CN209220760U - 头部位移警报器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种头部位移警报器，包括监控器主体和将监控器主体固定在患者头部的固定组件；监控器主体集成有控制组件，控制组件电连接有三轴加速度计；控制组件为Arduino Leonardo单片机，三轴加速度计为ADXL345三轴加速度计；三轴加速度计测量加速度信号数据，单片机接收三轴加速度计传输的加速度信号数据、并计算出监控器主体与三轴加速度计的三轴之间的各自夹角；本实用新型的头部位移警报器通过控制组件、报警组件、计时组件的通讯，其中，三轴加速度计能够实时测量基准线相对于三轴的各自的加速度数据，并将各自的加速度数据传输至控制组件进行运算，以获得各夹角信息，能够在无人监护的情况下方便患者自我监护，时刻提醒患者需要保持体位。

Description

头部位移警报器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种玻璃体切割链盒硅油填充手术术后监测患者头低位时间的头部位移警报器。

背景技术

视网膜脱离病变的治疗一般需要做玻璃体切割链盒硅油填充手术，该手术利用了硅油比水轻的原理使得硅油在眼内向上浮起以支撑视网膜，关闭裂孔，使得视网膜能够复位。因此术后裂孔应该持续处于最高位，故需要患者术后采取头低位的辅助治疗方式，即需要患者的面部朝向使得视网膜后极部与地面保持平行的体位，这样有利于手术的成功。

临床中一般主张患者术后尽可能延长头低位的时间，虽然个别研究发现视网膜脱离硅油填充手术术后患者缩短持续头低位时间不会影响治疗效果，但是一般医生还是建议患者术后维持至少5～8小时/天的头低位体位时间。

但是，长时间严格的体位要求给患者带来许多生理的不适和心理的压力，如食欲不振、睡眠不佳、颜面浮肿、四肢麻木、颈部不适、肌肉酸痛、心理期望值过高等等；而相关报道也指出：34.8％患者由于长时间保持一种卧位极易疲劳，出现颈肩背酸痛、失眠、焦虑等不适的症状，使得患者遭受疾病和术后强迫体位的双重痛苦，难以坚持体位，如果一旦出现头低位时间不足、或者体位不正的情况，将会严重影响到手术效果。

而临床中需要患者家属或者医护人员时刻监督患者保持体位，但是基本很难维持全天候的监护；现有技术中已有多种能够辅助患者监控体位的装置，但是很多仅仅是具有报警功能，而没有计时功能，无法让患者自己获知是否满足体位时间要求，另外，还有个别是需要向PC端发送声光报警信号，提示监管人管需要对患者作出提醒，也会加大家属或者医护人员的工作负担。因此，现有技术中的多种监控器仍然无法满足临床要求，急需改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种方便患者自己监控体位、能够获知体位维持时间、结构新颖的头部位移警报器。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的头部位移警报器，包括：

监控器主体；

将监控器主体固定在患者头部的固定组件；

所述监控器主体与所述固定组件固连，且所述固定组件将所述监控器主体固定于患者右侧太阳穴处；

所述监控器主体包括一壳体，所述壳体内集成有控制组件，所述控制组件电连接有三轴加速度计，且所述控制组件接收所述三轴加速度计发送的测量数据，所述壳体内还集成有与所述控制组件电连接的报警组件，所述报警组件的开关受控于所述控制组件；

所述监控器主体内还集成有为装置供电的电源组件；

所述控制组件为Arduino Leonardo单片机，所述三轴加速度计为 ADXL345三轴加速度计；

所述ADXL345三轴加速度计测量加速度信号数据，且所述Arduino Leonardo单片机接收所述ADXL345三轴加速度计传输的加速度信号数据、并计算出监控器主体与ADXL345三轴加速度计的三轴之间的各自夹角；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，所述 ArduinoLeonardo单片机控制所述报警组件发出警报；

所述监控器主体内还集成有计时组件，所述计时组件与所述控制组件电连接，且所述计时组件具有一集成于监控器主体外表面的计时显示屏；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值不超出设定值时，所述 ArduinoLeonardo单片机控制所述计时组件开启并计时；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，所述 ArduinoLeonardo单片机控制所述计时组件关闭并停止计时。

