CN107997471B - 一种智能床垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能床垫，所述床垫包括面罩、弹簧垫层、液体垫层、电热层和控制模块，所述弹簧垫层、电热层和液体垫层由下到上依次层叠于面罩内；所述液体垫层分为上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层；左液体垫层和右液体垫层外侧分别设置有连接上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层的液体通道，弹簧垫层上表面设置有压力传感器阵列。本发明的复合床垫能够集成弹簧床垫和水床垫两者的优点，针对身体不同部位实现按需控制，还能够对穿戴者进行热疗。

Description

一种智能床垫

技术领域

本发明属于床垫领域，具体涉及一种安全系数高的能够调节冷热温度的智能床垫。

背景技术

由于生活水平的提高，人们越来越关注家用产品的安全性、健康性和舒适性。床垫是一种能够保证消费者睡眠健康、舒适的物品，其材质繁多，种类千差万别，而弹簧床垫是其中倍受人们亲睐的产品之一。

弹簧床垫一般是由弹簧芯体和包裹在所述弹簧芯体上的包裹层构成。弹簧床垫具有承托性好、弹性好、透气性较强、耐用等等优点，但是其存在不保暖和易滋生细菌的问题。为了实现保暖的功能，人们一般会使用电热毯取暖。但是，电热毯采用电热丝加热，在加热过程中会产生大量的电磁辐射，还容易引起皮肤干燥瘙痒，长时间使用还会有引发火灾等事故的隐患。

为了解决上述问题，本领域中出现了水床垫，水床垫具有灭菌除螨、冬暖夏凉和热疗的特点。但是水垫子中充满水，其使用过程中不易移动，且在换水和加水过程中耗时长、浪费水、水渍处理困难等；另外，因为水床垫内部是用水注满，所以它有着一定程度的柔软性，当人平卧时，它会有一定程度的洼陷，无法承载人的体重，长时间如此则会使骨骼曲折和变形，作为长时间的睡觉东西，它会影响消费者的睡觉质量，醒来时会腰背酸痛，四肢无力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种智能床垫，具体技术方案如下。

一种智能床垫，所述床垫包括面罩、弹簧垫层、液体垫层、电热层、控制模块；所述面罩内部具有空腔，所述弹簧垫层、电热层和液体垫层由下到上依次层叠设置于空腔内部；其中，

所述弹簧垫层由下到上依次层叠设置有底料、弹簧层、第一耐火材料层、乳胶层、第二耐火材料层和面料层；所述面料层上表面四个角上分别设置有弹性束带；

所述电热层，包括上夹层垫、下夹层垫、电热丝、电源模块和电源接口；其中，所述电热丝固定夹设于所述上夹层垫和下夹层垫之间；所述上夹层垫和所述下夹层垫均由阻燃面料制成，在上夹层垫外表面上设置有条状突起；

所述液体垫层包括有防水材料制成的囊体，所述囊体内填充有水，所述囊体下表面外侧设置有条状凹槽，所述条状凹槽与所述条状突起的位置相对应，且所述条状凹槽的深度与所述条状突起的高度相同；

所述液体垫层分为上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层三部分；所述上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层彼此之间通过液体垫层中间的隔热膜隔离，所述上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层侧壁上分别设置有水温传感器；

在所述液体垫层上表面设置压电薄膜传感器，所述压电薄膜传感器分别连接于所述控制模块和所述电源模块，所述压电薄膜传感器用于监测睡眠者是否进入睡眠状态，当压电传感器监测到睡眠者进入睡眠状态后，所述控制模块能够控制所述电热层将睡眠者睡眠前设定的设定温度在前1个小时后降低2℃运行，再1个小时后再降低2℃运行，再3个小时后升高1℃运行，再3个小时后，恢复原设定温度运行。

优选的，所述液体垫层侧壁设置有传感器接口，所述传感器接口设置有内螺纹，所述传感器接口通过所述内螺纹与传感器安装头螺纹连接，所述传感器安装头是一端为封闭结构、一端具有外螺纹的管状物，所述传感器安装头与所述传感器接口相连接后，其封闭结构的一端伸入液体垫层中与水接触，所述传感器安装头具有外螺纹的一端还具有内螺纹，所述传感器安装头通过内螺纹与水温传感器尾部的外螺纹螺纹连接，水温传感器的感温头部伸入所述传感器安装头内与所述传感器安装头的封闭一端相接触，所述水温传感器尾部引出电线分别与所述控制模块和所述电源模块相连接；所述传感器接口与所述传感器安装头的螺纹连接处经过防水密封处理。

