CN216167434U - 颈椎健康异常状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种颈椎健康异常状态监测系统，涉及颈椎健康监测技术领域。该系统将测距模块与耳机模块垂直安装，然后使测距模块与耳机模块的MCU进行通信连接，并将标的板粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位并垂直于地面设置，然后将标的板与测距模块进行通信连接，最终可利用测距模块测量的距离，以及耳机模块中角度传感器测量的角度，计算出人体颈椎C2和颈椎C7之间的SVA数值，并根据计算出的SVA数值判断人体颈椎是否存在健康异常。该系统可以实时、便捷、低成本的对人体颈椎健康状态进行准确初筛和预警提醒。

Description

颈椎健康异常状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及颈椎健康监测技术领域，具体涉及一种颈椎健康异常状态监测系统。

背景技术

社会的快速发展、科学技术地不断进步，在给人们带来生活便利的同时，也改变了人们的生活习惯和工作方式，从而带来了人们的身体健康异常。科研、办公室人员、教师、司机等由于长时间保持一定姿态，导致该类职业群体中颈椎病患者近年来比例不断增加，不同程度颈椎曲度异常的人群也越来越多。然而去专业医院找专家看病的时间成本和X光、核磁等检查费用却在不断增加，不利于此类人群及时进行颈椎病的筛查，所以亟需提出一种成本低且便捷的颈椎健康监测技术，让大部分人不用去医院就可对自己的颈椎健康情况进行初步筛查，从而在降低检查费用的同时，实现颈椎健康异常状态的实时监测。

现有的颈椎健康活动监测方案基本都是基于多轴加速度器和多轴陀螺仪组成的传感器实现，可集成到头部可穿戴设备中的传感器通过采集头部运动角度、加速度等信息，然后将信息传输给MCU处理单元来分析颈椎活动情况，并在颈椎处于非健康活动状态时进行告警提醒。

然而，现有的颈椎活动监测技术虽然可以监测颈椎活动是否处于健康范围(如检测颈椎活动角度是否过大、颈椎是否长时间处于一种角度等)，但无法基于现有的科学病理依据准确判断处于正常姿态时人体颈椎是否存在一定程度的健康异常，仍然需要到医院做进一步检查。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种颈椎健康异常状态监测系统，解决了现有技术无法准确判断人体处于正常姿态时颈椎是否存在健康异常的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

本实用新型提供的一种颈椎健康异常状态监测系统，所述系统包括：

耳机模块，测距模块，以及标的板；

所述耳机模块包括MCU，以及与所述MCU电性连接的角度传感器和电源模块；

所述测距模块垂直安装于所述耳机模块上，且与所述MCU通信连接，所述标的板粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位，并垂直于地面设置，所述标的板与所述测距模块通信连接。

优选的，所述耳机模块还包括语音提醒模块，所述语音提醒模块电性连接所述MCU。

优选的，所述标的板为无源模块。

优选的，所述标的板的竖起部分设置有角度和高度调节结构。

优选的，所述测距模块通过I2C有线接口与MCU通信连接。

优选的，所述测距模块为距离传感器。

优选的，所述距离传感器为红外距离传感器、超声距离传感器、光波距离传感器中的任意一种距离传感器。

优选的，所述电源模块包括锂电池。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种颈椎健康异常状态监测系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统，将测距模块与耳机模块垂直安装，然后使测距模块与耳机模块的MCU进行通信连接，并将标的板粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位并垂直于地面设置，然后将标的板与测距模块进行通信连接，最终可利用测距模块测量的距离，以及耳机模块中角度传感器测量的角度，计算出人体颈椎C2和颈椎C7之间的SVA数值，并根据计算出的SVA数值与正常值的大小关系判断人体颈椎是否存在健康异常。该系统可以实时、便捷、低成本的对人体颈椎健康状态进行准确初筛和预警提醒。

2、本实用新型的耳机模块能够将MCU、角度传感器和电源模块以及语音提醒模块等进行集成，形成诸如运动耳机等，方便待测者佩戴，可提高佩戴体验。

3、本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统采用精度高、功耗低、价格低、体积小的芯片，方便可穿戴产品化和大范围推广，同时使得监测结果更加精准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中颈椎健康异常状态监测系统的系统框图；

图2为本实用新型实施例中颈椎健康异常状态监测系统的佩戴示意图；

图3为本实用新型实施例中颈椎健康异常状态监测系统计算SVA数值的原理图；

图中：1-耳机模块；2-测距模块；3-标的板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例通过提供一种颈椎健康异常状态监测系统，解决了现有技术无法准确判断人体处于正常姿态时颈椎是否存在健康异常的问题，实现了在低成本前提下对颈椎健康异常状态进行监测、初筛，以及提醒的目的。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