进一步的，所述报警组件包括蜂鸣器和/或LED灯。

进一步的，所述Arduino Leonardo单片机与所述ADXL345三轴加速度计通过I²C通信方式接线。

进一步的，所述固定组件为绑扎带，所述监控器主体的壳体与所述绑扎带贴合一面形成有沿所述绑扎带长度方向延伸的固定夹持面，所述壳体的固定夹持面与所述绑扎带固连。

进一步的，所述监控器主体上具有两个与所述控制组件电连接、并控制所述监控器主体内集成电路通断的开关，两个所述开关分别为控制器开关和报警器开关；

所述控制器开关控制所述控制组件的电源通断；

所述报警器开关控制所述报警组件的通断。

在上述技术方案中，本实用新型提供的头部位移警报器，具有以下有益效果：

1、本实用新型的头部位移警报器通过控制组件、报警组件、计时组件的相互电连接以实现通讯，而其上集成的三轴加速度计能够实时测量基准线相对于三轴的各自的加速度数据，并将各自的加速度数据传输至控制组件进行运算，以获得各夹角信息，并根据实现设定的设定值/设定值范围对比计算出的夹角数据，控制报警组件是否报警，能够在无人监护的情况下方便患者自我监护，时刻提醒患者需要保持体位；

2、本实用新型的头部位移警报器集成了与控制组件电连接的计时组件，根据通讯关系当报警组件没有报警，即患者体位正确时，计时组件开始计时功能，反之，计时组件停止计时；这样能够方便患者了解到体位维持时间，确保保养时间充足，提高了术后康复效果；

3、本实用新型的控制组件采用了Arduino Leonardo单片机，三轴加速度计采用了ADXL345三轴加速度计，同时两者采用I²C通信方式接线，能够满足保证装置结构最小化，降低装置的复杂性，也会避免康复期间从装置结构的沉重角度为患者带来的不良影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的控制框图；

图3为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的原理流程图；

图4为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的控制组件与三轴加速度计的连接原理电路图；

图5为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的三轴加速度计的三个轴的分布示意图；

图6为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的三轴加速度计检测到患者头部偏离时的与基准线所成夹角的示意图一；

图7为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的三轴加速度计检测到患者头部偏离时的与基准线所成夹角的示意图二；

图8为本实用新型实施例提供的头部位移警报器的三轴加速度计检测到患者头部偏离时的与基准线所成夹角的示意图三。

附图标记说明：

1、监控器主体；2、固定组件；

101、控制组件；102、三轴加速度计；103、电源组件；104、报警组件； 105、计时组件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1、图2、图3、图4所示；

本实用新型的头部位移警报器，包括：

监控器主体1；

将监控器主体1固定在患者头部的固定组件2；

监控器主体1与固定组件2固连，且固定组件2将监控器主体1固定于患者右侧太阳穴处；

监控器主体1包括一壳体，壳体内集成有控制组件101，控制组件101 电连接有三轴加速度计102，且控制组件101接收三轴加速度计102发送的测量数据，壳体内还集成有与控制组件101电连接的报警组件104，报警组件104的开关受控于控制组件101；

监控器主体1内还集成有为装置供电的电源组件103；

控制组件101为Arduino Leonardo单片机，三轴加速度计102为 ADXL345三轴加速度计；

ADXL345三轴加速度计测量加速度信号数据，且Arduino Leonardo单片机接收ADXL345三轴加速度计传输的加速度信号数据、并计算出监控器主体1与ADXL345三轴加速度计的三轴之间的各自夹角；

Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，Arduino Leonardo单片机控制报警组件104发出警报；

监控器主体1内还集成有计时组件105，计时组件105与控制组件101 电连接，且计时组件105具有一集成于监控器主体1外表面的计时显示屏；

当Arduino Leonardo单片机计算的夹角值不超出设定值时，Arduino Leonardo单片机控制计时组件105开启并计时；

当Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，Arduino Leonardo单片机控制计时组件105关闭并停止计时。

具体的，本实施例公开了一种集成有控制组件101、三轴加速度计102、报警组件104、计时组件105和电源组件103的头部位移警报器，该警报器主要是为了玻璃体切割链盒硅油填充手术术后患者实现自我监控头低位体位维持时间和体位是否满足康复要求的装置；其中，控制组件101采用了Arduino Leonardo单片机，三轴加速度计102采用了ADXL345三轴加速度计，两者电连接地形成为通信关系，其中ADXL345三轴加速度计能够测量三轴的重力加速度数据，而三轴加速度计102与单片机电连接后形成通信，将测得的加速度数据传输至单片机内按照设定公式进行计算以获得各基准线相对于三轴加速度计102三个轴的夹角数据，随后进行报警或者计时。

