传感器系统
阅读：350发布：2020-05-12
专利汇可以提供传感器系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种包括 传感器 阵列的 传感器系统 ，该传感器阵列包括 基板 层和用于测量所需参数的多个单独第一传感器元件，该第一传感器元件布置在所述基板层上且定义了传感器平面，其中，传感器阵列进一步包括用于测量进一步所需参数的一个或多个第二传感器元件；其中传感器系统被配置用于根据来自一个或多个第二传感器元件的传感器 数据处理 来自第一传感器元件的 传感器数据 ，以及其中传感器系统被配置成使用来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据来确定忽略来自第一传感器元件的哪些传感器数据。，下面是传感器系统专利的具体信息内容。
1.一种包括传感器阵列(110)的传感器系统(100，400)，所述传感器阵列(110)包括基板层(120)和用于测量所需参数的多个单独第一传感器元件(130)，所述第一传感器元件(130)布置于所述基板层(120)上且定义传感器平面(140)，
其中所述传感器阵列(110)进一步包括用于测量进一步所需参数的一个或多个第二传感器元件(200，210)，
其中所述传感器系统(100，400)被配置用于根据来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据，处理来自所述第一传感器元件(130)的传感器数据，以及其中传感器系统(100，400)被配置成使用来自一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据，确定忽略来自第一传感器元件(130)的哪些传感器数据。
2.根据权利要求1所述的传感器系统(100，400)，其中传感器系统(100，400)被配置成使用来自一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据，校准来自第一传感器元件(130)的传感器数据。
3.根据权利要求1所述的传感器系统(100，400)，包括控制单元(170)，所述控制单元具有：第一输入(171)，用以接收来自所述第一传感器元件(130)的传感器数据；第二输入(173)，用以接收来自所述第二传感器元件(200，210)的传感器数据；以及输出(172)，用以提供基于根据所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据的所述第一传感器元件(130)的传感器数据的输出信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的传感器系统，其中所述基板层(120)是柔性传感器载体。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中所述第一传感器元件(130)或所述一个或多个第二传感器元件(200，210)包括压敏元件。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中所述第一传感器元件(130)或所述一个或多个第二传感器元件(200，210)包括加速度计。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中所述第一传感器元件(130)或所述一个或多个第二传感器元件(200，210)包括温度传感器。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中每个第一传感器元件(130)具有优选在空间上有关所述第一传感器元件(130)的相关第二传感器元件(200，
210)。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中提供有形成轮廓(420)的多个第二传感器元件(200，210)，所述轮廓(420)跟随所述传感器阵列(110)的外轮廓(410)。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器系统(100，400)，其中提供有在所述传感器阵列(110)的外轮廓(410)内形成多个轮廓(420)的多个第二传感器元件(200，210)。
11.根据权利要求10所述的传感器系统(100，400)，其中所述多个轮廓(420)是同心的。
