CN112914811B - 一种便于监测患者病情的新型颈托 - Google Patents

一种便于监测患者病情的新型颈托 Download PDF

Info

Publication number
CN112914811B
CN112914811B CN202110093182.1A CN202110093182A CN112914811B CN 112914811 B CN112914811 B CN 112914811B CN 202110093182 A CN202110093182 A CN 202110093182A CN 112914811 B CN112914811 B CN 112914811B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mobile terminal
intelligent mobile
neck
brace
user
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110093182.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112914811A (zh
Inventor
高鑫
纪凡
张燕
张佳代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuanwu Hospital
Original Assignee
Xuanwu Hospital
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuanwu Hospital filed Critical Xuanwu Hospital
Priority to CN202110093182.1A priority Critical patent/CN112914811B/zh
Publication of CN112914811A publication Critical patent/CN112914811A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112914811B publication Critical patent/CN112914811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/04—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints
    • A61F5/042—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints for extension or stretching
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/04—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints
    • A61F5/05—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints for immobilising
    • A61F5/055—Cervical collars
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0188—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations having pressure sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种便于监测患者病情的新型颈托，包括中央处理模块，颈托上铺设有具有光纤传感器的光纤，中央处理模块被配置为：在其与智能移动终端相通信连接时，将传感数据传输至智能移动终端，以使得智能移动终端能够在其颈托初调试模式下基于传感数据分析得出适配于当前用户的至少一套阈值配置方案；根据智能移动终端的阈值配置方案来配置颈托相关的阈值；在其与智能移动终端断开通信连接的情况下，当检测到传感数据触发阈值配置方案时，主动与智能移动终端建立通信连接并传输传感数据，以使得智能移动终端能够基于传感数据来提示用户是否正确佩戴颈托，和/或以使得智能移动终端能够在确定用户正确佩戴颈托的情况下开始记录佩戴时长。

Description

一种便于监测患者病情的新型颈托
技术领域
本发明涉及颈托技术领域，尤其涉及一种便于监测患者病情的新型颈托。
背景技术
颈椎病患者在治疗过程中常常采用颈托进行颈椎牵引治疗，颈椎牵引治疗属于是一种可控制的轴性牵引方法，因其治疗效果好，是一种医学界都比较认可的手段。国内学者研究表明：颈椎牵引技术是利用机械手段完成颈椎的牵拉，实现关节面的分离，使得周围软组织得到明显的牵伸，导致其长度相对变化；同时，颈椎牵引技术的使用能改变骨性结构之间的角度，有助于提高或增加椎间孔面积，尽可能减少神经根压迫，达到临床治疗的目的。
颈托的常规结构可参见现有技术中如公开号为CN103239316B的专利文献所提出的颈托，其包括前颈肩托、后颈头托、下颌托、后脑托、颈肩托连接件、下颌托调节件以及后脑托调节件，所述的前颈肩托、后颈头托对抱形成与颈部相仿的柱形，其中前颈肩托的下缘向外延伸形成同胸部、肩部前半部接触的下仿形支撑边沿，后颈头托的下缘向外延伸形成同背部、肩部后半部接触的下仿形支撑边沿，下颌托的外侧壁轮廓与前颈肩托的内轮廓相仿，下颌托的上缘向外延伸且与下颌轮廓相仿；后脑托的外侧壁轮廓与后颈头托的内轮廓相仿，后脑托的上缘向外延伸且与后脑轮廓相仿；所述的颈肩托连接件设置于前颈肩托、后颈头托的两侧壁。
此类常规颈托的佩戴全凭患者的感觉，易导致颈椎牵引力度不当，对此相关研究提出了在颈托上增设压力传感器的解决方案，如公开号为CN109545396A公开的一种颈托的监测方法，服务器与用户终端网络连接，医生终端与服务器网络连接；控制方法包括以下步骤：压力传感器采集颈托本体的压力信号，然后把压力信号发送到信号处理器；信号处理器把压力数据通过通信装置发送到用户终端；用户终端显示压力数据，用户终端将压力数据与最佳压力范围进行对比，生成对比结果；用户终端发送压力数据和对比结果到服务器，服务器储存压力数据和对比结果；医生终端或用户终端发送查看智能颈托的数据的信号到服务器，服务器将压力数据和对比结果发送到医生终端或用户终端，医生终端或用户终端显示压力数据和对比结果。
上述技术方案至少存在以下不足：
一是，现有的如上述颈托大多都是基于颈托出厂预配置的基本参数来进行对佩戴情况的监测，未虑及个体化差异大的问题；
二是，在用户佩戴颈托后，未考虑颈托是否佩戴正确，用户终端就开始计时，导致用户的颈托治疗时长大大缩短，影响用户治疗效果；
三是，颈托持续地将用户佩戴相关的压力数据传输至用户终端，耗电量大，并且在监测到颈托压力数据偏离的情况下，用户终端即会发出警示，警示频繁且其中的无用警示较多。
四是，目前如上述颈托，常采用压电式压力传感器，将其安装在颈托表面或嵌入到颈托内部，压电式传感器由压电换能器陶瓷或单晶材料组成，这些材料比较坚硬，将影响用户佩戴颈托时的使用感受。且此类材料随时间的推移灵敏度会下降，温度升高时灵敏度下降更快，导致测量数据存在无法避免的偏差，造成产品缺陷。压电式传感器对很多物理因素也很敏感，且当它震动时会输出一个错误的信号。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
