CN115554083A - 一种人体头颈部压重值的测量装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体头颈部压重值的测量装置及应用方法，涉及测量技术领域。所述测量装置统包括躯干支撑部、头枕部、颈枕部、支架、角度调整机构、测力传感器和显示屏。所述躯干支撑部用于支撑人体躯干；头枕部和颈枕部均设置于支架上，分别用于人体头部和颈部在不同俯仰角度下的支撑；颈枕部包括沿长度方向平行布置的多片高度可调节体；角度调整机构用于调整支架与水平面的角度；测力传感器分别用于感知头部和颈部的压重值；显示屏用于显示角度值、压重值以及颈部曲线形状。利用本发明可测量获得人体头部和颈部在不同俯仰角度下的压重值变化曲线以及颈部的曲线形状，从而为颈椎健康相关产品和舒适睡眠用枕具用品的开发提供技术支持。

Description

一种人体头颈部压重值的测量装置及应用方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种人体头颈部压重值的测量装置及应用方法。

背景技术

随着社会数字化、信息化和智能化的发展，现阶段智能手机和平板电脑等数字产品已逐渐完全渗透到人们日常生活的各个方面，导致“低头族”现象越来越普遍，其队伍也越来越庞大，这些“低头族”共同的特征是大部分时间都作“低头看屏幕”状，有的看手机，有的掏出平板电脑或笔记本电脑上网、玩游戏、看视频，他们的视线与智能手机、便携式电脑等数字终端相互交感直至难分难解。

据专家介绍，在人们低头时，前屈极限(下巴碰到胸骨的状态)只能是45°。如果前屈幅度达到30°时，就可以影响到颈椎。如果颈椎长期处于极度前屈的异常稳定状态，就会对颈椎造成伤害，而这种危害比看电脑还要高几十倍。有报道称某地一名高二女生因长期低头看手机导致颈椎间盘突出8mm，压迫脊髓，患上严重的脊髓型颈椎病。一般来说，颈椎病是一种随着年龄增长而增加的常见疾病，但如今开始呈现出低龄化趋势，特别是近 10多年来随着智能手机的普及，呈快速发展趋势。以某医院推拿科为例，其在上世纪90 年代，一个月的门诊，大约可接诊两三百例颈椎病患者，而且都以中老年为主，病因除了年纪增大外，还有躺在床上看电视、看书，或者长期坐姿不正确等，而易患人群则为教师、会计等需要俯首职业人群；可如今，他们接诊的颈椎病患者要翻上几番，每月大约至少要接诊近千例，其中，20岁至35岁的大学生和白领就占了“半壁江山”，而几乎所有的年轻病人都喜欢长时间低头玩手机或平板电脑。

事实上，人体通常的姿势主要包括站姿、坐姿和卧姿等三种。长时间不良的站姿、长久低头看手机或玩平板电脑等不良的坐姿以及躺卧在床上看书、看电视、玩手机等坏毛病习惯的卧姿，都有可能会引起人体颈椎不适的问题，且颈椎的不适状态已经越来越严重地影响到人们的正常工作与生活。随着颈椎病患者的大幅增多，市面上各式各样的颈椎病理疗仪(也称为颈椎病治疗仪或康复仪)产品应运而生。颈椎病理疗仪能放松脊柱周围肌肉、韧带等软组织，校正和维持脊柱生理曲度，通过人体自身重量进行弧形牵引，使脊柱舒展开来，消除脊柱疲劳，减轻椎间盘所受压力，使膨出或突出的椎间盘逐渐复位。然而，现有颈椎病理疗仪产品大多侧重于自身按摩部的按捏动作设计，在使用时人体仰卧并将颈椎病理疗仪放于人体的颈部下方，较陡的一端朝向头顶。但是，在使用和开发这类颈椎病理疗仪产品时，关于人体静卧时头部到底该保持一个多少角度才能获得最佳的舒适效果，目前尚缺乏合适的标准和科学的依据。此外，当人体头部处于自我感觉比较舒适的角度时，人体颈部相应地保持或处于一个什么样的曲线形状，进而颈椎健康相关产品的头颈部支撑处具体该设计成什么样的形状，目前还没有相关的测量仪器或设备能够获取人体自感舒适状态下的颈部曲线形状。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种人体头颈部压重值的测量装置及应用方法，旨在解决在使用颈椎病理疗仪类似健康产品时人体头颈部该保持多少角度将会最为舒适的技术问题。此外，本发明还要进一步解决人体头颈部处于舒适卧姿的俯仰角度下如何获取此时颈部具体曲线形状的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种人体头颈部压重值的测量装置，包括躯干支撑部、头枕部、颈枕部、支架、角度调整机构、测力传感器和显示屏；

