CN111315295A - 利用伸缩性电阻元件的姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统 - Google Patents

利用伸缩性电阻元件的姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用具有伸缩性且根据机械变形改变电阻的电阻元件来测量及矫正用户姿势的姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统。本发明一实施例的姿势监视装置被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，包括：第一伸缩性电阻元件及第二伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第一部分及所述第二部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，且由导电材料形成并具有伸缩性；电源装置，用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；及通信模块，用于向控制器发送由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的数据，以便计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息及与在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲相关的信息。

Description

利用伸缩性电阻元件的姿势监视装置、利用该装置的姿势监 视方法及系统
技术领域
本发明涉及一种姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统，更为具体地涉及一种采用具有伸缩性且根据机械变形改变电阻的电阻元件来测量及矫正用户姿势的姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统。
背景技术
随着计算机科学的发达及经济发展，作业及学业环境发生变化，随之与动态身体活动相比，坐着生活的时间急剧增加。在这种环境下，如果长时间维持不正确的姿势，会容易感到疲劳，尤其容易发生腰痛及颈椎痛。
腰椎部及颈椎部的疼痛为总人口中80％以上的人因各种原因体验的与脊椎相关的典型疾病，不仅因脊椎受损，还会因错误的姿势发生该疾病。
在脊椎弯曲严重恶化之前，与通过直接治疗的康复相比，仅通过矫正姿势及养成正确习惯这种治疗也能充分缓解及好转。最近，正在蓬勃开展能够测量及矫正姿势的姿势监视系统的开发。
例如，已知有下列系统：通过在椅子上贴附压力传感器并感测身体对椅子施加的压力来实时监视坐姿的系统(参见在先专利文献1)；在监视器等显示设备上贴附相机，拍摄用户姿势并根据所拍摄的图像监视姿势的系统(参见在先专利文献2)；让人穿上具备肌电测量传感器、惯性传感器等的衣服，并且分析由各种传感器感测的信号来监视姿势的系统(参见在先专利文献3)等。
然而，这种以往的系统为了判断用户姿势，需要贴附有传感器的椅子、具备相机等摄影装置及传感器的衣服等额外的传感装置。在先专利文献1及2的技术方案只在用户在特定位置上坐着的姿势下才能监视姿势，在这一方面上具有只能在相当受限的条件下使用的局限性。在先专利文献3的技术方案在身体上贴附各种传感器这一点上给用户活动带来不便，不仅如此，计测信息的获取和处理算法复杂，难以实时准确地判断用户姿势。
(专利文献1)1、韩国专利公开第10-2016-0048617号(发明名称：使用压力传感器的实时坐姿监视系统)
(专利文献2)2、韩国专利公开第10-2014-0004320号(发明名称：通过定期监视的姿势矫正系统)
(专利文献3)3、韩国专利公开第10-2017-0000353号(发明名称：用于矫正姿势的活体信号检测装置)
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而提出的，本发明所要解决的课题是提供一种具备伸缩性电阻元件的姿势测量及矫正装置、利用该装置的监视方法及系统，该伸缩性电阻元件附着或插入于用户身体，且根据随用户姿势的机械变形，电阻灵敏地改变。
此外，本发明所要解决的课题是提供一种姿势监视装置，其被构造为，在被用户使用时与以往的姿势监视装置相比易于携带，且在日常生活中能够无空间局限性地使用。
此外，本发明所要解决的课题是提供一种姿势监视装置、方法及系统，其被构造为设置在用户身体上的监视装置和智能手机等的终端彼此联动，从而能够实时确认姿势信息及矫正姿势。
此外，本发明所要解决的课题是提供一种姿势监视装置、方法及系统，当用户将不合适的姿势维持预设时间以上时，能够利用报警功能给用户传递让人矫正姿势的信号。
本发明的课题不限于上述课题，本领域技术人员可通过下述内容清楚理解未提到的其他课题。
用于解决上述课题的本发明一实施例的姿势监视装置被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，包括：第一伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第一部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；第二伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第二部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；电源装置，用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；及通信模块，用于向控制器发送由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的数据，以便计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息及与在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲相关的信息。
此外，根据本发明的另一特征，所述输出的数据可为与所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件的电阻、电流和电压中的至少一个相关的数据。
此外，根据本发明的又一特征，所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件可含有导电碳(carbon)粒子且沿脊椎的长度方向以带(string)状配置。
