專利名稱：一種頸椎病預防監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
一種頸椎病預防監(jiān)測裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種頸椎病預防監(jiān)測裝置，屬于醫(yī)療保健儀器技術領域。
背景技術：
[0002]頸椎病是困擾人類已久的疑難疾病，并且由于現(xiàn)代人不健康的生活方式發(fā)病率在日益攀升。根據(jù)統(tǒng)計，目前我國頸椎病的發(fā)病率已上升到17.3%，患者人數(shù)已超過一億，而且在青少年中的發(fā)病率增長迅猛。[0003]患頸椎病后會導致眩暈，頭、頸、肩、背、手臂酸痛，頸部僵硬，嚴重的會導致四肢無力、偏頭痛甚至腦萎縮，這都會嚴重影響患者的工作生活[0004]頸椎病的主要誘因是長期低頭引起的頸部勞損，因此現(xiàn)代人長期伏案看書、低頭使用電腦、駕車都會弓I發(fā)頸椎病。有關研究表明，伏案低頭超過一個小時就應進行簡單的頸部放松活動，讓頸椎歇十分鐘，然而實際工作中人們卻很難有這個自覺。同時，由于受困于頸椎病引起的多種癥狀，患者很難定量地對自身頸椎病的嚴重程度進行判斷。[0005]已有技術中，專利號為CN202171700U的中國專利，公開了“一種可矯正坐姿的眼鏡”，其結構如圖1所示，包括鏡片1、鏡框2和左、右鏡架3、4，還包括一個自動報警裝置，自動報警裝置由微型電池盒8、控制器5、測距傳感器6和報警器7組成，其中控制器中包括一個單片機系統(tǒng)，微型電池盒和控制器分別設置在左、右鏡架內，測距傳感器和報警器設置在鏡框內，控制器的信號輸入端與測距傳感器的信號輸出端連接，控制器的信號輸出端與報警器的信號輸入端連接。它利用測距傳感器控制眼睛和書本或電腦顯示屏的距離，然后將信號傳遞給控制器，控制器控制報警，提醒人們保證坐姿，矯正人們的坐姿，既可以保護視力，還可以降低頸椎病的發(fā)生概率。其不足之處在于:1、不同人身高及桌椅布置情況不同，難以設定一個普適的報警閾值，從而很難準確地實現(xiàn)其功能；2、不能對疾患的嚴重程度進行監(jiān)測。發(fā)明內容[0006]本實用新型的目的是提出一種頸椎病預防監(jiān)測裝置，對已有技術的結構進行改進，利用傳感器對使用者的頸姿進行檢測，以提醒使用者放松頸椎。同時監(jiān)測頸部疾患的嚴重程度。[0007]本實用新型提出的頸椎病預防監(jiān)測裝置，包括:[0008]肌電電極，為三導聯(lián)表面電極，用于接收人體頸部肌肉的肌電電壓信號，三導聯(lián)表面電極中的測量電極置于人體頸部斜方肌起點，兩個對照電極置于測量電極的上、下各2厘米處；[0009]前置放大器，用于接收上述肌電電壓信號，并對電壓信號進行放大，前置放大器與肌電電極相連；[0010]帶通濾波器，用于接收經(jīng)放大的肌電電壓信號，并對電壓信號進行濾波，以濾除肌電電壓信號以外的干擾信號，帶通濾波器與前置放大器相連；[0011]二級放大器，用于接收經(jīng)濾波后的肌電電壓信號，并對該電壓信號進行增益可變的再次放大，二級放大器與帶通濾波器相連；[0012]傾角傳感器，用于實時測量人體頸部的傾斜角度，傾角傳感器固定于眼鏡腿或耳機上；[0013]微處理器，用于接收經(jīng)二級放大器放大后的肌電電壓信號以及傾角傳感器產生的頸部傾角信號，并分別對肌電電壓信號和頸部傾角信號進行模數(shù)轉換，并根據(jù)功能選擇鍵的選擇，將兩種信號中的一種發(fā)送給無線發(fā)射器，微處理器與二級放大器以及傾角傳感器相連；[0014]功能選擇鍵，用于在頸部姿態(tài)監(jiān)測和肌電信號采集兩種功能之間進行切換，功能選擇鍵與微處理器相連；[0015]無線發(fā)射器，用于接收經(jīng)微處理器模數(shù)轉換之后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并將