本發(fā)明屬于智能可穿戴設備技術(shù)領域，涉及一種基于頸椎疲勞程度的智能判斷系統(tǒng)，具體涉及一種基于實時檢測的頸椎狀態(tài)來智能判斷頸椎疲勞程度的系統(tǒng)及其用途。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)公開了智能可穿戴設備是可以直接作為配件穿戴在身上的便攜式電子設備，其在軟件支持下感知、記錄、分析生命特征，極大地提高配戴者的生活質(zhì)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能可穿戴設備與各類應用軟件緊密結(jié)合，成為其新的發(fā)展趨勢。通常智能可穿戴設備分為生活健康、信息咨詢和體感控制類設備，但在目前的可穿戴設備中，尚缺乏專門針對頸椎保健功能的設備；而且在現(xiàn)有的頸椎按摩儀中，亦沒有可以智能檢測并判斷頸椎疲勞程度來開啟按摩單元，以進一步為用戶提供高效個性化的頸椎保健功能。

根據(jù)最近中國城市健康狀況調(diào)查之白領健康分析報告顯示，久坐少動的上班族通常會因為過度勞損、使力不當、姿勢不良、飲食不規(guī)律，引起腰背痛或頸椎僵硬以及胃腸道不適的情形,致使肩頸疾病位列青年人患病率第三位。調(diào)查顯示，大部分有頸椎問題的人士從事的工作都是需要長時間久坐的，如：久坐不動的上班族、電腦族、長期伏案工作或?qū)W習的教師或?qū)W生、司機等需長期開車的駕車一族、手工、雕塑、寫作等需要長期低頭作業(yè)的特定職業(yè)者等；而頸椎保健，可以緩解因長期保持某一固定姿勢導致的頸部不適，從而達到緩解疲勞、有效預防頸椎病的功效。

針對以上原因，各種頸椎保健儀器正在悄然興起，目前現(xiàn)有的頸部保健方式有：或震動或敲打的按摩方式，低頻電療，磁療，紅外熱灸，枕式牽引等，有關(guān)產(chǎn)品的類型有：

(1)頸椎按摩椅墊、按摩靠墊，其利用按摩頭來模擬人的手部動作，具有恒溫熱敷功能，機械式控制方式，該方式雖然對手部動作起到良好的模擬效果， 但是產(chǎn)品體積過大，不便于辦公時使用，不便于攜帶；

(2)頸肩部按摩披肩，其利用按摩頭實現(xiàn)模擬敲打動作，該方式雖然便于攜帶，但是不是智能設備，不能實時檢測頸椎的疲勞程度，不能智能開啟按摩功能，也不能提供個性化的保健方式；

(3)頸椎按摩棒，其需按鈕操作，手握使用，在使用時不能解放雙手，并且噪聲較大，不適于辦公使用。

綜上，現(xiàn)有的頸椎按摩產(chǎn)品及方式不能實現(xiàn)頸椎狀態(tài)的實時檢測以及智能判斷開啟按摩功能，未實現(xiàn)真正意義的智能控制和為用戶制定個性化的頸椎保健方式，并且大部分有關(guān)產(chǎn)品不具有便攜、可穿戴的功能。

鑒于上述問題，本申請的發(fā)明人擬提供一種通過實時檢測頸椎狀態(tài)來智能判斷頸椎疲勞程度的系統(tǒng)以及相應的使用方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于頸椎疲勞程度的智能判斷系統(tǒng)，具體涉及一種基于實時檢測的頸椎狀態(tài)來智能判斷頸椎疲勞程度的系統(tǒng)及其用途。

該系統(tǒng)可以實時檢測頸椎活動頻率及頸椎生理曲線，并可以根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)智能判斷頸椎的疲勞程度，從而智能控制是否開啟相應設備的按摩功能，進一步用于指導佩戴者達到最佳的放松狀態(tài)。

