CN117959099A - 基于传感技术的医疗床压力分布监测系统 - Google Patents
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Abstract
基于传感技术的医疗床压力分布监测系统，包括：医疗床、压力分布测量模块、处理模块以及显示模块；所述压力分布测量模块用于感测人体的压力分布，所述处理模块用于接收、分析所述压力分布测量模块的感测信息；所述显示模块用于显示压力分布信息；压力分布测量模块包括多组阵列压力单元，且多组阵列压力单元具有多个易于组装和更换的压力传感器，在内部单个检测单元失效时，可根据需要进行快速拆卸和更换，此外可根据不同尺寸的医疗床对阵列压力单元进行组装，拼接成不同尺寸的压力分布测量模块，具有较高的灵活性和适用性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗床领域，特别是涉及基于传感技术的医疗床压力分布监测系统。
背景技术
具备压力分布测量功能的医疗床，可以监测测试人员在医疗床上的压力分布，可用于压力溃疡预防、康复评估、睡眠研究、床垫设计和评估、临床诊断等。现有技术中的压力分布监测系统，多为薄膜阵列式传感系统，能够精细地检测压力的变化和分布情况，但其集成式的阵列结构，容易受到损坏或磨损，在内部单个检测单元失效时，无法根据需要进行快速拆卸和更换，造成资源的浪费。
对于体重较重的测试人员，在其上床或测试过程中会伴随着身体的扭动，会对压力分布监测系统施加扭力、横向剪切力等，造成监测系统的损坏或测试不准确，无法精确的测量压力分布信息。薄膜阵列式传感系统应对不同尺寸的医疗床，需要重新设计及制作，灵活性和适用性较差。
因此，如何在保证测量精度的前提下提供一种尺寸调节灵活、检测单元易于更换的压力分布监测系统是技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了基于传感技术的医疗床压力分布监测系统，所述监测系统包括：包括：医疗床、压力分布测量模块、处理模块以及显示模块；
所述医疗床上侧铺设有所述压力分布测量模块，所述处理模块与所述压力分布测量模块以及所述显示模块电性连接；所述压力分布测量模块用于感测人体的压力分布，所述处理模块用于接收、分析所述压力分布测量模块的感测信息；所述显示模块用于显示压力分布信息；
所述压力分布测量模块包括多组阵列压力单元以及铺设在多组所述阵列压力单元上部的柔性垫；所述阵列压力单元包括多个压力传感器以及阵列框架；多个所述压力传感器设置在所述阵列框架内部；
所述压力传感器包括由上至下依次设置的第一球体、上支撑部、导电环、下支撑部、三个上电极、三个第二球体以及下电极；所述第一球体的直径大于所述第二球体的直径；所述上支撑部、所述下支撑部为外径相同的绝缘圆柱体；所述第二球体为弹性压阻球，其阻值随球体的形变而发生变化；
所述上支撑部的上侧设置有第一半球形凹槽，所述第一球体可滚动的设置在所述上支撑部的第一半球形凹槽内；所述下支撑部的下侧均匀设置有三个第二半球形凹槽，所述下支撑部的上侧对应所述第二半球形凹槽的位置设置有三个通孔；所述第二半球形凹槽内部设置有所述上电极以及所述第二球体；所述上电极与所述第二球体接触的一侧为四分之一球形的导电罩体，所述导电罩体与所述第二球体的尺寸匹配；所述导电罩体的上部设置有导电柱，所述导电柱穿过所述通孔与所述导电环导电连接；所述上支撑部与所述下支撑部固定连接，所述导电环设置在所述上支撑部与所述下支撑部连接处的外圈。
可选的，所述导电环内部设置有圆形导电片，所述圆形导电片与所述导电环之间等距连接有三根导电梁；所述导电梁与所述导电柱导电连接。
可选的，所述上支撑部的下部设置有多个第一凸起，所述下支撑部的上部设置有多个第一凹槽；所述第一凸起与所述第一凹槽的位置对应且尺寸匹配；所述第一凹槽设置在与所述通孔不同的位置。
可选的，所述上支撑部的下部以及所述下支撑部的上部的外周分别设置有环形凹槽，所述导电环设置在所述环形凹槽的外侧；所述导电环的外径与所述上支撑部的外径相同，或，大于所述上支撑部的外径0.5-1mm。
可选的，所述阵列框架包括多个圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽用于放置所述压力传感器；所述圆柱形凹槽的直径大于所述压力传感器的最大直径；所述圆柱形凹槽内部与所述导电环对应的位置设置有导电支撑环，所述导电支撑环内圈包括多个导电的弧形支撑凸起，所述弧形支撑凸起具有弹性且内部中空，所述导电支撑环与所述导电环电性接触；所述压力传感器在受到外部横向力时，所述弧形支撑凸起产生微小形变，并具有回复力。
可选的，所述阵列框架的上部设置有L形或T形的固定端子，用于固定所述压力传感器，并对所述压力传感器施加一定的预紧力。
可选的，所述第一球体的弹性模量大于所述第二球体的弹性模量；所述第一球体及所述第二球体的外部均为光滑表面。
可选的，所述阵列框架的侧部及底部与所述导电支撑环、所述下电极对应的位置均开始有贯通小孔，导线经由所述贯通小孔实现所述压力传感器与所述处理模块的电性连接。
与现有技术相比，本发明取得了以下技术效果：
1、压力传感器通过第一球体、第二球体、导电支撑环之间的配合，卸载测试人员在上床过程或扭动过程造成的扭力或横向剪切力，使压力传感器最终只承受垂直方向压力，保证测量精度的同时增加了压力传感器的使用寿命。
