專利名稱：用于從壓力感測系統(tǒng)中的壓力傳感器快速收集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 文所描述的系統(tǒng)和方法涉及從壓力感測系統(tǒng)中的壓力傳感器快速并且有效地收集數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
壓瘡(例如，褥瘡性潰瘍，褥瘡性潰瘍通常稱為壓力性潰瘍或褥瘡)是軟組織的局部區(qū)域在骨突起與外表面之間受到長時間擠壓時形成的損傷。壓力性潰瘍可能出現(xiàn)在人體各部位上，且其形成受到多種因素的影響，如無法釋放的壓力、摩擦、剪切力、濕度和溫度。當前，估計有大約10%到15%的住院患者在任何時候都有褥瘡(來源醫(yī)療保障網(wǎng)站2009)。然而，遭受壓瘡折磨的不僅僅是住院患者例如，被限制在輪椅里的人容易生壓瘡，尤其是在他們的骨盆、下背部和踝部處。盡管容易預防并且如果發(fā)現(xiàn)得早可完全治好，但是褥瘡讓人痛苦不堪，而且治療是困難和昂貴的。在許多情況下，褥瘡可證明是致命的，甚至在醫(yī)療保健的支持下也是如此。處理壓瘡最有效的方式是預防壓瘡?，F(xiàn)有的預防性解決方案是被動的(例如，各種類型的軟墊)或主動的。主動的預防性解決方案包括手動或自動地重新分布壓力。最常見的主動預防性途徑是維持每隔大約兩到三個小時便從患者的敏感身體區(qū)域釋放壓力的嚴格例行程序?？梢栽诔掷m(xù)的醫(yī)療保健下為患者維持此例行程序，然而，這是困難、勞動密集和高成本的任務，這種任務不滿足不需要看護員的持續(xù)照看的個人的需要。另一種主動褥瘡預防性途徑包括使用動態(tài)空氣墊，動態(tài)空氣墊交替地對氣囊進行充氣和放氣，以便重新分布對患者的支持壓力。然而，此類空氣墊典型地以與患者無關(guān)的方式來重新分布壓力，包括從較不敏感的區(qū)域，由此無用地或甚至實際上有害地在敏感區(qū)域中形成更高的壓力。通過引用結(jié)合在此的申請人的共同待決的國際專利申請案W02010/119441披露了一種用于在預防褥瘡性潰瘍或褥瘡中使用的壓力感測系統(tǒng)，該壓力感測系統(tǒng)包括感測墊，該感測墊包括多個傳感器，該多個傳感器被配置成檢測施加到躺在例如床或椅子等表面上的受試者的身體部位上的壓力。由該系統(tǒng)來分析從這些傳感器接收到的信息，該系統(tǒng)進一步根據(jù)傳感器讀數(shù)來發(fā)出告警。從測量傳感器獲得準確的值可能是困難的。另外，測量可能要花費大量時間，例如，當傳感器要花費時間來響應于壓力改變而穩(wěn)定于靜止位置中時。在實時情景中，從壓力改變發(fā)生的時刻到得到穩(wěn)定的傳感器讀數(shù)所逝去的時間可謂至關(guān)重要的。延誤的傳感器讀數(shù)可能會阻止系統(tǒng)以實時的方式發(fā)出相關(guān)告警。盡管可以使用快速對改變作出響應的高成本材料或技術(shù)來遏止此問題，但是這些材料是昂貴的，并且常常過于容易折舊。因此，集成復雜的技術(shù)可能會增加成本并且降低基于傳感器的系統(tǒng)的耐用性。
應當認識到因此需要一種用于以實時的方式從傳感器獲得準確的讀數(shù)值的經(jīng)濟、可靠的方法。下文披露的系統(tǒng)和方法解決了這個需要。概述解決可靠地并且實時地記錄所測量的參數(shù)的需要，在此披露了用于管理從壓力感測設(shè)備收集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)允許快速地測量施加于一個表面上的壓力，并且可以在預防被束縛在床上的受試者中的褥瘡形成中有用。在一個實施方案中，披露了一種用于測量壓力感測系統(tǒng)中的η個電容器的電容的方法。該壓力感測系統(tǒng)包括多個線性導體列和多個線性導體行，其中這些列不平行于這些行，并且一個電容器陣列中的電容器各自形成于一列與一行的交叉點處，并且其中這些列和行分別布置在一種可壓縮電介質(zhì)片材的相反側(cè)上。因此，該方法包括將一個交變已知電壓施加到該η個電容器的η個電路，該η個電路各自包括該η個電容器中與其他η_1個電容器串聯(lián)連接的一個不同電容器，該η-I個電容器并聯(lián)互連；測量該η個電路各自的交流；從該已知電壓和所測電流得到每個電路的總電容；將一個交變已知電壓施加到包括并聯(lián)互連的η個電容器的一個η+1電路；測量該η+1電路的交流；得到該η+1電路的總電容；并且從所測量的以及已知的值得到該η個電容器各自的電容。 