元件上間接地感受被測外力，利用不同構 形的彈性敏感元件可測量各種物體的應力、應變、壓力、扭矩、加速度等機械量。半導體應變 片與傳統(tǒng)的電阻應變片相比，具有靈敏系數(shù)高（約高50~100倍）、機械滯后小、體積小、耗 電少等優(yōu)點。其最大的缺點是溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散程度大（由于晶向、雜質等因素的 影響）以及在較大應變作用下非線性誤差大。本發(fā)明的應變式傳感器優(yōu)選半導體應變片。
[0021] 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到一個暫穩(wěn)態(tài)。由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，該暫態(tài)維持 一段時間又回到原來的穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持的時間取決于RC的參數(shù)值。利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 特性可以實現(xiàn)脈沖整形，脈沖定時等功能。
[0022] 下面以一個具體實施例來對本發(fā)明技術方案進行詳細說明。
[0023] 圖1顯示了本發(fā)明可穿戴裝置的電路原理。本實施例中，應變式傳感器采用半導 體應變片，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用基于555定時器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，報警單元為蜂鳴器。如圖1 所示，其電路包括應變片信號的提取放大、脈沖計時兩個部分。半導體應變片的體積很小 (塑封后仍小于1平方厘米），可以直接貼附在人體表面，其他電路部分制成PCB板體積也 很?。ú怀^30mm*20mm*10mm)，并可以做成夾在衣領上的裝置，方便攜帶。電源的工作要 求在3V~6V，盡量在5V左右，可以使用紐扣電池串聯(lián)的方式得到，或者使用3. 6V的可充電 鋰離子紐扣電池。定時器采用常用的555定時器；由于對精度要求不高，需要單電源，軌至 軌輸出，因此運算放大器可以使用OPA2340,或者更為便宜的lm358。PNP型三極管可以使用 常用的9012等。本實施例中使用了某型號國產(chǎn)半導體應變片，其詳細參數(shù)如表1所示，該 半導體應變片的使用需要從焊點接觸導線，再塑封起來，使用時避免外力過度彎曲破壞內(nèi) 部晶體結構。理論上應變片正常工作下可以形變2000次以上，但為了保證精確度度，可每 周更換。其中的蜂鳴器也可以用LED燈、振動器等其它報警部件替換，或者同時采用聲、光、 振動報警部件。
[0024] 表1半導體應變片參數(shù)
[0025]
【主權項】
1. 一種用于頸椎保護的可穿戴裝置，其特征在于，包括依次連接的電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器、報警單元，以及可貼附于人體頸部的應變式傳感器；所述應變式傳感器的信號輸出端與 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端連接。
2. 如權利要求1所述可穿戴裝置，其特征在于，所述應變式傳感器為半導體應變片。
3. 如權利要求1所述可穿戴裝置，其特征在于，所述報警單元包括聲音報警部件、光報 警部件、振動報警部件中的至少一種。
4. 如權利要求1所述可穿戴裝置，其特征在于，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基于555定時器的 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
5. 如權利要求1所述可穿戴裝置，其特征在于，所述電源為紐扣式電池。
6. 如權利要求1所述可穿戴裝置，其特征在于，電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、報警單元集成于 帶有夾持機構的PCB板上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于頸椎保護的可穿戴裝置。本發(fā)明包括依次連接的電源、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、報警單元，以及可貼附于人體頸部的應變式傳感器；所述應變式傳感器的信號輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端連接。本發(fā)明結構簡單，輕便易攜帶，所采用的部件成熟廉價，制造成本較低，可自動提醒人們避免長時間的頸椎彎曲，尤其適合于學生、辦公室人員等需要經(jīng)常伏案工作的人群的頸椎保護，因此具有廣闊的市場前景。
【IPC分類】A61F5-00
【公開號】CN104799986
【申請?zhí)枴緾N201510184840
【發(fā)明人】劉宏, 楊文韜
【申請人】東南大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月17日