一種用于病床的多傳感器稱重裝置的制作方法

本發明涉及醫療器械技術領域，特別是涉及一種用于病床的多傳感器稱重裝置。

背景技術：
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體重是重要的醫學生理指標之一，其對醫生診斷具有重要的指導意義，特別對于患有如腎衰竭、糖尿病等水平衡存在擾亂的病人，體重的監測有利于避免此類病人液體超負荷或者脫水的發作，以便醫生及早實施診斷和治療。目前，醫院里對需要長期臥床的重癥病人都采用帶有稱重功能的病床來實施體重監護，因此這種用于病床體重監測對測量和監控的精確度和穩定性有著極高的要求。

發明專利申請號200510135547.3——臥床病人體重測量方法及測量儀公開了一種臥床病人的體重測量方法，其特征在于將臥床病人的病床的一端離開地面，測量該端重量 P1；再將臥床病人的病床的另一端離開地面，測量該端重量 P2；得到病人的體重 P0＝（P1+P2）/2。

實用新型專利號ZL98203279.X——病床用組合稱重裝置提供一種患者不用離開病床就可進行稱重的裝置，利用四個測力傳感器支撐四個床腿，采用去除“前重”的置零按鈕來去除病人體重之外的重量。

授權公告號CN103381123B的發明專利——病床高精度動態稱重系統自動控制方法，其特征在于包括床板、床架、和帶有舉升缸的支撐柱、控制舉升缸的控制電機、控制裝置和壓力傳感器，來測量病人的體重、識別病人細微動作，并且控制床板的傾角。在病人使用前，病床高精度動態稱重系統由標定工程師使用砝碼完成，當標定完成時，重新確定壓力傳感器的零點，在病人使用時，首先進行初始化，通過控制按鍵為病床高精度動態稱重系統上電。其數據采集處理方法是當任意壓力傳感器數據變動大于當前值 20％的數據變化，且所有壓力傳感器現值之和大于所有壓力傳感器當前值之和的 5％，判定為誤差數據，否則為有效數據；并且以用砝碼標定的零點值為參考將每個壓力傳感器的平均值輸出作為當前值存儲在處理器中。

授權公告號為CN102475607B的發明專利——醫療體重監測床及臥床病人體重監測方法，是提供一種消除在床上添加、減少枕頭、書本等物品，或者調整病床、移動病床，導致監測床體上總重量非正常變化的體重監測方法。

監護病床大多采用三只或四只稱重傳感器組合方式實現病床和病人重量的測量，而各個力傳感器的零點、滿度輸出都會有差異，導致床上同一重量物體在不同位置測量存在著誤差，常規方法將多只傳感器連線統一接入接線盒，通過可調電阻的調節改變輸入輸出參數來實現誤差修正，這種方法顯然十分繁瑣。申請號 201310236567.4的發明專利利用砝碼標定的零點值為參考將每個壓力傳感器的平均值輸出作為當前值存儲在處理器中，雖然采用的信號處理方法在一定程度上消除了一些隨機誤差，但也不能很好地滿足解決以上問題。

此外，一般病床及臥床病人的整體重量為幾百公斤，而醫院要求測量最小分辨率為十克，整個系統重量測量的分辨率達幾萬分之一，一般采用平均濾波的方法來實現克單位顯示數據的穩定，這樣勢必會影響重量測量的響應速度。

技術實現要素：
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針對現有技術之不足，本發明提供一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其具有測量精度高，稱重穩定性、分辨率高等特點。

本發明采用的技術方案如下：

一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其特征在于：包括稱重傳感單元、數控電源單元、精密放大電路、模數轉換器、微處理器、通訊模塊和觸摸屏；所述稱重傳感單元包括有不少于三個均布安裝于病床床架下的稱重傳感器，各個稱重傳感器的信號輸出端并聯后與精密放大電路的信號輸入端連接，精密放大電路的信號輸出端與模數轉換器的信號輸入端連接，模數轉換器的信號輸出端與微處理器的信號輸入端連接；所述數控電源單元包括有與稱重傳感器個數相同的若干個數控電源，各個數控電源分別給一個稱重傳感器提供供電電源，微處理器的各個PWM口分別連接并控制數控電源單元的各個數控電源的輸出電壓值，進而控制和調整稱重傳感單元中各稱重傳感器的輸出信號值；所述微處理器與通訊模塊、觸摸屏雙向連接；各稱重傳感器信號并聯后經過精密放大電路放大、模數轉換器轉換后輸出給微處理器，最后通過觸摸屏顯示，同時將稱重的數據通過通訊模塊傳輸給醫院監控室。

所述的一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其特征在于：所述通訊模塊為以太接口模塊或485總線模塊。

所述的一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其特征在于：所述稱重傳感器和數控電源的個數均為四個。

所述的一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其特征在于：所述觸摸屏的稱重數據顯示為6位，最小稱重分辨率為0.001kg，觸摸屏的稱重數據的前四位顯示是將微處理器高速采集的稱重傳感單元信號數據采用遞推平均濾波法處理后，截取到前四位并顯示，后兩位顯示是將遞推平均濾波法處理后的數據再通過中位值平均濾波法獲得的新數據，截取到后兩位再輸出。

所述的一種用于病床的多傳感器稱重裝置，其特征在于：所述微處理器的PWM口控制并調整各個數控電源的輸出電壓，使得均布安裝于病床床架下各稱重傳感器的滿量程輸出歸一化。

