CN110074597A - 一种基于新型光学传感器的智能床垫 - Google Patents

一种基于新型光学传感器的智能床垫 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于新型光学传感器的智能床垫，包括有床垫、设置于床垫本体上的光学传感器，其中，所述光学传感器包括光源、光电探测器、气体光波导、以及软性外壳；所述光学传感器在床垫本体内的布置方式为阵列式。本发明基于新型光学传感器的智能床垫的光强变化大、易检测、并且其可折叠可弯曲。

Description

一种基于新型光学传感器的智能床垫
技术领域
本发明属于智能床垫技术领域，特别是涉及一种基于新型光学传感器的智能床垫。
背景技术
床垫在一定程度上影响着使用者的睡眠质量和身体健康。一个软硬适中的床垫不仅能令使用者获得良好的睡眠，而且能够保证其脊柱得到合理的弯曲和支撑。同时，良好的睡姿也是获得良好睡眠和身体健康的前提。此外，在睡眠状态下发生心脏问题不易察觉，无法及时发现并采取急救措施。市面上的床垫智能化程度低，或功能单一，不能满足广大人群多方面的使用要求。因此，出现了智能床垫，目前基于光学传感器的智能床垫主要是利用石英光纤传感器,然而，石英光纤芯径小，弯曲时光强变化很小，需要多次放大，检测十分困难。为保证测量精度，石英光纤须铺设相当长度，通常是几米到几十米，封装工艺十分复杂。此外，石英光纤质地很脆，很容易断裂，导致床垫无法折叠，不便携带。因此研制一种光强变化大、易检测、可折叠的智能床垫具有重大应用价值。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于新型光学传感器的智能床垫，其光强变化大、易检测、可折叠。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于新型光学传感器的智能床垫，包括有床垫、设置于床垫本体上的光学传感器，其中，所述光学传感器包括光源、光电探测器、气体光波导、以及软性外壳；所述光学传感器在床垫本体内的布置方式为阵列式。
进一步地，所述光学传感器部分或全部固定在床垫本体内部，所述阵列为规则阵列或随机阵列。
进一步地，所述光源为单色光或非单色光；所述光电探测器探测的光信号为光强。
进一步地，所述软性外壳部分或全部包裹光源、光电探测器、气体光波导。
进一步地，所述光源和光电探测器固定在软性外壳上，所述光源和光电探测器之间有间隙，所述间隙充满气体光波导。
相较于现有技术，本发明基于新型光学传感器的智能床垫的光强变化大、易检测、并且其可折叠可弯曲。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于新型光学传感器的智能床垫结构俯视示意图。
图2是本发明基于新型光学传感器的智能床垫所使用的光学传感器结构示意图。
图3是本发明基于新型光学传感器的智能床垫的结构侧视示意图。
图4是使用时用于呼吸测试的示意图。
图5是图4的呼吸测试数据图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
以下分别进行详细说明。
作为本发明基于新型光学传感器的智能床垫的一个实施例，如图1-图5所示，本发明一种基于新型光学传感器的智能床垫包括有床垫本体和设置于床垫本体上的光学传感器，其中，光学传感器包括光源、光电探测器、气体光波导、以及软性外壳。光学传感器在床垫本体内的布置方式为阵列式。
所述床垫本体为任何可以部分或全部包裹光学传感器的物体；所述光学传感器部分或全部固定在床垫本体内部。所述阵列为规则阵列或随机阵列，所述阵列中光学传感器数量大于等于1。
所述光源为单色光或非单色光；所述光电探测器探测的光信号为光强；所述光电探测器为任何可以将光强信号转化为电信号的光电元件。
所述软性外壳为非刚性材料，可以弯曲、可以拉伸、可以压缩；所述软性外壳部分或全部包裹光源、光电探测器、气体光波导。
所述光源和光电探测器固定在软性外壳上，所述光源和光电探测器之间有间隙，所述间隙充满气体光波导。所述气体光波导为任何可以透过光源出射光的气体。
当人躺在床垫本体上时，人的呼吸、心跳、翻身等生理信号或动作会引起床垫本体发生形变，进而导致床垫本体内的光学传感器发生形变。光学传感器形变，其内部的光源和光电探测器之间的间隙距离将发生改变。光学传感器内，光源出射的光经过气体光波导后射入光电探测器，光源和光电探测器之间的间隙距离越小，光电探测器采集到的光强就越大。
当光学传感器在床垫本体内布置成阵列时，人躺在床垫本体上，受到人体压迫的光学传感器形变较大，未受到人体压迫的光学传感器形变较小。通过综合采集分析各个光学传感器的数据，经过适当算法，便可计算出床垫本体上人的姿势。
如图2所述结构制作光学传感器，光源采用红外发射管，光电探测器采用红外接收管，气体光波导对红外光具有透过性，软性外壳拉伸率500％。将光学传感器两端固定在位移测试台上，利用位移测试台压缩光学传感器，使光源和光电探测器间隙减小。测试结果为，压缩光学传感器2mm，光电探测器接收到的光强增加了105倍，经计算，分辨率可达2nm。
如图1、图3所示结构制作智能床垫，如图4所示使用者躺在智能床垫上，使用者在智能床垫上呼吸，利用计算机监测光电探测器接收到的光强。对接收到的光强进行归一化处理，测试结果如图5所示，可见本发明可以精确监测实验者的呼吸变化。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于新型光学传感器的智能床垫，包括有床垫，其特征在于：还包括有设置于床垫本体上的光学传感器，其中，所述光学传感器包括光源、光电探测器、气体光波导、以及软性外壳；所述光学传感器在床垫本体内的布置方式为阵列式。
2.如权利要求1所述基于新型光学传感器的智能床垫，其特征在于：所述光学传感器部分或全部固定在床垫本体内部，所述阵列为规则阵列或随机阵列。
3.如权利要求2所述基于新型光学传感器的智能床垫，其特征在于：所述光源为单色光或非单色光；所述光电探测器探测的光信号为光强。
4.如权利要求3所述基于新型光学传感器的智能床垫，其特征在于：所述软性外壳部分或全部包裹光源、光电探测器、气体光波导。
5.如权利要求4所述基于新型光学传感器的智能床垫，其特征在于：所述光源和光电探测器固定在软性外壳上，所述光源和光电探测器之间有间隙，所述间隙充满气体光波导。
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