專利名稱：一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到光纖光柵傳感領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及到一種基于光纖光柵傳感器的用于測(cè)量人體溫度的智能床單。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是在20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的，它是一種以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的一種新型傳感技術(shù)。這些光纖傳感器根據(jù)作用范圍又可以分為三類點(diǎn)式傳感器(如光纖微彎傳感器、光纖 Fabry-Perot傳感器、光纖Bragg光柵傳感器等)，積分傳感器(如光纖Michelson干涉儀和光纖Mach-Zehnder干涉儀)，分布式傳感器(如利用布里淵散射效應(yīng)制成的應(yīng)力、溫度分布式傳感器)。作為點(diǎn)式傳感器的一種，光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的廣泛重視，其具有其它傳統(tǒng)電傳感器無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要是抗電磁干擾、耐腐蝕、測(cè)量范圍寬、便于復(fù)用成網(wǎng)、小型化和維護(hù)成本低等。目前，光纖光柵傳感器主要用于建筑物和橋梁的健康監(jiān)測(cè)和安全監(jiān)控。用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)的應(yīng)變電監(jiān)測(cè)裝置需要采用電纜來(lái)傳遞電源和輸出信號(hào)，所需的電纜數(shù)目較大，且無(wú)法將其直埋入建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所以在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面具有很大的局限性，而光纖光柵傳感器經(jīng)過(guò)封裝以后既可以貼在結(jié)構(gòu)的表面，也可以直埋入結(jié)構(gòu)中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，其易構(gòu)成高性能、低成本的傳感陣列，在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)用工程中具有巨大市場(chǎng)潛力。然而，光纖光柵傳感器在人體溫度檢測(cè)方面的應(yīng)用還很少見(jiàn)到。目前，人體溫度的檢測(cè)方法主要有兩種接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)溫方法主要包括玻璃水銀體溫計(jì)及電子體溫計(jì)，其中水銀體溫計(jì)利用水銀遇熱膨脹的物理屬性進(jìn)行機(jī)體的溫度檢測(cè)；而電子體溫計(jì)則采用熱敏電阻原理測(cè)量溫度。因?yàn)樗y體溫計(jì)廉價(jià)且性能穩(wěn)定，所以目前在我國(guó)的醫(yī)院及家庭的應(yīng)用是最為廣泛的。但它存在測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng)、易破碎、有汞中毒危險(xiǎn)等缺點(diǎn)。非接觸式測(cè)溫方法主要利用紅外溫度計(jì)，其通常用來(lái)測(cè)量額頭的溫度，一般為便攜式，它具有一個(gè)激光掃描系統(tǒng)，激光束所指之處即為溫度測(cè)量對(duì)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單。本發(fā)明的智能床單要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過(guò)對(duì)應(yīng)邊縫合制成，在床單內(nèi)置有由多個(gè)光纖光柵溫度傳感器組成的陣列，所有光纖光柵溫度傳感器通過(guò)一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個(gè)光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調(diào)儀，解調(diào)儀連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。在本發(fā)明的智能床單中，所述的床單內(nèi)的光纖光柵溫度傳感器根據(jù)床單的長(zhǎng)度和寬度按照行列分布，行列分布的光纖光柵溫度傳感器通過(guò)同一根光纖串聯(lián)連接。在本發(fā)明的智能床單中，作為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述光纖光柵溫度傳感器陣列中包括有12個(gè)光纖光柵溫度傳感器，它們根據(jù)床單的長(zhǎng)度和寬度分為3列分布，每列放置 4個(gè)光纖光柵溫度傳感器。在本發(fā)明的智能床單中，所述的光纖光柵溫度傳感器陣列及連接光纖光柵溫度傳感器的光纖用針線縫制在床單內(nèi)。在本發(fā)明的智能床單中，所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理流程依次經(jīng)過(guò)有中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元，最終輸出結(jié)果至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。在本發(fā)明的智能床單中，所述的中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)與標(biāo)定的反射光中心波長(zhǎng)比較作差，得到反射光中心波長(zhǎng)偏移量；去噪單元去除上述處理后數(shù)據(jù)中的無(wú)關(guān)信號(hào)；溫度計(jì)算單元計(jì)算出人體溫度；比較單元中設(shè)置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計(jì)算出的人體溫度結(jié)果與上述閾值比較后輸出比較結(jié)果信號(hào)，若處于閾值內(nèi)則輸出正常信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)， 若超出閾值則輸出報(bào)警信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明的可用于人體溫度測(cè)量的智能床單在應(yīng)用中帶來(lái)了如下技術(shù)效果
1.本發(fā)明的智能床單可對(duì)人體溫度進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。2.人在一天內(nèi)至少有8個(gè)小時(shí)的時(shí)間都是躺在床上，因而在床單內(nèi)安裝光纖光柵溫度傳感器陣列，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體溫度，可以給出一個(gè)初步的健康狀況評(píng)判，為疾病的預(yù)防提供有力的保證。3.采用光纖光柵溫度傳感器陣列，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體溫度的分布式測(cè)量。4.本發(fā)明考慮到光纖易折斷的特性，采用針線把光纖光柵溫度傳感器陣列及連接光纖光柵溫度傳感器的光纖縫制固定在床單內(nèi)，避免了因蠕動(dòng)而導(dǎo)致的光纖折斷。
5.由于光纖光柵溫度傳感器本身是電無(wú)源的，因而不會(huì)對(duì)躺在智能床單上的人體產(chǎn)生任何電危害，安全性能十分突出。還有抗電磁干擾、高穩(wěn)定性、使用及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明用于人體溫度測(cè)量的智能床單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明用于人體溫度測(cè)量的智能床單的數(shù)據(jù)處理流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的用于人體溫度測(cè)量的智能床單做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以求更為清楚明白地理解其工作原理和具體應(yīng)用，但不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的智能床單與現(xiàn)有技術(shù)中的部分床單結(jié)構(gòu)有所不同，其由面積相同的兩塊布料通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)邊的縫合而成。而對(duì)床單布料的顏色和材質(zhì)無(wú)硬性要求，可根據(jù)用戶的需求而定。首先請(qǐng)看圖1，圖1是本發(fā)明用于人體溫度測(cè)量的智能床單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)能夠利用該智能床單測(cè)量人體溫度，利用光電技術(shù)和光纖光柵傳感器技術(shù)在床單內(nèi)部進(jìn)行了改進(jìn)，具體的改進(jìn)之處在于在床單內(nèi)部設(shè)置了光纖光柵溫度傳感器陣列，陣列內(nèi)的所有光纖光柵溫度傳感器通過(guò)一根光纖串聯(lián)連接起來(lái)，上述的光纖從床單邊緣處弓丨出，弓丨出光纖連接有光耦合器、寬帶光源和解調(diào)儀。上述的光纖光柵溫度傳感器可以探測(cè)到躺在床單上的人體溫度。智能床單結(jié)構(gòu)上包括有床單1，其由分別位于上、下表面的兩塊布料組成，采用針線對(duì)兩塊布料的對(duì)應(yīng)邊進(jìn)行縫合而成。智能床單的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)由多個(gè)光纖光柵溫度傳感器組成的傳感器陣列。在本實(shí)施例中傳感器陣列由12個(gè)光纖光柵溫度傳感器構(gòu)成。即光纖光柵溫度傳感器2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13。所述的光纖光柵溫度傳感器陣列包括3列、4行，列與行分別依照床單1的寬度和長(zhǎng)度均勻分布。光纖光柵溫度傳感器的上述布置可以對(duì)躺在床上的人體的軀干和下肢實(shí)現(xiàn)分布式的體溫檢測(cè)，同時(shí)還保證了人體處在仰臥、俯臥、側(cè)臥等各種睡姿時(shí)也能實(shí)現(xiàn)人體溫度的檢測(cè)，真正做到全睡姿的體溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，為了防止光纖光柵溫度傳感器及光纖在床單1內(nèi)蠕動(dòng)而導(dǎo)致的斷纖現(xiàn)象，我們使用針線沿著光纖光柵溫度傳感器陣列及光纖的邊緣處縫制，把光纖光柵溫度傳感器陣列及光纖與床單1縫在一起，針線的走線路徑見(jiàn)圖1中的虛線19。上述設(shè)置在智能床單內(nèi)的12個(gè)光纖光柵溫度傳感器通過(guò)同一根光纖串聯(lián)連接起來(lái)。當(dāng)然光纖可以是分段連接各個(gè)光纖光柵溫度傳感器的，但是串聯(lián)起來(lái)是其要點(diǎn)。光纖的一個(gè)末端從床單1的邊緣處引出，連到外部的光耦合器14，用于把來(lái)自光纖光柵溫度傳感器的傳感光信號(hào)傳輸給解調(diào)儀16。寬帶光源15發(fā)出的光經(jīng)光耦合器14進(jìn)入光纖光柵溫度傳感器陣列，滿足Bragg 條件的光被反射后，再經(jīng)光耦合器14進(jìn)入解調(diào)儀16，解調(diào)儀16解調(diào)出各個(gè)光纖光柵溫度傳感器的中心波長(zhǎng)，然后經(jīng)由數(shù)字采集卡把數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)17中，由計(jì)算機(jī)17進(jìn)行信號(hào)處理得到人體溫度的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)17內(nèi)置的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示，它包括4大模塊單元中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元。上述數(shù)據(jù)處理流程先將來(lái)自解調(diào)儀16的各光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)數(shù)據(jù)送給中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元，它將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)與標(biāo)定的反射光中心波長(zhǎng)作差，得到反射光中心波長(zhǎng)的偏移量。然后，再把處理過(guò)的數(shù)據(jù)經(jīng)由去噪單元去除無(wú)關(guān)信號(hào)，比如來(lái)自光路和外界的干擾信號(hào)等。然后，再經(jīng)由溫度計(jì)算單元計(jì)算出人體溫度值，其基于如下原理光纖光柵溫度傳感器的中心波長(zhǎng)的變化量與溫度的變化量之間的關(guān)系是線性的，如下式所示，溫度的升高會(huì)引起光纖光柵溫度傳感器為中心波長(zhǎng)的偏移量增加，反之亦然。Al=O1-AT式中，O1為對(duì)應(yīng)光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度AT為溫度變化
量，Δ1為中心波長(zhǎng)偏移量。最后，進(jìn)入比較單元，其可以根據(jù)用戶的性別自動(dòng)設(shè)定不同的體
溫異常報(bào)警門檻，因?yàn)槿梭w的正常體溫有一個(gè)較穩(wěn)定的范圍，大約在36. 5 37°C之間，且女
性的體溫平均比男性要高0. 3°C。當(dāng)監(jiān)測(cè)到人體某個(gè)部位的溫度超過(guò)報(bào)警門檻值時(shí)，就會(huì)給出體溫異常報(bào)警信號(hào)及可能的病灶部位。最終需要顯示的結(jié)果和報(bào)警信號(hào)都送給結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)18。結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)18配置了顯示界面和蜂鳴器。用戶可以直接在顯示界面上瀏覽人體各部位的溫度隨時(shí)間的變化曲線。當(dāng)某個(gè)部位的體溫超過(guò)報(bào)警門檻值時(shí)，結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)18配備的蜂鳴器就會(huì)響起，以此提醒用戶，以便用戶能及時(shí)去醫(yī)院就診。本發(fā)明的產(chǎn)品可以采用這樣的方法來(lái)制作
第一、用光纖將光纖光柵溫度傳感器2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13串接起來(lái)，采用光纖熔接的方法將各個(gè)傳感器進(jìn)行串接。第二、用光纖將光纖光柵溫度傳感器2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13按圖1所
示的陣列形式鋪設(shè)在床單1內(nèi)。第三、按虛線19的走線路徑，用針線把光纖光柵溫度傳感器2、3、4、5、6、7、8、9、 10、11、12和13和床單1縫在一起。第四、光纖光柵溫度傳感器13的末端從床單1的邊緣處引出，再連到光耦合器14 上。第五、用針線將位于床單1上、下表面的兩塊布料沿著各自對(duì)應(yīng)的邊縫合在一起。第六、寬帶光源15、光耦合器14和解調(diào)儀16之間用光纖連接。第七、解調(diào)儀16、計(jì)算機(jī)17和結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)18之間用電纜連接。第八、將數(shù)據(jù)處理流程以軟件的形式安裝在計(jì)算機(jī)17中。第九、最后，啟動(dòng)寬帶光源15、解調(diào)儀16、計(jì)算機(jī)17和結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)18，即可實(shí)現(xiàn)智能床單的正常工作，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)人體溫度的變化情況。本發(fā)明含有光纖光柵傳感器的智能床單主要用來(lái)監(jiān)測(cè)人體溫度，可對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行非介入式的、分布式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。人在一天的大部分時(shí)間里都是躺在床上，因而在床上安裝光纖光柵溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體溫度，可以給出一個(gè)初步的健康狀況評(píng)判，為疾病的預(yù)防提供有力的保證。此外，此智能床單不會(huì)影響人體睡眠的舒適性，一個(gè)主機(jī)設(shè)備可以同時(shí)復(fù)接多個(gè)此類智能床單，大大降低了成本，且維護(hù)簡(jiǎn)單。因而，本發(fā)明的智能床單很適合在醫(yī)院和養(yǎng)老院中應(yīng)用，同時(shí)也適合大型居住小區(qū)的家庭使用。
權(quán)利要求
1.一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過(guò)對(duì)應(yīng)邊縫合制成，在床單內(nèi)置有由多個(gè)光纖光柵溫度傳感器組成的陣列，所有光纖光柵溫度傳感器通過(guò)一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個(gè)光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調(diào)儀，解調(diào)儀連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，所述的床單內(nèi)的光纖光柵溫度傳感器根據(jù)床單的長(zhǎng)度和寬度按照行列分布，行列分布的光纖光柵溫度傳感器通過(guò)同一根光纖串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，所述光纖光柵溫度傳感器陣列中包括有12個(gè)光纖光柵溫度傳感器，它們根據(jù)床單的長(zhǎng)度和寬度分為3列分布，每列放置4個(gè)光纖光柵溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，所述的光纖光柵溫度傳感器陣列及連接光纖光柵溫度傳感器的光纖用針線縫制在床單內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有用于依次處理數(shù)據(jù)的中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，其特征在于，所述的中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)與標(biāo)定的反射光中心波長(zhǎng)比較作差，得到反射光中心波長(zhǎng)偏移量；去噪單元去除上述處理后數(shù)據(jù)中的無(wú)關(guān)信號(hào)；溫度計(jì)算單元計(jì)算出人體溫度；比較單元中設(shè)置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計(jì)算出的人體溫度結(jié)果與上述閾值比較后輸出比較結(jié)果信號(hào)，若處于閾值內(nèi)則輸出正常信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)，若超出閾值則輸出報(bào)警信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種可用于人體溫度測(cè)量的智能床單，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過(guò)對(duì)應(yīng)邊縫合制成，在床單內(nèi)置有由多個(gè)光纖光柵溫度傳感器組成的陣列，所有光纖光柵溫度傳感器通過(guò)一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個(gè)光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調(diào)儀，解調(diào)儀連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。本發(fā)明的智能床單可對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。
文檔編號(hào)A47G9/02GK102283538SQ20111020342
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者李健威, 李平, 趙浩 申請(qǐng)人:上海波匯通信科技有限公司