CN207912474U - 一种柔性压力传感垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性压力传感垫，包括第一布料基层、第二布料基层以及设置在第一布料基层与第二布料基层之间的布料阻隔层；第一布料基层上复合有第一电极，第二布料基层上复合有第二电极；布料阻隔层上开设有多个透孔；第一电极、第二电极与控制器电性连接。与现有的压力传感垫相比，本实用新型的柔性压力传感垫更薄更柔软，具有良好的透气性以及防水性，不会产生令人烦躁的噪音，另外还可以使整个压力传感垫都能感测到外力施加，不存在“盲点”，提供更好的用户体验。

Description

一种柔性压力传感垫

技术领域

本实用新型涉及一种医疗设备技术，尤其涉及一种柔性压力传感垫。

背景技术

在医院、精神医院、老人护养院等医护机构，十分需要对被照顾者(如病者) 的活动和位置进行监察照顾。但由于医护机构工作繁忙，护理人员很容易对众多被照顾者有勿略的监察照顾。因此，用户监护装置广泛的应用在医护机构，用于对被照顾者的活动进行监察照顾，减少护理人员的压力。目前，用户监护装置可以在人员离开床或椅子时提醒工作人员。如图1所示，典型的监护装置***是包括一个控制器1’和压力垫2’，而控制器可用于接收来自压力垫的信号。

如图2所示，典型的压力垫包括两组平行电极，分别第一电极201’和第二电极202’，各自分别在第一塑料薄膜203’和第二塑料薄膜204’上。电极和塑料薄膜均以直角定向，而电极之间是阻隔层205’，阻隔层通常是高电阻物料，例如泡沫材料或者纸板，阻隔层中间设有若干透孔。在没有外力的情况之下，阻隔层在第一电极和第二电极之间提供了高电阻，形成断路电路。相反地，在有外力的情况下，塑料薄膜会透过阻隔层的透孔连接起来，同时第一电极和第二电极会形成闭合电路，触发传感垫并发出信号。

但是，现有的压力垫存在以下缺陷：(1)压力垫的基体是塑料薄膜，例如聚氯乙烯(PVC)或者聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，这些材料通常是具柔软、可弯曲和防水的，但是其透气性差，令到汗水凝结传感垫上。这些塑料薄膜另一个问题是当用户调整姿势或位置时会产生令人烦躁的噪音。

(2)另外，现有的阻隔层是以泡沫材料或者纸板中间设有若干不同形状的透孔(>10mm)，它们需要具备足够厚度去阻隔两方电极，导致传感垫很厚重。同时，由于透孔数目的限制，导致压力垫有很多区域对外力反应并不敏感(盲点)。这些问题导致用户体验不佳，并减少使用传感垫兴趣。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种柔性压力传感垫。本实用新型的柔性压力传感垫使用具有柔性结构、并且折叠不发声的布料代替原来的塑料薄膜作为基体，并且阻隔层也是采用布料制成，与现有的压力传感垫相比，它更薄更柔软，具有良好的透气性以及防水性，不会产生令人烦躁的噪音，让病人得到安静的休养环境，另外还可以使整个压力传感垫都能感测到外力施加，不存在“盲点”，提供更好的用户体验。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：一种柔性压力传感垫，包括第一布料基层、第二布料基层以及设置在第一布料基层与第二布料基层之间的布料阻隔层；所述第一布料基层上复合有第一电极，所述第二布料基层上复合有第二电极；所述布料阻隔层上开设有多个透孔；所述第一电极、第二电极与控制器电性连接。

进一步地，所述第一布料基层与第二布料基层为单独的两块大小相同的布料上下叠合而成或同一布料中间对称折叠而成。

进一步地，所述第一电极覆盖在整个第一布料基层的下表面，所述第二电极覆盖在整个第二布料基层的上表面；或者所述第一电极以并行线、交叉线或者网格线的形式分布在第一布料基层的下表面，所述第二电极以并行线、交叉线或者网格线的形式分布在第二布料基层的上表面。

进一步地，所述第一电极与第二电极均通过将导电材料对应施加到第一布料基层与第二布料基层上而形成电极。

进一步地，所述布料阻隔层的厚度为0.01mm-10mm；所述布料阻隔层的透孔为圆形孔、三角形孔、矩形孔、五边形孔或六边形孔中的一种或两种以上。

进一步地，该柔性压力传感垫还包括设置在第一布料基层上表面与第二布料基层下表面的柔性薄膜。

进一步地，所述柔性薄膜为厚度为10μm-500μm的热塑性薄膜。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的柔性压力传感垫使用具有柔性结构、并且折叠不发声的布料代替原来的塑料薄膜作为基体，并且阻隔层也是采用布料制成，与现有的压力传感垫相比，它更薄更柔软，具有良好的透气性以及防水性，不会产生令人烦躁的噪音，让病人得到安静的休养环境，另外还可以使整个压力传感垫都能感测到外力施加，不存在“盲点”，提供更好的用户体验。

