CN109497972A - 微动传感器及床架 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种微动传感器及床架，其中，微动传感器，包括压电薄膜和至少两个紧固件，各个所述紧固件沿所述压电薄膜的长度方向排列设置，各个相邻的紧固件之间存在间距，压电薄膜沿间距布置且与各个紧固件固定连接；床架，包括床架主体以及前述的微动传感器，床架主体上设有多块用于支撑床垫的肋条，在指定区域的肋条上设置有至少一个微动传感器，其中，压电薄膜处于张紧状态，紧固件与肋条固定连接。该微动传感器结构简单、成本低，可方便在床架上进行部署。
Description
技术领域
本发明涉及到人体生理信号检测领域，特别是涉及到一种微动传感器及床架。
背景技术
在床架上安置睡眠信息相关的微动信号传感器以感测使用者的生理信息，成为迫切的需要，但是，很多专业床架为保证强度、减少重量，普遍使用排骨架结构，其中，用于支撑床垫的肋条一般都使用薄木板或钢板，要想在这类床架上部署微动传感器有现实困难，一方面微动传感器的感测单元极其脆弱敏感，在钣金加工时容易撕裂扭曲，另一方面，木材和钢材的膨胀系数跟压电器件的膨胀系数差异较大，导致紧固的压电材料容易在不同的温度下性能出现较大的离散。
因此，如何解决现有技术中的微动传感器不便于在床架上进行部署的问题，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种微动传感器及床架，该微动传感器可方便在床架上进行部署。
本发明提出一种微动传感器，包括压电薄膜和至少两个紧固件，各个紧固件沿压电薄膜的长度方向排列设置，各个相邻的紧固件之间存在间距，压电薄膜沿间距布置且与各个紧固件固定连接。
进一步地，紧固件的数量为两个，压电薄膜的一端与一个紧固件固定连接，压电薄膜的另一端与另一个紧固件固定连接。
进一步地，还包括弹性延长结构，压电薄膜至少有一端通过弹性延长结构与紧固件固定连接。
进一步地，弹性延长结构为长条状的柔性体，柔性体包括柔性橡胶、柔性硅胶、柔性纺织物中的任意一种。
进一步地，紧固件包括永磁体、扣件中的任意一种。
进一步地，压电薄膜的表面包覆有绝缘保护层。
本发明还提出一种床架，包括床架主体以及前述的微动传感器，床架主体上设有多块用于支撑床垫的肋条，在指定区域的肋条底部设置有至少一个微动传感器，其中，在自然状态下的肋条上压电薄膜处于张紧状态，且压电薄膜通过紧固件沿指定方向与肋条固定连接。
进一步地，指定区域包括对应人体上半身的躺卧区域，在对应人体上半身的躺卧区域的肋条底部设置有至少一个微动传感器。
进一步地，指定方向包括肋条的宽度方向，在该宽度方向上，压电薄膜通过紧固件分别与至少两块相邻的肋条固定连接。
进一步地，指定方向包括肋条的长度方向，压电薄膜沿肋条的长度方向布置。
进一步地，压电薄膜与肋条紧密接触。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的微动传感器结构简单、成本低，通过采用压电薄膜作为感测人体生理信号的感测单元以及各个相邻紧固件之间的柔性连接载体，使得在安装使用时，在肋条处于自然状态的情况下，只需通过紧固件以张紧的状态将压电薄膜固定于肋条的底部位置上即可实现利用床架感测人体生理信号的目的，部署起来十分简单、方便。
附图说明
图1是本发明一实施例中微动传感器的结构示意图；
图2是本发明另一实施例中微动传感器的结构示意图；
图3是本发明一实施例中床架的使用示意图；
图4是本发明一实施例中对应人体心脏投影区域的床架结构示意图；