本發明的有益效果有：

1、本發明通過微處理器的PWM口控制并調整數控電源電壓，使得均布安裝于病床床架下各稱重傳感器的滿量程輸出歸一化，這種調整方法靈活方便，減弱了對各稱重傳感器性能一致性的要求，有效消除了病人在病床的不同位置帶來的測量誤差，同時減少了傳統通過可調電阻的調節改變輸入輸出參數的繁瑣操作。

2、采用對稱重傳感單元信號數據進行高低位分離處理和顯示的方式，將重量顯示數據分為999.9kg前4位和0.099kg后2位2個顯示變量，前四位重量顯示值是按照高速采樣頻率采集、遞推平均濾波處理后截取獲得，而后兩位重量顯示值是將高速采樣頻率采集、遞推平均濾波處理后的數據，再通過中位值平均濾波來獲得的新數據實現優化數據和降低顯示刷新頻率，這樣既保證了稱重數據顯示的穩定性，又可快速采集和響應突變稱重數據。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖。

圖2為本發明的觸摸屏顯示示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種用于病床的多傳感器稱重裝置，包括稱重傳感單元、數控電源單元、精密放大電路3、模數轉換器4、微處理器5、通訊模塊6和觸摸屏7。

稱重傳感單元由均布安裝于病床床架下的稱重傳感器1-1、稱重傳感器1-2、稱重傳感器1-3、傳感器1-4組成，四個稱重傳感器采如圖1所示用串并聯工作方式。

數控電源單元由數控電源2-1、數控電源2-2、數控電源2-3、數控電源2-4組成，分別給稱重傳感器1-1、稱重傳感器1-2、稱重傳感器1-3、稱重傳感器1-4提供供電電源。微處理器5的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4口分別連接并控制數控電源單元的4路輸出電壓值，進而控制和調整稱重傳感單元中四個稱重傳感器的輸出信號值。

各稱重傳感器信號并聯后經過精密放大電路3放大、模數轉換器4轉換后輸出給微處理器5，最后通過觸摸屏7顯示，同時可將稱重的數據通過通訊模塊6傳輸給醫院監控室，通訊模塊6為以太接口模塊。

根據稱重傳感器串并聯工作方式可得，只要控制和調整稱重傳感單元中四個稱重傳感器的滿量程輸出一致，即可有效消除了病人在ICU病床的不同位置帶來的測量誤差。

病床在病人使用前需進行初始化標定，標定方法如下：

（1）按照圖1所示連接微處理器5、數控電源單元、稱重傳感單元、精密放大電路3、模數轉換器4、觸摸屏7和通訊模塊6。

（2）稱重傳感單元中的稱重傳感器1-1、稱重傳感器1-2、稱重傳感器1-3和稱重傳感器1-4上先空載、不加載在床架下。

（3）加稱重傳感器滿量程的砝碼于稱重傳感器1-1上，同時稱重傳感器1-2、稱重傳感器1-3和稱重傳感器1-4空載，這時調整觸摸屏7控制數控電源2-1電壓輸出使當前稱重數值等于加載的砝碼值。

（4）卸下稱重傳感器1-1上加載的砝碼到稱重傳感器1-2上，同時稱重傳感器1-1、稱重傳感器1-3和稱重傳感器1-4空載，調整觸摸屏7控制數控電源2-2電壓輸出使當前稱重數值等于加載的砝碼值。

（5）同上操作，分別只加載稱重傳感器滿量程的砝碼于稱重傳感器1-3、稱重傳感器1-4上，調整觸摸屏7控制數控電源2-3、2-4電壓輸出使當前稱重數值等于加載的砝碼值。

由于稱重傳感器的個性差異，其滿量程輸出重量的值都會有不同，微處理器5通過PWM1、PWM2、PWM3 、PWM4口分別控制數控電源2-1、數控電源2-2、數控電源2-3、數控電源2-4的供電電壓，最終使得稱重傳感器1-1、稱重傳感器1-2、稱重傳感器1-3和稱重傳感器1-4在稱重滿量程的砝碼加載下，輸出顯示的力數值都相同。這樣既減少了傳統通過可調電阻的調節改變輸入輸出參數的繁瑣操作，又可消除病人在ICU病床上不同位置帶來的測量誤差。

如圖2所示，本發明裝置中的觸摸屏7稱重數據顯示為6位，最小稱重分辨率為0.001kg，觸摸屏7的稱重數據顯示采用高低位數據分離顯示的方式來實現稱重數據顯示的穩定性和響應的快速性，前四位顯示是將微處理器5高速采集的稱重傳感單元信號數據采用遞推平均濾波處理并顯示，后兩位顯示將遞推平均濾波處理后的數據再進行中位值平均濾波處理輸出。顯示處理方法如下：

(1)微處理器5將采集的稱重傳感單元信號數據通過遞推平均濾波法處理獲得濾波數據，濾波后的數據截取到999.999的前四位，輸出至觸摸屏7顯示重量的前四位。

(2)微處理器5在顯示稱重傳感單元信號數據前四位的同時，將遞推平均濾波處理獲得數據再通過中位值平均濾波獲得的新濾波數據，截取到999.999的后兩位，輸出至觸摸屏7顯示重量的后兩位。

以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。