具體的，本發(fā)明提供的智能檢測并判斷頸椎疲勞程度系統(tǒng)，包括：檢測單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、控制單元；系統(tǒng)各單元模塊安裝在一套可穿戴的設備中，該系統(tǒng)與所述可穿戴設備中的按摩單元和手機APP中的相應功能配合使用。

本發(fā)明中，可穿戴的設備由直接接觸皮膚的衣服以及帶傳感器的電極等組成。

本發(fā)明中，檢測單元：包括頸椎活動頻率檢測模塊與頸椎生理曲線檢測模塊，其中：所述頸椎活動頻率檢測模塊是利用加速度傳感器和陀螺儀檢測頸部在某時間段內(nèi)(如：30分鐘)運動速度和方向的變化；所述頸椎生理曲線檢測模塊通過應變片實時檢測頸椎的生理曲線；

本發(fā)明中，數(shù)據(jù)傳輸單元：由控制板的藍牙模塊以及Android端的藍牙模塊共同構(gòu)成，控制板中的藍牙模塊將數(shù)據(jù)以固定頻率發(fā)出，Android端開發(fā)獲取程 序，對數(shù)據(jù)進行獲??；

本發(fā)明中，控制單元：由可穿戴設備中的控制板和基于Android端的開發(fā)程序共同構(gòu)成，其中，基于Android端的開發(fā)程序?qū)κ謾C接收到的數(shù)據(jù)進行處理，計算出在一段時間內(nèi)，頸椎的活動頻率A以及檢測到的頸椎生理曲線與標準生理曲線之間差值的平方和B，系統(tǒng)采用閾值分析的方法對頸椎的疲勞狀態(tài)進行判斷，將判斷結(jié)果通過藍牙模塊傳遞給控制板，由控制板根據(jù)判斷結(jié)果，智能控制按摩單元是否啟動。

本發(fā)明中，所述頸椎活動頻率檢測模塊，由三軸加速度傳感器和陀螺儀構(gòu)成，用三軸加速度傳感器檢測出頸部運動加速度值，并由此判斷頸椎的活動情況，陀螺儀獲得頸部的角度變化；

本發(fā)明中，所述頸椎生理曲線檢測模塊，由應變片構(gòu)成，用于實時檢測頸椎的生理曲線。

本發(fā)明中，控制單元，由可穿戴設備中的控制板和安裝安卓(Android)操作系統(tǒng)的手機組成，控制板可以將采集到的生理數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸?shù)绞謾C，并通過Android端的手機開發(fā)程序進行數(shù)據(jù)處理，然后將結(jié)果以及操作指令通過藍牙發(fā)回到控制單元，由控制單元操作按摩單元執(zhí)行各種動作，另外控制板還可以自行處理采集的生理數(shù)據(jù)并通過按摩單元執(zhí)行動作；本發(fā)明的實施例中，可穿戴設備中的控制板負責控制檢測單元中加速度傳感器、陀螺儀和應變片的數(shù)據(jù)采集、按摩單元中的電脈沖發(fā)生電路以及可穿戴設備中的藍牙模塊?；贏ndroid端開發(fā)程序，通過對手機接收的數(shù)據(jù)進行分析判斷，智能判斷頸椎的疲勞程度；

本發(fā)明中，數(shù)據(jù)傳輸單元，由控制板的藍牙模塊以及Android端的藍牙模塊共同構(gòu)成，負責將可穿戴設備中檢測單元測得的數(shù)據(jù)通過藍牙實時傳輸?shù)接脩羰謾C，以及將手機處理結(jié)果以及各指令回傳到控制板中；

本發(fā)明的目的還在于提供一種上述智能判斷系統(tǒng)相應的使用方法，包括：按摩單元和手機APP中的相應功能，使用方法能使穿戴設備者更有效的頸椎放松。

本發(fā)明中，按摩單元，由可穿戴設備中作用于各個特定穴位上的電脈沖發(fā)生電路，以及可穿戴設備中作用于各個穴位上的電極構(gòu)成，用戶手機通過藍牙模塊實時接收來自可穿戴設備的數(shù)據(jù)，并且可以調(diào)節(jié)按摩單元的按摩頻率和力度，手機中相應的APP，具有多重放松功能，與按摩單元共同構(gòu)成一種使穿戴設備者的 放松方式。

