CN105231717A - 可智能调节软硬度的床垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可智能调节软硬度的床垫，包括：监控系统嵌于床垫本体内；所述监控系统适于实时检测床垫上睡眠者的心率HR1，所述监控系统内存储有床垫软硬度调节的心率阈值HR0，当所述HR1大于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H1；当所述HR1小于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H2；所述H1对应于软床垫，所述H2对应于硬床垫。本发明可智能调节床垫软硬度，睡眠者可依据自身喜好手动调节床垫至最舒适的软硬度，睡眠过程中，随着入睡程度的加深，智能调节床垫软硬度至最有利于人体健康的硬度，对床垫软硬度的调节方便，自动化程度高。

Description

可智能调节软硬度的床垫

技术领域

本发明涉及一种床垫，尤其涉及一种可智能调节软硬度的床垫。

背景技术

床垫是一种介于人体和床之间的支撑物，保证睡眠者获得健康又舒适的睡眠。一个好的床垫，不仅能起到承托的基础作用，又能保证合理的脊柱生理弯曲度。近50年来，床垫行业的发展经历了三个阶段：棕丝材质的硬床垫、席梦思弹簧床垫和电动床垫。

目前市面上的床垫呈现出的特点可概括为：软硬可调不智能、智能软硬不可调。具体而言，前者是指现有软硬度可调床垫主要是借助在床体中添加压力块、水袋、气囊等物理手段，通过螺栓、红外遥控、气泵等手动方式实现软硬度调节，可调不智能。后者是指现有的智能床垫功能固然丰富，例如，监测睡眠环境、睡眠质量，改善睡眠环境，纠正睡眠者的不良睡眠习惯等，而监测和改善主要集中在环境温度上，对不良习惯的纠正在借助外力的同时也有可能影响到睡眠者的睡眠质量，即在软硬度上，智能不可调。

我们都知道，软床体验感佳，硬床在预防颈椎、腰椎、脊椎病等方面作用明显，是软床无可比拟的。如何将二者结合，既照顾到睡眠者的感官，又能在无形中为其提供更为健康的睡眠环境是非常重要的。

现有技术中公开了几种智能可调节床垫，如下所述：

1、专利号为201520094836.2，申请日为2015年2月10日的授权实用新型专利“可调硬度的床垫”，将气囊置于床垫内部，气囊周边采用高密度海绵做包边，保护气囊的同时增加床垫的支撑性，无线遥控发射器控制充气泵实现充放气，充气硬度增加，放气则更加柔软；

2、专利号为201420639012.4，申请日为2014年10月19日的授权实用新型专利“可调节软硬舒适度的床垫”，将信息采集模块置于床垫本体上，收集睡眠者睡眠过程中的体征信息等棘突状态，发现并纠正其不良睡眠习惯和姿势，帮助使用者调节睡眠质量；

3、专利号为201420836992.7，申请日为2014年12月23日的授权实用新型专利“智能感应床垫”，床体包括多个压力传感器和多组水袋，手动遥控调节储水量以改变软硬舒适度，同时能够根据环境温度控制储液器的液体温度以改变床垫的温度；

4、专利申请号为201410359228.X，申请日为2014年7月25日的发明专利申请“一种基于光纤光栅传感器的智能床垫”，通过传感器感知睡眠过程中被窝内外的环境温度、睡眠状态、睡眠质量等的变化，反馈并响应(踢被告警、最佳睡眠温度设定、音频文件下载)，通过蓝牙模块在智能终端的界面进行设定。

上述公开的智能床垫功能强大，既能够为睡眠者提供感官上的舒适睡眠环境(室温调节、湿度调节、紫外线杀菌)，记录并纠正睡眠者的不良睡眠习惯，还集成了很多附加功能(踢被告警、唤醒时间设置、音乐播放等)。但是，这些设计无一不忽视了对我们每个人来说至关重要的一点：健康。软床固然体验感佳，但与硬床相比，睡眠者与床面接触的身体面积加大，被挤压的面积也随之增大，影响身体表面的血液循环。身体上部的肌肉虽可放松，但下面的肌肉受压，患有腰肌劳损、骨质增生、颈椎病的人会加重症状。现有的软硬可调床垫多为手动控制，只能针对不同个体的喜好睡前调节，不够智能。

