Thiết kế và thi công đai chống gù lưng điện tử

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công đai chống gù lưng điện tử - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Lương Văn Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Trần Vũ Hoàng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Y sinh
• Đề tài: Thiết kế và thi công đai chống gù lưng điện tử
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đề tài đai chống gù lưng điện tử ĐH SPKT TP

Đồ án nghiên cứu đai chống gù lưng điện tử được thực hiện tại Khoa Điện – Điện tử thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Đề tài tập trung giải quyết bài toán sai lệch tư thế cột sống ở giới trẻ hiện nay. Thiết bị là sự kết hợp chặt chẽ giữa kỹ thuật vi điều khiển, cảm biến sinh học và công nghệ truyền thông không dây. Cấu trúc phần cứng được thiết kế nhỏ gọn, mang lại cảm giác thoải mái khi đeo trên lưng suốt ngày dài. Mạch điều khiển trung tâm tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến góc để liên tục đánh giá độ cong sinh lý của lưng. Khi phát hiện tư thế khom lưng bất thường, hệ thống kích hoạt cơ chế phản hồi xúc giác thông qua động cơ rung. Song song đó, dữ liệu trạng thái được đồng bộ trực tiếp lên nền tảng đám mây Firebase. Người dùng có thể theo dõi biểu đồ tiến trình phục hồi qua ứng dụng điện thoại Android chuyên biệt. Nghiên cứu khẳng định tiềm năng to lớn của thiết bị đeo y tế hỗ trợ chăm sóc sức khỏe chủ động. Đề tài minh chứng cho năng lực thực thi kỹ thuật y sinh tại ĐH SPKT TP.HCM.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu tại Khoa Điện Điện tử

Nghiên cứu được triển khai tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y Sinh thuộc ĐH SPKT TP.HCM. Sinh viên Lương Văn Tâm và Liên Thanh Thi thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Trần Vũ Hoàng. Thời gian triển khai kéo dài từ tháng 2 năm 2025 đến tháng 6 năm 2025. Dự án đặt trọng tâm vào việc chế tạo một sản phẩm y tế mang tính thực tiễn cao. Thiết bị đáp ứng tiêu chuẩn nhỏ gọn, chi phí thấp và dễ sử dụng đối với người Việt Nam. Sự phối hợp giữa kiến thức phần cứng và phần mềm giúp đề tài hoàn thiện toàn diện. Sản phẩm thể hiện rõ năng lực sáng tạo công nghệ phục vụ cộng đồng.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật của thiết bị đai đeo y tế

Đề tài hướng đến xây dựng hệ thống giám sát tư thế thông minh tích hợp liệu pháp rung giảm đau. Mục tiêu trọng tâm là chế tạo thành công bo mạch vi điều khiển nhận tín hiệu cảm biến độ nghiêng chính xác. Thiết bị phải đảm bảo thời gian đáp ứng nhanh, sai số đo đạc dưới mức quy định y khoa. Năng lượng tiêu thụ của hệ thống được tối ưu hóa để vận hành bền bỉ bằng pin sạc. Bên cạnh phần cứng, nhóm nghiên cứu xây dựng ứng dụng di động kết nối cơ sở dữ liệu Firebase. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra thiết bị hỗ trợ chỉnh tư thế hoàn chỉnh, an toàn và thân thiện.

II. Thực trạng sai lệch cột sống và nhu cầu đai chống gù lưng điện tử

Tật gù lưng và cong vẹo cột sống đang gia tăng nhanh chóng trong xã hội hiện đại. Thói quen ngồi học tập, làm việc sai tư thế trước máy tính là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này. Khi người làm việc cúi đầu hoặc khom lưng trong thời gian dài, áp lực lên các đốt sống ngực tăng vọt. Hiện tượng căng cơ kéo dài gây ra các cơn đau nhức cổ vai gáy mạn tính. Về lâu dài, cấu trúc xương biến dạng, chèn ép rễ thần kinh và làm suy giảm dung tích hô hấp. Đa số người mắc tật gù lưng không tự nhận biết được độ gập sai lệch của cơ thể trong lúc làm việc. Các phương pháp đai cơ học truyền thống chỉ có tác dụng kéo giữ thụ động, gây bí bách và teo cơ do phụ thuộc lực kéo. Do đó, nhu cầu về một chiếc đai chống gù lưng điện tử thông minh là vô cùng cấp bách. Thiết bị điện tử mang lại giải pháp cảnh báo chủ động, giúp người sử dụng tự điều chỉnh nhóm cơ lưng tự nhiên. Đây là hướng tiếp cận tiến bộ, bảo vệ sức khỏe hệ vận động một cách khoa học.

2.1. Tác hại sinh lý từ thói quen khom lưng kéo dài

Thói quen ngồi cong lưng gây biến đổi tiêu cực lên hệ thống xương khớp. Áp lực nén liên tục làm thoái hóa đĩa đệm và suy giảm đường cong sinh lý tự nhiên. Các bó cơ vùng lưng trên bị kéo căng quá mức, dẫn đến thiếu máu cục bộ và viêm đau. Lồng ngực bị thu hẹp cản trở quá trình trao đổi khí của phổi, làm giảm nồng độ oxy trong máu. Tình trạng này gây ra mệt mỏi thể chất và suy giảm năng suất làm việc trí óc. Trẻ em trong độ tuổi phát triển xương đối mặt với nguy cơ biến dạng vĩnh viễn nếu không can thiệp kịp thời.

2.2. Nhược điểm của các mẫu đai định hình cơ học cũ

Các loại đai nẹp cơ học truyền thống hoạt động hoàn toàn bằng dây siết vật lý. Thiết bị bó chặt khung xương ngực, gây cảm giác cộm ngứa và khó thở khi vận động. Việc phụ thuộc hoàn toàn vào lực kéo ngoại lai khiến các nhóm cơ tự thân dần suy yếu và lười kích hoạt. Khi tháo đai, người dùng thường nhanh chóng quay lại tư thế cong gù ban đầu do thiếu phản xạ cơ bắp. Đai cơ học cũng không có tính năng lưu trữ dữ liệu hay nhắc nhở thông minh theo góc nghiêng thực tế. Những hạn chế này thúc đẩy nhu cầu cấp thiết về thiết bị điện tử y sinh thông minh.