附图说明

图1为现有技术中压力传感垫的结构示意图；

图2为现有技术中压力垫的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的柔性压力传感垫的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2的柔性压力传感垫中基体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2的柔性压力传感垫中基体与电极的结构示意图；

图6为本实用新型实施例2的柔性压力传感垫中基体折叠后的结构示意图；

图7为本实用新型较佳实施例的柔性压力传感垫中布料阻隔层的结构示意图(透孔为正方形)；

图8为本实用新型较佳实施例的柔性压力传感垫中布料阻隔层的结构示意图(透孔为长方形)；

图9为本实用新型较佳实施例的柔性压力传感垫中布料阻隔层的结构示意图(透孔为圆形)；

图10为本实用新型较佳实施例的柔性压力传感垫中布料阻隔层的结构示意图(透孔为五边形)；

图11为本实用新型较佳实施例的柔性压力传感垫中布料阻隔层的结构示意图(透孔为不规则形)；

图中：1’、控制器；2’、压力垫；201’、第一电极；202’、第二电极； 203’、第一塑料薄膜；204’、第二塑料薄膜；205’、阻隔层；1、第一布料基层；2、第二布料基层；3、布料阻隔层；4、第一电极；5、第二电极；6、电缆。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图3-11所示，一种柔性压力传感垫，包括作为压力垫基体的第一布料基层1、第二布料基层2以及设置在第一布料基层与第二布料基层之间的布料阻隔层3；所述第一布料基层上复合有第一电极4，所述第二布料基层上复合有第二电极5；所述布料阻隔层上开设有多个透孔；所述第一电极、第二电极与控制器电性连接，即两个电极通过电缆6连接到传感垫的控制器(图中未示)或用信号传输的信号传输电路(图中未示)上。电缆固定在基体上以承受较大的拉力高达200N。固定后，电极和电缆之间的连接力应能够承受10N以上，较为可取的为50N，而最好能承受100N或以上的力。电极的断路电阻应大于1MΩ，最好大于10MΩ。闭路电阻应小于1MΩ，最好小于10kΩ。

工作原理：在没有外力的情况下，第一电极和第二电极不会接触并且形成断路电路。当超过阈值的外力施加在基体的表面上时，第一电极和第二电极通过阻隔层的透孔，彼此接触以形成闭合电路并且将发出信号。

本实用新型的柔性压力传感垫使用具有柔性结构、并且折叠不发声的布料代替原来的塑料薄膜作为基体，并且阻隔层也是采用布料制成，与现有的压力传感垫相比，它更薄更柔软，具有良好的透气性以及防水性，不会产生令人烦躁的噪音，让病人得到安静的休养环境，另外还可以使整个压力传感垫都能感测到外力施加，不存在“盲点”，提供更好的用户体验。

本申请的压力垫使用布料作为基体，该布料可以是天然织物或合成织物，具有良好的防水能力和透气性。作为本申请优选方案，所述第一布料基层与第二布料基层的布料为柔性或可弯曲的合成纺织品、植物纺织品、动物纺织品、矿物纺织品中的一种。

作为本申请第一布料基层与第二布料基层的连接方式有两种，第一种：如图3所示，所述第一布料基层与第二布料基层为单独的两块大小相同的布料上下叠合而成。第二种：如图4-6所示，第一布料基层与第二布料基层为同一布料中间对称折叠而成。

作为本申请电极与基体的连接方式有多种，第一种：所述第一电极覆盖在整个第一布料基层的下表面，所述第二电极覆盖在整个第二布料基层的上表面；第二种：所述电极以不同的图案形成，即以并行线，交叉线，通过交叉线连接的并行线，规则网格线，交叉线等形式分布在布料基层的上或下表面。如果使用相互交错的图案，则具有如下优点：a)减少假警报(由于压力传感垫的意外折叠或由于无意中掉落的枕头或毯子等引起)，因为只有当两个交错线被同时触及并连接时，交叉电路才会形成闭合电路；b)通过改变交叉线的线宽和它们之间的空间来调整传感垫的激活阈值。

作为本申请优选方案，所述第一电极与第二电极均通过将导电材料对应施加到第一布料基层与第二布料基层上而形成电极；所述导电材料为印刷到第一布料基层与第二布料基层上的导电油墨或粘附到第一布料基层与第二布料基层上的固体柔性导电材料。所述导电油墨为金属Ag、金属Cu、金属Au、碳、导电聚合物(如PEDOT或PSS)中的一种或两种以上的组合物；所述固体柔性导电材料为导电布料或薄金属带。

