CN109171750A - 人体姿态监测装置 - Google Patents

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CN109171750A CN201811176180.3A CN201811176180A CN109171750A CN 109171750 A CN109171750 A CN 109171750A CN 201811176180 A CN201811176180 A CN 201811176180A CN 109171750 A CN109171750 A CN 109171750A
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resistor
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潘卫卫
化磊
江然
王东辉
张月圆
江照波
康海
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Abstract

本申请提出一种人体姿态监测装置，该装置包括：第一检测单元和/或第二检测单元，处理单元，以及与处理单元电性连接的提示单元，其中，第一检测单元，包括贴合颈部的本体，以及设置在贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；处理单元，用于根据多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息；提示单元，用于根据姿态提示信息进行姿态提示。由此，根据姿态提示，用户可以进行适当的活动或休息，从而避免颈椎和/或肩部疲劳，保持身体的健康。

Description

人体姿态监测装置
技术领域
本申请涉及智能医疗技术领域，尤其涉及一种人体姿态监测装置。
背景技术
众所周知，良好的坐姿有利于人体的健康，但是，多数人在长期伏案工作和学习时，由于个人习惯、周围环境的影响等原因，出现坐姿不正确或者保持某一坐姿时间过长的现象，容易诱发颈椎或者肩部问题，从而影响身体的健康。
因此，为了更好的培养人们良好的坐姿习惯，目前，大多是通过坐姿监测装置每隔固定时长，周期性提醒用户起身活动实现的，但是在监测的过程中可能存在监测不准确、误报信息的现象。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请提出一种人体姿态监测装置，通过电容式应变传感器或/和电阻式应变传感器检测颈椎以及肩部的活动量使得出现电容或/和电阻的变化，进而生成姿态提示信息进行姿态提示，解决了现有技术中由于错误坐姿、久坐等原因导致颈椎或肩部疲劳，甚至出现疾病的技术问题。
本申请一方面实施例提出了一种人体姿态监测装置，包括：
第一检测单元和/或第二检测单元，所述第一检测单元，包括贴合颈部的本体，以及设置在所述贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；所述第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在所述贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；
处理单元，与所述多个电容式应变传感器和/或所述多个电阻式应变传感器电性连接，用于根据所述多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或所述多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息；
所述提示单元，与所述处理单元电性连接，用于根据所述姿态提示信息进行姿态提示。
本申请实施例所提供的人体姿态监测装置可以包含如下的有益效果：