本發(fā)明的實施例中，按摩單元，采用在特定的穴位進行電脈沖刺激，其實現(xiàn)過程為：手機產(chǎn)生的控制指令，通過藍牙模塊傳輸?shù)娇刂瓢?，控制板根?jù)獲得指令，分別控制各個穴位的電脈沖發(fā)生電路，其中各個穴位的電脈沖發(fā)生電路包括：D/A轉(zhuǎn)換模塊、波形發(fā)生模塊、開關(guān)控制模塊，控制板通過控制電脈沖發(fā)生電路中產(chǎn)生電脈沖的幅度、頻率、以及波形，實現(xiàn)對各個穴位的按摩力度和按摩頻率的調(diào)節(jié)，最后輸出的波形脈沖經(jīng)過專用安全的治療電極作用于人體；

手機APP中的相應功能，包括：對手機接收到的數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計，實時更新頸椎活動頻率與頸椎生理曲線統(tǒng)計圖；根據(jù)一天的檢測結(jié)果，計算出達到放松頸椎最佳效果的運動量，并向用戶推薦合適的運動類型以及運動強度，為用戶定制更具針對性的頸椎保健方案；同時手機APP根據(jù)中醫(yī)音樂療法，在不同的時間段推送適合的養(yǎng)生曲目，從而使用戶達到更好的放松效果；并且APP中自帶的音樂庫可以根據(jù)音樂表達的情感，將用戶下載的音樂自動分類，使用戶可以更加有針對性地進行欣賞，更好地實現(xiàn)身心放松。

本發(fā)明的有益效果在于：

具有實時檢測、自動統(tǒng)計、智能判斷、使用方便的特點，通過實時檢測頸椎的活動頻率與頸椎生理曲線，可以更加科學地判斷頸椎的疲勞程度，在頸椎出現(xiàn)人能感知到的不適感之前進行適當按摩，無需等到出現(xiàn)頸椎酸痛等不適癥狀時才進行按摩放松，可以提高用戶的工作和學習效率，有利于用戶保持良好狀態(tài)；并且根據(jù)檢測的用戶頸椎狀態(tài)，可以為用戶推薦更有針對性的運動方法，從而使頸椎得到真正意義上的保健；同時手機APP中定時推薦養(yǎng)生曲目與根據(jù)音樂情感自動進行分類的功能，也使用戶可以得到更加有效的放松，有利于用戶實現(xiàn)真正意義上的身心放松。

附圖說明

圖1：智能按摩頸椎系統(tǒng)框圖。

圖2：智能檢測并判斷頸椎疲勞程度系統(tǒng)組成框圖。

圖3：頸椎活動頻率與生理曲線檢測模塊組成框圖。

圖4：智能判斷頸椎疲勞程度工作流程圖。

圖5：為按摩單元工作流程圖。

圖6：手機APP功能說明圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細說明。

結(jié)合圖2，圖3，圖4，本發(fā)明智能檢測并判斷頸椎疲勞程度系統(tǒng)，包括：檢測單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、控制單元。

(1)檢測單元：在可穿戴設備位于用戶的頸部，設有加速度傳感器和陀螺儀，它們構(gòu)成頸椎活動頻率檢測模塊；在可穿戴設備位于用戶的脊椎部位設有應變片，構(gòu)成檢測頸椎生理曲線的模塊；

頸椎活動頻率檢測模塊，可以通過加速度傳感器和陀螺儀檢測到的數(shù)據(jù)融合成用戶在一定時間內(nèi)(如：30分鐘)頸錐的活動次數(shù)a，將測得的數(shù)據(jù)存儲到控制板中。頸椎生理曲線檢測模塊，可以通過應變片實時檢測到用戶在一定時間內(nèi)(如：30分鐘)實時頸椎生理曲線值b，將測得的數(shù)據(jù)存儲到控制板中；

