离床监护的报警系统及床、报警装置及其报警方法
【专利摘要】本发明公开了离床监护的报警系统及床、报警装置及其报警方法。该离床监护的报警系统包括两个压电薄膜传感器、处理器以及报警器。两个压电薄膜传感器沿床的长边延伸方向依次铺设在床上，并同步连续采集来自床上的压力信号。处理器根据两个压力信号分别形成床上人体的两个周期性生理特征信号，并在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床。报警器在摔落离床时发出报警提示。本发明的优点在于：能及时发现人体摔落离床，便于做出迅速的补救措施。本发明还涉及安装有该离床监护的报警系统的床、与该离床监护的报警系统配套使用的离床监护的报警装置及其报警方法。
【专利说明】离床监护的报警系统及床、报警装置及其报警方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种报警系统，尤其涉及一种离床监护的报警系统、安装有该离床监护的报警系统的床、与该离床监护的报警系统配套使用的离床监护的报警装置及其报警方法。
【背景技术】
[0002]在医院、社会福利院、精神病院和养老中心或家庭等护理机构中，精神病人、智障老人、丧失手臂的残疾人摔落病床的情况时常发生，由于不能及时发现，未能及时施救，弓丨起遗憾或纠纷。不仅是护理机构，在有孩子的家庭中也会经常出现孩子睡觉过程中跌落床下而未能及时发现的事故，由于孩子未能及时发现而容易着凉、生病，影响孩子健康的同时耽误家长的工作。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于研制了一种离床监护的报警系统、安装有该离床监护的报警系统的床、与该离床监护的报警系统配套使用的离床监护的报警装置及其报警方法，其解决床上人体摔落离床而不能及时发现的技术问题。
[0004]本发明通过如下技术方案予以实现:
[0005]一种离床监护的报警系统，其包括第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器、处理器以及报警器；该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器用于沿床的长边延伸方向依次铺设在床上，并同步连续采集来自该床上的压力信号；该处理器用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号，并在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；该报警器用于在该处理器判断为摔落离床时发出报警提示。
[0006]作为上述方案的进一步改进，该第一压电薄膜传感器对应安置于该床的床头区域，该第二压电薄膜传感器对应安置于该床的床身区域，该处理器还用于在分别与第二压电薄膜传感器、第一压电薄膜传感器对应的两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床。
[0007]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括与该第一压电薄膜传感器、该第二压电薄膜传感器均电性连接的前置放大器，该前置放大器用于对该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号分别进行放大，该前置放大器还与该处理器电性连接用于传送放大后的压力信号至该处理器。
[0008]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括与该处理器电性电性连接的操作按键，该操作按键用于控制该处理器选择所需的功能。
[0009]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括对系统供电的电源单
J Li ο
[0010]本发明还提供一种离床监护的报警装置，其应用于上述的离床监护的报警系统中，该离床监护的报警装置包括:
[0011 ] 信号采集模块，其用于分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号；
[0012]信号处理模块，其用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号；
[0013]信号判断模块，其用于在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；以及
[0014]报警模块，其用于在判断为摔落离床时，驱动该报警器发出报警提示。
[0015]作为上述方案的进一步改进，该信号采集模块采集的两个压力信号经过前置放大处理。
[0016]本发明还提供一种离床监护的报警方法，其应用于上述离床监护的报警系统中，该离床监护的报警方法包括:
[0017]分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号;
[0018]根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号；
[0019]在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；以及
[0020]在判断为摔落离床时，驱动该报警器发出报警提示。
[0021]作为上述方案的进一步改进，该两个压力信号经过前置放大处理。
[0022]本发明还提供一种床，其床板上铺设有床垫，该床板上安装有离床监护的报警系统，该离床监护的报警系统包括第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器、处理器以及报警器；该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器用于沿床的长边延伸方向依次铺设在床上，并同步连续采集来自该床上的压力信号；该处理器用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号，并在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；该报警器用于在该处理器判断为摔落离床时发出报警提示。在沿床板的长边延伸方向依次铺设该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器，该床垫铺设在该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器上位于该床的顶层。