图5是本发明另一实施例中对应人体心脏投影区域的床架结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1和图3，本发明实施例提出一种微动传感器，包括压电薄膜1和至少两个紧固件2，各个所述紧固件2沿所述压电薄膜1的长度方向排列设置，各个相邻的紧固件2之间存在间距，压电薄膜1沿该间距进行布置且与各个紧固件2固定连接。
在本实施例中，压电薄膜1为柔性的PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜1，用于作为感测人体生理信号的感测单元以及各个相邻紧固件2之间的柔性连接载体，而紧固件2用于将压电薄膜1固定于床架的肋条41上；该微动传感器在安装使用时，在肋条41处于自然状态的情况下(即在肋条未受压弯曲的情况下)，只需通过紧固件2以张紧的状态将压电薄膜1固定于肋条41的底部位置上即可，部署起来十分简单、方便。
本实施例的微动传感器的工作原理如下：
当使用者躺卧于床垫上时，人体的辗转、心跳、呼吸等所产生的微动最终会传递到肋条41上，桥梁式结构的肋条41由此会向下弯曲而产生相应的弯曲形变(相当于肋条41受到人体压力而向下弯曲)，此时肋条41受压向下弯曲的力会转换为紧固件2之间的拉力，因此相邻的两个紧固件2就会绷紧中间的柔性压电薄膜1，这样人体产生的微动经过肋条41和紧固件2后最终会直接转化为对压电薄膜1的拉力变化，进而可感测到躺卧者5的身体微动，从而实现利用床架感测人体生理信号的目的，其中，紧固件2的数量至少为两个，以当肋条41向下弯曲时能对压电薄膜1进行拉伸，其具体数量根据实际使用情况而定，例如当所选用的压电薄膜1的长度较长时，为了使压电薄膜1能更好地感测到躺卧者5的身体微动，紧固件2的数量可适当进行增加，对此不作具体限制，能满足使用要求即可。
参照图2和图3，优选地，紧固件2的数量为两个，压电薄膜1的一端与一个紧固件2固定连接，压电薄膜1的另一端与另一个紧固件2固定连接。
在本实施例中，可将微动传感器布置于对应人体上半身躺卧区域的肋条41的底部位置上，例如，可将微动传感器布置于对应人体心脏投影区域42的肋条41的底部位置上；由于对应人体上半身躺卧区域的肋条41与人体的接触面积较大，而且此区域的肋条41的弯曲变形程度相对于其它区域的肋条41更为明显，因此这样可使得微动传感器可更好地感测到躺卧者5的辗转、心跳、呼吸等身体微动，在这种情况下，优选地，紧固件2数量为两个，这样既可满足使用要求，又可节省不必要的硬件投入，同时还节约了微动传感器的安装时间；优选地，两个紧固件2之间相对且平行设置，这样可使得微动传感器更加美观、一致性更好。
参照图1和图2，优选地，本发明实施例的微动传感器还包括弹性延长结构3，压电薄膜1至少有一端通过弹性延长结构3与紧固件2固定连接。
在本实施例中，若需选用长度较长的压电薄膜1时，则可将多个较短的无弹性的PVDF压电薄膜1通过弹性延长结构3续接起来，同时，无论是选用长度较长的压电薄膜1还是长度较短的压电薄膜1，压电薄膜1至少有一端通过弹性延长结构3与紧固件2固定连接，这样可避免由于长期使用而造成压电薄膜1的松弛，从而可提高微动传感器的使用寿命，在本实施例中，压电薄膜1的两端均通过弹性延长结构3与紧固件2固定连接，这样可更好地避免由于长期使用而造成压电薄膜1的松弛，有利于进一步延长微动传感器的使用寿命。
参照图1，优选地，弹性延长结构3为长条状的柔性体，柔性体包括柔性橡胶、柔性硅胶、柔性纺织物中的任意一种。
在本实施例中，可选用长条状的柔性橡胶、柔性硅胶、柔性纺织物等具有良好弹性性能的材料作为弹性延长结构3，这样既可满足使用需求，而且成本低、方便使用。
参照图1和图3，优选地，紧固件2包括永磁体、扣件中的任意一种。
在本实施例中，对于钢板类型的肋条41，可选用永磁体作为用于将压电薄膜1固定于肋条41上的紧固件2，而对于薄木板类型的肋条41可选用扣件作为紧固件2，当然还可以采用其它类型的紧固件2，只要能将压电薄膜1可靠、方便地固定于肋条41上即可，对此不作具体的限制，本实施采用永磁体或扣件作为紧固件2，成本低且方便使用。