现已提出的颈托至少存在以下不足：一是，大多颈托都是基于颈托出厂预配置的基本参数来进行对佩戴情况的监测，未虑及个体化差异大的问题；二是，在用户佩戴颈托后，未考虑颈托是否佩戴正确，用户终端就开始计时，导致用户的颈托治疗时长大大缩短，影响用户治疗效果；三是，颈托持续地将用户佩戴相关的压力数据传输至用户终端，耗电量大，并且在监测到颈托压力数据偏离的情况下，用户终端即会发出警示，警示频繁且其中的无用警示较多；四是，目前如上述颈托，常采用压电式压力传感器，压电式传感器由压电换能器陶瓷或单晶材料组成，这些材料比较坚硬，将影响用户佩戴颈托时的使用感受。且此类材料随时间的推移灵敏度会下降，温度升高时灵敏度下降更快，导致测量数据存在无法避免的偏差，易造成产品缺陷的问题。
针对现有技术之不足，本发明提供了一种便于监测患者病情的新型颈托，采用了光纤及其上设置的光纤传感器作为颈托的主要感应器件，预埋在颈托内，可以感受外部的压力和/或温度，光纤传感器比起压力传感器和/或温度传感器等具有更多优势。例如，光纤传感器允许减少传感器、电子产品和电源之间的松散连接线或无线数据发射机。这种减少可以导致更高的可靠性、数据质量和安全性。又如，光纤传感器能够非常好地适应需要与用户接触的柔性需求，增强用户的使用舒适感受。此外，光纤传感器在高的集成性和精确度下成本更低，避免了现有压力传感器和/或温度传感器的检测精度与成本之间不可调和的矛盾。并且，提出了颈托与智能移动终端之间的交互解决方案，在颈托使用初期，用户可以在医护陪同下完成颈托的预配置，使其适于个体化差异，以使得用户能够在家独立完成正确佩戴。用户只有佩戴正确后才会开启颈托治疗计时，保障颈托治疗效果。并且本申请摒弃了传统的实时获取颈托数据的技术方案，减少了颈托中大部分无用数据的传输，用户不仅可以直观地观察到重点数据，同时降低了颈托耗电量，避免频繁的无用警示。
该颈托包括中央处理模块，颈托上铺设有具有至少一个光纤传感器的至少一根光纤，光纤传感器用于采集关于颈托佩戴情况的传感数据，其中，所述中央处理模块被配置为：在其与智能移动终端相通信连接时，将传感数据传输至智能移动终端，以使得智能移动终端能够在其颈托初调试模式下基于所述传感数据分析得出适配于当前用户的至少一套阈值配置方案；根据智能移动终端的阈值配置方案来配置颈托相关的阈值；
在其与智能移动终端断开通信连接的情况下，当检测到传感数据触发阈值配置方案时，主动与智能移动终端建立通信连接并传输传感数据，以使得智能移动终端能够基于传感数据来提示用户是否正确佩戴颈托，和/或
以使得智能移动终端能够在确定用户正确佩戴颈托的情况下开始记录佩戴时长。
根据一种优选实施方式，不同阈值配置方案分别对应不同用户姿态，中央处理模块还被配置为：
在其与智能移动终端断开通信连接的情况下，将由配置在颈托上的加速度传感器和/或陀螺仪传感器采集到的动作传感数据和与之相对应的预设阈值进行比对分析；
当触发该预设阈值时，将动作传感数据传输至智能移动终端，以使智能移动终端能够基于动作传感数据分析判断用户姿态和/或在确定用户姿态变化时将匹配到的阈值配置方案更新至中央处理模块；
根据更新的阈值配置方案来调整颈托相关的阈值。
根据一种优选实施方式，中央处理模块与智能移动终端之间在用户使用颈托的期间为非持续性通信连接。
根据一种优选实施方式，颈托还包括通信模块，中央处理模块可基于来自智能移动终端的控制指令被动确定或转换通信模块的工作状态，和/或在检测到传感数据触发阈值配置方案时确定或转换通信模块的工作状态。
根据一种优选实施方式，通信模块至少配置有保持、呼吸和暂停三种工作状态，其中，所述通信模块被配置为：
首次启动颈托时进入呼吸状态，此时智能移动终端可按照用户输入来完成其与颈托之间的预配对，和/或
非首次启动颈托时进入呼吸状态并可自动与已预配对过的智能移动终端建立通信连接。
根据一种优选实施方式，通信模块在与智能移动终端建立通信连接后转换为保持状态，和/或在接收到来自智能移动终端的断开连接的控制指令时转换至暂停状态，和/或在检测到传感数据触发阈值配置方案时转换至呼吸状态。
根据一种优选实施方式，颈托还包括计数模块，其用于计算颈托上受到有效压力作用的光纤传感器的数量，其中，
首次启动颈托时，通信模块先是处于暂停状态，在中央处理模块基于计数模块的实时数据判断其满足预储的触发规则时指示通信模块再进入呼吸状态。
根据一种优选实施方式，预储的触发规则可以是指实时统计到的整个颈托上受到有效压力作用的光纤传感器的数量是否满足预设数量阈值，或
实时统计到的颈托上至少一个区域内受到有效压力作用的光纤传感器的数量是否满足预设数量阈值。
根据一种优选实施方式，颈托上至少一个区域可以是指下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托中的一个或几个。
本申请还提出了一种新型颈托的使用方法，所述方法包括以下步骤中的一个或几个：
首次启动颈托时，颈托上的通信模块进入呼吸状态，此时智能移动终端可按照用户输入来完成其与颈托之间的预配对；
非首次启动颈托时，颈托上的通信模块进入呼吸状态，并可自动与已预配对过的智能移动终端建立通信连接；
利用颈托上铺设的至少一根光纤来采集关于颈托佩戴情况的传感数据；
在颈托与智能移动终端相通信连接时，颈托将传感数据传输至智能移动终端，以使得智能移动终端能够在其颈托初调试模式下基于所述传感数据分析得出适配于当前用户的至少一套阈值配置方案；
根据智能移动终端的阈值配置方案来配置颈托相关的阈值；
在颈托与智能移动终端断开通信连接的情况下，当检测到传感数据触发阈值配置方案时，颈托主动与智能移动终端建立通信连接并传输传感数据，以使得智能移动终端能够基于传感数据来提示用户是否正确佩戴颈托，和/或以使得智能移动终端能够在确定用户正确佩戴颈托的情况下开始记录佩戴时长。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选的颈托的简化模块连接关系示意图；
图2是本发明提供的一种优选的装配有后脑托时颈托的结构示意图；
图3是本发明提供的一种优选的空腔气囊上光纤的简化示意图；
图4是本发明提供的另一种优选的空腔气囊上光纤的简化示意图；
图5是本发明提供的一种优选的空腔气囊上气柱的简化示意图；
图6是本发明提供的一种优选的空腔气囊的多层结构的简化示意图；
图7是本发明提供的一种优选的光纤的横截面图；
图8是本发明所采用的光纤光栅传感器的工作原理示意图；
图9是本发明所采用的波分复用技术的工作原理示意图；
图10是本发明提供的一种优选的颈托的简化模块连接关系示意图；
图11是本发明提供的一种优选的未装配后脑托时颈托的结构示意图；
图12是本申请提供的一种优选的非传感光纤的简化结构示意图；
图13是本申请提供的另一种优选的非传感光纤的简化结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本发明提供了一种便于监测患者病情的新型颈托，至少包括下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托，以及至少一个光纤。
使用时，用户的下颚置于下颌托上，后脑抵靠在后脑托上，将前颈肩托、下颌托与后颈头托对抱且相对固定，此时的前颈肩托置于在用户锁骨和肩膀上，后颈头托主要抵靠在用户后颈和后背上。通过支撑用户的头部来使其颈部可以自然地伸展，从而使用户的颈椎得以恢复至并保持在正常的生理曲线位置，从而缓解头部给颈椎造成的压力，以达到缓解和治疗颈椎疾病。
该下颌托与后颈头托之间所对抱形成的空间用于匹配用户颈部，该颈部空间可调节。下颌托可相对前颈肩托上下活动，而使下颌托匹配用户下颚高度。后脑托可以是固定在后颈头托上的气垫，通过充气的方式可调节后脑托的形态，使其匹配用户脑后形态。即，用户可以多方位自主调节该颈托。
下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托中的一个或几个中布置有光纤。光纤布置在颈托上靠近用户皮肤的部位，用以感知用户与颈托之间的相互作用例如压力温度等。
为明确本申请中所采用的光纤传感技术的技术原理，如下先针对本申请所涉及的光纤传感技术进行简要说明：