为了检测人体处于正常姿态时，是否存在颈椎健康状态异常的问题，本实用新型基于病理依据，将耳机模块与测距模块垂直安装，并在颈部C7椎骨凸起部位粘贴垂直于地面的标的板来辅助测距模块测量距离，然后计算人体颈椎C2和颈椎C7之间的SVA数值，最后根据上述SVA数值与正常值之间的大小关系判断人体颈椎是否存在健康异常，可以实时、便捷、低成本的对人体颈椎健康状态进行较为准确的初筛，同时及时对待测者进行告警提醒。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

本实用新型提供了一种颈椎健康异常状态监测系统，所述系统包括：

耳机模块1，测距模块2，以及标的板3；

所述耳机模块1包括MCU，以及与所述MCU电性连接的角度传感器和电源模块；

所述测距模块2垂直安装于所述耳机模块1上，且与所述MCU通信连接，所述标的板3粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位，并垂直于地面设置，所述标的板3与所述测距模块2通信连接。

可见，本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统，将测距模块与耳机模块垂直安装，然后使测距模块与耳机模块的MCU进行通信连接，并将标的板粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位并垂直于地面设置，然后将标的板与测距模块进行通信连接，最终可利用测距模块测量的距离，以及耳机模块中角度传感器测量的角度，计算出人体颈椎C2和颈椎C7之间的SVA数值，并根据计算出的SVA数值与正常值的大小关系判断人体颈椎是否存在健康异常。该系统可以实时、便捷、低成本的对人体颈椎健康状态进行准确初筛和预警提醒。

在上述实施例中，为了能够将颈椎健康监测结果及时的告知待测者，一种较佳的实施方式是，上述耳机模块中还包括语音提醒模块，该语音提醒模块电性连接所述MCU。

在上述实施例中，为了尽可能降低成本，简化整个系统的结构，减轻整个系统的重量，以提高待测者的佩戴体验感，一种较佳的处理方式是，本系统中标的板可设置为无源模块。另外，为了让标的板在辅助测距模块测距时可以更加灵活设置，本实施例中的标的板的竖起部分设置有角度和高度调节结构。

此外，在上述实施中，测距模块通过I2C有线接口与MCU通信连接，同时，为了保证本实施例的颈椎健康异常状态监测系统更加节能、体积更小巧，以及保证监测结果更加精准，一种较佳的处理方式是，上述测距模块为距离传感器。

在上述实施例中，为了避免颈椎健康异常状态监测系统中测距传感器在实际生产应用中的局限性，一种较佳的处理方式是，本实施例中的距离传感器为红外距离传感器、超声距离传感器、光波距离传感器中的任意一种距离传感器。

另外，在上述实施例中，一种较佳的处理方式是，电源模块包括锂电池。

下面结合对图1-图3的说明，以及对本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统中各模块的详细解释，来说明本实用新型一个实施例的实现过程。

参见图1-2，本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统包括：耳机模块1，测距模块2，以及标的板3。

耳机模块1，用于实现对数据的采集、计算以及统计。耳机模块1中至少包括MCU，以及与MCU电性连接的角度传感器和电源模块。MCU用于对采集的数据进行计算以获得SVA数值，并利用其自带的计时单元对SVA数值在不同区间进行统计计时；角度传感器用于测量耳机模块1与佩戴耳机时水平面的夹角，同时测量测距模块2与水平面的夹角；电源模块用于为整个耳机模块1进行供电。

特别的，为了提高耳机模块1的续航能力，耳机模块1中的MCU选用超低功耗MCU。另外，为了将颈椎健康异常情况实时告知给待测用户，在实际应用中，可在耳机模块1中集成语音提醒模块，该语音提醒模块与MCU电性连接，当监测到的数据表明待测者颈椎出现健康状态异常时，及时通过语音对待测者进行告警提示。电源模块中包括锂电池。

测距模块2用于测量其到标的板3之间的水平距离。测距模块2固定在耳机模块1上，与耳机模块1垂直安装，并与耳机模块1中的MCU通过I2C有线接口通信连接。一般来说，测距模块2采用最新半导体技术的超低功耗、高精度、高集成度的距离传感器，在本实施例中，距离传感器包括但不限于红外距离传感器、超声距离传感器、光波距离传感器中的任意一种，也可以是其它有相同或相似功能的测量距离的传感器。

标的板3用于辅助测距模块2进行距离测量。标的板3与测距模块2通信连接，且标的板3为无源模块。另外，标的板3的竖起部分设置有角度和高度调节机构，使得标的板3竖起部分的角度和高度可调。具体的，角度和高度调节机构可以为挠性结构。在具体实施时，将标的板3的底部黏贴在待测者颈椎C7凸起的皮肤处，并垂直于地面设置，也即待测者处于正常站立姿态时，上述标的板3垂直于待测者站立的地面。

