幼兒保健玩具

幼兒保健玩具設(shè)計(jì)背景根據(jù)我們的生活經(jīng)驗(yàn)，幼兒的情緒變化較大，對(duì)新鮮事物的好奇心強(qiáng)。但是，面對(duì)同一件事物較長時(shí)間后，會(huì)顯現(xiàn)出厭煩的情緒，會(huì)變得沒有耐心，甚至哭鬧。我的創(chuàng)意就是圍繞其特點(diǎn)展開，用一款可以和兒童互動(dòng)的簡易智能玩具來安撫幼兒，并且能簡單預(yù)測(cè)兒童的健康狀況。目前國外一家公司推出一種名為Exmobaby的新式智能嬰兒服，該衣服的特別之處在于其裝有內(nèi)置“生物傳感器”，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控嬰兒的不同情緒。據(jù)悉，在Exmobaby嬰兒服纖維層內(nèi)安裝有一個(gè)溫度計(jì)，一個(gè)心律監(jiān)控器以及動(dòng)作傳感器，不僅可以通過電子郵件或者短信的方式讓父母隨時(shí)知曉嬰兒的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，并且還能夠繪出一張可顯示嬰兒情緒的圖片。缺點(diǎn)：不易于洗滌，不宜保護(hù)。理論依據(jù)當(dāng)人們受到情緒刺激時(shí)，人的大腦首先會(huì)對(duì)刺激進(jìn)行處理和反應(yīng)，進(jìn)而影響自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)情況，自主神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的變化則會(huì)在許多生理反應(yīng)信號(hào)中有所體現(xiàn)，例如脈搏，皮膚電反應(yīng)，體溫，呼吸等。隨著情緒識(shí)別和教育評(píng)估研究的發(fā)展，我們需要對(duì)兒童生理信息，身體消耗和情緒狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤和監(jiān)測(cè)。本設(shè)計(jì)就是在這一背景下通過使用靈敏的傳感器對(duì)幼兒的外在的生理反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，然后根據(jù)人體醫(yī)學(xué)的某些理論做出判斷。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理本設(shè)計(jì)中采用壓電陶瓷傳感器的正壓電效應(yīng)來測(cè)量由皮膚電反應(yīng)產(chǎn)生的電信號(hào)和利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來測(cè)量幼兒的脈搏。利用熱敏電阻，濕敏電阻來測(cè)量幼兒的體溫和皮膚濕度。壓電陶瓷和熱敏電阻都集成在較小芯片上然后放于腕環(huán)內(nèi)，微小控制器也放于芯片內(nèi)。毛絨玩具中有一個(gè)芯片上面集成了接收器，和發(fā)聲器。帶芯片的毛絨玩具帶芯片的腕環(huán)結(jié)構(gòu)原理

壓電傳感器是基于壓電效應(yīng)測(cè)量信號(hào)，當(dāng)材料受力作用而變形時(shí),其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。壓電式傳感器具有體積小,重量輕,工作頻帶寬等特點(diǎn),因此在各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊與振動(dòng)的測(cè)量,以及聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、宇航等方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。熱敏電阻和溫敏電阻都是由溫度和濕度的改變而導(dǎo)致電阻值的變化，來測(cè)量信號(hào)。

壓電陶瓷

壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。材料內(nèi)部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇,它有一定的極化方向,從而存在電場(chǎng)。在無外電場(chǎng)作用時(shí),電疇在晶體中雜亂分布,它們的極化效應(yīng)被相互抵消,壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。因此原始的壓電陶瓷呈中性,不具有壓電性質(zhì)。在陶瓷上施加外電場(chǎng)時(shí),電疇的極化方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),趨向于按外電場(chǎng)方向的排列,從而使材料得到極化。外電場(chǎng)愈強(qiáng),就有更多的電疇更完全地轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向。讓外電場(chǎng)強(qiáng)度大到使材料的極化達(dá)到飽和的程度,即所有電疇極化方向都整齊地與外電場(chǎng)方向一致時(shí),外電場(chǎng)去掉后,電疇的極化方向基本不變,即剩余極化強(qiáng)度很大,這時(shí)的材料才具有壓電特性。壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體的大得多,所以采用壓電陶瓷制作的壓電式傳感器的靈敏度較高。壓電陶瓷的尺寸為φ8×1mm。該傳感器的測(cè)力范圍為0～50N,最小分辨率為0.01,固有頻率為50～60kHz,整個(gè)傳感器重10g。較符合本設(shè)計(jì)要求。熱敏電阻和濕敏電阻的特點(diǎn)是靈敏度高，體積小，符合本設(shè)計(jì)要求。

系統(tǒng)運(yùn)行框圖皮膚電脈搏體溫汗液控制器遠(yuǎn)程發(fā)送信息發(fā)送信號(hào)給毛絨玩具USB輸入音樂發(fā)出聲音，做出動(dòng)作皮膚電實(shí)時(shí)發(fā)送異常時(shí)發(fā)送系統(tǒng)運(yùn)行

若幼兒情緒躁動(dòng)，玩毛絨玩具，施力較大。此時(shí)，傳感器采集信號(hào)后，經(jīng)控制器處理后，會(huì)使發(fā)聲器發(fā)聲（比如“不要打我”），使其被吸引，以提醒幼兒保持溫柔。若幼兒以適中的力度玩耍一分鐘以上時(shí)，毛絨玩具會(huì)給予（眨眼睛），發(fā)生器會(huì)給予鼓勵(lì)（比如“你好棒！”）。專門領(lǐng)域的專家利用其知識(shí)挑選出那些對(duì)分類最有影響的特征；并且可以用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行篩選比較，找出最有分類信息的特征，應(yīng)用一種算法把采集到的各種信號(hào)與幼兒的情感健康狀況聯(lián)系起來。測(cè)量的信號(hào)都是較弱的信號(hào)，故對(duì)放大電路的精度要求較高。傳感器采集的信號(hào)都是弱信號(hào)，故要先放大，然后再濾波，再分析。所以對(duì)濾波電路的要求也較高?？刂破饕笞龅姆浅Ｐ?，所有的材料使用都要考慮兒童的健康為前提。

存在的問題分析參考文獻(xiàn)基于熱敏電阻的多通道高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)，中國地質(zhì)大學(xué)，儀器技術(shù)與傳感器兒童情緒檢測(cè)與情感電生理參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子器件無線可穿戴生理測(cè)量系統(tǒng)及其在兒童情感實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)