当没有施加外力时，布料阻隔层用于分离第一和第二电极，避免接触并阻止形成闭合电路。参考图7-11，本申请阻隔层的布料使用规则或不规则透孔的布料网。首先，由于布料网通常是薄且非常柔软的，所以用布料网制造的传感垫是简洁，并具有良好的灵活性，可以折迭成任何形状。其次，由于布料网的大多数区域是透孔，这令布料网格制造的传感垫有更少的“盲点”。第三，由于这些布料网格非常薄，它们可以容易地通过聚合物(如TPU)焊接或使用粘合剂固定到基体上，这将简化制造工艺，并减少由于现有传感垫片中阻隔层的位置移动引起的可靠性问题。

作为本申请优选方案，所述布料阻隔层的厚度为0.01mm-10mm；所述布料阻隔层的透孔为圆形孔、三角形孔、矩形孔、五边形孔或六边形孔中的一种或两种以上。

作为本申请优选方案，该柔性压力传感垫还包括设置在第一布料基层上表面与第二布料基层下表面的柔性薄膜。所述柔性薄膜为厚度为10μm-500μm的热塑性薄膜；该热塑性薄膜为热塑性聚氨酯薄膜(TPU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)、聚乙烯薄膜(PE)或其他薄膜中的一种。热塑性薄膜可以或可以不施加到基体的表面上。如施加至基体表面，柔性薄膜可以是完全覆盖在第一布料基层上表面与第二布料基层下表面，也可以是部分设在第一布料基层与第二布料基层的四周边缘，作为密封包边。如果应用热塑性薄膜，它具有以下好处：a)提高压力传感垫的防水能力及保护电极；b)有助于将松散的线固定在基体中；c)作为粘合剂(加热时)将布料阻隔层固定在布料基层上；d)充当密封材料(加热时)，以密封感器垫的边缘。该膜可以通过喷射聚合物液体或通过焊接和压制塑料膜来施工。

该柔性压力传感垫的制作方法，包括，

预备基层布料步骤：准备布料，清洁布料，然后切割成形状大小相同的两块布料，分别作为第一布料基层与第二布料基层；

或者，采用同一块布料，以中间对称折叠形成第一布料基层与第二布料基层；

柔性薄膜施工步骤：将热塑性薄膜涂在第一布料基层上表面与第二布料基层下表面；

电极施工步骤：将导电油墨通过使用粘合剂或通过丝网印刷施加到第一布料基层下表面与第二布料基层上表面以形成电极；

或者，将固体柔性导电材料通过粘合剂或热压或高频焊接到第一布料基层下表面与第二布料基层上表面以形成电极，所述固体柔性导电材料为导电布料或金属带；

电缆连接步骤：将电极通过电缆连接到控制器上；

准备阻隔层布料步骤：准备带网孔的布料，作为阻隔层；

组装步骤：将阻隔层置于第一布料基层与第二布料基层之间后，将第一基体和第二基体的边缘对准(如果第一和第二布料基层是同一块布料时，则可以通过沿着中间线折叠布料来实现边缘的较对。如果第一和第二布料基层是两个分开的布料，则可以通过将第二布料基层放置在第一布料基层的顶部并对齐边缘来实现较对)，然后将第一布料基层、第二布料基层和阻隔层固定在一起。固定的方式可以如下：a)通过热压，高频焊接，然后进行边缘加工程序；b)通过粘胶，然后进行边缘加工；c)通过缝合进行边缘加工。边缘加工可以包括缝合整理，修剪，机械切割，激光切割等。

实施例1一种柔性压力传感垫，如图3所示，

其制备方法如下：

预备基层布料：在该实施例中，使用尺寸为800mm×500mm的两片布料分别作为第一布料基层与第二布料基层。每片布料有正反两面，光滑面作为形成传感器垫的外表面，反之相对粗糙的一面作为形成传感垫的内表面。

