CN106667127A - 一种坐姿矫正智能坐垫 - Google Patents

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陈松
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Abstract

一种坐姿矫正智能坐垫，包括坐垫本体、薄膜压力传感器、光纤传感器、嵌入式芯片处理单元和通信终端；所述薄膜压力传感器置于坐垫本体内部，采集用户压力数据；所述光纤传感器置于坐垫本体内部，采集用户生理数据；所述嵌入式芯片处理单元置于坐垫本体内部，分别与薄膜压力传感器和光纤传感器连接，接收用户压力数据和用户生理数据后进行分析并反馈给通信终端。本发明能有效的改进用户的坐姿和提醒用户坐下时间较长，保护用户在坐下时，避免因不正确的坐姿和久坐引起的意外伤害和疾病，对用户的健康具有积极作用。

Description

一种坐姿矫正智能坐垫
技术领域
本发明涉及一种坐姿矫正智能坐垫，具体涉及一种基于薄膜压力传感器、光纤传感器和蓝牙的坐姿矫正智能坐垫。
背景技术
在科技不断发展的今天，信息时代已经来临，计算机成为现代生活必备的工作、生活和娱乐等的基本工具，人们越来越多的使用智能设备。电脑办公的普及，这使得现在白领阶层，工作时间都是以坐姿为主，对于许多人而言，不正当的坐姿会对身体造成很多不利的影响，可能容易引起坐骨神经痛、背痛、脊椎侧弯、近视、肥胖，驼背，脊椎病等健康问题。
针对上述问题，需要设计一种坐姿矫正智能坐垫，通过采集用户的坐姿信息，然后分析用户的坐姿，与标准姿势对比后提醒用户不正当的坐姿以调整用户坐下时的姿势，避免用户因坐姿不正确而造成某类疾病的可能。
作为采集信息的介质，本发明属意于采用压力传感器，压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高，其中薄膜压力传感器就属于其中一种。除了传统压力传感器和半导体压力传感器外还有静电容压力传感器。
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。本发明属意采用光纤传感器采集用户的较为灵敏的生理信息。
作为信息传输的介质，本发明属意于采用蓝牙无线通信技术。蓝牙是一种无线通信的技术标准，目前由蓝牙技术联盟(SIG)管理。蓝牙基于设备低成本的收发器芯片，传输距离近、低功耗，许多需要短距离通信传输的设备都会使用蓝牙技术，例如手机，健康手环，键鼠等，说明蓝牙技术在短距离传输中具有很大的性能和价格优势。
因此，综合上述具有优异性能的压力传感器、光纤传感器和蓝牙技术，本发明基于此提供一种坐姿矫正智能坐垫，以达到检测用户坐姿并起到提醒的功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种坐姿矫正智能坐垫，通过将压力传感器和蓝牙技术结合使用运用在坐垫中，从而有效的改进用户的坐姿。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种坐姿矫正智能坐垫，包括坐垫本体、薄膜压力传感器、光纤传感器、嵌入式芯片处理单元和通信终端；
所述薄膜压力传感器置于坐垫本体内部，采集用户压力数据；
所述光纤传感器置于坐垫本体内部，采集用户生理数据；
所述嵌入式芯片处理单元置于坐垫本体内部，分别与薄膜压力传感器和光纤传感器连接，接收用户压力数据和用户生理数据后进行分析并反馈给通信终端。
作为优选的，所述薄膜压力传感器分别设置在坐垫本体内与用户臀部、腿部对应的位置处。
作为优选的，所述嵌入式芯片处理单元设置在坐垫本体内与用户股沟对应的位置处。
作为优选的，所述智能坐垫还包括供电单元，供电单元置于坐垫本体内部，与嵌入式芯片处理单元连接并对其供电。
作为优选的，所述供电单元由多个聚合物锂电子电池串联构成。
作为优选的，所述智能坐垫还包括计时器，计时器置于坐垫本体内部；所述计时器与所述嵌入式芯片处理单元连接，所述计时器采集用户坐在坐垫上的时间并将时间数据传输至嵌入式芯片处理单元。
作为优选的，所述智能坐垫还包括蓝牙通信单元，蓝牙通信单元置于坐垫本体内部；所述嵌入式芯片处理单元将用户压力数据、生理数据和时间数据处理后的结果通过蓝牙通信单元传输至通信终端。