首先，本申请所采用的光纤及其上设置的光纤传感器，是颈托的主要感应器件，其以特种方式被预埋在颈托内，可以感受外部的压力和/或温度，其被称为智能材料结构又称机敏材料结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)。光纤传感器/光纤光栅传感器具有化学惰性且抗EMI(Electro magnetic Interference，电磁干扰)。进一步地，光纤传感器可以携带并集成到设备中，诸如垫子和薄层中。光纤传感器比起压力传感器和/或温度传感器等具有更多优势。例如，光纤传感器允许减少传感器、电子产品和电源之间的松散连接线或无线数据发射机。这种减少可以导致更高的可靠性、数据质量和安全性。又如，光纤传感器能够非常好地适应需要与用户接触的柔性需求，增强用户的使用舒适感受。此外，光纤传感器在高的集成性和精确度下成本更低，避免了现有压力传感器和/或温度传感器的检测精度与成本之间不可调和的矛盾。
光纤传感器/光纤光栅传感器具有材料和传感性能两方面的优势。在材料方面，光纤敏感元件体积小和重量轻，不影响结构外形和体积，与基体材料的兼容性好，埋置后可以保证结构的完整性，重量轻；由于光纤不导电、不发热、埋置后不会产生电磁干扰，不需要采取绝缘措施，光纤敏感元件对电磁干扰不敏感，具有很高的稳定度，可以应用于强电磁场干扰的恶劣坏境。在传感性能上，光纤传感器具有测量精度高、测量范围广的特点、而且几何结构灵活、对形状复杂的结构尤为适宜。弹性光纤具有突出的弹性和抗冲击性。又如公开号为CN111150378A的专利文件中所公开的分布式光纤监测系统，系统包括床垫、若干体征光纤光栅传感器、解调仪、上位机；体征光纤光栅传感器包括若干分布式温度光纤光栅传感器、分布式压力光纤光栅传感器以及分布式心跳/呼吸光纤光栅传感器；体征光纤光栅传感器均固定设置在埋入床垫内床网与面料中间的填充物中，并保持深度在同一水平面上；体征光纤光栅传感器均与解调仪连接，并通过串口将解调仪输出信号传输给上位机，对用户在睡眠时的健康状态进行监测，包括心率、呼吸、体温等体征参数。
其次，从基本原理来看，光纤传感器会根据所测试的外部环境参数的变化来改变其传播的光波的一个或几个属性，比如强度、相位、偏振状态以及频率等。非固有型(混合型)光纤传感器仅仅将光纤作为光波在设备与传感元件之间的传输介质，而固有型光纤传感器则将光纤本身作为传感元件使用。
该颈托上应当还包括实现光纤传感技术所需的控制器壳体以及设于壳体内的耦合器、光源、光纤光栅解调器等。光源的输出端通过耦合器与光纤的一端相连，所述光纤的另一端通过耦合器与光纤光栅解调器的接收端相连。该颈托的控制器壳体内还可设置有至少一个中央处理模块、至少一个无线模块、电源供应器和开关。中央处理模块通过线路分别与光源、光纤光栅解调器、开关和无线模块相连。
光纤传感技术的核心是光纤——一条纤细的玻璃线，光波能够在其中心进行传播，如图7所示，光纤主要由三个部分组成：纤芯(core)、包层(clad ding)和保护层(buffercoating)。其中包层能够将纤芯发出的杂散光波反射回纤芯中，以保证光波在纤芯中具有最低的传输损耗。这个功能的实现原理是纤芯的光折射率比包层的折射率高，这样光波从纤芯传播到包层的时候会发生全内反射。最外面的保护层提供保护作用，避免外界环境或外力对光纤造成损坏。而且可以根据需要要强度和保护程序的不同，使用多层保护层。
光纤既可以为单模光纤也可以为多模光纤，其中，单模光纤的规格为芯径/包层8-10μm/125μm，多模光纤的规格为芯径/包层50-100μm/125-250μm，典型芯径有50μm、62.5μm、100μm、105μm。
光纤光栅传感器(optical grating transducer)采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10～100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。具体地，如图8所示，当一束广谱的光束被传播到光纤布拉格光栅的时候，光折射率被改变以后的每一小段光纤就只会反射一种特定波长的光波，这个波长称为布拉格波长，如λb＝2nΛ方程所示，λb是布拉格波长，n是光纤纤芯的有效折射率，而Λ是光栅之间的间隔长度，称为光栅周期。这种特性就使光纤布拉格光栅只反射一种特定波长的光波，而其它波长的光波都会被传播。因为布拉格波长是光栅之间的间隔长度的函数Λ，所以光纤布拉格光栅可以被生产为具有不同的布拉格波长，这样就能够使用不同的光纤布拉格光栅来反射特定波长的光波。由此可知光纤光栅传感器中心波长由其纤芯有效值折射率和光栅周期共同决定。对上述方程微分得：λb＝2ΔnΛ+2nΔΛ，由上式可知，当n或Λ改变时，光纤布拉格中心波长会发生漂移。由于无论是对光栅进行拉伸或是压缩，均会导致光栅周期Λ发生变化；此外，光纤本身具有的弹光效应决定了其具有有效折射率n必随外界应力状态的变化而变化。应力应变引起光栅布拉格波长漂移可用下式表述：
Figure BDA0002912248000000091
其中Pe指的是光纤光栅传感器的谭光系数，K为测量应变的灵敏度。安装光纤布拉格光栅应变传感器的过程和安装传统的电气应变传感器的过程类似，而且光纤光栅传感器应变传感器有许多种不同的种类和安装方法可供选择，包含环氧树脂型、可焊接型、螺栓固定型和嵌入式型。关于光纤光栅传感器，也可以是由深圳市大耳马科技有限公司所公开的已授权的公开号为CN208259409U的专利文献中所提供的一种基于光纤传感器的坐姿检测装置，该专利文献中所采用的光纤传感器。其所采用的光纤传感器是面状的光纤压力传感器，外观类似鼠标垫，光纤压力传感器尤其是呈长方形或正方形。光纤传感器用于检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，由于压力和光信号具有唯一的对应关系，即当压力增大或减小时，通过光纤传感器的光信号也会相应变化，因此可以根据光信号的变化分析出压力的变化；光纤传感器的灵敏度很高，可以检测出细微的压力变化。其中，光信号可以是光强、波长、调制频率、相位等。该专利文献中所采用的信号处理单元用于根据光纤传感器检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。信号处理单元具体可以包括依次电连接的光电转换电路、信号放大滤波电路、MCU(微处理器)、光源驱动电路和光源，光电转换电路和光源还分别通过光纤连接器与光纤传感器连接，MCU分别与供电单元、提示单元和无线通讯单元电连接。
本申请也提出了光纤传感器/光纤光栅传感器的解调探测方法。根据本申请，传感过程是通过外界参量对光纤光栅中心波长的调制来实现，而解调过程恰好相反，是将反射波长的变化量转化为外界参量信息的过程。由于光纤布拉格光栅可以被植入不同的特定反射波长，所以可以利用它来实现良好的波分复用(WDM)技术。如图9所示，所谓WDM技术即是通过光纤总线上各传感器的调制信号的特征波长来寻址，宽带光束注入光纤，各个传感器的特征波长不同，通过滤波系统求出被测信号的大小和位置。这个特性使得可以在一条长距离的独立光纤上，以菊花链的形式连接多个不同的拥有特定布拉格波长的传感器。具体地，图9中多个光纤光栅传感器传感器反射光波长为λ1，λ2，…，λn，不同中心波长的光纤光栅传感器传感器组成传感网络阵列，分别感应待测结构沿线分布各点的应力应变，并使它们的反射光波长发生改变；不同的改变的反射光经传输光纤从测量现场传出，通过光纤光栅解调器探测其波长改变量的大小，并将它们转换成电信号；由二次仪表计算出待测结构的各个测点的应力应变大小，从而获得整个待测结构的应力应变分布状况。
