基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫制造技术

本发明专利技术公开了一种基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫。本发明专利技术包括棉布软垫、滑道式气囊、薄膜压力传感器、气压传感器、主控电路板，棉布软垫上表面开有与人体臀部轮廓吻合的U型凹槽，棉布软垫内装有U型主气囊和两种气压传感器，分支气囊一端连接到气压传感器Ⅱ，另一端径向插入U型主气囊内，分支气囊内部有一气囊滑块，将分支气囊内气体分成独立两段，气囊滑块随着分支气囊内两段气体的气压变化在分支气囊内移动。本发明专利技术可直接铺在中小学生座椅上使用，简单方便，不仅可矫正中小学生坐姿，提醒中小学生劳逸结合避免久坐，还能监测中小学生身体和心理发育情况的基础工具。

Classroom sitting position monitoring cushion for primary and secondary school students based on slideway airbag

The invention discloses a classroom sitting posture monitoring cushion for primary and secondary school students based on a slideway airbag. The invention comprises a cotton cloth cushion, a slideway airbag, a thin film pressure sensor, a pressure sensor and a main control circuit board. A U-shaped groove is arranged on the surface of the cotton cloth cushion, which coincides with the contour of the human buttock. A U-shaped main airbag and two kinds of pressure sensors are installed in the cotton cloth cushion. One end of the branch airbag is connected to the air pressure sensor II and the other end diameter. Inserted into the U-shaped main airbag, there is an airbag slider inside the branch airbag. The gas in the branch airbag is divided into two independent segments. The airbag slider moves in the branch airbag along with the change of the gas pressure in the two segments of the branch airbag. The invention can be directly laid on the seats of primary and secondary school students and is simple and convenient. It can not only rectify the sitting posture of primary and secondary school students, remind them to combine work and leisure to avoid sitting for a long time, but also provide basic tools for monitoring the physical and psychological development of primary and secondary school students.

