基于力平衡的床体压力分布测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于力平衡的床体压力分布测试系统，包括有床体，床体上叠置有测力台、床垫、薄膜式压力分布传感器，床体中设置有采集电路，薄膜式压力分布传感器中压力传感器分布密度不同。本发明所采集的数据真实可靠，进而得出的分析结果符合实际情况。
【专利说明】基于力平衡的床体压力分布测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压力测试系统领域，具体是一种基于力平衡的床体压力分布测试系 统。
【背景技术】
[0002] 床体压力测试可用于测量用户在床体上人体各部分重量分布情况，从而可根据人 体各部分重量分布情况分析出适合用户的床体结构数据、睡姿、床垫等信息，以及分析出适 合用户的睡眠方案。现有技术床体压力测试系统一般是通过在床体上设置均匀分布的压力 传感器进行测量的，由于人体中各部分所占重量、体积各不相同，因此传统床体压力测试系 统中通过均匀分布的等分压力传感器进行测试不符合人体结构特征，根据所测得的数据分 析出的各个数据和方案与实际偏差较大。
[0003] 传统的等分压力分布传感器是指所有的压力分布传感器在A区、B区、C区或者其 它任意区域，单个压力分布传感器都是同一种形状、尺寸、额定满量程。不论区域的面积怎 样变化，单个压力分布传感器都是相同的形状、尺寸、额定满量程、只是分布数量的不同。其 中单个压力分布传感器可以是长方形、正方形或者是异型。不论单个压力分布传感器是长 方形、正方形或者是异型，在后端都是统一采集、同步完成。每个区域的传感器的额定满量 程、尺寸、形状一致，采集电路行列固化。不同区域、点阵密度、尺寸形状、额定满量程的压力 分布传感器是通过多个采集器单元同步实现，相应的组件较多，成本高、标定调试工作量巨 大，系统容错率低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于力平衡的床体压力分布测试系统，以解 决现有技术床体压力测量不符合人体结构特征的问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为： 基于力平衡的床体压力分布测试系统，包括有床体，其特征在于：床体上从下至上依次 叠置有以应变式力传感器作为测量部件的测力台、床垫、薄膜式压力分布传感器，床体中设 置有采集电路，测力台、薄膜式压力分布传感器分别接入采集电路，所述薄膜式压力分布传 感器中的多个压力传感器呈阵列式分区域等分压力分布，即薄膜式压力分布传感器划分为 多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器形状、尺寸及额定满量程相同，处于不同区域 的压力传感器形状、尺寸及额定满量程不相同。
[0006] 所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述薄膜式压力分布 传感器中的多个压力传感器呈阵列式分区域非等分压力分布，即薄膜式压力分布传感器划 分为多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器的形状、尺寸及额定满量程不同，不同区 域内的多个压力传感器的形状、尺寸及额定满量程不同。
[0007] 所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述采集电路包括 UNIX嵌入式系统、可扩充行列扫描电路、信号放大调理电路、选通电路、信号放大电路、信 号输出模块、电源管理模块，所述电源管理模块接入UNIX嵌入式系统的电源端口，所述可 扩充行列扫描电路的控制端、选通电路的控制端分别接入UNIX嵌入式系统的控制端口，所 述薄膜式压力分布传感器接入可扩充行列扫描电路的输入端，可扩充行列扫描电路的输出 端与信号放大调理电路的输入端连接，信号放大调理电路的输出端与选通电路的输入端连 接，选通电路的输出端接入UNIX嵌入式系统的采集端口，所述测力台中传感器接入信号放 大电路的输入端，信号放大电路的输出端接入UNIX嵌入式系统的采集端口，所述信号输出 模块接入UNIX嵌入式系统的输出端口，UNIX嵌入式系统通过信号输出模块与外部显示终 端交互通讯连接。
[0008] 所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述信号输出模块采 用支持WIFI无线数据传输的以太网接口。
[0009] 所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述信号输出模块还 包括蓝牙模块。
