CN112754215A - 一种用于人体坐姿实时监测的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于人体坐姿实时监测的系统，包括薄膜压力传感器、数据处理模块和可视化终端，所述薄膜压力传感器平铺固定在座椅的上平面，所述数据处理模块将所述薄膜压力传感器接收到的压力阵列值数据发送给所述可视化终端，所述可视化终端包括云图生成模块、显示模块和处理器，所述云图生成模块和显示模块分别与处理器连接，所述云图生成模块用于生成压力可视化云图，所述处理器将压力可视化云图通过显示模块显示出来。当使用本发明时，被治疗者坐于座椅上的软质沙发坐垫上平面，薄膜压力传感器感应到压力变化，通过数据处理模块并将压力数据进行上传，可视化终端对压力数据进行处理。

Description

一种用于人体坐姿实时监测的系统

技术领域

本发明涉及生物医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于人体坐姿实时监测的系统。

背景技术

良好的坐姿有利于人体的健康和视力的保护，在广大的学生学习中、在办公室工作人员工作中，在驾驶员的乘车驾驶中，为了培养良好的坐姿习惯，有必要通过坐姿监测装置来辅助完成人体坐姿矫正。并且在现有的磁疗座椅中基本是用于盆底磁治疗，在座椅沙发内部集成磁发射源模块，治疗时，磁场穿过沙发坐垫作用于人体盆底肌位置进行刺激，达到治疗的目的。以现有的技术，单纯依靠重心监测判断坐姿，存在身体“臀部往后坐同时身体往前倾斜”这种情况下，坐姿并不规范，但是重心依然在合理位置的局限性，检测结果与实际坐姿状态产生较大误差。磁疗座椅中被治疗者坐姿不正确，无法准确定位到磁场源刺激位置，造成刺激位置偏差，引起治疗效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于人体坐姿实时监测的系统，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于人体坐姿实时监测的系统，包括薄膜压力传感器、数据处理模块和可视化终端，所述薄膜压力传感器平铺固定在座椅的上平面，所述薄膜压力传感器与数据处理模块通信连接，所述数据处理模块与可视化终端通信连接，将所述薄膜压力传感器接收到的压力阵列值数据发送给所述可视化终端，所述可视化终端包括云图生成模块、显示模块和处理器，所述云图生成模块和显示模块分别与处理器连接，所述云图生成模块用于生成压力可视化云图，所述处理器将压力可视化云图通过显示模块显示出来。

上述方案中，所述可视化终端还包括色彩涂覆模块，所述色彩涂覆模块与处理器连接，所述色彩涂覆模块基于压力可视化云图根据同一压力范围使用同种颜色进行显示，最终形成压力等高线图，并可动态描绘出人体与座椅接触面边界轮廓，处理器将压力等高线图通过显示模块显示出来。

上述方案中，所述可视化终端还包括图表生成模块，所述图表生成模块的输入端与处理器连接，所述图表生成模块的输出端与显示模块连接，所述图表生成模块根据压力等高线图中压力点阵数据分布生成压力重心坐标，所述显示模块将压力重心坐标显示出来。

上述方案中，所述可视化终端还包括分析模块，所述分析模块分别与图表生成模块和处理器连接，所述分析模块根据压力等高线图中压力点阵数据不同区域进行图形划分，并计算不同区域的压力均值，生成压力重心坐标点，所述显示模块将压力重心坐标点在压力等高线图中显示出来。

上述方案中，所述可视化终端还包括反馈系统，所述反馈系统与分析模块连接，所述反馈系统用于建模后跟标注坐姿的重心点进行比对。

上述方案中，所述反馈系统包括建模模块、数据库模块、比对模块和反馈模块，所述建模模块用于根据压力点阵数据分布范围生成重心点图表，所述数据库模块内部储存有标准重心点图表，所述建模模块和数据库模块分别与比对模块连接，所述比对模块将监测获得的重心点图表与标准重心点图表进行比对，所述比对模块通过计算模块与反馈模块连接，所述反馈模块与分析模块连接。

