CN108697245B - 压力监测垫 - Google Patents

Abstract

一种压力监测垫10包括第一压力传感器和第二压力传感器、控制器34，其配置成接收来自压力传感器的输入、由控制器34控制的输出工具36、38，以及电源，其中每个压力传感器包括第一电导体和第二电导体18、20、24和设置在电导体18、20、24之间的弹性电绝缘体22、26；每个电绝缘体22、26包括一个或多个缝隙28、30，当阈值压力施加到垫10上时，相邻电导体18、20、24通过所述缝隙28、30接触；第一压力传感器的电导体18、20在第一阈值压力下接触，第二压力传感器的电导体20、24在较高的第二阈值压力下接触；以及在第一电导体和/或第二压力传感器中的电导体18、20、24之间的接触经过预定时间段之后，控制器34触发来自输出工具36、38的输出。见图1。

Description

压力监测垫

技术领域

本发明涉及一种压力监测垫，用于监测有压力性溃疡风险的人。

背景技术

长时间呆在一个位置的患者，无论是住院还是在其他地方，都有患压力性溃疡的风险。虽然皮肤可以在短时间内承受高压，或者在较长时间内持续承受较低的压力，但在一个位置花费过多时间会导致皮肤毛细血管闭合，这可能引起皮肤坏死，并随后形成压力性溃疡（也称压疮或褥疮）。患有这种溃疡风险的患者包括例如老年人、截瘫患者、四肢瘫痪患者、重症患者或绝症患者。身体最常受影响的部位可能包括骶骨、尾骨、脚跟和臀部，尽管它们也可能在其他地方形成。

压力性溃疡由于软组织区域上的持续压力而产生，通常在骨突起上，可能导致其形成的一系列因素，包括但不限于：切变（皮肤保持静止但下层组织不是静止），患者皮肤和床之间的微气候（温度和水分）。出汗和失禁都会引起皮肤微气候，增加水分，并可能加剧一个或多个压力性溃疡的产生。

尽管患者的年龄和一般健康状况也会影响结果，但压力性溃疡可能需要数周才能完全愈合，而更晚期的溃疡可能永远无法完全愈合。它们在所有患者的所有阶段都是痛苦的，并且增加免疫受损感染的可能性。

压力性溃疡的早期识别可以大大增加成功治疗的机会，虽然长期以来已经知道经常翻转卧床不起的患者的技术有助于降低患病率，但这需要例如护理人员遵守翻转多个病人的定期时间表。保持健康的饮食，以及对皮肤微气候的有效管理，也可以最小化压疮对患者的影响程度。

目前，一些***使用压力传感器来检测人是坐在座位上还是坐在床上，例如，其可以进一步用于识别他们是否已经离开座位或床，或者可能的跌下。其他***监控在座椅或床上人的特定压力。

本发明的一个目的是提供一种用于减少或基本上消除上述问题的改进工具。

发明陈述

根据本发明，提供了一种压力监测垫，包括第一压力传感器和第二压力传感器；配置成接收来自压力传感器输入的控制器；由控制器控制的输出工具；以及电源，其中

每个压力传感器包括第一电导体和第二电导体，以及设置在电导体之间的弹性电绝缘体；

每个电绝缘体包括一个或多个缝隙，当阈值压力施加到垫上时，相邻的电导体通过该缝隙接触；

第一压力传感器的电导体在第一阈值压力下接触，第二压力传感器的电导体在较高的第二阈值压力下接触；以及

在经过预定时间段之后，控制器在第一压力传感器和/或第二压力传感器中的电导体之间基本接触时，触发来自输出工具的输出。

压力监测垫支撑身体的一个或多个部分，通过均匀地重新分配压力，潜在地降低了形成压力性溃疡的风险。整个垫充当双压力传感器。正常压力通过第一压力传感器检测到，过压通过第二压力传感器检测到。压力传感器基本上是压力开关，其在不同的压力阈值下启动，对应于使用垫的人体上的可接受和不可接受的压力水平。第二压力传感器可以被认为用作时间相关的压力开关。