发明内容

本发明的目的是为解决目前软硬度可调节床垫主要侧重于睡眠的舒适性，而忽视睡眠者的身体健康，且多为手动调节，智能化程度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可智能调节软硬度的床垫，包括床垫本体和监控系统，所述监控系统嵌于所述床垫本体内；

所述监控系统适于实时检测床垫上睡眠者的心率HR1，所述监控系统内存储有床垫软硬度调节的心率阈值HR0，当所述HR1大于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H1；当所述HR1小于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H2；所述H1对应于软床垫，所述H2对应于硬床垫。

进一步地，所述床垫本体内包括充气泵和气囊，所述充气泵与所述监控系统进行电气连接，所述气囊具有充气口和放气口，所述充气泵分别与所述气囊的充气口和放气口进行气路连接，所述监控系统通过控制所述充气泵的充放气状态和对所述气囊的充放气时间来调节所述床垫的软硬度。

进一步地，对应于睡眠者的心率HR1，所述监控系统中存储有所述充气泵的充放气状态S和对所述气囊的充放气持续时间T，当所述HR1大于所述HR0时，则所述监控系统存储的所述状态S为放气状态S1，所述时间T为放气持续时间T1，所述监控系统控制所述充气泵将所述气囊放气，放气的持续时间为T1，且所述HR1与所述HR0的差值越大，所述T1越大，将所述床垫的软硬度调得越软；当所述HR1小于所述HR0时，则所述监控系统存储的所述状态S为充气状态S2，所述时间T为充气持续时间T2，所述监控系统控制所述充气泵对所述气囊充气，充气的持续时间为T2，且所述HR0与所述HR1的差值越大，所述T2越大，将所述床垫的软硬度调得越硬。

进一步地，所述监控系统包括振动信号采集模块、信号预处理模块和中央处理模块，所述振动信号采集模块设于所述床垫本体的中部或头部，用于采集睡眠者躺卧在所述床垫本体上的振动信号；所述信号预处理模块的信号输入端连接所述振动信号采集模块的信号输出端，所述信号预处理模块用于对接收到的所述振动信号进行预处理后送至所述中央处理模块；所述中央处理模块的信号输入端连接所述信号预处理模块的信号输出端，所述中央处理模块从信号预处理模块送来的振动信号中解析出心率信号HR1；

所述中央处理模块中预存有所述心率阈值HR0、放气状态S1、放气持续时间T1、充气状态S2和充气持续时间T2，所述中央处理模块将所述HR1与所述HR0进行比较，若HR1＞HR0，则中央处理模块调用对应的控制参数S1和T1控制所述充气泵将所述气囊放气，放气持续时间为T1；若HR1＜HR0，则中央处理模块调用对应的控制参数S2和T2控制所述充气泵对所述气囊充气，充气持续时间为T2。

进一步地，所述信号采集模块为多组加速度传感器，所述加速度传感器的分布密度D随加速度传感器与睡眠者心跳位置之间距离L的缩小而逐渐增大，距离L越小，密度D越大。

进一步地，所述中央处理模块包括信号提取模块和峰值识别模块，所述信号提取模块通过振幅约束和时间约束从所述信号预处理模块送来的振动信号中提取出心脏冲击信号，所述峰值识别模块从所述心脏冲击信号中得到心脏冲击信号的峰值及所述峰值对应的时间，进而得到心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间，最后根据所述心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间得出心率信号HR1。

进一步地，所述床垫本体包括床垫外套和设于所述床垫外套的内腔中的多层填充物，所述充气泵和气囊设于所述床垫外套的内腔中并位于所述多层填充物下方；所述多层填充物为棉层，各层之间通过水性胶相互连接。