2、压力分布测量模块包括多组阵列压力单元，且多组阵列压力单元具有多个易于组装和更换的压力传感器，在内部单个检测单元失效时，可根据需要进行快速拆卸和更换，此外可根据不同尺寸的医疗床对阵列压力单元进行组装，拼接成不同尺寸的压力分布测量模块，具有较高的灵活性和适用性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中压力分布测量模块多组阵列压力单元的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中多组阵列压力单元的俯视图；
图4为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中一组阵列压力单元的示意图；
图5为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中压力传感器的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中压力传感器内部导电环的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中导电支撑环的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中固定端子的结构示意图；
图9为本发明一实施例提供的基于传感技术的医疗床压力分布监测系统中一组阵列压力单元与处理模块的连接示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
如图1-2所示，本发明一实施例提供了基于传感技术的医疗床压力分布监测系统，包括：医疗床1、压力分布测量模块2、处理模块3以及显示模块4；
所述医疗床1上侧铺设有所述压力分布测量模块2，所述处理模块3与所述压力分布测量模块2以及所述显示模块4电性连接；所述压力分布测量模块2用于感测人体的压力分布，所述处理模块3用于接收、分析所述压力分布测量模块2的感测信息；所述显示模块4用于显示压力分布信息；
如图3-4所示，所述压力分布测量模块2包括多组阵列压力单元21以及铺设在多组所述阵列压力单元21上部的柔性垫；所述阵列压力单元21包括多个压力传感器22以及阵列框架23；多个所述压力传感器22设置在所述阵列框架23内部；
如图5所示，所述压力传感器22包括由上至下依次设置的第一球体221、上支撑部222、导电环223、下支撑部224、三个上电极225、三个第二球体226以及下电极232；所述第一球体221的直径大于所述第二球体226的直径；所述上支撑部222、所述下支撑部224为外径相同的绝缘圆柱体；所述第二球体226为弹性压阻球，其阻值随球体的形变而发生变化；
所述上支撑部222的上侧设置有第一半球形凹槽，所述第一球体221可滚动的设置在所述上支撑部222的第一半球形凹槽内；所述下支撑部224的下侧均匀设置有三个第二半球形凹槽，所述下支撑部224的上侧对应所述第二半球形凹槽的位置设置有三个通孔；所述第二半球形凹槽内部设置有所述上电极225以及所述第二球体226；所述上电极225与所述第二球体226接触的一侧为四分之一球形的导电罩体，所述导电罩体与所述第二球体226的尺寸匹配；所述导电罩体的上部设置有导电柱，所述导电柱穿过所述通孔与所述导电环223导电连接；所述上支撑部222与所述下支撑部224固定连接，所述导电环223设置在所述上支撑部222与所述下支撑部224连接处的外圈。
可选的，如图6所示，所述导电环223内部设置有圆形导电片2231，所述圆形导电片2231与所述导电环223之间等距连接有三根导电梁2232；所述导电梁2232与所述导电柱导电连接（如：涂覆导电胶、焊接等）。
可选的，如图5所示，所述上支撑部222的下部设置有多个第一凸起，所述下支撑部224的上部设置有多个第一凹槽；所述第一凸起与所述第一凹槽的位置对应且尺寸匹配；所述第一凹槽设置在与所述通孔不同的位置。
可选的，如图5所示，所述上支撑部222的下部以及所述下支撑部224的上部的外周分别设置有环形凹槽，所述导电环223设置在所述环形凹槽的外侧；所述导电环223的外径与所述上支撑部222的外径相同，或，略微大于所述上支撑部222的外径（如0.5-1mm）。
可选的，如图7-8所示，所述阵列框架23包括多个圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽用于放置所述压力传感器22；所述圆柱形凹槽的直径大于所述压力传感器22的最大直径；所述圆柱形凹槽内部与所述导电环223对应的位置设置有导电支撑环231，所述导电支撑环231内圈包括多个导电的弧形支撑凸起2311，所述弧形支撑凸起2311具有弹性且内部中空，所述导电支撑环231与所述导电环223电性接触；所述压力传感器22在受到外部横向力时，所述弧形支撑凸起2311产生微小形变，并具有回复力。
可选的，所述下电极232与所述圆柱形凹槽的底部固定连接。
可选的，如图8所示，所述阵列框架23的上部设置有L形或T形的固定端子233，用于固定所述压力传感器22，并对所述压力传感器22施加一定的预紧力。
可选的，所述第一球体221的弹性模量大于所述第二球体226的弹性模量；所述第一球体221及所述第二球体226的外部均为光滑表面。
可选的，如图9所示，所述阵列框架23的侧部及底部与所述导电支撑环231、所述下电极232对应的位置均开始有贯通小孔，导线经由所述贯通小孔实现所述压力传感器2与所述处理模块3的电性连接。
可选的，所述第二球体226的由粘接剂和导电微粒混合制成，所述粘接剂包括聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂或聚酯树脂；所述导电微粒为金粉、银粉、导电炭黑或石墨。
