CN105831843A - 一种预防驼背的童装背心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防驼背的童装背心，包括衣身、袖口及领口，衣身的背部缝制有三轴加速度传感器组，衣身的肩部内缝制有震动片；衣身背部的腰腹位置缝制有第一松紧带，第一松紧带上缝制有控制器、集成模块及纽扣电池，控制器连接三轴加速度传感器组，控制器连接震动片，控制器连接集成模块；纽扣电池与震动片借助导电纤维相互连接，纽扣电池与集成模块借助导电纤维相互连接，纽扣电池与三轴加速度传感器组借助导电纤维相互连接。本发明在织物中增加柔性传感器，借助该柔性传感器实时监控儿童的姿势，在出现姿势不正、驼背等情况下及时作出反馈，提醒小朋友及时矫正姿势，防止孩子弯腰驼背，矫正不正常的脊椎，同时也可以保护儿童视力。

Description

一种预防驼背的童装背心

技术领域

本发明涉及一种功能性童装，包含了生物医学领域、传感领域以及服装技术领域，尤其是涉及一种预防驼背的童装背心。

背景技术

随着科学技术的高速发展及人民生活水平的快速提高，电脑、平板电脑、手机快速普及，更多的儿童在年龄较小时就已长时间接触平板电脑、游戏机、智能手机，许多学龄期儿童对各种电子产品喜爱有加，近视更是偏向低龄化，高度化。由于儿童近视发病越早，这就意味着病程长，更容易发展为弱视或者高度近视，并且伴有玻璃体混浊等并发症。近视眼的发病率直线上升，调查报告表明7-12岁的儿童近视眼发病率不容乐观，并且呈直线上升趋势，近视眼在我国呈现出低龄化和高度化趋势。同时，另一项调查表明，在门诊检查中相同时段内的弱视儿童检出率以及治愈率都有所提高，这说明家长们越来越重视孩子的视力普查。

研究发现，从近视的发病原因来看，除遗传、饮食因素之外，环境因素是造成学龄期儿童近视的主要原因。小学阶段的视觉环境差与近视发生呈正相关性，主要是指长时间近距离用眼过度和用眼姿势不正确。不正确的读书写字姿势，不但会造成儿童视力下降，而且会造成脊椎弯曲，含胸驼背。现阶段，越来越多的学龄期儿童喜欢在电脑前玩电子游戏，长期的重复性的不正确坐姿会造成肌肉的重复性压迫损伤，而儿童期不正确的站姿和坐姿是青少年期姿势性脊柱后凸的主要因素。

儿童形成不正确的姿势主要有以下两个原因：一是家长的带头作用，孩子会无意识的模仿家长不正确的姿势；二是早期学校课堂学习经历并没有养成良好的坐姿习惯。青少年期脊柱后凸的治疗因发病时间、发病年龄以及脊椎变形程度不同而不同，由于早期的不良姿势是可以矫正的，因此家长要帮助学龄期儿童养成良好的姿势，防止孩子弯腰驼背，矫正不正常的脊椎，同时也可以保护儿童视力。

正常的脊柱后凸角为20-25度，儿童长期不正确的坐姿习惯会使得脊柱后凸角变大。若脊柱后凸角不超过75度时，物理治疗师会制定一个物理康复计划，让患者在家里坚持进行康复治疗。但是，很多孩子的配合度并不是很高，因此也比较难实施。人们也开发出一些可以测试姿势的仪器设备，比如测角术、摄影测量、光电分析、视频分析声波分析等，这些技术在整形外科和生物医学上得以广泛的应用，但是这些设备往往比较昂贵，需要在一定的实验室条件完成测试，要有人记录并分析数据，而且耗时较长。

