CN114209303A - 人体压力监测与自适应调整系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人体压力监测与自适应调整系统，涉及人体监护技术领域，解决现有病人由于久卧身体局部血液循环不流畅产生褥疮的问题。该系统包括气囊阵列、柔性阵列压力传感器、气泵、下位机电气模块和上位机模块，柔性阵列压力传感器设置在气囊阵列上方且与下位机电气模块相连；气囊阵列包括固定壳体和气囊体，多个气囊体呈矩阵排列安装在固定壳体内，每个气囊体的进口均与气泵连通；气泵与下位机电气模块相连接。通过柔性阵列压力传感器采集到失能老人的压力，经由下位机电气模块传到上位机模块，上位机模块在监测到压力长期处于某范围内时，将信号反馈给下位机电气模块，下位机电气模块通过控制气囊体的充气放气使人体压力达到预期值。

Description

人体压力监测与自适应调整系统
技术领域
本发明涉及人体监护技术领域，尤其是涉及一种人体压力监测与自适应调 整系统。
背景技术
早期临床上预防压疮的措施是定期给病人翻身，避免人体压力长期处于某 一数值，从而预防压疮的产生。
传统的防压疮措施是医护人员对病人进行定期的翻身，或是用简单的气囊 床垫定期充放气改变人体压力。大量的护理工作对医护人员是一项重大的挑战， 因此，急需一种能够对失能老人体压进行监测和自适应调整的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种人体压力监测与自适应调整系统， 以解决现有技术中病人由于长时间以同一种姿势久卧，身体局部血液循环不流 畅，血液长时间积攒在某一部位时间太久产生褥疮的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种人体压力监测与自适应调整系统， 包括气囊阵列、柔性阵列压力传感器、气泵、下位机电气模块和上位机模块， 所述柔性阵列压力传感器设置在所述气囊阵列上方且与所述下位机电气模块相 连接以用于监测人体压力；所述气囊阵列包括固定壳体和气囊体，多个所述气 囊体呈矩阵排列安装在所述固定壳体内，每个气囊体的进口均与所述气泵相连 通；所述气泵与所述下位机电气模块相连接，所述下位机电气模块与所述上位 机模块相连接。
优选地，所述下位机电气模块包括电气箱体、设置在所述电气箱体内的收 发气囊体控制信号的单片机以及收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机， 所述气泵与所述收发气囊体控制信号的单片机相连接，所述柔性阵列压力传感 器与所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机相连接，所述收发气囊体 控制信号的单片机与所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机均与所述 上位机模块相连接。
优选地，所述气泵的进气口与外界连通，所述气泵的出气口连接有主管路， 所述主管路上连接有多个分支管路，每个分支管路连接有一个所述气囊体。
优选地，每个所述分支管路上设置有电磁阀，所述主管路上设置有单向阀。
优选地，所述单向阀与所述气泵之间的所述主管路上设置有气压传感器。
优选地，所述固定壳体包括壳体本体和设置在所述壳体本体内部的支撑梁， 多个所述支撑梁在所述壳体本体内交叉设置形成网格结构，所述支撑梁将所述 固定壳体内的空间划分为多个嵌入槽，每个所述气囊体嵌套在对应的所述嵌入 槽内。
优选地，所述气囊体通过魔术贴连接在对应的所述嵌入槽内。
优选地，所述固定壳体采用柔性材料制成，所述下位机电气箱安装在医疗 床附近或者所述下位机电气箱通过螺栓可拆卸的安装在医疗床上。
优选地，所述电气箱体内设置有隔板，所述隔板将所述电气箱体内部空间 分隔为上部空间和下部空间，所述收发气囊体控制信号的单片机安装在所述上 部空间内，所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机安装在所述下部空 间内。
优选地，所述上位机模块为PC台式电脑或笔记本电脑。
本发明提供的人体压力监测与自适应调整系统，包括气囊阵列、柔性阵列 压力传感器、气泵、下位机电气模块和上位机模块，柔性阵列压力传感器设置 在气囊阵列上方且与下位机电气模块相连接以用于监测人体压力；气囊阵列包 括固定壳体和气囊体，多个气囊体呈矩阵排列安装在固定壳体内，每个气囊体 的进口均与气泵相连通；气泵与下位机电气模块相连接，下位机电气模块与上 位机模块相连接。通过柔性阵列压力传感器采集到失能老人的压力，经由下位 机传到上位机模块，上位机模块在监测到压力长期处于某个范围内时，将信号 反馈给下位机，下位机通过控制气囊的充气放气使人体压力达到预期值。通过 不同位置气囊的充气程度产生的变形能够帮助使用者实现平躺、半躺、侧翻等 运动，并且能够促进血液循环，预防肌肉萎缩、皮肤坏死等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的人体压力监测与自适应调整系统的一张结构示 意图；
图2是本发明实施例提供的人体压力监测与自适应调整系统的另一结构示 意图(未示出柔性阵列压力传感器)。
附图标记：1、气囊阵列；11、固定壳体；12、气囊体；2、柔性阵列压力 传感器；3、下位机电气模块；4、上位机模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方 案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两 个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前 端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不 能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用 于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可 以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是 直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言， 可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1～图2，本发明提供了一种人体压力监测与自适应调整系统，包括 气囊阵列1、柔性阵列压力传感器2、气泵、下位机电气模块3和上位机模块4， 柔性阵列压力传感器2设置在气囊阵列1上方且与下位机电气模块3相连接以 用于监测人体压力；气囊阵列1包括固定壳体11和多个气囊体12，多个气囊 体12呈矩阵排列安装在固定壳体11内。
具体的，固定壳体11包括壳体本体和设置在壳体本体内部的支撑梁，本 实施例中的壳体本体为长方形，多个支撑梁固定在壳体本体内交叉设置形成网 格结构，支撑梁将固定壳体11内的空间划分为多个嵌入槽，每个气囊体12嵌 套在对应的嵌入槽内。进一步地，本实施例中的气囊阵列1采用大小为 160*160*80mm的单独气囊体12，气囊体12通过魔术贴连接在对应的嵌入槽内。 可选地，在本发明中，固定壳体11采用柔性材料制成，既起到限制气囊体12 的作用，又能够增加舒适性。
如此设置，在有某个气囊体12发生破损引起漏气时，可以单独更换单个气 囊体12，降低维修成本和维修时间。
柔性阵列压力传感器2直接放置在气囊阵列1上方，采用现有的柔性薄膜 压力传感器材料制成，共有16*16＝256个监测点位；与下位机电气箱通过线缆 连接，能够将压力数据实时传输给上位机模块4。
每个气囊体12的进口均与气泵相连通；气泵与下位机电气模块3相连接， 下位机电气模块3与上位机模块4相连接。
可选地，在本发明中，下位机电气模块3包括电气箱体、设置在电气箱体 内的收发气囊体12控制信号的单片机以及收发柔性阵列压力传感器2控制信号 的单片机，气泵与收发气囊体12控制信号的单片机相连接，柔性阵列压力传感 器2与收发柔性阵列压力传感器2控制信号的单片机相连接，收发气囊体12 控制信号的单片机与收发柔性阵列压力传感器2控制信号的单片机均与上位机 模块4相连接。本实施例中的上位机模块4为PC台式电脑或笔记本电脑。
电气箱体内设置有隔板，隔板将电气箱体内部空间分隔为上部空间和下部 空间，收发气囊体12控制信号的单片机安装在上部空间内，收发柔性阵列压力 传感器2控制信号的单片机安装在下部空间内。进一步地，下位机电气箱安装 在医疗床附近或者下位机电气箱通过螺栓可拆卸的安装在医疗床上。
气泵的进气口与外界连通，气泵的出气口连接有主管路，主管路上连接有 多个分支管路，每个分支管路连接有一个气囊体12。每个分支管路上设置有电 磁阀，主管路上设置有单向阀。单向阀与气泵之间的主管路上设置有气压传感 器，起到监测气路内部整体压力的作用。系统开机时，由位于下位机电气箱内 的收发气囊体12控制信号的单片机发出信号，为医用小型气泵充气，将气囊体 12内气压充到预定压力值。
气压传感器与收发气囊体12控制信号的单片机连接，可以通过收发气囊体 12控制信号的单片机反馈信号给上位机模块4，本实施例中的气泵、电磁阀、 单向阀都可以与收发气囊体12控制信号的单片机连接，柔性阵列压力传感器2 与收发柔性阵列压力传感器2控制信号的单片机连接，上位机模块4可以根据 气压反馈的大小和用户选择的功能调整不同区域不同位置的气囊体12的充气 气压大小。
柔性阵列压力传感器2受到压力电阻值发生变化，其数据通位于下位机电 气箱内收发柔性阵列压力传感器2控制信号的单片机串口发送给上位机模块4。 上位机模块4能够将压力数据可视化，通过云图的形式实时展示出来。
上位机模块4通过收发柔性阵列压力传感器2控制信号的单片机发送的压 力数据监测到某个或某些气囊体12的压力值在一段时间内一直保持不变或变 化不大时，给收发气囊阵列1控制信号的单片机发送放气或者充气的信号。与 此同时，调节后的压力值由上位机模块4实时监测并显示出来。当监测到主管 路内的压力值达到预期值时，上位机模块4给收发气囊阵列1控制信号的单片 机发出信号，使气泵停止给气囊体12充气或放气。
每个人卧床时的舒适度是不同的，首先要根据不同个体的感受，将气囊体 12通过手动充放气调节到让其感觉最舒适的状态，记录此时柔性阵列压力传感 器2各个点位的数据，求出平均值p，以此作为气囊体12充放气调节的参考值。 人体局部压力长期过高时容易产生褥疮，通过柔性阵列压力传感器2监测到人 体压力分布状态，在此基础上，计算单个气囊体12对应的压力传感器点位的平 均值q，当监测到的q值在大于30分钟的时间内超出p值的％10时，使对应位 置的气囊进行放气，直至q＝p。
使用过程中，可以对于头部和肩部部分的气囊体12进行充气，升高气囊体 12高度，最终形成一种如同靠垫一般的结构，将人体上半身托起，用于支撑人 的上半身，达到起仰功能；也可以对于身体某一侧的气囊体12进行充气，利用 最大升起高度的中心不断向另一侧移动时，推动身体翻转，达到翻身功能。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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以权 利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，包括气囊阵列、柔性阵列压力传感器、气泵、下位机电气模块和上位机模块，所述柔性阵列压力传感器设置在所述气囊阵列上方且与所述下位机电气模块相连接以用于监测人体压力；
所述气囊阵列包括固定壳体和气囊体，多个所述气囊体呈矩阵排列安装在所述固定壳体内，每个气囊体的进口均与所述气泵相连通；所述气泵与所述下位机电气模块相连接，所述下位机电气模块与所述上位机模块相连接。
2.根据权利要求1所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述下位机电气模块包括电气箱体、设置在所述电气箱体内的收发气囊体控制信号的单片机以及收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机，所述气泵与所述收发气囊体控制信号的单片机相连接，所述柔性阵列压力传感器与所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机相连接，所述收发气囊体控制信号的单片机与所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机均与所述上位机模块相连接。
3.根据权利要求1所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述气泵的进气口与外界连通，所述气泵的出气口连接有主管路，所述主管路上连接有多个分支管路，每个分支管路连接有一个所述气囊体。
4.根据权利要求3所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，每个所述分支管路上设置有电磁阀，所述主管路上设置有单向阀。
5.根据权利要求4所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述单向阀与所述气泵之间的所述主管路上设置有气压传感器。
6.根据权利要求1所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述固定壳体包括壳体本体和设置在所述壳体本体内部的支撑梁，多个所述支撑梁在所述壳体本体内交叉设置形成网格结构，所述支撑梁将所述固定壳体内的空间划分为多个嵌入槽，每个所述气囊体嵌套在对应的所述嵌入槽内。
7.根据权利要求6所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述气囊体通过魔术贴连接在对应的所述嵌入槽内。
8.根据权利要求6所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述固定壳体采用柔性材料制成，所述下位机电气箱安装在医疗床附近或者所述下位机电气箱通过螺栓可拆卸的安装在医疗床上。
9.根据权利要求2所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述电气箱体内设置有隔板，所述隔板将所述电气箱体内部空间分隔为上部空间和下部空间，所述收发气囊体控制信号的单片机安装在所述上部空间内，所述收发柔性阵列压力传感器控制信号的单片机安装在所述下部空间内。
10.根据权利要求1所述的人体压力监测与自适应调整系统，其特征在于，所述上位机模块为PC台式电脑或笔记本电脑。
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