III. Giải pháp thiết kế thi công đai chống gù lưng điện tử thông minh

Nhóm nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM đã hiện thực hóa giải pháp toàn diện từ phần cứng đến phần mềm. Quy trình bắt đầu bằng việc tính toán sơ đồ nguyên lý mạch điện trên phần mềm chuyên dụng Altium. Sau đó, layout bo mạch in được tối ưu hóa kích thước bằng Proteus để tạo sự tiện lợi tối đa cho người đeo. Mạch in PCB được gia công trực tiếp thông qua phương pháp ép nhiệt lên tấm đồng, sau đó tiến hành ăn mòn và khoan chân linh kiện. Khối vi điều khiển trung tâm được lập trình bằng Arduino IDE, đảm nhận việc đọc dữ liệu cảm biến đo góc nghiêng liên tục. Thuật toán lọc nhiễu giúp loại bỏ các dao động giả khi người dùng di chuyển nhẹ nhàng. Cụm truyền động sử dụng động cơ rung DC điều khiển bằng điều chế độ rộng xung PWM. Phương pháp này cho phép tùy biến linh hoạt biên độ dao động, tạo cảm giác êm ái khi cảnh báo. Mọi thông số hoạt động được truyền thông không dây về máy chủ Firebase và hiển thị trực quan trên ứng dụng Android.

3.1. Kỹ thuật thiết kế mạch PCB và điều khiển PWM

Quy trình chế tạo phần cứng bắt đầu với việc thiết kế sơ đồ nguyên lý trên Altium. Sau khi hoàn tất mạch in trên Proteus, nhóm sử dụng công nghệ in ép nhiệt chuyển mạch lên phíp đồng. Mạch được rửa sạch bằng hóa chất chuyên dụng trước khi khoan và hàn linh kiện. Hệ thống sử dụng xung PWM để kiểm soát công suất trung bình cung cấp cho động cơ DC. Công thức tính công suất dựa trên Duty Cycle giúp kiểm soát mức tiêu hao pin hiệu quả. Kỹ thuật này duy trì lực rung cơ học ổn định, hỗ trợ kích thích mô sâu và cải thiện tuần hoàn máu vùng lưng.

3.2. Tích hợp nền tảng Firebase và ứng dụng Android

Hệ thống ứng dụng di động được xây dựng hoàn chỉnh trên môi trường Android Studio. Điện thoại kết nối không dây với vi điều khiển để tiếp nhận dữ liệu góc nghiêng tức thời. Cơ sở dữ liệu đám mây Firebase đóng vai trò trung tâm lưu trữ lịch sử tư thế của người dùng. Giao diện trực quan hiển thị số lần ngồi sai, thời lượng khom lưng và thống kê theo từng ngày. Người dùng có thể tùy chỉnh ngưỡng góc cảnh báo và cường độ rung trực tiếp trên màn hình. Giải pháp phần mềm này nâng cao tính tương tác, biến thiết bị thành công cụ chăm sóc sức khỏe thông minh cá nhân hóa.

IV. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng đai chống gù lưng điện tử y sinh

Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy thiết bị vận hành ổn định với độ nhạy cảm biến cao. Hệ thống phát hiện góc nghiêng bất thường với độ trễ thấp, đáp ứng phản hồi rung gần như lập tức. Động cơ rung xung PWM kích thích mô cơ lưng co giãn tự nhiên, hỗ trợ giải tỏa áp lực đĩa đệm hiệu quả. Mức độ tiêu thụ năng lượng được tối ưu hóa, đảm bảo thời lượng hoạt động liên tục trong cả ngày làm việc. Ứng dụng Android kết nối Firebase đồng bộ dữ liệu mượt mà, không gặp hiện tượng mất kết nối. Sản phẩm có khả năng ứng dụng rộng rãi cho học sinh, sinh viên và nhân viên văn phòng. Trong tương lai, mô hình có thể phát triển thêm các thuật toán học máy để tự động học thói quen vận động của từng người. Thiết bị cũng có thể tích hợp cảm biến nhịp tim hoặc nhiệt độ cơ thể để mở rộng ứng dụng y sinh. Đồ án của sinh viên ĐH SPKT TP.HCM đã chứng minh giải pháp điều chỉnh tư thế công nghệ cao hoàn toàn khả thi.

4.1. Khả năng ứng dụng lâm sàng và hỗ trợ thể thao

Thiết bị mở ra tiềm năng lớn trong lĩnh vực hỗ trợ phục hồi chức năng và thể thao chuyên nghiệp. Liệu pháp rung cơ học tác động sâu lên các sợi cơ cạnh cột sống, giúp giảm co thắt cơ sau vận động nặng. Người làm việc văn phòng thường xuyên ngồi lâu có thể sử dụng đai để duy trì trạng thái thư giãn cơ lưng. Trong vật lý trị liệu, thiết bị hỗ trợ theo dõi mức độ tiến triển của bệnh nhân thoái hóa đốt sống cổ hoặc thắt lưng. Khả năng cảnh báo rung chủ động giúp xây dựng phản xạ giữ lưng thẳng tự nhiên mà không phụ thuộc vào nẹp cứng.