上述方案中，所述薄膜压力传感器为阵列式柔性薄膜压力传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当使用本发明时，被治疗者坐于座椅上的软质沙发坐垫上平面，薄膜压力传感器感应到压力变化，通过数据处理模块并将压力数据进行上传，可视化终端对压力数据进行处理。通过云图生成模块生成压力可视化云图，给被治疗者最直观的坐姿反馈显示，可通过云图形状及颜色的基本对称关系了解到自身坐姿的大致范围。

本发明通过放置在座椅正面的大尺寸薄膜压力传感器，实时检测座椅表面力学分布，并以压力可视化云图形式展现，通过对图形的边界轮廓、两侧大腿、臀部位置的受力分析，并与标准坐姿建模数据进行实时对比，可以从最直观的角度监测坐姿。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中可视化终端工作原理框架结构示意图；

图3为本发明中反馈系统工作原理框架结构示意图；

图4为本发明在实施时所显示出来的压力等高线图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。

根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例1，如图1和图2所示，一种用于人体坐姿实时监测的系统，包括薄膜压力传感器1、数据处理模块2和可视化终端3，薄膜压力传感器1平铺固定在座椅的上平面，方便待测者坐在上面，薄膜压力传感器1与数据处理模块2通信连接。数据处理模块2与可视化终端3通信连接，将薄膜压力传感器1接收到的压力阵列值数据发送给可视化终端3，通过可视化终端3显示出来。

可视化终端3包括云图生成模块31、显示模块34和处理器35，云图生成模块31和显示模块34分别与处理器35连接，云图生成模块31用于生成压力可视化云图，处理器35将压力可视化云图通过显示模块34显示出来，通过压力可视化云图给被治疗者最直观的显示坐姿反馈。

实施例2，在实施例1的基础上，上述可视化终端3还包括色彩涂覆模块32，色彩涂覆模块32与处理器35连接，色彩涂覆模块32基于压力可视化云图根据同一压力范围使用同种颜色进行显示，最终形成压力等高线图，并可动态描绘出人体与座椅接触面边界轮廓，处理器35将压力等高线图通过显示模块34显示出来。请参阅图4，为色彩涂覆模块32处理后的压力等高线图。

实施例3，在实施例2的基础上，上述可视化终端3还包括图表生成模块33，图表生成模块33的输入端与处理器35连接，图表生成模块33的输出端与显示模块34连接，图表生成模块33根据压力等高线图中压力点阵数据分布生成压力重心坐标，显示模块34将压力重心坐标显示出来。

通过图表生成模块33实时计算出人体重心坐标，并将重心点叠加显示在压力等高线图上，重心点随着人体的前倾、后仰、左倾、右倾进行相应移动。根据大量实验，可收集坐姿正常时重心点位坐标大数据，并定义坐姿正常的重心坐标范围，一旦上述重心点超出范围，则表明坐姿需调整。

实施例4，在实施例3的基础上，上述可视化终端3还包括分析模块36，分析模块36分别与图表生成模块33和处理器35连接，分析模块36根据压力等高线图中压力点阵数据不同区域进行图形划分，并计算不同区域的压力均值，生成压力重心坐标点，显示模块34将压力重心坐标点在压力等高线图中显示出来。在待测者坐在座椅上后，通过压力等高线图可以区分出不同区域，可以将左臀肌、右臀肌、臀后区、左大腿、右大腿压力均值分别进行计算后显示出来。

实施例5，在实施例4的基础上，上述可视化终端3还包括反馈系统37，反馈系统37与分析模块36连接，反馈系统37用于建模后跟标注坐姿的重心点进行比对，将对比后的数据输送给分析模块36分析，获得人体坐姿的评估。可通过当前重心坐标和正常重心坐标范围的比较关系，给被测试治疗者反馈坐姿调整的方向、幅度等。

具体的，请参阅图3，反馈系统37包括建模模块371、数据库模块372、比对模块373和反馈模块375，建模模块371用于根据压力点阵数据分布范围生成重心点图表，数据库模块372内部储存有标准重心点图表，建模模块371和数据库模块372分别与比对模块373连接，比对模块373将监测获得的重心点图表与标准重心点图表进行比对，比对模块373通过计算模块374与反馈模块375连接，反馈模块375与分析模块36连接。