优选的，在所述液体垫层外侧设置液体通道，所述液体通道分别连接了所述上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层；所述上身液体垫层和腰部液体垫层之间的液体通道上以及所述腰部液体垫层和腿部液体垫层之间的液体通道上分别设置有电磁阀，所述电磁阀分别连接于所述控制模块和电源模块，睡眠者对温度分区控制无要求时，所述电磁阀维持常开的状态。

优选的，所述液体通道外侧包裹有保温棉。

优选的，所述上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层与所述液体通道之间的空隙内填充有可移除的填充海绵。

与现有技术相比，本申请具有如下优点：

(1)通过弹簧垫层和液体垫层的配合能够结合弹簧床垫和水床垫两者的优点；而且，独立设置的电热层能够方便电热丝的更换；同时，如果电热层失火或者冒出火苗，可以通过烟雾报警器报警；同时，弹簧垫层的耐火材料层能够阻止火苗延伸点燃弹簧垫层；另外，火苗烧穿液体垫层后，液体垫层内的水流出扑灭火苗，而且导致电热丝短路，进而使得电源模块断电，提高了床垫的安全系数。

(2)将所述液体垫层分为上身液体垫层、腰部液体垫层和腿部液体垫层三部分实现针对身体各部位的独立控制，提高了睡眠者睡眠的舒适度。

(3)通过在液体垫层外侧的液体通道和电磁阀实现各个分区中的流体相互流动。在对睡眠者热疗的基础上，避免了能源的浪费，并提高了睡眠效率。

(4)通过在床垫上设置压电薄膜传感器，使得床垫在监测到睡眠者入睡之后对温度进行智能调节，在保证睡眠质量的前提下，避免能源浪费。

(5)通过压力传感器阵列、体温传感器和环境温度传感器相互配能够判断睡眠者是否踢被子，控制电热丝发热以避免睡眠者受凉。

附图说明

图1表示床垫三层结构的示意图；

图2表示弹簧垫层的俯视图；

图3表示电热层的俯视图；

图4表示液体垫层的俯视图；

图5表示体温传感器的安装放大图；

图6表示本申请中电子元件连接示意图；

其中，1-弹簧垫层；2-电热层；3-液体垫层；4-控制模块；11-弹性束带；12-压力传感器阵列；13-环境温度传感器；21-条状突起；22-电热丝；23-电源接口；24-电源模块；31-隔热膜；32-液体通道；33-电磁阀；34-填充海绵；35-水温传感器；36-压电薄膜传感器；37-隔热硅胶塞；38-电线；39-上身液体垫层；310-腰部液体垫层；311-腿部液体垫层；312-体温传感器。

具体实施方式

实施例一

一种智能床垫，所述床垫包括面罩、弹簧垫层1、电热层2、液体垫层3、控制模块4；所述面罩内部具有空腔，空腔内部由下到上依次层叠设置弹簧垫层1、电热层2和液体垫层3。

所述弹簧垫层1由下到上依次层叠设置有底料、弹簧层、第一耐火材料层、乳胶层、第二耐火材料层和面料层；

其中所述第一耐火材料层和第二耐火材料层选自陶瓷纤维、岩棉或玻璃棉，所述面料层为橡塑保温材料；所述面料层上表面四个角上分别设置有弹性束带11，所述弹性束带11用于固定所述电热层2的四个角；

所述电热层2，包括上夹层垫、下夹层垫、电热丝22、电源接口23和电源模块24；其中，所述电热丝22固定夹设于所述上夹层垫和下夹层垫之间，所述电源接口23通过电源模块24与所述电热丝22相连接，所述电源模块24包括保险丝盒和变压器；所述电源接口23设置于所述面罩上；

所述上夹层垫和所述下夹层垫均由阻燃面料制成，在上夹层垫上表面上设置有条状突起21，所述条状突起21设置于所述上夹层垫的四个角落周边，所述条状突起21的高度为3-5mm。

所述液体垫层3包括有防水材料制成的囊体，所述囊体内填充有水，所述液体垫层厚度为5-8CM，所述所述液体垫层3下表面设置有条状凹槽，所述条状凹槽与所述条状突起21的位置相对应，且所述条状凹槽的深度与所述条状突起21的高度相同；所述条状突起21能够嵌入到所述条状凹槽中以将所述电热层2和所述液体垫层3固定在一起。