根据本申请，波分复用技术在可用的光学广谱中为每一个光纤光栅传感器传感器分配了一个特定的波长范围供其使用。由于光纤布拉格光栅固有的波长特性，就算在传输过程中由于光纤介质的弯曲和传输造成了光强的损耗和衰减，传感器测得的结果也仍然能够保持准确。每一个独立的光纤布拉格光栅传感器的工作波长范围和波长探询器可探询的总波长范围决定了在一条单独的光纤上可以挂接的传感器的数量。因为应变改变造成的波长改变会比温度改变造成的波长改变更加明显，所以一般会为光纤光栅传感器应变传感器分配大概5纳米的工作波长范围，而光纤光栅传感器温度传感器则分配大概1纳米的工作波长范围。本申请中可成对配置使用光纤光栅压力传感器与光纤光栅温度传感器，以实现同时对温度与压力的检测。
用于探测的光栅传感器(探询光纤光栅传感器)可以采用引入了电荷耦合器件(charge-coupLED device，CCD)以及固定的分散性单元的波长位置转换方法，或是利用CCD以及可调法珀滤波器的快速扫频方法。具体地：利用一个可调法珀滤波器来创造一束具有高能量，并且能够快速扫频的激光源来代替传统的广谱的光源。可调的激光源将能量集中在一个很窄的波长范围里面，提供了一个具有很高信噪比的高能量的光源。这种体系结构提供的高光学功率让使用一条光纤挂载多个光学通道成为可能，这样就能有效地减少多通道探询器的成本并且降低系统的复杂度，更有利于探测压力变化。基于这种可调激光架构的探询器可以在一个相对大的波长范围里面以很窄的光谱带进行扫描，另一方面，一台光探测器将与这个扫描同步，测量从光纤光栅传感器传感器反射回来的激光束。当可调激光器发射的激光波长与光纤光栅传感器传感器的布拉格波长吻合的时候，光探测器就能测量到相应的响应。该响应发生的时候可调激光的波长就对应了此时光纤光栅传感器传感器处测得的温度以及/或者应变。
为感知用户的佩戴情况，在颈托的下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托中的至少一个布置有光纤。光纤上分布有多个光纤光栅传感器。
优选地，由于佩戴颈托时，只有前后都佩戴稳妥了，在下颌托或是后脑托等托体上才能采集到符合正确佩戴要求的相关压力数据。即仅在下颌托或是后脑托等单个托体上布置传感光纤，只采集单个托体的相关压力数据，即可判断用户是否正确佩戴颈托。在此设置下，简化了光纤的布置，能够进一步降低设备成本。
为了确保用户在无医护监督的情况下也能够正确佩戴颈托，智能移动终端至少配置有颈托初调试模式，在进入颈托初调试模式时，基于采集到的颈托相关传感数据确定阈值配置方案。其中，至少包括与站立姿态相对应的一套阈值配置方案。该阈值配置方案是通过以下步骤确定的：在医护的陪同下，多角度调整颈托在用户颈部上的佩戴姿态；在医护确定佩戴正确的情况下，收集颈托正确佩戴姿态对应的传感数据；基于在多次调整下收集到的多组传感数据，确定至少一套阈值配置方案。
该颈托初调试模式，根据不同用户自身体态情况的不同，例如高低肩、驼背、圆肩等，在佩戴颈托时，不同部位与颈托之间的接触与否以及接触作用有明显区别，对此给定了相适宜的一套阈值配置方案。
在不同用户姿态下，可以选用不同的阈值配置方案。该智能移动终端中针对不同用户姿态分别对应有一套阈值配置方案。不同用户姿态，可以包括站立姿态、坐立姿态、仰卧姿态、侧卧姿态、下蹲姿态中的一个或几个。
由智能移动终端判断用户姿态。颈托中预设有加速度传感器和/或陀螺仪传感器，在其达到预设阈值的情况下，将其传感数据传输至智能移动终端，由智能移动终端分析判断用户姿态。在用户姿态发生变化时，例如由站姿转为坐姿，智能移动终端从储存器调取相对应的阈值配置方案，以此适应性调试颈托。
颈托可通过低功耗蓝牙连接(BLE)等无线连接至智能移动终端，但颈托与智能移动终端之间的通信连接并非持续性地保持。蓝牙模块配置有保持、呼吸与暂停三种工作状态，其分别对应的功耗依次降低。颈托与智能移动终端的蓝牙模块持续保持开启，在无数据传输的情况下蓝牙模块处于暂停状态，低功耗且随时能够唤醒进行配对。在颈托初调试模式下，颈托与智能移动终端的蓝牙模块均处于保持状态，以此有利于医护观察颈托受力情况变化。结束颈托初调试模式时，蓝牙模块由保持状态转至暂停状态。在用户触发阈值配置方案时，颈托上蓝牙模块由暂停状态转为呼吸状态，用以唤醒智能移动终端上处于暂停状态的蓝牙模块，进行数据连接。在智能移动终端更新阈值配置方案等时，其蓝牙模块由暂停状态转为呼吸状态，用以唤醒颈托上处于暂停状态的蓝牙模块，进行数据连接。在无数据传输的情况下蓝牙模块又转至暂停状态，保持低功耗。
在用户打开颈托开关时，颈托不会直接通信连接至智能移动终端。而是在大致确定颈托已佩戴至颈部后，才通知智能移动终端用户正在使用颈托。减少无用的数据处理量以及耗能。具体地：在用户打开颈托开关时，颈托进入工作状态，并由颈托中的计数模块对受到有效压力作用的压力传感器的数量进行统计，在满足预储的触发规则时，颈托蓝牙模块开启，通信连接至智能移动终端。用户佩戴颈托过程中，受到有效压力作用的压力传感器的数量逐渐增多，对此可以判断颈托是否已佩戴在用户颈部。
优选地，颈托中计数模块能够对不同区域上受到有效压力作用的压力传感器的数量进行统一统计。不同区域，是指下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托中的一个或几个。预储的触发规则，可以是统计得到的受到压力作用的压力传感器的数量超出预设阈值，则满足触发条件。
优选地，颈托中计数模块能够对不同区域上受到有效压力作用的压力传感器的数量进行分别统计。预储的触发规则，第一至第四区域分别对应有一阈值，触发规则规定：在至少两个区域或至少三个区域或全部区域都满足与之对应的阈值的情况下，则满足触发条件。
颈托连接至智能移动终端后，在智能移动终端开始计算佩戴时长之前，智能移动终端进入佩戴预判断模式，判断用户颈托是否佩戴正确。在判断得出佩戴正确时，智能移动终端进入佩戴检测模式，开始计算佩戴时长。基于此，可以避免佩戴不正确的情况下对佩戴时长统计的误差影响，保证颈托治疗效果。
进入佩戴预判断模式，智能移动终端对用户姿态进行判断。对此，优选地，可通过在其显示界面上指示用户站立坐下，或用户可直接在显示界面选择佩戴颈托后的姿态来确定。例如，针对站立困难或年纪较大的老人，在显示界面显示有站立姿态、坐立姿态、仰卧姿态、侧卧姿态等点选对象，直接点选即可确定用户姿态，方便且满足个性化需求。在开启颈托后，指示用户改变姿态，以此智能移动终端可以获取到颈托上加速度传感器和/或陀螺仪传感器的传感数据，继而判断用户姿态。
优选地，在进入佩戴预判断模式后，智能移动终端默认当前的用户姿态为站立姿态。用户可通过显示界面查看或修改其用户姿态信息。
确定了用户姿态的同时可确定与之对应的一套阈值配置方案。在监测到用户姿态变换且变换后持续了预设时长时，切换用户姿态，并更新当前的阈值配置方案。智能移动终端将阈值配置方案同步更新至颈托。
智能移动终端在佩戴预判断模式下持续与颈托通信连接，基于获取到的压力相关传感数据，指示用户调整颈托。通过对压力相关传感数据进行数据分析，可以分析得到与之对应的至少一个调整指示。例如，在下颌托未足够支撑下颚时，智能移动终端提示用户需要向上调节下颌托。实时监测及反馈，可以较快地辅助用户将颈托调整至适宜的姿态。
在判断佩戴正确时，智能移动终端和/或颈托向用户发出正确佩戴的提示。在判断佩戴正确时，智能移动终端将佩戴时长阈值和/或阈值配置方案传输至颈托并断开其与颈托间的通信连接，智能移动终端和/或颈托进入佩戴检测模式，开始计算佩戴时长。
为了确保佩戴过程中颈托佩戴正确，颈托基于佩戴时长阈值和/或阈值配置方案对用户佩戴情况进行监测，监测到姿势不当时及时发出提示。在触发该阈值配置方案时，将压力相关传感数据传输至智能移动终端。触发阈值配置方案，可以是指在至少两个区域对应的压力相关传感数据超出各自对应的阈值范围的情况。如上述，通过对压力相关传感数据进行数据分析，可以分析得到与之对应的至少一个调整指示。在达到佩戴时长阈值时，智能移动终端和/或颈托向用户发出休息提醒。
智能移动终端可基于由医护预录入的颈椎治疗方案分析确定下一次佩戴颈托时的佩戴时长阈值和/或阈值配置方案。
针对颈托中的后脑托进一步说明：该后脑托为一空腔气囊，充气时沿着用户后颈部展开而贴合用户颈部生理曲线，对颈椎的推拉作用明显，可以显著增强佩戴颈托时的舒适感。