任選地，將一個交變已知電壓施加到η個電路的步驟包括在一行與多列之間施加一個交變已知電壓。在適當時，測量該η個電路各自的交流的步驟可以包括將一個電流傳感器連接到該多個列之一上；并且針對所有該多個列重復該連接。任選地，該多個列包括該壓力感測系統(tǒng)的所有線性導體列。在另一個實施方案中，披露了一種用于預測壓力感測系統(tǒng)中的參數(shù)的終端值的方法，該方法包括以下步驟針對該參數(shù)隨著時間的表現(xiàn)而提供一個數(shù)學模型，該模型包括表達該參數(shù)與至少一個變量之間的關(guān)系的一個公式；監(jiān)測該參數(shù)；獲取該參數(shù)隨著時間的多個測量值；基于該參數(shù)的該多個測量值而計算出該至少一個變量的值的一個最佳擬合集合；并且使用值的集合和該公式來確定該參數(shù)的預測終端值，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的壓力中。任選地,該方法進一步包括提供這些變量的初始值；獲取該參數(shù)的一個第一監(jiān)測值；將這些變量的值調(diào)整為最佳擬合該參數(shù)的第一監(jiān)測值；計算該參數(shù)的一個第一預測終端值；獲取該參數(shù)的下一個值；并且將這些變量的值調(diào)整為最佳擬合該參數(shù)的應計監(jiān)測值。不同地，使用最小平方方法來計算值的最佳擬合集合。該多個測量值可能具有一個成員。在適當時，該數(shù)學模型包括指數(shù)關(guān)系。任選地，該指數(shù)關(guān)系具有以下形式P= (P1 Po)(i -e(t'w") + P0,其中Pf是參數(shù)的終端值，并且Ptl是參數(shù)的初始值。因此，披露了一種用于測量作用于一個表面上的壓力的方法，該方法包括以下步驟步驟(a)_提供至少一個壓力傳感器；步驟(b)_獲得一個公式，該公式表達在壓力傳感器隨著時間的表現(xiàn)之后建模的在所測壓力與時間常數(shù)之間的指數(shù)關(guān)系；步驟(C)-在時間周期內(nèi)獲取多個壓力值；步驟(d)-基于該多個壓力值而計算該時間常數(shù)的最佳擬合值；以及步驟(e)_在該公式中使用該時間常數(shù)值來確定壓力的預測終端值。在適當時，步驟(a)包括提供一個壓力傳感器陣列。任選地，該方法的步驟(C)包括以下子步驟步驟(Cl)-從該陣列中選擇多個相鄰的壓力傳感器；以及步驟(c2)_獲取從該多個相鄰的壓力傳感器中的每一成員測量到的至少一個壓力值。任選地，該方法的步驟(d)包括以下子步驟步驟(dl)-針對來自該多個相鄰的壓力傳感器的壓力傳感器的至少一個選集而計算出該時間常數(shù)的一個最佳擬合值；步驟(d2)_取得針對壓力傳感器的選集而計算出的這些時間常數(shù)值的平均值。在又另一個實施方案中，披露了一種用于通過以下操作來監(jiān)測壓力感測系統(tǒng)中的交流信號的振幅的方法在該交流信號的時間周期T期間收集多個電流信號輸出；獲得該時間周期T的持續(xù)時間內(nèi)的信號特征曲線；識別最大峰值電流信號輸出；識別最小峰值電流信號輸出；并且計算出在該最大峰值電流信號輸出與該最小峰值電流信號輸出之間的電流差，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的壓力。任選地，該電流差可乘以因數(shù)I/ V 2?！?br> 在適當時，以離散時間間隔δ t取得樣本。任選地，δ t小于T，以使得循環(huán)樣本比T/大于I。因此，循環(huán)樣本比T/St可以被選擇為使得在每一循環(huán)內(nèi)取得多個樣本。在某些實施方案中，循環(huán)樣本比T/ δ t在10到1000的范圍內(nèi)，可能δ t ^ 10_6秒并且T ^ 10_5秒。任選地，該方法可以排除在電流輸出值的容限水平之外的電流輸出值。在另一個實施方案中，披露了一種用于選擇最佳增益水平以用于放大具有多個傳感器的壓力感測系統(tǒng)中的輸入信號的方法，該方法包括提供具有輸入端和輸出端的一個可變增益放大器；確定該放大器的飽和水平。