[0023]作为上述方案的进一步改进，该第一压电薄膜传感器对应安置于该床的床头区域，该第二压电薄膜传感器对应安置于该床的床身区域，该处理器还用于在分别与第二压电薄膜传感器、第一压电薄膜传感器对应的两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床。
[0024]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括与该第一压电薄膜传感器、该第二压电薄膜传感器均电性连接的前置放大器，该前置放大器用于对该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号分别进行放大，该前置放大器还与该处理器电性连接用于传送放大后的压力信号至该处理器。
[0025]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括与该处理器电性电性连接的操作按键，该操作按键用于控制该处理器选择所需的功能。
[0026]作为上述方案的进一步改进，该离床监护的报警系统还包括对系统供电的电源单J Li ο
[0027]本发明的离床监护的报警系统、安装有该离床监护的报警系统的床、与该离床监护的报警系统配套使用的离床监护的报警装置及其报警方法，通过采用第一压电薄膜传感器与第二压电薄膜传感器将人体的呼吸周期性生理特征转换为周期性生理特征信号，并由此判断人体摔落离床还是自行离床，并在判断摔落离床时发出报警提示，从而能及时发现人体摔落离床的意外事故，便于做出迅速的补救措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明较佳实施方式提供的安装有离床监护的报警系统的床的使用状态示意图。
[0029]图2为图1中离床监护的报警系统的离床监护电路图。
[0030]图3为图1中床上人体的躺卧状态示意图。
[0031]图4为图1中床上人体正常躺卧时的生命体征波形图。
[0032]图5为图1中床上人体的跌落状态示意图。
[0033]图6为图1中床上人体的起身状态示意图。
[0034]图7为图1中床上人体的离床状态示意图。
[0035]图8为图1中床上人体的正常离床的生命体征波形图。
[0036]图9为图1中床上人体的异常离床的生命体征波形图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038]如图1所示，其为安装有离床监护的报警系统的床的使用状态示意图。床还包括床板9以及床垫10，床垫10上躺着人体11。请结合图2，床上安装的离床监护的报警系统包括硬件部分与软件部分，其硬件部分包括压电薄膜传感器1、前置放大器2、处理器3、操作按键4、报警器5以及电源单元6。
[0039]压电薄膜传感器I包括第一压电薄膜传感器7、第二压电薄膜传感器8。在沿床板9的长边延伸方向依次铺设该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8,该床板9的床头区域对应安置该第一压电薄膜传感器7，该床板9的床身区域对应安置该第二压电薄膜传感器8。该床垫10铺设在该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8上位于该床的顶层。人体11睡在床垫10上的时候，实际是压在第一压电薄膜传感器7与第二压电薄膜传感器8上，如图3所示。该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8用于同步连续采集来自该床上的压力信号。压电薄膜传感器I采用压电薄膜作为压力传感器的核心部件，包括压电驻极体薄膜、PVDF压电薄膜、PZT薄膜。
[0040]该处理器3用于根据两个压力信号分别形成该床上人体11的两个周期性生理特征信号，人体11的呼吸存在起伏，会带动整个人体11的周期性抖动，因此，两个压力信号可以形成两个周期性生理特征信号如图4所示。
[0041]人体11跌落时，第一压电薄膜传感器7与第二压电薄膜传感器8上的压力回到初始状态，因而压力信号同步中断，如图5所示。人体11在起身时，第一压电薄膜传感器7上的压力回到初始状态，因而压力信号中断，第二压电薄膜传感器8保持不变，如图6所示；接着，人体11离床时，第二压电薄膜传感器8会因人体11离床，而其上的压力回到初始状态，因而压力信号随之中断，如图7所示，因此，人体11离床时，第一压电薄膜传感器7与第二压电薄膜传感器8的压力信号前后中断。
[0042]因此，人体自行离床时，两个周期性生理特征信号前后中断，如图8所示；而人体摔落离床时，两个周期性生理特征信号同步中断，如图9所示。根据以上分析，该处理器3还用于在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床。
[0043]为了提高信号的准确性，一般需要利用前置放大器2对该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8的压力信号分别进行放大，该前置放大器2不仅与该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8电性连接，还与该处理器3电性连接用于传送放大后的压力信号至该处理器3。
[0044]该报警器5用于在该处理器3判断为摔落离床时发出报警提示，从而能及时发现人体摔落离床的意外事故，便于做出迅速的补救措施。报警器5可以采用实体部件，如蜂鸣器、音响等，也可以采用软件部件，设计软件弹出窗口，这在护理机构中比较实用，将离床监护的报警系统与护士站有线或无线连接，当病床上的病人摔落离床时，在护士站的监视器上弹出提示窗口，进行紧急报警。当然也可以保险起见，进行软硬相结合。
[0045]操作按键4与该处理器3电性电性连接，该操作按键4用于控制该处理器3选择所需的功能，如开关键，在不需要离床监护的报警系统运行的时候关闭，反之开启，这样方便控制；再如报警长短的时间设置键、或者报警复位键等等。
[0046]电源单元6用于对系统供电，可以采用电池供电，也可以采用可充电电池，还可以采用外部电源加变压器形式，如市电，其220V经过变压器转换为需要的电压。