12.一种用于处理来自传感器系统(100，400)的传感器数据的方法，所述传感器系统(100，400)包括传感器阵列(110)，所述传感器阵列(110)具有用于测量所需参数和定义第一传感器平面(140)的多个单独第一传感器元件(130)，以及用于测量进一步所需参数的一个或多个第二传感器元件(200，210)，其中根据来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据，处理来自所述第一传感器元件(130)的传感器数据，以及使用来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据确定忽略来自所述第一传感器元件(130)的哪些传感器数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中使用来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据，校准来自所述第一传感器元件(130)的传感器数据。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中使用来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据确定所述传感器阵列(110)的方向，以及基于所述传感器阵列(110)的所述方向来解释来自所述第一传感器元件(130)的传感器数据。
15.根据权利要求12-13中任一项所述的方法，其中所述一个或多个第二传感器元件(200，210)包括温度传感器，并且来自所述一个或多个第二传感器元件(200，210)的传感器数据被用于确定来自所述第一传感器元件(130)的哪些传感器数据与生命对象相关，以及哪些传感器数据与非生命对象相关。
传感器系统
技术领域
背景技术
[0002] 传感器系统众所周知且广泛应用在几乎任何应用和应用领域中。一个特殊类型的传感器系统包括所谓的柔性大面积传感器载体或者FLASC。这种传感器系统例如已知来自TMTekscan，它生产了临床的BPMS 系统(身体压力测量系统)。典型地，这种系统包括柔性TM
的聚酯片，其上放置导电电极，从而电极彼此相对。电极被图案化布置。已知的BPMS 系统是压敏电阻系统，其中在导电电极之间提供涂层。当压力施加到涂层时，其电阻变化并因此可以获得压力数据。不同类型的压敏传感器系统也是已知的，诸如电容系统和使用例如光纤和光电二极管的系统。
的聚酯片，其上放置导电电极，从而电极彼此相对。电极被图案化布置。已知的BPMS 系统是压敏电阻系统，其中在导电电极之间提供涂层。当压力施加到涂层时，其电阻变化并因此可以获得压力数据。不同类型的压敏传感器系统也是已知的，诸如电容系统和使用例如光纤和光电二极管的系统。
[0003] 美国专利文献US 2009/0070939示出了压力传感器系统的示例，其中公开了一种预防患者压力性溃疡的系统。该系统包括其中提供有压力换能器阵列的平坦缓冲垫。此系统进一步包括布置用于收集源自阵列中的传感器的信号的处理器。处理器执行分析来自传感器的信号的软件并且可以将结果提供给(计算机)显示器来显示压力数据的图形。该系统可以提供有覆盖构件，其可定位在具有传感器阵列的缓冲垫顶部。这种情况下，病人使用该系统时躺在覆盖构件上。覆盖构件是贴附在吸湿材料层上的薄的多孔布。
[0004] 该布的材料是一次性的，并且能够从具有传感器阵列的缓冲垫上移除。
[0005] 类似地，这些传感器系统也可以用来监控在床上或者围栏中的婴儿或者幼童。作为示例，通过分析来自压敏传感器系统上的婴儿的压力数据能够获得的信息可以包括：
[0006] 姿势的信息，例如趴着或躺着、坐着、站着等等；
[0007] 位置和方向的信息，例如，躺在床中间还是边上，旋转还是上下颠倒等；
[0008] 活动水平和类型的信息，例如安静的睡觉还是频繁的移动，并且如果移动，移动的类型(翻滚、爬、走路等等)；
[0009] 人体测量特性的信息，例如身体尺寸和重量；
[0010] 生命体征信息，诸如呼吸频率和身体移动。
[0011] 在美国专利文件US6011477中示出了使用谐振传感器的系统的示例。该系统包括第一传感器，用于探测婴儿的呼吸和/或移动，以及可选的第二传感器，用于探测婴儿或围绕婴儿的邻近物体的存在和/或运动。可选的加速度传感器探测支撑婴儿的平台的移动并提供补充的移动数据给监测系统。可选的音频传感器探测与婴儿或邻近物体相关的声音。控制器调节和处理各种传感器信号并通过解释所述传感器系统产生警报。
[0012] 目前传感器系统的问题是，由于在传感器系统使用中会出现很多不同的情况，但由传感器系统获得的传感器数据的解释不够详细和/或传感器数据被扭曲了，这降低了从传感器数据获取有用信息的可能性。
[0013] 作为示例，大多数压敏传感器系统的好特性是它们是对称的，这意味着当传感器系统被颠倒使用时，获得基本上相同的传感器数据。然而，这意味着可以获得婴儿或者幼童正躺在其一侧的信息，却不能够获得婴儿或者幼童是在右还是左侧的详细信息。