4.2. Hướng phát triển và thương mại hóa sản phẩm

Đề tài tốt nghiệp tại ĐH SPKT TP.HCM sở hữu nền tảng vững chắc để chuyển giao công nghệ thương mại. Trong các phiên bản tiếp theo, phần cứng có thể tích hợp mạch dẻo nhằm tăng tính thẩm mỹ và cảm giác nhẹ nhàng. Nhóm nghiên cứu có kế hoạch huấn luyện mô hình trí tuệ nhân tạo trên dữ liệu cảm biến để nhận diện chuyển động phức tạp. Thuật toán sẽ phân biệt rõ giữa cúi nhặt đồ tạm thời và thói quen ngồi khom lưng bệnh lý. Ngoài ra, việc cải tiến vỏ bọc chống thấm nước giúp nâng cao độ bền của thiết bị trong sinh hoạt hằng ngày.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hiện tượng gù cột sống ngực và sai lệch tư thế đang có xu hướng gia tăng ở nhiều nhóm đối tượng, đặc biệt là học sinh, sinh viên, nhân viên văn phòng và người đang trong giai đoạn phục hồi chức năng sau chấn thương. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ thói quen ngồi làm việc kéo dài, sử dụng thiết bị điện tử liên tục sai tư thế và lối sống ít vận động. Việc duy trì tư thế cong gập lưng hoặc chúi đầu về phía trước trong thời gian dài làm thay đổi trục sinh lý của cột sống, gây phân bố lực không đều lên hệ cơ xương khớp, dẫn đến đau mãn tính vùng cổ vai gáy, thoái hóa đĩa đệm và suy giảm dung tích thông khí của phổi.

Trên thị trường hiện nay, các giải pháp hỗ trợ tư thế được chia thành hai nhóm chính nhưng đều bộc lộ những nhược điểm rõ rệt:

• Các loại đai định hình cơ học truyền thống hoạt động hoàn toàn thụ động bằng cách dùng lực căng của dây đai để kéo giữ vai và lưng. Phương pháp này gây cảm giác gò bó, khó chịu khi sử dụng lâu và không giúp người dùng hình thành ý thức chủ động duy trì tư thế đúng khi tháo đai.
• Một số thiết bị điện tử thông minh thương mại (tiêu biểu như Upright GO 2 hay đai rung Kyphosis) đã tích hợp cảm biến cảnh báo rung, tuy nhiên các dòng máy này thường có giá thành rất cao, thiếu khả năng đồng bộ dữ liệu toàn diện lên cơ sở dữ liệu đám mây hoặc chưa tích hợp chức năng hỗ trợ giảm mỏi cơ tại chỗ.

Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài "Thiết kế và thi công đai chống gù lưng điện tử" được thực hiện bởi nhóm sinh viên ngành Kỹ thuật Y Sinh, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm phát triển một thiết bị hỗ trợ chỉnh tư thế chủ động, chi phí hợp lý, tích hợp công nghệ Internet vạn vật (IoT) và cơ chế massage giảm mỏi vùng thắt lưng.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Phát triển thiết bị đeo hỗ trợ điều chỉnh tư thế ngồi đúng, hạn chế tình trạng gù lưng ở người sử dụng.
2. Tích hợp cảm biến gia tốc nhằm theo dõi tư thế theo thời gian thực và phát tín hiệu âm thanh cảnh báo khi phát hiện góc nghiêng vượt ngưỡng cho phép.
3. Thiết lập kết nối không dây với ứng dụng di động để hiển thị thông số, lưu trữ lịch sử sai tư thế và tiếp nhận lệnh điều khiển.
4. Tích hợp cụm động cơ rung massage điều khiển bằng độ rộng xung (PWM) với các chế độ tùy chỉnh để hỗ trợ thư giãn cơ vùng thắt lưng sau thời gian ngồi lâu.
5. Góp phần nâng cao sức khỏe cột sống cho học sinh, sinh viên và nhân viên văn phòng.

Quá trình thực hiện đề tài gồm 10 nội dung kỹ thuật chính:

• Khảo sát các dòng thiết bị chống gù hiện có trên thị trường, phân tích ưu nhược điểm.
• Tính toán và lựa chọn module vi điều khiển, cảm biến và linh kiện chấp hành phù hợp.
• Thiết kế sơ đồ khối chức năng và sơ đồ nguyên lý toàn mạch.
• Thu thập dữ liệu và kiểm nghiệm độ chính xác của cảm biến đo góc nghiêng.
• Xây dựng ứng dụng di động giao tiếp với thiết bị trên nền tảng Android.
• Thiết kế mô hình cơ khí, hộp chứa mạch điện và cụm massage gắn trên đai.
• Lập trình firmware điều khiển vi điều khiển, xử lý thuật toán lọc và truyền nhận dữ liệu.
• Thi công mạch in PCB, lắp ráp hoàn thiện phần cứng và hiệu chỉnh hệ thống.
• Viết báo cáo tổng kết toàn diện khóa luận tốt nghiệp.
• Hoàn thiện sản phẩm và bảo vệ đồ án tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Góc nghiêng tư thế cột sống ngực của người dùng trong trạng thái ngồi; các giải pháp phần cứng nhúng, cảm biến đo chuyển động và thuật toán đồng bộ dữ liệu đám mây.
• Giới hạn hệ thống: Thiết bị có kích thước vật lý hộp điều khiển là 10 cm x 6 cm x 4 cm, sử dụng màn hình hiển thị OLED 1.3 inch kết hợp dây đai đeo lưng. Cảm biến gia tốc chịu ảnh hưởng nhất định từ nhiễu dao động cơ học. Ứng dụng điều khiển được xây dựng tương thích với hệ điều hành Android. Thời gian hoạt động liên tục của nguồn pin thiết kế ước tính đạt từ 2 đến 8 giờ tùy thuộc vào chế độ hoạt động và cường độ kích hoạt massage.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận kết hợp giữa kiến thức y sinh học về hệ vận động với kỹ thuật điện tử, vi xử lý và công nghệ phần mềm nhúng:

• Cơ sở giải phẫu và sinh lý tư thế: Dựa trên các nghiên cứu y học (Medical News Today, 2023; Viện Y học Ứng dụng Việt Nam, 2021), tư thế ngồi đúng đòi hỏi giữ cột sống ở trạng thái thẳng hàng tự nhiên, đầu và cổ nằm trên trục dọc, vai thả lỏng, khớp khuỷu tay gập góc 90 độ và bàn chân đặt phẳng trên sàn. Khi ngồi sai (cúi gập lưng, vẹo người), các đốt sống chịu áp lực lệch tâm, làm căng giãn dây chằng quá mức và suy giảm lưu thông máu vùng cơ lưng.
• Tác động sinh lý của massage rung: Liệu pháp rung cơ học sử dụng dao động cưỡng bức để kích thích thụ thể thần kinh cơ, hỗ trợ làm giãn các bó cơ căng cứng, kích thích tăng lưu lượng tuần hoàn máu ngoại biên, tăng cường oxy và dưỡng chất nuôi dưỡng mô, đồng thời giảm cảm giác đau mỏi vùng thắt lưng sau thời gian tĩnh tại kéo dài.
• Nguyên lý đo góc nghiêng bằng cảm biến gia tốc: Hệ thống xác định tư thế dựa trên việc đo gia tốc trọng lực $g$ ($9{,}81\text{ m/s}^2$) trên ba trục tọa độ không gian $X, Y, Z$. Hai góc thành phần cốt lõi được tính toán gồm góc Pitch ($\theta$ - góc xoay quanh trục $X$, biểu thị độ cúi gập trước hoặc ngửa sau) và góc Roll ($\phi$ - góc xoay quanh trục $Y$, biểu thị độ nghiêng sang trái hoặc sang phải): $$\theta = \arctan\left(\frac{A_x}{\sqrt{A_y^2 + A_z^2}}\right)$$ $$\phi = \arctan\left(\frac{A_y}{\sqrt{A_x^2 + A_z^2}}\right)$$ Trong đó $A_x, A_y, A_z$ là số liệu gia tốc đọc được từ các trục đo của cảm biến gia tốc.
• Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM): Phương pháp điều khiển công suất động cơ rung DC không làm thay đổi điện áp nguồn thông qua việc biến thiên chu kỳ làm việc (Duty Cycle). Công suất tiêu thụ trung bình cấp cho động cơ được xác định qua công thức: $$P_{\text{Avg}} = \frac{\text{Duty Cycle}}{100} \times P_{\text{max}} = \frac{\text{Duty Cycle}}{100} \times \frac{V^2}{R}$$
• Kiến trúc truyền thông và lưu trữ dữ liệu: Ứng dụng giao thức kết nối mạng không dây Wi-Fi chuẩn 802.11 b/g/n tích hợp trên chip ESP32, cho phép kết nối internet và giao tiếp với nền tảng Firebase Realtime Database theo kiến trúc NoSQL. Dữ liệu trạng thái góc nghiêng, cảnh báo và cấu hình ngưỡng được đồng bộ hai chiều tức thời giữa phần cứng và ứng dụng di động. Giao tiếp giữa vi điều khiển và các module ngoại vi (cảm biến, màn hình hiển thị) sử dụng chuẩn truyền thông nối tiếp hai dây I2C (SDA, SCL).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng xuyên suốt:

• Thiết kế, mô phỏng và thi công phần cứng điện tử từ mức sơ đồ nguyên lý đến mạch in thực tế.
• Lập trình nhúng vi điều khiển theo cấu trúc máy trạng thái kết hợp đọc ngắt định kỳ.
• Đo kiểm thực nghiệm các thông số góc nghiêng trên mô hình tĩnh và trên cơ thể người dùng ở các tư thế chuẩn và tư thế lỗi.
• Khảo sát người dùng bằng bảng hỏi bán cấu trúc nhằm đánh giá nhu cầu thực tế và mức độ hài lòng về tính năng sản phẩm.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống đai chống gù lưng điện tử là một thiết bị y sinh nhúng tích hợp liên ngành giữa phần cứng điều khiển, cơ khí vỏ hộp và phần mềm di động.

Sơ đồ khối chức năng của hệ thống gồm 6 khối cơ bản:

1. Khối xử lý trung tâm: Sử dụng module ESP-WROOM-32 (nhân ESP32-D0WDQ6, bộ nhớ 520 KB SRAM, 4 MB Flash, xung nhịp 80 - 240 MHz). Module chịu trách nhiệm tiếp nhận dữ liệu I2C từ cảm biến, tính toán góc Pitch/Roll, so sánh với ngưỡng cài đặt, phát tín hiệu cảnh báo ra còi buzzer, xuất đồ họa ra OLED, điều khiển xung PWM đến động cơ và duy trì kết nối Wi-Fi để cập nhật Firebase.
2. Khối cảm biến: Sử dụng module MPU6050 tích hợp bộ cảm biến gia tốc 3 trục (dải đo tùy chọn $\pm 2g$ đến $\pm 16g$) và con quay hồi chuyển 3 trục cùng bộ xử lý chuyển động số (DMP), kết nối với ESP32 qua chân $D21$ (SDA) và $D22$ (SCL).
3. Khối cảnh báo: Sử dụng còi buzzer 5V kết nối với chân digital $D5$ của vi điều khiển, phát tín hiệu âm thanh tức thời khi góc nghiêng vượt ra ngoài giới hạn an toàn.
4. Khối hiển thị: Màn hình OLED 1.3 inch (độ phân giải $128 \times 64$ điểm ảnh, màu trắng, góc nhìn trên 160 độ, giao tiếp I2C chung bus với MPU6050) hiển thị trạng thái kết nối, góc nghiêng hiện tại, số lần cảnh báo và chế độ hoạt động.
5. Khối động cơ massage: Gồm hai động cơ rung trục lệch tâm FF030 (điện áp 1.5 - 6 VDC, công suất cực đại 1.8W, dòng danh định 0.3A, tốc độ tối đa 12000 RPM) đặt tại vị trí thắt lưng, được điều khiển bởi module mạch cầu H L298 mini (chịu dòng tối đa 2A/kênh). ESP32 xuất tín hiệu điều khiển qua 4 chân digital $D26, D25, D33, D32$ kết nối tương ứng với các chân $IN1, IN2, IN3, IN4$ của L298 mini để điều khiển hai chế độ rung (rung liên tục hoặc rung xen kẽ).
6. Khối nguồn: Nguồn cấp sơ cấp gồm hai cell pin Lithium-ion 18650 mắc nối tiếp ($7{,}4\text{ V}$, dung lượng $2600\text{ mAh}$), tích hợp mạch sạc cân bằng và bảo vệ pin 2S 4A cùng mạch hiển thị 4 mức dung lượng pin ($25%, 50%, 75%, 100%$). Điện áp $7{,}4\text{ V}$ được đưa qua mạch giảm áp xung XL4005 (hiệu suất 90%, tần số $300\text{ kHz}$) để hạ áp ổn định xuống 5V cung cấp cho toàn bộ hệ thống.