所述液体垫层3上表面设置有按摩球，以实现按摩功能；所述液体垫层3上表面分别设置有加水嘴、出气孔，所述液体垫层3侧面下边缘设置有放水嘴。

所述液体垫层3侧壁设置有传感器接口，所述传感器接口设置有内螺纹，所述传感器接口通过所述内螺纹与传感器安装头螺纹连接，所述传感器安装头是一端为封闭结构、一端具有外螺纹的管状物，所述传感器安装头与所述传感器接口相连接后，其封闭结构的一端伸入囊体中与水接触，所述传感器安装头具有外螺纹的一端还具有内螺纹，所述传感器安装头通过内螺纹与水温传感器35尾部的外螺纹螺纹连接，水温传感器35的感温头部伸入所述传感器安装头内与所述传感器安装头的封闭一端相接触，以间接感测水温，所述水温传感器35尾部引出电线分别与所述控制模块4和所述电源模块24相连接，所述传感器安装头由热的良导体制成，例如金属材质；所述传感器接口与所述传感器安装头的螺纹连接处经过防水密封处理。

所述控制模块4分别与所述水温传感器35、电热丝22和电源模块24相连接，所述控制模块上设置有液晶显示屏，用于显示和设定温度、设置温度阈值、加热定时以及选择工作模式等。

优选的，所述电热层2上还可以设置有烟雾报警器，所述烟雾报警器连接于所述电源模块24与所述控制模块4。

实施例二

人体的各个部分对热量和温度的需求也各不相同，因此，为了保证睡眠者能够按需调节身体各个部位的温度，在实施例一的基础上，将所述液体垫层3分为上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311三部分。

所述上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311彼此之间通过隔热膜隔离，所述上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311侧壁上分别设置有水温传感器，水温传感器的设置方式同实施例一，不予赘述。

相对应的，将所述电热丝22也分为上身电热丝、腰部电热丝和腿部电热丝。具体的电路连接方式同实施例一，在此不予赘述。

在上述基础上还可以将所述液体垫层3分为五部分或者七部分。

实施例三

有关节炎的睡眠者或者有止痛、消肿和改善局部血循环需求的睡眠者经常需要进行热疗。此时，睡眠者可以将需要热疗部位对应的电热丝温度设置较高以对目标部位进行热疗，将非目标部位的温度设置较低保证舒适度。但是，较高的温度并不适合进入睡眠。例如，睡眠者在睡眠前将电热丝的温度设置为45℃进行热疗，热疗完毕后，睡眠者需要进行睡眠，但是45℃温度过高不利于睡眠者进入睡眠。此时如果对液体垫层的水温进行自然散热，一方面会造成能源的浪费；另一方面，散热效率慢，不能使睡眠者从热疗到睡眠进行无缝衔接。因此，在上述实施例的基础上，提出一种能够实现瞬时降温的能够对睡眠者进行热疗的床垫。

在所述液体垫层3外侧设置液体通道32，所述液体通道分别连接了所述上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311；所述上身液体垫层39和腰部液体垫层310之间的液体通道32上以及所述腰部液体垫层310和腿部液体垫层311之间的液体通道32上分别设置有电磁阀33，所述电磁阀33分别连接于所述控制模块4和电源模块24，睡眠者对温度分区控制无要求时，所述电磁阀33维持常开的状态；所述液体通道32外侧包裹有保温棉，以给其中流淌的液体保温并降噪；所述上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311与所述液体通道32之间的空隙内填充有可移除的填充海绵34，所述上身液体垫层39、腰部液体垫层310和腿部液体垫层311上对应于空隙的侧壁上分别设置有水温传感器，水温传感器的设置方式同实施例一，不予赘述。

所述液体垫层3、液体通道32和空隙的宽度总和与所述弹簧垫层1和所述电热层2的宽度相等；所述液体通道32与所述保温棉的厚度总和与所述液体垫层3和所述填充海绵34的厚度相同，以保证床垫的总体厚度不变，保证睡眠的舒适性。