對該輸入信號進行取樣；確定該輸入信號的峰值；并且選擇等于或小于該飽和水平與該峰值的比率的最佳增益水平，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的壓力。任選地，對該輸入信號進行取樣的步驟包括用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來處理該輸入信號。在適當時，確定該輸入信號的峰值的步驟包括選擇來自該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號的一個最大值和一個輸出值；并且計算出在該最大值與最小值之間的差。因此，該方法可以進一步包括Ca)初始化該多個傳感器各自的增益水平；(b)將多個傳感器聚集為需要共同增益水平的多組傳感器；(C)從每一組中的這些傳感器獲得模擬讀數(shù)；(d)根據(jù)與每一組相關(guān)聯(lián)的增益水平而放大來自該組的傳感器的模擬讀數(shù)；(e)計算每一傳感器所需的新增益值；以及(f)重復步驟(b)到(e)。任選地，該方法進一步包括選擇該放大器的初始增益水平；該多個傳感器各自將一個模擬信號發(fā)送到可變增益放大器的輸入端；該可變增益放大器通過該初始增益水平而放大該輸入信號；用一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來對該可變增益放大器的輸出進行取樣；將一個數(shù)字輸出信號從該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到一個控制器單元；該控制器單元確定該數(shù)字輸出信號的峰間值；并且該控制器使用該峰間值來計算用于該放大器的最佳增益水平。根據(jù)另一個實施方案，披露了一種壓力感測系統(tǒng)，包括包括η個電容器的一個陣列的一個感測設(shè)備，該η個電容器各自形成于多個線性導體列與多個線性導體行的交叉點處，并且其中這些列和行分別布置在可壓縮電介質(zhì)片材的相反側(cè)上；以及一個控制器，該控制器被配置成得到每個電容器的電容值并且確定施加于該感測設(shè)備上的壓力。任選地，該控制器能夠可操作以將一個交變已知電壓施加到η個電路，該η個電路各自包括并聯(lián)連接的η-I個電容器的不同的庫以及與該庫串聯(lián)連接的一個剩余的電容器。在適當時，該控制器進一步可操作以測量該η個電路各自的交流，由此從已知電壓和所測電流得到每個電路的總電容。因此，該控制器能夠可操作以將一個交變已知電壓施加到包括并聯(lián)互連的η個電容器的一個η+1電路，并且測量該η+1電路的交流，并且由此得到該η+1電路的總電容。另外地或可替代地，該控制器可以包括至少一個可變增益放大器以及至少一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。任選地，該可變增益放大器可操作以用相關(guān)聯(lián)的增益水平來放大至少一個模擬信號。因此，該控制器能夠可操作以從該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字輸出信號，并且計算用于相關(guān)聯(lián)的模擬輸入信號的最佳增益水平。任選地，該控制器可操作以通過以下操作來監(jiān)測一個交流信號的振幅在該交流信號的時間周期T期間收集多個電流信號輸出；獲得該時間周期T的持續(xù)時間內(nèi)的信號特征曲線；識別最大峰值電流信號輸出；識別最小峰值電流信號輸出；并且計算出在該最大峰值電流信號輸出與該最小峰值電流信號輸出之間的電流差。在適當時，該控制器能夠可操作以通過以下操作來確定正由該控制器監(jiān)測的參數(shù) 的終端值針對該參數(shù)隨著時間的表現(xiàn)提供一個數(shù)學模型，該模型包括表達該參數(shù)與至少一個變量之間的關(guān)系的一個公式；監(jiān)測該參數(shù)；獲取該參數(shù)隨著時間的多個測量值；基于該參數(shù)的該多個測量值而計算出該至少一個變量的值的一個最佳擬合集合；并且使用值的最佳擬合集合和該公式來確定該參數(shù)的預測終端值。附圖簡要說明為了更好地理解本發(fā)明并且示出了可如何使本發(fā)明生效，現(xiàn)在將僅通過舉例來參考附圖?