一种柔性压力监测垫及压力监测方法与流程

本发明属于压力监测领域，具体涉及一种柔性压力监测垫及压力监测方法。

背景技术：

人体工程学是一门“研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。在人体工程学中有一个重要课题，即物品与人体之间的相互关系。在研究物品与人体之间的相互关系时需要监测人体对物品施加的压力，通过监测人体对物品施加的压力大小来调节设计物品造型与规格，例如：人体在平躺在床上时，头部、肩部、手臂、背部、臀部、大腿小腿等部位对床施加的压力是不同的，通过监测各个部位的压力来调节设计床面是凸起或者下凹，以及凸起或下凹的高度等。而要想获得人体对物品施加的压力就需要使用压力监测装置。

现今压力监测装置在使用时存在以下弊端：一是，只能针对单一部位进行监测，不能实现整个人体范围对物品的压力监测；二是，只能在硬性材料制成的物品上进行监测，而硬性材料本身就对人体有一个反作用力，导致监测的人体压力数据不精确；三是，在监测压力时由于每个人在身体存在形体上差异，使压力监测装置在使用时需要不断调整位置，导致要想获得广泛的人体对物品施加的压力监测数据工作量繁杂，进一步增加了制定物品行业规格的难度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种柔性压力监测垫及压力监测方法，便于携带、抗损伤能力强、应用环境广、监测压力速度快、监测压力精度高，适合在硬质或软质的床、沙发、座椅等物品中监测人体对物品施加的压力使用。

本发明的技术方案是：一种柔性压力监测垫，包括压力采集盒与压力采集板，所述压力采集盒包括外保护壳、行电极压力采集线板、列电极压力采集线板、对外接口、电源组件、固定板与信号收发装置；

所述电源组件包括充电池、控制器、供电指示灯与电源开关；所述充电池通过导线接连控制器，控制器通过导线同时接连行电极压力采集线板与列电极压力采集线板；所述对外接口与电源开关均安装在列电极压力采集线板上，供电指示灯焊接在列电极压力采集线板上，并从外保护壳上的孔中伸出；所述固定板的一端盖压在列电极压力采集线板上，另一端盖压在行电极压力采集线板上，且行电极压力采集线板位于列电极压力采集线板的下方；信号收发装置安装在固定板上，信号收发装置通过导线分别连接行电极压力采集线板、列电极压力采集线板与控制器；

所述压力采集板共有五层，从上至下依次为柔性保护套、银纤维布、薄膜压力传感器、银纤维布和柔性保护套；所述上下两层银纤维布包裹薄膜压力传感器，上下两层柔性保护套包裹在银纤维布的外部，所述薄膜压力传感器的一部分伸入压力采集盒中。

所述柔性保护套选用高分子卷材或柔性树脂制作。

所述柔性保护套单片厚度在5mm～8mm。

所述薄膜压力传感器上有行扫描线、列扫描线、走线区、行电极与列电极。

所述行扫描线与列扫描线交叉布设，行扫描线与列扫描线交叉点为压力采集点。

所述薄膜压力传感器上行电极与列电极伸入压力采集盒中，且行电极接触面向下与压力采集盒中的行电极压力采集线板接连，列电极接触面向上与压力采集盒中的列电极压力采集线板接连。

所述固定板为t型固定板，固定板的宽端盖压在列电极压力采集线板上，窄端盖压在行电极压力采集线板上，且保证行电极压力采集线板伸向列电极压力采集线板的一端与列电极压力采集线板的下方紧贴。

所述行电极压力采集线板、列电极压力采集线板上均安装有用于储存压力信息的储存器。

一种利用所述的柔性压力监测垫进行压力监测的方法，步骤如下：

1)将所述柔性压力监测垫铺设在物品表面，然后按下电源开关；

2)将外部显示设备与信号收发装置通过无线网或蓝牙配对接连；

3)人体平躺在压力采集板上，外部显示设备上实时显示监测的压力数据，压力监测结束后按下电源开关关闭。

当跳过步骤2)不接连外部显示设备时，压力采集板所监测的行扫描线与列扫描线压力数据，分别存入行电极压力采集线板、列电极压力采集线板上储存器中，在储存数据时每一次行扫描线、列扫描线监测出的压力数据同时为零时为一个存储节点，导出数据时通过信号收发装置通或对外接口导出。

本发明与现有技术相比创新之处在于：

1、通过对压力采集盒与压力采集板进行优选设计组合，制成一种柔性压力监测垫，将压力监测设计成柔性压力监测垫，解决在监测压力时由于每个人在身体存在形体上差异，使压力监测装置在使用时需要不断调整位置，导致要想获得广泛的人体对物品施加的压力监测数据工作量繁杂，进一步增加了制定物品行业规格的难度问题；

2、本发明中设计的柔性保护套与薄膜压力传感器，解决传统的压力监测装置只能在硬性材料制成的物品上进行监测，而硬性材料本身就对人体有一个反作用力，导致监测的人体压力数据不精确问题；