坐在垫上压缩弹性绝缘层，使得导体可以通过缝隙接触并接通电路。然后控制器开始计时，并且在设定的时间段过去之后，而导体之间没有断开接触，启动输出工具。这会提醒坐在垫上的人（或护理人员）其长时间处于同一位置，并有可能患有压疮风险，促使其换个位置。

可以在使用垫之前定制该时间段。这是因为减少的延迟时间可能适合老年人而不是年轻人，因为他们更容易受伤。例如，从初始使用到激活输出工具的时间段可以设置为3小时、30分钟或介于它们之间的时间段。

当第二压力传感器与第一压力传感器一起工作，检测第二阈值压力时，控制器可以缩短时间段，直到输出工具被触发。

第二压力传感器在其导体接触时开始工作。这种情况发生在一个人对垫施加特别高的压力时，通常是通过骨头突起。控制器识别第二压力传感器的状态变化，并减少预定时间直到输出工具被触发。这提醒用户（或他们的护理人员）比预定的更早地移动/换个位置，从而减轻压力性溃疡产生的风险。如果绝缘层更容易允许导体接触，则第二压力传感器的操作还可以指示垫正在劣化。由于这减少了支撑，较早的提醒可能意味着垫磨损了并需要更换/翻新。

当第一压力传感器的电导体接触时，输出工具可以发出第一输出。当第一压力传感器和第二压力传感器的相应电导体接触时，输出工具可以发出有差别的第二输出。电导体之间的接触可以被视为开关的闭合。

坐在垫上后，启动输出工具以确认垫是否正确操作。第一输出信号表示只有第一压力传感器工作，即第一压力传感器的电导体接触，因此压力水平在可接受的范围内。但是，如果两个压力传感器都在工作，即两组电导体分别接触，则发出第二输出。这意味着当人开始使用垫时的压力水平是不可接受的。这可能表明该人处于笨拙的位置，该垫不适合使用该垫的人的重量，或者该垫正在劣化或已经经历结构故障。在任何一种情况下，第二输出都表明支撑不足，可以采取补救措施。

第一压力传感器和/或第二压力传感器的至少一个特性可以为用户校准，例如，根据他们的重量和/或体形。第二压力传感器的弹性电绝缘体可以具有比第一压力传感器的弹性电绝缘体更大的深度。第二压力传感器的弹性电绝缘体可以比第一压力传感器的弹性电绝缘体更耐变形。

通过定制垫材料的刚度和/或厚度，可以定制压力传感器以适应不同范围的使用者重量和/或体形。例如，较重的患者可能需要在压力下变形较小的垫，而较轻的患者（例如幼儿）可能需要更大程度地变形的垫，使得压力传感器操作并适当地发出警报。改变刚度和/或厚度在调节垫的压力阈值以适合特定患者时提供了大范围的选择。

第一压力传感器和第二压力传感器可以堆叠在垫内。第一压力传感器和第二压力传感器可以在其弹性电绝缘体之间具有共同的电导体。

通过使用叠层中的压力传感器，它们通过串联起作用。因此，需要更高的压力来操作叠层中较低的压力传感器，因为必须使更多的材料变形以使相应的电导体接触。使用共同的或共用的电导体（即第一压力传感器的第二电导体是第二压力传感器的第一电导体）可使设备对压力更敏感，从而减小第一压力阈值和第二压力阈值之间的差异。

控制器可以被编程为在预定时间禁用或抑制输出工具。

这可以用于防止警报在夜间被激活，例如，当使用该垫的人通常睡着时。或者，例如，可以发出更安静的警报，以避免干扰公共病房中的其他患者。

如果电导体断开接触一段间隔时间，则控制器可以被编程为重置自电导体接触以来已经过的时间段。优选地，间隔时间基本上为0.5秒或更长。

有利地，这考虑了将自己的重量转移到新位置的人，即使没有护理人员的知识。这防止了在采用该位置后经过太短时间后，护理人员无意中将患者返回到其原始位置，并且如果该人经常自己移动，则还防止垫不必要地激活警报。它还考虑了从坐垫所在的座位上站起来的人。