[0014] 另一个示例是基于也可以用作一种接口以及与前面示例一样是对称的传感器系统。在这个示例中，当坐在传感器系统上时，用左手触摸传感器系统可能触发动作y，而用右手触摸传感器系统将触发动作x。传感器系统特定区域的功能参照在传感器系统上的人的位置定义。如果传感器系统也能颠倒使用，原则上，特定区域的功能交换了。
[0015] 又一个示例是多个对象(例如多个婴儿)可能放在传感器系统上。关于哪些数据与哪个婴儿相关的详细信息可能会需要，但始终不能够由当前传感器系统获得。同样的情况出现在当婴儿和非生命物体放置在传感器系统上时。
[0016] 进一步的示例是当传感器系统是柔性传感器系统时，传感器系统可能不会完全取向平整，而可能会弯曲或者折叠。儿童在传感器上玩耍也可能会引起传感器系统的方向改变。尤其是，当传感器系统的尺寸与床或者围栏的尺寸不一致的时候，传感器系统可能会被折叠以便适配(可能围绕床垫)。这将扭曲由传感器系统获得的传感器数据并且可能降低数据解释的可能性。
发明内容
[0017] 将需要提供一种增加了解释可能性的改进的传感器系统。还将需要提供一种能够有利地用于更多情形的改进的传感器系统。
[0018] 为了更好地解决一个或者更多的这些问题，本发明的第一个方面，提供一种传感器系统，该传感器系统包括传感器阵列，该传感器阵列包括基板层和用于测量所需参数的多个单独第一传感器元件，所述第一传感器元件布置在所述基板层上并且定义了传感器平面，其中，传感阵列进一步包括用于测量进一步所需参数的一个或多个第二传感器元件，其中传感器系统被配置用于根据来自一个或者多个第二传感器元件的传感器数据来处理来自第一传感器元件的传感器数据，其中传感器系统被配置成使用来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据来确定忽略来自第一传感器元件的哪些传感器数据。
[0019] 通过提供一个或者多个第二传感器元件，由这些第二传感器元件产生的传感器数据可有利地用于以各种方式解释来自第一传感器元件的传感器数据，而这些在第二传感器元件缺失时会更难或者不可能。特别地，通过一个或者多个第二传感器单元，扭曲可能被探测，从而来自第一传感器元件的相应传感器数据可以被忽略。而且传感器数据可以被组合来允许第一传感器元件和/或第二传感器元件的传感器数据的更详细解释。
[0020] 具有参数的测量意味着诸如温度、压强、湿度等的物理量。
[0021] 在一个实施例中，传感器系统包括控制单元，控制单元具有：第一输入，其接受来自第一传感器元件的传感器数据；第二输入，其接收来自第二传感器元件的传感器数据；以及输出，其基于根据一个或者多个第二传感器元件的传感器数据的第一传感器元件的传感器数据来提供输出信号。按照这种方式，来自第一传感器元件的传感器数据和来自第二传感器元件的传感器数据两者在单个控制单元里都可获得。在这个实施例中，第二传感器元件的传感器数据已经用于影响或者操纵来自第一传感器元件的传感器数据，例如，只有未扭曲的传感器数据被包含在输出信号里。
[0022] 在一个实施例中，控制单元包括用于基于第二传感器元件的传感器数据来提供第二输出信号的第二输出。因此，控制单元能够在来自第一传感器元件的传感器数据和来自第二传感器元件的传感器数据两者的基础上提供控制。在这个实施例中，第二传感器元件的传感器数据可能已经用于影响或者操纵来自第一传感器元件的传感器数据。然而，第一传感器元件和第二传感器元件两个的传感器数据在未来的操纵或者组合中仍然是可获得的。
[0023] 在一个实施例中，传感器阵列是柔性大面积传感器载体，它提供了承载传感器阵列(即第一传感器元件和/或第二传感器元件)的节约成本的基底。
[0024] 在一个实施例中，第一传感器元件和/或一个或者多个第二传感器元件包括压敏元件，即压力传感器。压敏元件优选选自包括下列各项的组：压敏电阻元件、压敏电容元件、压电元件、压阻元件和光学元件。这提供了一个强健和节约成本的实施例。
[0025] 在一个实施例中，第一传感器元件和/或一个或者多个第二传感器元件包括加速度计。加速度计可以有利地用于确定传感器系统的至少一部分的方向。在传感器阵列的基板层是硬的，从而允许最小变形的情形中，可以例如使用单个加速度计通过确定重力方向来确定传感器阵列的哪一面朝上以及哪一面朝下。当基板层更柔性且允许折叠时，可以使用更多加速度计来确定传感器平面的形状。原则上，传感器系统越柔性，则越需要使用更多的加速度计来精确地确定传感器平面的形状。
[0026] 加速度计可以被配置用于确定仅在一个方向的加速度，诸如重力。在一个变型中，加速度计可以被配置用于确定一个以上方向的加速度，优选在三个正交的方向上，从而允许更详细的确定传感器平面的局部方向。