进一步地，所述气囊的周边由高密度的海绵包边。

进一步地，所述多层填充物为两层结构，由上至下依次为：慢回弹记忆棉层、高密度乳胶层。

进一步地，还包括无线遥控发射器，所述无线遥控发射器与所述监控系统无线连接，所述无线遥控发射器适于将所述监控系统的床垫软硬度调节模式设为手动调节模式或自动调节模式。

进一步地，还包括设有按键的无线遥控发射器，所述无线遥控发射器与所述监控系统无线连接，所述无线遥控发射器适于将所述监控系统的床垫软硬度调节模式设为手动调节模式或自动调节模式；当设为手动调节模式时，通过手动操作所述无线遥控发射器上的按键遥控所述充气泵对所述气囊进行充气或放气，从而调整所述床垫的软硬度；当设为自动调节模式时，所述监控系统通过实时检测睡眠者的心率HR1，将所述HR1与所述HR0进行比较，根据比较结果智能控制所述充气泵对所述气囊进行充气或放气，从而调整所述床垫的软硬度。

进一步地，所述无线遥控发射器上设有显示屏，所述显示屏用于显示当前所处软硬度调节模式、所述气囊内的气体百分比和所述充气泵开关阀的开闭状态；所述无线遥控发射器上的按键用于选择所述软硬度调节模式、开关所述充气泵和查看所述气囊内的气体百分比。

本发明主要用于床垫软硬度的智能调节，在睡前，睡眠者可依据自身喜好手动调节床垫至最舒适的软硬度，睡眠过程中，随着入睡程度的加深，智能调节床垫软硬度至最有利于人体健康的硬度。本发明一方面能够为睡眠者提供其感官上最舒适的睡前环境，另一方面能够在不知不觉中改善睡眠者的睡眠环境，有利于身体健康。将软硬可调与智能控制两个概念相结合，通过监测睡眠者的心跳频率，再经由中央处理模块分析、比对软硬度调节的心率阈值，最后做出控制充气泵充气或放气的行为，实现随睡眠深度的加深逐步增大床垫硬度的功能，很好地解决了智能不可调、可调不智能这一问题。智能床垫的软硬度调节分为两种方式：自动调节和手动调节。当睡眠者为习惯睡硬床或对象正处于生长发育期的青少年、孕妇等特殊人群时，通过无线遥控发射器手动调节至最适宜的软硬度。通常情况下，将无线遥控发射器的模式选择键设置在自动模式下，在睡眠之初睡眠者都能有最舒适、最习惯的入睡环境，更容易入睡；随着心率的降低，渐渐进入中度、深度睡眠，中央处理器根据预设的频率阈值与充气泵开闭状态、时间等，将接收的数据与之对比，输出控制决策，实现气囊的充放气，从而智能调节床垫的软硬度。在深度睡眠时心率最低，床垫自动调为最硬；睡眠者渐渐醒来时，心率逐渐升高，床垫再次逐渐恢复到其体验感最佳的柔软状态。本发明对床垫软硬度的调节方便，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明一个实施例的控制原理框图；

图2为本发明另一个实施例的控制原理框图；

图3为本发明另一个实施例的加速度传感器在床垫本体上的分布示意图。

图中，不同的实施例中，为说明清楚起见，同样的部件用不同的标记，具体如下：

床垫本体10、20；充气泵101、201；气囊102、202；监控系统11、21；振动信号采集模块111；信号预处理模块112；中央处理模块113；加速度传感器211；信号预处理器212；中央处理器213；床垫头枕部214；无线接收器215；无线遥控发射器22。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，且其不应理解为对本发明的限制。

