專利名稱：智能床單的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到光纖光柵傳感領域，具體地說，是涉及到一種基于光纖光柵傳感器的用于測量人體溫度的智能床單。
背景技術：
光纖傳感技術是在20世紀70年代伴隨光纖通信技術的發展而迅速發展起來的，它是一種以光波為載體，光纖為媒質，感知和傳輸外界被測量信號的一種新型傳感技術。這些光纖傳感器根據作用范圍又可以分為三類點式傳感器(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制成的應力、溫度分布式傳感器)。作為點式傳感器的一種，光纖光柵在傳感領域的應用已經得到世界范圍內的廣泛重視，其具有其它傳統電傳感器無可比擬的優點，主要是抗電磁干擾、耐腐蝕、測量范圍寬、便于復用成網、小型化和維護成本低等。目前，光纖光柵傳感器主要用于建筑物和橋梁的健康監測和安全監控。用于結構監測的傳統的應變電監測裝置需要采用電纜來傳遞電源和輸出信號，所需的電纜數目較大，且無法將其直埋入建筑結構內部，所以在實現長期實時監測方面具有很大的局限性，而光纖光柵傳感器經過封裝以后既可以貼在結構的表面，也可以直埋入結構中對結構進行實時監測。此外，其易構成高性能、低成本的傳感陣列，在結構監測應用工程中具有巨大市場潛力。然而，光纖光柵傳感器在人體溫度檢測方面的應用還很少見到。目前，人體溫度的檢測方法主要有兩種接觸式和非接觸式。接觸式測溫方法主要包括玻璃水銀體溫計及電子體溫計，其中水銀體溫計利用水銀遇熱膨脹的物理屬性進行機體的溫度檢測；而電子體溫計則采用熱敏電阻原理測量溫度。因為水銀體溫計廉價且性能穩定，所以目前在我國的醫院及家庭的應用是最為廣泛的。但它存在測溫時間長、易破碎、有汞中毒危險等缺點。非接觸式測溫方法主要利用紅外溫度計，其通常用來測量額頭的溫度，一般為便攜式，它具有一個激光掃描系統，激光束所指之處即為溫度測量對象。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供智能床單。本實用新型的智能床單要能夠實現對人體的健康狀況進行非介入式的實時監測，并能自動地根據所監測到的數據決定是否發出體溫
異常報警信號。為了達到上述實用新型目的，本實用新型提供的技術方案如下智能床單，其特征在于，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過對應邊縫合制成， 在床單內置有由多個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一根光纖串聯連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調儀，解調儀連接計算機，計算機連接至結果顯示及報
3警平臺。在本實用新型的智能床單中，所述的床單內的光纖光柵溫度傳感器根據床單的長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同一根光纖串聯連接。在本實用新型的智能床單中，作為進一步的結構設計，所述光纖光柵溫度傳感器陣列中包括有12個光纖光柵溫度傳感器，它們根據床單的長度和寬度分為3列分布，每列放置4個光纖光柵溫度傳感器。在本實用新型的智能床單中，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。在本實用新型的智能床單中，所述的計算機內的用于依次處理數據的中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元，比較單元得出的處理后數據最終輸出至結果顯示及報警平臺。在本實用新型的智能床單中，所述的中心波長偏移量計算單元將受人體溫度作用后光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長與標定的反射光中心波長比較作差，得到反射光中心波長偏移量；去噪單元去除上述處理后數據中的無關信號；溫度計算單元計算出人體溫度；比較單元中設置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計算出的人體溫度結果與上述閾值比較后輸出比較結果信號，若處于閾值內則輸出正常信號至結果顯示及報警平臺，若超出閾值則輸出報警信號至結果顯示及報警平臺。基于上述技術方案，本實用新型的可用于人體溫度測量的智能床單在應用中帶來了如下技術效果1.本實用新型的智能床單可對人體溫度進行非介入式的實時監測、并能自動地根據所監測到的數據決定是否發出體溫異常報警信號。2.人在一天內至少有8個小時的時間都是躺在床上，因而在床單內安裝光纖光柵溫度傳感器陣列，用于實時監測人體溫度，可以給出一個初步的健康狀況評判，為疾病的預防提供有力的保證。3.采用光纖光柵溫度傳感器陣列，可實現對人體溫度的分布式測量。4.本實用新型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，避免了因蠕動而導致的光纖折斷。5.由于光纖光柵溫度傳感器本身是電無源的，因而不會對躺在智能床單上的人體產生任何電危害，安全性能十分突出。還有抗電磁干擾、高穩定性、使用及維護方便等優點ο
圖1是本實用新型智能床單的系統結構示意圖。圖2是本實用新型智能床單的數據處理流程示意圖。
具體實施方式
下面我們結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的用于人體溫度測量的智能床單做進一步的詳細說明，以求更為清楚明白地理解其工作原理和具體應用，但不能以此來限制本實用新型的保護范圍。[0022]本實用新型的智能床單與現有技術中的部分床單結構有所不同，其由面積相同的兩塊布料通過對對應邊的縫合而成。而對床單布料的顏色和材質無硬性要求，可根據用戶的需求而定。首先請看圖1，圖1是本實用新型用于人體溫度測量的智能床單的系統結構示意圖。由圖可知，本實用新型為了實現能夠利用該智能床單測量人體溫度，利用光電技術和光纖光柵傳感器技術在床單內部進行了改進，具體的改進之處在于在床單內部設置了光纖光柵溫度傳感器陣列，陣列內的所有光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯連接起來，上述的光纖從床單邊緣處引出，引出光纖連接有光耦合器、寬帶光源和解調儀。上述的光纖光柵溫度傳感器可以探測到躺在床單上的人體溫度。智能床單結構上包括有床單1，其由分別位于上、下表面的兩塊布料組成，采用針線對兩塊布料的對應邊進行縫合而成。智能床單的內部設置有一個由多個光纖光柵溫度傳感器組成的傳感器陣列。在本實施例中傳感器陣列由12個光纖光柵溫度傳感器構成。