所述躯干支撑部水平放置，用于在测量时支撑人体躯干并保持人体躯干处于水平静止状态；

所述头枕部和颈枕部均设置于支架上，分别用于支撑人体的头部与颈部，颈枕部的位置位于头枕部与躯干支撑部之间；

所述支架用于提供所述头枕部和颈枕部的安装平台；

所述角度调整机构设置于所述躯干支撑部与支架之间，用于调整支架与水平面之间的角度，从而实现人体静止仰卧或侧卧于所述测量装置时，人体的头颈部能够处于不同的俯仰角度；

所述测力传感器共设有两组，分别设置于所述头枕部的内部和颈枕部的内部，分别用于感知和测量人体头部与颈部的压重值；

所述显示屏设置于所述躯干支撑部的一侧，用于显示支架与水平面之间的角度值，以及两组分别设置于头枕部和颈枕部内部的所述测力传感器获取的压重值。

进一步的，所述颈枕部包括多片沿长度方向平行布置的高度可调节体，每片高度可调节体的高度均可调整并保持固定，从而实现人体颈部曲线形状的获取；所述显示屏还可以显示人体颈部的曲线形状。

进一步的，所述颈枕部可拆卸式地设置于支架上，所述头枕部可转动式地设置于支架上。

优选的，所述角度调整机构的角度调整精度为0.5°，角度调整范围为-30°至30°。

优选的，所述测力传感器采用膜片式压力传感器，测量精度优于0.01N。

进一步的，所述躯干支撑部设有水平调整机构。

本发明还提出了一种人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，包括以下步骤：

S1，将躯干支撑部调整为水平状态后，人体躯干部分静止仰卧或侧卧在躯干支撑部上，同时人体头部与颈部分别静止放置于头枕部和颈枕部上，保证人体的肩部不外漏出躯干支撑部的端部；

S2，将支架与水平面之间的角度设置为零度，利用测力传感器分别获取人体头部和颈部的压重值；

S3，通过调整角度调整机构使支架按照预设的角度间隔Δθ不断发生逆时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的俯角，并记录不同俯角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

S4，将支架与水平面之间的角度重新设置为零度，然后通过调整角度调整机构使支架按照预设的角度间隔Δθ不断发生顺时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的仰角，并记录不同仰角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

S5，分别绘制不同俯仰角下人体头部和颈部的压重值变化曲线，并显示在显示屏上。

进一步的，所述步骤S3中，所述人体头颈部的最大俯角为30°；所述步骤S4中，所述人体头颈部的最大仰角也为30°；所述步骤S3和S4中，所述预设的角度间隔Δθ均为5°，所述指定的静止时间均不小于1min。

进一步的，可通过卸走支架上的颈枕部、但保持头枕部正常安装的方式，利用所述应用方法单独进行人体头部压重值的测量；还可通过转动支架上的头枕部、但保持颈枕部正常安装的方式，利用所述应用方法单独进行人体颈部压重值的测量。

进一步的，通过采用由沿长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的颈枕部，还可以进一步测量获得当人体头颈部处于某一俯仰角度下人体颈部的曲线形状，所述人体颈部的曲线形状也可以显示在显示屏上。