3、本发明中薄膜压力传感器上行扫描线、列扫描线形成交叉式多点监测模式，解决传统压力监测装置只能针对单一部位进行监测，不能实现整个人体范围对物品的压力监测问题。

4、本发明中设计的压力采集盒可确保了采集的压力监测数据的安全性与准确性。

5、本发明便于携带、抗损伤能力强、应用环境广、监测压力速度快、监测压力精度高，适合在硬质或软质的床、沙发、座椅等物品中监测人体对物品施加的压力使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为压力采集盒示意图；

图3为压力采集板示意图；

图4为本发明薄膜压力传感器示意图；

图5为应用在硬质或软质的床、沙发、座椅等物品进行压力实时数据监测过程示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚的描述，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

参见附图1～4，一种柔性压力监测垫，包括压力采集盒1与压力采集板2，所述压力采集盒1包括外保护壳3、行电极压力采集线板7、列电极压力采集线板5、对外接口11、电源组件、固定板4与信号收发装置9，所述电源组件包括充电池6、控制器10、供电指示灯13与电源开关12，所述压力采集板2共有五层，压力采集板2包括柔性保护套14、银纤维布15与薄膜压力传感器16，所述充电池6通过导线接连控制器10，控制器10接连行电极压力采集线板7与列电极压力采集线板5，所述对外接口11与电源开关12安装在列电极压力采集线板5上，行电极压力采集线板7位于列电极压力采集线板5下方，所述固定板4盖压在行电极压力采集线板7上，信号收发装置9安装在固定板4上方，信号收发装置9通过由导线连接行电极压力采集线板7、列电极压力采集线板5与控制器10，所述银纤维布15包裹薄膜压力传感器16，柔性保护套14包裹银纤维布15，所述薄膜压力传感器16有一段伸入压力采集盒1中。

优选的，所述行电极压力采集线板7、列电极压力采集线板5上有储存器8。

优选的，所述柔性保护套14选用高分子卷材或柔性树脂制作，柔性保护套14单片厚度在5mm～8mm。

优选的，所述薄膜压力传感器16上有行扫描线1607、列扫描线1604、走线区1603、行电极1602与列电极1601。

优选的，所述行扫描线1607与列扫描线1604交叉布设，行扫描线1607与列扫描线1604交叉点为压力采集点1605。

优选的，所述薄膜压力传感器16上行电极1602与列电极1601伸入压力采集盒1中，且行电极1602接触面向下与行电极压力采集线板7接连，列电极1601接触面向上与列电极压力采集线板5接连。

本发明可以应用在硬质或软质的床、沙发、座椅等物品进行压力实时数据监测，具体过程如图5所示；其中软件中预存的算法和工效学评价等级是通过大样本用户群体验测试结果得出。

经研究表明，工效学评价等级(ergonomicslevel，el)与以下几个参数有直接的对应关系，总结公式如下：

el＝k1pp+k2mf+k3ca

pp(单位kpa)：峰值压强peakpressure，如果测臀部的话，选取坐骨结节隆起最高点区域的pp值。其他部位一般选取骨性隆起点或关节生理弯曲区域；

mf(单位n)：最大压力maxforce，如果测臀部的话，选取坐骨结节隆起最高点区域的mf值。其他部位一般选取骨性隆起点或关节生理弯曲区域；

ca(单位：cm²)：接触面积contactarea，不同的人体环节，以脊柱为例，按照颈椎、胸椎、腰椎和骶椎等骨性结果进行区域划分，分别计算不同区域的接触面积。

k1，k2，k3分别为预设的系数，是通过大样本的测试人群进行基础研究得到，其中系数会根据不同的部位(臀部、腰部、背部)会有轻微的调整。

将各项工效学指标的体验结果分别赋予不同分值：很好—100分，好—80分，一般—60分，差—40分，很差—20分。根据所有体验员的体验结果，经过计算平均值获取用户体验的综合得分。

第一步、将本发明铺设在物品表面，然后按下电源开关12；

第二步、将外部显示设备与信号收发装置9通过无线网或蓝牙配对接连；

第三步、人体平躺在压力采集板2上，外部显示设备上实时显示监测的压力数据，压力监测结束后按下电源开关12关闭；

若跳过第二步不接连外部显示设备时，压力采集板2所监测的行扫描线1607与列扫描线1604压力数据，分别存入行电极压力采集线板7、列电极压力采集线板5上储存器8中，在储存数据时每一次行扫描线1607、列扫描线1604监测出的压力数据同时为零时为一个存储节点，导出数据时通过信号收发装置9通或对外接口11导出；

若供电指示灯13以3～5次/秒速度快频率闪烁时，表示充电池6电量过低，此时控制器10切断信号收发装置9供电通路，压力采集板2所监测的行扫描线1607与列扫描线1604压力数据分别存入行电极压力采集线板7、列电极压力采集线板5上的储存器8中；

充电过程中时供电指示灯13以不大于1次/秒速度慢频率闪烁，此时控制器10打开信号收发装置9供电通路。

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。