肌電電壓信號或頸部傾角信號轉換為無線通訊信號后發(fā)射出去，無線發(fā)射器與微處理器相連；[0016]信號接收端，用于接收來自無線發(fā)射器的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并接收用戶通過顯示器顯示的對于交互界面的設置和控制指令，信號接收端通過無線通訊信號與無線發(fā)射器相連；[0017]顯示器，用于顯示經(jīng)處理后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，用戶根據(jù)顯示的肌電電壓信號或頸部傾角信號，進行設置和控制，顯示器與信號接收端相連；[0018]耳機，用于播放提醒用戶抬頭放松頸部的音樂，耳機與信號接收端相連；[0019]電源，用于為本監(jiān)測裝置中的各部件提供工作所需的電壓信號；[0020]總開關，用于接收電源產生的電壓信號，并控制本檢測裝置的啟動或關閉，總開關與電源相連。[0021]本實用新型提出的頸椎病預防監(jiān)測裝置，通過傾角傳感器對使用者的頸部姿態(tài)進行檢測，當記錄到低頭時間超過一定長度后能夠自動給出音樂提示，提醒使用者放松頸椎。同時能夠對靜息狀態(tài)頸部肌電進行采集，從而監(jiān)測頸部疾患的嚴重程度。本裝置的優(yōu)點，一是實現(xiàn)了便攜與低負荷，極輕的傳感器附著在日常使用的眼鏡或耳機上，對于正常工作、學習幾乎不會產生影響；二是本裝置兼具預防和監(jiān)測的功能，既能夠對使用者長期伏案的習慣進行糾正，又能在使用者感到頸部不適時對其疾患程度進行檢測。


[0022]圖1是已有的可矯正坐姿的眼鏡的結構示意圖。[0023]圖2是本實用新型提出的頸椎病預防監(jiān)測裝置的結構原理框圖。[0024]圖1中，I是鏡片，2是鏡框，3是右鏡架，4是左鏡架，5是控制器，6是測距傳感器，7是報警器，8是微型電池盒，9是手動控制開關。
具體實施方式
[0025]本實用新型提出的頸椎病預防監(jiān)測裝置，其結構原理框圖如圖2所示，包括:[0026]肌電電極，為三導聯(lián)表面電極，用于接收人體頸部肌肉的肌電電壓信號，三導聯(lián)表面電極中的測量電極置于人體頸部斜方肌起點，兩個對照電極置于測量電極的上、下各2厘米處；[0027]前置放大器，用于接收上述肌電電壓信號，并對電壓信號進行放大，前置放大器與肌電電極相連；[0028]帶通濾波器，用于接收經(jīng)放大的肌電電壓信號，并對電壓信號進行濾波，以濾除肌電電壓信號以外的干擾信號，帶通濾波器與前置放大器相連；[0029]二級放大器，用于接收經(jīng)濾波后的肌電電壓信號，并對該電壓信號進行增益可變的再次放大，二級放大器與帶通濾波器相連；[0030]傾角傳感器，用于實時測量人體頸部的傾斜角度，傾角傳感器固定于眼鏡腿或耳機上；[0031]微處理器，用于接收經(jīng)二級放大器放大后的肌電電壓信號以及傾角傳感器產生的頸部傾角信號，并分別對肌電電壓信號和頸部傾角信號進行模數(shù)轉換，并根據(jù)功能選擇鍵的選擇，將兩種信號中的一種發(fā)送給無線發(fā)射器，微處理器與二級放大器以及傾角傳感器相連；[0032]功能選擇鍵，用于在頸部姿態(tài)監(jiān)測和肌電信號采集兩種功能之間進行切換，功能選擇鍵與微處理器相連；[0033]無線發(fā)射器，用于接收經(jīng)微處理器模數(shù)轉換之后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并將肌電電壓信號或頸部傾角信號轉換為無線通訊信號后發(fā)射出去，無線發(fā)射器與微處理器相連；[0034]信號接收端，用于接收來自無線發(fā)射器的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并接收用戶通過顯示器顯示的對于交互界面的設置和控制指令，信號接收端通過無線通訊信號與無線發(fā)射器相連；[0035]顯示器，用于顯示經(jīng)處理后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，用戶根據(jù)顯示的肌電電壓信號或頸部傾角信號，進行設置和控制，顯示器與信號接收端相連；[0036]耳機，用于播放提醒用戶抬頭放松頸部的音樂，耳機與信號接收端相連；[0037]電源，用于為本監(jiān)測裝置中的各部件提供工作所需的電壓信號；[0038]總開關，用于接收電源產生的電壓信號，并控制本檢測裝置的啟動或關閉，總開關與電源相連。