[0027] 加速度计使用重力作为参考来确定传感器平面的方向。然而，也可以使用诸如(地球)磁场或者光源的其他参考。还可以设想使用气流作为参考，尤其是颠倒探测。当传感器系统用于床或者围栏中时，典型地一个面朝向支撑传感器系统的基底(basis)，另一面暴露于空气。通过确定传感器系统的哪一面经历了气流，就可以确定哪一面朝上以及哪一面朝向基底。
[0028] 传感器系统的方向可以有利地用于确定生命对象躺在哪一面或者传感器系统是怎样被折叠的，例如，围绕床垫。加速度计还可以用于探测移动、折叠或者方向的改变。根据这种检测，传感器系统可以通过例如提供警报来停止处理或者开始新的处理。
[0029] 当加速度计可以用于确定传感器系统的平坦性时，它可能通知用户正确地调整传感器系统。不平坦性可能是由于折叠，或者它可能被放在物体的上面，这可能导致不舒服的情况乃至受伤。加速度计还可以用于评估传感器系统所放置的表面的形状。例如，基于加速度计，可以确定床的形状。还可以探测传感器系统用于例如儿童车座的座椅(sit)。
[0030] 除了加速度计以外，也可以使用其他的传感器，该传感器的输出取决于它们与重力相关的相对方向。其他的传感器诸如具有小重量的小型开关(small form-factor switches)，或者包含流体的开关，其中流体打开或者关闭电路(也用于自动调温器中)，[0031] 在一个实施例中，第一传感器元件和/或一个或多个第二传感器元件包括温度传感器。通常，不设计为温度传感器的传感器元件仍然显示出不期望的温度依赖性。现在可以使用该温度传感器来校准其他传感器元件，或者补偿因为温度引起的变化的来自其他传感器元件的传感器数据。
[0032] 温度传感器也可以用于确定来自其他传感器的那些传感器数据涉及生命对象以及那些传感器数据涉及非生命对象。
[0033] 进一步地，来自温度传感器的传感器数据可以用于确定来自其他传感器元件的哪些传感器数据与在传感器系统上的生命对象的哪个身体部分相关。可能地，传感器数据还能够用于确定身体部分是否覆盖有衣服。
[0034] 通过测量例如婴儿头部的温度，该温度传感器可以用于检查婴儿的身体部分是否覆盖有毯子(blank)，这样是有益的因为下面的情况是公知的，即婴儿的温度调节主要凭借婴儿的头部，以及头部过高的温度对于婴儿猝死综合症(SIDS)而言是已知的危险因素。在这种情况下，可以基于压力数据确定婴儿的头部位置。随后根据所评估头部位置附近的温度传感器评估头部的温度。因此，在这个例子中，基于压力传感器调整或选择来自温度传感器的信号。因此根据本发明，在这个例子中，第一传感器元件包括或是温度传感器，以及压力传感器是第二传感器元件的部分。相反的情况也是可能的，这取决于应用和传感器数据的使用。
[0035] 在一个实施例中，第一传感器元件和/或一个或多个第二传感器元件包括光探测器。光探测器可以用于确定方向，因为朝上的一面通常比朝下的一面接受更多的光。该光探测器还可以用作交互系统的输入或输出。
[0036] 在一个实施例中，第一传感器元件和/或一个或多个第二传感器元件包括湿度传感器，该湿度传感器可以用于探测身体部分是否是湿的，诸如靠近头部(用于呕吐)或其它身体部分(出汗或尿)。
[0037] 应理解，第一传感器元件和/或第二传感器元件包括多种传感器的实施例也落入本发明的范围内。因此，第一传感器元件和/或第二传感器元件可以同时包括加速度计、温度传感器、压力传感器等。
[0038] 在一个实施例中，每个第一传感器元件具有相关的第二传感器元件。优选地，这个相关是空间相关的，这意味着第一传感器元件至少在顶视图上位于或靠近其相关的第二传感器元件。这使得组合来自第一传感器元件和第二传感器元件的传感器数据变得简单，因为来自第一传感器元件和相应的第二传感器元件的传感器数据涉及传感器平面的相同区域。
[0040] 在一个实施例中，第一传感器元件或第二传感器元件的一个可以布置在传感器阵列的周边。这对于探测传感器平面的方向是特别有利的。例如，可以将第二传感器元件提供在传感器阵列的每个角。另一优点可能在于当传感器元件位于或靠近传感器阵列的周边时到传感器元件的布线变得更容易。
[0041] 在一个实施例中，可以提供形成轮廓的多个第一传感器元件或第二传感器元件，该轮廓跟随传感器阵列的外轮廓。通过解释沿着这样轮廓的传感器数据，可以通过例如内插获得关于整个传感器阵列的信息。这个实施例尤其当第二传感器元件是用于方向探测的加速度计时适用。
[0042] 例如在温度传感器的情况或当传感器系统是高度柔性时，也需要传感器数据在传感器平面上更均匀分布时，可以在传感器平面的外轮廓内提供形成多个轮廓的多个第二传感器元件。这些多个轮廓可以彼此等距和/或同心。应注意，同心的属性并不限于圆圈，而还可以应用至诸如卵圆形或矩形的其他形状。