STT	Tên linh kiện / Module	Điện áp hoạt động	Số lượng	Dòng tiêu thụ thiết kế
1	Module vi điều khiển ESP-WROOM-32	5V (ổn áp xuống 3.3V)	1	260 mA
2	Còi cảnh báo Buzzer	5V	1	25 mA
3	Cảm biến gia tốc MPU6050	5V	1	5 mA
4	Màn hình hiển thị OLED 1.3 inch	5V	1	30 mA
5	Động cơ rung FF030	5V	2	600 mA (2 x 300 mA)
6	Mạch điều khiển động cơ L298 mini	5V	1	450 mA
Tổng	Toàn bộ hệ thống	5V	7	1370 mA

Công suất tiêu thụ cực đại của hệ thống được tính toán: $$P_{\text{tổng}} = U \times I = 5\text{ V} \times 1{,}37\text{ A} = 6{,}85\text{ W}$$ Thời gian hoạt động lý thuyết liên tục ở tải cực đại: $$t = \frac{A \times V \times \eta}{P} = \frac{2{,}6\text{ Ah} \times 7{,}4\text{ V} \times 0{,}7}{6{,}85\text{ W}} \approx 1{,}96\text{ giờ}$$ Khi thiết bị vận hành thực tế ở chế độ giám sát (không bật massage liên tục), thời lượng pin duy trì trong khoảng từ 6 đến 8 giờ.

Thi công phần cứng và phần mềm:

• Mạch in PCB được thiết kế nguyên lý bằng phần mềm Altium, sau đó bố trí linh kiện và vẽ mạch hai lớp trên phần mềm Proteus với kích thước $75\text{ mm} \times 70\text{ mm}$. Mạch được gia công thủ công bằng phương pháp ép nhiệt và ăn mòn hóa học, kiểm tra thông mạch, ngắn mạch trước khi hàn linh kiện.
• Hộp bảo vệ mạch trung tâm và hộp chứa cụm động cơ rung được gia công hoàn thiện, mặt dưới của hộp động cơ bố trí các gai massage nổi tiếp xúc trực tiếp vào vùng cơ thắt lưng để truyền rung động tối ưu.
• Phần mềm vi điều khiển được biên dịch bằng Arduino IDE. Ứng dụng di động viết trên nền tảng Android Studio hỗ trợ nhận dữ liệu đồng bộ thời gian thực từ Firebase Realtime Database, hiển thị biểu đồ tư thế, cho phép người dùng thay đổi ngưỡng góc cảnh báo và tùy chỉnh chế độ massage.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài, nêu bật sự cần thiết của một thiết bị hỗ trợ chỉnh tư thế cột sống tích hợp công nghệ điện tử và IoT. Tác giả xác định rõ ràng mục tiêu tổng quát, 10 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể, các giới hạn kỹ thuật của hệ thống về kích thước ($10\text{ cm} \times 6\text{ cm} \times 4\text{ cm}$), độ ổn định của cảm biến, tính tương thích nền tảng Android, cũng như thời lượng pin dự kiến. Cuối chương là tóm tắt bố cục tổng thể của báo cáo tốt nghiệp gồm 6 chương.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương 2 tập trung hệ thống hóa cơ sở khoa học y sinh và kỹ thuật điện tử:

• Phân tích định nghĩa, nguyên nhân gây gù cột sống ngực và ảnh hưởng tiêu cực của việc sai tư thế kéo dài đối với hệ vận động và hô hấp. Trình bày tiêu chuẩn tư thế ngồi đúng theo hướng dẫn y khoa.
• So sánh toàn diện 3 dòng sản phẩm đại diện trên thị trường: đai cơ học truyền thống, đai rung Kyphosis và thiết bị Upright GO 2, chỉ ra khoảng trống về giá thành và tính năng kết hợp massage mà đề tài cần giải quyết.
• Trình bày cơ sở toán học của thuật toán xác định góc Pitch và Roll từ dữ liệu gia tốc trọng trường $A_x, A_y, A_z$.
• Trình bày cơ chế sinh lý của liệu pháp massage rung đối với việc giảm co thắt cơ và cải thiện vi tuần hoàn máu vùng thắt lưng; nguyên lý điều khiển công suất bằng kỹ thuật băm xung PWM.
• Nêu rõ nguyên lý hoạt động của chip Wi-Fi ESP32, cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase Realtime Database và giao thức truyền thông nối tiếp I2C.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 đi sâu vào các bước tính toán kỹ thuật và lựa chọn giải pháp phần cứng:

• Xây dựng sơ đồ khối hệ thống và định nghĩa chức năng của từng khối.
• Lập các bảng so sánh lựa chọn linh kiện dựa trên các tiêu chí kỹ thuật: so sánh vi điều khiển (chọn ESP-WROOM-32 thay vì Arduino Uno hay PIC16F887 nhờ hiệu năng cao và có Wi-Fi/BLE); so sánh cảm biến (chọn MPU6050 thay vì MPU9250 do tối ưu chi phí và kích thước); so sánh khối hiển thị (chọn OLED 1.3 inch thay vì LCD 1602 hay TFT 1.8 inch); so sánh động cơ (chọn FF030 thay vì động cơ rung tròn nhờ mô-men rung mạnh); so sánh driver (chọn L298 mini chịu dòng 2A).
• Lập bảng tính toán dòng tiêu thụ của toàn bộ linh kiện ($1370\text{ mA}$), tính toán công suất tiêu thụ cực đại ($6{,}85\text{ W}$) và tính toán dung lượng nguồn pin 18650 ($2600\text{ mAh}$, $7{,}4\text{ V}$) qua mạch hạ áp XL4005.
• Thiết kế sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh liên kết toàn bộ hệ thống.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả chi tiết quá trình hiện thực hóa thiết bị:

• Quy trình chế tạo bo mạch PCB kích thước $75\text{ mm} \times 70\text{ mm}$ bằng kỹ thuật ủi nhiệt, ăn mòn hóa chất và hàn lắp linh kiện.
• Thiết kế và chế tạo hộp cơ khí: hộp chứa mạch điều khiển chính và hộp chứa động cơ massage có gai nổi tiếp xúc cơ thể.
• Xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính (Main Program Flowchart), lưu đồ thuật toán chương trình con đo góc nghiêng phát hiện sai tư thế và lưu đồ chương trình con điều khiển massage.
• Thiết kế giao diện đồ họa người dùng (UI) trên ứng dụng Android bằng Android Studio, thiết lập kết nối đồng bộ API với Firebase.
• Biên soạn tài liệu hướng dẫn vận hành thiết bị và lập bảng dự toán chi phí chế tạo mô hình thực tế.

Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương 5 trình bày toàn bộ số liệu đo đạc thực nghiệm và điều tra xã hội học:

• Đo kiểm độ chính xác của cảm biến MPU6050 trên bàn thử nghiệm ở các góc nghiêng xác định theo trục $X$ và trục $Y$.
• Thử nghiệm lâm sàng tính năng phát hiện tư thế trên người thật ở các trạng thái: ngồi thẳng lưng, cúi người về phía trước, ngửa người ra sau, nghiêng người sang trái và nghiêng người sang phải.
• Kiểm tra hoạt động của chức năng massage rung với hai chế độ điều khiển qua ứng dụng di động.
• Trình bày kết quả khảo sát người dùng bao gồm hai phần: khảo sát nhu cầu thực tế trước khi dùng và khảo sát đánh giá độ hài lòng sau khi trải nghiệm sản phẩm (về thời gian phản hồi, giao diện ứng dụng, chức năng massage và độ ổn định tổng thể của thiết bị).

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các kết quả đạt được so với mục tiêu ban đầu, chỉ rõ các hạn chế tồn tại của thiết bị (nhiễu cảm biến khi di chuyển, kích thước hộp cơ khí, ứng dụng chưa đa nền tảng) và đề xuất các giải pháp nâng cấp cụ thể cho giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn diện việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị đai chống gù lưng điện tử kết hợp chức năng massage với các kết quả cụ thể:

• Chế tạo phần cứng hoàn chỉnh: Thiết kế thành công bo mạch điều khiển PCB nhỏ gọn ($75\text{ mm} \times 70\text{ mm}$), tích hợp đồng bộ vi điều khiển ESP-WROOM-32, cảm biến MPU6050, màn hình OLED 1.3 inch, mạch L298 mini điều khiển hai động cơ FF030, còi buzzer và hệ thống quản lý nguồn pin sạc 2S 18650 qua mạch giảm áp XL4005.
• Xây dựng phần mềm và ứng dụng IoT: Lập trình thuật toán tính toán góc nghiêng Pitch và Roll theo thời gian thực; thiết lập kết nối mạng không dây và đồng bộ dữ liệu hai chiều lên Firebase Realtime Database; xây dựng thành công ứng dụng Android cho phép người dùng theo dõi số lần sai tư thế, xem giá trị góc nghiêng trực tiếp, cài đặt ngưỡng kích hoạt còi báo và điều khiển linh hoạt hai chế độ massage rung.
• Kết quả thực nghiệm: Thực nghiệm đo lường góc nghiêng của cảm biến MPU6050 trên hai trục $X$ và $Y$ cho thấy cảm biến phản hồi nhanh và chính xác với góc nghiêng thực tế của cơ thể. Hệ thống kích hoạt cảnh báo âm thanh chính xác khi người dùng vi phạm tư thế (nghiêng trước, nghiêng sau, nghiêng trái, nghiêng phải vượt ngưỡng định trước). Cụm massage rung phản hồi tốt với các mức PWM khác nhau, tạo độ rung cơ học rõ rệt lên vùng thắt lưng.

So với các giải pháp hiện nay, đóng góp của đề tài thể hiện ở các điểm sau:

• Kết hợp thành công giữa cơ chế phòng ngừa chủ động (phát hiện và cảnh báo sai tư thế bằng cảm biến IMU) với cơ chế hỗ trợ điều trị/thư giãn cơ tại chỗ (massage rung điều khiển xung PWM tại vùng thắt lưng), giải quyết đồng thời hai vấn đề: hình thành thói quen ngồi đúng và giải tỏa co cứng cơ.
• Tích hợp khả năng số hóa dữ liệu tư thế qua nền tảng đám mây Firebase và ứng dụng di động, khắc phục nhược điểm của các loại đai cơ học và đai điện tử độc lập thông thường vốn không lưu trữ được dữ liệu sử dụng.
• Tối ưu hóa chi phí sản xuất phần cứng thông qua việc lựa chọn các module linh kiện phổ biến nhưng có hiệu năng cao, mở ra tiềm năng thương mại hóa sản phẩm với mức giá dễ tiếp cận hơn nhiều so với các thiết bị ngoại nhập như Upright GO 2.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận đã thẳng thắn ghi nhận những hạn chế kỹ thuật trong quá trình triển khai:

• Cảm biến gia tốc MPU6050 vẫn chịu ảnh hưởng của nhiễu rung động động học khi người dùng đi lại hoặc cử động cơ thể nhanh, đôi khi dẫn đến hiện tượng cảnh báo nhầm nếu chưa có thuật toán bù lọc chuyên sâu.
• Thời lượng pin của thiết bị khi hoạt động liên tục với công suất tối đa (bật đồng thời Wi-Fi và hai động cơ rung) chỉ đạt khoảng 2 giờ; thời lượng 6 đến 8 giờ chỉ đạt được khi người dùng sử dụng ở chế độ theo dõi tư thế thông thường.
• Ứng dụng điều khiển mới chỉ phát triển trên nền tảng Android, chưa hỗ trợ người dùng thiết bị di động chạy hệ điều hành iOS hoặc nền tảng Web.
• Kích thước khối điều khiển ($10\text{ cm} \times 6\text{ cm} \times 4\text{ cm}$) và cụm hộp động cơ massage vẫn còn tương đối dày, tạo cảm giác hơi cộm khi người dùng mặc áo ôm sát hoặc tựa lưng vào ghế cứng.

Các định hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo được nhóm tác giả đề xuất:

• Tích hợp thuật toán lọc Kalman hoặc bộ lọc bù (Complementary Filter) kết hợp dữ liệu giữa gia tốc kế và con quay hồi chuyển để triệt tiêu nhiễu động học, nâng cao độ chính xác khi nhận diện tư thế trong môi trường di động.
• Nâng cấp phần cứng bằng cách sử dụng các linh kiện dán (SMD) và thiết kế vỏ hộp công thái học siêu mỏng nhằm tăng tính thẩm mỹ và độ thoải mái khi đeo.
• Lập trình chế độ quản lý năng lượng thông minh trên ESP32 (ứng dụng chế độ Light Sleep và Deep Sleep khi người dùng ngồi yên ổn định) để kéo dài thời lượng pin.
• Phát triển ứng dụng đa nền tảng (Flutter hoặc React Native) để hỗ trợ cả iOS và Android, đồng thời bổ sung thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI/Machine Learning) phân tích thói quen ngồi để đưa ra khuyến nghị rèn luyện cột sống cá nhân hóa cho từng người dùng.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

• Sinh viên và nhà nghiên cứu ngành Kỹ thuật Y Sinh, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông: Tài liệu cung cấp quy trình hoàn chỉnh từ khâu tính toán lựa chọn linh kiện, thiết kế sơ đồ nguyên lý, thi công bo mạch PCB hai lớp đến khâu lập trình xử lý tín hiệu cảm biến sinh học/vận động.
• Người phát triển các hệ thống IoT y tế và thiết bị đeo (Wearable Devices): Cung cấp giải pháp mẫu về việc sử dụng vi điều khiển ESP32 giao tiếp với cảm biến quán tính IMU qua bus I2C, kỹ thuật điều khiển công suất động cơ bằng PWM và phương thức đồng bộ hóa dữ liệu thời gian thực lên Firebase Realtime Database.
• Phần đáng tham khảo nhất: Chương 3 (phương pháp tính toán dòng, công suất toàn mạch và cơ sở lựa chọn linh kiện kỹ thuật) cùng Chương 4 (lưu đồ giải thuật điều khiển phân tầng và quy trình chế tạo mạch in thực tế).

Câu hỏi thường gặp

1. Đai chống gù điện tử trong đề tài sử dụng nguyên lý nào để phát hiện tư thế ngồi sai của người dùng?
Hệ thống sử dụng cảm biến gia tốc 3 trục MPU6050 để đo thành phần gia tốc trọng lực $g$ ($9{,}81\text{ m/s}^2$) tác động lên các trục $X, Y, Z$. Vi điều khiển ESP32 sử dụng hàm lượng giác arc-tangent để tính toán hai góc nghiêng: góc Pitch ($\theta$ - góc xoay quanh trục $X$, thể hiện độ cúi gập trước/ngửa sau) và góc Roll ($\phi$ - góc xoay quanh trục $Y$, thể hiện độ nghiêng trái/phải). Khi các góc này vượt quá ngưỡng cài đặt trên ứng dụng, vi điều khiển kích hoạt còi buzzer phát âm thanh cảnh báo.

2. Công suất tiêu thụ của hệ thống được tính toán như thế nào và thời lượng sử dụng pin kéo dài bao lâu?
Tổng dòng tiêu thụ cực đại của toàn bộ hệ thống là $1370\text{ mA}$ ở điện áp 5V, tương ứng với công suất tiêu thụ cực đại $P = 6{,}85\text{ W}$ (trong đó hai động cơ rung tiêu thụ $600\text{ mA}$, vi điều khiển ESP32 tiêu thụ $260\text{ mA}$, driver L298 mini tiêu thụ $450\text{ mA}$, còi buzzer $25\text{ mA}$, màn hình OLED $30\text{ mA}$ và MPU6050 tiêu thụ $5\text{ mA}$). Nguồn điện gồm 2 pin 18650 mắc nối tiếp ($7{,}4\text{ V}$, $2600\text{ mAh}$) hạ áp qua module XL4005. Thiết bị có thời gian sử dụng liên tục ở tải cực đại khoảng 2 giờ; ở chế độ hoạt động bình thường, pin duy trì được từ 6 đến 8 giờ.

3. Cơ chế massage thư giãn vùng thắt lưng được cấu tạo và điều khiển như thế nào?
Khối massage gồm hai động cơ rung trục lệch tâm FF030 (tốc độ tối đa 12000 RPM) đặt trong hộp cơ khí có gắn gai massage tiếp xúc vùng thắt lưng. Động cơ được kéo bởi module mạch cầu H L298 mini (chịu dòng 2A/kênh). Vi điều khiển ESP32 phát tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) qua 4 chân digital ($D26, D25, D33, D32$) tới driver L298 mini, cho phép người dùng tùy chỉnh cường độ rung và lựa chọn hai chế độ rung: rung liên tục hoặc rung xen kẽ thông qua ứng dụng di động.

4. Dữ liệu tư thế và trạng thái thiết bị được đồng bộ với điện thoại qua phương thức nào?
Module ESP-WROOM-32 kết nối mạng không dây Wi-Fi để truyền nhận dữ liệu với nền tảng điện toán đám mây Firebase Realtime Database. Mọi thay đổi về giá trị góc nghiêng, trạng thái cảnh báo, số lần sai tư thế và trạng thái massage đều được đồng bộ tức thời hai chiều. Ứng dụng Android viết bằng Android Studio sẽ truy cập Firebase để cập nhật thông tin hiển thị lên giao diện người dùng và gửi lệnh điều khiển cấu hình ngược trở lại vi điều khiển.

5. Khóa luận sử dụng các tiêu chí nào để lựa chọn vi điều khiển ESP-WROOM-32 thay vì các dòng vi điều khiển khác?
Nhóm tác giả đã so sánh ESP-WROOM-32 với Arduino Uno và PIC16F887. ESP-WROOM-32 được chọn nhờ các ưu thế kỹ thuật: xung nhịp cao (80 - 240 MHz so với 16 MHz của Arduino Uno và 20 MHz của PIC16F887), bộ nhớ lớn (520 KB SRAM và 4 MB Flash), sở hữu 30 chân GPIO hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp (UART, SPI, I2C, PWM) và tích hợp sẵn cả Wi-Fi chuẩn 802.11 b/g/n lẫn Bluetooth BLE, đáp ứng hoàn hảo yêu cầu kết nối IoT mà không cần gắn thêm module truyền thông ngoài.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Thiết kế và thi công đai chống gù lưng điện tử" của nhóm tác giả ngành Kỹ thuật Y Sinh đã giải quyết thành công bài toán giám sát và hỗ trợ điều chỉnh tư thế ngồi thông qua mô hình thiết bị đeo thông minh. Sản phẩm kết hợp hài hòa giữa cơ chế đo góc nghiêng thời gian thực bằng cảm biến MPU6050, cảnh báo âm thanh qua còi buzzer, đồng bộ dữ liệu đám mây Firebase lên ứng dụng Android và tích hợp cụm massage rung kép giảm mỏi thắt lưng bằng xung PWM. Các kết quả tính toán phần cứng, chế tạo mạch in PCB và thử nghiệm thực tế đã chứng minh tính khả thi, độ ổn định của thiết bị, tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển các thiết bị y tế cá nhân hóa và công nghệ chăm sóc sức khỏe cột sống trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục của đề tài. - Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương này trình bày lý thuyết về các phương pháp liên quan đến đề tài và các thiết bị hiện có trên thị trường. - Chương 3: Tính Toán và Thiết kế Chương này trình bày cơ sở để chọn linh kiện, thiết kế sơ đồ khối, chức năng cho từng khối, nguyên lý hoạt động của mỗi khối và sơ đồ nguyên lý toàn mạch,. - Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương này trình bày quá trình các bước thi công của mô hình.

Đồng thời thể hiện phần lưu đồ cho từng chức năng của mô hình, dự toán kinh phí thi công và viết hướng dẫn sử dụng. - Chương 5: Kết Quả, Nhận xét và Đánh giá Chương này trình bày kết quả của mô hình, khảo sát và đánh giá về hoạt động của mô hình. - Chương 6: Kết Luận và hướng phát triển Chương này trình bày kết luận về mô hình, ưu nhược điểm và hướng phát triển của mô hình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong chương này tập trung làm rõ cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài. Bên cạnh đó, chương cũng trình bày các giải pháp phổ biến hiện có, nguyên lý đo góc nghiêng bằng cảm biến gia tốc, cơ chế massage và tác động sinh lý của massage hỗ trợ thư giãn vùng thắt lưng.1 TÌNH TRẠNG GÙ LƯNG VÀ ẢNH HƯỞNG 2.1 Tình trạng gù lưng Gù lưng, hay còn gọi là gù cột sống, là hiện tượng cột sống ngực bị cong ra trước quá mức, dẫn đến biến dạng tư thế ở vùng lưng trên. Đây là một tình trạng có thể gặp ở nhiều lứa tuổi, từ trẻ sơ sinh đến người cao tuổi.

Ở người lớn tuổi, gù lưng thường phát sinh do giảm mật độ xương, gây ra lún xẹp các đốt sống ngực, trong khi ở trẻ em và thanh thiếu niên, nguyên nhân thường liên quan đến dị tật bẩm sinh hoặc rối loạn phát triển xương cột sống theo thời gian [9]. Ở mức độ nhẹ, hiện tượng gù lưng có thể không gây ra triệu chứng rõ rệt. Độ cong nhẹ ở phần lưng trên được xem là sinh lý bình thường. Tuy nhiên, khi độ cong vượt quá mức cho phép, người bệnh có thể gặp phải các biểu hiện như đau lưng, cứng cơ vùng lưng, mệt mỏi và suy giảm chức năng vận động.

Gù cột sống có thể hình thành từ nhiều nguyên nhân khác nhau [10] , bao gồm: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Gãy đốt sống do chấn thương hoặc lún xẹp: Các đốt sống bị tổn thương, đặc biệt ở người bị loãng xương, có thể làm tăng độ cong bất thường của cột sống. - Loãng xương: Đây là nguyên nhân phổ biến gây gù ở người cao tuổi, đặc biệt là phụ nữ sau mãn kinh, do làm xương giòn và dễ biến dạng. - Thoái hóa đĩa đệm: Khi đĩa đệm mất nước và co lại theo tuổi tác, chúng làm giảm chiều cao giữa các đốt sống, gây tăng độ cong cột sống.

- Dị tật bẩm sinh hoặc rối loạn di truyền: Một số trẻ có thể bị gù do cột sống không phát triển đầy đủ từ khi còn trong bụng mẹ. - Tư thế sai kéo dài: Thói quen sinh hoạt như ngồi cúi gập người, mang vác vật nặng không đúng tư thế, hoặc sử dụng bàn ghế không phù hợp trong thời gian dài cũng là nguyên nhân dẫn đến gù lưng. Gù lưng có thể do nhiều nguyên nhân nhưng nguyên nhân chủ yếu là do sai tư thế kéo dài.