如图1所示的实施例，本发明的可智能调节软硬度的床垫，采用软硬度自动调节模式，包括床垫本体10和监控系统11，床垫本体10包括床垫外套、设于床垫外套的内腔中的多层填充物和设于床垫外套的内腔中并位于多层填充物下方的充气泵101和气囊102；多层填充物为棉层，各层之间通过水性胶相互连接，气囊102的周边由高密度的海绵包边，以保护气囊102并增加床垫的支撑性，能够更好地与多层填充物相互贴合；多层填充物为两层结构，由上至下依次为：慢回弹记忆棉层、高密度乳胶层。其中，慢回弹记忆棉层可以为恒温慢回弹记忆棉层也可以为波浪型慢回弹记忆棉层，或者上述两种慢性弹记忆棉层的叠加棉层。慢回弹记忆棉层贴合用户的身体，高密度乳胶层提供较强的支撑。监控系统11包括振动信号采集模块111、信号预处理模块112和中央处理模块113，振动信号采集模块111设于床垫本体的中部或头部，用于采集睡眠者躺卧在床垫本体10上的振动信号；信号预处理模块112的信号输入端连接振动信号采集模块111的信号输出端，信号预处理模块112用于对接收到的振动信号进行预处理后送至中央处理模块113；中央处理模块113的信号输入端连接信号预处理模块112的信号输出端，中央处理模块113从信号预处理模块112送来的振动信号中解析出心率信号HR1；中央处理模块113中预存有心率阈值HR0、放气状态S1、放气持续时间T1、充气状态S2和充气持续时间T2，所述中央处理模块113将HR1与HR0进行比较，若HR1＞HR0，表面睡眠者处于睡前的清醒状态，则中央处理模块113调用对应的控制参数S1和T1控制充气泵101将气囊102放气，放气持续时间为T1，此时气囊102中的气体较少，气囊102呈现偏软的状态，虽然多层填充物中包含的高密度乳胶层支撑强度较强，但因其设置于较软的气囊102上，故用户相对感知到的体感较软，达到了将床垫调节为偏重舒适性的软床垫的作用；若HR1＜HR0，表面睡眠者处于熟睡状态，则中央处理模块113调用对应的控制参数S2和T2控制充气泵101对气囊102充气，充气持续时间为T2，此时气囊102中的气体较多，气囊102呈现偏硬的状态，并且多层填充物中包含的高密度乳胶层支撑强度较强，故用户相对感知到的体感较硬，达到了将床垫调节为偏重健康的硬床垫。

如图2和3所示的实施例，本发明的可智能调节软硬度的床垫，包括床垫本体20、监控系统21和无线遥控发射器22，床垫本体20包括床垫外套、设于床垫外套的内腔中的多层填充物和设于床垫外套的内腔中并位于多层填充物下方的充气泵201和气囊202；多层填充物为棉层，各层之间通过水性胶相互连接，气囊202的周边由高密度的海绵包边，以保护气囊202并增加床垫的支撑性，能够更好地与多层填充物相互贴合；多层填充物为两层结构，由上至下依次为：慢回弹记忆棉层、高密度乳胶层。其中，慢回弹记忆棉层可以为恒温慢回弹记忆棉层也可以为波浪型慢回弹记忆棉层，或者上述两种慢性弹记忆棉层的叠加棉层。慢回弹记忆棉层贴合用户的身体，高密度乳胶层提供较强的支撑。监控系统21包括充当振动信号采集模块的多组加速度传感器211、信号预处理器212和中央处理器213，无线遥控发射器22上设有操作按键和显示屏，操作按键用于选择软硬度调节模式、开关充气泵201和查看气囊202内的气体百分比，显示屏用于显示当前所处软硬度调节模式、气囊202内的气体百分比和充气泵201的开关阀的开闭状态；无线遥控发射器22与监控系统21上的无线接收器215进行无线连接，如通过红外线，无线接收器215连接到中央处理器213，无线遥控发射器22适于将监控系统21的床垫软硬度调节模式设为手动调节模式或自动调节模式，当睡眠者为习惯睡硬床或对象正处于生长发育期的青少年、孕妇等特殊人群时，采用手动调节模式，通过手动操作无线遥控发射器22上的按键遥控充气泵201对气囊202进行充气或放气，从而调整床垫的软硬度；其他情况一般采用自动调节模式，监控系统21通过实时检测睡眠者的心率HR1，将HR1与预存的心率阈值HR0进行比较，根据比较结果智能控制充气泵201对气囊202进行充气或放气，从而调整床垫的软硬度，如下面进一步具体描述的那样。