该空腔气囊是沿后颈头托展开的。空腔气囊可拆卸地装配在后颈头托的内侧面上，佩戴上颈托后，空腔气囊置于后颈头托与用户后颈之间的位置。可以缓解硬质的后颈头托对用户颈部的压力作用。
该后颈头托被设计为符合正常颈椎生理曲线的形状，进而可以引导空腔气囊展开至贴合用户颈部生理曲线的形状。
该空腔气囊可双向伸长或回缩。双向主要是指沿着颈椎延伸的上下两个方向。回缩主要是指空腔气囊在充气后转变为延伸姿态，而抽气后转变为收缩姿态。在充气时，空腔气囊同时沿颈椎上下伸展，一方面自然地推动颈椎椎间关节舒展，另一方面同时向内推动上背部保持背部的直立，以此保证颈椎的归位及保持。
该空腔气囊在未充气时处于皱缩姿态。空腔气囊是按预定制的褶皱进行皱缩。空腔气囊至少包括弹性层，弹性层上预制有若干预定制的褶皱。若干条褶皱彼此并行设置。
该空腔气囊包括若干条横向气柱和若干条纵向气柱。横向气柱与纵向气柱彼此连通。该空腔气囊外接有一充气设备。充气设备通过充气管向气柱内充气。充气管从用户后颈延伸至胸前位置，用户可以手握充气设备进行充气操作。优选地，充气管的一端连接至位于空腔气囊中间位置处的一纵向气柱。纵向气柱优先受压膨起，使褶皱沿颈椎竖向展开。并且进而对其他纵向气柱形成竖向拉伸作用，进一步加快气体的导入。减轻用户操作难度。
此外，在该设置下气体从中间位置同时向空腔气囊四周扩散，空腔气囊各位置同步支撑用户颈部。避免了现有的单侧充气导致区域受压过大以及充气难度愈加增大的问题。
该空腔气囊包括前气囊层和后气囊层。弹性层夹设在前后气囊层之间。前后气囊层均通过熔接的方式固接在弹性层上，形成在弹性层双面上的横向气柱和纵向气柱。弹性层在横纵向气柱对应的位置处开设有气体通口。即弹性层双面上的横向气柱和纵向气柱同步充气或排气。面向后脑托一侧的气柱，有利于填充后脑托与颈部之间的空隙，使得后脑托的支撑作用通过气囊间接施加在颈部。而面向后颈部一侧的气柱，形成空气间隙，促进散热，同时从多方位保障对颈部的支撑作用。
为达到更好的颈部多方位支撑作用，避免单一的直立式气柱与颈部曲线适配效果差的问题，在本申请中，弹性层双面上的气柱的可膨胀性并不一定一致。也就是说，弹性层上在相同位置所对应的前后面上的气柱，在制备时预留的气柱的可膨胀空间可以相同，也可以不同。或换句话说，在充气后，单个气柱(可以是指横向气柱或纵向气柱)的各部位的膨胀程度/隆起程度不一致。或可以理解为，在充气后，弹性层双面上的气柱的可膨胀性不同。
假设：后气囊层与弹性层之间形成的横向气柱和纵向气柱，分别称为第一横向气柱和第二纵向气柱。前气囊层与弹性层之间形成的横向气柱和纵向气柱，分别称为横向气柱和纵向气柱。
优选地，若干个横向气柱的整体可膨胀性低于若干个第一横向气柱的整体可膨胀性。整体可膨胀性也可以是平均可膨胀性。基于此，空腔气囊在未充气时处于平展姿态，在充气状态下，朝向用户颈部左右侧弯曲，类似于半环抱，前气囊层从横向上主动贴近颈部，充分提供支撑作用。
优选地，若干个纵向气柱的整体可膨胀性高于若干个第二纵向气柱的整体可膨胀性。基于此，在充气状态下，空腔气囊在纵向上主动朝向背离用户颈部的方向弯曲，前气囊层从纵向上主动贴近颈部，充分提供支撑作用。
在本申请中纵向是指沿用户颈椎延伸的方向，横向是相对纵向而言的。
后脑托具有用于约束空腔气囊形态的预制板。预制板被设计为能够使充气后的空腔气囊形成贴合用户颈部的形状。
弹性层主要是提供抽气后的空腔气囊的定向收缩，前后气囊层主要是提供充气时的气柱膨胀空间。
在该空腔气囊上贴近用户后颈的前气囊层上铺设有光纤。光纤按盘旋形结构铺设在前气囊层上。光纤来回旋绕，形成若干个盘旋性结构，且若干个盘旋性结构彼此间部分交叠。一方面，避免了光纤在弯折处曲度过大影响光传导过程，另一方面，增强铺设密度，保障有效的压力检测效果。
光纤的主体部分可视为由沿若干个横向气柱布置的若干个横向光纤段，以及分布于横向气柱两侧的若干个纵向光纤段共同构成，横向光纤段相对固定在横向气柱上。纵向光纤段可以是与前气囊层之间无连接关系。优选地，制备时可以是在空腔气囊的充气状态下铺设的光纤。
光纤可选用抗弯折的现有光纤，即使在高曲度弯折的情况下也可以保证其检测效果，为进一步保障光纤检测不受布置方式的影响，一横向光纤段通过一纵向光纤段和与之非相邻的另一横向光纤段相连。在该跳跃式布置的方式下可以最小化光纤的弯曲曲度。
由于空腔气囊的伸缩过程会导致其纵向长度的变化，会对布置在空腔气囊上的光纤造成拉伸作用，对此，在本申请中，纵向光纤段比与之相连的两个横向光纤段之间的间隔长。保障在空腔气囊沿纵向伸展时光纤不会被过度拉伸。并且光纤的主要部分横向光纤段也不会受到拉伸作用。延长光纤使用寿命。
在空腔气囊的伸缩过程中，预定制的褶皱处会发生过度弯折。对此，在本申请中，预定制的褶皱与横向气柱彼此错开布置。即横向气柱是按照避开预定制的褶皱纹路而设置的。基于此，沿横向气柱铺设的光纤也不会随着褶皱纹路而弯折，保护其使用寿命。
优选地，光纤尤其是其横向光纤段可以为直线形态式铺设。在最常使用的充气量下保持住空腔气囊的充气状态，将光纤尤其是其横向光纤段以直线形态式铺设在横向气柱上。
进一步优选地，采用直线形态式铺设的横向光纤段尚存在以下问题：
在一方面，此类铺设方式难以适用于会在皱缩平展之间切换的气囊表层，这是由于：在排气状态下气囊表层不规则皱缩，不规则的皱缩主要发生在直线形态式铺设的光纤的两侧，两侧皱缩不对等，光纤受到将其与气囊表层相剥离开的作用力，反复使用颈托，气囊表层反复皱缩平展，极易导致光纤剥离气囊表层，无法检测预定区域的受压情况。
另一方面，此类铺设方式难以适用于对用户后颈部的受压检测，获取到的压力数据可靠性低，这是由于：人体的后颈部并非完全平整，颈椎椎骨包括椎体和向后突起的棘突，第七节颈椎附近格外明显，相邻颈椎椎骨之间形成明显的波峰波谷形，且波峰处受压明显不同于波谷处，因而，本身就为细条状的光纤，加上直线形态式铺设，更无法保证细条状光纤能够检测到上述波峰波谷分别对应的受压情况，易导致压力检测数据可靠性低。
另外，此类铺设方式尤其难以适用于颈椎病患者，这是由于：大部分颈椎病患者是由于驼背等不良姿势造成的，此类颈椎病患者的颈椎和颈椎的棘突相对一般患者而言尤其突出，加重了如上所述的细条状光纤在直线形态式铺设下无法保证受压检测可靠度的问题，严重影响其对应颈托的推广。
对此，在本申请中，光纤尤其是其横向光纤段可采用波动曲线形态的铺设方式。波动曲线形态，优选为类似波形图的具有交替出现的凹凸曲线的形态。交替出现的凹凸曲线可以是对称的或非对称的。
在该设置下，波动曲线形态下的光纤凹凸交替，使得光纤两侧供气囊表层变形的空间较大，在排气状态下气囊表层的不规则皱缩对光纤造成的作用力较小，光纤本身留有的变形量能够抵消大部分气囊表层变化时对其造成的影响，光纤稳定性强，保障其使用寿命。
并且，使得光纤对横向气柱的检测范围加宽，对于相邻颈椎椎骨之间形成的彼此受压明显不同的波峰波谷形，也能够很好地保证光纤的压力检测数据的可靠性。加宽的检测范围，使得光纤上分布的多个传感器与用户颈部之间的接触机会增大，可以保障空腔气囊对用户颈部各部位的施压能够被有效采集。同时也使其尤其地适用于大部分由于驼背等不良姿势造成颈椎病的患者，有利于本申请所提出的颈托的推广应用。
对于通过一纵向光纤段相连的两条横向光纤段，两条横向光纤段在其端点处的曲线切线均是指向靠近彼此的方向。其中，指向靠近彼此的方向，是指其中一条横向光纤段在其端点处的曲线切线延长后，能够与其中另一条横向光纤段按波动曲线形态延长后形成的曲线相交。
由此，即使是在充气后空腔气囊展开时，横向光纤段与纵向光纤段之间的接点段也不会被迫过度弯折，进一步加强对光纤的保护，保障其使用寿命。
虽然波动曲线形态能够增强传感器与用户颈部之间的接触机会，但虑及光纤弯曲曲度的限制，对此在本申请中，彼此相邻的任意两条横向光纤段各自对应的波动曲线形态相对交错。例如彼此相邻的任意两条横向光纤段各自对应的波动曲线形态彼此相差1/4个周期。优化了光纤分布结构，使得传感器与用户颈部之间的接触机会进一步增强。
