本发明专利技术涉及用于人体压力分布测量的压力敏感结构，至少包括传感器阵列，传感器阵列(300)包括至少一个用于检测压力的第一传感单元(310)以及至少一个第二传感单元(320)，在第一传感单元(310)和第二传感单元(320)发生形变和/或接触面积发生变化的情况下，其受到的力而产生的形变或者与层面(700)接触面积的变化对应转换为电阻的变化，或在若干第一传感单元(310)之间，和/或第一传感单元(310)与第二传感单元(320)之间的电路连接关系发生变化；基于电阻、电流和/或电压的变化获取第一传感单元(310)的压力相关信息。本发明专利技术利用能够与第一传感单元联动的第二传感单元来精确地获取压力面积，准确地、高灵敏地表征压力影响较小的动缘区域。小的动缘区域。小的动缘区域。
【技术实现步骤摘要】
一种用于人体压力分布测量的压力敏感结构
[0001]本专利技术是申请号为202011207540.9，申请日为2020年11月3日，申请名称为一种用于测量人体压力性损伤的压力传感装置的专利技术专利的分案申请。
[0002]本专利技术涉及压力损伤检测
，尤其涉及一种用于人体压力分布测量的压力敏感结构。
技术介绍
[0003]压力性损伤又称压力性溃疡、褥疮，最新指南指出其是由于局部组织长期受压，发生持续缺血、缺氧、营养不良而致组织溃烂坏死。对于压力性损伤的预防和检测，由最初的各种床垫(气垫床、水床、翻身枕)到压力测试毯，为长久以来仅依靠主观检测(Bradon量表)增加了检测的客观性。
[0004]例如，公开号为CN105942981B的中国专利文献公开了一种人体压力分布测量系统，至少包括弹性缓冲层、压力测量装置和位于该弹性缓冲层下方的支撑件；其中压力测量装置包括加载所述弹性缓冲层与所述支撑件之间，用于测量所述弹性缓冲层的下表面各个分布点的压力值的力敏传感器组，；用于将所述力敏传感器组生成的传感信号放大的信号放大模块；用于将所述信号放大模块输出的放大传感信号转换为数字信号的A/D转换器模块；用于将所述数字信号还原成所述弹性缓冲层上表面各个分布点的压力值的数据处理模块以及用于显示所述弹性缓冲层上表面各个分布点的压力值的压力显示模块；其中，所述力敏传感器组、信号放大模块、A/D转换器模块、数据处理模块和压力显示模块依次串联连接；所述力敏传感器组还用于：在支撑件的各个部分依次上升再下降的过程中测量所述弹性缓冲层的下表面各个分布点的压力值。该专利将弹性缓冲层下表面各个分布点的压力还原为弹性缓冲层上表面各个分布点的压力，从而获得人体压力分布。但是该专利提供的压力测量装置采用弹性缓冲层以及支撑件构成，其机械性能在柔性上存在局限，无法测量剪切力，在人体压力冲击下造成的折叠或者扭曲会严重影响测量的准确性，而且在而且其透气性也较差，长期使用也会造成压力性损伤。
[0005]例如，公开号为CN107607233A的中国专利文献公开了一种基于电容材料和气囊矩阵的人体压力分布测量方法，包括以下步骤：1、在柔性材料上设置电极阵列，所述柔性材料下面设置气囊矩阵；2、人体躺在柔性材料上，采集位于人体位置下方的电极阵列检测得到的电容信号以及气囊矩阵检测得到的气囊压力信号；3、将电容信号和气囊压力信号同信号放大模块进行放大，将所述信号放大模块输出的放大电容信号转换为数字电容信号和数字气囊压力信号；4、对数字电容信号进行处理建立人体睡姿图像，根据数字气囊压力信号获得人体各部分的压力分布情况，根据获得的人体各部位的压力分布情况建立人体睡姿压力图像。但是该上专利提供的人体压力分布测量方法采用气囊的方式采集压力信号，而气囊采集压力信号的是冲击式，需要长期充电，而且噪声比较大，会影响病人和其他人员休息。
[0006]基于以上采用刚性材料的压力传感器存在的限制，现有测量人体压力分布的传感
器采用具有可拉伸、可形变的柔性压力传感器，其突出的特点是薄和软。柔性压力传感器包括电容式传感器、电阻式传感器、压电电阻式传感器、采用新型材料的传感器等。新型材料可以是导电橡胶、银纳米粒子、石墨烯、金属及其氧化物纳米材料、半导体等新型敏感材料。
[0007]例如采用直接转移法将银纳米离子制备在聚二甲基硅氧烷(PDMS)或者聚苯乙烯(PS)等材料作为薄膜衬底，从而形成敏感层薄膜，其传感原理是在压力应变下，薄膜产生微裂纹的开闭，进而引起电阻的变化。例如，可以基于单壁碳纳米管(SWCNT)、PDMS薄膜等组成柔性压力传感器。
[0008]例如，文献[1]练芸路.柔性力学传感器的结构设计、制备和性能研究[D].2020.公开了一种聚合物衬底的双面结构的柔性力学传感器，以聚乙烯亚胺/还原氧化石墨烯(PEI/rGO)为敏感层，从而制备具有不同衬底结构的柔性压力传感器。该传感器灵敏度的提升主要由于其正图案产生的局部应变分布增强、背面拉胀结构产生的负泊松比特性。该文献还公开了基于银纳米线(AgNWs)导电网络的柔性压力传感织物。
[0009]例如，文献[2]孙腾.柔性织物应变传感器的设计制备及性能研究[D].2020.公开了基于无尘布良好的拉伸恢复等物理特性，以及还原氧化石墨烯(rGO)优异的电学特性，并借助抗坏血酸(L
‑
AA)还原氧化石墨烯(GO)，实现了柔性织物应变传感器的进一步制备，得到了具有良好的线性应变负响应、较低迟滞、较快的响应速度、检测限较低且重复性较好的柔性力学传感器。