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的寬度和長度均勻分布。光纖光柵溫度傳感器的上述布置可以對躺在床上的人體的軀干和下肢實現分布式的體溫檢測，同時還保證了人體處在仰臥、俯臥、側臥等各種睡姿時也能實現人體溫度的檢測，真正做到全睡姿的體溫實時監測。此外，為了防止光纖光柵溫度傳感器及光纖在床單1內蠕動而導致的斷纖現象，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，針線的走線路徑見圖1中的虛線19。上述設置在智能床單內的12個光纖光柵溫度傳感器通過同一根光纖串聯連接起來。當然光纖可以是分段連接各個光纖光柵溫度傳感器的，但是串聯起來是其要點。光纖的一個末端從床單1的邊緣處引出，連到外部的光耦合器14，用于把來自光纖光柵溫度傳感器的傳感光信號傳輸給解調儀16。寬帶光源15發出的光經光耦合器14進入光纖光柵溫度傳感器陣列，滿足Bragg 條件的光被反射后，再經光耦合器14進入解調儀16，解調儀16解調出各個光纖光柵溫度傳感器的中心波長，然后經由數字采集卡把數據讀入計算機17中，由計算機17進行信號處理得到人體溫度的實時變化數據。計算機17內置的數據處理流程如圖2所示，它包括4大模塊單元中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元。上述數據處理流程先將來自解調儀16的各光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長數據送給中心波長偏移量計算單元，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與標定的發射光中心波長做差，得到反射光中心波長的偏移量。然后，再把處理過的數據經由去噪單元去除無關信號，比如來自光路和外界的干擾信號等。然后，再經由溫度計算單元計算出人體溫度值，其基于如下原理光纖光柵溫度傳感器的中心波長的變化量與溫度的變化量之間的關系是線性的，如下式所示，溫度的升高會引起光纖光柵溫度傳感器為中心波長的偏移量增加，反之亦然。式中，為對應光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度，為溫度變化量，為中心波長偏移量。最后，進入比較單元，其可以根據用戶的性別自動設定不同的體溫異常報警門檻，因為人體的正常體溫有一個較穩定的范圍，大約在36. 5 37°C之間，且女性的體溫平均比男性要
5高0. 3°C。當監測到人體某個部位的溫度超過報警門檻值時，就會給出體溫異常報警信號及可能的病灶部位。最終需要顯示的結果和報警信號都送給結果顯示及報警平臺18。結果顯示及報警平臺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間的變化曲線。當某個部位的體溫超過報警門檻值時，結果顯示及報警平臺18配備的蜂鳴器就會響起，以此提醒用戶，以便用戶能及時去醫院就診。本實用新型的產品可以采用這樣的方法來制作第一、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， 采用光纖熔接的方法將各個傳感器進行串接。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
示的陣列形式鋪設在床單1內。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應的邊縫合在一起。第六、寬帶光源15、光耦合器14和解調儀16之間用光纖連接。第七、解調儀16、計算機17和結果顯示及報警平臺18之間用電纜連接。第八、將數據處理流程以軟件的形式安裝在計算機17中。第九、最后，啟動寬帶光源15、解調儀16、計算機17和結果顯示及報警平臺18，即可實現智能床單的正常工作，實時地監測人體溫度的變化情況。本實用新型含有光纖光柵傳感器的智能床單主要用來監測人體溫度，可對人體的健康狀況進行非介入式的、分布式的實時監測、并能自動地根據所監測到的數據決定是否發出體溫異常報警信號。人在一天的大部分時間里都是躺在床上，因而在床上安裝光纖光柵溫度傳感器，用于實時監測人體溫度，可以給出一個初步的健康狀況評判，為疾病的預防提供有力的保證。此外，此智能床單不會影響人體睡眠的舒適性，一個主機設備可以同時復接多個此類智能床單，大大降低了成本，且維護簡單。因而，本實用新型的智能床單很適合在醫院和養老院中應用，同時也適合大型居住小區的家庭使用。
權利要求1.一種智能床單，其特征在于，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過對應邊縫合制成，在床單內置有由多個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一根光纖串聯連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調儀，解調儀連接計算機，計算機連接至結果顯示及報警平臺。
2.根據權利要求1所述的智能床單，其特征在于，所述的床單內的光纖光柵溫度傳感器根據床單的長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同一根光纖串聯連接。
3.根據權利要求2所述的智能床單，其特征在于，所述光纖光柵溫度傳感器陣列中包括有12個光纖光柵溫度傳感器，它們根據床單的長度和寬度分為3列分布，每列放置4個光纖光柵溫度傳感器。
4.根據權利要求1所述的智能床單，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。
5.根據權利要求1所述的智能床單，其特征在于，所述的計算機內設有依次處理數據的中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元。
專利摘要本實用新型涉及一種智能床單，該智能床單由面積相同的兩塊布料通過對應邊縫合制成，在床單內置有由多個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一根光纖串聯連接，光纖的一端由床單邊緣處引出，引出的光纖連接至一個光耦合器，光耦合器中一路連接寬帶光源，另一路連接解調儀，解調儀連接計算機，計算機連接至結果顯示及報警平臺。本實用新型的智能床單可對人體的健康狀況進行非介入式的實時監測，并能自動地根據所監測到的數據決定是否發出體溫異常報警信號。
文檔編號A47G9/02GK202191081SQ20112025708
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者李健威, 李平, 趙浩 申請人:上海波匯通信科技有限公司