更进一步地，单个横向气柱可以对应至少两条横向光纤段。即，可绕同两段横向气柱循环布置至少两次光纤后再进入下一组的两段横向气柱。位于同一横向气柱上的不同横向光纤段彼此间至少部分交叠。例如同一横向气柱上的不同横向光纤段可以是按各自对应的波动曲线形态彼此相差1/4个周期的方式相互交叠。最大化传感器与用户颈部之间的接触机会，提高对用户颈部所受压力作用的有效覆盖范围。
为能提供颈部稳定支撑，依据人体常规头部骨骼形状，在颈椎所在的中间位置主要是需要对头部后脑勺进行支撑，而在颈椎两侧主要需要对头部与颈部之间相连的区域即相对头部后脑勺偏下的位置进行支撑。也就是说，空腔气囊可以分区域地提供不同程度的支撑，主要支撑上述颈部中间位置。对此，在本申请中，弹性层上预定制的褶皱在其横向上的褶皱深度呈两浅中深的形态。两浅指的是褶皱沿横向分布的两端的褶皱深度相对较浅。中深指的是褶皱位于其两端之间的中间位置的褶皱深度较深。在该设置下，使得空腔气囊在充气展开后在竖向上呈两窄中宽的形态。两窄，指的是空腔气囊沿横向分布的两端的竖向宽度相对较短。中宽，指的是空腔气囊位于其两端之间的中间位置的竖向宽度相对较长。基于此，通过预定制弹性层不同区域上的褶皱深度，使得充气后的空腔气囊能够符合上述支撑需求，达到稳定可靠的支撑作用。
为避免因褶皱张开时直接对皮肤造成过大的拉伸力所可能引起的皮肤损伤的问题，在本申请中，空腔气囊在其贴近用户颈部的一侧上还设置有一亲肤层。该亲肤层与前气囊层之间沿边缘处固接。亲肤层可以是单层或多层结构。
在下颌托和前颈肩托上分别设置有下颌缓冲垫和前颈缓冲垫，用以避免硬质结构直接压迫皮肤易造成压疮损伤的问题。光纤设置在下颌缓冲垫和前颈缓冲垫上。作为一种优选实施方式，本申请所提及的各光纤可以为总的一根光纤，即为颈托仅对应设置一个光源(包括传感用光源或包括传感用光源与非传感用光源)，打开颈托上的开关即开启了在下颌缓冲垫、前颈缓冲垫和后脑托上的传感检测。例如，光源和开关可以均设置在下颌缓冲垫上。例如，该光纤可以是先沿后脑托布置后再进入下颌缓冲垫和前颈缓冲垫依次布置。介于后脑托与下颌缓冲垫之间的光纤可套设有保护套，以避免直接裸露在外部环境而易受到损伤。
优选地，下颌缓冲垫、前颈缓冲垫和后脑托可以分别设置单独的一根光纤和与之对应的光源。各光源可以通过线路连接至同一开关，只需启闭单个开关即可。或分别对应一个光源开关，需要分别打开下颌缓冲垫、前颈缓冲垫和后脑托上的各开关。
为能够直观地提示用户佩戴颈托的情况，本申请针对设置在下颌托上的下颌缓冲垫以及铺设在其上的光纤进行了结构改进，使得颈托能够按照智能移动终端的指示向用户发出相应的提示，以配合用户完成颈托的正确佩戴或调整。
优选地，在下颌缓冲垫上远离用户下颌的边缘处铺设有一LED灯带。
但还存在以下问题：一是，由于LED灯带中电路多，且下颌缓冲垫的边缘处正好与用户呼气朝向相对，易使LED灯带处于潮湿环境，受潮后易短路，影响其使用寿命；二是，LED灯带的使用会产生热量，导致用户面部环境温度的升高，并且加速LED灯的光衰，变相地增大了使用成本；三是，LED灯光较强，无论是对于用户还是在正对用户的人都是较强的直射光；四是，LED灯带需将多个灯珠进行固晶、焊线、封胶等系列工艺，灯带还需要贴装、穿套管等工序，生产工艺复杂且成本较高；五是，下颌缓冲垫边缘同为弧形边，在其弯折处或过度弯折处，LED灯带易出现灯珠焊接处崩脱断路的问题，因LED灯珠为硬质体，线路板为柔性体，灯珠的受力点较大，因而可能导致灯珠焊脚因受力大而崩脱焊盘的现象。对此，在本申请中，对于铺设在下颌缓冲垫上的光纤，同时采用了传感光纤和非传感光纤，解决了上述采用LED灯作为提示灯所存在的若干问题。
铺设在下颌缓冲垫上的光纤包括用于感知颈托佩戴情况的传感光纤和用于提示用户佩戴情况的非传感光纤。非传感光纤，主要是指其光纤上未设置任何传感器以及光纤光栅解调器等，只是用作发出信号光。光源采用双光源结构，即并列设置有传感用光源和非传感用光源。传感用光源与传感光纤相接。非传感用光源与非传感光纤相接。非传感光纤可以是多芯光纤。
非传感光纤中包括透明包覆管以及若干个光纤条，在各光纤条的最外层即反射层上开设有多个窗口，使得光线在光纤条内部进行传导时能够经过窗口逃逸至光纤条外部，并透过透明包覆管被外界观察到。在反射层上开设的窗口数量足以使得透出光纤条的光能够汇集成面，使用户观察到的非传感光纤类似条状光带。
在此设置下，由于光纤为光传导，无过多电路，不会受到环境湿度影响。并且不会产生热量，本身使用寿命长，并且加工工艺简单，进一步降低了使用成本。并且，光纤内光源通过反射后又透射，弱化了用户能够观察到的光线，不会造成强光直射。此外，光纤本身材质柔软，能够非常好地适用于呈弧形的下颌缓冲垫边缘。
为增强发光提示的作用，在本申请中所采用的非传感用光源为可调色光源。例如基于智能移动终端发送至中央处理器的指令，中央处理器可以控制非传感用光源发出不同颜色的光。或控制非传感用光源的发光频率，使得非传感光纤发出间歇式闪烁的光。丰富发光提示作用。
例如，预定用户在一天中需要分三次佩戴颈托，在第一次佩戴到预定时间时，颈托中中央处理器发出急促闪烁或缓和闪烁或持续发光的绿色信号光。在第二次佩戴到预定时间时，颈托中中央处理器发出急促闪烁或缓和闪烁或持续发光的蓝色信号光。在第二次佩戴到预定时间时，颈托中中央处理器发出急促闪烁或缓和闪烁或持续发光的红色信号光。以此，用户不仅可以获知其需要取下颈托休息的时间，并且还能够获知其剩下的佩戴次数。
为增强发光提示的作用，在本申请中所采用的非传感用光源为可调色光源。例如基于智能移动终端发送至颈托的指令，可以控制非传感用光源发出不同颜色的光。或控制非传感用光源的发光频率，使得非传感光纤发出间歇式闪烁的光。丰富发光提示作用。例如，在智能移动终端判断得出佩戴正确时，发出急促闪烁或缓和闪烁的绿灯。在智能移动终端判断得出佩戴不正确时，发出急促闪烁或缓和闪烁的红灯。在智能移动终端判断得出该取下颈托休息时，发出急促闪烁或缓和闪烁的蓝灯。
为进一步增强发光提示的作用，在本申请中所采用的非传感光纤中还设置有柔性内管。柔性内管与若干个光纤条共同设置在透明包覆管内。柔性内管相对透明包覆管呈偏心设置。柔性内管为非透光材质。即，将若干个光纤条集中在了透明包覆管的某一侧，使得非传感光纤只有部分侧面发光。
装配该非传感光纤时，可按照将其发光侧对向用户面部的位置的方式来装配。用户向下的余光能够轻易地观察到非传感光纤的发光提示，而背向用户的一侧不会发光，避免光源的浪费以及引起非用户的其他人的不必要的关注。
进一步优选地，柔性内管的最外层设置有反射层。即为朝向非发光侧的光也能够被柔性内管的外层反射至发光侧。
并且，由于光纤呈长条型，涉及用户视野的至少1/3～2/3的范围，发光侧发出的提示光足以吸引到用户注意或使其观察到，同时光强不会过大。
中央处理模块可通过无线模块与智能移动终端或服务器或数据库进行信息交互。开关可以是手动按键或按钮等，用户在佩戴颈托前可以手动打开或取下颈托后手动关闭。电源供应器为中央处理模块、光源、光纤光栅解调器等供电。在光源包括传感用光源以及非传感用光源时，中央处理模块分别与传感用光源和非传感用光源相连。中央处理模块可以分别控制传感用光源和非传感用光源。
优选地，在充气设备中设置有气体流量计或气压表。充气设备上设置有电源控制开关，电源控制开关分别与气体流量计或气压表、单片机和无线模块连接。当用户打开电源控制开关，采用充气设备为空腔气囊充气时，气体流量计或气压表能够检测到已充入的气流量数据或空腔气囊内的气压数据。单片机可将气流量数据或气压数据发送至智能移动终端或服务器或数据库。智能移动终端可通过其显示界面提示用户充气情况。充气完成后，智能移动终端可通过其显示界面提示用户关闭充气设备上的电源控制开关。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (9)

1.一种便于监测患者病情的新型颈托，包括中央处理模块，