如图3所示，加速度传感器211设于床垫本体20的中部或头枕部214，加速度传感器211的分布密度D随加速度传感器211与睡眠者心跳位置之间距离L的缩小而逐渐增大，距离L越小，密度D越大，加速度传感器211用于采集睡眠者躺卧在床垫本体20上的振动信号；信号预处理器212的信号输入端连接加速度传感器211的信号输出端，信号预处理器212用于对接收到的振动信号进行预处理后送至中央处理器213；中央处理器213的信号输入端连接信号预处理器212的信号输出端，中央处理器213包括信号提取模块和峰值识别模块，信号提取模块通过振幅约束和时间约束从信号预处理器212送来的振动信号中提取出心脏冲击信号，峰值识别模块从心脏冲击信号中得到心脏冲击信号的峰值及峰值对应的时间，进而得到心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间，最后根据心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间得出心率信号HR1，中央处理器213中预存有心率阈值HR0、放气状态S1、放气持续时间T1、充气状态S2和充气持续时间T2，中央处理器213将HR1与HR0进行比较，若HR1＞HR0，表面睡眠者处于睡前的清醒状态，则中央处理器213调用对应的控制参数S1和T1控制充气泵201将气囊202放气，放气持续时间为T1，此时气囊102中的气体较少，气囊102呈现偏软的状态，虽然多层填充物中包含的高密度乳胶层支撑强度较强，但因其设置于较软的气囊102上，故用户相对感知到的体感较软，达到了将床垫调节为偏重舒适性的软床垫；若HR1＜HR0，表面睡眠者处于熟睡状态，则中央处理模器213调用对应的控制参数S2和T2控制充气泵201对气囊202充气，充气持续时间为T2，此时气囊102中的气体较多，气囊102呈现偏硬的状态，并且多层填充物中包含的高密度乳胶层支撑强度较强，故用户相对感知到的体感较硬，达到了将床垫调节为偏重健康的硬床垫。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (12)

1.可智能调节软硬度的床垫，其特征在于，包括床垫本体和监控系统，所述监控系统嵌于所述床垫本体内；

所述监控系统适于实时检测床垫上睡眠者的心率HR1，所述监控系统内存储有床垫软硬度调节的心率阈值HR0，当所述HR1大于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H1；当所述HR1小于所述HR0时，所述监控系统控制所述床垫本体，将所述床垫的软硬度调整为H2；所述H1对应于软床垫，所述H2对应于硬床垫。

2.根据权利要求1所述的床垫，其特征在于，所述床垫本体内包括充气泵和气囊，所述充气泵与所述监控系统进行电气连接，所述气囊具有充气口和放气口，所述充气泵分别与所述气囊的充气口和放气口进行气路连接，所述监控系统通过控制所述充气泵的充放气状态和对所述气囊的充放气时间来调节所述床垫的软硬度。

3.根据权利要求2所述的床垫，其特征在于，对应于睡眠者的心率HR1，所述监控系统中存储有所述充气泵的充放气状态S和对所述气囊的充放气持续时间T，当所述HR1大于所述HR0时，则所述监控系统存储的所述状态S为放气状态S1，所述时间T为放气持续时间T1，所述监控系统控制所述充气泵将所述气囊放气，放气的持续时间为T1，且所述HR1与所述HR0的差值越大，所述T1越大，将所述床垫的软硬度调得越软；当所述HR1小于所述HR0时，则所述监控系统存储的所述状态S为充气状态S2，所述时间T为充气持续时间T2，所述监控系统控制所述充气泵对所述气囊充气，充气的持续时间为T2，且所述HR0与所述HR1的差值越大，所述T2越大，将所述床垫的软硬度调得越硬。