每个电导体可包括柔性材料。每个电导体可包括碳印刷表面。优选地，每个电导体包括碳印刷的聚乙烯。

在压力下，给定压力传感器中的电导体可以进入电绝缘体中的一个或多个缝隙，与相对的导体接触。例如，导体可包括织物或其他可在使用期间流动（或滑动）到缝隙中的材料。例如与金属相比，使用具有碳印刷表面的导体更安全，因为如果导体靠近但不接触时，这可以防止垫内的电弧放电。在重复的压缩循环中，碳印刷表面也比金属配附件更耐用。碳印刷聚乙烯特别耐用且富有弹性。

每个弹性电绝缘体可包括泡沫或基本上有泡沫部分。

使用泡沫电绝缘体使垫更舒适地坐着或躺着。泡沫也可以在压力下压缩成明显更小的体积，缩短电导体必须桥接才接触的距离。任选地，使用具有蜂窝结构的泡沫相对于等效厚度的固体层可改善通风，同时仍然具有结构弹性。

输出工具可以包括扬声器，并且当该时间段已经过去时，通过扬声器向坐在垫或其护理人员上的人发出指令。优选地，指令的内容和语言是可定制的。例如，可以设置预先录制的语音消息，如说“请坐在新位置”。输出工具可以包括视觉指示器，用于发信号通知该时间段已经过去。

这可以提醒坐在垫上的人或他们的护理人员他们需要改变体重以避免产生压力性溃疡。如果使用垫的人失明或视力不好或仅仅是闭眼，则声音警报特别有用。在医院中是设置所选语言的选项是有益的，例如，不同的患者说不同的语言。如果护理人员无法及时照顾他们，这将以个人用户理解的方式传达指令。如果使用垫的人是耳聋或有听力障碍，即使正在使用助听器，视觉警报也特别有用。

输出工具可以包括用于与外部设备通信的信号。优选地，信号被无线传输以被外部设备接收。

有利地，信号可以产生可通过外部设备（例如寻呼机，电话等）访问的警报，从而即使在距离患者一定距离处的也护理人员可以被提醒到。当护理人员位于距患者较远的位置时，无线信号是有用的。该信号可以是（或可以触发）任何形式的警报或通知，其传达垫的输出工具已被激活。可以将信号发送到多个外部设备，以便最近或下一个可用的护理人员可以照顾患者。

压力监测垫可以与下列之一结合或配合使用：床、床垫、座椅、椅子，轮椅。

附图简要说明

为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地表示它是如何实现的，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：

图1示出了压力监测垫的第一实施例的分解透视图；

图2示出了压力监测垫的第二实施例的分解透视图；

图3示出了使用中的图2中压力监测垫的横截面图，其中最上层的压力传感器在运行中；以及

图4示出了使用中的图2中压力监测垫的横截面图，其中上层压力传感器和下层压力传感器都在运行中。

优选实施例描述

参照图1，压力监测垫的第一实施例总体上用10表示。垫10包括顶部垫12和底部垫14。另一个垫层16设置在底部垫14附近。该实施例中的顶部垫12和底部垫14的厚度相同，而垫层16的厚度约为这些厚度的一半。这对应于垫12、14的深度为25mm，对应于垫层16的深度为12mm。选择用于构造垫10的材料以确保定期清洗不会引起设备的退化或妨碍其功能。

第一压力传感器和第二压力传感器设置在垫10中。第一压力传感器和第二压力传感器位于垫10中的不同水平平面中。在该实施例中，压力传感器位于垫12、14之间。压力监视器也是一个在另一个上地被堆叠在垫10内。在该实施例中，在垫10中，第一压力传感器位于第二压力传感器上方。压力传感器用作压力开关。织物片17围绕第一压力传感器和第二压力传感器设置在顶部垫12和垫层16之间。

第一压力传感器包括两个电导体（或导电片）18、20，以及设置在片18、20之间的弹性电绝缘体（或绝缘层）22。第二压力传感器也包括两个导电片20、24，和设置在板20、24之间的绝缘层26。在该实施例中，压力传感器共用公共导电片20。然而，其他实施例可以具有用于每个压力传感器的不同导电片。这些导电片（属于不同压力传感器）可以通过绝缘层隔开以防止它们之间的接触。

每个绝缘层22、26由弹性泡沫制成，除了其它垫12、14、16之外还提供缓冲效果。在一些实施例中，泡沫是CMHR（Combustion Modified High Resilience foam，阻燃高回弹）泡沫，因此其耐火性能加强并符合相关的消防安全规定。

