具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

为了至少解决本发明中提出的技术问题，本发明实施例提供一种压力性损伤监测及反馈设备。

图1为本发明实施例提供的一种压力性损伤监测及反馈设备的结构示意图，请参阅图1，本发明实施例提供的设备，可以包括：壳体1，壳体为柔性壳体，壳体1内设置有压力获取组件2、传输组件、控制组件3；压力获取组件2连接控制组件3。

其中，压力获取组件，用于获取目标部位的接触压力信息，传输组件，用于接收并发送所述接触压力信息。控制组件2，用于获取目标部位的压力性损伤阈值，根据接触压力信息和目标部位的压力性损伤阈值，确定目标部位的损伤情况。

在一个具体的实现过程中，可以定义任何一个待监测的人的待监测部位为目标部位，从而采用本申请提供的压力性损伤监测及反馈设备对目标部位的压力性损伤情况进行监测。如，可以在医院使用本申请提供的压力性损伤监测及反馈设备，也可以在居家等场所进行使用，本申请不做具体限定。

例如，在使用本申请提供的压力性损伤监测及反馈设备时，可以将压力获取组件1贴合在目标部位上，从而监测获取待监测人员的目标部位的接触压力信息，如，接触压力信息包括：压力值。传输组件，将获取到的接触压力信息发送传输到预设地方，如，可以发送到预设终端，也可也发送到控制组件等，此处不做具体限定。控制组件可以根据目标待监测人员的身高、体重等信息获取目标部位的压力性损伤阈值，根据接触压力信息计算与所述接触压力信息相对应的深部组织的内应力，根据所述内应力和所述目标部位的压力性损伤阈值，确定所述目标部位的损伤情况，如，内应力值超过目标部位的压力性损伤阈值，则说明目标部位的深度软组织损伤，或，具有损伤趋势，需要人为进行干预。

其中，内应力的计算方法，为根据压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型进行计算。例如，构建三维有限元模型，使用Matlab软件将各层软组织形变图像进行量化，形成受压时各层软组织的内应力。

可选的，控制组件可以用于基于预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型，根据接触压力信息，获取目标部位的软组织内应变信息；根据内应变信息，获取目标部位的压力性损伤阈值。

例如，在获取到压力值后，将压力值发送至控制组件，控制组件将压力值输入到预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型中，从而输出目标部位的软组织内应变信息，如软组织内的应变信息，可以为变形信息；在获取到软组织内应变信息后，根据内应变信息，获取目标部位的压力性损伤阈值，从而建立接触压力信息与压力性损伤的关系式，根据关系式和接触压力信息，确定目标部位的损伤情况。

可选的，控制器，用于：确定样品集，样品集内包括多个样品；基于磁共振成像技术，识别样品受压部位各层软组织的形变图像；基于形变图像和预设处理软件，确定受压时各层软组织的内应力；构建预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型；基于生物阻抗原理和内应变信息，确定软组织的细胞变形情况，构建深部软组织内应变与压力性损伤阈值关系式；根据确定预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型、深部软组织内应变与压力性损伤阈值关系式，确定接触压力信息与压力性损伤阈值关系式。

在本实施例中，软组织内应变可以为深部组织内应变，由于受压导致组织内部宏观和微观（细胞形态）发生了不均匀的体积变化，产生组织内应力，导致组织变形，称为深部组织内应变。即使压力减轻或解除后，仍有内应变残存在组织内部，形成深部组织损伤，由于早期难以从表层识别，该阶段是压力性损伤最严重的类型，难以治愈。因此，本实施例中，可以对受压深部软组织层面进行早期干预，预防压力对深层组织的损伤。

例如，本实施例中，对预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型的构建过程，进行举例说明：

首先，可以获伦理委员会批准后招募健康受试者，要求无神经肌肉疾病史，签署知情同意书，然后将受试者作为样品集中的样品，对其进行数据采集，为了提升准确度，可以将受试者进行分组，例如，身高1.60m-1.65m,体重50kg-55kg为一组；身高1.60m-1.65m,体重55kg-60kg为一组等，每组多个受试者，根据身高体重进行分组，从而根据身高体重建立对应的预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型。

在受试者准备就绪后，受试者可以使用设备实现对体位的模拟，如，模拟体位包括站立、俯卧位、半坐卧位、坐位等，在模拟体位时，使用MRI（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）技术识别受压部位（骶尾部）各层软组织的形变图像，使用Matlab软件将各层软组织形变图像进行量化，形成受压时各层软组织的内应力。从而，构建骨隆突部位/受压接触面三维有限元（Finite Element, FE）模型。

