技术领域
本发明涉及一种理疗设备，特别涉及一种针对肢体局部微循环环境的理疗 设备。
背景技术
久坐，对于日常工作的办公室人群和长途驾驶机动车的人群是不可避免的 体位。久坐的危害总所周知，其产生原因部分是由于固定一个姿势而使得腰部 软组织长久处于张力状态，软组织缺血，而产生腰肌劳损，持续压迫会使得臀 部、肛部肌肉缺血，微循环受阻，最后导致进行性的肌肉、软组织充血、肿胀、 浆液性渗出物增多，髋部关节出现滑囊炎，迁延日久积液就会变得粘稠、混浊、 纤维素沉着而发生粘连，进而导致神经验炎症，带来一系列综合性病症。
现有坐垫采用的对治方案一是增加腰臀部的环境温度，加速血液循环，二 是提供局部按摩功能，加速血液循环。
例如申请号为201210328347.X，申请日为2012-09-07，发明名称为“一种 带有加热与压力传感功能的汽车座垫”的技术方案中，公开了一种带有加热与 压力传感功能的汽车座垫，包括设置在座垫上的压力传感器，其特征在于所述 压力传感器包括对应设置的塑料薄膜层，在塑料薄膜层上依次印刷铝箔层导电 电路、碳浆导电层，所述碳浆导电层包括传感电路与加热电路，印有印刷电路 的塑料薄膜层通过中间层粘结在一起，构成复合结构，所述复合结构内设置多 个可重复测量汽车座椅上载荷的传感单元；压力传感器末端与塑胶密封块相连， 所述塑胶密封块内设置将各传感单元的电阻值信号进行分类处理的机芯板，所 述机芯板与整车安全气囊电控中心相连。
上述技术方案中碳浆导电层加热电路由热敏碳浆制成。
上述技术方案中热敏碳浆为PTC碳浆。
上述技术方案中的铝箔层导电电路是通过铝腐蚀方法制备的，所述铝腐蚀 方法包括下述步骤：在铝箔层导电线路上印刷适量的保护液，然后在铝箔层导 电电路表面用涂敷腐蚀液腐蚀1-10min后，再用碱液洗掉保护液。
上述技术方案中的铝箔层的厚度为3～30μm。
上述技术方案中的腐蚀液为盐酸。
上述技术方案中盐酸浓度为25～30wt％。
上述技术方案中保护液为动物骨胶质提取液。加热垫与压力传感器整合在 一起，使安装更加简便，外形更简洁；采用分类压力传感器设计，控制气囊弹 出量并提醒乘员系好安全带，更有效地保证乘车人员的生命安全；金属导电层 采用铝箔，降低了生产成本，节约了资源；避免了忘记关闭加热开关，导致电 瓶电量耗尽而无法启动汽车的情况发生；带有加热达设定好的最高温度时自动 停止加热的功能，防止传感器加热温度超过上限对乘员造成健康损害；传感器 采用金属铝箔的设计，其韧性更高，使用寿命更长。
当有乘员乘坐时，传感器线束I和传感器线束II之间构成回路，压力传感 器则将相应的电阻值信号传递给整车安全气囊电控系统，实现传感器的压力传 感器功能；当传感器线束II和传感器线束III之间有加热电压时，实现传感器 的加热垫功能(如上段所述)；当传感器线束I和传感器线束III之间有电压时， 没有乘员时传感器线束I至传感器线束II，没有回路不连通，传感器不加热； 当有乘员乘坐时，传感器线束I至传感器线束II连通有电流通过，传感器线束 II至传感器线束III段进行加热。乘员离开座位，传感器线束II至传感器线束 III段停止加热，实现智能化控制加热功能。此外还可以使用热敏碳浆，例如PTC 碳浆，在碳浆中加入适量的热敏材料，使碳浆到达特定温度时加热电路自动断 开以控制加热温度，防止传感器由于温度过高而损坏，进而达到自动控制加热 温度的目的。
但类似坐垫(包括靠垫)的主要着眼点还是以符合人机工学的外形结构为 主，首先要保证的是人-垫-支撑物的可靠结合，加速血液循环的方式还不能与人 体生理机能有效结合，在保持持续久坐状态时理疗效果有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能坐垫，解决现有坐垫在久坐状态持续期间， 不能有效根据机体姿态进行有效理疗的技术问题。