在实际应用中，为了便于待测者佩戴以及在佩戴时获得良好的佩戴体验感，该颈椎健康异常状态监测系统可将耳机模块1中的MCU、角度传感器、电源模块、语音提醒模块，以及测距模块2的距离传感器通过运动耳机、骨传导耳机(但不限于运动耳机、骨传导耳机)等可穿戴设备进行集成。特别的，在固定安装时，需要保证距离传感器垂直安装在运动耳机上。

在具体实施时，参见图2，将运动耳机佩戴在待测者的耳朵上，此时，距离传感器和运动耳机垂直90度，然后在待测者颈部C7椎骨凸起部位粘贴竖立的标的板3，并将标的板3垂直于地面设置。然后利用角度传感器监测的角度数值和距离传感器监测的距离数值即可推算出SVA近似值。

具体原理为：

如图3所示，本实用新型基于现有技术中的医学理论依据，采用颈椎曲度测量方法中的C2-7 Cobb角测量方法来计算颈椎矢状面垂直轴SVA(sagittal vertical axis，SVA)值，然后基于计算的SVA数值来评估待测者的颈椎健康状态是否异常。具体的，假设角度传感器测量得到运动耳机和水平面之间的夹角为θ1，距离传感器测距和水平面之间的夹角为θ2，由于距离传感器和运动耳机垂直装配，所以θ1＝θ2。距离传感器到运动耳机耳廓中心垂直距离为d1，距离传感器测距为d2，则SVA近似值计算方法如下：

d＝d1*cosθ1+d2*cosθ2

然后根据现有技术中的医学理论依据，通过计算获得的SVA值(即上述d值)以及SVA值的统计计时来判断待测者颈椎健康状态是否出现异常。具体的：

1)当待测者处于摇头或者低头而导致颈椎角度过大时，距离传感器可能会脱离标的板3，此时距离传感器测得的数值会很大，当超过10cm时，MCU监测到距离传感器数值过大，同时此时会监测到角度传感器检测的三个轴向角度有明显变化(三个轴向角度变化大于5度)，此时计算得出的SVA数值默认为无效，不进行时间统计。

2)当角度传感器三个轴向角度变化较小，同时距离传感器数值在有效范围内，即小于10cm时，则计算得到的SVA数值有效，此时，对SVA数值的持续时间进行统计计时。具体的，SVA数值、统计时间、阈值大小关系，以及对应的待测者颈椎健康状态关系如下：

2.1)每天佩戴8小时，其中至多5分钟SVA>4cm，颈椎基本无曲度异常，较健康；

2.2)每天佩戴8小时，其中大于5分钟小于1小时时间内SVA>4cm，颈椎存在曲度异常风险，需要加强颈部锻炼活动的强度和频次；

2.3)每天佩戴8小时，其中大于1小时小于4小时时间内SVA>4cm，颈椎可能存在曲度异常，建议去医院做进一步检查；

2.4)每天佩戴8小时，其中至少4小时SVA>4cm，颈椎曲度较明显异常，建议尽快去医院做进一步检查。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统，将测距模块与耳机模块垂直安装，然后使测距模块与耳机模块的MCU进行通信连接，并将标的板粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位并垂直于地面设置，然后将标的板与测距模块进行通信连接，最终可利用测距模块测量的距离，以及耳机模块中角度传感器测量的角度，计算出人体颈椎C2和颈椎C7之间的SVA数值，并根据计算出的SVA数值与正常值的大小关系判断人体颈椎是否存在健康异常。该系统可以实时、便捷、低成本的对人体颈椎健康状态进行准确初筛和预警提醒。

2、本实用新型的耳机模块能够将MCU、角度传感器和电源模块以及语音提醒模块等进行集成，形成诸如运动耳机等，方便待测者佩戴，可提高佩戴体验。

3、本实用新型的颈椎健康异常状态监测系统采用精度高、功耗低、价格低、体积小的芯片，方便可穿戴产品化和大范围推广，同时使得监测结果更加精准。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种颈椎健康异常状态监测系统，其特征在于，所述系统包括：

耳机模块(1)，测距模块(2)，以及标的板(3)；

所述耳机模块(1)包括MCU，以及与所述MCU电性连接的角度传感器和电源模块；

所述测距模块(2)垂直安装于所述耳机模块(1)上，且与所述MCU通信连接，所述标的板(3)粘贴在待测者颈部C7椎骨凸起部位，并垂直于地面设置，所述标的板(3)与所述测距模块(2)通信连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耳机模块(1)还包括语音提醒模块，所述语音提醒模块电性连接所述MCU。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标的板(3)为无源模块。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述标的板(3)竖起部分设置有角度和高度调节结构。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测距模块(2)通过I2C有线接口与MCU通信连接。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测距模块(2)为距离传感器。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述距离传感器为红外距离传感器、超声距离传感器、光波距离传感器中的任意一种距离传感器。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源模块包括锂电池。

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