作为优选的，所述通信终端为手机客户端。
作为优选的，所述智能坐垫还包括报警单元，报警单元置于坐垫本体内部；所述嵌入式芯片处理单元将用户压力数据、生理数据、时间数据分析处理后的结果通过蓝牙通信单元传输至报警单元，并驱动报警单元工作。
作为优选的，所述报警单元包括振动报警器，振动报警器均匀分布在坐垫本体的内部。
与现有技术相比，本发明提供的一种坐姿矫正智能坐垫将具有高精度、超灵敏优点的薄膜压力传感器和光纤传感器结合，采集用户的坐姿压力数据和心率呼吸数据，并通过蓝牙上传至手机，使用软件分析用户的坐姿对用户提出坐立姿势不正确和坐下时间较长的警告，能有效的改进用户的坐姿和提醒用户坐下时间较长，保护用户在坐下时，避免因不正确的坐姿和久坐引起的意外伤害和疾病，对用户的健康具有积极作用。
附图说明
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种坐姿矫正智能坐垫的各个组成部分分布的结构示意图；
图2为本发明提供的一种坐姿矫正智能坐垫的各个组成部分的连接示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1、坐垫本体；2、薄膜压力传感器；3、光纤传感器；4、嵌入式芯片处理单元；5、供电单元；6、蓝牙通信单元；7、报警单元。
具体实施方式
在科技不断发展的今天，信息时代已经来临，计算机成为现代生活必备的工作、生活和娱乐等的基本工具，人们越来越多的使用智能设备。电脑办公的普及，这使得现在白领阶层，工作时间都是以坐姿为主，对于许多人而言，不正当的坐姿会对身体造成很多不利的影响，可能容易引起坐骨神经痛、背痛、脊椎侧弯、近视、肥胖，驼背，脊椎病等健康问题。
针对上述问题，本发明提供一种坐姿矫正智能坐垫，通过采集用户的坐姿信息，然后分析用户的坐姿，与标准姿势对比后提醒用户不正当的坐姿以调整用户坐下时的姿势，避免用户因坐姿不正确而造成某类疾病的可能。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1～图2所示，一种坐姿矫正智能坐垫，包括坐垫本体1、薄膜压力传感器2、光纤传感器3、嵌入式芯片处理单元4和通信终端。
薄膜压力传感器2置于坐垫本体1内部，分别设置在坐垫本体1内与用户臀部、腿部对应的位置处，采集用户压力数据。即将两个薄膜压力传感器2嵌入坐垫本体1中心臀部坐到的两个位置，再将一个薄膜压力传感器2嵌入坐垫本体1中腿部涉及到的位置，再与坐垫本体1中心处(股沟的正下面处)的嵌入式芯片处理单元4相连接，完成实时采样压力信号的任务。
该薄膜压力传感器2为应变式电阻作为感应元件，输出电阻值作为压力信号。此薄膜压力传感器有以下优点：
高精度：通过高精度的压敏传感器，精确测量0.0001m2的压力值；
超灵敏：在0.1m2的区域内分布6000个压力传感器，以300Hz采样频率监测每个点的受力情况，被测物体重量可从0.5kg至10000kg；
易扩展：可连接嵌入式MCU系统，配合其他模块完成各种任务。
光纤传感器3置于坐垫本体1内部，检测用户的心律和呼吸，采集用户的生理数据。久坐会对人的心律和呼吸造成很大的影响，光纤传感器3将采集到的数据传输至嵌入式芯片处理单元4处理分析后上传至手机客户端的应用中，通过编写算法建立一个基准线，当用户的心律和呼吸水平超过基准线时，智能坐垫将通过手机APP提醒用户。
嵌入式芯片处理单元4置于坐垫本体1内与用户股沟对应的位置处，分别与薄膜压力传感器2和光纤传感器3连接，接收用户压力数据和用户生理数据后进行分析并反馈给通信终端。供电单元5置于坐垫本体1内部，与嵌入式芯片处理单元4连接并对其供电。供电单元5由多个聚合物锂电子电池串联构成。
智能坐垫还包括计时器，计时器置于坐垫本体内部。计时器与嵌入式芯片处理单元连接，计时器采集用户坐在坐垫上的时间并将时间数据传输至嵌入式芯片处理单元。
智能坐垫还包括蓝牙通信单元6，蓝牙通信单元6置于坐垫本体1内部。嵌入式芯片处理单元4将用户压力数据、生理数据和时间数据处理后的结果通过蓝牙通信单元6传输至通信终端，在本发明中通信终端为手机客户端。