本发明的智能坐垫，包括被包覆的和基座贴合的绝缘板，绝缘板上安装的 传感器和执行器，基座中安装的电路主体，所述电路主体包括控制器、第一A/D 转换器、第二A/D转换器、第一编码器、第二编码器、第一信号驱动器、第二 信号驱动器、蓝牙通信模块和倒换电路，其中：
控制器，用于接收传感器数据并向上位终端传输，默认根据内置阈值和内 置控制策略形成肢体持续状态判断和执行器的理疗控制数据，控制执行器完成 整体的状态控制；优先根据外置的阈值和控制策略形成肢体持续状态判断和执 行器的理疗控制数据，控制执行器完成整体的状态控制；
第一A/D转换器，用于将各电压传感器采集的电压信号进行模数转换并形 成串行的采集数据流；
第二A/D转换器，用于将温度传感器采集的温度信号进行模数转换并形成 串行的采集数据流；
第一编码器，用于将控制各微型气泵的控制数据流分组并向对应控制回路 输出；
第二编码器，用于将控制半导体变温片的控制数据流分组并向对应控制回 路输出；
第一信号驱动器，用于接收第一编码器输出的对应控制信号，形成控制微 型气泵的功率信号；
第二信号驱动器，用于接收第二编码器输出的对应控制信号，形成控制半 导体变温片的直流功率信号；
蓝牙通信模块，用于建立与适配的蓝牙通信模块间的无线数据传输通道， 使利用该通道建立双向数据链路的关联装置进行通信；
倒换电路，用于接收第二编码器输出的对应控制信号，形成倒换电路开关 器件的通断信号，改变直流功率信号的输出方向。
所述传感器包括弹性电感线圈、电压传感器、温度传感器，其中：
弹性电感线圈，用于形成单位长度内匝数压力可变的电感线圈；
电压传感器，用于采集交变电路中电感线圈的电压变化以及反应的电流变 化；
温度传感器，用于采集弹性电感线圈的温度变化。
所述执行器包括半导体变温片、微型气泵、气囊，其中：
半导体变温片，用于产生递增的温度变化，或递减的温度变化；
微型气泵，用于受相应功率信号控制形成正压或负压
气囊，用于形成体积和形成变化的气体容器。
还包括服务终端，用于接收传感器信号，根据内置阈值和内置控制策略形 成肢体持续状态判断，结合修正参数形成执行器的理疗控制数据；
将肢体持续状态及判断信息格式化图形输出，并进行存储；
通过人机图形交互输入获取修正参数；
服务终端通过关联的蓝牙通信模块与控制器关联的蓝牙通信模块间建立无 线数据传输通道，在服务终端与控制器间建立双向数据链路。
所述服务终端包括数据接收装置、数据比较装置、数据生成装置、数据发 送装置、数据格式化装置、阈值存储装置、控制策略存储装置、显示输出装置 和日志输出装置，其中：
数据接收装置，用于通过双向数据链路接收控制器上传的传感器数据，验 证数据完整性，并分别输出至数据比较装置、数据格式化装置；
数据比较装置，用于读取阈值存储装置中的标准参考数据，与传感器数据 比较形成肢体持续状态的判断数据，并将判断数据输出至数据生成装置；
数据生成装置，用于依据判断数据，读取控制策略存储装置中的相应控制 策略，依据输入的修正参数调整控制策略，形成执行器的理疗控制数据并输出；
数据发送装置，用于验证理疗控制数据的完整性，通过双向数据链路向控 制器下发理疗控制数据；
数据格式化装置，用于将接收的传感器数据映射为图形显示数据，将图形 显示数据输出至显示输出装置，将传感器数据输出至日志输出装置；
阈值存储装置，用于存储预置的与控制策略对应的肢体持续状态标准比对 数据；
控制策略存储装置，用于存储预置肢体各种状态对应的完整控制步骤集合， 控制步骤集合包括单位时长内全部执行器的控制算法；
显示输出装置，用于将图形显示数据缓存形成显示的帧数据输出；
日志输出装置，用于将传感器数据格式为数据表单输出。