此外，根据本发明的又一特征，所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件可分别配置为多个，所述输出的数据为由多个所述第一伸缩性电阻元件输出的数据的平均值及由多个所述第二伸缩性电阻元件输出的数据的平均值。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：第一刺激元件，被构造为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第一部分的皮肤或肌肉施加刺激；及第二刺激元件，被构造为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第二部分的皮肤或肌肉施加刺激。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：第三伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量与所述第一部分及所述第二部分区别的第三部分的皮肤沿与脊椎的长度方向垂直的方向伸缩的程度，所述第三伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：第三刺激元件，被构造为附着于所述第三部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第三部分的皮肤或肌肉施加刺激。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：第四伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量与所述第一部分及所述第二部分区别的第四部分的皮肤沿与脊椎的长度方向平行的方向伸缩的程度，所述第四伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：第四刺激元件，被构造为附着于所述第四部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第四部分的皮肤或肌肉施加刺激。
用于解决上述课题的本发明的一实施例的姿势监视方法被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，包括步骤：从包括第一伸缩性电阻元件、第二伸缩性电阻元件及电源装置的姿势监视装置接收由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的电阻、电流和电压中的至少一个数据，其中，所述第一伸缩性电阻元件被配置为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧，并且测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性，所述第二伸缩性电阻元件被配置为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧，并且测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性，所述电源装置用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；基于所述数据计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息；及基于与所述机械变形相关的信息测量在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度。
此外，根据本发明的另一特征，可包括：判断所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度是否为预设的临界值以上。
此外，根据本发明的又一特征，所述姿势监视装置可进一步包括：第一刺激元件，被构造为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第一部分的皮肤或肌肉施加刺激；及第二刺激元件，被构造为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第二部分的皮肤或肌肉施加刺激，所述方法可进一步包括：在所述判断的步骤中当判断所述第一部分及所述第二部分中至少一个中的身体弯曲程度为预设的临界值以上且所述身体弯曲程度维持预设时间以上时，发送信号以使第一刺激元件及第二刺激元件中的至少一个对皮肤或肌肉施加刺激。
此外，根据本发明的又一特征，可进一步包括：当所述判断的步骤中判断所述第一部分及所述第二部分中至少一个中的身体弯曲程度为预设的临界值以上且所述身体弯曲程度维持预设时间以上时，向外部终端发送报警信号。
用于解决上述技术问题的本发明的一实施例的姿势监视系统被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，所述姿势监视系统包括姿势监视装置及控制器，所述姿势监视装置包括：第一伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第一部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；第二伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第二部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；电源装置，用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；及通信模块，用于发送由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的数据，以便计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息及与在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲相关的信息。所述控制器用于从姿势监视装置接收由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的电阻、电流和电压中至少一个数据，并基于所述数据计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息，并基于与所述机械变形相关的信息测量所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度。