柔性薄膜施工步骤：将一层TPU(厚度为100μm)热压到第一布料基层上表面与第二布料基层下表面。

电极施工：以Ag墨水作为电极，通过将Ag墨水分别丝网印刷到第一布料基层的下表面和第二布料基层的上表面，而形成第一、第二电极，电极的印刷图形为规则网格线。

电缆连接：第一和第二电极的末端使用孔眼(气眼/鸡眼)连接到电缆，然后将电缆连接至控制器上。

准备阻隔层布料：把具有规则透孔的布料网为布料阻隔层，布料网的厚度 2mm，透孔尺寸8mm。

组装：将布料阻隔层放在第二布料基层的上表面，将第一布料基层放置在布料阻隔层的顶部，其中第一电极面向布料网；第一布料基层的边缘与第二布料基层的边缘对齐。使用热压机将TPU压在布料上并碾压第一布料基层和第二布料基层边缘。布料阻隔层的边缘通过碾压TPU的同时固定在基体上。经过冷却后，修整传感垫的边缘后完成。

实施例2一种柔性压力传感垫，如图4-6所示，

其制备方法如下：

预备基层布料：在该实施例中，使用尺寸为1600mm×500mm的布料作为基体，将该布料对称折叠后形成尺寸为800mm×500mm上层布料作为第一布料基层，与尺寸为800mm×500mm下层布料作为第二布料基层。布料有两面，表面光滑，将形成传感垫的外表面，反之相对粗糙的一面，将形成传感器垫的内表面。

柔性薄膜施工步骤：将一层TPU(厚度为100μm)热压到第一布料基层上表面与第二布料基层下表面。

电极施工：第一电极由导电布料制成，导电布料上的导线线宽为5mm，相邻线之间的距离为5mm，导线形成相互交错的图型。导电布料粘贴在第一布料基层的下表面。第二电极由导电布料制成，导电布料上的导线与第一电极大致成直角的并行线，导电布料被粘贴在第二布料基层的上表面。

电缆连接：使用孔眼将两根电缆连接到第一电极的两端。

准备阻隔层布料：将具有不规则透孔的布料网作为布料阻隔层，布料网的厚度为0.2mm。

组装：将布料阻隔层放在第二布料基层的上表面，沿着整块布料中间线折叠布料以使第一布料基层的短边缘(500mm)与第二布料基层的短边缘对齐，布料阻隔层在第一布料基层和第二布料基层之间。使用热压机将TPU压在布料上并碾压第一布料基层和第二布料基层边缘；布料阻隔层的边缘通过碾压TPU的同时固定在第一布料基层与第二布料基层边缘之间；经过冷却后，传感垫的边缘被修整完成。

效果评价及性能检测

1.对实施例1-2的柔性压力传感垫的激活阈值进行检测，在实施例1-2柔性压力传感垫上随机提取9个测试点来测量制作压力传感垫的激活阈值，按压面积为2cm²，检测项目及结果参见表1。

表1实施例1-2的柔性压力传感垫的激活阈值结果

力量阈值/N	实施例1	实施例2
			测试点1	35.2N	12.1N
测试点2	28.2N	7.8N
			测试点3	39.8N	10.7N
测试点4	38.1N	13.4N
			测试点5	36.5N	12.8N
测试点6	23.6N	14.5N
			测试点7	25.7N	18.3N
测试点8	27.1N	12.7N
			测试点9	34.2N	13.2N
平均激活阈值/N	32.0N	12.8N

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种柔性压力传感垫，其特征在于，包括第一布料基层、第二布料基层以及设置在第一布料基层与第二布料基层之间的布料阻隔层；所述第一布料基层上复合有第一电极，所述第二布料基层上复合有第二电极；所述布料阻隔层上开设有多个透孔；所述第一电极、第二电极与控制器电性连接。

2.如权利要求1所述的柔性压力传感垫，其特征在于，所述第一布料基层与第二布料基层为单独的两块大小相同的布料上下叠合而成或同一布料中间对称折叠而成。

3.如权利要求1所述的柔性压力传感垫，其特征在于，所述第一电极覆盖在整个第一布料基层的下表面，所述第二电极覆盖在整个第二布料基层的上表面；或者所述第一电极以并行线、交叉线或者网格线的形式分布在第一布料基层的下表面，所述第二电极以并行线、交叉线或者网格线的形式分布在第二布料基层的上表面。

4.如权利要求1所述的柔性压力传感垫，其特征在于，所述第一电极与第二电极均通过将导电材料对应施加到第一布料基层与第二布料基层上而形成电极。

5.如权利要求1所述的柔性压力传感垫，其特征在于，所述布料阻隔层的厚度为0.01mm-10mm；所述布料阻隔层的透孔为圆形孔、三角形孔、矩形孔、五边形孔或六边形孔中的一种或两种以上。

6.如权利要求1所述的柔性压力传感垫，其特征在于，该柔性压力传感垫还包括设置在第一布料基层上表面与第二布料基层下表面的柔性薄膜。

7.如权利要求6所述的柔性压力传感垫，其特征在于，所述柔性薄膜为厚度为10μm-500μm的热塑性薄膜。