在一个优选的实施例中，压电薄膜1的表面包覆有绝缘保护层(图中未示意出)。
在本实施例中，由于压电薄膜1本身比较脆弱，长期暴露于外界容易发生磨损等情况而造成损坏，因此通过在压电薄膜1的表面包覆绝缘保护层，将压电薄膜1与外界相隔绝，可有效防止压电薄膜1长期外露而造成损坏，从而可延长压电薄膜1的使用寿命，进而可提高微动传感器整体的使用寿命；优选地，可选用硅胶作为绝缘保护层，这样既可对压电薄膜1进行保护，同时又不会影响压电薄膜1感测的灵敏度；同理，优选地，可在弹性延长结构3的表面包覆绝缘保护层，这样可延长弹性延长结构3的使用寿命，从而进一步提高微动传感器整体的使用寿命。
参照图1和图3，本发明实施例还提出一种床架，包括床架主体4以及前述任一实施例中的微动传感器，床架主体4上设有多块用于支撑床垫的肋条41，在指定区域的所述肋条41底部设置有至少一个微动传感器，其中，在自然状态下的肋条41上压电薄膜1处于张紧状态，且压电薄膜1通过紧固件2沿指定方向与肋条41固定连接。
在本实施例中，在床架上部署微动传感器时，可在指定区域的肋条41未受压弯曲的情况下，通过紧固件2将压电薄膜1固定于肋条41的底部位置上即可，部署起来十分简单、方便，其中，压电薄膜1处于张紧状态，且压电薄膜1通过紧固件2沿指定方向与肋条41固定连接，这样可保证压电薄膜1能够敏锐地感测到躺卧者5的身体微动，进而产生稳定可靠的微动信号；具体地，当使用者躺卧于床垫上时，人体的辗转、心跳、呼吸等所产生的微动最终会传递到肋条41上，桥梁式结构的肋条41由此会向下弯曲而产生相应的弯曲形变，此时肋条41受压向下弯曲的力会转换为紧固件2之间的拉力，因此相邻的两个紧固件2就会绷紧中间的柔性压电薄膜1，这样人体产生的微动经过肋条41和紧固件2后最终会直接转化为对压电薄膜1的拉力变化，进而可感测到躺卧者5的身体微动，从而实现利用床架感测人体生理信号的目的。
参照图3，优选地，指定区域包括对应人体上半身的躺卧区域，在对应人体上半身的躺卧区域的肋条41底部设置有至少一个微动传感器。
在本实施例中，由于床架主体4上对应人体上半身的躺卧区域为压力敏感区域，此区域的肋条41与人体的接触面积较大，而且此区域的肋条41的弯曲变形程度相对于其它区域的肋条41更为明显，因此可将微动传感器布置于对应人体上半身躺卧区域的肋条41底部位置上，这样可使得微动传感器可更好地感测到躺卧者5的辗转、心跳、呼吸等身体微动，其中，微动传感器的数量可根据实际使用情况而定，对此不作具体的限制；优选地，可在对应人体心脏投影区域42的肋条41底部设置微动传感器，举例而言，对于单人床，根据用户的躺卧习惯，在对应人体上半身的躺卧区域的合适位置上的肋条41底部布置一个微动传感器，布置好后根据该微动传感器的安装位置，在肋条41相应的顶部位置进行标记(如用笔做一个记号)，随后再在床垫的相应位置上进行标记(如贴一张漂亮、醒目的贴纸)，这样可引导用户在躺卧时尽量将身体的心脏位置靠近床垫上带有标记的位置进行躺卧，由于床架主体4上对应人体心脏投影的区域为压力最为敏感的区域，因此可在此区域的肋条41底部布置微动传感器，而且在此区域内微动传感器只需布置一个即可很好地感测到躺卧者5的辗转、心跳、呼吸等身体微动，满足使用需求的同时，节省了硬件的投入成本。
参照图3和图4，指定方向包括肋条41的宽度方向，在该宽度方向上，压电薄膜1通过紧固件2分别与至少两块相邻的肋条41固定连接。