向垫10施加压力压缩绝缘层22、26，并允许导电片18、20、24更紧密地彼此接近。从图1中可以看出，在该实施例中，下绝缘层26的厚度约为上绝缘层22的两倍。在该实施方案中，这些层分别为10mm和5mm厚。因此，下绝缘层更难以压缩。实际厚度可以根据预期用户的重量进行校准。总的来说，这使得相对于第一压力传感器的压力阈值，第二压力传感器在其导电片20、24可以接触之前，具有更高的有效压力阈值。

每个绝缘层22、26包括多个缝隙或孔28、30。孔28、30从相应层22、26的一侧延伸到另一侧。在该实施例中，孔28、30在6×6面积（部分示出）中均匀间隔开，但是在其他实施例中可以规则地或不规则地布置，具有比本实施例中更多或更少数量的缝隙。例如，其中使用矩形布局，即可以存在8×6、8×8、10×8或其他布置的孔。当预期在使用中施加更高的压力的时候，可能存在更多数量的缝隙，例如朝向垫的中心区域。孔可以具有不同的横截区域。孔可以具有不同的横截面形状。可以基于使用中的压力下的预期变形来选择横截面的形状和/或区域。

上绝缘层22中的孔28与下绝缘层26中的孔30共同对齐。在其他实施例中，不同层中的孔可以是反对齐的，或者具有另一种对齐。当坐在垫10上面时，绝缘层22、26被压缩，但是缝隙28、30在使用时基本上保持它们的尺寸、形状和相对间隔不变。导电片18、20、24覆盖绝缘层22、26的相应侧面上的缝隙28、30。

每个导电片18、20、24是碳印刷（或碳涂覆）的聚乙烯片。聚乙烯是耐用的并且可以在许多循环中经历变形进入缝隙28、30而不会磨损。使用碳作为导体比金属更好，因为它更轻，在重复压缩循环期间不会发生金属疲劳，并且如果在导电片18、20、24之间存在小间隙，则不会发生穿过气隙的内部电弧放电。

控制器34连接到导电片18、20、24。在该实施例中，LED 36用于在视觉上指示过压。垫10的部分侧部被切口，以在垫10的侧面容纳控制器34。

用于为控制器34和LED 36供电的电源或能量源（未示出）也被提供。如图2所示，电池安装在控制器34的后面。控制器34、导电片18、20、24，LED36和电源一起形成电路。在该实施例中，电源是电池。控制器34被编程为在电池电量低的情况下通过输出（这里是LED 36）发出警告信号。

控制器34包括处理器（未示出），当预定的时间段（或延迟时间段）已经过去时，该处理器控制激活LED36。换句话说，如果第一压力传感器的导电片18、20接触，则控制器34延迟LED 36的激活。从至少第一压力传感器的导电片18、20最后接触的时刻起，开始测量预设时间段。“接触”是指导电片18、20、24之间的持续接触，即参考以下的间隔时间，任何接触断开持续时间小于0.5秒。

在该实施例中，考虑到用户情况，可以使用可变控制（未示出）来调整预设时段。可以在使用垫之前将周期设定为30分钟、3小时或起之间的任何长度的时间。可变控制是一个旋转开关，可使用螺丝刀（或类似）进行调节，防止意外改变预设时间。应当理解的是，LED36通常是“开启的”，而延迟的停用可以是警报。

如果人在延迟期到期之前改变他们的重心，即如果患者移动并缓解皮肤上的压力，允许血液流动并到达受压区域，则控制器34还能够将延迟时间重置为其初始值。这通过监测最上层压力传感器的导电片18、20是否移动断开接触大约0.5秒或更长的间隔来识别。在其他实施例中，间隔（或延迟时段）可以链接到第二压力传感器。在替代实施例中，根据需要，间隔也可以更短或更长。

控制器被编程为识别第二压力传感器何时“闭合”，即导电片20、24接触。由于第一压力传感器在这种情况发生时已经关闭，因此确定存在过压。当第二压力传感器和第一压力传感器都“闭合”时，控制器被编程为减少从导电片18、20之间开始的最后一次接触所测量的时间，直到输出（即LED 36）激活。时间减少可以是按比例的（例如，剩余时间减少50％）或绝对的（例如减少45分钟）。可以选择其他值来缩短输出激活之前的时间段。

