CN109619903A - 一种应力感应自调节床垫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力检测、医疗养生领域，具体公开了一种应力感应自调节床垫，包括机械层、控制电路和弹性层，弹性层下表面设有矩阵排列的压力传感器，压力传感器下方设有用于均匀分摊压力的平衡网；机械层上表面中设有升降组件，升降组件上方与平衡网下端固定连接，控制电路分别与升降组件和压力传感器连接。本发明通过压力检测传感器检测到的压力之和和个传感器的受压分布，自动通过升降组件调整床垫的各部位的高度和床垫的形状，使人在睡眠时可以得到更加舒适且合适自己的床垫支撑，缓解人体睡眠时的肌肉压力，矫正脊椎姿态。

Description

一种应力感应自调节床垫
技术领域
本发明涉及压力检测、医疗养生领域，具体公开了一种应力感应自调节床垫。
背景技术
随着现代医疗技术的发展，与传统中医的正骨法结合，人们对人体骨骼与神经的分布越来越了解。
随着现代办公条件的改变，越来越多的人从传统的体力劳动转变成了办公室劳动，整天坐在办公室内对着电脑和文件办公，更容易得腰椎病。
睡眠几乎占了人类生命三分之一的时间，有一个合适的床垫，可以有效的预防和治疗脊椎病，缓解人的压力。然而，传统的床垫，普遍是统一的工厂生产加工而成的，同类产品尺寸、形状与弹力统一，客户很难挑选到一个适合自己的床垫。且人在睡眠时，由于体重主要集中在腰部，使腰部位置的床垫更为下陷，导致人在睡眠时脊椎处于不健康的弯曲姿态。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种应力感应自调节床垫。
本发明采用的技术方案是：一种应力感应自调节床垫，其特征是：包括机械层、控制电路和弹性层；所述弹性层是弹性材料组成的平板型结构，弹性层下表面设有矩阵排列的复数压力传感器，压力传感器下方设有用于均匀分摊压力的平衡网；所述机械层根据人体身高数据分布的背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区，背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区上表面均设有升降组件，升降组件上端与平衡网下底面固定连接；所述控制电路位于机械底座内部，控制电路包括电源模块和控制主板，电源模块将接入电流转换成直流电为控制主板和升降组件供电，控制主板通过信号线分别与升降组件和压力传感器连接；控制主板内预设有用户的体重和身高数据，依据背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区的压力传感器读数分布与预设的压力分布对照表比对出人体睡姿，根据预设的算法自动控制升降组件进行升降，调节平衡网的形状。
作为优选的，所述的压力传感器包括相连的电阻应变片与模数信号转换电路。
优选的，所述的平衡网是由金属丝编织成的具有弹性的金属网，网眼直径不大于3cm。
优选的，所述弹性层的厚度d与材料弹性系数e，以及用户的体重G和人体侧卧时接触面最小面积s的关系是d＝G/(e×s)。
优选的，所述的升降组件包括复数个电动推杆电机，电动推杆电机上端设有万向垫板，万向垫板上表面与平衡网下底面固定连接。
优选的，所述的升降组件包括复数个升降气垫柱，升降气垫柱下端连接有电动气泵和电磁气阀，升降气垫柱上端头与平衡网下底面固定连接。
本发明的有益效果是：通过压力检测传感器检测到的压力之和和个传感器的受压分布，自动通过升降组件调整床垫的各部位的高度和床垫的形状，使人在睡眠时可以得到更加舒适且合适自己的床垫支撑，缓解人体睡眠时的肌肉压力，矫正脊椎姿态。
附图说明
图1是本发明的电动气垫床垫示意图。
图2是本发明的电动推杆电机示意图。
图中：1、弹性层，2、平衡网，3、升降组件，4、机械底座，301、万向垫板，302、电动推杆电机，303、升降气垫柱，304、电动气泵。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明是一种应力感应自调节床垫，包含机械层、控制电路和弹性层1。
弹性层1是一层套弹性材料做成的平板型垫子，弹性层1的厚度d与材料弹性系数e，以及用户的体重G和人体侧卧时接触面最小面积s的关系是d＝G/(e×s)；弹性层1下表面设有矩阵排列的复数压力传感器，压力传感器下方设有用于均匀分摊支撑力且具有弹性张力的平衡网2，平衡网2是由金属丝编织成的具有弹性张力的一整张金属网，网眼直径不大于3cm，金属网处于水平平整状态时张力最小，产生形变时，金属网的变形尺度越大张力越大。
所述机械层根据人体身高数据分布的背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区，机械层下部设有机械底座4，机械底座4是一块硬质板材，背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区上表面均设有升降组件3，升降组件3的升降范围为10-25cm，升降组件3中单个部件的静态支撑力大于100kg，防止人体战力在床垫上时压坏升降组件3某一个部件的机械结构；升降组件3上端与平衡网2下底面固定连接。
升降组件3分为电机升降模式和气垫升降模式两种结构。
参见图2，电机升降模式包括复数个电动推杆电机302，电动推杆电机302上端设有万向垫板301，万向垫板301是下方设有万向轴的一块平板，可以在电动推杆电机302上端超各个方向活动转动或倾斜，万向垫板301上表面与平衡网2下底面固定连接。
参见图1，气垫升降模式包括复数个升降气垫柱303，升降气垫柱303下端连接有电动气泵304和电磁气阀，升降气垫柱303上端头与平衡网2下底面固定连接，所述的电动气泵304优选WP32系列微型充气泵，电动气泵可通过导管延长设置于床垫外，以减低噪音传导。
参见图1和图2，控制电路位于机械底座4内部，控制电路包括电源模块和控制主板，电源模块将接入电流转换成直流电为控制主板和升降组件3供电，控制主板通过信号线分别与升降组件3和压力传感器连接；控制主板的驱动电压为3.3V和5V，升降组件3的驱动电压为12V或24V，根据具体选择的电动推杆电机302的供电参数或电动气泵304的供电参数选择转换电路，控制主板内预设有用户的体重数据和身高数据，并依据压力传感器读数分布，根据预设压力分布对照表比对出人体睡姿，根据预设的算法自动控制升降组件3进行升降，调节平衡网2的形状。
当人体睡在床垫上时，压力传感器检测到压力，控制主板启动。预设的算法依据客户在初始化设定时输入的人体体重和身高，所有压力传感器的受压力量之和应等于人体体重。
预设的算法依据压力传感器读数的分布，比对出厂时根据人体模型模拟的各睡姿压力分布比例系数，确认人体的位置和睡姿，进而确定人体的背部、腰部、臀部和四肢的位置，根据人体各部位的重量比例计算出对应位置的压力传感器受压力参数是否偏大或偏小，偏大时降低该位置对应的升降组件3，偏小时升高该位置对应的升降组件3，从而使平衡网2的形状贴合人体各部位的形状且保证人体的脊柱各部位处于正确的位置。