[0047]离床监护的报警系统的软件部分能安装在处理器3中，也可以安装在计算机中，如护士站的计算机或服务器中。离床监护的报警系统的软件部分为离床监护的报警装置，离床监护的报警装置包括:信号采集模块，其用于分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器7与该第二压电薄膜传感器8的压力信号；信号处理模块，其用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号；信号判断模块，其用于在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；以及报警模块，其用于在判断为摔落离床时，驱动该报警器5发出报警提示。优选地，该信号采集模块采集的两个压力信号经过前置放大处理。
[0048]软件流程上，首先，分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号；其次，根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号；接着，在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；之后，在判断为摔落离床时，驱动该报警器发出报警提示。
[0049]本发明采用两路压电薄膜传感器同步采集人体周期性生理体征，该周期性生理体征包括但不限于心跳、呼吸、人体活动。当人体离开传感器感应区时，采集系统不显示人体生理体征，从而判别人体离床的动作是否正常，并队异常状况进行报警。[0050]本发明的优点在于:
[0051]1.无接触式监护:病人不需要佩带任何东西；
[0052]2.无需手动呼叫，系统可以自动识别病人的摔落病床；
[0053]3.采用柔性的压电薄膜作为压力传感器，与人体有很好的适应性；
[0054]4.通过监测生理体征识别人体的状态，可以排除物体(衣服或枕头等)对监护系统的误报警。
[0055]综上所述，本发明的离床监护的报警系统、安装有该离床监护的报警系统的床、与该离床监护的报警系统配套使用的离床监护的报警装置及其报警方法，通过采用第一压电薄膜传感器与第二压电薄膜传感器将人体的呼吸周期性生理特征转换为周期性生理特征信号，并由此判断人体摔落离床还是自行离床，并在判断摔落离床时发出报警提示，从而能及时发现人体摔落离床的意外事故，便于做出迅速的补救措施。
[0056]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种离床监护的报警系统，其特征在于，其包括第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器、处理器以及报警器；该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器用于沿床的长边延伸方向依次铺设在床上，并同步连续采集来自该床上的压力信号；该处理器用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号，并在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；该报警器用于在该处理器判断为摔落离床时发出报警提示。
2.如权利要求1所述的离床监护的报警系统，其特征在于，该第一压电薄膜传感器对应安置于该床的床头区域，该第二压电薄膜传感器对应安置于该床的床身区域，该处理器还用于在分别与第二压电薄膜传感器、第一压电薄膜传感器对应的两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床。
3.如权利要求1所述的离床监护的报警系统，其特征在于，该离床监护的报警系统还包括与该第一压电薄膜传感器、该第二压电薄膜传感器均电性连接的前置放大器，该前置放大器用于对该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号分别进行放大，该前置放大器还与该处理器电性连接用于传送放大后的压力信号至该处理器。
4.如权利要求1或2或3所述的离床监护的报警系统，其特征在于，该离床监护的报警系统还包括与该处理器电性电性连接的操作按键，该操作按键用于控制该处理器选择所需的功能。
5.如权利要求1所述的离床监护的报警系统，其特征在于，该离床监护的报警系统还包括对系统供电的电源单元。
6.一种离床监护的报警装置，其应用于如权利要求1至5中任意一项所述的离床监护的报警系统中，其特征 在于，该离床监护的报警装置包括: 信号采集模块，其用于分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号； 信号处理模块，其用于根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号; 信号判断模块，其用于在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；以及 报警模块，其用于在判断为摔落离床时，驱动该报警器发出报警提示。
7.如权利要求6所述的离床监护的报警装置，其特征在于，该信号采集模块采集的两个压力信号经过前置放大处理。
8.一种离床监护的报警方法，其应用于如权利要求1至5中任意一项所述的离床监护的报警系统中，其特征在于，该离床监护的报警方法包括: 分别同步连续采集来自该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器的压力信号; 根据两个压力信号分别形成该床上人体的两个周期性生理特征信号； 在两个周期性生理特征信号同步中断时，判断人体摔落离床，而在两个周期性生理特征信号前后中断时，判断人体自行离床；以及 在判断为摔落离床时，驱动该报警器发出报警提示。
9.如权利要求8所述的离床监护的报警方法，其特征在于，该两个压力信号经过前置放大处理。
10.一种床，其床板上铺设有床垫，其特征在于，该床板上安装有如权利要求1至5中任意一项所述的离床监护的报警系统，在沿床板的长边延伸方向依次铺设该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器，该床垫铺设在该第一压电薄膜传感器与该第二压电薄膜传感器上位于该床的 顶层。
【文档编号】A61G7/00GK103824418SQ201310049874
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】王鹏理, 李彦坤, 孟召龙, 娄可行, 张晓青 申请人:贝辛电子科技（上海）有限公司