[0010] 所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述床体上依次叠置 有床垫、薄膜式压力分布传感器，还包括有多个设置为垫脚的测力传感器，多个测力传感器 分别垫设在床体中床腿底部支撑床腿，且多个测力传感器分别接入采集电路中信号放大电 路的输入端。
[0011] 本发明中，采用薄膜式压力分布传感器测量人体各部分重量分布及长度数据，由 于薄膜式压力分布传感器中传感器分布对应人体结构划分为不同区域，不同区域中的传感 器分布形状不同、行或列点阵密度不同，这样设置符合人体结构特征，所采集的数据真实可 靠，进而得出的分析结果符合实际情况。本发明可用于人体各部分重量分布测量，同时根据 薄膜式压力传感器中压力印迹分布对人体各部分长度进行测量，具有测量方便、测量可信 度高的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明整体结构散视图。
[0013] 图2为本发明中薄膜式压力分布传感器中压力传感器分布示意图，其中： 图2a为分区域等分压力分布传感器分布示意图，图2b为非等分压力分布传感器分布 示意图。
[0014] 图3为本发明测力台设置为垫脚时结构散视图。
[0015] 图4为本发明采集电路结构框图。
【具体实施方式】
[0016] 如图1所示，基于力平衡的床体压力分布测试系统，包括有床体1，床体1上从下 至上依次叠置有以应变式力传感器作为测量部件的测力台2、床垫3、薄膜式压力分布传感 器4,床体1中设置有采集电路，测力台2、薄膜式压力分布传感器4分别接入采集电路，薄 膜式压力分布传感器4中的多个压力传感器呈阵列式分区域等分压力分布，即薄膜式压力 分布传感器4划分为多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器形状、尺寸及额定满量 程相同，处于不同区域的压力传感器形状、尺寸及额定满量程不相同。
[0017] 如图2a所示。分区域等分压力分布是指在不同区域的压力分布传感器，尺寸、形 状不同。在同一区域内（同一区域可以根据要求划分）单个压力分布传感器都是同一种形 状、尺寸、额定满量程。不论区域的面积怎样变化，单个压力分布传感器都是相同的形状、尺 寸、额定满量程。只是分布数量的不同。其中单个压力分布传感器可以是长方形、正方形或 者是异型。唯一不同的是在不同区域的单个压力分布传感器的形状、尺寸、额定满量程不 同。可以统一采集、同步完成。以图2a中的A区为例，在A区中的所有压力分布传感器都是 相同的尺寸、形状。假设A区单个压力分布传感器的尺寸、形状为al，B区单个压力分布传 感器的尺寸、形状为bl，C区单个压力分布传感器的尺寸、形状为cl。那么al尹bl尹cl。 可以统一采集A区、B区、C区的数据，采集的行列数以最大数叠加（al+ bl+ cl);压力分布 传感器的额定满量程可以不一致，在后端都是单一的采集器完成(而非不同点阵密度的传 感器通过多个采集器同步实现)，以便节约材料、加工、标定、调试、安装成本。相应的行扫描 采集处理方案也可采用列采集处理方案；不同区域的压力分布传感器额定满量程可以不一 致。
[0018] 薄膜式压力分布传感器4中的多个压力传感器呈阵列式分区域非等分压力分布， 即薄膜式压力分布传感器4划分为多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器的形状、 尺寸及额定满量程不同，不同区域内的多个压力传感器的形状、尺寸及额定满量程不同。
[0019] 如图2b所示。非等分压力分布传感器是指压力分布传感器不仅在不同区域的尺 寸、形状、额定满量程不同，而且在单一区域内的每个压力分布传感器的尺寸、形状、额定满 量程也不同。假设A区域第一行的传感器宽度为al，第二行的传感器宽度为a2,第N行的 传感器宽度为an。 al尹a2尹an。第一列的传感器宽度为列1，第二列的传感器宽度为 列2,第N列的传感器宽度为列η。列1尹列2尹列η。这样可以得出区域内的所有单个压 力分布传感器尺寸和形状都不相同。假设每个区域的行列宽度都不一样，同理可以得出不 仅每个区域的压力分布传感器尺寸、形状、额定满量程都不相同，而且在单一区域内的所有 压力分布传感器尺寸、形状、额定满量程都可以有所不同。不论单个压力分布传感器是长方 形、正方形或者是异型，采集的列数以最大数叠加（al、a2、an的最大数+ bl、b2、bn的最大 数+ cl、c2、cn的最大数），在后端都是单一的采集器完成(而非不同点阵密度的传感器 通过分布式同步采集），以便节约材料、加工、标定、调试、安装成本。不同区域的压力分布 传感器额定满量程可以不一致。相应的行扫描采集处理方案也可采用列采集处理方案；每 个单个压力分布传感器的额定满量程设计可以不一致，以满足丰富的应用需求。