[0010]例如，公开号为CN111060238A的中国专利文献公开了一种电阻式柔性压力传感器的制备方法，包括：1、提供第一柔性衬底，采用激光刻蚀所述第一柔性衬底的一表面，形成至少两种高度的微结构；2、在所述第一柔性衬底带有所述微结构的表面形成导电层，得到第一柔性基板；3、提供第二柔性基板，其中，所述第二柔性基板包括第二柔性衬底以及设于所述第二柔性衬底一表面上的电极；以及将所述第二柔性基板层叠设置于所述第一柔性基板上，且使所述电极与所述导电层相接处，得到电阻式柔性压力传感器。
[0011]但是以上公开的用于人体压力分布测量的柔性压力传感器均聚焦于传感器的灵敏度、检测限、迟滞性、传感范围等关于压力传感器的准确性方面的参数，但没有考虑到人体压力分布中压力面积准确监测的问题，也没有考虑到如何根据人体压力分布评估目标人群的移动能力、活动能力的问题。因此，需要对现有技术进行改进以准确地确定人体压力分布中的压力面积，从而能够客观地评估目标人群的移动能力，进而客观、准确地预防和检测压力性损伤。
[0012]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0013]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种用于测量人体压力性损伤的压力传感装置，至少包括传感器阵列。所述传感器阵列包括至少一个第一传感单元和至少一个第二传感单元。第一传感单元用于检测压力。第二传感单元用于检测所述第一传感单元产生的作用力。第二传感单元能够通过所述作用力在面层发生形变或未发生形变的状态下检测与所
述面层的接触面积。目前的压力传感装置只能检测压力性损伤发生因素的一小部分，即现有技术聚焦于压力传感器的厚度、可弯曲程度、灵敏度、检测限、迟滞性、传感范围等关于压力传感器的准确性方面的参数，这种检测指标仅是得到所测得压力，而对于压力面积尤其是压力作用的边缘区域的表征比较模糊甚至无法表征，这种基于单一压力的检测指标在评估压力性损伤时需要配合大量的主观指标而无法客观化评估，很大程度影响了压力性损伤的预防和检测，使其不能得到有效的控制，对于医疗成本和医务工作者工作量的减少不能提供有效的帮助。本专利技术基于以上问题，除了利用第一传感单元检测压力指标外，还利用能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，至少包括传感器阵列(300)，所述传感器阵列(300)包括至少一个用于检测压力的第一传感单元(310)以及至少一个第二传感单元(320)，在第一传感单元(310)和第二传感单元(320)发生形变和/或接触面积发生变化的情况下，其受到的力而产生的形变或者与层面(700)接触面积的变化对应转换为电阻的变化，或在若干第一传感单元(310)之间，和/或第一传感单元(310)与第二传感单元(320)之间的电路连接关系发生变化；基于电阻、电流和/或电压的变化获取第一传感单元(310)的压力相关信息。2.根据权利要求1所述的用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，所述第二传感单元(320)配置为能够在压力下传感所述第一传感单元(310)对所述第二传感单元(320)产生的作用力以及由面层(700)产生的形变共同导致的所述第二传感单元(320)与所述面层(700)接触面积的变化。3.根据权利要求1或2所述的用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，所述第二传感单元(320)相对面层(700)的至少一侧与面层(700)不平行且不垂直，从而第二传感单元(320)与面层(700)不平行且不垂直的一侧能够在第一传感单元(310)的作用力下改变与面层(700)之间的角度。4.根据权利要求1～3任一项所述的用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，第一传感单元(310)至少包括第一段体(311)和第二段体(312)，所述第一段体(311)与面层(700)的第一表层(710)连接/接触，所述第二段体(312)与面层(700)的第二表层(720)连接/接触，所述第一段体(311)和所述第二段体(312)连接，或者所述第一段体(311)和所述第二段体(312)是一体成形的。5.根据权利要求1～4任一项所述的用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，所述第一段体(311)和所述第二段体(312)按照在第一传感单元(310)承受压力的情况下，横截面逐渐变大，其径向产生一定的位移的方式设置，从而所述第一传感单元(310)产生一作用力，所述第一传感单元(310)将该作用力传感至所述第二传感单元(320)以用来评估该作用力对其周围局域的影响。6.根据权利要求1～5任一项所述的用于人体压力分布测量的压力敏感结构，其特征在于，所述第一段体(311)和所述第二段体(312)的设置方式至少包括：所述第一段体(311)的第三方向的截面面积沿所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马玉霞，韩琳，燕芳红，王玉坦，张园园，李思君，苏文丽，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：
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