在本实施例中，由于肋条41一般是桥梁式结构(即长条板状)的钢板或薄木板且各块肋条41之间存在间隔，而且肋条41受压弯曲时是向下弯曲的，因此在肋条41的底部位置上部署微动传感器时，可在肋条41的宽度方向上，将压电薄膜1通过紧固件2分别与两块相邻的肋条41固定连接，优选地，压电薄膜1倾斜设置，即压电薄膜1与相邻的两块肋条41之间分别形成一定的倾斜角，如15°、30°、45°等等，对此不作具体的限制，这样在相邻的两块肋条41受压向下弯曲时，压电薄膜1可更加容易发生拉伸变形，从而使得微动传感器可更加敏锐地感测到躺卧者5的身体微动，提高了微动传感器感测的灵敏度。
参照图3和图5，优选地，指定方向包括肋条41的长度方向，压电薄膜1沿肋条41的长度方向布置。
在本实施例中，由于肋条41一般是桥梁式结构(即长条板状)的钢板或薄木板，因此肋条41受压弯曲时所产生的力主要沿着肋条41的长度方向分布，因此在肋条41上部署微动传感器时，可将压电薄膜1沿肋条41的长度方向进行布置，这样在肋条41受压向下弯曲时，压电薄膜1可更加容易发生拉伸变形，从而使得微动传感器可更加敏锐地感测到躺卧者5的身体微动，提高了微动传感器感测的灵敏度。
参照图4和图5，优选地，压电薄膜1与肋条41紧密接触。
在本实施例中，在使用过程中，压电薄膜1不可避免地会受到气流等外部因素的干扰而影响感测的准确度，因此在部署时，通过紧固件2将压电薄膜1与肋条41的下表面紧密接触，可有效降低外部因素的干扰，提高微动传感器感测的准确度，同时，由于压电薄膜1与肋条41的下表面紧密接触，因此压电薄膜会更容易受压而拉伸变形，从而可进一步提高微动传感器感测的灵敏度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种微动传感器，其特征在于，包括压电薄膜和至少两个紧固件，各个所述紧固件沿所述压电薄膜的长度方向排列设置，各个相邻的所述紧固件之间存在间距，所述压电薄膜沿所述间距布置且与各个所述紧固件固定连接。
2.根据权利要求1所述的微动传感器，其特征在于，所述紧固件的数量为两个，所述压电薄膜的一端与一个所述紧固件固定连接，所述压电薄膜的另一端与另一个所述紧固件固定连接。
3.根据权利要求2所述的微动传感器，其特征在于，还包括弹性延长结构，所述压电薄膜至少有一端通过所述弹性延长结构与所述紧固件固定连接。
4.根据权利要求3所述的微动传感器，其特征在于，所述弹性延长结构为长条状的柔性体，所述柔性体包括柔性橡胶、柔性硅胶、柔性纺织物中的任意一种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的微动传感器，其特征在于，所述紧固件包括永磁体、扣件中的任意一种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的微动传感器，其特征在于，所述压电薄膜的表面包覆有绝缘保护层。
7.一种床架，其特征在于，包括床架主体以及如权利要求1-6任一项所述的微动传感器，所述床架主体上设有多块用于支撑床垫的肋条，在指定区域的所述肋条底部设置有至少一个所述微动传感器，其中，在自然状态下的所述肋条上所述压电薄膜处于张紧状态，且所述压电薄膜通过所述紧固件沿指定方向与所述肋条固定连接。
8.根据权利要求7所述的床架，其特征在于，所述指定区域包括对应人体上半身的躺卧区域，在对应人体上半身的躺卧区域的所述肋条底部设置有至少一个所述微动传感器。
9.根据权利要求7所述的床架，其特征在于，所述指定方向包括所述肋条的宽度方向，在所述宽度方向上，所述压电薄膜通过所述紧固件分别与至少两块相邻的所述肋条固定连接。
10.根据权利要求7所述的床架，其特征在于，所述指定方向包括所述肋条的长度方向，所述压电薄膜沿所述肋条的长度方向布置。
11.根据权利要求7至10任一项所述的床架，其特征在于，所述压电薄膜与所述肋条紧密接触。
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