进一步地，为了提升三维有限元模型的准确度，可以对三维有限元模型进行解析与验证：对于上述建立的FE模型，从相应的MRI图像精确地识别受压区域。将在受压条件下的MRI记录期间测量的臀部接触压力施加到有限元模型的该就座区域上。在解决有限元模型时使用平均接触压力。为了与MRI图像中所示的加载条件一致，应该向FE模型馈送相同的输入负载，以便能够在验证过程中执行比较。通过比较有限元模拟的输出与来自MRI图像的测量值，定量验证有限元模型，进行两次比较：①体位导致软组织的总体移位；②体位诱导位置在骨突下方的肌肉移位。统计分析：使用线性模型ANOVA以识别从MRI图像或FE分析获得的总位移结果之间的显着差异。配对t检验用于鉴定从MRI图像获得的结果与来自FE分析的结果之间的显着差异。显著性水平设定为0.05。

在获取到验证调整后的准确预设压力信息与深部软组织内应变程度关系三维有限元模型后，可以基于生物阻抗原理确定目标部位的压力性损伤阈值。

例如，本实施例中，对确定目标部位的压力性损伤阈值的过程进行解释说明：运用生物抗阻原理采用柔性电极阵列，高导电性电极凝胶两点阻抗测量法（非侵入性的、无创的）识别细胞变形/受损情况，确定压力损伤的阈值。对于每名受试者至少进行两组阻抗测量，一组在加压前的健康皮肤上作为基线，另一组是维持某体位后的骨隆突部位皮肤。经过一系列的测量，由软件绘制数据，生成直观的测量区域图像，用自定义MATLAB脚本分析阻抗数据，再从数据中提取更多频率相关的信息做后处理，比较溃疡内和周围不同类型组织之间的契合度。对比优化过程确定健康组织和受损组织之间阻抗最大传播频率。通过施加不同压力确定组织变形损伤的压力阈值。在此过程中，为通过健康皮肤和受损皮肤对比进行测量和计算，本领域技术人员可毫无疑问的使用并计算，从而得到深部软组织内应变与压力性损伤的对应关系式。根据深部软组织内应变与压力性损伤的对应关系式，从而确定压力性损伤阈值。

生物电阻抗测量（Electrical Bioimpedance Measurement）技术简称阻抗及时，是一种利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的监测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向监测对象送入一微小的交流测量电流或电压，监测相应的电阻及其变化，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。它具有无创、无害，廉价、操作简单和功能信息丰富等特点，医生和病人易于接受。本实施例中，在通过生物抗阻监测技术确定组织变形/损伤压力阈值，可以通过阻抗从而获得受损电信号，确定压力性损伤阈值。

本发明实施例提供的本发明提供了一种压力性损伤监测及反馈设备，包括壳体；壳体内设置有压力获取组件、控制组件；压力获取组件连接控制组件；压力获取组件，用于获取目标部位的接触压力信息；控制组件，用于获取目标部位的压力性损伤阈值，根据接触压力信息和目标部位的压力性损伤阈值，确定目标部位的损伤情况。本发明通过测量外部表面的接触压力信息，实现对压力性损伤的监测，从而在发生压力性损伤趋势时，进行干预，有效预防压力性损伤的发生，方便、快捷。

基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供又一种压力性损伤监测及反馈设备的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的又一种压力性损伤监测及反馈设备的结构示意图。

参阅图2，本发明实施例提供的压力性损伤监测及反馈设备，还可以包括：预警组件4；预警组件4连接控制组件3；控制组件3在目标部位受到的压力值大于压力性损伤阈值时，发送压力性损伤预警指令；预警组件4，用于根据压力性损伤预警指令，进行预警。

例如，本实施例中，控制组件可以是任一型号的单片机或可编程PLC。优选地，控制组件可以为主控芯片电路，采用STM32单片机作为系统的主控制器，内容高速存储器，具有丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设，其特点：嵌入式Flash存储器和RAM存储器：512k字节的内置闪存存储器，用于存放数据和程序，多大64kb的嵌入式SRAM以CPU的时钟速度进行读写；内嵌2个12位模数转换器，每个ADC多达16个外部通道，实现单次或扫描转换，逻辑功能允许：同时采样和保持、交叉采用和保持、单次采样；Boot模式：启动时，Boot引脚被用来在3种Boot选项中选择一种，从用户Flash导入，从系统存储器导入，从SRAM导入；嵌套矢量中断控制器：可处理43个可屏蔽中断通道，提供16个中断优先级，紧密耦合NVIC实现了更低的中断处理延迟，直接向内核传递中断入口向量表地址；电源管理：设置有上电复位和掉电复位电路。

在一些实施例中，可选的，还包括：无线组件5；无线组件连接控制组件；控制组件通过无线组件连接预设终端，以使控制组件向预设终端发送接触压力信息或目标部位的压力性损伤阈值。