所述控制器中也包括相同的数据接收装置、数据比较装置、数据生成装置、 数据发送装置、预置存储装置和控制策略存储装置。
所述的智能坐垫的控制方法吧，包括以下步骤：
在服务终端，
通过双向数据链路接收控制器上传的传感器数据，验证数据完整性，并分 别输出至数据比较装置、数据格式化装置；
读取阈值存储装置中的标准参考数据，与传感器数据比较形成肢体持续状 态的判断数据，并将判断数据输出至数据生成装置；
依据判断数据，读取控制策略存储装置中的相应控制策略，依据输入的修 正参数调整控制策略，形成执行器的理疗控制数据并输出；
验证理疗控制数据的完整性，通过双向数据链路向控制器下发理疗控制数 据；
将接收的传感器数据映射为图形显示数据，将图形显示数据输出至显示输 出装置，将传感器数据输出至日志输出装置；
存储预置的与控制策略对应的肢体持续状态标准比对数据；
存储预置肢体各种状态对应的完整控制步骤集合，控制步骤集合包括单位 时长内全部执行器的控制算法；
将图形显示数据缓存形成显示的帧数据输出；
将传感器数据格式为数据表单输出。
本发明的智能坐垫可以将肢体的状态形成离散的体位-压力信号、循环-温度 信号和压迫-支撑信号等状态信息，根据肢体模型形成的分布布设的传感器独立 采集的信号在控制器中利用计算策略形成完整的具体的肢体的状态，利用控制 策略形成对执行器的时间同步，形成完整的理疗过程，避免对肢体形成吃就压 迫，造成局部循环受阻。
本发明的智能坐垫可以实现两级直接的反馈控制，在控制器中可以对于正 常状态下，肢体的整体状态作出适度反馈的理疗。同时在部署有的移动终端上 进行肢体整体状态的显示。
在服务终端中可以对于异常状态下，肢体的整体状态作出准确反馈的理疗， 并能结合使用者输入的修正参数进行理疗过程的适度调整。
附图说明
图1为本发明智能坐垫的本体结构的主视图；
图2为本发明智能坐垫的本体结构的俯视图；
图3为本发明智能坐垫的电路结构示意图；
图4为本发明智能坐垫电路的服务终端的架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1和图2所示，本实施例的本体包括被包覆的平板状的基座50，在基 座50中固定电路主体，在基座50的顶部固定贴合的绝缘板51，在绝缘板51的 顶部固定各传感器和执行器，传感器或执行器与电路主体连接的线缆固定在绝 缘板51的过孔中。
基座50和绝缘板51采用弹性材料，即在基座50的上-下方向上可以形成有 限的弹性形变。
在绝缘板51的顶部，设置间隔排布、竖直固定的压力感应装置52，用于采 集肢体局部在压力感应装置52轴向方向的压力变化；
在压力感应装置52之间，设置弹性气囊装置53，用于产生气囊在主要方向 (压力感应装置52轴向方向)和次要方向(绝缘板51延展方向)的体积变化；
在压力感应装置52的顶部设置半导体变温片14，用于产生递增的温度变化， 或递减的温度变化；
在压力感应装置52的底部设置温度传感器12，用于采集压力感应装置52 的温度变化。
如图1所示，压力感应装置52包括弹性电感线圈15和电压传感器11，其 中：
弹性电感线圈15，用于形成单位长度内匝数压力可变的电感线圈；
电压传感器11，用于采集交变电路中电感线圈的电压变化以及反应的电流 变化。
弹性电感线圈15串联于交流线路中，包括等高的高匝数小直径电感线圈和 低匝数大直径电感线圈，高匝数小直径电感线圈置于低匝数大直径电感线圈中 共轴线，相应端部相连；
弹性电感线圈15垂直固定在绝缘板51上，在高匝数小直径电感线圈和低 匝数大直径电感线圈上各设置一个电压传感器11。或择一的选择一个电感线圈 设置电压传感器11。
弹性气囊装置53包括气囊17和微型气泵，其中：
