一种光纤压力探测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光纤压力探测系统，至少包括：主承托部，其置于第一探测支撑面上且其主承托部内部铺设有第一光纤传感器组，所述探测机构还包括：至少一个副承托部，其置于第二探测支撑面上且其副承托部内部铺设有第二光纤传感器组，第一光纤传感器组和第二光纤传感器组分别包括至少一个光纤光栅传感器，所述主承托部与至少一个所述副承托部沿所述压力探测机构的第一方向并列布置，并且所述第一光纤传感器组是按照至少一个光纤光栅传感器沿第一方向呈疏密波形排列的方式铺设于所述主承托部上，所述光纤光栅传感器用于检测由主承托部表面的用户躺姿变化所引起的光信号变化。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤压力探测系统
本专利技术涉及护理设备
，尤其涉及一种光纤压力探测系统。
技术介绍
现阶段对于病患或老年人的在离床判断，主要采用侵入式接触检测方法和非侵入式接触检测方法。侵入式接触检测方法，主要是通过在使用者身上接入设备，或者让使用者穿上可穿戴式设备。大部分针对使用者呼吸、心率两个指标的监测，主要是使用凝胶电极片或者可穿戴设备进行监测。但是，这种方法需要将电极片贴在人体身上或者使用者穿上可穿戴设备，大量的线路和不同设备与人体连接，使用者的体验非常不好，行动也非常不方便。比如：使用者起床时，需要拔出所有连接线。返回时，又需要自己连接上所有线，使用起来极其不方便。当使用者使用可穿戴式设备时，由于设备的形态和重量，使用者需要一直把它穿戴在身上。当天气比较炎热的时候，使用者往往不愿意穿戴这些设备。非侵入式接触检测方法主要是通过在床周围安装一些检测传感器，来检测床上使用者的状态。但是，这种方法不易携带。当使用者换到另外一张床上时，需要在新床周围重新安装这些传感器。现有技术通常使用压电式传感器检测人体活动、呼吸率和心率。压电式传感器由压电换能器陶瓷或单晶材料组成，这些材料比较坚硬，用于床垫或床上用品时影响人使用感受。且此类材料随时间推移灵敏度下降，温度升高时灵敏度下降更快，导致测量数据存在无法避免的偏差。对于离床探测，与床垫导热和患者体温相关的温漂始终是一项难题。现有技术中公开号为CN201810128650.2的专利公布了一种离床监测装置，包括：分体设置的离床感应装置和主控装置；所述离床感应装置与所述主控装置以无线通信方式连接；所述离床感应装置用于监测用户是否异常离床，并在检测到用户异常离床时，向所述主控装置发送异常离床信号；所述主控装置用于在接收到所述异常离床信号后，触发通过移动通信网络向目标移动通信用户发送报警信息。特别是肘部对床垫造成的点状压力“跳跃式变化”会经常造成局部压力剧增剧减。该专利所提供的离床监测装置试图通过设置位于床上的若干个压力传感器来检测用户的异常离床，但在实际应用时，一方面该装置无法监控使用者的正在离床状态，仅仅能在使用者已经离开病床后才能通知医护人员，达不到预期的护理效果；另一方面该装置所得到的异常离床状态是基于使用者在床体上的相关动作所引起的压力变化而得到的，但实际上，使用者的压力变化是使用者独自进行的还是家属/医护人员辅助其进行的，该装置得到的均是需要警报的异常离床状态，误报警频率太高。针对易跌倒高风险人群的自行离床行为，现有技术还提出了大量的基于在床体上所设置的压力传感器来检测用户异常离床的技术方案，但其大多数均是在探测对象已经离床的情况下才能进行警报，导致其时效性差，并且此类技术方案无法区别离床行为是在无监护还是在有监护的情况下发生，且往往误警率过高。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术基于有监护与无监护两种不同情况下采集到的压力信息间的区别，提出了同时设置有床垫与地垫的光纤压力探测系统，不仅能够对用户异常离床的趋势进行监测，在用户欲离床前就通知医护人员进行及时辅助，并且能够准确地判断离床行为是无监护还是有监护下发生的，也具有更好的时效性和警报准确性。根据本专利技术提出了一种光纤压力探测系统，该系统包括主承托部，其置于第一探测支撑面上且其主承托部内部铺设有第一光纤传感器组；所述探测系统还包括：至少一个副承托部，其置于第二探测支撑面上且其副承托部内部铺设有第二光纤传感器组；第一光纤传感器组和第二光纤传感器组分别包括沿着光纤不均匀布置的多个光纤光栅传感器，其中，所述主承托部与至少一个所述副承托部沿所述压力探测机构的第一方向并列布置，并且所述第一光纤传感器组是按照至少一个光纤光栅传感器沿第一方向呈疏密波形排列的方式铺设于所述主承托部上，所述光纤光栅传感器用于检测由位于主承托部上的探测对象所引起的光信号变化。本专利技术的光纤压力探测系统用于分析这种光信号“变化”。根据此变化，该光纤压力探测系统可以判断出用户躺姿“变化”。