根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，能够提供如下的姿势监视装置、方法及系统，其通过采用附着或插入于用户身体且电阻根据机械变形灵敏地改变的伸缩性电阻元件，能够有效地测量用户的多种姿势，并且与需要各种传感器或设备的以往的姿势监视装置相比有效地改善了方便性。
尤其，根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，由于容易携带，因此在日常生活中能够不受空间限制地使用。
此外，根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，可使用如下的测量装置，该装置采用在外力下自由改变形状并在解除外力的情况下无损恢复原状的电阻元件，从而适合于测量引发弯曲(bending)、扭曲(twisting)或其他多种变形(strain)的用户的多种姿势，且即使反复使用也不会变形。
此外，根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，通过使设置在用户身上的监视装置和智能手机等终端联动，能够使得实时确认姿势信息。
此外，根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，当用户将不合适的姿势维持预设时间以上时，向用户传递让人矫正姿势的信号，从而能够预防因不合适的姿势引起的脊椎的椎间盘疾病(Disc disease)或脊椎后弯及侧弯等的疾病。
此外，根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，针对因脊椎病变接受手术并需要维持正确姿势规定期间以上的患者，能够引导维持正确姿势，从而预防手术后并发症。
附图说明
图1为示意地表示本发明一实施例的姿势监视装置的结构图。
图2a及图2b为示意地表示本发明另一实施例的姿势监视装置的结构图。
图3为示意地表示本发明一实施例的姿势监视系统的框图。
图4为用于说明本发明一实施例的姿势监视方法的流程图。
具体实施方式
若参照与附图一起详细后述的实施例，则能清楚理解本发明的优点、特征及实现这些的方法。但本发明并不局限于以下公开的实施例，而是以各种不同的形式实现，本实施例只是为了全面地公开本发明且向本发明所属技术领域的技术人员完整地告知发明范畴而提供的，本发明只由权利要求的范畴所定义。
所谓元件(elements)或层在另一元件或层的“上方(on)”，包括该元件(elements)或层直接设置在该另一元件或层的上方的情况和中间设置有其他层或其他元件的情况。
虽然第一、第二等术语为了描述不同的结构要素而使用，但毋庸置疑这些结构要素并不局限于这些术语。这些术语只是为了将一个结构要素与其他结构要素区别而使用。因此，下面提到的第一结构要素在本发明的技术思想内当然也可以是第二结构要素。
在说明书全文中相同的附图标记表示相同的结构要素。
图中示出的各结构的大小及厚度是为了便于说明而示出的，本发明并不一定局限于所示结构的大小及厚度。
本发明的多个实施例各自的特征可局部或者整体地彼此结合或组合，如本领域技术人员所能充分理解，这些特征在技术上可以多种方式联动及驱动，各实施例可以彼此独立实施，也可通过相关关系一起实施。
下面，参照附图对本发明的姿势监视装置、利用该装置的姿势监视方法及系统进行详细说明。
首先，参照图1、图2a及图2b，对本发明的姿势监视装置进行具体说明。
图1为示意地表示本发明一实施例的姿势监视装置的结构图，图2a及图2b为示意地表示本发明的另一实施例的姿势监视装置的结构图。
参照图1，本发明的姿势监视装置100包括被构造为能够附着于皮肤上或能够插入于皮肤内侧的第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120、对第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120施加电流或电压的电源装置130、用于测量第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的可变电阻的电阻测量装置140、用于将由电阻测量装置140输出的数据向外部装置发送的通信模块150。
第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120为被构造为测量由人体脊椎分割的背部的第一部分11及第二部分12所伸缩(stretch)的程度的元件。第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120由导电材料形成且具有伸缩性，其具有电阻根据随用户姿势产生的机械变形灵敏改变的特性。
在此，背部是指脊椎后侧的颈部、后背、腰部，在本实施例中为了方便说明，例示出在后背部分配置有伸缩性电阻元件110、120，但并不限于此。
此时，如图1所示，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120沿脊椎的长度方向以带(string)状配置，在第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的两端可形成有电极111、121。不过，图1中例示的伸缩性电阻元件110、120的形状为示意性的，需要注意的是例如这种电阻元件110、120可变形为宽幅带状等多种形状。
此时，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120可被构造为能够附着于第一部分11及第二部分12各自的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧。
例如，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120可为具有伸缩性的弹性物质和导电纳米粒子的结合制成膜状及各种三维结构的电阻元件。弹性物质可为具有弹性和柔性的一种硅胶即聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)，导电纳米粒子可为碳(carbon)粒。除此之外，导电纳米粒子可为碳纳米管、石墨烯、金属纳米线或金属纳米颗粒等具有高导电性的纳米材料。此时，形成第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的材料优选采用比电阻在外部影响(温度和湿度等)下的变化小的材料。