本申请实施例中的人体姿态监测装置，包括：第一检测单元和/或第二检测单元，处理单元，以及与处理单元电性连接的提示单元，其中，第一检测单元，包括贴合颈部的本体，以及设置在贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；处理单元，与多个电容式应变传感器和/或多个电阻式应变传感器电性连接，用于根据多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息；提示单元，与处理单元电性连接，用于根据姿态提示信息进行姿态提示。由此，通过第一检测单元和/或第二检测单元检测电容值和/或电阻值的变化量，生成的姿态提示信息，进而提示单元根据生成的姿态提示信息进行姿态提示，用户根据姿态提示进行适当的活动或休息，从而避免颈椎和/或肩部疲劳，保持身体的健康。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例所提供的一种人体姿态监测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的另一种人体姿态监测装置的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种电阻式应变传感器的结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种电阻检测电路图；
图5为本申请实施例所提供的一种电容式应变传感器的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种应变电容的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的又一种人体姿态监测装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的人体姿态监测装置。
本申请实施例的人体姿态监测装置，包括：第一检测单元和/或第二检测单元、处理单元、以及与处理单元电性连接的提示单元。
作为一种可能的情况，人体姿态监测装置，可以包括：第一检测单元、处理单元、以及与处理单元电性连接的提示单元。
作为另一种可能的情况，人体姿态监测装置，可以包括：第二检测单元、处理单元、以及与处理单元电性连接的提示单元。
作为另一种可能的情况，人体姿态监测装置，还可以包括：第一检测单元、第二检测单元、处理单元、以及与处理单元电性连接的提示单元。
作为一种示例，图1为本申请实施例所提供的一种人体姿态监测装置的结构示意图。
如图1所示，该人体姿态监测装置10包括：第一检测单元11、第二检测单元12、处理单元13、以及与处理单元电性连接的提示单元14。
具体地，人体姿态监测装置10包含有第一检测单元11和第二检测单元12。其中，第一检测单元11，包括贴合颈部的本体111，以及设置在贴合颈部的本体111上的多个电容式应变传感器112。
第二检测单元12，包括贴合肩部的本体121，以及设置在贴合肩部的本体121上的多个电阻式应变传感器122。
其中，贴合颈部的本体111和贴合肩部的本体121均由软性材料构成，能够提高佩戴人体姿态监测装置10时的舒适感。构成本体111和本体121的软性材料可以相同，也可以不同，根据具体情况而定，在此不做限定。
电阻式应变传感器122，是指以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻式应变传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。
本申请实施例中，多个电容式应变传感器112，在贴合颈部的本体111表面沿至少两个方向交叉排列。并且多个电阻式应变传感器122，在贴合肩部的本体121表面横向排列。
作为一种可能的实现方式，如图2所示的电容式应变传感器112在贴合颈部的本体111，以及电阻式应变传感器122在贴合肩部的本体121上排列的示意图。具体地，多个电容式应变传感器112，在贴合颈部的本体111表面沿横竖两个方向交叉排列。多个电阻式应变传感器122，在贴合肩部的本体121表面横向排列。
需要说明的是，本申请实施例中，对于图2中的电容式应变传感器112和电阻式应变传感器122的结构形状和个数不做限定，仅作为一种示例，用以说明本申请实施例提供的人体姿态监测装置。
处理单元13，与多个电容式应变传感器112和多个电阻式应变传感器122电性连接，用于根据多个电容式应变传感器112输出的第一应变量指示信息和/或多个电阻式应变传感器122输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息。
其中，第一变量指示信息包括电容值，第二应变量指示信息包括电阻值。
作为一种可能的实现方式，处理单元13，可以根据多个电容式应变传感器112输出的电容值在预设时长内的变化量，生成姿态提示信息。其中，预设时长，是指预先设定的佩戴人体姿态监测装置10保持某一姿势的时间。