其特征在于，颈托上铺设有具有至少一个光纤传感器的至少一根光纤，光纤传感器用于采集关于颈托佩戴情况的传感数据，其中，
所述中央处理模块被配置为：
在其与智能移动终端相通信连接时，将传感数据传输至智能移动终端，以使得智能移动终端能够在其颈托初调试模式下基于所述传感数据分析得出适配于当前用户的至少一套阈值配置方案，所述颈托初调试模式，根据不同用户自身体态情况的不同，用户自身体态情况的不同包括高低肩、驼背、圆肩，在佩戴颈托时，不同部位与颈托之间的接触与否以及接触作用有明显区别，给定相适宜的一套阈值配置方案；
所述阈值配置方案是通过以下步骤确定的：在医护的陪同下，多角度调整所述颈托在用户颈部上的佩戴姿态；在医护确定佩戴正确的情况下，收集所述颈托正确佩戴姿态对应的传感数据；基于在多次调整下收集到的多组传感数据，确定至少一套所述阈值配置方案；在不同用户姿态下，选用不同的所述阈值配置方案，所述不同用户姿态包括站立姿态、坐立姿态、仰卧姿态、侧卧姿态、下蹲姿态中的一个或几个；
根据智能移动终端的阈值配置方案来配置颈托相关的阈值；
在其与智能移动终端断开通信连接的情况下，当检测到传感数据触发阈值配置方案时，主动与智能移动终端建立通信连接并传输传感数据，以使得智能移动终端能够基于传感数据来提示用户是否正确佩戴颈托，和/或
以使得智能移动终端能够在确定用户正确佩戴颈托的情况下开始记录佩戴时长；
所述颈托中的后脑托为一空腔气囊，所述空腔气囊在未充气时处于皱缩姿态，所述空腔气囊是按预定制的褶皱进行皱缩，所述空腔气囊至少包括弹性层，弹性层上预制有若干预定制的褶皱，若干条所述褶皱彼此并行设置。
2.如权利要求1所述的颈托，其特征在于，不同阈值配置方案分别对应不同用户姿态，中央处理模块还被配置为：
在其与智能移动终端断开通信连接的情况下，将由配置在颈托上的加速度传感器和/或陀螺仪传感器采集到的动作传感数据和与之相对应的预设阈值进行比对分析；
当触发该预设阈值时，将动作传感数据传输至智能移动终端，以使智能移动终端能够基于动作传感数据分析判断用户姿态和/或在确定用户姿态变化时将匹配到的阈值配置方案更新至中央处理模块；
根据更新的阈值配置方案来调整颈托相关的阈值。
3.如权利要求2所述的颈托，其特征在于，中央处理模块与智能移动终端之间在用户使用颈托的期间为非持续性通信连接。
4.如权利要求3所述的颈托，其特征在于，颈托还包括通信模块，中央处理模块可基于来自智能移动终端的控制指令被动确定或转换通信模块的工作状态，和/或在检测到传感数据触发阈值配置方案时确定或转换通信模块的工作状态。
5.如权利要求4所述的颈托，其特征在于，通信模块至少配置有保持、呼吸和暂停三种工作状态，其中，所述通信模块被配置为：
首次启动颈托时进入呼吸状态，此时智能移动终端可按照用户输入来完成其与颈托之间的预配对，和/或
非首次启动颈托时进入呼吸状态并可自动与已预配对过的智能移动终端建立通信连接。
6.如权利要求5所述的颈托，其特征在于，通信模块在与智能移动终端建立通信连接后转换为保持状态，和/或在接收到来自智能移动终端的断开连接的控制指令时转换至暂停状态，和/或在检测到传感数据触发阈值配置方案时转换至呼吸状态。
7.如权利要求6所述的颈托，其特征在于，颈托还包括计数模块，其用于计算颈托上受到有效压力作用的光纤传感器的数量，其中，
首次启动颈托时，通信模块先是处于暂停状态，在中央处理模块基于计数模块的实时数据判断其满足预储的触发规则时指示通信模块再进入呼吸状态。
8.如权利要求7所述的颈托，其特征在于，预储的触发规则可以是指实时统计到的整个颈托上受到有效压力作用的光纤传感器的数量是否满足预设数量阈值，或
实时统计到的颈托上至少一个区域内受到有效压力作用的光纤传感器的数量是否满足预设数量阈值。
9.如权利要求8所述的颈托，其特征在于，颈托上至少一个区域可以是指下颌托、后脑托、前颈肩托和后颈头托中的一个或几个。
CN202110093182.1A 2021-01-22 2021-01-22 一种便于监测患者病情的新型颈托 Active CN112914811B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110093182.1A CN112914811B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种便于监测患者病情的新型颈托

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110093182.1A CN112914811B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种便于监测患者病情的新型颈托

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112914811A CN112914811A (zh) 2021-06-08
CN112914811B true CN112914811B (zh) 2023-05-09

Family

ID=76165535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110093182.1A Active CN112914811B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种便于监测患者病情的新型颈托

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112914811B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117122345B (zh) * 2023-10-26 2024-03-19 衡阳市中心医院 一种基于γ射线的甲状腺功能评估智能检测系统
CN118304124A (zh) * 2024-04-11 2024-07-09 首都医科大学宣武医院 一种辅助气道开放系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104545936A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 戴晓伟 腰部姿态检测方法及检测结果的触觉反馈方法
CN204351978U (zh) * 2014-12-31 2015-05-27 王瑜 穿戴式腰部姿态检测和矫正装置
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备
CN110302001A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 李元芳 一种用于颈椎监护的智能穿戴设备
CN110507336A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 广东省医疗器械研究所 一种用于颈椎监护与矫正的个性化方法
CN111443809A (zh) * 2020-03-30 2020-07-24 南方科技大学 一种颈部姿态检测方法、装置、终端及存储介质
TWM599154U (zh) * 2020-04-14 2020-08-01 陶文輝 一種頸椎牽引器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IES20070512A2 (en) * 2007-07-13 2008-10-01 Shane Murnaghan A cervical spine and neck support device
CN102525436B (zh) * 2012-03-07 2014-10-15 希盟(中国)科技有限公司 一种佩带于额头的微型智能健康监护系统及其监护方法