对光信号变化、进而压力变化的探测与分析，明显不同于现有技术对“存在与否“的判断方式。其优势不仅仅在于探测准确性和时效性，更对于本专利技术结合智能可穿戴式设备工作时，提供特征更为明显的数据，利于训练人工智能。“主承托部”指的是能够为探测对象提供支撑作用的主要部位，主承托部设置在第一探测支撑面上。“副承托部”指的是能够为探测对象提供支撑作用的次要部位，副承托部设置在第二探测支撑面上。为便于理解，以主承托部为床垫来举例说明，第一探测支撑面指的是床体，第二探测支撑面指的是地面，副承托部可以是放置在地面上的地垫。床垫与至少一个地垫沿压力探测机构的第一方向并列布置。此处的第一方向指的是使用光纤压力探测系统时，布置床垫与至少一个地垫的布置方向。第一方向即为与躺卧在病床的患者身体的长度方向相垂直的方向，相应地第二方向为躺卧在病床上的患者身体的长度方向。而沿第一方向呈疏密波形排列的至少一个光纤光栅传感器用于采集光信号变化数据，该光信号变化数据用于计算与之对应的压力变化数据，以此基于该压力变化数据来指示当前探测对象的姿势变化或姿势变化趋势。根据本专利技术的探测系统，通过对“变化”数据进行躺姿分析(二次分析)，由此来筛选出“潜在”的离床行为。这种基于“变化”数据分析的双重筛选方式显著区别于现有技术的“有”与“无”之判断，有效降低了误报警。此外，由于主承托部与副承托部的分体设计，在减少误报警的同时，仍然能够基于双信号的存在而保障报警的实时性，也能够判断出有监护人员的主动离床行为。此外，光纤光栅传感器在第一方向上和第二方向上都不均匀布置的方式反而有利于克服温漂。这些光纤光栅传感器属于相同产品，在按已知的拓扑进行布置的情况下，为了探测压力变化，需要进行减法操作。对于面状接触区域，压力大的部位往往因密切接触而具有接近体温的较高温度，温度会随压力减小而减小。这种温度减小是按特定模式完成的，会带来压力分析的较大误差。在本专利技术中，可以通过以最大压力为中心设定一组虚拟同心圆环，其中，在分析压力变化趋势时，通过同一同心圆环内的光纤光栅传感器信号的加减操作来抵消温漂，巧妙回避了难以分析的温度变化引致的温漂。虽然分析精度并非足够之高，但对于离床分析已经足够。根据一种优选实施方式，位于所述主承托部两侧的光纤光栅传感器的排列致密度大于位于所述主承托部两侧之间的光纤光栅传感器的排列致密度。与现有技术相比，例如CN104101383B所提出的多个传感器均匀布置的智能床垫，该布置方式下若传感器数量较少较为分散则使得各区域压力变化的探测准确度非常低，反之若传感器数量较多较为密集则使得需要处理的数据量陡增且成本高。对此，区别于现有技术之设置方式，本专利技术所提出的光纤压力探测系统在同步设置床垫与地垫的基础上，提出了采用呈疏密波形的传感器布置方式，在低成本下达到了高探测准确度。本申请中的“致密度”指的是主承托部(床垫)或副承托部(地垫)在第一方向上布置的光纤段的数量占床垫在第一方向上的长度的比例。床垫与地垫上的光纤均优选地以波形布置，其中，致密度即为呈波形的光纤来回U形曲折时的相邻光纤段之间的疏密程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤压力探测系统，至少包括：/n主承托部(1)，其置于第一探测支撑面上且其主承托部内部铺设有第一光纤传感器组，/n至少一个副承托部(2)，其置于第二探测支撑面上且其副承托部内部铺设有第二光纤传感器组，/n第一光纤传感器组和第二光纤传感器组分别包括至少一个光纤光栅传感器(4)，/n其特征是，/n所述主承托部(1)与至少一个所述副承托部(2)沿所述压力探测机构的第一方向并列布置，并且所述第一光纤传感器组是按照至少一个光纤光栅传感器(4)沿第一方向呈疏密波形排列的方式铺设于所述主承托部(1)上，所述光纤光栅传感器(4)用于检测由主承托部表面的用户躺姿变化所引起的光信号变化，并基于光信号变化得到的压力变化来确定用户从躺姿到离床的可能性。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤压力探测系统，至少包括：
主承托部(1)，其置于第一探测支撑面上且其主承托部内部铺设有第一光纤传感器组，
至少一个副承托部(2)，其置于第二探测支撑面上且其副承托部内部铺设有第二光纤传感器组，
第一光纤传感器组和第二光纤传感器组分别包括至少一个光纤光栅传感器(4)，
其特征是，
所述主承托部(1)与至少一个所述副承托部(2)沿所述压力探测机构的第一方向并列布置，并且所述第一光纤传感器组是按照至少一个光纤光栅传感器(4)沿第一方向呈疏密波形排列的方式铺设于所述主承托部(1)上，所述光纤光栅传感器(4)用于检测由主承托部表面的用户躺姿变化所引起的光信号变化，并基于光信号变化得到的压力变化来确定用户从躺姿到离床的可能性。