4.根据权利要求3所述的床垫，其特征在于，所述监控系统包括振动信号采集模块、信号预处理模块和中央处理模块，所述振动信号采集模块设于所述床垫本体的中部或头部，用于采集睡眠者躺卧在所述床垫本体上的振动信号；所述信号预处理模块的信号输入端连接所述振动信号采集模块的信号输出端，所述信号预处理模块用于对接收到的所述振动信号进行预处理后送至所述中央处理模块；所述中央处理模块的信号输入端连接所述信号预处理模块的信号输出端，所述中央处理模块从信号预处理模块送来的振动信号中解析出心率信号HR1；

所述中央处理模块中预存有所述心率阈值HR0、放气状态S1、放气持续时间T1、充气状态S2和充气持续时间T2，所述中央处理模块将所述HR1与所述HR0进行比较，若HR1＞HR0，则中央处理模块调用对应的控制参数S1和T1控制所述充气泵将所述气囊放气，放气持续时间为T1；若HR1＜HR0，则中央处理模块调用对应的控制参数S2和T2控制所述充气泵对所述气囊充气，充气持续时间为T2。

5.根据权利要求4所述的床垫，其特征在于，所述信号采集模块为多组加速度传感器，所述加速度传感器的分布密度D随加速度传感器与睡眠者心跳位置之间距离L的缩小而逐渐增大，距离L越小，密度D越大。

6.根据权利要求4所述的床垫，其特征在于，所述中央处理模块包括信号提取模块和峰值识别模块，所述信号提取模块通过振幅约束和时间约束从所述信号预处理模块送来的振动信号中提取出心脏冲击信号，所述峰值识别模块从所述心脏冲击信号中得到心脏冲击信号的峰值及所述峰值对应的时间，进而得到心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间，最后根据所述心脏每搏输出量和心脏搏动间隔时间得出心率信号HR1。

7.根据权利要求2所述的床垫，其特征在于，所述床垫本体包括床垫外套和设于所述床垫外套的内腔中的多层填充物，所述充气泵和气囊设于所述床垫外套的内腔中并位于所述多层填充物下方；所述多层填充物为棉层，各层之间通过水性胶相互连接。

8.根据权利要求7所述的床垫，其特征在于，所述气囊的周边由高密度的海绵包边。

9.根据权利要求7所述的床垫，其特征在于，所述多层填充物为两层结构，由上至下依次为：慢回弹记忆棉层、高密度乳胶层。

10.根据权利要求1-9任一项所述的床垫，其特征在于，还包括无线遥控发射器，所述无线遥控发射器与所述监控系统无线连接，所述无线遥控发射器适于将所述监控系统的床垫软硬度调节模式设为手动调节模式或自动调节模式。

11.根据权利要求2-9任一项所述的床垫，其特征在于，还包括设有按键的无线遥控发射器，所述无线遥控发射器与所述监控系统无线连接，所述无线遥控发射器适于将所述监控系统的床垫软硬度调节模式设为手动调节模式或自动调节模式；当设为手动调节模式时，通过手动操作所述无线遥控发射器上的按键遥控所述充气泵对所述气囊进行充气或放气，从而调整所述床垫的软硬度；当设为自动调节模式时，所述监控系统通过实时检测睡眠者的心率HR1，将所述HR1与所述HR0进行比较，根据比较结果智能控制所述充气泵对所述气囊进行充气或放气，从而调整所述床垫的软硬度。

12.根据权利要求11所述的床垫，其特征在于，所述无线遥控发射器上设有显示屏，所述显示屏用于显示当前所处软硬度调节模式、所述气囊内的气体百分比和所述充气泵开关阀的开闭状态；所述无线遥控发射器上的按键用于选择所述软硬度调节模式、开关所述充气泵和查看所述气囊内的气体百分比。