与现有的常规技术相比，利用本发明所提出的技术方案，能够取得的有益技术效果主要体现在以下三个方面：

其一，利用本发明测量装置，可以很容易测量获得人体卧姿状态下头颈部处于不同俯仰角度时人体头部与颈部压重值的变化曲线数据，且可提供的数据共包括三组：头部和颈部同时的压重值数据、头部单独的压重值数据、以及颈部单独的压重值数据。通过分析该压重值数据可以获得人体最佳的头颈部角度，从而为使用颈椎病理疗仪时人体头颈部最舒适角度的设置提供合理的标准和科学的依据，同时为开发颈椎健康相关产品提供技术支持；

其二，本发明通过将颈枕部设计成由沿长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的方式，在获取体人体头颈部最舒适角度之外，还可以获取人体头部处于舒适俯仰角度下人体颈部的舒适曲线形状，从而进一步为颈椎健康相关产品的颈部支撑处的具体形状设计提供依据与支持；

其三，利用本发明测量装置，除了能够获取人体平躺状态下头颈部的压重值变化数据外，也可以获取人体在侧躺状态下头颈部在不同侧卧角度下的压重值变化数据；

其四，利用本发明测量装置获取的人体最佳的头颈部角度和人体舒适颈部曲线，除能够为颈椎健康相关产品开发提供支持外，还能为舒适睡眠用枕具用品的开发提供技术支持。

此外，本发明所述测量装置的构成相对简单，所提出的应用方法也相对简便，具有快速、易于操作的优点。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明所述人体头颈部压重值的测量装置的组成示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为取下颈枕部时本发明所述测量装置的工作示意图；

图4为转动头枕部时本发明所述测量装置的工作示意图；

图5为颈枕部的具体结构示意图：(a)为立体轴视图，(b)为侧视图；

图6为本发明所述人体头颈部压重值的测量装置的应用方法的流程图。

本发明的附图标号及变量含义说明：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的部分实施例，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。

目前，在使用颈椎病理疗仪这类产品时，人体头颈部到底该保持一个多少的俯仰角度才能使人体感受更为舒适，才能让颈椎病理疗仪取得最佳的治疗效果，还没有很好的标准和依据；此外，当人体头颈部处于某个俯仰角度下时，人体颈部的曲线形状到底呈何种形状，从而更好地指导颈椎病理疗仪产品的颈部支撑处的形状设计，目前也没有相关的测量仪器和设备。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种人体在处于静止平躺或侧躺休息状态下头颈部压重值的测量装置，为人体卧床休息时以及使用颈椎病理疗仪类似产品时头颈部保持多少角度会感觉最为舒适提供合理的标准和科学的依据，同时也为颈椎健康相关产品(如颈椎病理疗仪等)提供技术支持。

参见图1所示的本发明人体头颈部压重值测量装置的组成示意图，本发明测量装置主要包括躯干支撑部1、头枕部2、颈枕部3、支架4、角度调整机构5、测力传感器6以及显示屏7等几个组成部分。

躯干支撑部1水平放置，其底部设有支撑脚结构以放置于平整地面上，同时还设置有水平调整机构，可确保躯干支撑部1保持水平。在进行测量时，人体躯干部分将躺卧在躯干支撑部1上，躯干支撑部1能够用于保持在测量时人体躯干部分处于静止平卧或侧卧状态。

头枕部2和颈枕部3设置于支架4上，分别用于支撑人体的头部与颈部，颈枕部3的位置位于头枕部2与躯干支撑部1之间。

其中，颈枕部3可拆卸式地设置于支架4上，分别参见图1所示的支架4上安装有颈枕部3的情形、以及图3所示的取走颈枕部3的情形。头枕部2也是活动设置的，参见图 4所示的头枕部2绕顺时针方向转动了90°的情形，头枕部2可转动式地设置于支架4上，其可绕处于支架4所在平面内、平行于躯干支撑部1的宽度方向的旋转轴发生顺时针方向的转动。

当测量装置采用图1所示的构型时(此时支架4上同时正常安装有头枕部2和颈枕部 3)，可以同时测量人体头部和颈部的压重值；当测量装置采用图3所示的构型时(此时支架4上取走了颈枕部3)，由于颈枕部3已被拆卸，因此此时仅单独对人体头部的压重值进行测量；而当测量装置采用图4所示的构型时(此时将头枕部2顺时针转动了90°)，由于此时仅人体的颈部得到颈枕部3的支撑，而人体的头部会处于悬空状态，因此此时将单独对人体颈部的压重值进行测量。

支架4用于提供头枕部2和颈枕部3的安装平台。

角度调整机构5设置于躯干支撑部1与支架4之间，用于调整支架4与水平面之间的角度，从而实现人体静止仰卧于测量装置时，人体的头部与颈部能够处于不同的俯仰角度。角度调整机构5可以采用机械方式调节，也可以采用电动方式调节。本实施例中，角度调整机构5采用电动方式，其内部设置有电机，通过控制器可以实现精确到的角度调节。进一步参见图2所示的本发明侧视图，角度调整机构5采用电机驱动实现角度的调整，通过控制器可以精确调整支架4与水平面之间的角度θ，本实施例中，其角度调整精度为0.5°。而且，电机还配有码盘或编码器等转动角度信号捕获装置，角度调整机构5的角度信息可以反馈到显示屏7上。

当支架4处于水平状态时，角度θ为0°；当支架4绕其旋转轴发生逆时钟方向转动，此时角度θ为正值且不断增大；当支架4绕其旋转轴发生顺时钟方向转动，此时角度θ为负值且不断减小。

考虑到人在低头时，前屈极限(下巴碰到胸骨的状态)只能是45°，即头部最大俯角为45°；同样地，人在抬头时，后仰极限也为45°，即头部最大仰角也为45°。因此，为了安全起见，本实施例中，角度调整机构5的角度调整范围设置为-30°至30°，该角度变化范围小于人体活动的极限，预留有较大的安全余量。

再参阅图1，测力传感器6共设有两组，分别设置于头枕部2的内部和颈枕部3的内部，分别用于感知和测量人体头部与颈部的压重值；为了获得较为精确的结果，测力传感器6的测量精度优于0.01N，对应的质量分辨率大约为1g。在图2所示的侧视图中，未对测力传感器6进行标注。

测力传感器(force sensor)是将力的量值转换为相关电信号的器件。由一个或多个能在受力后产生形变的弹性体，和能感应这个形变量的电阻应变片组成的电桥电路(如惠斯登电桥)，以及能把电阻应变片固定粘贴在弹性体上并能传导应变量的粘合剂和保护电子电路的密封胶等三大部分组成测力传感器。力是引起物质运动变化的直接原因。测力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量，本实施例中，测力传感器6用于检测人体头颈部的压重力。

当前测力传感器主要的主要类型有应变管式测力传感器、膜片式压力传感器、应变梁式力传感器和组合式应变测力传感器等。应变管式测力传感器通过4片应变片组成平衡的全桥式电路实现测力，具有结构简单、制造方便等优点；膜片式压力传感器采用圆形金属平膜片作为弹性敏感元件，通过圆形箔式应变计测量膜片受到的压力变形来实现测量；应变梁式力传感器采用固定梁或等强度梁的结构来测量较小压力；组合式应变测力传感器的弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件，感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的最大应变处，组合式应变测力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力。本实施例中，测力传感器6采用膜片式压力传感器。

请再次参阅图1和图2，显示屏7设置于躯干支撑部1的一侧，显示屏7同时连接角度调整机构5的角度信号输出数据线以及测力传感器6的压力信号输出数据线，用于显示支架4与水平面之间的角度值，以及两组分别设置于头枕部2和颈枕部3内部的测力传感器6所获取的压重值。

进一步参见图5，为了获取人体头颈部处于某种俯仰角度下人体颈部的具体曲线形状，本发明还将颈枕部3设计为由沿其长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的样式，每片高度可调节体的高度均可调整并保持固定。

具体地，利用图5所示的颈枕部结构进行人体颈部曲线形状的测量与获取有如下两种方式：

一种是下压的方式：其利用人体颈部自身的重量对颈枕部进行下压，初始状态下将每片高度可调节体的高度均设置得比较高，当进行某俯仰角度下人体颈部曲线形状下测量时，人体颈部置于颈枕部上方之后，每片高度可调节体均在人体颈部的压力作用下发生不同程度的高度下降，但每片高度可调节体仍会保持与人体颈部相接触，当人体颈部移走后，每片高度可调节的高度保持锁定不再变化，此时就获得了人体颈部的曲线形状。这种方式相对比较简单快捷；

另一种是上顶的方式：在这种方式下，初始状态将每片高度可调节体的高度均设置得比较低，当进行某俯仰角度下人体颈部曲线形状下测量时，在人体颈部置于颈枕部上方之后，需要依次上调每片高度可调节体的高度，使之与人体颈部恰好保持接触状态，此时再保持每片高度可调节体的高度固定不动，调整完所有高度可调节体的高度后，也就获得了人体颈部的曲线形状。这种方式相对比较复杂和麻烦。

本实施例中，采用上顶的方式来获取人体颈部的曲线形状。参见图5(b)所示的颈枕部3的侧向结构示意图，颈枕部3是由6片高度可调节体组成，每片高度可调节体的内部均设置有高度调节装置，通过电动或机械的方式可以实现其在竖直高度方向上的位置调节。当人体头颈部处于某一确定的俯仰角度时，将人体颈部置于颈枕部3的上方进行测量，初始状态下将每片高度可调节体的高度均设置得比较低，此时通过依次向上调整每一个高度可调节体的高度，当其与人体的颈部恰好保持合适程度的接触时，固定其高度，在获得每片高度可调节体的高度信息后，即可得到此时在该俯仰角度下人体颈部的具体曲线形状。如果该俯仰角度是人体感觉较为舒适的俯仰角度，那么此时获得的颈部曲线形状就是舒适曲线形状。不难知道，高度可调节体的片数设计得越多，所获得的颈部曲线形状也就更加连续，更逼近真实人体颈部的弯曲形状。

进一步，将记载有每片高度可调节体高度位置信息的信号通过数据线或者无线方式传递到显示屏7上，还可以在显示屏7上实时显示人体颈部的曲线形状。

在上述人体头颈部压重值的测量装置的基础上，本发明还提出了一种人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，其流程图如图6所示，该应用方法主要包括以下步骤：

S1，将躯干支撑部1调整为水平状态后，人体躯干部分静止躺卧或侧卧在躯干支撑部 1上，同时人体头部与颈部分别静止放置于头枕部2和颈枕部3上，保证人体的肩部不外漏出躯干支撑部1的端部；

S2，将支架4与水平面之间的角度θ设置为零度，利用测力传感器6分别获取人体头部和颈部的压重值；

进一步，还可以通过公式换算出压重值相应的质量：设人体头部或颈部的压重值为F_n，利用公式m＝F_n/g可以计算此时人体头部或颈部对应的质量，式中F_n表示人体头部或颈部的压重值，m表示人体头部或颈部的质量，g表示重力加速度；其中，重力加速度g的取值为9.80N/kg。

S3，通过调整角度调整机构5使支架4按照预设的角度间隔不断发生逆时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的俯角，并记录不同俯角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

这里，预设的角度间隔为5°，指定的静止时间不小于1min。为了安全起见，本步骤S3中，可以调整的人体头部的最大俯角为30°。

S4，将支架4与水平面之间的角度重新设置为零度，然后通过调整角度调整机构5使支架4按照预设的角度间隔不断发生顺时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的仰角，并记录不同仰角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