在使用过程中，睡眠者在睡觉前根据实际的热疗需要通过控制模块4设定各个模块的温度值，并关闭所有的电磁阀33，所述电热层2对所述液体垫层3的各个分区进行加热，以对睡眠者进行热疗；睡眠者热疗结束之后，控制模块4控制打开所有的电磁阀33，使所有液体垫层分区的液体进行混合，使低温度区域的液体为高温度区域的的液体降温，避免能源的浪费。

实施例四

睡眠者刚刚入睡时，对温度的需求度较高，但是睡眠者进入睡眠状态之后，人体对温度的需求度下降，此时，过高的温度，一方面会造成能源的浪费；另一方面，睡眠者容易踢被子，反而容易感冒；但是，下半夜的温度普遍偏低，如果持续低温运行，也不利于睡眠者的身体健康。

因此，为了解决上述问题，在上述实施例的基础上，在所述液体垫层3上表面设置压电薄膜传感器36，所述压电薄膜传感器36分别连接于所述控制模块4和所述电源模块24，所述压电薄膜传感器36用于监测睡眠者是否进入睡眠状态，当压电薄膜传感器36监测到睡眠者进入到睡眠状态后，所述控制模块4能够控制所述电热层2将睡眠者睡眠前设定的设定温度在前1个小时后降低2℃运行，再1个小时后再降低2℃运行，再3个小时后升高1℃运行，再3个小时后，恢复原设定温度运行。

实施例五

睡眠者在睡觉时，翻身或者劳累过度容易踢被子，踢被子后如果不及时盖被子很容易着凉，为了避免这种情况，在上述实施例的基础上，进一步提出一种能够提醒睡眠者踢被子的床垫。

所述弹簧垫层1上表面设置有压力传感器阵列12，所述压力传感器阵列12用于感知睡眠者与床垫接触部位的压力，进而判断睡眠者当前睡眠的位置；所述压力传感器阵列12与所述电源模块24和所述控制模块4相连接。

所述液体垫层3上表面设置有体温传感器312，在所述腿部液体垫层311、腰部液体垫层310和上身液体垫层39上分别设置有八个所述体温传感器312；所述八个体温传感器312分别沿所述腿部液体垫层311、腰部液体垫层310和上身液体垫层39的纵向中线分四列均匀分布。

所述液体垫层3上表面设置有传感器安装孔，所述体温传感器312周边通过隔热硅胶塞37安装于所述传感器安装孔中，所述体温传感器312的尾部安装于所述传感器安装孔中，所述体温传感器312的感温头部朝向外侧，以感知睡眠者的体温，所述体温传感器312的尾部引出电线38穿过所述隔热硅胶塞37连接于所述电源模块24和所述控制模块4。所述液体垫层3上表面设置有凹槽，所述凹槽用于放置所述体温传感器312尾部引出的电线38。

所述弹簧垫层1侧面设置有环境温度传感器13，所述环境温度传感器13分别与所述电源模块24和所述控制模块4相连接，用于采集当前的环境温度。

在睡眠者的睡眠过程中，通过所述压力传感器阵列12判断睡眠者当前的睡眠位置；根据所述睡眠位置，开启每行所述体温传感器312中沿所述睡眠位置中心轴线最近的体温传感器312，分别得到上述体温传感器312的温度值；将上述温度值分别与所述环境温度传感器13测得的环境温度值相比较，若两者的温度差超出一定阈值范围，则表明睡眠者已经踢被子，且该温度值所对应的体温传感器312所在区域已经裸露在空气中；此时，所述控制模块可以控制上述体温传感器312所在区域的电热丝22开始发热，以避免睡眠者着凉。

优选的，所述控制模块4中还包括有计时器，所述计时器用于所述控制模块隔一段时间开启所述压力传感器阵列12、体温传感器312和环境温度传感器13进行测量以节能。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (3)

1.一种智能床垫的使用方法，其特征在于，所述床垫包括面罩、弹簧垫层（1）、液体垫层（3）、电热层（2）、控制模块（4）；所述面罩内部具有空腔，所述弹簧垫层（1）、电热层（2）和液体垫层（3）由下到上依次层叠设置于空腔内部；其中，

所述弹簧垫层（1）由下到上依次层叠设置有底料、弹簧层、第一耐火材料层、乳胶层、第二耐火材料层和面料层；所述面料层上表面四个角上分别设置有弹性束带（11）；

所述电热层（2），包括上夹层垫、下夹层垫、电热丝（22）、电源模块（24）和电源接口（23）；其中，所述电热丝（22）固定夹设于所述上夹层垫和下夹层垫之间；所述上夹层垫和所述下夹层垫均由阻燃面料制成，在上夹层垫外表面上设置有条状突起（21）；