上述的，本实施例的报警组件104包括蜂鸣器和/或LED灯。通常，为了适合不同人群使用，本实施例的报警组件104最好既具有蜂鸣器、还具有LED灯，这样报警器报警时会有声光同时提醒患者需要端正体位。

优选的，本实施例中Arduino Leonardo单片机与ADXL345三轴加速度计通过I²C通信方式接线。Arduino Leonardo单片机作为系统数据处理核心，该单片机相当于一台微型计算机，相比较生活中使用的计算机，它的计算力要小几千倍，但它的体积非常小，适合用于一些微型的智能器件；而本实施例中的ADXL345三轴加速度计用于采集加速度。ADXL345三轴加速度计是一款小而薄的三轴加速度计，测量范围达±16g，其供电电压为 3V～5V，数字输出数据为二进制补码格式，可通过SPI(3线或4线)或I² C数字接口访问。ADXL345三轴加速度计由于体积小，重量轻，非常适合用于移动设备。它可以通过测量静态重力加速度，求解出系统倾斜角。

本装置通过Arduino Leonardo单片机处理ADXL345收集的加速度数据，通过计算后判断患者姿势是否正确，当患者姿势不正确时，控制报警组件104发出警报以提示患者需要保持体位。

参见图5所述，其中，本实施例中的ADXL345三轴加速度计具有的三轴分别为X轴、Y轴和Z轴，且X轴和Y轴位于水平面，Z轴与水平面垂直；测量倾斜角时，选取一个基准点作为参考，分别确定各轴倾斜角。参考点为器件的典型取向，其中X轴和Y轴位于水平面内，重力加速度为 0，Z轴与水平面垂直，重力加速度为1g。通过三角函数可以证明，各轴倾斜角可以用下面的公式计算；

参见图6至图8所示，其中，上述的Arduino Leonardo单片机通过以下公式计算基准线相对于所述ADXL345三轴加速度计的X轴的夹角θ：

该式中：A_x为X轴的重力加速度，A_Y为Y轴的重力加速度，A_Z为Z 轴的重力加速度；

参见图6至图8所示，其中，上述的Arduino Leonardo单片机通过以下公式计算基准线相对于所述ADXL345三轴加速度计的Y轴的夹角ψ：

该式中：A_x为X轴的重力加速度，A_Y为Y轴的重力加速度，A_Z为Z 轴的重力加速度；

参见图6至图8所示，其中，上述的Arduino Leonardo单片机通过以下公式计算基准线相对于所述ADXL345三轴加速度计的Z轴的夹角φ：

该式中：Ax为X轴的重力加速度，AY为Y轴的重力加速度，AZ为 Z轴的重力加速度。

装置开机后，先对I/O口、三轴加速度计102进行初始化，然后进行加速度测量，单片机计算倾斜角，当倾斜角度不合适的时候，发出警报。

优选的，本实施例中固定组件2为绑扎带，监控器主体1的壳体与绑扎带贴合一面形成有沿绑扎带长度方向延伸的固定夹持面，壳体的固定夹持面与绑扎带固连。首先为了方便佩戴以及佩戴后更加舒适，本实施例的固定组件采用了绑扎带或者是松紧带或是采用魔术贴绑扎带，目的是能够方便佩戴，同时能够根据不同人员调整固定组件2的周长，提高使用效果。

优选的，本实施例中监控器主体1上具有两个与控制组件101电连接、并控制监控器主体1内集成电路通断的开关，两个开关分别为控制器开关和报警器开关；

当控制器开关控制控制组件101的电源通断；

当报警器开关控制报警组件104的通断。

该头部位移警报器佩戴状态下，其上的监控器主体1通过固定组件2 的固定位于右侧太阳穴处；壳体集成有各功能组件的部分呈4cm*3cm*2cm 的长方体，壳体的顶部设有上述两个开关，打开控制器开关后装置开始工作，关闭控制器开关后全部电路切断；打开报警器开关后具备报警功能，关闭报警器开关后报警组件104不再工作，计时组件105继续工作；佩戴状态下，利用布质绑扎带，将装置固定在右侧太阳穴；监控器主体1判定当前患者头部位置发生变化时，符合头低位(面部朝下，与地面水平)要求时计时组件105能记录时间，左右转动或抬头超过30°时，报警组件104 发出报警，提示患者当前头部姿态的改变，同时计时组件105停止工作。通过采用上述技术方案，本实用新型公开的头部位移警报器，通过能够监测患者头部姿态的组件监控患者的头部姿态，督促患者头部时刻保持低头状态。并且该设备具有精度高、患者无感，并且具有结构简单、安全可靠等优点，十分适宜硅油填充术后患者佩戴使用。