这里，预设的角度间隔也为5°，指定的静止时间也为不小于1min。同样地，为了安全起见，本步骤S4中，可以调整的人体头部的最大仰角也为30°。

S5，分别绘制不同俯仰角下人体头部和颈部的压重值变化曲线，并显示在显示屏7上。

这里人体头部和颈部的压重值变化曲线是人体头部和颈部的压重值随不同的俯仰角度的变化曲线。

上述应用方法描述的是同时测量人体头部和颈部的压重值的情形。此外，可以通过卸走支架4上的颈枕部3、但保持头枕部2正常安装的方式，同样利用应用方法单独进行人体头部压重值的测量；当然，还可通过转动支架4上的头枕部2、但保持颈枕部3正常安装的方式，利用上述应用方法单独进行人体颈部压重值的测量。

此外，如果采用图5所示的由沿长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的颈枕部 3，还可以进一步测量获得当人体头颈部处于某一俯仰角度下人体颈部的曲线形状，人体颈部的曲线形状也可以显示在显示屏7上。

本发明取得的有效效果主要如下：

其一，利用本发明人体头颈部压重值的测量装置，可以很容易测量获得人体头颈部处于不同俯仰角度下人体头部与颈部压重值的变化曲线数据，可提供的数据共包括三组：头部和颈部同时的压重值数据、头部单独的压重值数据、以及颈部单独的压重值数据。通过分析该压重值变化曲线可以获得最佳的头颈部角度，从而为使用颈椎病理疗仪时人体头颈部最舒适角度的设置提供合理的标准和科学的依据，同时也为开发颈椎健康相关产品提供技术支持；

其二，本发明通过将颈枕部设计成由沿长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的方式，在获取体人体头颈部最舒适角度之外，还可以获取人体头部处于舒适俯仰角度下人体颈部的舒适曲线形状，从而进一步为颈椎健康相关产品的颈部支撑处的具体形状设计提供依据与支持；

其三，利用本发明测量装置，除了能够获取人体平躺状态下头颈部的压重值变化数据外，也可以获取人体在侧卧状态下头颈部在不同侧卧角度下的压重值变化数据。利用本发明测量装置获取的人体最佳的头颈部角度和人体舒适颈部曲线，除能够为颈椎健康相关产品开发提供支持外，还能为舒适睡眠用枕具用品的开发提供技术支持。

其四，利用本发明测量装置获取的人体最佳的头颈部角度和人体舒适颈部曲线，除能够为颈椎健康相关产品开发提供支持外，还能为舒适睡眠用枕具用品的开发提供技术支持。

事实上，对于人体颈椎不适问题，除了采用颈椎病理疗仪等相关康复产品进行治疗和康复可以作为一种有效的应对手段外，利用舒适的睡眠用枕具在人体卧床休息时段进行自舒缓和自恢复也是一种不容忽视的应对方法。这也就是说，面对颈椎不适，其实更重要的是8小时的卧床休息时间，因为卧姿状态下的睡眠休息是人体颈椎疲劳将会得到舒展和恢复的最佳时段，最舒适的卧姿无疑将有助于人体取得更好的疲劳舒缓效果。考虑到正确的、最缓解疲劳和压力的卧姿需要配备相对应的头颈卧具(枕头)，因此，人体在卧床休息或睡眠时，采用什么样的枕具用品人体感受会最为舒适，会取得更好的舒缓效果也十分重要。利用本发明提供的测量装置和方法，可以获取人体最佳的头颈部角度和人体舒适颈部曲线，这些结果也可为舒适睡眠用枕具用品的开发提供科学的指导和有效的技术支持。

此外，本发明测量装置的构成相对简单，所提出的应用方法也相对简便，具有快速、易于操作的优点。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，包括躯干支撑部(1)、头枕部(2)、颈枕部(3)、支架(4)、角度调整机构(5)、测力传感器(6)和显示屏(7)；