智能坐垫还包括报警单元7，报警单元7置于坐垫本体1内部。嵌入式芯片处理单元4将用户压力数据、生理数据、时间数据分析处理后的结果通过蓝牙通信单元6传输至报警单元7，并驱动报警单元7工作。报警单元7包括振动报警器，振动报警器均匀分布在坐垫本体1的内部。
当用户坐到智能坐垫上，智能坐垫内部的薄膜压力传感器2采集用户腿部、臀部与智能坐垫之间的压力分布情况，光纤传感器3采集用户的生理数据，计时器开始计时。嵌入式芯片处理单元4接收薄膜压力传感器2、光纤传感器3和计时器传输的压力数据、生理数据和时间数据，通过用户对智能坐垫的压力分布情况、用户的心率和呼吸情况，并且用户久坐时间分析处理得出结果。通过蓝牙通信单元6将结果传送至手机客户端和振动报警器，手机客户端上的APP会提醒用户久坐时间过长，需站立休息，同时配合振动报警器振动。当用户离开坐垫后，振动报警器停止振动，当再次坐上坐垫后，薄膜压力传感器2、光纤传感器3和计时器重新开始工作，采集信息。进一步的，手机客户端上的APP可将智能坐垫采集的数据结果读出并上传保存至云空间中，作为用户个人的健康中心数据。
本智能坐垫将薄膜压力传感器，光纤传感器和嵌入式芯片处理单元安装进坐垫中，并通过蓝牙通信技术与手机客户端完成通信和信息交互功能，采集到的用户坐姿数据可通过软件分析，判断用户的坐姿是否合适，判断用户是否久坐，能有效的改进用户的坐姿和提醒用户坐下时间较长，并适时提出警告，保护用户在坐下时，避免因不正确的坐姿和久坐引起的意外伤害和疾病，对用户的健康具有积极作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：包括坐垫本体、薄膜压力传感器、光纤传感器、嵌入式芯片处理单元和通信终端；
所述薄膜压力传感器置于坐垫本体内部，采集用户压力数据；
所述光纤传感器置于坐垫本体内部，采集用户生理数据；
所述嵌入式芯片处理单元置于坐垫本体内部，分别与薄膜压力传感器和光纤传感器连接，接收用户压力数据和用户生理数据后进行分析并反馈给通信终端。
2.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述薄膜压力传感器分别设置在坐垫本体内与用户臀部、腿部对应的位置处。
3.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述嵌入式芯片处理单元设置在坐垫本体内与用户股沟对应的位置处。
4.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述智能坐垫还包括供电单元，供电单元置于坐垫本体内部，与嵌入式芯片处理单元连接并对其供电。
5.根据权利要求4所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述供电单元由多个聚合物锂电子电池串联构成。
6.根据权利要求4所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述智能坐垫还包括计时器，计时器置于坐垫本体内部；所述计时器与所述嵌入式芯片处理单元连接，所述计时器采集用户坐在坐垫上的时间并将时间数据传输至嵌入式芯片处理单元。
7.根据权利要求6所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述智能坐垫还包括蓝牙通信单元，蓝牙通信单元置于坐垫本体内部；所述嵌入式芯片处理单元将用户压力数据、生理数据和时间数据处理后的结果通过蓝牙通信单元传输至通信终端。
8.根据权利要求7所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述通信终端为手机客户端。
9.根据权利要求7所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述智能坐垫还包括报警单元，报警单元置于坐垫本体内部；所述嵌入式芯片处理单元将用户压力数据、生理数据、时间数据分析处理后的结果通过蓝牙通信单元传输至报警单元，并驱动报警单元工作。
10.根据权利要求9所述的一种坐姿矫正智能坐垫，其特征在于：所述报警单元包括振动报警器，振动报警器均匀分布在坐垫本体的内部。
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