气囊17，用于形成体积和形成变化的气体容器；
微型气泵，用于受相应功率信号控制形成正压或负压。
微型气泵固定在绝缘板51上，与微型气泵连通的气囊17的底部固定在绝 缘板51上，气囊17的弹性材料使气囊17形成容纳空间。
半导体变温片14的表面涂覆特氟龙，半导体变温片14的圆周上间隔固定 与低匝数大直径电感线圈顶部连接的绝缘支撑杆。半导体变温片14与相应的继 电器或开关器件形成的倒换电路并联设置。
温度传感器12贴合低匝数大直径电感线圈的底部。
如图2所示，气囊17的容纳空间的水平断面形成为高长宽比矩形、椭圆形、 L形、W形、十字形或菱形；
压力感应装置52位于气囊17水平断面形状的拐角处或长边两端；
气囊17和压力感应装置52的相对位置由上述形状与位置的组合形成。
本实施例将电路主体与传感器(弹性电感线圈15、电压传感器11、温度传 感器12)、执行器(半导体变温片14、微型气泵、气囊17)分离设置，保证了 电路主体更新换代的便捷性。弹性气囊装置53的设置数量和形状与试验中数据 统计形成的肢体局部的组织、器官分布的理疗作用区域相对应。压力感应装置 52的设置位置与试验中数据统计形成的肢体局部的动作形态支撑相对应。
在实际应用中，布设的压力感应装置52可以感受到肢体在坐垫不同位置是 假的持续压力，压力感应装置52的数量满足对肢体立体施力形状的模型抽样精 度，压力感应装置52受力后弹性电感线圈15的物理相应特性变化，使交变信 号发生实时变化，采集这些信号通过模数变换和同步传输至控制器，就可以使 得控制器结合疲劳模型分析出阶段时间内肢体的疲劳位置和疲劳特点，形成特 定的按摩控制数据和加热控制数据以促进血液循环和肢体局部周期性放松-紧 张。控制数据经编码器分组编码后通过相应的信号驱动器形成功率信号，同步 作用在相应的执行器上，产生同步的对肢体不同部位的协调理疗效果。改变了 现有简单结构只能提供简单挤压和增温的手段。更重要的是本实施例与上位的 服务终端连接后可以实现复杂的控制策略和理疗场景，并能够适时更新和数据 分析。
如图3所示，电路主体包括控制器01、第一A/D转换器02、第二A/D转 换器03、第一编码器04、第二编码器05、第一信号驱动器06、第二信号驱动 器07、蓝牙通信模块08和倒换电路13，其中：
控制器01，用于接收传感器数据并向上位终端传输，默认根据内置阈值和 内置控制策略形成肢体持续状态判断和执行器的理疗控制数据，控制执行器完 成整体的状态控制；优先根据外置的阈值和控制策略形成肢体持续状态判断和 执行器的理疗控制数据，控制执行器完成整体的状态控制；
第一A/D转换器02，用于将各电压传感器11采集的电压信号进行模数转 换并形成串行的采集数据流；
第二A/D转换器03，用于将温度传感器12采集的温度信号进行模数转换 并形成串行的采集数据流；
第一编码器04，用于将控制各微型气泵16的控制数据流分组并向对应控制 回路输出；
第二编码器05，用于将控制半导体变温片14的控制数据流分组并向对应控 制回路输出；
第一信号驱动器06，用于接收第一编码器04输出的对应控制信号，形成控 制微型气泵16的功率信号；
第二信号驱动器07，用于接收第二编码器05输出的对应控制信号，形成控 制半导体变温片14的直流功率信号；
蓝牙通信模块08，用于建立与适配的蓝牙通信模块间的无线数据传输通道， 使利用该通道建立双向数据链路的关联装置进行通信；
倒换电路13，用于接收第二编码器05输出的对应控制信号，形成倒换电路 13开关器件的通断信号，改变直流功率信号的输出方向。
采用本实施例的控制电路，可以将肢体的状态形成离散的体位-压力信号、 循环-温度信号和压迫-支撑信号等状态信息，根据肢体模型形成的分布布设的传 感器独立采集的信号在控制器01中利用计算策略形成完整的具体的肢体的状 态，利用控制策略形成对执行器的时间同步，形成完整的理疗过程，避免对肢 体形成吃就压迫，造成局部循环受阻。