[0043] 在一个实施例中，一个或多个第二传感器元件还可以布置在基板层上。然而，还可以提供用于第二传感器元件的分离的基板层。优选地，由第二传感器元件定义的传感器平面平行于由第一传感器元件定义的传感器平面，更优选地，两个传感器平面是共面的。
[0044] 在一个实施例中，传感器系统包括可移除地放置在至少基板层上的覆盖构件，从而覆盖传感器平面。优选地，传感器系统进一步包括至少一个探测器和携带与覆盖构件相关的标识数据的至少一个数据载体的组合。在传感器阵列和覆盖构件的一个上提供该探测器，而在传感器阵列和覆盖构件的另一个上提供该数据载体。数据载体可由探测器探测到，且探测器进一步布置成读取所述标识数据。
[0045] 通过提供与覆盖构件相关的标识数据，可获得能够识别出位于传感器阵列上的覆盖构件的信息。这种覆盖构件的识别例如可以借助包含在所述标识数据内的代码实现，其中代码与存在于控制单元中的对比表进行比对。利用关于所使用覆盖构件的信息的可获得性，当评估所述传感器数据时将该信息考虑在内成为可能。
[0046] 在一个实施例中，覆盖构件具有用于支撑物体或生命对象的支撑面。优选地，覆盖构件具有在基本垂直于支撑面的方向上的尺寸，且包括具有材料的杨氏模量和所述尺寸的比率在1.104和1.107Pa/m之间的材料。
[0047] 通过提供特征在于所述尺寸和杨氏模量的所述比率的覆盖构件，从而提供了机械低通的滤波器，其中所述尺寸通常将是它的厚度，以及杨氏模量是制成该覆盖构件的材料的机械属性。这种低通滤波器的效果在于位于覆盖构件的支撑面上的物体或生命对象施加的负载或压力会散开到比该物体或生命对象面向该支撑面的实际区域大的区域。因此，所施加的最大压力将具有对于物体或生命对象的实际形状和位置的减小的依赖性。而且，由于所施加压力的扩散将使得更多的传感器元件将探测缓慢空间变化的压力图案，从而更小的物体是可探测的以及空间混淆(aliasing)将降低。作为附加的优点，由于负载的扩散将平坦化压力轮廓以及最大压力值将降低，可以降低传感器元件的动态压力范围。作为又一个优点，由于覆盖构件的热绝缘属性，在压力传感器上的温度影响被降低了。
[0048] 在一个实施例中，传感器系统包括用于提供基于来自第一传感器元件和/或第二传感器元件的传感器数据的反馈信号的促动器。该反馈信号可以在探测到不期望的情况时用作警告或警报信号，例如当传感器系统监测到婴儿或幼童时向父母发出的警告信号。但也可以用于让婴儿或幼童与系统交互，其中基于来自生命对象的输入向传感器系统提供光或声的信号，其中由第一传感器元件和/或第二传感器元件探测该输入。
[0049] 与探测传感器系统是否颠倒的可能性相结合，本发明还可用于分配不同的功能性给传感器系统的两面。例如，传感器系统的一面用于游戏，而另一面用作探测站在其上的人的警报传感器。另一示例是，一面用于达9个月的婴儿，当婴儿离开该传感器系统时发出警报，而另一面用于达三岁的幼童，其可以离开传感器系统而不用警报。
[0050] 根据本发明的另一方面，提供用于处理来自传感器系统的传感器数据的方法，所述传感器系统包括传感器阵列，所述传感器阵列具有用于测量所需参数和定义第一传感器平面的多个单独第一传感器元件和用于测量进一步所需参数的一个或多个第二传感器元件，其中根据来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据来处理来自第一传感器元件的传感器数据，以及其中来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据确定忽略来自第一传感器元件的哪些传感器数据。
[0051] 这个方法允许了该传感器系统的更多样用途并增加了用于传感器系统的解释可能性。作为示例，当传感器系统围绕床垫折叠时，在该面上且床垫下的第一传感器元件的传感器数据不可能恰当使用以及在解释期间可以被忽略，从而减小了基于传感器数据的错误解释的可能性。
[0052] 在一个实施例中，来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据用于校准来自第一传感器元件的传感器数据。作为示例，来自第二传感器元件的传感器数据可以用于补偿参数(例如，温度)，该参数由不期望影响第一传感器元件的传感器数据的第二传感器元件测量。
[0053] 在一个实施例中，来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据确定传感器阵列的方向，其中基于传感器阵列的所述方向解释来自第一传感器元件的传感器数据。
[0054] 在一个实施例中，一个或多个第二传感器元件是温度传感器，其中来自一个或多个第二传感器元件的传感器数据被用于确定来自第一传感器元件的哪些传感器数据与生命对象相关，以及哪些传感器数据与非生命物体相关。