，F(xiàn)在詳細地具體參考圖式，要強調(diào)的是，所展示的細節(jié)是通過舉例說明的并且是出于對本發(fā)明的實施方案的示意性討論的目的，并且是為了提供被認為是本發(fā)明的原理和概念性方面的最有用并且容易理解的描述而呈現(xiàn)。在這方面，并未試圖比對本發(fā)明的基本理解所需的細節(jié)更詳細地示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)；與附圖一起進行的描述會使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白在實踐中可以如何體現(xiàn)本發(fā)明的若干形式。在附圖中圖Ia到d示出了壓力檢測墊的實施方案的各種等角投影；圖2示出了一個單一傳感器的實施方案的截面；圖3a示出了用于測量電容器群組的總電容的電路，在該電容器群組中，一個電容器串聯(lián)連接到并聯(lián)連接的電容器陣列上；圖3b示出了用于測量并聯(lián)連接的電容器群組的總電容的電路；圖4a是表示響應于交流行進穿過壓力傳感器的電流隨著時間的改變的圖；圖4b是表示響應于對施加于壓力傳感器上的壓力作出的改變的電流改變的圖；圖5展示了一個單一 AC循環(huán)的時間周期T內(nèi)的多個信號讀數(shù)；圖6展示了從多個信號讀數(shù)獲得的AC特征曲線；圖7展示了用以確定交流在AC循環(huán)過程期間的振幅的方法的流程圖；圖8a到Sc展示了一系列圖，這些圖示出了與壓力傳感器相關(guān)聯(lián)的傳感器響應的可能的數(shù)學模型；圖9展示了用于預測參數(shù)的終端值的方法的流程圖；

圖10展示了與測量作用于表面上的壓力相關(guān)的預測方法的具體實施方案；圖11是傳感器矩陣的示意性表示；
圖12是表示用于大范圍的模擬信號的快速測量方法的部件的方框圖；以及圖13是展示了用于大范圍的模擬信號的快速測量的方法的流程圖。詳細說明如所要求，在此披露了本發(fā)明的詳細實施方案；然而，應當理解的是所披露的實施方案僅例證了可以按照各種和替代性形式體現(xiàn)的本發(fā)明。附圖不一定按比例；一些特征可能被放大或最小化，從而示出特定部件的細節(jié)。因此，在此披露的特定結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應被解釋為限制性的，而是僅僅為用于傳授本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來多方面地使用本發(fā)明的一個代表性基礎(chǔ)。下文描述了可以(例如)用于監(jiān)測施加于患者身上的壓力以便提供用于預防壓瘡的形成的反饋的檢測系統(tǒng)和方法。 一種壓力感測系統(tǒng)包括壓力檢測墊，該壓力檢測墊包括夾在第一導電層與第二導電層之間的一個絕緣材料層。每一導電層可以包括多個平行的導電材料帶。通過引用結(jié)合在此的申請人的共同待決的國際專利申請案WO 2010/119441中描述了此類系統(tǒng)。WO 2010/119441披露了一種壓力感測墊，該壓力感測墊可以放置于椅子的座墊或床墊下方與俯臥的受試者的身體之間，以便監(jiān)測施加于受試者上的壓力。壓力感測墊的輸出可以用于指示壓瘡形成的風險?，F(xiàn)在參考圖la，圖Ia示出了壓力檢測墊200的實施方案的等角投影，壓力檢測墊包括以矩陣形式安排的多個傳感器210。該墊可以包括通過由隔離材料制成的一個絕緣層230分離的兩個導電材料層220a、220b。這些導電層各自可以包括平行導電條帶222、224，并且這兩個導電層被正交地安排，以使得在一個導電層中，條帶是水平的222，而且在另一個導電層中，條帶是垂直的224。每一條帶是導線連接到控制單元上，并且可以通過安全低電壓源操作。電容傳感器是基于導電條帶的重疊于垂直導電條帶與水平導電條帶的每一 “交叉點”處的部分之間的電容。這些電容傳感器被配置成使得在電容傳感器的表面上的任何地方按壓會改變這兩個導電層之間的間隔，并且因此改變交叉點的電容。驅(qū)動單元可以將電位選擇性地提供給垂直條帶，并且可以在水平條帶上監(jiān)測該電位，以使得可以確定重疊部分的電容傳感器。