一种用于急救车的智能床垫及其检测方法技术

本发明专利技术的用于急救车的智能床垫，包括床垫本体和主控电路模块；所述床垫本体包括上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层，所述信号检测层包括分布于床垫不同区域的同轴压电电缆；所述主控电路模块包括：信号调理电路，将压电电缆采集到的数据经过处理后形成模拟BCG信号；模数转换电路，将模拟BCG信号转化成数字BCG信号序列；信号传输通道划分电路，对多路数字BCG信号进行传输通道划分；控制电路，对信号传输通道划分电路出来的信号进行滤波和波形提取处理，以获取床垫上病患的生理数据，包括主控制器及外围应用模块电路。有益效果：通过分布于不同位置的压电电缆进行病患的体震信号测量，得到生理指标信息，预判疾病的发展趋势。

A kind of intelligent mattress for emergency vehicle and its detection method

【技术实现步骤摘要】
一种用于急救车的智能床垫及其检测方法
本专利技术涉及医疗急救
，尤其涉及一种用于急救车的智能床垫及其检测方法。
技术介绍
近些年来随着老年化程度和亚健康人群比例日趋严重，与普通人相比，这类人群的身体素质相对较差，极易受到一些疾病的侵袭，这些疾病往往起病突然，病情凶险，极易造成死亡的悲剧，因此对该类人群进行有效的急救措施已经迫在眉睫，而急救床作为急救过程中不可缺少的重要工具，能否发挥出其最大作用将直接影响病患的急救效果。传统的急救车功能单一，在急就过程中往往只起到载体作用。此外，在将病患送往医院的过程中，需要利用心电监护仪等医疗仪器对病患的心率、呼吸进行实时监测。因此，监测结果的准确性直接影响急救人员对于病情的判断。传统的心电监测仪在急救过程中逐渐暴露出如下问题：(1)心电监测仪在监测时需要将大量的电极贴附于病患的皮肤表面，极易引起患者的不适，另外，对于体表烧伤病人以及精神病人等特殊病患，接触式测量同样不适用。(2)心电监测仪作为专用设备，不论体积还是重量都过大，不利于急救人员进行携带，且在病患皮肤表面贴附电极也需要耗费一定时间，大大降低了急救效率。(3)大多数心电监测仪上的监测数据只能供现场人员查看，不能进行远程数据共享，就近的医院不能第一时间获取患者相关生理数据，不利于提前制定应急措施，最后降低了患者存活的机率。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决目前急救领域，传感器灵敏度和检测效率低、检测结果无法实现共享等问题，提供一种用于急救车的多功能床垫及其检测方法，具体由以下技术方案实现：所述用于急救车的智能床垫，包括床垫本体和主控电路模块；所述床垫本体包括上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层，所述上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层从上到下依次,所述信号检测层包括分布于床垫不同区域的同轴压电电缆；所述主控电路模块包括：信号调理电路，与信号检测层之间通过电缆的引出端电极进行连接，将压电电缆采集到的数据经过处理后形成模拟BCG信号；模数转换电路，将模拟BCG信号转化成数字BCG信号序列；信号传输通道划分电路，对多路数字BCG信号进行传输通道划分；控制电路，对信号传输通道划分电路出来的信号进行滤波和波形提取处理，以获取床垫上病患的生理数据，包括主控制器及外围应用模块电路。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，所述智能床垫还包括隔离层，所述信号检测层的上、下面均设置有隔离层。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，隔离层选用双面布基胶带。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，所述同轴压电电缆为四根，且均为S形或波浪形，在隔离层之间呈分散式分布。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，所述同轴压电电缆从内到外分别在内层绝缘层、内层电极层、压电材料层、外层电极层、外层绝缘层。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，所述信号调理电路包括：运算放大电路，包括运算放大器与同轴压电电缆组，所述同轴压电电缆组分别与运算放大器电连接；滤波电路，将通过运算放大电路放大处理的传感器信号进行滤波处理，包括隔直电路、50HZ陷波电路与低通滤波电路，所述传感器信号顺次经过运算放大电路、隔直电路、50HZ陷波电路。所述用于急救车的智能床垫的进一步设计在于，所述信号传输通道划分电路包括电压通道、计数器及缓存器，所述电压通道通过计数器与缓存器通信连接。采用所述用于急救车的智能床垫的检测方法，通过设置幅度阈值的方法判定是否有离床和体动事件的发生；具体包括如下步骤：首先，获取滤波后的一组数据形成数组，接着，利用函数arm_min_f32求出所述数组中的数据绝对值平均值A0，然后，通过函数arm_str_f32得到数组的标准偏差A1，如果同时满足条件：当A0<1000且A1<100时，则判断此时处于离床状态；当A0>1000且A1>500时，表明病患处于在床状态；当A0>2000且A1>1000时，则判断病患处于较大体动状态；当2000>A0>1000且A1>500时，则判断病患处于较小体动状态。采用所述用于急救车的智能床垫的检测方法，通过改进的差分阈值方法进行心率信号的提取；具体包括如下步骤：首先，通过将去噪后的BCG信号进行一阶及二阶差分的平方和运算以突出IJK波群；接着，选取一组连续、符合心率变化特点的J波峰，对J波出现的时间进行冒泡排序，继而计算出最终的心率值。