例如，在本实施例中，可以采用近距离无线通信技术传输至用户终端，由用户终端进行反向控制和数据分析；无线通信是指通信双方通过无线电波传输数据，并且传输距离在较近的范围内，其应用范围非常广泛。近年来，应用较为广泛及具有较好发展前景的短距离无线通信标准有：Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)；蓝牙：能够在10米的半径范围内实现点对点或一点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps通讯介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波；Wi-Fi：技术突出的优势在于它有较广的局域网覆盖范围，其覆盖半径可达100米左右，相比于蓝牙技术，(Wi-Fi)覆盖范围较广，传输速度非常快，其传输速度可以达到11mbps(802.11b)或者54mbps(802.11.a)，适合高速数据传输的业务；UWB：是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，其传输距离通常在10M以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百兆bit/s以上，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz；NFC：是一种新的近距离无线通信技术，其工作频率为13.56MHz，，采用幅移键控(ASK)调制方式，其数据传输速率一般为106kbit/s和424kbit/s三种，具有距离近、带宽高、能耗低，与非接触智能卡技术兼容等优点。

在一些实施例中，可选的，压力获取组件，包括：基于导电高分子材料的分布式压力传感器；分布式压力传感器用于贴合目标部位，监测目标部位的接触压力信息；控制组件，在分布式压力传感器的任一单个监测点的压力值超过压力性损伤阈值时，触发预警组件进行预警。

例如，本实施例中，导电高分子材料的制备方法可以为两种：①采用普通的绝缘聚合物为主要基质，在其中掺杂比例的导电填料配置而成。目前用作基质的材料主要有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂。导电填料在导电高分子中起载流子作用，其形态、性质和用量都决定了材料的导电性，常用的导电填料一般有金粉、金线、银粉、银线、铜粉、镍粉、铝粉、炭黑、石墨、乙炔炭黑、碳纳米管等。由于导电填料与基质材料的性质差异，复合时不容易紧密结合和均匀分散，影响材料的导电性，因此还需要对填料颗粒进行表面处理，如采用表面活性剂、偶联剂、氧化还原剂等进行处理，使导电填料能够更均匀分散于基质材料中。②通过化学接枝的方法，将导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯等接枝在柔性聚合物主链上，制备柔性导电高分子材料。比如，将聚乙烯醇水溶液通过循环冷冻-解冻方法制备聚乙烯醇水凝胶，然后通过冷冻干燥方法得到聚乙烯醇多孔薄膜支架，将支架浸入苯胺、肌醇六磷酸、引发剂溶液中溶胀，并且质子化反应同步进行，得到网络互穿结构水凝胶，后期通过在制备过程中添加明胶或者低分子量的柔性聚乙二醇可以调节水凝胶材料的杨氏模量等机械性能参数。

可选的，在一些实施例中，还可以包括显示组件6；显示组件连接控制组件；显示组件，用于显示损伤情况、压力性损伤阈值。

例如，在本实施例中，可以将柔性导电高分子材料作为外壳，在材料上层设置容置压力传感器的若干空腔，将压力传感器置入，下层置入柔性电路板，压力传感器与柔性电路板粘接。数据采集通过柔性可拉伸导线连接于压力监测垫上，通过无线传输部件与智能终端相连。智能终端上传基于大数据分析所得的不同基础情况人群骨隆突部位受压细胞变形/损伤的阈值，分析传感器所获信号进行变换运算，当压力及时间持续超出阈值，显示器上的报警装置高亮显示，同时对应连接护士站及看护的手机终端报警提示。

例如，本申请实施例提供的压力性损伤监测及反馈设备，可以是智能敷料，针对患者骨隆突受压部位进行减压的。智能敷料可以直接贴合在目标人员的目标部位，通过敷料材料实现减压的效果，将压力获取组件和控制组件嵌入到柔性彩礼中，当压力达到报警值时，会将数据传输至护士和家属的移动终端，及时更换体位。

图3为本发明实施例提供的一种压力性损伤反馈调节系统的结构示意图，请参阅图3，本发明实施例提供的一种压力性损伤反馈调节系统，包括上述任一实施例记载的压力性损伤监测及反馈设备和调节模块；

调节模块，用于在目标部位受到的压力值大于压力性损伤阈值时，根据调节指令进行压力性损伤调节。

可选的，设备包括智能床垫；调节模块为气囊压力调节系统。

例如，本发明实施例中以柔性导电高分子材料为核心制备局部压力监测传感器，通过导电高分子传感器形成压力监测阵列，获取患者接触面的压力分布情况，当单个监测点的压力超过设定的临床时间或压力阈值，系统启动报警信号，提示护理人员为患者进行翻身动作，同时与床垫气囊系统进行交互，通过气压调节，缓解患者应力集中部位的受力压迫。应力传感器通过受力后产生电阻值变化而作为测量压力分布的监测单元，相比于传统的压敏电阻传感器，导电高分子传感器具有良好的杨氏模量，用作压力床垫中的监测元件可提高患者产生的舒适感，以及监测的灵敏度和准确率。