應注意，通過提供跨越每一傳感器的振蕩電位并且監(jiān)測由此產(chǎn)生的交流，可以計算出交叉點的阻抗并且確定交叉點的電容。因此，在已知傳感器的機械特性的情況下，可以推斷出施加于傳感器上的壓力。該墊可以進一步包括額外的傳感器，這些額外的傳感器被配置成監(jiān)測額外的因素，尤其是影響褥瘡的形成的額外因素，例如溫度、濕度等。這些額外的傳感器可以被配置成在適當時連續(xù)地或間歇地監(jiān)測這些因素，從而檢測多個因素的高風險組合。可以記錄這些測量值并且將其存儲于數(shù)據(jù)庫中以供進一步分析。在壓力檢測墊的某些實施方案中，材料被選擇為使得導電層和絕緣層是具柔性的。該絕緣材料可以是可壓縮的海綿狀、通風的或多孔材料(例如，泡沫塑料)，從而允許在將壓力施加于其上時密度的顯著改變?？梢詫毫z測墊200或感測墊放置在(例如)用于標準床單中的其他材料層240a、240b的下方或以其他方式與其集成在一起。應當認識到這些額外的材料可以給予特定應用可能需要的其他特性。在一個實施方案中，可以通過隔離、防水、透氣的罩墊將傳感器的導電材料包裹，從而允許躺在該墊上的受試者的不適感降至最低?，F(xiàn)在參考圖Ib到ld，圖Ib到Id示出了壓力檢測墊的各種實施方案的各個部分，可以通過各種襯底來支撐導電層220 (圖la)。例如，圖Ib示出了直接粘附到絕緣層230上的兩個導電層2220a、2220b?？商娲?，如圖Ic中所示，可以通過例如TPU的分離的襯底3210a、3210b來支撐導電層3220a、3220b，絕緣層230夾在這兩個襯底之間。在又另一個實施方案中，如圖Id中所示，導電層4220a、4220b自身可以各自分別夾在兩個襯底4212a、4214a,4212b,4214b 之間?，F(xiàn)在參考圖2，圖2示出了一個單一傳感器節(jié)點300的實施方案的截面。在此實施方案中，傳感器是電容器，該電容器包括兩個導電條帶層310a、310b以及在導電條帶層310a、310b之間的由隔離材料制成的絕緣層320。在傳感器上的任何地方按壓會壓縮絕緣層320，從而改變導電條帶之間的距離并且由此改變電容器的電容。 應當認識到為了從一行傳感器得到阻抗值的穩(wěn)定讀數(shù)，優(yōu)選的是，在從傳感器取得讀數(shù)期間，受試者作出很小的移動或不移動。因此，根據(jù)某些實施方案，為讀數(shù)而花費的時間可能是約數(shù)十或數(shù)百毫秒，在此期間，受試者的移動一般可以忽略。應當進一步認識到在受試者很大程度上不移動的應用中，可能希望如所要求使用更長的讀取時間。電容測量第一導電層的平行條帶與第二導電層的平行條帶重疊于多個交叉點處，該多個交叉點被稱作節(jié)點。第一導電層和第二導電層可以被配置成使得第一導電層的平行條帶與第二導電層的平行條帶正交地安排，但是其他實施方案具有各種其他相對定向。這些節(jié)點形成電容傳感器。與在針對每一節(jié)點使用一個單一電容器時所需的導線的數(shù)目相比，使用節(jié)點矩陣來讀取電容值減少了所需的導線的數(shù)目。然而，在使用矩陣讀數(shù)時，所測量的行或列的所有節(jié)點是相互依存的，這樣可能會導致干擾性的雜散電容。因此，典型地需要對電容測量值的某種校準。在此披露的方法和系統(tǒng)不需要將參考電容器添加到每一行。因此，當前披露的系統(tǒng)比沃特曼等人(Altman et al.)在US2009/0216466中所描述的系統(tǒng)更簡單、更快速并且更經(jīng)濟。一排電容器可以構(gòu)成并聯(lián)連接的電容器群組，在這種情況下，該行的總電容將是該行中的電容器的電容的總和。可替代地，這些電容器可以串聯(lián)連接，在這種情況下，η個電容器的總電容將是
I
廣一f1l丄 + 丄 + 丄
" "X具有交流(AC)通過其中的電容器C的電路具有以下均方根電流Ia。Iac = 2π fCVac[2]其中f是電流交變的頻率，并且Va。是AC電壓的均方根值。電容因此是
[3]
權(quán)利要求
1.一種測量壓力感測系統(tǒng)中的η個電容器的電容的方法， 該壓力感測系統(tǒng)包括 多個線性導體列和多個線性導體行，其中這些列不平行于這些行，并且一個電容器陣列中的電容器各自形成于一列與一行的交叉點處，并且其中這些列和行分別布置在一種可壓縮電介質(zhì)片材的相反側(cè)上， 該方法包括 將一個交變已知電壓施加到該η個電容器的η個電路上， 該η個電路各自包括該η個電容器中與其他η-I個電容器串聯(lián)連接的一個不同電容器，該η-I個電容器是并聯(lián)互連的； 測量該η個電路各自的交流； 從該已知電壓和所測電流得到每個電路的總電容； 將一個交變已知電壓施加到包括并聯(lián)互連的該η個電容器的一個η+1電路上； 測量該η+1電路的交流； 得到該η+1電路的總電容；并且 從這些所測量的以及已知的值得到該η個電容器各自的電容。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中將一個交變已知電壓施加到η個電路上的步驟包括 在一行與多列之間施加一個交變已知電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中測量該η個電路各自的交流的步驟包括 將一個電流傳感器連接到該多個列之一上；并且 針對所有該多個列重復該連接。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該多個列包括該壓力感測系統(tǒng)的所有這些線性導體列。
5.一種用于預測壓力感測系統(tǒng)中的參數(shù)的終端值的方法，該方法包括以下步驟 針對所述參數(shù)隨著時間的表現(xiàn)而提供一個數(shù)學模型，所述模型包括表達所述參數(shù)與至少一個變量之間的關(guān)系的一個公式； 監(jiān)測所述參數(shù)； 獲取所述參數(shù)隨著時間的多個測量值； 基于所述參數(shù)的所述多個測量值而計算出所述至少一個變量的值的一個最佳擬合集合；并且 使用值的所述集合和所述公式來確定所述參數(shù)的一個預測終端值，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的一個壓力。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步 提供所述變量的初始值； 獲取所述參數(shù)的一個第一監(jiān)測值； 將所述變量的這些值調(diào)整為最佳擬合所述參數(shù)的所述第一監(jiān)測值； 計算所述參數(shù)的一個第一預測終端值； 獲取所述參數(shù)的下一個值；并且 將所述變量的這些值調(diào)整為最佳擬合所述參數(shù)的應計監(jiān)測值。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述數(shù)學模型包括指數(shù)關(guān)系。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述指數(shù)關(guān)系具有以下形式P= (PF
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中使用一種最小平方方法來計算值的所述最佳擬合集口 ο
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述多個測量值具有一個成員。
11.一種用于測量作用于表面上的壓力的方法，包括以下步驟 步驟(a)-提供至少一個壓力傳感器； 步驟(b)_獲得一個公式，該公式表達了在所述壓力傳感器隨著時間的表現(xiàn)之后建模的在所測壓力與時間常數(shù)之間的指數(shù)關(guān)系； 步驟(C)-在時間周期內(nèi)獲取多個壓力值； 步驟(d)-基于所述多個壓力值而計算該時間常數(shù)的一個最佳擬合值；以及 步驟(e)-在所述公式中使用所述時間常數(shù)值來確定壓力的一個預測終端值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中步驟(a)包括提供一個壓力傳感器陣列。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟(c)包括以下子步驟 步驟(Cl)-從所述陣列中選擇多個相鄰的壓力傳感器；以及 步驟(c2)_獲取從所述多個相鄰的壓力傳感器中的每一成員測量到的至少一個壓力值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述步驟(d)包括 步驟(dl)-針對來自所述多個相鄰的壓力傳感器的壓力傳感器的至少一個選集而計算出該時間常數(shù)的一個最佳擬合值； 步驟(d2)-取得針對壓力傳感器的所述選集而計算出的這些時間常數(shù)值的一個平均值。