(2)數(shù)據(jù)傳輸單元：由控制板的藍牙模塊以及Android端藍牙模塊共同構(gòu)成，控制板的藍牙模塊將數(shù)據(jù)以固定頻率發(fā)出，Android端開發(fā)獲取程序，對數(shù)據(jù)進行獲??；

(3)控制單元：由可穿戴設備中的控制板和基于Android端的開發(fā)程序共同構(gòu)成。其中，基于Android端的開發(fā)程序?qū)κ謾C接收到的數(shù)據(jù)進行處理，計算出在一段時間內(nèi)(如：30分鐘)，頸椎的活動頻率A以及檢測到的頸椎生理曲線與標準生理曲線之間差值的平方和B，系統(tǒng)采用閾值分析的方法對頸椎的疲勞狀態(tài)進行判斷，將判斷結(jié)果傳遞給控制板，由控制板根據(jù)判斷結(jié)果，智能控制按摩單元是否啟動；

判斷頸椎疲勞程度分為三步：第一步，基于Android端的開發(fā)程序?qū)铀俣葌鞲衅骱屯勇輧x測得的數(shù)據(jù)進行處理，計算出一段時間內(nèi)(如：30分鐘)頸椎運動頻率A、一段時間內(nèi)(如：30分鐘)測得的頸椎的生理曲線與標準生理曲線的差的平方和B。第二步：將A與閾值C(在某時間段內(nèi)頸椎不會感到疲勞的最小運動頻率)進行比較，若A小于C，則判斷頸椎為疲勞狀態(tài)，不用進行第三步判斷，開啟按摩功能并將檢測單元中測得的數(shù)據(jù)均清零，待按摩結(jié)束后，再次進 入頸椎疲勞度檢測；若A大于閾值C，則繼續(xù)判斷B與閾值D(頸椎在某段時間內(nèi)不會感到疲勞的生理曲線與標準值的差的平方和的最大值)的關(guān)系。第三步，在A大于C的條件下，繼續(xù)判斷B與D的關(guān)系，若B小于D，則判斷頸椎當前不是疲勞狀態(tài)，將檢測單元中測得數(shù)據(jù)均清零，開始下一時間段的檢測；若B大于閾值D，則判斷頸椎為疲勞狀態(tài)，進入按摩模塊，并將檢測單元中測得數(shù)據(jù)均清零，待按摩結(jié)束后，再次進入頸椎疲勞度檢測模塊，依次循環(huán)；

下面結(jié)合圖5、6詳細說明本發(fā)明系統(tǒng)的使用方法，包括按摩單元和手機APP中相應功能；

按摩單元：采用在特定的穴位進行電脈沖刺激，根據(jù)中醫(yī)學理論和可穿戴設備設計考慮以下3個穴位：肩井穴、肩貞穴、列缺穴，每次均按摩50次，可以達到較好的緩解頸椎疲勞的效果。并且由于不同的穴位對刺激的閾值、基強度和利用時不同，該可穿戴設備會預先設定在不同的穴位會產(chǎn)生不同強度、不同頻率、不同波形的電脈沖來刺激穴位，以期穴位達到最佳的放松狀態(tài)。但是由于用戶的個人體質(zhì)不同，在手機APP中還具有調(diào)節(jié)按摩力度和按摩頻率的功能，用戶通過操控手機，可以分別控制在不同穴位的按摩力度和按摩頻率，從而使用戶達到最佳的按摩體驗。該實現(xiàn)過程為，手機端產(chǎn)生的控制指令，通過藍牙模塊傳輸?shù)娇刂瓢?，控制板根?jù)獲得指令，分別控制各個穴位的電脈沖發(fā)生電路?？刂瓢逋ㄟ^控制電脈沖發(fā)生電路中脈沖的幅度、頻率、以及波形，實現(xiàn)對各個穴位的按摩力度和按摩頻率的調(diào)節(jié)，最后輸出的波形脈沖經(jīng)過專用安全的治療電極作用于人體；