所述躯干支撑部(1)水平放置，用于在测量时支撑人体躯干并保持人体躯干处于水平静止状态；

所述头枕部(2)和颈枕部(3)均设置于支架(4)上，分别用于支撑人体的头部与颈部，颈枕部(3)的位置位于头枕部(2)与躯干支撑部(1)之间；

所述支架(4)用于提供所述头枕部(2)和颈枕部(3)的安装平台；

所述角度调整机构(5)设置于所述躯干支撑部(1)与支架(4)之间，用于调整支架(4)与水平面之间的角度，从而实现人体静止仰卧和侧卧于所述测量装置时，人体的头颈部能够处于不同的俯仰角度；

所述测力传感器(6)共设有两组，分别设置于所述头枕部(2)的内部和颈枕部(3)的内部，分别用于感知和测量人体头部与颈部的压重值；

所述显示屏(7)设置于所述躯干支撑部(1)的一侧，用于显示支架(4)与水平面之间的角度值，以及两组分别设置于头枕部(2)和颈枕部(3)内部的所述测力传感器(6)获取的压重值。

2.如权利要求1所述的一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，所述颈枕部(3)包括多片沿长度方向平行布置的高度可调节体，每片高度可调节体的高度均可调整并保持固定，从而实现人体颈部曲线形状的获取；所述显示屏(7)还可以显示人体颈部的曲线形状。

3.如权利要求1所述的一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，所述颈枕部(3)可拆卸式地设置于支架(4)上，所述头枕部(2)可转动式地设置于支架(4)上。

4.如权利要求1所述的一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，所述角度调整机构(5)的角度调整精度为0.5°，角度调整范围为-30°至30°。

5.如权利要求1所述的一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，所述测力传感器(6)采用膜片式压力传感器，测量精度优于0.01N。

6.如权利要求1所述的一种人体头颈部压重值的测量装置，其特征在于，所述躯干支撑部(1)设有水平调整机构。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，包括以下步骤：

S1，将躯干支撑部(1)调整为水平状态后，人体躯干部分静止仰卧或侧卧在躯干支撑部(1)上，同时人体头部与颈部分别静止放置于头枕部(2)和颈枕部(3)上，保证人体的肩部不外漏出躯干支撑部(1)的端部；

S2，将支架(4)与水平面之间的角度设置为零度，利用测力传感器(6)分别获取人体头部和颈部的压重值；

S3，通过调整角度调整机构(5)使支架(4)按照预设的角度间隔Δθ不断发生逆时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的俯角，并记录不同俯角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

S4，将支架(4)与水平面之间的角度重新设置为零度，然后通过调整角度调整机构(5)使支架(4)按照预设的角度间隔Δθ不断发生顺时针方向转动，从而不断增大人体头颈部的仰角，并记录不同仰角下人体头部和颈部的压重值，每次角度调整到位后到开始测量之前人体需要保持指定的静止时间；

S5，分别绘制不同俯仰角下人体头部和颈部的压重值变化曲线，并显示在显示屏(7)上。

8.如权利要求7所述的一种人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述人体头颈部的最大俯角为30°；所述步骤S4中，所述人体头颈部的最大仰角也为30°；所述步骤S3和S4中，所述预设的角度间隔Δθ均为5°，所述指定的静止时间均不小于1min。

9.如权利要求7所述的一种人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，其特征在于，可通过卸走支架(4)上的颈枕部(3)、但保持头枕部(2)正常安装的方式，利用所述应用方法单独进行人体头部压重值的测量；还可通过转动支架(4)上的头枕部(2)、但保持颈枕部(3)正常安装的方式，利用所述应用方法单独进行人体颈部压重值的测量。

10.如权利要求7所述的一种人体头颈部压重值的测量装置的应用方法，其特征在于，通过采用由沿长度方向平行布置的多片高度可调节体构成的颈枕部(3)，还可以进一步测量获得当人体头颈部处于某一俯仰角度下人体颈部的曲线形状，且所述人体颈部的曲线形状可显示在显示屏(7)上。

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