可选的，所述第二球体226与所述上电极225固定连接，或，可滚动的接触。
压力传感器22的工作原理：上电极225和下电极232之间设置有三个第二球体226，在没有受到压力时第二球体的阻值趋向于无穷大，即在没有受到压力时几乎不导通，在受到垂直压力时，第二球体226产生压缩形变且与下电极232的接触面积增大，其阻值减小，上电极225和下电极232之间的阻值随受到的压力不同而变化。
压力分布测量模块2的工作原理：待测人员躺到压力分布测量模块2上；在人体重量的作用下，压力分布测量模块2产生压缩变形，感受到压力的压力传感器的阻值发生改变；处理模块3采集每个压力传感器采集到的压力信息，获得人体-压力分布，通过显示模块4实时显示压力分布数据。压力分布测量模块2上设置多个检测点，每个检测点上设置一个压力传感器，通过线性扫描的方式获取压力分布的二维矩阵，将压力值按照压力传感器的位置信息分配到二维矩阵的对应位置。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.基于传感技术的医疗床压力分布监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：医疗床、压力分布测量模块、处理模块以及显示模块；
所述医疗床上侧铺设有所述压力分布测量模块，所述处理模块与所述压力分布测量模块以及所述显示模块电性连接；所述压力分布测量模块用于感测人体的压力分布，所述处理模块用于接收、分析所述压力分布测量模块的感测信息；所述显示模块用于显示压力分布信息；
所述压力分布测量模块包括多组阵列压力单元以及铺设在多组所述阵列压力单元上部的柔性垫；所述阵列压力单元包括多个压力传感器以及阵列框架；多个所述压力传感器设置在所述阵列框架内部；
所述压力传感器包括由上至下依次设置的第一球体、上支撑部、导电环、下支撑部、三个上电极、三个第二球体以及下电极；所述第一球体的直径大于所述第二球体的直径；所述上支撑部、所述下支撑部为外径相同的绝缘圆柱体；所述第二球体为弹性压阻球，其阻值随球体的形变而发生变化；
所述上支撑部的上侧设置有第一半球形凹槽，所述第一球体可滚动的设置在所述上支撑部的第一半球形凹槽内；所述下支撑部的下侧均匀设置有三个第二半球形凹槽，所述下支撑部的上侧对应所述第二半球形凹槽的位置设置有三个通孔；所述第二半球形凹槽内部设置有所述上电极以及所述第二球体；所述上电极与所述第二球体接触的一侧为四分之一球形的导电罩体，所述导电罩体与所述第二球体的尺寸匹配；所述导电罩体的上部设置有导电柱，所述导电柱穿过所述通孔与所述导电环导电连接；所述上支撑部与所述下支撑部固定连接，所述导电环设置在所述上支撑部与所述下支撑部连接处的外圈。
2.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述导电环内部设置有圆形导电片，所述圆形导电片与所述导电环之间等距连接有三根导电梁；所述导电梁与所述导电柱导电连接。
3.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述上支撑部的下部设置有多个第一凸起，所述下支撑部的上部设置有多个第一凹槽；所述第一凸起与所述第一凹槽的位置对应且尺寸匹配；所述第一凹槽设置在与所述通孔不同的位置。
4.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述上支撑部的下部以及所述下支撑部的上部的外周分别设置有环形凹槽，所述导电环设置在所述环形凹槽的外侧；所述导电环的外径与所述上支撑部的外径相同，或，大于所述上支撑部的外径0.5-1mm。
5.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述阵列框架包括多个圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽用于放置所述压力传感器；所述圆柱形凹槽的直径大于所述压力传感器的最大直径；所述圆柱形凹槽内部与所述导电环对应的位置设置有导电支撑环，所述导电支撑环内圈包括多个导电的弧形支撑凸起，所述弧形支撑凸起具有弹性且内部中空，所述导电支撑环与所述导电环电性接触；所述压力传感器在受到外部横向力时，所述弧形支撑凸起产生微小形变，并具有回复力。
6.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述阵列框架的上部设置有L形或T形的固定端子，用于固定所述压力传感器，并对所述压力传感器施加一定的预紧力。
7.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述第一球体的弹性模量大于所述第二球体的弹性模量；所述第一球体及所述第二球体的外部均为光滑表面。
8.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，其中，所述阵列框架的侧部及底部与所述导电支撑环、所述下电极对应的位置均开始有贯通小孔，导线经由所述贯通小孔实现所述压力传感器与所述处理模块的电性连接。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117959099B (zh) | 2024-06-18 |
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