在上述技术方案中，本实用新型提供的头部位移警报器，具有以下有益效果：

本实用新型的头部位移警报器通过控制组件101、报警组件104、计时组件105的相互电连接以实现通讯，而其上集成的三轴加速度计102能够实时测量基准线相对于三轴的各自的加速度数据，并将各自的加速度数据传输至控制组件101进行运算，以获得各夹角信息，并根据实现设定的设定值/设定值范围对比计算出的夹角数据，控制报警组件104是否报警，能够在无人监护的情况下方便患者自我监护，时刻提醒患者需要保持体位。

本实用新型的头部位移警报器集成了与控制组件101电连接的计时组件105，根据通讯关系当报警组件104没有报警，即患者体位正确时，计时组件105开始计时功能，反之，计时组件105停止计时；这样能够方便患者了解到体位维持时间，确保保养时间充足，提高了术后康复效果；

本实用新型的控制组件101采用了Arduino Leonardo单片机，三轴加速度计102采用了ADXL345三轴加速度计，同时两者采用I²C通信方式接线，能够满足保证装置结构最小化，降低装置的复杂性，也会避免康复期间从装置结构的沉重角度为患者带来的不良影响。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.头部位移警报器，其特征在于，包括：

监控器主体(1)；

将监控器主体(1)固定在患者头部的固定组件(2)；

所述监控器主体(1)与所述固定组件(2)固连，且所述固定组件(2)将所述监控器主体(1)固定于患者右侧太阳穴处；

所述监控器主体(1)包括一壳体，所述壳体内集成有控制组件(101)，所述控制组件(101)电连接有三轴加速度计(102)，且所述控制组件(101)接收所述三轴加速度计(102)发送的测量数据，所述壳体内还集成有与所述控制组件(101)电连接的报警组件(104)，所述报警组件(104)的开关受控于所述控制组件(101)；

所述监控器主体(1)内还集成有为装置供电的电源组件(103)；

所述控制组件(101)为Arduino Leonardo单片机，所述三轴加速度计(102)为ADXL345三轴加速度计；

所述ADXL345三轴加速度计测量加速度信号数据，且所述Arduino Leonardo单片机接收所述ADXL345三轴加速度计传输的加速度信号数据、并计算出监控器主体(1)与ADXL345三轴加速度计的三轴之间的各自夹角；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，所述Arduino Leonardo单片机控制所述报警组件(104)发出警报；

所述监控器主体(1)内还集成有计时组件(105)，所述计时组件(105)与所述控制组件(101)电连接，且所述计时组件(105)具有一集成于监控器主体(1)外表面的计时显示屏；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值不超出设定值时，所述Arduino Leonardo单片机控制所述计时组件(105)开启并计时；

所述Arduino Leonardo单片机计算的夹角值超出设定值时，所述Arduino Leonardo单片机控制所述计时组件(105)关闭并停止计时。

2.根据权利要求1所述的头部位移警报器，其特征在于，所述报警组件(104)包括蜂鸣器和/或LED灯。

3.根据权利要求1所述的头部位移警报器，其特征在于，所述Arduino Leonardo单片机与所述ADXL345三轴加速度计通过I²C通信方式接线。

4.根据权利要求1所述的头部位移警报器，其特征在于，所述固定组件(2)为绑扎带，所述监控器主体(1)的壳体与所述绑扎带贴合一面形成有沿所述绑扎带长度方向延伸的固定夹持面，所述壳体的固定夹持面与所述绑扎带固连。

5.根据权利要求1所述的头部位移警报器，其特征在于，所述监控器主体(1)上具有两个与所述控制组件(101)电连接、并控制所述监控器主体(1)内集成电路通断的开关，两个所述开关分别为控制器开关和报警器开关；

所述控制器开关控制所述控制组件(101)的电源通断；

所述报警器开关控制所述报警组件(104)的通断。