[0039]
以下結合附圖介紹本實用新型提出的頸椎病預防監(jiān)測裝置的工作原理和過程:[0040]使用本裝置，需要首先打開總開關，總開關打開后，電源即開始給裝置中各元件供電，在本實用新型的一個實施例中，電源由單節(jié)9V干電池、由STMicroelectronics公司生產的型號為L7805C的穩(wěn)壓芯片以及由HOLTEK公司生產的型號為HT7333的穩(wěn)壓芯片構成。干電池提供的9V電壓，經(jīng)L7805C芯片穩(wěn)壓為5V后給傾角傳感器和微處理器供電，此5V電壓一方面通過HT7333芯片再次穩(wěn)壓為3.3V給無線發(fā)射器供電，一方面通過電阻平均分壓形成中央虛地，為進行肌電信號處理的前置放大器、帶通濾波器、二級放大器供電。[0041]功能選擇鍵由兩個按鍵構成，按下不同的按鍵將使本裝置進入兩種不同的工作模式。[0042]首先介紹本裝置在頸姿監(jiān)測模式下的工作過程。本裝置中的傾角傳感器需固定于眼鏡腿或耳機上，在本實用新型的一個實施例中，使用型號為SCA60C，由VTI公司生產的傾角傳感器，固定時需要注意使芯片表面的白色箭頭與人體頸椎平行。處于工作狀態(tài)的傾角傳感器能夠實時測量頸部傾斜角度并輸入微處理器。在本實用新型的一個實施例中，微處 理器采用型號為STC12C5204AD、由宏晶公司生產的單片機芯片，該芯片中內置有模數(shù)轉換 模塊，能夠對由傾角傳感器輸入的頸部傾角數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉換并發(fā)送給無線發(fā)射器。在本 實用新型的一個實施例中，無線發(fā)射器采用型號為BTM0704C2P、由金甌公司生產的藍牙模 塊。無線發(fā)射器將頸部傾角數(shù)據(jù)發(fā)送給信號接收端，信號接收端可以是計算機或手機。信 號接收端能夠在顯示器中實時顯示頸部的彎曲角度，由用戶輸入角度閾值(判定為低頭狀 態(tài)的最小頸部彎曲角，一般可設定為50-60度)、工作時間、判斷容差(若使用者短暫抬頭，抬 頭時間不超過判斷容差，則不會對持續(xù)低頭時間進行清零)及休息時間或使用系統(tǒng)默認值。 此后，當用戶的持續(xù)低頭時間超過設置的工作時間，系統(tǒng)即會通過耳機播放一段音樂提醒 用戶抬頭放松頸部，當用戶抬頭時間超過設定的休息時間，音樂即會停止；用戶也可以提前 終止休息提醒以及自由設置用于提醒的音樂。[0043]本裝置在肌電信號采集模式下的工作過程為:本裝置中的肌電電極采用DIN扣式 三導聯(lián)表面電極，以斜方肌起點處為測定點，上下各2cm處設置為對照電極。由肌電電極 采集到的頸部肌電信號被送入前置放大器，在本實用新型的一個實施例中，前置放大器由 AnalogDevices公司生產的型號為AD620AR的儀表放大器芯片和型號為AD705JR的運放芯 片構成。肌電電極的三個導聯(lián)分別輸入前置放大器的正、負輸入端和右腿驅動端，通過選擇 外部電阻，使前置放大器的放大倍數(shù)G=6.98。前置放大器的輸出信號被輸入帶通濾波器， 在本實用新型的一個實施例中，由ST Microelectronics公司生產的型號為LM324的運放 芯片構成一個二階壓控有源高通濾波器和一個二階壓控有源低通濾波器，從而組成帶通濾 波器，依次為503.3Hz的二階低通濾波和0.22Hz的二階高通濾波，可以濾除肌電以外的干 擾信號。