另外，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120也可由电子墨水(E-ink)涂布于皮肤或者插入(例如刺青)于皮肤内侧的形式形成，该电子墨水被制成含有导电纳米粒子且应用于皮肤。这种电子墨水可采用韩国专利公开第10-2011-0133556号中公开的对皮肤安全的导电墨的结构。
当电子墨水涂布于皮肤或者插入于皮肤内侧形成第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120时，电子墨水优选由能够与活体组织结合且柔软而带弹性的材质且对人体无害的材料。此外，当流过第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电流的程度可能对组织引起直接影响(例如触电)时，在第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120与皮肤或皮下组织之间优选形成有绝缘层。
绝缘层可形成为包覆第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120，也可形成为与皮肤或皮下组织相接的膜状。在所例示的形状之外，绝缘层当然也可形成为能够由多种方式保护皮肤或皮下组织。此时，绝缘层优选由伸缩度与伸缩性电阻元件110、120的伸缩度相同或近似的材料形成。
除此之外，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120可应用电阻根据机械变形灵敏改变的多种形式(例如膜状等)，只要是能够感测压力及应变(strain)等身体变化的柔性触觉材料，已知的技术当然可应用于本发明。
电源装置130通过电极111、121对第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120施加电压或电流。
当通过电源装置130对第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120施加电压或电流时，电阻测量装置140测量流过第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电流或电压，从而计算第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电阻。
所计算的第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电阻或改变的电阻的变位用于计算与在第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120上产生的机械变形相关的信息及与第一部分11及第二部分12中的身体弯曲相关的信息。对此，参照图3及图4将在后面说明。
通信模块150用于将与从电阻测量装置140输出的数据即电阻、电流和电压中的至少一个相关的数据发送到外部装置。
通信模块150优选为蓝牙(bluetooth)模块。但并不限于此，通信模块150当然可为如无线射频识别(RFID，radio frequency identification)、红外线通信(infrared dataassociation，IrDA)、紫蜂(ZigBee)或无线直连(Wi-Fi Direct)那样的近场通信(NearField communication)模块，可使用公知的任何通信网。
另外，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120可分别设置为多个。如图1所示，可以有多个沿脊椎的长度方向构造为带(string)状的第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120并联连接而配置。
此时，电阻测量装置140可计算由第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120输出的数据的平均值，并将其提供给通信模块150，也可不做额外的计算，将由第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120输出的各个数据提供给通信模块150。
进一步，本发明的姿势监视装置100可进一步包括附着于所述第一部分11及第二部分12的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧的第一刺激元件160及第二刺激元件170。
第一刺激元件160及第二刺激元件170被构造为对第一部分11及第二部分12的皮肤或肌肉施加刺激。例如，第一刺激元件160及第二刺激元件170可为被构造为通过肌肉电刺激(Electrical Muscle Stimulation)或经皮电神经刺激(transcutaneous electricalnerve stimulation)方式对用户的皮肤或肌肉施加刺激的元件。此时，第一刺激元件160及第二刺激元件170施加的刺激可为电刺激信号，也可为其他振动刺激信号。
第一刺激元件160及第二刺激元件170可被构造为从通信模块150接收刺激信号就进行操作，关于第一刺激元件160及第二刺激元件170的操作，将在后面参照图3及图4进行说明。
如图1所示，第一刺激元件160和第二刺激元件170如第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120那样可以带状配置，并沿脊椎的长度方向配置。此外，以第一刺激元件160与第一伸缩性电阻元件110共享电极111且第二刺激元件170与第二伸缩性电阻元件120共享电极121的方式，第一刺激元件160及第二刺激元件170可被配置为与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120一起并联连接。
然而，第一刺激元件160及第二刺激元件170的配置方式不限于图示方式，只要能对第一部分11及第二部分12施加刺激，当然可根据设计方式配置为多种结构。
另外，参照图2a，本实施例的姿势监视装置100'可进一步在与第一部分11及第二部分12区别的第三部分13上包括第三伸缩性电阻元件180。第三伸缩性电阻元件180可在第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的基础上包括在本发明的姿势监视装置，优选配置为监视用户的肩膀部分的姿势。