数据库模块372对大量使用者正常坐姿时的左臀肌、右臀肌、臀后区、左大腿、右大腿压力均值进行收集、建模，计算出左臀肌、右臀肌、臀后区、左大腿、右大腿压力均值相互之间的比例关系，通过建模模块371生成“合理坐姿模型”，当被治疗者坐在沙发上时，也按照上述方法计算出其模型，并于“合理坐姿模型”通过比对模块373进行细节比对，进一步提高对不同体型人体坐姿的检测精度。

当使用本发明时，被治疗者坐于座椅上的软质沙发坐垫上平面，薄膜压力传感器1感应到压力变化，通过数据处理模块2并将压力数据进行上传，可视化终端3对压力数据进行处理。通过云图生成模块31生成压力可视化云图，给被治疗者最直观的坐姿反馈显示，可通过云图形状及颜色的基本对称关系了解到自身坐姿的大致范围。

本发明通过放置在座椅正面的大尺寸薄膜压力传感器1，实时检测座椅表面力学分布，并以压力可视化云图形式展现，通过对图形的边界轮廓、两侧大腿、臀部位置的受力分析，并与标准坐姿建模数据进行实时对比，可以从最直观的角度监测坐姿。

本发明应用场景包含但不限于对盆体的磁刺激治疗座椅、学生学习坐姿监测、办公室工作人员坐姿监测、驾驶员坐姿监测等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：包括薄膜压力传感器(1)、数据处理模块(2)和可视化终端(3)，所述薄膜压力传感器(1)平铺固定在座椅的上平面，所述薄膜压力传感器(1)与数据处理模块(2)通信连接，所述数据处理模块(2)与可视化终端(3)通信连接，将所述薄膜压力传感器(1)接收到的压力阵列值数据发送给所述可视化终端(3)，所述可视化终端(3)包括云图生成模块(31)、显示模块(34)和处理器(35)，所述云图生成模块(31)和显示模块(34)分别与处理器(35)连接，所述云图生成模块(31)用于生成压力可视化云图，所述处理器(35)将压力可视化云图通过显示模块(34)显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述可视化终端(3)还包括色彩涂覆模块(32)，所述色彩涂覆模块(32)与处理器(35)连接，所述色彩涂覆模块(32)基于压力可视化云图根据同一压力范围使用同种颜色进行显示，最终形成压力等高线图，并可动态描绘出人体与座椅接触面边界轮廓，处理器(35)将压力等高线图通过显示模块(34)显示出来。

3.根据权利要求2所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述可视化终端(3)还包括图表生成模块(33)，所述图表生成模块(33)的输入端与处理器(35)连接，所述图表生成模块(33)的输出端与显示模块(34)连接，所述图表生成模块(33)根据压力等高线图中压力点阵数据分布生成压力重心坐标，所述显示模块(34)将压力重心坐标显示出来。

4.根据权利要求3所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述可视化终端(3)还包括分析模块(36)，所述分析模块(36)分别与图表生成模块(33)和处理器(35)连接，所述分析模块(36)根据压力等高线图中压力点阵数据不同区域进行图形划分，并计算不同区域的压力均值，生成压力重心坐标点，所述显示模块(34)将压力重心坐标点在压力等高线图中显示出来。

5.根据权利要求4所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述可视化终端(3)还包括反馈系统(37)，所述反馈系统(37)与分析模块(36)连接，所述反馈系统(37)用于建模后跟标注坐姿的重心点进行比对。

6.根据权利要求5所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述反馈系统(37)包括建模模块(371)、数据库模块(372)、比对模块(373)和反馈模块(375)，所述建模模块(371)用于根据压力点阵数据分布范围生成重心点图表，所述数据库模块(372)内部储存有标准重心点图表，所述建模模块(371)和数据库模块(372)分别与比对模块(373)连接，所述比对模块(373)将监测获得的重心点图表与标准重心点图表进行比对，所述比对模块(373)通过计算模块(374)与反馈模块(375)连接，所述反馈模块(375)与分析模块(36)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于人体坐姿实时监测的系统，其特征在于：所述薄膜压力传感器(1)为阵列式柔性薄膜压力传感器。

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