由于压力数据大小的变化难以被直观监测，因此需采用一款模拟信号转换成数字信号的信号。在本发明实施例中，可以采用HX系列的AD转换芯片，该芯片具有转化速度快、通道多、精度高、稳定性好等优点。①片内噪声可编程放大器，可选增益为32dB，64 dB和128dB，省去信号处理与放大压力的电路；②上电自动复位，简化开机初始化过程及引脚和单片机编程；③数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程，简化数据读取；④同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰，对于信号的处理，噪声大多来自市电的工频干扰，芯片内部集成的抑制器可为去除噪声提供简便；⑤低功耗，工作电流小于1.6mA，断电后电流1uA，有效减少系统能耗。

在本发明实施例中，还可以基于小波熵的动态压力数据进行分析。

小波变换是一种多尺度信号分析方法，是在傅里叶变换的基础上发展而来，可广泛应用于信号、图形处理等领域。任何小波变换的基函数，都是对母小波和尺度函数进行缩放和平移的集合，在时域和频域上，小波变换都能很好的表现信号的局部变化特征，同时能够将各个信号频段的相关信息表示出来。小波分解将原始信号分解成低频和高频两种信号，将分解得到的低频信号继续分解，得到低频信号下的低频和高频信号，随着小波分解层数的递增，分解不断的进行，不断获得上层信号的低频信号，因此小波变换主要表示低频信息为主的信号。高频信号具有信号很多的细节信息，能更好对信号进行时域和频域的局部化分析，为了更好的利用信号的高频和低频信息，在小波变换的基础上，本项目采用小波包变换，小波包变换具有更优越的频域特性，更合适生物医学信号的研究。

熵是一个状态函数，其本质是系统内在的混乱程度，熵值的大小和空间中的能量分布有关，能量分布得越均匀熵值越大。小波熵的值可以经过小波包分解得到各个子频带信号而得到，能够衡量信号各个子频带能量在空间分布的混乱程度，小波熵结合了小波分析和熵的优势。小波熵是一种表示信号有序、无序程度的度量，可以提供关于与信号相关的潜在动态过程的有用信息。一个非常有序的过程可以被认为是一个周期性的单频信号，这种信号的小波表示将在一个独特的小波分辨率水平下被很好地解决，即除了包括代表性信号频率的小波分辨率一下，所有小波能量将几乎为零，对于这个特殊的等级，相对小波能量约为1。

通过分析获取的压力数据样本的小波熵值差异，可动态监测患者的动态压力分布数据，为临床分析提供有力的数据支持。

例如，本发明实施例提供的压力性损伤反馈调节系统可以为智能床垫，以实现对需长期卧床且自身无更换体位能力的患者进行全身减压，与压力传感器的数据交互与控制系统，实现对患者压力集中的部位进行精确监测、自动调节。图4为本发明实施例提供的一种智能床垫系统的工作原理示意图。参阅图4，在系统出现患者局部肢体压力报警时，若护理人员未及时处理会造成压力性损伤产生，为了避免此问题发生，在导电高分子传感器监测点周围设置充气气囊用以对局部肢体压力进行反向调节。气囊压力调节系统是一个电压反馈的闭环控制系统，给定值与反馈至比较得到误差值，只要误差值不为零，就会产生控制信号控制气泵对气囊进行充气，导电高分子传感器监测到当前点位压力变换到输入端，直到误差信号为零达到动态平衡。PID控制调节：由于惯性环节存在静态误差，因此需要引入积分环节消除静态误差，校正器可以选择PI和PID，但调节时间长会影响系统响应京都，因此本项目采用固定积分调节比例微分的方法，选择不完全微分作为调节器。

图5为本发明实施例提供的一种智能床垫的结构示意图。

例如，在本实施例中，参阅图5，智能床垫的与人体接触的表面，设置压力获取组件，用来监测人体表面受到的压力情况，在导电高分子传感器监测点周围设置充气气囊用以对局部肢体压力进行反向调节。

例如，在本实施例中，参阅图5，智能床垫还可以设置为分块组合设计，任一智能床垫可以包括多个分块M，在导电高分子传感器监测点周围设置充气气囊用以对局部肢体压力进行反向调节，其中，可以在每块床垫上分别设置充气气囊或设置调节组件，当监测到某区域压力过大，需要进行调节时，控制模块，可以自动发出触发指令，触发对应块的充气气囊进行充气，或触发对应的调节组件进行调节。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。