[0055] 在一个实施例中，一个或多个第二传感器元件是温度传感器，其中组合来自第一传感器元件和第二传感器元件的传感器数据来确定哪些传感器数据与在传感器阵列上的生命对象的哪个身体部分相关。
[0056] 在一个实施例中，当由第一传感器元件和/或第二传感器元件探测到不期望的情况时发出警报信号。
[0057] 在一个实施例中，基于来自传感器阵列上的生命对象的输入来产生反馈信号，其中由第一传感器元件和/或第二传感器元件来探测所述输入。
[0058] 在一个实施例中，存储第一传感器元件和/或第二传感器元件的传感器数据以备后面检索、分析或检查。
[0059] 本发明还涉及包括根据本发明的传感器系统的床垫。本发明还涉及装配有根据本发明的传感器系统的布。另外，本发明涉及根据本发明的传感器系统、床垫或布的使用以用于监测人(即生命对象)，特别是幼童或病人。
附图说明
[0061] 图1描绘了根据本发明的传感器系统的示范性实施例的分解图；
[0062] 图2描绘了根据本发明的另一实施例的压敏传感器阵列的示意图；
[0063] 图3描绘了第一情况的根据又一实施例的传感器系统的多个第二传感器元件的使用；
[0064] 图4描绘了第二情况的图3的传感器系统的多个第二传感器元件的使用；
[0065] 图5描绘了第三情况的图3的传感器系统的多个第二传感器元件的使用；
[0066] 图6描绘了第四情况的图3的传感器系统的多个第二传感器元件的使用；
[0067] 图7A-图7D描绘根据本发明的在传感器系统上放置多个第二传感器元件的不同方式。
具体实施方式
[0068] 图1描绘了根据本发明实施例的传感器系统100。图1是传感器系统100的分解示意图。该传感器系统100包括传感器阵列110。传感器阵列110包括第一基板层120和多个单独第一传感器元件130(在这个情况中为压敏元件的形式)。第一传感器元件130被布置在第一基板层120上来测量由可以放置在支撑面161上的物体或生命对象(未示出)施加在传感器阵列上的压力。可以看出，所示示例中的第一传感器元件130定义了基本上平坦的传感器平面140。
[0069] 图1示例中的第一传感器元件130由与第一基板层120类似尺寸的第二基板层150覆盖。第二基板层150的提供不是必要的，但对于保护传感器元件130却是便利的。
[0070] 在这个示例中，传感器阵列进一步包括用于测量所需参数的一个第二传感器元件200。在这个示例中，第二传感器元件是测量加速度的加速度计。利用该加速度计，确定传感器阵列的重力方向和可能移动成为可能。
[0071] 传感器系统被配置用于根据来自第二传感器元件200的传感器数据处理来自第一传感器元件130的传感器数据。
[0072] 传感器系统100包括控制单元170。控制单元170包括用于接收由传感器阵列110的第一传感器元件130产生的第一输入信号D1或传感器数据的第一输入171。控制单元170进一步包括用于接收由第二传感器元件200产生的第二输入信号D3或传感器数据的第二输入173。控制单元170还包括用于提供包括第一传感器元件130的至少部分传感器数据的第一输出信号D2的第一输出172。第一输出信号D2是基于根据第二传感器元件200的传感器数据的来自第一传感器元件130的传感器数据。第一输出信号D2可以例如供应至其他控制单元、计算机系统等，在其中，该输出信号被进一步地操作以适用于例如在显示设备上的显示目的。
[0073] 控制单元170还可以包括用于提供根据来自第二传感器元件的传感器数据的第二输出信号的第二输出(未示出)。
[0074] 图1的传感器系统100进一步包括基本上平坦的覆盖构件160，在图1的示例中，其可以放置在第二基板层150的上面。然而，在没有第二基板层150的情况中，覆盖构件160可以直接放置或布置在传感器阵列110上并且因此在至少第一基板层120之上，从而覆盖所述传感器平面140。
[0075] 传感器系统100的加速度计200可以用于确定传感器阵列的哪一面朝上以及哪一面朝下。这个信息可以用于解释第一传感器元件的传感器数据，以及在下面的情况中可以是有益的，该情况即需要关于在传感器阵列上的生命对象的确切姿势的信息，或者当例如需要关于传感器阵列的区域对应何种功能(比如传感器系统用于交互系统中时由左和/或右手引致)的信息时。
[0076] 图2(上半图)示出了传感器阵列110平面图的示意性示例，该传感器阵列110包括贴于第二基板层150的多个第一电极135和贴于第一基板层120的多个第二电极136。由图2可以看出，第一电极135和第二电极136彼此正交。然而，其他的图案也是可想到的并且本发明不限于图2所示的示例。
[0077] 第一电极135和第二电极136是导电电极。在所述电极横穿过的那些位置处的第一电极和第二电极之间提供有压敏电阻材料137。这在示有示意性横截面图的图2的下半图中示出。