所述液体垫层（3）包括有防水材料制成的囊体，所述囊体内填充有水，所述囊体下表面外侧设置有条状凹槽，所述条状凹槽与所述条状突起的位置相对应，且所述条状凹槽的深度与所述条状突起的高度相同；

所述液体垫层（3）分为上身液体垫层（39）、腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）三部分；所述上身液体垫层（39）、腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）彼此之间通过液体垫层（3）中间的隔热膜隔离，所述上身液体垫层（39）、腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）侧壁上分别设置有水温传感器；

在所述液体垫层（3）外侧设置液体通道（32），所述液体通道分别连接了所述上身液体垫层（39）、腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）；所述上身液体垫层（39）和腰部液体垫层（310）之间的液体通道（32）上以及所述腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）之间的液体通道（32）上分别设置有电磁阀（33），所述电磁阀（33）分别连接于所述控制模块（4）和电源模块（24），睡眠者对温度分区控制无要求时，所述电磁阀（33）维持常开的状态；

在所述液体垫层（3）上表面设置压电薄膜传感器（36），所述压电薄膜传感器（36）分别连接于所述控制模块（4）和所述电源模块（24），所述压电薄膜传感器（36）用于监测睡眠者是否进入睡眠状态；

所述液体垫层（3）侧壁设置有传感器接口，所述传感器接口设置有内螺纹，所述传感器接口通过所述内螺纹与传感器安装头螺纹连接，所述传感器安装头是一端为封闭结构、一端具有外螺纹的管状物，所述传感器安装头与所述传感器接口相连接后，其封闭结构的一端伸入液体垫层中与水接触，所述传感器安装头具有外螺纹的一端还具有内螺纹，所述传感器安装头通过内螺纹与水温传感器（35）尾部的外螺纹螺纹连接，水温传感器（35）的感温头部伸入所述传感器安装头内与所述传感器安装头的封闭一端相接触，所述水温传感器（35）尾部引出电线分别与所述控制模块（4）和所述电源模块（24）相连接；所述传感器接口与所述传感器安装头的螺纹连接处经过防水密封处理；

所述液体垫层（3）上表面设置有按摩球，以实现按摩功能；

所述液体垫层（3）上表面分别设置有加水嘴、出气孔，所述液体垫层（3）侧面下边缘设置有放水嘴；

所述使用方法包括：

睡眠者在睡觉前根据实际的热疗需要通过控制模块（4）设定各个模块的温度值，并关闭所有的电磁阀（33），所述电热层（2）对所述液体垫层（3）的各个分区进行加热，以对睡眠者进行热疗；睡眠者热疗结束之后，控制模块（4）控制打开所有的电磁阀（33），使所有液体垫层分区的液体进行混合，使低温度区域的液体为高温度区域的液体降温，避免能源的浪费；

当压电薄膜传感器（36）监测到睡眠者进入到睡眠状态后，所述控制模块（4）能够控制所述电热层（2）将睡眠者睡眠前设定的设定温度在前1个小时后降低2℃运行，再1个小时后再降低2℃运行，再3个小时后升高1℃运行，再3个小时后，恢复原设定温度运行；

在睡眠者的睡眠过程中，通过压力传感器阵列（12）判断睡眠者当前的睡眠位置；根据所述睡眠位置，开启每行体温传感器（312）中沿所述睡眠位置中心轴线最近的体温传感器（312），分别得到上述体温传感器（312）的温度值；将上述体温传感器（312）的温度值分别与环境温度传感器（13）测得的环境温度值相比较，若两者的温度差超出阈值范围，则表明睡眠者已经踢被子，且该体温传感器（312）测得的温度值所对应的体温传感器（312）所在区域已经裸露在空气中；此时，所述控制模块控制上述体温传感器（312）所在区域的电热丝（22）开始发热，以避免睡眠者着凉。

2.根据权利要求1所述的一种智能床垫的使用方法，其特征在于，所述液体通道（32）外侧包裹有保温棉。

3.根据权利要求1所述的一种智能床垫的使用方法，其特征在于，所述上身液体垫层（39）、腰部液体垫层（310）和腿部液体垫层（311）与所述液体通道（32）之间的空隙内填充有可移除的填充海绵（34）。

Images