如图4所示，服务终端09，用于接收传感器信号，根据内置阈值和内置控 制策略形成肢体持续状态判断，结合修正参数形成执行器的理疗控制数据；
将肢体持续状态及判断信息格式化图形输出，并进行存储；
通过人机图形交互输入获取修正参数。
服务终端09通过关联的蓝牙通信模块08与控制器01关联的蓝牙通信模块 08间建立无线数据传输通道，在服务终端09与控制器01间建立双向数据链路。
服务终端09包括数据接收装置91、数据比较装置92、数据生成装置93、 数据发送装置94、数据格式化装置95、阈值存储装置96、控制策略存储装置 97、显示输出装置98和日志输出装置99，其中：
数据接收装置91，用于通过双向数据链路接收控制器01上传的传感器数据， 验证数据完整性，并分别输出至数据比较装置92、数据格式化装置95；
数据比较装置92，用于读取阈值存储装置96中的标准参考数据，与传感器 数据比较形成肢体持续状态的判断数据，并将判断数据输出至数据生成装置93；
数据生成装置93，用于依据判断数据，读取控制策略存储装置97中的相应 控制策略，依据输入的修正参数调整控制策略，形成执行器的理疗控制数据并 输出；
数据发送装置94，用于验证理疗控制数据的完整性，通过双向数据链路向 控制器01下发理疗控制数据；
数据格式化装置95，用于将接收的传感器数据映射为图形显示数据，将图 形显示数据输出至显示输出装置98，将传感器数据输出至日志输出装置99；
阈值存储装置96，用于存储预置的与控制策略对应的肢体持续状态标准比 对数据；
控制策略存储装置97，用于存储预置肢体各种状态对应的完整控制步骤集 合，控制步骤集合包括单位时长内全部执行器的控制算法；
显示输出装置98，用于将图形显示数据缓存形成显示的帧数据输出；
日志输出装置99，用于将传感器数据格式为数据表单输出。
在控制器01中也包括相同的数据接收装置91、数据比较装置92、数据生 成装置93、数据发送装置94、预置存储装置96和控制策略存储装置97的功能 子集，数据处理功能受限，因此控制器01数据处理的优先级低于服务终端09。
本实施例的智能坐垫可以实现两级直接的反馈控制，在控制器01中可以对 于正常状态下，肢体的整体状态作出适度反馈的理疗。同时在部署有的移动终 端上进行肢体整体状态的显示。
在服务终端09中可以对于异常状态下，肢体的整体状态作出准确反馈的理 疗，并能结合使用者输入的修正参数进行理疗过程的适度调整。
本实施例的智能坐垫的控制方法，包括以下步骤：
通过双向数据链路接收控制器01上传的传感器数据，验证数据完整性，并 分别输出至数据比较装置92、数据格式化装置95；
读取阈值存储装置96中的标准参考数据，与传感器数据比较形成肢体持续 状态的判断数据，并将判断数据输出至数据生成装置93；
依据判断数据，读取控制策略存储装置97中的相应控制策略，依据输入的 修正参数调整控制策略，形成执行器的理疗控制数据并输出；
验证理疗控制数据的完整性，通过双向数据链路向控制器01下发理疗控制 数据；
将接收的传感器数据映射为图形显示数据，将图形显示数据输出至显示输 出装置98，将传感器数据输出至日志输出装置99；
存储预置的与控制策略对应的肢体持续状态标准比对数据；
存储预置肢体各种状态对应的完整控制步骤集合，控制步骤集合包括单位 时长内全部执行器的控制算法；
将图形显示数据缓存形成显示的帧数据输出；
将传感器数据格式为数据表单输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求书的保护范围为准。