Claims (6)

1.一种应力感应自调节床垫，其特征是：包括机械层、控制电路和弹性层(1)；
所述弹性层(1)是弹性材料组成的平板型结构，弹性层(1)下表面设有矩阵排列的复数压力传感器，压力传感器下方设有用于均匀分摊压力的平衡网(2)；
所述机械层根据人体身高数据分布的背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区，机械层下部设有机械底座(4)，机械底座(4)是一块硬质板材，背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区上表面均设有升降组件(3)，升降组件(3)上端与平衡网(2)下底面固定连接；
所述控制电路位于机械底座(4)内部，控制电路包括电源模块和控制主板，电源模块将接入电流转换成直流电为控制主板和升降组件(3)供电，控制主板通过信号线分别与升降组件(3)和压力传感器连接；
控制主板内预设有用户的体重和身高数据，依据背部支撑区、腰部支撑区、臀部支撑区和腿部支撑区的压力传感器读数分布与预设的压力分布对照表比对出人体睡姿，根据预设的算法自动控制升降组件(3)进行升降，调节平衡网(2)的形状。
2.根据权利要求1所述的一种应力感应自调节床垫，其特征是：所述的压力传感器包括相连的电阻应变片与模数信号转换电路。
3.根据权利要求1所述的一种应力感应自调节床垫，其特征是：所述的平衡网(2)是由金属丝编织成的具有弹性张力的金属网，网眼直径不大于3cm。
4.根据权利要求1所述的一种应力感应自调节床垫，其特征是：所述弹性层(1)的厚度d与材料弹性系数e，以及用户的体重G和人体侧卧时接触面最小面积s的关系是d＝G/(e×s)。
5.根据权利要求1所述的一种应力感应自调节床垫，其特征是：所述升降组件(3)包括复数个电动推杆电机(302)，电动推杆电机(302)上端设有万向垫板(301)，万向垫板(301)上表面与平衡网(2)下底面固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种应力感应自调节床垫，其特征是：所述升降组件(3)包括复数个升降气垫柱(303)，升降气垫柱(303)下端连接有电动气泵(304)和电磁气阀，升降气垫柱(303)上端头与平衡网(2)下底面固定连接。
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