由此可见，这些仪器并不适合普通家庭使用，因此很有必要开发设计出可实时监测并矫正儿童不正确坐姿，防止含胸驼背，或是用于养成正确坐姿的习惯，同时也可以预防学龄期儿童近视或防止近视加深的一种功能型童装背心。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预防驼背的童装背心，在织物中增加柔性传感器，借助该柔性传感器实时监控儿童的姿势，在出现姿势不正、驼背等情况下及时作出反馈，提醒小朋友及时矫正姿势，防止孩子弯腰驼背，矫正不正常的脊椎，同时也可以保护儿童视力。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种预防驼背的童装背心，包括衣身、袖口及领口，其特征在于：衣身中缝制有导电纤维，衣身的背部缝制有三轴加速度传感器组，衣身的肩部内缝制有震动片；衣身背部的腰腹位置缝制有第一松紧带，第一松紧带上缝制有控制器、集成模块及纽扣电池，控制器连接三轴加速度传感器组，控制器连接震动片，控制器连接集成模块；纽扣电池与震动片借助导电纤维相互连接，纽扣电池与集成模块借助导电纤维相互连接，纽扣电池与三轴加速度传感器组借助导电纤维相互连接。

优选后，衣身、袖口与领口均由针织面料制成。针织面料针对儿童生理特点，具有环保、吸湿性强、透气性好、高弹的优点，穿着舒适。

进一步，袖口位置缝制有第二松紧带。第二松紧带具有高弹性，使其适合于不同臂围的小朋友，适用范围广。

进一步，衣身肩部的门襟处缝制有魔术贴。魔术贴能够调节背心大小，使其适合于不同身高、体重的小朋友，适用范围进一步扩大。

进一步，导电纤维包括导电涂碳纤维层、涤纶纤维层及锦纶纤维层，涤纶纤维层与锦纶纤维层包缠导电涂碳纤维层。

进一步，三轴加速度传感器组包括第一三轴加速度传感器、第二三轴加速度传感器及第三三轴加速度传感器，第一三轴加速度传感器、第二三轴加速度传感器及第三三轴加速度传感器借助导电纤维相互连接。实时监测小朋友脊柱各个位置的突出情况。

进一步，控制器内包括有数字模拟信号转换器，数字模拟信号转换器连接第一三轴加速度传感器、第二三轴加速度传感器及第三三轴加速度传感器。能够把连续的加速度传感器模拟信号转变为离散的数字信号，以数字信号模式传递给控制器。

进一步，集成模块包括有RTC时钟模块及闪存卡，RTC时钟模块与闪存卡均连接控制器。RTC始终模块可实现控制器的暂时中断，具有定时功能。闪存卡记录三轴加速度传感器组探测的数据，方便家长后期分析数据。

进一步，控制器内包括有串行外设接口，串行外设接口连接RTC时钟模块与闪存卡。串行外设接口是控制与集成模块之间的总线协议，实现快速、同步、全双工通信。

进一步，控制器内包括有异步收发传输器。异步收发传输双向通信，实现全双工传输与接收。

由于采用上述技术上方案，具有以下有益效果：

本发明为一种预防驼背的童装背心，在织物中增加柔性传感器，借助该柔性传感器实时监控儿童的姿势，在出现姿势不正、驼背等情况下及时作出反馈，提醒小朋友及时矫正姿势，防止孩子弯腰驼背，矫正不正常的脊椎，同时也可以保护儿童视力，其具体有益效果表现为以下几点：

1、该针织背心的款式时尚，色彩鲜艳，风格较为中性，男童和女童都可以穿，增加了孩子的接受程度。并且内层背心是紧身贴体，可以根据孩子的体型调整服装大小，保证信号传输的准确性。

2、导电纤维是导电涂层纤维的一种，属于复合纺丝型有机导电纤维，可以用于电信号的探测和传输，其耐洗性和可纺性都比较优良。于是，本发明采用双根包覆的方法将涂碳纤维缠绕在涤纶纤维和锦纶纤维的复合芯线上，将该导电纤维植入双罗纹组织中代替导线用于信号输入和输出，结构简单，与面料更为匹配，避免了导线的复杂缠绕，有利于儿童对该产品的接受度，以及方便了儿童的生活娱乐，增加了舒适度。