US11172850B2 (en) * 2014-05-07 2021-11-16 Prana Tech Llc System and method to monitor, guide, and evaluate breathing, utilizing posture and diaphragm sensor signals
CN103989528B (zh) * 2014-06-05 2017-01-25 北京新兴阳升科技有限公司 一体化多参数生理状态监测系统
CN205041401U (zh) * 2015-09-25 2016-02-24 广东乐源数字技术有限公司 设备佩戴检测装置及具有佩戴检测功能的监护装置
JP6583427B2 (ja) * 2015-11-17 2019-10-02 株式会社村田製作所 脈波伝播時間計測装置、及び、生体状態推定装置
CN105491427B (zh) * 2015-11-24 2019-01-29 深圳创维－Rgb电子有限公司 一种智能电视的控制系统及其实现方法
CN105361988A (zh) * 2015-11-27 2016-03-02 刘洋 一种具有远程操控功能的柔软型智能颈椎牵引器
CN105467852A (zh) * 2015-12-29 2016-04-06 惠州Tcl移动通信有限公司 一种基于智能手表的智能家居控制方法及智能手表
CN207024047U (zh) * 2016-12-22 2018-02-23 广东乐源数字技术有限公司 一种可进行佩戴调整的智能手环
CN106859655A (zh) * 2017-02-09 2017-06-20 深圳先进技术研究院 一种用于颈椎监护的可穿戴设备及颈椎监护系统
CN110020705A (zh) * 2019-03-29 2019-07-16 上海宜链物联网有限公司 一种可自恢复启动通信的有源测温标签及其实现方法
CN110196078A (zh) * 2019-06-26 2019-09-03 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 基于采集传感器数据的极低功耗控制方法和装置
CN211460166U (zh) * 2019-07-23 2020-09-11 广东省医疗器械研究所 一种个性化可穿戴智能颈椎监测矫正设备
CN111413014B (zh) * 2020-03-24 2022-06-28 北京大学深圳医院 一种光纤压力探测系统
CN111526493A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 江苏理工学院 基于nbiot传输技术的低功耗农田管理方法与系统
CN111973151B (zh) * 2020-05-30 2021-11-23 华南理工大学 一种基于可穿戴智能绷带的传染病监测系统及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104545936A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 戴晓伟 腰部姿态检测方法及检测结果的触觉反馈方法
CN204351978U (zh) * 2014-12-31 2015-05-27 王瑜 穿戴式腰部姿态检测和矫正装置
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备
CN110302001A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 李元芳 一种用于颈椎监护的智能穿戴设备
CN110507336A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 广东省医疗器械研究所 一种用于颈椎监护与矫正的个性化方法
CN111443809A (zh) * 2020-03-30 2020-07-24 南方科技大学 一种颈部姿态检测方法、装置、终端及存储介质
TWM599154U (zh) * 2020-04-14 2020-08-01 陶文輝 一種頸椎牽引器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112914811A (zh) 2021-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112914811B (zh) 一种便于监测患者病情的新型颈托
WO2015112095A1 (en) Smart belt for breathing and heart rate monitoring
US5247932A (en) Sensor for intrauterine use
KR101044883B1 (ko) 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템
CN110448282B (zh) 一种光纤感应组件及生命体征监测装置
US20160089031A1 (en) Vital Signs Fiber Optic Sensor Systems and Methods
CN111413014B (zh) 一种光纤压力探测系统
KR101350935B1 (ko) 혈압 측정용 신축성 고무링 커프
KR20010074696A (ko) 측온장치 및 측온방법
JP2020058806A (ja) マルチセンサアレイを有する神経筋センシングデバイス
CN107072528A (zh) 用于监测眼睛健康的系统和方法
CN108778110B (zh) 可卷曲生物统计测量设备
WO2014035272A1 (en) Apparatus and method for monitoring respiration volumes and synchronization of triggering in mechanical ventilation by measuring the local curvature of the torso surface
GB2553435A (en) Sealing force detection enabled, therapeutic fluid delivery device
Ngiejungbwen et al. Polymer optical fiber and fiber Bragg grating sensors for biomedical engineering Applications: A comprehensive review
CN112914810B (zh) 一种可远程交互的颈托
CN106420134A (zh) 一种治疗脊椎侧弯的智能矫正工具
US20210121651A1 (en) Methods and devices for determining a position of an endotracheal tube
CN112512414A (zh) 触觉血压成像仪
US20220370020A1 (en) Intraoperative neural monitoring system and method
KR20200032480A (ko) 스마트 자율군집 수면 제어 시스템
KR101880819B1 (ko) 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템
CN112914803B (zh) 一种压力可调整的新型颈托
CN205923977U (zh) 一种温度不敏感的睡眠质量和生命体征监测装置
CN105877710B (zh) 一种温度不敏感的睡眠质量和生命体征监测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant