CN115077780A - 一种体压分布检测传感系统及其检测方法 - Google Patents

一种体压分布检测传感系统及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于压力检测技术领域，提供了一种体压分布检测传感系统及其检测方法。包括多个大小一致且排成阵列状的气囊、多个气阀、1个或多个气压传感器、气泵以及气管，各所述气囊通过所述气管与各所述气阀连接，各所述气阀通过所述气管与所述气泵之间连接，所述气压传感器与所述气管连接。本发明的体压分布检测传感系统结构简单，制造成本低，可广泛应用，使用本发明的体压分布检测传感系统能够根据无人时和人躺或坐上气囊时的压差，可测得人体各处的体压。

Description

一种体压分布检测传感系统及其检测方法
技术领域
本发明属于压力检测技术领域，涉及一种体压分布检测传感系统及其检测方法。
背景技术
体压分布检测系统是测试病人坐卧时，人体与接触面之间压力的可视化工具。广泛用于测量人体在床垫或座椅上的压力分布情况，获取的信息既可以用来改进床垫的设计，床垫过硬或管软都会令人不适，过硬，压力会集中在臀部和肩胛等部位，腰部悬空，非但无法保护脊柱，肌肉亦无法得到放松，过软，身体与床垫的接触面积增加，令腰臀部出现轻微下坠，身体被迫弯曲，无法放松肌肉，容易引发腰部酸累，也可实时监测接触面压力值，记录未翻身时间，及时发出预警信号，防止长时间维持一种卧姿或坐姿，影响受压部位皮肤组织的血液循环，造成缺血、缺氧，严重的甚至会演变成溃疡，进而发生溃烂和坏死。因此，体压分布检测系统的研制不仅在许多新产品开发、产品改良、产品测试等方面也有重要的应用价值，如床垫、轮椅、驾驶椅、运动器材等，而且在临床医疗、康复等方面给病人以福音，对这些领域的研究具有重要的科学意义；另外在许多新产品开发、产品改良、产品测试等方面也有重要的应用价值，如床垫、轮椅、驾驶椅、运动器材等。而现有的体压分布检测传感系统制造成本高，限制了其应用。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种体压分布检测传感系统及其检测方法，旨在解决成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种体压分布检测传感系统，包括多个大小一致且排成阵列状的气囊、多个气阀、1个或多个气压传感器、气泵以及气管，各所述气囊通过所述气管与各所述气阀连接，各所述气阀通过所述气管与所述气泵之间连接，所述气压传感器与所述气管连接。
进一步的，所述气管包括总管和多根支管，所述气泵与所述总管相连，所述气囊与所述气阀之间、所述气阀与所述气泵之间均通过所述支管相连。
进一步的，每一所述支管与一所述气压传感器相连。
进一步的，多根所述支管与1个所述气压传感器相连。
本发明还提供一种利用如上述的体压分布检测传感系统检测体压的方法，包括以下步骤：
步骤1，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀；
步骤2，获取各所述气囊的初始气压P0，之后使所述气囊的气压初始化，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P1；
步骤3，人体躺或坐到各所述气囊上，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P2；
步骤4，获取各所述气囊的压差，并记录各所述气囊的压差值，记为矩阵P3，计算各所述气囊的压力W。
进一步的，所述步骤1和所述步骤3中的预设程序为分时复用的方式。
进一步的，所述步骤2的气压初始化的具体操作为：无人时，判断各所述气囊的初始气压P0是否处于设定的初始气压范围Pset1～Pset2内，如果存在所述气囊的气压不处于Pset1～Pset2，如果大于Pset2，则对所述气囊放气，如果小于Pset1，则通过所述气泵对所述气囊进行充气，直至所述气囊的气压处于Pset1～Pset2范围内。
进一步的，所述步骤4中的压差值的矩阵P3为P2-P1。
进一步的，所述步骤4中的压力W为P3/S，所述S为各所述气囊的横截面积。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
本发明提供的体压分布检测传感系统包括多个呈阵列状排布的气囊、气泵以及气压传感器，通过多个气管和气阀的设计，实现了一个气泵可分别对多个气囊充气的功能，并通过分时复用的方式，可使一个气压传感器可在不同的时间段内测得不同气囊的气压，减少了气压传感器的数量，从而降低了制造成本；本发明的体压分布检测传感系统结构简单，制造成本低，可广泛应用，使用本发明的体压分布检测传感系统能够根据无人时和人躺或坐上气囊时的压差，可测得人体各处的体压。
附图说明
图1是本发明提供的体压分布检测传感系统的原理图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种体压分布检测传感系统，参照图1，图1仅为示意，不为实际结构，一种体压分布检测传感系统，包括多个大小一致且排成阵列状的气囊、多个气阀、1个或多个气压传感器、气泵以及气管，各所述气囊通过所述气管与各所述气阀连接，各所述气阀通过所述气管与所述气泵之间连接，所述气压传感器与所述气管连接。
使用时，气压传感器通过分时复用的方式可对应测量每一个气囊的气压，根据气压传感器测量的气压，对应打开气泵对气囊补气或者对气囊放气(气囊上对应设置有可打开和关闭的出气口，当需要放气时打开出气口即可)以使气囊达到一个设定的初始气压，为后续准确检测体压做好准备，之后在人躺或坐至呈阵列状排布的气囊(人体躺下或坐下时，所有气囊均处于受压状态，即气囊的排布能够覆盖人体躺下或坐下时的各处)上，逐个打开气阀，气压传感器测量各气囊的压力，根据压力差即可计算出各处的体压。
其中，气压传感器是用于测量气体的绝对压强的仪器，有压电式、电容式和电阻式，内含一个对气压敏感的压力元件，气压变化时压力元件对应发生变化使电压发生变化，之后将电压进行数值转换即可测量对应的气压，可直接在市面上购得；气囊、气阀、气泵等均为常见的现有结构，均可在市面上购得。