[0020] 如图4所示，采集电路包括UNIX嵌入式系统、可扩充行列扫描电路、信号放大调理 电路、选通电路、信号放大电路、信号输出模块、电源管理模块，所述电源管理模块接入UNIX 嵌入式系统的电源端口，所述可扩充行列扫描电路的控制端、选通电路的控制端分别接入 UNIX嵌入式系统的控制端口，所述薄膜式压力分布传感器接入可扩充行列扫描电路的输入 端，可扩充行列扫描电路的输出端与信号放大调理电路的输入端连接，信号放大调理电路 的输出端与选通电路的输入端连接，选通电路的输出端接入UNIX嵌入式系统的采集端口， 所述测力台中传感器接入信号放大电路的输入端，信号放大电路的输出端接入UNIX嵌入 式系统的采集端口，所述信号输出模块接入UNIX嵌入式系统的输出端口，UNIX嵌入式系统 通过信号输出模块与外部显示终端交互通讯连接。
[0021] 信号输出模块采用支持WIFI无线数据传输的以太网接口。
[0022] 信号输出模块还包括蓝牙模块。
[0023] 如图3所示。床体上依次叠置有床垫、薄膜式压力分布传感器，还包括有多个设置 为垫脚的测力传感器，多个测力传感器分别垫设在床体中床腿底部支撑床腿，且多个测力 传感器分别接入采集电路中信号放大电路的输入端。
[0024] 本发明为力+压力分布采集结构，统一实时采集、基于力量反馈校验。所采用的薄 膜式压力分布传感器中压力传感器分布点阵不同于传统的均布分布（正方形)，可米用统一 行列呈不等分切割，也可采用不同点阵密度组合，一次成型，同一调理。
[0025] 本发明可完成头、手臂、肩、腰背、臀部、大腿、小腿的体重分布，并基于压力分布分 析得出的舒适度指数，推荐选择合适的床体结构、床垫、睡姿。
[0026] 同时本发明基于压力印迹的空间分布，可个性化获取人体的臂长、手掌、肩宽、腰 宽、下肢长数据，推荐合适的睡眠方式和健康方案。
[0027] 同时本发明可进行躺位平衡态、躺坐转移的评估和训练， 同时本发明基于压力分布信息的长时段检测和累计，可进行防褥疮评估、重症监护的 护理报警提示。
【权利要求】
1. 基于力平衡的床体压力分布测试系统，包括有床体，其特征在于：床体上从下至上 依次叠置有以应变式力传感器作为测量部件的测力台、床垫、薄膜式压力分布传感器，床体 中设置有采集电路，测力台、薄膜式压力分布传感器分别接入采集电路，所述薄膜式压力分 布传感器中的多个压力传感器呈阵列式分区域等分压力分布，即薄膜式压力分布传感器划 分为多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器形状、尺寸及额定满量程相同，处于不同 区域的压力传感器形状、尺寸及额定满量程不相同。
2. 根据权利要求1所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述薄 膜式压力分布传感器中的多个压力传感器呈阵列式分区域非等分压力分布，即薄膜式压力 分布传感器划分为多个区域，处于同一区域内的多个压力传感器的形状、尺寸及额定满量 程不同，不同区域内的多个压力传感器的形状、尺寸及额定满量程不同。
3. 根据权利要求1所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述采 集电路包括UNIX嵌入式系统、可扩充行列扫描电路、信号放大调理电路、选通电路、信号放 大电路、信号输出模块、电源管理模块，所述电源管理模块接入UNIX嵌入式系统的电源端 口，所述可扩充行列扫描电路的控制端、选通电路的控制端分别接入UNIX嵌入式系统的控 制端口，所述薄膜式压力分布传感器接入可扩充行列扫描电路的输入端，可扩充行列扫描 电路的输出端与信号放大调理电路的输入端连接，信号放大调理电路的输出端与选通电路 的输入端连接，选通电路的输出端接入UNIX嵌入式系统的采集端口，所述测力台中传感器 接入信号放大电路的输入端，信号放大电路的输出端接入UNIX嵌入式系统的采集端口，所 述信号输出模块接入UNIX嵌入式系统的输出端口，UNIX嵌入式系统通过信号输出模块与 外部显示终端交互通讯连接。
4. 根据权利要求3所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述信 号输出模块采用支持WIFI无线数据传输的以太网接口。
5. 根据权利要求3所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所述信 号输出模块还包括蓝牙模块。
6. 根据权利要求1或3所述的基于力平衡的床体压力分布测试系统，其特征在于：所 述床体上依次叠置有床垫、薄膜式压力分布传感器，还包括有多个设置为垫脚的测力传感 器，多个测力传感器分别垫设在床体中床腿底部支撑床腿，且多个测力传感器分别接入采 集电路中信号放大电路的输入端。
【文档编号】A61B5/107GK104207792SQ201410318371
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】宋箭 申请人:宋箭