3、三轴加速度传感器组体积小、重量轻、灵敏度高。

4、将三轴加速度传感器组集成在背心上，为了防止运动产生的位移，该背心是紧身贴体的，可以识别小朋友上肢动作。当三轴加速度传感器组识别到小朋友的坐姿不正确或者与设定的标准不符合，控制器引导震动片开始震动，如果在两分钟之内不矫正姿势，震动片就会持续稳定的震动，直到矫正到正确姿势位置，且震动片不会发出声音，方便儿童在学校上课时候穿戴，不会在课堂上造成噪音。

5、三轴加速度传感器组通过导电纤维将信号经由蓝牙模块通讯至闪存卡并暂时储存在闪存卡中，以便后期数据的分析，方便监控者随时掌控儿童的姿势状况，比如家长监护人，老师等。

6、纽扣电池可重复充电，体积小。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种预防驼背的童装背心的正面示意图；

图2为本发明一种预防驼背的童装背心的背面示意图；

图3为本发明中控制系统的运行框图；

图4为本发明中供电系统的结构框图；

图5为本发明脊柱后凸角测量图；

图6为本发明脊柱后凸角测试原理中脊柱矢状面角度变化示意图；

图7为本发明脊柱后凸角测试原理中脊柱冠状面角度变化示意图；

图8为正常情况下的脊柱后凸示意图；

图9为不正常情况的脊柱后凸示意图。

其中，图3中的控制系统由控制器、三轴加速度传感器组、集成模块组成，图4中供电系统由纽扣电池、震动片、RTC时钟模块及三轴加速度传感器组构成。

具体实施方式

如图1中图9所示，一种预防驼背的童装背心，包括衣身1、袖口3及领口2，衣身1、袖口3与领口2均由针织面料制成。针织面料针对儿童生理特点，具有环保、吸湿性强、透气性好、高弹的优点，穿着舒适。同时，该针织背心的款式时尚，色彩鲜艳，风格较为中性，男童和女童都可以穿，增加了孩子的接受程度。并且内层背心是紧身贴体，可以根据孩子的体型调整服装大小，保证信号传输的准确性。袖口3位置缝制有第二松紧带4。第二松紧带4具有高弹性，使其适合于不同臂围的小朋友，适用范围广。衣身1肩部的门襟处缝制有魔术贴5。魔术贴5能够调节背心大小，使其适合于不同身高、体重的小朋友，适用范围进一步扩大。

衣身1中缝制有导电纤维12，导电纤维12均匀的分布在针织面料中，该导电纤维12为涂碳导电纤维12，是导电涂层纤维的一种，属于复合纺丝型有机导电纤维12，可以用于电信号的探测和传输，其耐洗性和可纺性都比较优良。本发明中，导电纤维12包括导电涂碳纤维层(图中未标出)、涤纶纤维层(图中未标出)及锦纶纤维层(图中未标出)，涤纶纤维层与锦纶纤维层包缠导电涂碳纤维层形成复合导电纤维12，将该导电纤维12植入双罗纹组织中代替导线用于信号输入和输出，结构简单，与面料更为匹配，避免了导线的复杂缠绕，有利于儿童对该产品的接受度，以及方便了儿童的生活娱乐，增加了舒适度。

衣身1的背部缝制有三轴加速度传感器组，三轴加速度传感器组包括第一三轴加速度传感器6、第二三轴加速度传感器7及第三三轴加速度传感器8，第一三轴加速度传感器6、第二三轴加速度传感器7及第三三轴加速度传感器8借助导电纤维12相互连接。第一三轴加速度传感器6、第二三轴加速度传感器7及第三三轴加速度传感器8分别缝制在小朋友脊柱突出位置，为图8与图9的C1、C2及C3位置。三轴加速度传感器组用于测量人体的脊柱后凸角，正常的后凸角是20-25度之间(如图5所示为脊椎后凸角的测试方法，后凸角为图中α角)，设定的后凸角为28度，根据人体习惯不同，允许3度左右的误差值。