[0078] 压敏电阻材料137防止第一电极135和第二电极136之间的直接接触。压敏电阻材料137例如是薄半导电涂层(墨水)，该材料137当面对变化的压力时具有可变的电阻。传感器110因此包括形成在第一电极135和第二电极136的每个交叉处的多个压力传感器元件130(在图2中用点圈指示)。传感器阵列110被布置成当例如物体被放置在第二基板层150上时测量在每个交叉处的电极135，136之间电流流动的变化。所测得的电流流动的变化(由于压敏电阻材料的电阻变化)表示传感器数据D1(见图1)。
[0079] 在粗格栅处的第一基板层120和第二基板层150之间内提供有多个第二传感器元件210，其中第二传感器元件邻近第一电极135和第二电极136设置，即邻近第一传感器元件130。在这个示例中的第二传感器元件为简化起见高度示意性地示出。应理解，第二传感器元件尽管未示出，但也通过电线(未示出)连接至控制单元。第二传感器元件可以是用于测量传感器阵列110的方向或形状的加速度计，但也可以是测量温度的温度传感器。
[0080] 在图2的示例中，传感器系统100利用压敏电阻材料来形成压敏传感器元件作为第一传感器元件。诸如压敏电容性传感器元件的其他方案也是已知的，在压敏电容性传感器元件中，电极由气隙分隔，电极之间的距离是所施加压力的度量。其他的方案包括压电元件或光学元件的使用。这样可选择的方案就其本身而言以及对本领域技术人员而言是已知的。如图1和图2示意性示出的所谓FLASC或柔性大面积传感器载体的示例是Tekscan TM TMBPMS 系统。该BPMS 系统可以例如用于监测卧床的病人以避免溃疡的发生。其他的应用是监测在他们的床上或围栏中的婴孩或幼童。
[0081] 使用作为温度传感器的第二传感器元件的图2传感器系统的应用的示例是，来自压力传感器的传感器数据与温度传感器的传感器数据的组合允许确定哪个温度测量与例如儿童头部或例如儿童臀部相关。此外，推导例如覆盖儿童的毯子是否被扔掉或在盖住头部(这可能导致呼吸问题和增加的头部温度)成为可能。
[0082] 根据温度传感器，还可以确定身体部分是否覆盖由衣服，例如袜子。该信息还可以与来自压力传感器的传感器数据组合来提高探测头部姿势的精确性，因为头后部的温度小于头前部或侧部的温度。如果探测到有非常暖和或热的物体在婴孩上还可能发出警报。
[0084] 温度传感器还可以针对温度变化用于校正来自压力传感器的传感器数据。
[0085] 图3-图6描绘了四种不同情况的具有正方形形状的传感器系统100。在每个图的上部，传感器系统100以顶视图示出。紧挨着传感器系统的顶视图，定义了与顶视图相关的坐标系统。该坐标系统定义了关于该传感器系统本身的三个正交方向x，y和z，其中z指向平面外。在传感器系统的顶视图下部，描绘了侧视图的该情况，其中很容易看出该传感器系统是如何由基底300支撑。在每个图的底部，提供在传感器系统上的多个第二传感器元件200的传感器信号沿着如传感器的顶视图所示的轮廓A-B-C-D-A示出。在这个情形中，第二传感器元件是能够测量对应于在顶视图的x，y和z方向的三个正交方向的加速度的加速度计。第二传感器元件的x，y和z传感器信号于是示出在这些方向的测得的加速度。
[0086] 在图3中，传感器系统是平坦的且由基底300支撑。当重力仅指向z方向且没有施加其他的加速度时，x和y传感器信号为零且z传感器信号示出正信号。z传感器信号在这一方向为正的事实是设计选择而非必要的。
[0087] 将传感器系统颠倒放置是可能的。这个情况可以与图3的情况区分开，因为第二传感器元件将输出负的z传感器信号，即z传感器信号与图3的信号相反。区分这两种情况(即传感器系统是颠倒或正放)的能力可以用于：
[0088] 处理来自第一传感器元件的传感器数据，从而该传感器系统的功能对于传感器系统的方向的变化是不变的，和/或
[0090] 作为分配不同功能的示例：
[0091] 一面可以用于游戏，而另一面作为通过探测站在其上的人的警报传感器；
[0092] 一面用于达9个月的婴儿，当该婴儿离开该传感器系统时发出警报；而另一侧用于达3岁的幼童，其可以离开该传感器系统而不用警报；或者
[0093] 一面用于在床内使用，而另一面用于在围栏内使用。
[0094] 在图4中，传感器系统沿着线Q1-Q2在基底300的边沿处折叠，如在侧视图中能最佳地看出。对于传感器系统折叠在侧部的部分，重力指向第二传感器元件200的x方向而不再指向z方向。因此，对于轮廓部分Q1-B-C-Q2，x传感器信号不为零，而y和z传感器信号为零。
[0095] 由于该不同的方向，来自垂直取向的传感器系统部分内的第一传感器元件的传感器数据可能是无用的。在第二传感器元件的传感器信号的基础上，能够确定哪些第一传感器元件是无用的，以及随后来自这些传感器的数据在传感器数据的解释中可以被忽略。