第三伸缩性电阻元件180也与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120同样地可被构造为能够附着于皮肤上或者插入于皮肤内侧，并可配置为测量第三部分13的皮肤所伸缩的程度。不过，与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120不同，第三伸缩性电阻元件180可配置为测量皮肤在与脊椎的长度方向垂直的方向上的伸缩程度。
姿势监视装置100'通过进一步在第三部分13上包括第三伸缩性电阻元件180，具有能够测量第一部分11、第二部分12及第三部分13的皮肤的伸缩，从而能够精确地监视更加多样的姿势的优点。
此外，参照图2b，本实施例的姿势监视装置100”可进一步在与第一部分11及第二部分12区别的第四部分14上包括第四伸缩性电阻元件180'。第四伸缩性电阻元件180'可在第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的基础上包括在本发明的姿势监视装置，优选配置为监视用户的颈部的姿势。
第四伸缩性电阻元件180'也与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120同样地，可被构造为能够附着于皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并可配置为测量第四部分14的皮肤所伸缩的程度。不过，与第三伸缩性电阻元件180不同，第四伸缩性电阻元件180'可配置为测量皮肤在与脊椎的长度方向平行的方向上的伸缩程度。
姿势监视装置100”通过进一步在第四部分14上包括第四伸缩性电阻元件180'，具有能够测量第一部分11、第二部分12及第四部分14的皮肤的伸缩，从而能够精确地监视更加多样的姿势的优点。
另外，在图2a及图2b中示出第一部分11、第二部分12、第三部分13及第四部分14为彼此独立的部分，但第三部分13及第四部分14与第一部分11及第二部分12局部重叠也无妨。
第三伸缩性电阻元件180及第四伸缩性电阻元件180'的驱动原理与对第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120说明的原理相同，因此省略重复说明。
此外，本发明的姿势监视装置100'、100”可进一步在与第一部分11及第二部分12区别的第三部分13或第四部分14上包括被构造为对皮肤或肌肉施加刺激的第三刺激元件190或第四刺激元件190'。第三刺激元件190及第四刺激元件190'可在第一刺激元件160及第二刺激元件170的基础上包括在本发明的姿势监视装置，优选配置为矫正用户的肩膀或颈部的姿势。
第三刺激元件190及第四刺激元件190'的驱动原理与对第一刺激元件160及第二刺激元件170说明的原理相同，因此省略重复说明。
另外，如在图2a及图2b中的例示，第三伸缩性电阻元件180及第四伸缩性电阻元件180'可独立实施，也可重叠实施。当重叠实施时，还能控制肩膀及颈部的姿势。
下面，参照图3及图4对本发明的姿势监视方法及系统进行具体说明。
图3为示意地表示本发明一实施例的姿势监视系统的框图，图4为示意地表示本发明一实施例的姿势监视方法的流程图。
参照图3，本发明的姿势监视系统包括姿势监视装置100、控制器200及用户终端300。姿势监视装置100与上述参照图1、图2a及图2b进行说明的内容相同。
控制器200处理用于执行本发明姿势监视方法的各种数据。
具体地，控制器200接收由姿势监视装置100的第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120输出的数据，判断背部的第一部分11及第二部分12所伸缩(stretch)的程度，在此基础上判断身体弯曲程度及姿势。此外，控制器200在所判断的身体弯曲程度为预设的临界值以上时还可向第一刺激元件160及第二刺激元件170提供刺激信号，以便矫正用户姿势。
这种控制器200可相当于至少一个处理器(processor)或者可包括至少一个处理器。
此外，控制器200可如图所示那样实现为额外的装置来驱动，也可以包含在如微处理器或通用计算机系统的其他硬件装置(例如，用户终端300)的形式驱动。下面，以控制器200由额外的装置实现并执行本发明姿势监视方法为例进行说明，但并不限于此。
用户终端300可为在有线或无线通信环境中能够使用网络或移动服务的通信终端。具体地，用户终端300可为包括处理器、存储部和通信模块的设备或终端，也可为通用(general purpose)计算机、特殊目的计算机、智能手机等移动终端、台式机或手提电脑等，或者为与这些设备结合使用的附带装置。用户终端300可具备用于显示画面的显示部及接收用户所输入数据的输入装置。
用户终端300可与控制器200进行通信，并共享姿势监视装置100所测量的用户姿势信息，也可通过控制器200向姿势监视装置100传递向用户终端300输入的信号。
下面，为了方便说明，将用户终端300假设为加载有与本发明姿势监视方法相关的应用程序的智能手机进行说明，但并不限于此，用户终端300当然可以是上列终端中的一种。
下面，参照图4对控制器200执行本发明姿势监视方法的方式进行说明。为了理解本发明，可以同时参照图1至图3所示图面。
控制器200从姿势监视装置100的通信模块150接收由第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120输出的数据(S10)。
在此，数据为与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电流、电压和电阻相关的数据。
控制器200基于所接收的数据，计算与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120中产生的机械变形相关的信息(S20)，并根据所计算的与机械变形相关的信息，测量第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度，判断用户姿势(S30)。
控制器200通过由第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120输出的数据，计算与第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120中产生的机械变形相关的信息，并测量背部的第一部分11及第二部分12所伸缩(stretch)的程度及身体弯曲程度来判断用户姿势的原理如下。