帶通濾波器的輸出信號經(jīng)過由LM324組成的增益可調的二級放大器后輸入微處理 器。此后信號經(jīng)微處理器的模數(shù)轉換、無線發(fā)射最終傳輸給信號接收端的流程與頸姿監(jiān)測 模式中的傾角信號相同。信號接收端在接受經(jīng)過處理的肌電信號后，能夠在顯示器中實時 顯示肌電波形，每個10秒鐘的肌電數(shù)據(jù)會被進行時域積分，獲得肌電積分值，以判斷使用 者的頸椎疾患的嚴重程度；通過點擊“儲存數(shù)據(jù)”按鈕，還能夠將肌電積分值及采集的時間 和日期儲存下來表示，以便于日后進行參考和對照。
權利要求1.一種頸椎病預防監(jiān)測裝置，其特征在于該裝置包括: 肌電電極，為三導聯(lián)表面電極，用于接收人體頸部肌肉的肌電電壓信號，三導聯(lián)表面電極中的測量電極置于人體頸部斜方肌起點，兩個對照電極置于測量電極的上、下各2厘米處； 前置放大器，用于接收上述肌電電壓信號，并對電壓信號進行放大，前置放大器與肌電電極相連； 帶通濾波器，用于接收經(jīng)放大的肌電電壓信號，并對電壓信號進行濾波，以濾除肌電電壓信號以外的干擾信號，帶通濾波器與前置放大器相連； 二級放大器，用于接收經(jīng)濾波后的肌電電壓信號，并對該電壓信號進行增益可變的再次放大，二級放大器與帶通濾波器相連； 傾角傳感器，用于實時測量人體頸部的傾斜角度，傾角傳感器固定于眼鏡腿或耳機上； 微處理器，用于接收經(jīng)二級放大器放大后的肌電電壓信號以及傾角傳感器產生的頸部傾角信號，并分別對肌電電壓信號和頸部傾角信號進行模數(shù)轉換，并根據(jù)功能選擇鍵的選擇，將兩種信號中的一種發(fā)送給無線發(fā)射器，微處理器與二級放大器以及傾角傳感器相連； 功能選擇鍵，用于在頸部姿態(tài)監(jiān)測和肌電信號采集兩種功能之間進行切換，功能選擇鍵與微處理器相連； 無線發(fā)射器，用于接收經(jīng)微處理器模數(shù)轉換之后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并將肌電電壓信號或頸部傾角信號轉換為無線通訊信號后發(fā)射出去，無線發(fā)射器與微處理器相連； 信號接收端，用于接收來自無線發(fā)射器的肌電電壓信號或頸部傾角信號，并接收用戶通過顯示器顯示的對于交互界面的設置和控制指令，信號接收端通過無線通訊信號與無線發(fā)射器相連； 顯示器，用于顯示經(jīng)處理后的肌電電壓信號或頸部傾角信號，用戶根據(jù)顯示的肌電電壓信號或頸部傾角信號，進行設置和控制，顯示器與信號接收端相連； 耳機，用于播放提醒用戶抬頭放松頸部的音樂，耳機與信號接收端相連； 電源，用于為本監(jiān)測裝置中的各部件提供工作所需的電壓信號； 總開關，用于接收電源產生的電壓信號，并控制本檢測裝置的啟動或關閉，總開關與電源相連。
專利摘要本實用新型涉及一種頸椎病預防監(jiān)測裝置，屬于醫(yī)療保健儀器技術領域。本裝置包括用于接收人體頸部肌肉的肌電電壓信號的肌電電極；對肌電電壓信號進行放大的前置放大器；對電壓信號進行濾波的帶通濾波器；對濾波后的電壓信號進行放大的二級放大器；實時測量人體頸部的傾斜角度的傾角傳感器；對肌電電壓信號和頸部傾角信號進行模數(shù)轉換等處理的微處理器；在頸部姿態(tài)監(jiān)測和肌電信號采集兩種功能之間進行切換的功能選擇鍵；發(fā)射肌電電壓信號或頸部傾角信號的無線發(fā)射器；以及信號接收端、顯示器等外圍部件。本裝置兼具預防和監(jiān)測的功能，既能夠對使用者長期伏案的習慣進行糾正，又能在使用者感到頸部不適時對其疾患程度進行檢測。
文檔編號A61B5/0488GK202960465SQ201220354960
公開日2013年6月5日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者陳尉軒 申請人:陳尉軒