采用所述用于急救车的智能床垫的检测方法，通过小波变换和自适应阈值相结合的方法对呼吸信号进行提取，具体包括如下步骤：首先对去噪后的BCG信号选择sym8小波函数进行8～10尺度的分解处理，通过对8～10尺度分解后的BCG信号进行比较，选出最优的一组信号进行重构，将重构后的信号作为呼吸信号；接着，对呼吸信号的极值点大小进行冒泡排序，选出最大值点，取所述最大值点的处为阈值，对超过阈值的极值点自动标记为呼吸波峰；最后，选取一组连续、符合呼吸节律变化特点的波峰，对波峰出现的时间进行冒泡排序，继而计算出最终的呼吸率值。本专利技术的有益效果：1)本专利技术中的用于急救车的智能床垫可实现生理信号检测功能，在急救过程中，通过分布于不同位置的同轴压电电缆进行病患的体震信号(BCG)测量，经过滤波及波形提取，得到最终的心跳、呼吸、体动等生理指标信息，急救人员通过手机蓝牙客户端可以随时调取病患一段时间内的生理数据，预判疾病的发展趋势。2)为了提高信号检测的实时性以及准确性，采用四根同轴压电电缆分别采集病患的头部、背部、双腿部的体震信号信息，并通过由FPGA为核心的信号通道划分电路进行信号传输通道的划分，由于FPGA芯片内部的IP核可进行并行可重复配置，极大的提高了信号并行处理的效率；此外，芯片内部集成的大量的逻辑门电路极大的简化了外围电路的布局布线，有效的提高了系统运行的稳定性。3)针对以往体震信号测量系统对于呼吸信号提取方面的不足，通过小波变换算法和自适应阈值算法相结合进行呼吸波形及频率的提取，提高了呼吸测量结果的准确度。4)病患的生理数据不仅可以通过手机蓝牙终端查看，也可以通过LoRa无线模块在较大区域内进行数据共享，就近医院可提前根据病患的生理指标信息协调好相关急救医生，制定有针对性的急救方案。5)本专利技术选用的同轴压电电缆采用S形走线，S形结构不仅受力较均匀，输出信号的灵敏度较高。而且不影响测量的舒适度，还使得传感器的使用寿命得到延长。更重要的是节省了成本，可进行大规模批量生产，易于被大多数医疗机构接受，此外传感器材料选用硼烯和聚偏氟乙烯(PVDF)分别作为电极层和压电层，进一步提高了传感器的灵敏度。附图说明图1是急救车整体外观图。图2是智能床垫的分层结构示意图。图3是同轴压电电缆的走线形式示意图。图4是同轴压电电缆的剖面示意图。图5是主控电路模块的电路图。图6是系统软件单次执行流程图。图7是离床及体动检测算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于急救车的智能床垫，其特征在于，包括床垫本体和主控电路模块；所述床垫本体包括上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层，所述上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层从上到下依次,所述信号检测层包括分布于床垫不同区域的同轴压电电缆；/n所述主控电路模块包括：/n信号调理电路，与信号检测层之间通过电缆的引出端电极进行连接，将压电电缆采集到的数据经过处理后形成模拟BCG信号；/n模数转换电路，将模拟BCG信号转化成数字BCG信号序列；/n信号传输通道划分电路，对多路数字BCG信号进行传输通道划分；/n控制电路，对信号传输通道划分电路出来的信号进行滤波和波形提取处理，以获取床垫上病患的生理数据，包括主控制器及外围应用模块电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于急救车的智能床垫，其特征在于，包括床垫本体和主控电路模块；所述床垫本体包括上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层，所述上布料层、信号检测层、衬底层、下布料层从上到下依次,所述信号检测层包括分布于床垫不同区域的同轴压电电缆；
所述主控电路模块包括：
信号调理电路，与信号检测层之间通过电缆的引出端电极进行连接，将压电电缆采集到的数据经过处理后形成模拟BCG信号；
模数转换电路，将模拟BCG信号转化成数字BCG信号序列；
信号传输通道划分电路，对多路数字BCG信号进行传输通道划分；
控制电路，对信号传输通道划分电路出来的信号进行滤波和波形提取处理，以获取床垫上病患的生理数据，包括主控制器及外围应用模块电路。


2.根据权利要求1所述的用于急救车的智能床垫，其特征在于，所述智能床垫还包括隔离层，所述信号检测层的上、下面均设置有隔离层。


3.根据权利要求2所述的用于急救车的智能床垫，其特征在于，隔离层选用双面布基胶带。


4.根据权利要求2所述的用于急救车的智能床垫，其特征在于，所述同轴压电电缆为四根，且均为S形或波浪形，在隔离层之间呈分散式分布。


5.根据权利要求1所述的用于急救车的智能床垫，其特征在于，所述同轴压电电缆从内到外分别为内层绝缘层、内层电极层、压电材料层、外层电极层、外层绝缘层。


6.根据权利要求1所述的用于急救车的智能床垫，其特征在于，所述信号调理电路为
运算放大电路，包括运算放大器与同轴压电电缆组，所述同轴压电电缆组分别与运算放大器电连接；
滤波电路，将通过运算放大电路放大处理的传感器信号进行滤波处理，包括隔直电路、50HZ陷波电路与低通滤波电路，所述传感器信号顺次经过运算放大电路、隔直电路、50HZ陷波电路与低通滤波电路。


7.根据权利要求1所述的用于急救车的智能床垫，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，孟辉，顾芳，谢丽君，张加宏，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32