具体地，在颈椎或肩部运动时，电容式应变传感器112输出的电容值会发生变化，处理单元13对多个电容式应变传感器112输出的电容值在预设时长内的变化量进行分析处理，例如，当变化量小于某一阈值时，说明颈椎或者肩部的运动量很小，甚至保持某一姿势不变，此时，用户可能长期保持某一坐姿，进而生成姿态提示信息。
作为另一种可能的实现方式，处理单元13，还可以根据多个电阻式应变传感器122输出的电阻值在预设时长内的变化量，生成姿态提示信息。
作为另一种可能的实现方式，处理单元13，还可以同时根据多个电容式应变传感器112输出的电容值在预设时长内的变化量和多个电阻式应变传感器122输出的电阻值在预设时长内的变化量，生成姿态提示信息。
本申请实施例中，具体生成姿态提示信息的方式，可以根据实际使用情况而定，在此不做限定。
提示单元14，用于根据姿态提示信息进行姿态提示。
本申请实施例中的人体姿态监测装置，包括第一检测单元和/或第二检测单元，处理单元，以及与处理单元电性连接的提示单元，其中，第一检测单元，包括贴合颈部的本体，以及设置在贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；处理单元，用于根据多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息；提示单元，用于根据姿态提示信息进行姿态提示。由此，通过第一检测单元和/或第二检测单元检测电容值和/或电阻值的变化，进而提示单元根据生成的姿态提示信息进行姿态提示，用户根据姿态提示进行适当的活动或休息，从而避免久坐或坐姿错误导致的颈椎和/或肩部疲劳，保持健康的身体。
在上述实施例的基础上，参见图3，电阻式应变传感器122，还可以包括：应变电阻Rd1221，以及与应变电阻Rd并联的电阻检测电路1222。其中，电阻检测电路1222，包括用于调整阻值的调平电阻、固定阻值的第一电阻和固定阻值的第二电阻，以及输出电路。输出电路，还可以包括：至少一级比例放大电路。
作为一种可能的实现方式，电阻检测电路图可以如图4所示。参见图4，电阻检测电路，包括用于调整阻值的调平电阻Ra、固定阻值的第一电阻Rb和固定阻值的第二电阻Rc，以及输出电路。需要说明的是，电阻检测电路，用于检测应变电阻Rd的电阻值。
由图4可知，调平电阻Ra的一端与应变电阻Rd的一端电性连接，调平电阻Ra的另一端与第一电阻Rb的一端电性连接，第一电阻Rb的另一端与第二电阻Rc的一端电性连接，第二电阻Rc的另一端与应变电阻Rd的另一端电性连接；调平电阻Ra的一端与第一电阻Rb的另一端之间电势差为预设参考电压。
输出电路并联在调平电阻Ra与应变电阻Rd两端，用于检测调平电阻Ra的另一端与应变电阻Rd的另一端之间的电势差，在检测出电势差小于阈值电势差时，输出应变电阻Rd的电阻值。
其中，一级比例放大电路41并联在调平电阻Ra与应变电阻Rd之间，用于按预设比例放大调平电阻Ra的另一端与应变电阻Rd的另一端之间的电势差。如图4所示的放大电路41为反相模式的运算放大器增益，包括运算放大器411、电阻R2、R3，其中，R2的一端与应变电阻Rd另一端电性连接，R2的另一端与运算放大器411的引脚2电性连接，运算放大器411的引脚3与调平电阻Ra的另一端电性连接，引脚4接地，引脚6与电阻R3的一端电性连接，引脚7与电源和电阻R3的另一端电性连接。该放大电路41的放大增益比例具体为R2/R3，也就是说，平衡电桥输出的电压经过放大电路41的放大增益后，增益为平衡电桥输出电压的R2/R3倍。
另一个一级比例放大电路42为反相模式的运算放大器增益，包括运算放大器421、电阻R4、R5、R6，其中，电阻R4的一端与电阻R3的另一端电性连接，电阻R4的另一端与运算放大器421的引脚2电性连接，运算放大器421的引脚7与电源电压和电阻R5的一端电性连接，引脚6与R5的另一端以及探测端子电性连接，引脚4接地，引脚3与调零电阻R6电性连接，调零电阻R6的一端与参考电压电性连接，另一端接地。该放大电路42的放大增益比例具体为R4/R5，也就是说，放大电路41输出的电压经过放大电路42的再次放大增益后，增益为放大电路41输出电压的R4/R5倍。
需要说明的是，平衡电桥输出的电压经过比例放大电路41和比例放大电路42两级反向运算放大器放大输出，具体的放大增益为R2*R4/R3*R5，也就是说，放大电路42输出的电压为平衡电桥输出电压的R2*R4/R3*R5倍。