若背部的第一部分11及第二部分12伸展，则第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的长度增加，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的厚度变薄。此时，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电阻增加。反之，若背部的第一部分11及第二部分12收缩，则第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的长度减小，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的厚度变厚。此时，第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电阻减小。
通过这种原理，控制器200计算第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120的电阻变化，从而能够测量第一伸缩性电阻元件110及第二伸缩性电阻元件120所配置的背部的第一部分11及第二部分12所伸缩(stretch)的程度。
例如，若第一伸缩性电阻元件110的电阻增加，第二伸缩性电阻元件120的电阻增加，则背部的第一部分11及第二部分12均被伸展，因此控制器200将用户姿势判断为后背或腰部弯曲或低头的姿势。
反之，若第一伸缩性电阻元件110的电阻减小，第二伸缩性电阻元件120的电阻减小，则背部的第一部分11及第二部分12均被收缩，因此控制器200将用户姿势判断为后背或腰部向后倾斜或者抬头的姿势。
另外，若第一伸缩性电阻元件110的电阻减小，第二伸缩性电阻元件120的电阻增加，或者第一伸缩性电阻元件110的电阻增加，第二伸缩性电阻元件120的电阻减小，则背部的第一部分11及第二部分12中的一侧伸展，另一侧收缩，因此控制器200将用户姿势判断为向左或向右倾斜或者躯干旋转的状态。
接下来，控制器200判断第一部分11及第二部分12中的身体弯曲程度是否为预设的临界值以上(S40)。
若身体弯曲程度为预设的临界值以上，则表示用户在测量时刻的姿势不正确。
在此，预设的临界值可适应于使用本发明姿势监视装置100的用户设定，并预先设定在控制器200中。
例如，在用户自然坐下或站立的状态(standing position)下设定基准点(setting point)，并故意弯曲(flexion)、伸展(extension)、侧旋(lateral rotation)和侧弯(lateral bending)身体各部分后测量身体弯曲程度。此时，可采用射线照相成像等方法。在用户的基准状态和尽量变形身体的状态之间，将超出基准状态规定比例的程度定为预设的临界值。
此时，控制器200可以记录持续预设的临界值以上的身体弯曲程度的时间等，创建用于反馈用户的数据库，并发送给用户终端300，以使用户确认对本人姿势的监视内容。
接下来，在控制器200判断用户的身体弯曲程度是否为预设的临界值以上时，控制器200发送信号以使第一刺激元件160及第二刺激元件170中的至少一个对皮肤或肌肉施加刺激(S50)。
例如，另外，在控制器200判断为第一伸缩性电阻元件110的电阻减小，且第二伸缩性电阻元件120的电阻增加，从而背部的第二部分12伸展到预设的临界值以上的情况下，控制器200可以给第二刺激元件170发送信号，以便施加刺激。
通过这种反馈过程，能够使得被施加刺激的一侧的肌肉收缩的同时让用户能够感测刺激并矫正姿势。
另外，在控制器200判断用户的身体弯曲程度是否为预设的临界值以上时，控制器200也可向用户终端300发送报警信号。在以语音、振动或视觉信息向用户终端300传递报警信号的情况下，也能让用户能够感测刺激并矫正姿势。
根据本发明的姿势监视装置、方法及系统，当用户将不合适的姿势维持预设时间以上时，向用户传递让人矫正姿势的信号，从而能够预防因不合适的姿势引起的脊椎的椎间盘疾病(Disc disease)或脊椎后弯及侧弯等的疾病。此外，针对因脊椎病变接受手术并需要维持正确姿势规定期间以上的患者，能够引导维持正确姿势，从而预防手术后并发症。
以上参照附图说明了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员应能理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下能够由其他具体形式实施。因此，应该理解为以上说明的实施例在所有方面上为示意性的，而不是限定性的。

Claims (14)

1.一种姿势监视装置，被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩的程度来监视姿势，包括：
第一伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第一部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；
第二伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第二部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；
电源装置，用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；及
通信模块，用于向控制器发送由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的数据，以便计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息及与在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲相关的信息。
2.根据权利要求1所述的姿势监视装置，其中，所述输出的数据为与所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件的电阻、电流和电压中的至少一个相关的数据。
3.根据权利要求1所述的姿势监视装置，其中，所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件含有导电碳(carbon)粒子且沿脊椎的长度方向以带(string)状配置。
4.根据权利要求1所述的姿势监视装置，其中，所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件分别配置为多个，所述输出的数据为由多个所述第一伸缩性电阻元件输出的数据的平均值及由多个所述第二伸缩性电阻元件输出的数据的平均值。
5.根据权利要求1所述的姿势监视装置，进一步包括：
