[发明专利]一种基于柔性弯曲传感器的颈椎姿态监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于柔性弯曲传感器的颈椎姿态监测方法，至少包括如下步骤：基于贴合在使用者后颈部的数据采集器获取颈椎的弯曲数据；在基于所述弯曲数据判定颈椎姿态处于异常姿态的情况下，生成第一报警数据以提醒使用者；所述弯曲数据至少包括第一数据RAW1_n+1和第二数据RAW2_n+1，其中，在颈椎朝第一方向弯曲的情况下，所述第一数据RAW1_n+1增大并且所述第二数据RAW2_n+1减小，或者在颈椎朝第二方向弯曲的情况下，所述第一数据RAW1_n+1减小并且所述第二数据RAW2_n+1增大；所述第一报警数据是在基于所述第一数据RAW1_n+1和所述第二数据RAW2_n+1共同确定的判定条件被满足的情况下生成的。

技术领域

本发明属于医疗健康技术领域，尤其涉及一种基于柔性弯曲传感器的颈椎姿态监测方法及系统。

背景技术

在现在快速发展的世界，人们接触手机、电脑、平板等电子设备的时间越来越多，使用者的年龄与性别越来越广泛，但是由于频繁的在不良的颈椎姿态下使用这些设备，导致人们的颈椎出现了各种健康问题，如常见的颈椎曲度异常导致的颈椎疼痛。在实际生活中，大部分人都知道应该保持颈椎姿态端正，但人们很难时刻端正自己的颈椎姿态。因此迫切需要一种监测方法或系统能够在颈椎姿态不良的时候提醒用户。

许多系统可以监测颈椎姿态，Xsens MVN是一种经济高效的全身人体运动捕捉系统，它是基于IMU且运用了生物力学及传感器融合技术的系统，可以捕获人体运动，由于体积较大，佩戴复杂，并不适合日常使用。Paul P.Breen等人研究了单轴加速度实时颈椎姿态纠正系统，6名实验者佩戴了这个设备之后颈椎不良姿态的时间减少了82％。YingyingWang等人开发了一种可以检测颈椎姿态的智能可穿戴设备，它是一种套在额头上的设备，通过设备内部的三轴加速度传感器实时获取颈椎姿态数据，5名测试者的姿态准确度为100％。上述加速度传感器测量颈椎相对于大地的姿态，颈椎的姿态角度依赖于重力加速度，人体躯干不与重力线重合就会引起较大的误差。Worawat Lawanont等人提出了使用手机角度传感器与前置摄像头的方法获取颈椎姿态，以大地为参考系，人体面部相对于手机的角度通过面部图像来计算，手机相对于大地的角度通过手机中的角度传感器来获取，结合人体面部倾角与手机相对于与大地的倾角计算获取用户颈椎姿态，实验结果表明用户头颅弯曲误差不超过4°。例如，公开号为CN107273823A的专利文献公开了一种基于传感器与图像处理融合的颈部姿态监测方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：判断用户是否正在使用移动终端，则转到步骤2，否则转到步骤1；步骤2：通过三轴加速度传感器采集移动终端长机轴与重垂线的夹角，即移动终端的倾斜角度β；步骤3：对移动终端前置摄像头捕捉的面部图像进行图像处理，计算用户相对于移动终端屏幕的面部角度FaceAngle；步骤4：根据步骤2的移动终端的倾斜角度β和步骤3的用户相对于移动终端屏幕的面部角度FaceAngle计算颈部弯曲角度α；步骤5：依据颈部弯曲角度α大小对颈部姿态进行基于规则的分类，对不正确的颈部姿态进行实时预警。该发明方法可以实时监测使用者的颈部姿态，并对不健康颈部姿态进行实时预警。公开号为CN109938739A的专利文献公开了一种颈椎监测装置，该装置包括：加速度信号采集模块、数据处理模块、控制模块和无线通信模块；加速度信号采集模块位于用户的前额，用于实时获取用户头部的三轴加速度；数据处理模块的输入端与加速度信号采集模块的输出端相连，用于当用户的颈部姿态类型为低头类型时，根据三轴加速度的平均绝对值确定用户头部的转动角度；当用户头部的转动角度大于或者等于第一阈值且小于第二阈值时，确定用户的颈部姿势为轻微低头；当用户头部的转动角度大于或者等于第二阈值时，确定用户的颈部姿势为重度低头，并向用户发送提醒信息。通过该发明的技术方案，能够实现对使用者颈椎姿势进行实时持续的监测，并进行提醒。公开号为CN109350068A的专利文献公开的一种颈椎健康监测仪及监测方法，该仪器包括外壳，外壳上设有开关按钮和黏贴层，外壳内设有角度检测模块，以及与角度检测模块相连的角度处理模块、振荡模块、电源模块和语音提示模块。本发明的颈椎健康监测仪，解决了现有技术中，各种针对颈椎疾病的物理治疗仪器仅具有治疗功能，不具有预警监测功能的问题，人们在长时间的读写、打字、使用手机等电子设备后，会不自觉的低头，使颈椎前倾，颈椎长时间保持前倾的状态会使颈椎疲劳最终形成颈椎疾病，通过该发明的颈椎健康监测仪，当使用者低头时仪器会发生振动，提示使用者调整姿势，从而起到监测、预防和治疗颈椎疾病的作用。