现在参考图2，示出了压力监测垫的第二实施例。许多特征与第一实施例的特征相同，并且用相同的附图标记表示。下面仅讨论第二实施例特有的特征。

控制器34包括扬声器38和处理器（未示出）。还示出了时钟40的标识。处理器被编程为在晚上停用扬声器38。换句话说，例如，在22：00-07：00之间，扬声器将保持静音，即使它通常会发出警报。在该实施例中，垫和压力传感器之间没有设置织物片。

处理器包括通过激活的扬声器38播放编程的口头指令。在该实施例中，控制器存储长度约为2秒的指令。这些指令是不言自明的，并告诉坐垫上方的人自己换个位置，或告诉护理人员相同信息，如果该人是无行为能力的话。指令以不同语言记录，以便用户可以将指令语言设置为他们理解的语言。

处理器还被编程为在开始使用垫时激活扬声器38。一旦人坐在垫上，扬声器38发出声音（例如长蜂鸣声）以指示它是可操作的。这对应于仅接触的第一压力传感器的导电片18、20。然而，如果坐在垫上使第一压力传感器和第二压力传感器的两组导电片18、20、24接触，则发出不同的声音（例如，短蜂鸣声或双音蜂鸣声）以指示支撑不足。这可能意味着垫磨损，或者垫不够坚固以不能支撑正常地支撑使用它的人。

在该实施例中，垫的电子器件是电池供电的。控制器34包括PCB（印刷电路板，未示出），扬声器38安装在PCB上。如果电池电量低，则控制器34激活扬声器38以发出警告声。警告是周期性的（或间歇性的），类似于烟雾警报器。

现在参考图3和图4，压力传感器在使用中示出。在图3中，坐在垫10上的人压缩了第一压力传感器并且其导电片18、20接触。这对应于施加在该人身体的就座部分上的正常压力。在控制器启动相关输出设备之前，不需要采取任何补救措施。

在图4中，坐在垫10上的人压缩了第一压力传感器和第二压力传感器，连接了所有导电片18、20、24。这对应于施加在该人体就座部分上的过高压力。可能需要尽快或立即采取补救措施，以防止增加压力性溃疡产生的风险。

在使用中，设想垫10将用在坐在椅子或床上的人的下方，其中人可以是医院病人，例如，被限制在坐或躺的位置。垫10可以独立于椅子、床或其他家具元件，或者它可以集成到（即内置于）相关物品中。在需要监测身体的多个区域的距离大于垫10的尺寸的情况下，辅助监测垫可以与主垫10一起使用。通常，垫10很可能被放置在患者的头部、躯干（包括臀部）或脚下面，因为这些一般区域在躺下时最能支撑身体。

当患者在垫10的顶上时，患者施加的压力缓慢地使最上层的导电片18进入上绝缘层22中的一个或多个缝隙28中。一旦在第一压力传感器中的导电片18、20之间形成接触时，控制器34开始倒计时直到激活输出（无论是扬声器38、LED 36还是另一个输出）。如果压力被重新分配到垫10的另一个区域（并因此通过患者皮肤的另一区域），例如，通过患者偶尔移动其重量的自然运动，则延迟计时器将重置并重新开始。这是因为重量的偏移将使导电片18、20、24断开超过0.5秒，从而重置延迟时间。

如果压力没有重新分配到垫10的另一区域，那么延迟时间将到期，且输出工具将被激活。这警告患者和/或他们的护理人员患者在延迟期间没有明显改变位置，并且有发生压疮的风险，因此需要注意。在换个位置之后，垫10继续以与监测他们的第一就座位置时相同的方式监测患者的新位置。

在权利要求的范围内设想了其他实施例。例如，第一压力传感器可以在垫的上部分中分成两个不同的半部。换句话说，第一压力传感器将是双区压力传感器。患者可以定位在第一压力传感器的一半上方，并且当相关的时间段已经过去时，可以转到位于第一压力传感器的另一半上方，即在垫的另一侧上方。控制器将能够区分第一压力传感器的任一半的激活和相应地重置定时电路。