手機APP中相應功能：手機通過藍牙模塊實時接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行處理統(tǒng)計，計算出一段時間內(nèi)頸椎活動頻率、測得頸椎生理曲線與標準頸椎生理曲線差的平方和，分別畫出頸椎活動頻率統(tǒng)計圖、測得頸椎生理曲線與標準頸椎生理曲線差的平方和統(tǒng)計圖；并根據(jù)獲得數(shù)據(jù)，計算出達到最佳放松狀態(tài)，所需做的運動量，為用戶推薦適合的運動類型與運動量，使用戶可以更有效地進行頸椎保健，同時根據(jù)《黃帝內(nèi)經(jīng)》提出的“五音療疾”理論，以及在音樂心理學中所述的“音樂可以感染、調(diào)理情緒，進而影響身體”，手機APP中的音樂庫包含根據(jù)中醫(yī)音樂療法精選的適合傾聽的曲目，會在特定的時間段內(nèi)推送相應的養(yǎng)生曲目，使用戶在聆聽中達到動蕩血脈、通暢精神和心脈的作用；音樂庫還可以對 用戶下載的樂曲，根據(jù)樂曲表達的情感等信息對樂曲進行自動分類，使用戶在選擇歌曲時更有針對性、更加高效；

下面結(jié)合附圖1總體流程闡述如下：

步驟1：用戶佩戴可穿戴設備，打開該設備電源的開關(guān)，并下載相應的手機APP，該可穿戴設備將實時檢測在一定時間段內(nèi)(時間可自行設置，默認為30分鐘)頸椎活動頻率和頸椎生理曲線；

步驟2：檢測單元獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸單元實時傳輸?shù)绞謾C中，基于Android端開發(fā)分析程序，對手機獲得的數(shù)據(jù)進行處理，計算出在一段時間內(nèi)，頸椎的活動頻率A以及檢測到的頸椎生理曲線與標準生理曲線之間差值的平方和B，每完成一次時間段檢測，數(shù)據(jù)將以圖表的形式在手機中呈現(xiàn)；

步驟3：系統(tǒng)采用閾值分析的方法對頸椎的疲勞狀態(tài)進行判斷，設定的檢測時間段結(jié)束之后，系統(tǒng)將獲得的頸椎活動頻率A，與閾值C(在某時間段內(nèi)頸椎不會感到疲勞的最小活動頻率)進行比較，若A大于閾值C，則繼續(xù)判斷測得的頸椎生理曲線與標準生理曲線差的平方和B，如果該值未超過閾值D(頸椎在某段時間內(nèi)不會感到疲勞的生理曲線與標準值的差的平方和的最大值)，則判斷頸椎當前不是疲勞狀態(tài)，則將該時段檢測單元測得數(shù)據(jù)清零，并進入下一檢測時段；若測得的頸椎運動頻率A小于閾值C，或者測得的頸椎的生理曲線與標準生理曲線的差的平方和B大于閾值D，則判斷頸椎為疲勞狀態(tài)，此時將直接進入按摩模塊，并將檢測單元測得數(shù)據(jù)均清零，待按摩結(jié)束后，再次進入頸椎疲勞度檢測模塊，依次循環(huán)；

步驟4：開啟按摩功能后，控制模塊將會控制不同穴位的電脈沖發(fā)生電路，使電脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生與不同穴位適應的不同幅度、不同頻率、不同波形的電脈沖，同時也可通過手機來分別控制不同穴位電脈沖發(fā)生電路；

步驟5：一天的數(shù)據(jù)采集結(jié)束之后，系統(tǒng)將根據(jù)獲得數(shù)據(jù)，計算出達到放松頸椎最佳效果的運動量，手機APP將為用戶推薦合適的運動類型和運動量；

步驟6：手機APP中的音樂庫會在特定時間段，向用戶推薦適合的養(yǎng)生曲目，方便用戶傾聽；音樂庫還會將用戶下載的樂曲根據(jù)樂曲情感等相關(guān)信息，進行自動分類，方便用戶更有選擇性地欣賞。