15.一種用于通過以下操作來監(jiān)測壓力感測系統(tǒng)中的交流信號的振幅的方法 在所述交流信號的時間周期T期間收集多個電流信號輸出； 獲得所述時間周期T的持續(xù)時間內(nèi)的一個信號特征曲線； 識別一個最大峰值電流信號輸出； 識別一個最小峰值電流信號輸出；并且 計算出在所述最大峰值電流信號輸出與所述最小峰值電流信號輸出之間的電流差，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的一個壓力。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括將該電流差乘以一個因數(shù)I/V 2。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中以離散時間間隔St取得樣本。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中δt小于T，以使得循環(huán)樣本比T/ δ t大于I。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該循環(huán)樣本比Vδ t被選擇為使得在每一循環(huán)內(nèi)獲得多個樣本。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該循環(huán)樣本比T/δ t在10到1000的范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中δt 一 1(Γ6秒并且T ^ 1(Γ5秒。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括排除在電流輸出值的容限水平之外的電流輸出值。
23.一種用于選擇最佳增益水平以用于放大具有多個傳感器的壓力感測系統(tǒng)中的輸入信號的方法，該方法包括 提供具有輸入端和輸出端的一個可變增益放大器； 確定所述放大器的飽和水平 對所述輸入信號進行取樣； 確定所述輸入信號的一個峰值；并且 選擇等于或小于所述飽和水平與所述峰值的比率的一個最佳增益水平，以用于在確定施加于該壓力感測系統(tǒng)上的一個壓力。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中對該輸入信號進行取樣的步驟包括用一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來處理所述輸入信號。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中確定該輸入信號的一個峰值的步驟包括 選擇來自所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號的一個最大值和一個輸出值；并且 計算出在所述最大值與所述最小值之間的差。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括 Ca)初始化該多個傳感器各自的增益水平； (b)將多個傳感器聚集為需要共同增益水平的多組傳感器； (c)從每一組中的這些傳感器獲得模擬讀數(shù)； Cd)根據(jù)與每一組相關(guān)聯(lián)的增益水平而放大來自該組的傳感器的模擬讀數(shù)； Ce)計算每一傳感器所需的一個新增益值；以及 Cf)重復步驟(b)到(e)。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括 選擇該放大器的初始增益水平； 所述多個傳感器各自將一個模擬信號發(fā)送到所述可變增益放大器的輸入端； 所述可變增益放大器通過該初始增益水平而放大該輸入信號； 用一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來對所述可變增益放大器的輸出進行取樣； 將一個數(shù)字輸出信號從所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到一個控制器單元； 所述控制器單元確定所述數(shù)字輸出信號的峰間值；并且 所述控制器使用所述峰間值來計算用于該放大器的一個最佳增益水平。