作为一种可能的场景，在佩戴人体姿态监测装置时，肩部和颈部会发生形变，电阻式应变传感器122中的弹性敏感元件受到的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形，进一步的，电阻应变计会将变形转换为电阻值的变化，因此可通过得到调平电阻的电阻值反映佩戴人体姿态监测装置的形变量。由图4可知，调平电阻Ra、第一电阻Rb、第二电阻Rc以及应变电阻Rd组成电桥，通过探测端子检测到的输出电压U0计算得到应变电阻Rd的值，通过如下公式计算得到应变电阻Rd的值。
由上述公式可知，若RaRc＝RdRb，则调平电阻Ra的另一端与应变电阻Rd的另一端之间的电势差U0为零，此时电桥处于平衡状态。当检测调平电阻Ra的另一端与应变电阻Rd的另一端之间的电势差U0为零时，得到的应变电阻Rd的值最准确，由于电势差U0为零时不能准确的检测出来，因此增加一级比例放大电路，当探测端子检测到的输出电压为零，即放大后的电势差同样为零，此时电势差U0一定为零，电桥处于平衡状态，可以准确的输出应变电阻Rd的值。
需要说明的是，当检测调平电阻的另一端与应变电阻的另一端之间的电势差为零时，可以得到应变电阻的电阻值；当检测得到的电势差小于阈值电势差时，也可以得到应变电阻的电阻值。由于本申请实施例的人体姿态监测装置包含有多个电阻式应变传感器，每一个电阻式应变传感器均包含有应变电阻以及与应变电阻并联的电阻检测电路，因此检测得到多个电势差，同时输出多个应变电阻的测量值。
作为一种可能的场景，可以是检测到的多个电势差的值均小于阈值电势差时，输出应变电阻的电阻值，也可以是电势差小于阈值电势差的值的个数大于预设比例时，输出应变电阻的电阻值。
作为另一种可能的实现方式，参见图5，电容式应变传感器112，还可以包括：应变电容1121，以及与应变电容并联的电容检测电路1122。
其中，电容检测电路1122，用于检测应变电容1121的电容值。应变电容1121，包括相对设置的两柔性导电基板，以及填充在两柔性导电基板之间的绝缘介质。如图6为本申请实施例提供的一种应变电容的结构示意图。图6中，顶层21和底层23均为导电基板，绝缘介质22填充在两柔性导电基板之间。
需要说明的是，通过电容检测电路1122检测应变电容1121的电容值，当电容值保持某一数值的时间超过预设时长时，生成姿态提示信息，并进行姿态提示。
本申请实施例的人体姿态监测装置，电阻式应变传感器还可以包括，应变电阻，以及与应变电阻并联的电阻检测电路，电阻检测电路，用于检测应变电阻的电阻值；电容式应变传感器还可以包括，应变电容，以及与应变电容并联的电容检测电路，电容检测电路用于检测应变电容的电容值，当电容值保持某一数值的时间超过预设时长时，生成姿态提示信息，并进行姿态提示。由此，用户可以根据姿态提示进行适当的活动或休息，从而避免由于久坐或者坐姿错误导致的颈椎和肩部疲劳。
在上述实施例的基础上，本申请实施例提出了另一种人体姿态监测装置的结构图。图7为本申请实施例提供的又一种人体姿态监测装置结构示意图。
如图7所示，提示单元13，可以包括：无线通信电路131。
其中，无线通信电路131，用于利用与移动终端预先建立的通信连接，向移动终端发送姿态提示信息。
本申请中，移动终端，可以是手机、平板电脑、个人数字助理、穿戴式设备、计算机终端等具有各种操作***的硬件设备。
如图7所示，提示单元14，可以包括：振动电路141。
其中，振动电路141，用于当接收到姿态提示信息时发出振动提示。
具体地，在佩戴该人体姿态监测装置时，当接收到姿态信息时，处理单元13控制振动电路141发出振动提示。进一步的，通过无线通信电路131利用与移动终端预先建立的通信连接，向移动终端发送姿态提示信息，移动终端接收到姿态提示信息后，对相关数据进行处理并记录，以用于管理人体身体健康。
作为另一种可能的实现方式，在佩戴该人体姿态监测装置时，当接收到姿态信息时，提示单元可能通过音频的形式提示，也可能通过与该装置连接的移动终端的APP进行警告提示。
需要说明的是，当接收到姿态提示信息时进行的提示方式，可以是人体姿态监测装置出厂时已经设置好的，也可以是通过使用者手动设置的，在此不做限定。