2.根据权利要求1所述的光纤压力探测系统，其特征是，位于所述主承托部(1)两侧的光纤光栅传感器(4)的排列致密度大于位于所述主承托部(1)两侧之间的光纤光栅传感器(4)的排列致密度，其中，在以所述主承托部(1)中心为原点的四象限中，四个象限的排列致密度不仅彼此镜像对称，而且也彼此轴对称。


3.根据权利要求2所述的光纤压力探测系统，其特征是，位于所述主承托部(1)一侧的所述光纤光栅传感器(4)的排列致密度在所述主承托部(1)的第一方向上呈先减小再增大的变化趋势且其在所述主承托部(1)的中心轴线处达到最小值，从而在垂直于第一方向地将所述主承托部(1)划分为沿着垂直于第一方向的第二方向延伸的至少三个区域的情况下，在平躺患者两侧具有高于中心的光纤光栅传感器(4)的排列致密度。


4.根据前述权利要求之一所述的光纤压力探测系统，其特征是，所述光纤传感器组至少包括彼此相邻的两个光纤段(10)，其中，两个光纤段(10)按照各自设置的至少一个光纤光栅传感器(4)相对彼此错落布置的方式沿所述第一方向并列布置。


5.根据前述权利要求之一所述的光纤压力探测系统，其特征是，所述光纤压力探测系统至少包括控制器壳体(12)，所述控制器壳体(12)外壁上设置至少一个控制器航空插头，所述控制器壳体内设置有至少一个耦合器(11)、至少一个光源(6)、至少一个光纤光栅解调器(5)。


6.根据前述权利要求之一所述的光纤压力探测系统，其特征是，所述光纤压力探...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德利，朱晓红，
申请(专利权)人：北京大学深圳医院，
类型：发明
国别省市：广东;44