第一刺激元件，被构造为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第一部分的皮肤或肌肉施加刺激；及
第二刺激元件，被构造为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第二部分的皮肤或肌肉施加刺激。
6.根据权利要求1所述的姿势监视装置，进一步包括：
第三伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量与所述第一部分及所述第二部分区别的第三部分的皮肤沿与脊椎的长度方向垂直的方向伸缩的程度，所述第三伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性。
7.根据权利要求6所述的姿势监视装置，进一步包括：
第三刺激元件，被构造为附着于所述第三部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第三部分的皮肤或肌肉施加刺激。
8.根据权利要求1所述的姿势监视装置，进一步包括：
第四伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量与所述第一部分及所述第二部分区别的第四部分的皮肤沿与脊椎的长度方向平行的方向伸缩的程度，所述第四伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性。
9.根据权利要求8所述的姿势监视装置，进一步包括：
第四刺激元件，被构造为附着于所述第四部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第四部分的皮肤或肌肉施加刺激。
10.一种姿势监视方法，被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，包括步骤：
从包括第一伸缩性电阻元件、第二伸缩性电阻元件及电源装置的姿势监视装置接收由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的电阻、电流和电压中的至少一个数据，其中，所述第一伸缩性电阻元件被配置为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧，并且测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性，所述第二伸缩性电阻元件被配置为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧，并且测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性，所述电源装置用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；
基于所述数据计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息；及
基于与所述机械变形相关的信息测量在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度。
11.根据权利要求10所述的姿势监视方法，包括：
判断所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度是否为预设的临界值以上。
12.根据权利要求11所述的姿势监视方法，其中，所述姿势监视装置进一步包括：第一刺激元件，被构造为附着于所述第一部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第一部分的皮肤或肌肉施加刺激；及第二刺激元件，被构造为附着于所述第二部分的皮肤上或者插入及位于皮肤内侧并对所述第二部分的皮肤或肌肉施加刺激，
所述方法进一步包括：在所述判断的步骤中当判断所述第一部分及所述第二部分中至少一个中的身体弯曲程度为预设的临界值以上且所述身体弯曲程度维持预设时间以上时，发送信号以使第一刺激元件及第二刺激元件中的至少一个对皮肤或肌肉施加刺激。
13.根据权利要求11所述的姿势监视方法，进一步包括：当所述判断的步骤中判断所述第一部分及所述第二部分中至少一个中的身体弯曲程度为预设的临界值以上且所述身体弯曲程度维持预设时间以上时，向外部终端发送报警信号。
14.一种姿势监视系统，被构造为通过测量由脊椎分割的背部的第一部分及第二部分所伸缩(stretch)的程度来监视姿势，所述姿势监视系统包括：
姿势监视装置，包括：第一伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第一部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第一部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第一伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；第二伸缩性电阻元件，被构造为能够附着于所述第二部分的皮肤上或者能够插入于皮肤内侧，并且配置为测量所述第二部分的皮肤沿脊椎的长度方向伸缩的程度，所述第二伸缩性电阻元件由导电材料形成且具有伸缩性；电源装置，用于通过形成在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件各自两端的电极对所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件施加电流或电压；及通信模块，用于发送由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的数据，以便计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息及与在所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲相关的信息；
控制器，用于从姿势监视装置接收由所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件输出的电阻、电流和电压中至少一个数据，并基于所述数据计算与在所述第一伸缩性电阻元件及所述第二伸缩性电阻元件中产生的机械变形相关的信息，并基于与所述机械变形相关的信息测量所述第一部分及所述第二部分中的身体弯曲程度。
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