【技术实现步骤摘要】
基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫
本专利技术涉及坐垫
的一种监测坐垫，尤其是涉及了一种基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫。
技术介绍
近年来，中小学生的课堂坐姿受到越来越多的关注，因为课堂坐姿不仅可影响中小学生的脊椎等身体发育状况，还可反映中小学生好动或抑郁等心理健康状况。对中小学生课堂坐姿的关注，主要集中于两点：首先是中小学生的课堂坐姿是否准确，如身体是否有前倾后倒、左歪右斜、沉肩弓躯等现象；其次是中小学生在课堂上是否已经久坐，尤其是超过3个小时的久坐。叶孙岳在其2015年发表的论文中指出，过长的久坐行为与死亡率、患病率以及相关心理指标(如抑郁度、焦虑感)存在正向关联，并且充分体育锻炼也并不能消除过长久坐行为对身体健康的伤害。钱清文教授在其2012年发表的论文中指出，久坐行为是青少年抑郁症状、焦虑症状和学校生活不满意的危险因素。针对中小学生坐姿，市面上也有不少产品，例如某品牌智能成长椅，采用光线传感器和环境光传感器，当出现坐姿不正、光线不足、久坐等情况时，该智能成长椅可语音提醒学生坐正、调整角度、离座休息等。但该产品价格较高，且其特殊的外形结构设计，使其无法大规模应用于中小学生的课堂坐姿监测。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫，用于监测中小学生课堂坐姿，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术包括棉布软垫、U型主气囊、气压传感器与薄膜压力传感器；棉布软垫上表面开有与人体臀部轮廓吻合的U型凹槽，使得U型凹槽内圈所围区域形成第一凸面，U型凹槽外圈的外围区域形成第二凸面，第一凸面和U型凹槽之间、第二凸面和U型凹槽之间通过圆弧圆角过渡，第一凸面、第二凸面的最高处与U型凹槽的最低处相差到m，U型凹槽主要由弧形区域和衔接位于弧形区域两端的两个矩形区域组成，多个薄膜压力传感器均匀布置于U型凹槽上表面中轴曲线上；棉布软垫内部设有滑道式气囊，滑道式气囊包括一个U型主气囊和多个分支气囊；第二凸面下的棉布软垫内部设有U型主气囊；多个分支气囊沿U型凹槽的中轴曲线间隔均布，每个分支气囊径向布置，分支气囊一端插入U型主气囊内，分支气囊另一端沿U型凹槽的弧形区域径向延伸到各自对应的薄膜压力传感器正下方，分支气囊内部有一气囊滑块，气囊滑块内部装有加速度传感器，气囊滑块将分支气囊内部的空间分隔成独立的两个腔，其中靠近薄膜压力传感器的腔为内腔，远离薄膜压力传感器的腔为外腔，外腔和U型主气囊连通；气压传感器包括气压传感器Ⅰ和气压传感器Ⅱ，气压传感器Ⅰ装于棉布软垫底部内的两侧且和U型主气囊连通，用于监测U型主气囊气压变化；每个薄膜压力传感器下方的棉布软垫内装有一个气压传感器Ⅱ，气压传感器Ⅱ连接到分支气囊的内腔，用于监测每个分支气囊的气压变化。所述的棉布软垫受人体臀部下压进而分支气囊的内腔受挤压后导致气压增大，从而推动气囊滑块朝外腔移动，进而增大U型主气囊的气压，分别通过气压传感器Ⅰ和气压传感器Ⅱ检测U型主气囊和分支气囊的气压变换进而监测坐姿。所述气囊滑块为一圆柱体且其外径等于分支气囊内径，气囊滑块随着分支气囊内两段气体的气压变化在分支气囊内移动。还包括主控电路板，主控电路板装于棉部软垫内部一角处，电源安装于主控电路板上。所述主控电路板包括低功耗单片机、传感器接口、加速度传感器接口、远程通讯模块、震动器、语音模块、稳压模块、电源；所述气压传感器和薄膜压力传感器均与传感器接口相连，加速度传感器与加速度传感器接口相连，电源、加速度传感器接口、低功耗单片机、语音模块均与稳压模块相连，传感器接口、加速度传感器接口、远程通讯模块、震动器、语音模块均与低功耗单片机相连。加速度传感器将气囊滑块的移动信号传递到所述主控电路板，气压传感器将气压变化信号传递到主控电路板。所述的远程通讯模块采用WIFI通信连接。本专利技术具有的效益效果是：1)本专利技术无需对中小学生课堂座椅做任何改造，直接铺在课堂座椅之上即可监测中小学生坐姿，即可采集并监测中小学生的课堂坐姿数据，进而通过坐姿分析矫正中小学生的课堂坐姿，并可提醒中小学生劳逸结合防止久坐，使用方便，易于推广。2)本专利技术可将数据发送至云端服务器，不仅帮助家长和老师实时了解中小学生在课堂上的坐姿情况，还可帮助教育部门和卫生部门分析中小学生身体和心理发育状况。3)本专利技术使用电池供电，并采用相关低功耗技术，一次充电即可长期使用，极大增加了使用便利性。附图说明图1为本专利技术的整体效果示意图；图2为本专利技术各组成部分连接装配关系示意图；图3为本专利技术滑道式分支气囊的工作原理示意图；图4为本专利技术主控电路板的组成模块示意图；图5为本专利技术对中小学生身体重心位置判断的示意图，图5a为重心适中(正坐姿)的信号图，图5b为重心偏左(坐姿偏左)的信号图，图5c为重心前倾(坐姿前倾)的信号图；图6为本专利技术对中小学生多动情况及久坐行为判断的示意图，图6a是正常坐姿的信号图，图6b是久坐行为的信号图，图6c是多动行为的信号图；图7为本专利技术的使用场景图。图中：1、棉布软垫，2、U型主气囊，3、分支气囊，4、气囊滑块，5、加速度传感器，6、薄膜压力传感器，7、气压传感器Ⅰ，8、主控电路板，9、电源(电池)，10、气压传感器Ⅱ。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，棉布软垫1上表面开有与人体臀部轮廓吻合的U型凹槽，有利于棉质软垫1与中小学生身体(臀部和大腿部)的结合，便于本专利技术对坐姿的检测。使得U型凹槽内圈所围区域形成第一凸面1c，U型凹槽外圈的外围区域形成第二凸面1b，第一凸面1c和U型凹槽之间、第二凸面1b和U型凹槽之间通过圆弧圆角过渡，第一凸面1c、第二凸面1b的最高处与U型凹槽的最低处相差4到6cm，U型凹槽主要由弧形区域1d和衔接位于弧形区域1d两端的两个矩形区域1a组成。如图1所示，本专利技术的薄膜压力传感器6数量为7到9个，均匀布置于U型凹槽上表面中轴曲线上。薄膜压力传感器6主要负责身体体重及重心位置的检测。在身体体重检测方面，将重点监测中小学生身体体重情况随时间缓慢增加的过程，并将此作为中小学生身体发育的一项指标。在重心位置检测方面，如果左边薄膜压力传感器6的检测值大于右边薄膜压力传感器6的检测值，则说明中小学生的坐姿重心位置靠左，同理也可检测到坐姿重心靠右、前倾、后倒等情况，这些指标可用于指导中小学生调节重心位置从而改善坐姿。此外，若薄膜压力传感器6的检测值长时间保持较高值，可以用于辅助判断中小学生处于久坐状态(久坐行为的检测以分支气囊3和气囊滑块4为主)，从而提醒中小学生起身并适当运动，以达到劳逸结合的目的。如图2所示，棉布软垫1内部设有滑道式气囊，滑道式气囊包括一个U型主气囊2和多个分支气囊3；第二凸面1b下的棉布软垫1内部设有U型主气囊2；多个分支气囊3沿U型凹槽的中轴曲线间隔均布，每个分支气囊3径向布置，分支气囊3一端插入U型主气囊2内，分支气囊3另一端沿U型凹槽的弧形区域1d径向延伸到各自对应的薄膜压力传感器6正下方，分支气囊3内部有一气囊滑块4，气囊滑块4内部装有加速度传感器5，气囊滑块4将分支气囊3内部的空间分隔成独立的两个腔，其中靠近薄膜压力传感器6的腔为内腔，远离薄膜压力传感器6的腔为外腔，外腔和U型主气囊2连通；气压传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫，其特征在于：包括棉布软垫(1)、U型主气囊(2)、气压传感器与薄膜压力传感器(6)；棉布软垫(1)上表面开有与人体臀部轮廓吻合的U型凹槽，使得U型凹槽内圈所围区域形成第一凸面(1c)，U型凹槽外圈的外围区域形成第二凸面(1b)，第一凸面(1c)和U型凹槽之间、第二凸面(1b)和U型凹槽之间通过圆弧圆角过渡，U型凹槽主要由弧形区域(1d)和衔接位于弧形区域(1d)两端的两个矩形区域(1a)组成，多个薄膜压力传感器(6)均匀布置于U型凹槽上表面中轴曲线上；棉布软垫(1)内部设有滑道式气囊，滑道式气囊包括一个U型主气囊(2)和多个分支气囊(3)；第二凸面(1b)下的棉布软垫(1)内部设有U型主气囊(2)；多个分支气囊(3)沿U型凹槽的中轴曲线间隔均布，分支气囊(3)一端插入U型主气囊(2)内，分支气囊(3)另一端沿U型凹槽的弧形区域(1d)径向延伸到各自对应的薄膜压力传感器(6)正下方，分支气囊(3)内部有一气囊滑块(4)，气囊滑块(4)内部装有加速度传感器(5)，气囊滑块(4)将分支气囊(3)内部的空间分隔成独立的两个腔，其中靠近薄膜压力传感器(6)的腔为内腔，远离薄膜压力传感器(6)的腔为外腔，外腔和U型主气囊(2)连通；气压传感器包括气压传感器Ⅰ(7)和气压传感器Ⅱ(10)，气压传感器Ⅰ(7)装于棉布软垫(1)底部内的两侧且和U型主气囊(2)连通；每个薄膜压力传感器(6)下方的棉布软垫(1)内装有一个气压传感器Ⅱ(10)，气压传感器Ⅱ(10)连接到分支气囊(3)的内腔。...