其中，分时复用(Time Division Multiplexing，TDM)是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，能达到多路传输的目的，以时间作为信号分割传输的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠，从而使不同的信号在不同的时间内传送，在本发明实施例中的分时复用的方式是指在不同的时间段内对应打开不同的气阀，即同一时间段内打开一个气阀，如此使用一个气压传感器在不同的时间可逐个测得多个不同的气囊的气压，减少气压传感器的数量，从而降低制造成本。
其中，可对应在气囊底部设置不具弹性的支撑层，在气囊顶部设置有与气囊接触的弹性层(图中未示出)，弹性层可为柔性织物，在弹性层的外周使用具有强度的支架(图中未示出)支撑，类似于蹦床的结构，如此可使人体稳定躺或坐至各气囊上；另外，可设置控制系统(图中未示出)，可根据气压传感器的压力数据自动控制气阀的开合、气泵的启闭和气囊的放气。
具体的，所述气管包括总管和多根支管，所述气泵与所述总管相连，所述气囊与所述气阀之间、所述气阀与所述气泵之间均通过所述支管相连，管道设计合理，总管可将多根支管加以汇总之后与气泵相连，避免多根支管与气泵直接相连时长度较长、管道多易杂乱的情况发生。
具体的，每一所述支管与一所述气压传感器相连，如此通过分时复用的方式，一气压传感器可测量与一总管相连的多个气囊的气压，可减少气压传感器的数量，从而降低制造成本。
具体的，多根所述支管与1个所述气压传感器相连，如此通过分时复用的方式，一气压传感器可测量与所有气囊的气压，可进一步减少气压传感器的数量，从而进一步降低制造成本。
本发明实施例还提供一种利用如上述的体压分布检测传感系统检测体压的方法，包括以下步骤：
步骤1，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀，优选地，依次打开所述气囊对应的所述气阀；
步骤2，获取各所述气囊的初始气压P0，之后使所述气囊的气压初始化，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P1；
步骤3，人体躺或坐到各所述气囊上，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P2；
步骤4，获取各所述气囊的压差，并记录各所述气囊的压差值，记为矩阵P3，计算各所述气囊的压力W。
具体的，所述步骤1和所述步骤3中的预设程序为分时复用的方式，即在不同的时间段内打开不同的气阀，即在同一时间段内只打开一个气阀，如此在不同的时间段内，气压传感器可测量不同气囊的气压。
具体的，所述步骤2的气压初始化的具体操作为：无人时，判断各所述气囊的初始气压P0是否处于设定的初始气压范围Pset1～Pset2内，如果存在所述气囊的气压不处于Pset1～Pset2，如果大于Pset2，则对所述气囊放气，如果小于Pset1，则通过所述气泵对所述气囊进行充气，直至所述气囊的气压处于Pset1～Pset2范围内。
具体的，所述步骤4中的压差值的矩阵P3为P2-P1，即矩阵P2中的每一值与矩阵P1中的对应值的差值得到压差值矩阵P3。
具体的，所述步骤4中的压力W为P3/S，所述S为各所述气囊的横截面积，横截面积S可对应测量出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种体压分布检测传感系统，其特征在于，包括多个大小一致且排成阵列状的气囊、多个气阀、1个或多个气压传感器、气泵以及气管，各所述气囊通过所述气管与各所述气阀连接，各所述气阀通过所述气管与所述气泵之间连接，所述气压传感器与所述气管连接。
2.如权利要求1所述的体压分布检测传感系统，其特征在于，所述气管包括总管和多根支管，所述气泵与所述总管相连，所述气囊与所述气阀之间、所述气阀与所述气泵之间均通过所述支管相连。
3.如权利要求2所述的体压分布检测传感系统，其特征在于，每一所述支管与一所述气压传感器相连。
4.如权利要求2所述的体压分布检测传感系统，其特征在于，多根所述支管与1个所述气压传感器相连。
5.一种利用如权利要求1-4任一项所述的体压分布检测传感系统检测体压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀；
步骤2，获取各所述气囊的初始气压P0，之后使所述气囊的气压初始化，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P1；
步骤3，人体躺或坐到各所述气囊上，按照预设程序逐个打开所述气囊对应的所述气阀，读取各所述气囊的气压，并记录各所述气囊的气压值，记为矩阵P2；
步骤4，获取各所述气囊的压差，并记录各所述气囊的压差值，记为矩阵P3，计算各所述气囊的压力W。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤1和所述步骤3中的预设程序为分时复用的方式。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2的气压初始化的具体操作为：无人时，判断各所述气囊的初始气压P0是否处于设定的初始气压范围Pset1～Pset2内，如果存在所述气囊的气压不处于Pset1～Pset2，如果大于Pset2，则对所述气囊放气，如果小于Pset1，则通过所述气泵对所述气囊进行充气，直至所述气囊的气压处于Pset1～Pset2范围内。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4中的压差值的矩阵P3为P2-P1。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4中的压力W为P3/S，所述S为各所述气囊的横截面积。
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