衣身1的肩部内缝制有震动片13，衣身1背部的腰腹位置缝制有第一松紧带9，第一松紧带9上缝制有控制器、集成模块11及纽扣电池10，控制器连接三轴加速度传感器组，控制器连接震动片13，控制器连接集成模块11；纽扣电池10与震动片13借助导电纤维12相互连接，纽扣电池10与集成模块11借助导电纤维12相互连接，纽扣电池10与三轴加速度传感器组借助导电纤维12相互连接，三轴加速度传感器组、震动片13及控制器相互配合工作，三轴加速度传感器组可以测试出脊柱矢状图和冠状图的角度变化(如图6与图7所示，图中α1、α2、α3、β1、β2与β3为角度变化)，根据该角度变化计算脊柱的后凸角，当后凸角超过该角度范围时，表示人体的坐姿不正确控制器控制震动片13开始震动，如果在两分钟之内不矫正姿势，震动片13就会持续稳定的震动，直到矫正到正确姿势位置(图8)，并且震动片13不会发出声音，方便儿童在学校上课时候穿戴，不会在课堂上造成噪音。

控制器内包括有数字模拟信号转换器，数字模拟信号转换器连接第一三轴加速度传感器6、第二三轴加速度传感器7及第三三轴加速度传感器8。能够把连续的加速度传感器模拟信号转变为离散的数字信号，以数字信号模式传递给控制器。

集成模块11包括有RTC时钟模块及闪存卡，控制器内包括有串行外设接口，串行外设接口连接RTC时钟模块与闪存卡。串行外设接口是控制与集成模块11之间的总线协议，实现快速、同步、全双工通信。RTC始终模块可实现控制器的暂时中断，具有定时功能。闪存卡记录三轴加速度传感器组探测的数据，方便家长后期分析数据。控制器内包括有异步收发传输器，异步收发传输器连接计算机，通过异步收发传输器传输数据至计算机，可实现由计算机分析数据。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种预防驼背的童装背心，包括衣身、袖口及领口，其特征在于：所述衣身中缝制有导电纤维，所述衣身的背部缝制有三轴加速度传感器组，所述衣身的肩部内缝制有震动片；所述衣身背部的腰腹位置缝制有第一松紧带，所述第一松紧带上缝制有控制器、集成模块及纽扣电池，所述控制器连接所述三轴加速度传感器组，所述控制器连接所述震动片，所述控制器连接所述集成模块；所述纽扣电池与所述震动片借助所述导电纤维相互连接，所述纽扣电池与所述集成模块借助所述导电纤维相互连接，所述纽扣电池与所述三轴加速度传感器组借助所述导电纤维相互连接。

2.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述衣身、所述袖口与所述领口均由针织面料制成。

3.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述袖口位置缝制有第二松紧带。

4.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述衣身肩部的门襟处缝制有魔术贴。

5.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述导电纤维包括导电涂碳纤维层、涤纶纤维层及锦纶纤维层，所述涤纶纤维层与锦纶纤维层包缠所述导电涂碳纤维层。

6.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述三轴加速度传感器组包括第一三轴加速度传感器、第二三轴加速度传感器及第三三轴加速度传感器，所述第一三轴加速度传感器、所述第二三轴加速度传感器及所述第三三轴加速度传感器借助所述导电纤维相互连接。

7.根据权利要求2所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于:所述控制器内包括有数字模拟信号转换器，所述数字模拟信号转换器连接所述第一三轴加速度传感器、所述第二三轴加速度传感器及所述第三三轴加速度传感器。

8.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述集成模块包括有RTC时钟模块及闪存卡，所述RTC时钟模块与所述闪存卡均连接所述控制器。

9.根据权利要求4所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述控制器内包括有串行外设接口，所述串行外设接口连接所述RTC时钟模块与所述闪存卡。

10.根据权利要求1所述一种预防驼背的童装背心，其特征在于：所述控制器内包括有异步收发传输器。