28.一種壓力感測系統(tǒng)，包括 包括η個電容器的一個陣列的一個感測設(shè)備，該η個電容器各自形成于多個線性導體列與多個線性導體行的交叉點處，并且其中這些列和行分別布置在一種可壓縮電介質(zhì)片材的相反側(cè)上；以及 一個控制器，該控制器被配置成得到每個電容器的電容值并且確定施加于該感測設(shè)備上的一個壓力。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該控制器可操作以將一個交變已知電壓施加到η個電路上，該η個電路各自包括并聯(lián)連接的η-I個電容器的一個不同的庫以及與所述庫串聯(lián)連接的一個剩余的電容器。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中該控制器進一步可操作以測量該η個電路各自的交流，由此從該已知電壓和所測電流得到每個電路的總電容。
31.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該控制器可操作以將一個交變已知電壓施加到包括并聯(lián)互連的η個電容器的一個η+1電路上，并且測量該η+1電路的交流，并且由此得到該η+1電路的總電容。
32.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，進一步包括至少一個可變增益放大器以及至少一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述可變增益放大器可操作以用一個相關(guān)聯(lián)的增益水平來放大至少一個模擬信號。
34.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述控制器可操作以從所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字輸出信號，并且計算用于相關(guān)聯(lián)的模擬輸入信號的一個最佳增益水平。
35.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述控制器可操作以通過以下操作來監(jiān)測一個交流信號的振幅在該交流信號的時間周期T期間收集多個電流信號輸出；獲得所述時間周期T的持續(xù)時間內(nèi)的一個信號特征曲線；識別一個最大峰值電流信號輸出；識別一個最小峰值電流信號輸出；并且計算出在所述最大峰值電流信號輸出與所述最小峰值電流信號輸出之間的電流差。
36.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述控制器可操作以通過以下操作來確定正由所述控制器監(jiān)測的一個參數(shù)的終端值針對所述參數(shù)隨著時間的表現(xiàn)提供一個數(shù)學模型，所述模型包括表達所述參數(shù)與至少一個變量之間的關(guān)系的一個公式；監(jiān)測所述參數(shù)；獲取所述參數(shù)隨著時間的多個測量值；基于所述參數(shù)的所述多個測量值而計算出所述至少一個變量的值的一個最佳擬合集合；并且使用值的所述最佳擬合集合和所述公式來確定所述參數(shù)的一個預測終端值。
全文摘要
一種用于管理從壓力感測設(shè)備收集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)允許快速地測量施加于一個表面上的壓力，并且可以在預防被束縛在床上的受試者中的褥瘡形成中有用。
文檔編號A61B5/103GK102892354SQ201180012837
公開日2013年1月23日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者埃米爾·本舍拉姆, 伊泰·拉布, 塔爾·雷米茲, 博阿茲·本大衛(wèi), 丹·韋斯, 魯思·波利亞基內(nèi), 利奧爾·格林斯坦, 約納坦·阿敘利納, 古斯丁·埃弗巴克, 特薩?！ぐ⑸?申請人:茵漢斯瑟菲斯動力公司