[0096] 还可能通过发出声音警报或使用光信号通知使用者正确地调整该传感器系统。
[0097] 在图5中，该传感器系统折叠两次，一次沿着线Q1-Q2，以及一次沿着线Q3-Q4，从而该传感器系统围绕该基底300折叠。这例如可以是当该传感器系统被用于床内但对于床垫而言却太大的情况。
[0098] 对于传感器系统在线Q1-Q2和Q3-Q4之间的部分，重力指向x方向。对于在基底300以下的部分，重力指向z方向，但这个方向与在基底300上的部分的重力方向相反，这也能够在传感器信号中看出。与图4的示例类似，在线Q1-Q2右侧区域(见顶视图)的第一传感器元件的传感器数据能够在解释时被忽略。备选地，来自区域B-C-Q4-Q3内的传感器数据可以与来自区域A-Q1-Q2-D的右手侧内的传感器数据组合，该区域A-Q1-Q2-D在顶视图中与区域B-C-Q4-Q3重叠。
[0099] 在图6中，传感器数据沿着线Q1-Q2折叠一次，但在这个情况中，传感器系统的角在基底300的边缘折叠。对于在侧边的部分，重力部分地指向x方向以及部分地指向y方向，这可以在传感器信号中看出。因此，对于轮廓部分Q1-B-Q2，x和y传感器信号均不为零。
[0100] 由于根据图3-图6的实施例的第二传感器元件能够测量三个正交方向的加速度，所以第二传感器元件的传感器数据可以用于评估传感器系统所放置的表面的形状。
[0101] 进一步地，还可能通过分析源自传感器系统的指示移动的暂时信号行为来探测传感器系统的移动，或者对传感器系统的形状和/或方向做出的改变，这可能因为儿童在该传感器系统上玩耍而发生。
[0102] 还可能探测传感器系统被对折并且然后两个部分均水平取向且一个在另一个的上面。两个部分的传感器数据仍然可以使用，但由于一个部分的颠倒方向，一个部分的传感器数据将与另一部分的传感器数据相反。由于知道传感器系统的方向，传感器系统仍然能够正确处理第一传感器元件的传感器数据。其优势在于在两个部分重叠时传感器数据分辨率增加。
[0103] 图7A-图7D示出了根据本发明的传感器系统的不同实施例以及将多个第二传感器元件放置在传感器系统上的不同方式。
[0104] 在图7A中，示出了具有外轮廓410的正方形传感器系统400。在外轮廓内，提供形成(由虚线轮廓指示的)多个轮廓420的多个第二传感器元件。在这个示例中，多个轮廓彼此是等距且同心的。
[0105] 在图7B中，示出了具有外轮廓410的正方形传感器系统400。在外轮廓内的传感器系统的周边示出了多个第二传感器元件的轮廓420。在轮廓420的对角线提供有附加的第二传感器元件(由线430指示)。
[0106] 在图7C中，示出了具有外轮廓410的卵圆形传感器系统400。在传感器系统的外轮廓内，提供有由多个第二传感器元件制成的两个轮廓420，该轮廓420跟随外轮廓410。在这个示例中，两个轮廓420是同心的且等距。
[0107] 在图7D中，示出了具有外轮廓410的卵圆形传感器系统400。在传感器系统的外轮廓内，提供有由多个第二传感器元件组成的多个轮廓420。在这个示例中，卵圆形传感器系统由矩形轮廓填充，从而在传感器系统的表面区域上分布该第二传感器元件。该矩形轮廓不是等距的，但彼此是同心的。
[0108] 如所需要的，这里已经公开了本发明的详细实施例；然而，应理解本发明所公开的实施例仅仅是示范性的，其可以具体化为各种形式。因此，这里所公开的具体结构和功能细节不可解释为限制，而应仅作为权利要求书的基础以及用于教导本领域技术人员以实际任何合适的具体结构来各种各样地应用本发明的代表性基础。进一步地，这里使用的术语和短语并不意为限制，相反，其是用于提供本发明可理解的描述。
[0109] 这里使用的词“一”或“一个”定义为一个或一个以上。这里使用的词多个，定义为两个或两个以上。这里使用的词另一个，定义为至少第二个或更多。这里使用的词包括和/或具有定义为包含(即，开放性语言，不排除其他元件和步骤)。权利要求书中的任何参考标记不应理解为对权利要求书或本发明的范围的限制。
[0111] 单个处理器或其他单元可以满足权利要求书中记载的若干项的功能。
[0112] 这里使用的术语程序、软件应用等定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或软件应用可以包括设计用于在计算机系统上执行的子程序、功能、过程、对象方法、对象执行、可执行应用、小程序(applet)、伺服小程序(servlet)、源代码、目标码、共享库/动态加载库和/或其他指令序列。
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