【技术特征摘要】
1.一种基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫，其特征在于：包括棉布软垫(1)、U型主气囊(2)、气压传感器与薄膜压力传感器(6)；棉布软垫(1)上表面开有与人体臀部轮廓吻合的U型凹槽，使得U型凹槽内圈所围区域形成第一凸面(1c)，U型凹槽外圈的外围区域形成第二凸面(1b)，第一凸面(1c)和U型凹槽之间、第二凸面(1b)和U型凹槽之间通过圆弧圆角过渡，U型凹槽主要由弧形区域(1d)和衔接位于弧形区域(1d)两端的两个矩形区域(1a)组成，多个薄膜压力传感器(6)均匀布置于U型凹槽上表面中轴曲线上；棉布软垫(1)内部设有滑道式气囊，滑道式气囊包括一个U型主气囊(2)和多个分支气囊(3)；第二凸面(1b)下的棉布软垫(1)内部设有U型主气囊(2)；多个分支气囊(3)沿U型凹槽的中轴曲线间隔均布，分支气囊(3)一端插入U型主气囊(2)内，分支气囊(3)另一端沿U型凹槽的弧形区域(1d)径向延伸到各自对应的薄膜压力传感器(6)正下方，分支气囊(3)内部有一气囊滑块(4)，气囊滑块(4)内部装有加速度传感器(5)，气囊滑块(4)将分支气囊(3)内部的空间分隔成独立的两个腔，其中靠近薄膜压力传感器(6)的腔为内腔，远离薄膜压力传感器(6)的腔为外腔，外腔和U型主气囊(2)连通；气压传感器包括气压传感器Ⅰ(7)和气压传感器Ⅱ(10)，气压传感器Ⅰ(7)装于棉布软垫(1)底部内的两侧且和U型主气囊(2)连通；每个薄膜压力传感器(6)下方的棉布软垫(1)内装有一个气压传感器Ⅱ(10)，气压传感器Ⅱ(10)连接到分支气囊(3)的内腔。2.根据权利要求1所述的基于滑道式气囊的中小学生课堂坐姿监测软垫，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利军，王益松，王宇，王若莹，王小龙，焦庆春，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33