本申请实施例的人体姿态监测装置，包括第一检测单元和/或第二检测单元，与第一检测单元和第二检测单元电性连接的处理单元，以及与处理单元电性连接的提示单元，其中，第一检测单元，包括贴合颈部的本体，以及设置在贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；处理单元，用于根据多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息，进一步的，通过处理单元的无线通信电路，利用与移动终端预先建立的通信连接，向移动终端发送姿态提示信息，当接收到姿态提示信息时，提示单元的振动电路发出振动提示。由此，用户可以根据振动提示进行适当的活动或休息，从而避免颈椎和/或肩部疲劳，保持健康的身体。

Claims (10)

1.一种人体姿态监测装置，其特征在于，所述装置包括：
第一检测单元和/或第二检测单元，所述第一检测单元包括贴合颈部的本体，以及设置在所述贴合颈部的本体上的多个电容式应变传感器；所述第二检测单元，包括贴合肩部的本体，以及设置在所述贴合肩部的本体上的多个电阻式应变传感器；
处理单元，与所述多个电容式应变传感器和/或所述多个电阻式应变传感器电性连接，用于根据所述多个电容式应变传感器输出的第一应变量指示信息和/或所述多个电阻式应变传感器输出的第二应变量指示信息，生成姿态提示信息；
提示单元，与所述处理单元电性连接，用于根据所述姿态提示信息进行姿态提示。
2.根据权利要求1所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述第一应变量指示信息包括电容值；所述第二应变量指示信息包括电阻值；
所述处理单元，具体用于根据所述多个电容式应变传感器输出的电容值在预设时长内的变化量，和/或，根据所述多个电阻式应变传感器输出的电阻值在所述预设时长内的变化量，生成所述姿态提示信息。
3.根据权利要求2所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述电阻式应变传感器包括：应变电阻，以及与所述应变电阻并联的电阻检测电路；
其中，所述电阻检测电路，用于检测所述应变电阻的电阻值。
4.根据权利要求3所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述电阻检测电路，包括用于调整阻值的调平电阻、固定阻值的第一电阻和固定阻值的第二电阻，以及输出电路；
其中，所述调平电阻的一端与所述应变电阻的一端电性连接，所述调平电阻的另一端与所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电性连接，所述第二电阻的另一端与所述应变电阻的另一端电性连接；所述调平电阻的一端与所述第一电阻的另一端之间电势差为预设参考电压；
所述输出电路，并联在所述调平电阻与所述应变电阻两端，用于检测所述调平电阻的另一端与所述应变电阻的另一端之间的电势差，在检测出所述电势差小于阈值电势差时，输出所述应变电阻的电阻值。
5.根据权利要求4所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述输出电路，包括：至少一级比例放大电路；
所述至少一级比例放大电路，并联在所述调平电阻与所述应变电阻之间，用于按预设比例放大所述调平电阻的另一端与所述应变电阻的另一端之间的电势差。
6.根据权利要求2所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述电容式应变传感器包括：应变电容，以及与所述应变电容并联的电容检测电路；
其中，所述电容检测电路，用于检测所述应变电容的电容值；
所述应变电容，包括相对设置的两柔性导电基板，以及填充在所述两柔性导电基板之间的绝缘介质。
7.根据权利要求1-6任一项所述的人体姿态监测装置，其特征在于，
所述多个电容式应变传感器，在所述贴合颈部的本体表面沿至少两个方向交叉排列。
8.根据权利要求1-6任一项所述的人体姿态监测装置，其特征在于，
所述多个电阻式应变传感器，在所述贴合肩部的本体表面横向排列。
9.根据权利要求1-6任一项所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述提示单元，包括无线通信电路；
所述无线通信电路，用于利用与移动终端预先建立的通信连接，向所述移动终端发送所述姿态提示信息。
10.根据权利要求1-6任一项所述的人体姿态监测装置，其特征在于，所述提示单元，包括振动电路；
所述振动电路，用于当接收到所述姿态提示信息时发出振动提示。
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