进一步的实施例可以将垫集成到汽车座椅或轮椅中。例如，电导体可以由导电纤维构成网状物。可以提供附加的压力传感器，其具有更大，更小或一般的厚度或坚固度，例如，提供用于监测患者的更宽范围的潜在压力阈值。控制器可以包括信号发生器，该信号发生器在延迟时段结束之后激活，将无线信号发送到外部设备。接收信号的外部设备可以是寻呼机、电话或计算机，例如，警告护理人员应该翻动患者。在另一实施例中，可以非无线地发送信号。

因此，垫提供了一种检测高于两个不同阈值的压力的廉价方式，其中第一阈值对应于给定时间段内的可接受压力，而第二（较高）阈值对应于不可接受的压力，其只能在较短时间内承受，将人的身体换个位置或移动到垫上允许血流恢复，并且身体处于压力下的区域可以恢复，从而降低在这些区域中形成压力性溃疡的风险。

上述实施例仅作为示例提供，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，各种改变和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (19)

1.一种压力监测垫，包括第一压力传感器和第二压力传感器，配置成接收来自所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的输入的控制器，由所述控制器控制的输出工具，以及电源，其中

每个压力传感器包括第一电导体和第二电导体，以及设置在所述电导体之间的弹性电绝缘体；

每个电绝缘体包括一个或多个缝隙，当阈值压力施加到垫上时，相邻的电导体通过该缝隙接触；

所述第一压力传感器的所述电导体在第一阈值压力下接触，所述第二压力传感器的所述电导体在较第一阈值压力高的第二阈值压力下接触；以及

在所述第一压力传感器和/或第二压力传感器中的电导体之间的接触经过预定时间段之后，所述控制器触发来自所述输出工具的输出；

其特征在于，当所述第二压力传感器检测到所述第二阈值压力时，所述控制器缩短时间段，直到输出工具被触发。

2.如权利要求1所述的压力监测垫，其中当所述第一压力传感器的电导体接触时，所述输出工具发出第一输出，并且分别当所述第一压力传感器和第二压力传感器相应的电导体接触时，所述输出工具发出有差别的第二输出。

3.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述第一压力传感器和/或第二压力传感器的至少一个特性可以针对特定用户进行校准。

4.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述第二压力传感器的所述弹性电绝缘体具有比所述第一压力传感器的所述弹性电绝缘体更大的深度。

5.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述第二压力传感器的所述弹性电绝缘体比所述第一压力传感器的所述弹性电绝缘体更耐变形。

6.如权利要求1所述的压力监测垫，其中第一压力传感器和第二压力传感器堆叠在垫内。

7.如权利要求1所述的压力监测垫，其中第一压力传感器和第二压力传感器在其弹性电绝缘体之间具有共同的电导体。

8.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述控制器被编程为在预定时间禁用或抑制输出工具。

9.如权利要求1所述的压力监测垫，其中，在所述电导体断开接触一段间隔后，所述控制器被编程为重置自所述电导体接触以来所经过的时间段。

10.如权利要求9所述的压力监测垫，其中所述间隔为0.5秒或更长。

11.如权利要求1所述的压力监测垫，其中每个电导体包括碳印刷表面。

12.如权利要求1所述的压力监测垫，其中每个电导体包括碳印刷的聚乙烯。

13.如权利要求1所述的压力监测垫，其中每个弹性电绝缘体包括泡沫。

14.如权利要求1所述的压力监测垫，其中输出工具包括扬声器，并且当所述时间段过去时，通过扬声器向坐在垫上的人或其护理人员发出指令。

15.如权利要求14所述的压力监测垫，其中所述指令的语言是可定制的。

16.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述输出工具包括视觉指示器，用于指示所述时间段已经过去。

17.如权利要求1所述的压力监测垫，其中所述输出工具包括用于与外部设备通信的信号。

18.如权利要求17所述的压力监测垫，其中所述信号被无线传输，以由外部设备接收。

19.如前述权利要求中任一项所述的压力监测垫，其结合到以下之一中或与以下之一一起使用：床、床垫、座位、椅子，轮椅。

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