CN111904207A - 一种分布式控制空气床垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式控制空气床垫，包括气囊模块单元按行列排列成且线索连接成一体的空气床垫；气囊模块单元包括至少两个可通过气压变化改变高度而不改变长度的定向形变气囊、包裹在定向形变气囊周围的柔软薄膜，每个气囊模块单元均设有电磁气阀；定向形变气囊上下依次层叠设置，气囊模块单元上设有压力传感器。其优点是：功能多，通过智能调整储气垫的压力可改变气囊模块单元的高度和软硬度；维护方便，拆装方便，气囊模块单元的损坏时，更换或维护都很方便；匹配人体的压力调节，气囊模块单元通过改变内部压力来改变气囊模块单元的软硬度和改变气囊模块单元的高度来适应不同人体的形状、位置和重力分布，实现更舒适、健康的睡眠质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种床垫，尤其涉及一种空气气囊床垫。
背景技术
目前，随着中国进入老龄社会，对老人舒适的家庭护理服务非常重要。随着机器人技术的发展，人们开始考虑引入家庭服务机器人，护理老年人日常起居与心理陪伴。然而，如何护理卧床不起的老人依旧非常困难。特别是长期卧床导致的身体疾病压疮，其引起原因是身体与床的高压力引起的由于血液流动不良导致。压疮不仅增加了护理难度，也给老年人增加了身心压力。如何打造安全舒适，同时避免长期卧床导致的压疮是待解决的问题。此外，随着社会的压力日益增加，不仅是老年人，中青年失眠问题也十分突出，许多人不得不开始大量服用安眠药才能入眠，然而安眠药的依赖性和副作用也非常突出，严重影响人们身心健康。为了解决上述问题，人们开始利用最新的科技成果，结合新材料，大数据和人工智能等新技术，融合AIOT物联网与5G技术，打造个性化、智能化及安全舒适的睡眠床垫。
现有的分布式控制床垫要么利用多个弹簧或者其他复杂的结构设计的方案，通过人工命令控制进行变形；或者储气垫和充气装置，床垫本体包括了若干个独立设置的床垫单元，每个床垫单元与储气垫之间都有电磁阀之类的开关装置，如申请日为2017-12-29、申请公布号为CN209106717U、申请号为CN201721923130.8、发明名称为“一种智能床垫”中国实用新型专利申请公开了一种智能床垫，包括床垫本体、控制器、储气垫和充气装置，床垫本体包括了若干个独立设置的床垫单元，每个床垫单元与储气垫之间都有一个二位三通电磁阀连接，在使用时，可以根据控制器中编程好的控制规则，使某些床垫单元与储气垫导通，实现充气，而使另一些床垫单元与储气垫断开导通，实现放气，通过充放气实现按摩的效果。此外，还可以对充气的床垫单元和放气的床垫单元进行切换，避免人体的某些区域长期在受压状态，最终能够实现全方位、更智能的按摩效果，此外，控制器内可以预先编程与音乐旋律信息对应的控制指令，从而实现与音乐相对应的按摩效果。
但同时，该实用新型也存在一些不足：(1)功能少，它虽然使用了多个储气垫，每个储气垫可以独立控制，但是由于无法智能调整储气垫的压力可改变气囊模块单元的高度和软硬度，除按摩功能外，没有更多的附加功能；(2)维护不便，每个气囊彼此固定连接，拆卸不方便，气囊的损坏时，更换或维护不方便；(3)难以匹配人体的压力调节，由于力的作用是互相的，对人体躺下时不同部位的压力，气囊无法改变内部压力来改变气囊的软硬度和改变气囊的高度。
发明内容
为解决现有空气床垫的存在上述缺陷，本发明提供一种各项性能更好、更有利于人体睡眠健康的分布式控制空气床垫。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种分布式控制空气床垫，包括空气床垫，空气床垫包括若干气囊模块单元，气囊模块单元按行列排列成矩阵结构；其特征是：所述气囊模块单元之间通过线索连接成一体。
进一步地，所述气囊模块单元包括至少两个可通过气压变化改变高度而不改变长度的定向形变气囊、包裹在定向形变气囊周围的柔软薄膜，柔软薄膜四周设有供线索穿过连接孔，每个气囊模块单元均设有电磁气阀；所述定向形变气囊上下依次所述每个气囊模块单元上均设有压力传感器，在空气床垫上构成传感器阵列。
进一步地，所述空气床垫还包括气缸，气缸设置在床垫下方，所述电磁气阀与气缸相连接。
进一步地，所述空气床垫还包括为气缸充气的充气泵，充气泵设置在远离床垫的位置；气缸和充气泵之间通过气管连接。
进一步地，所述空气床垫还包括控制器，控制器通过电磁气阀控制定向形变气囊的气压变化来控制气囊模块单元高度，压力传感器与控制器之间电性连接。
进一步地，所述压力传感器由柔软导电橡胶制成的智能橡胶传感器；所述柔软薄膜为聚氨酯膜。
技术方案的原理说明，由于分布式控制空气床垫采用的气囊模块单元数量较多，而且每个气囊模块单元彼此之间是独立存在的，可以非常方便的拆卸和组装，某个气囊模块单元的损坏不会影响其他气囊模块单元，易于维护。由于气囊模块单元体积较小，从而可以方便地实现自适应调剂，高精度地分辨人体躺下时不同部位对囊模块单元产生的压力；气囊模块单元不仅可以改变内部压力来控制气囊模块单元的软硬度，同时可以改变气囊模块单元的高度。由于分布式控制空气床垫的每个气囊模块单元配置了压力传感器，形成压力传感器阵列，可以根据需要单独控制气囊模块单元的内部压力达到传感器的安全舒适的阈值。每个气囊模块单元的阈值的选择由配套的控制器根据大数据分析不同睡眠姿态得出，然后利用分布式多智能体的控制算法，使得每个气囊模块单元的内部压力在不同的外部压力情况下，依旧快速响应，保持舒适的阈值。该分布式控制空气床垫配有由柔软的导电橡胶制成的压力传感器，称为“智能橡胶(SR)传感器”。用这个分布式控制空气床垫可以预测当人体躺下时候或者翻滚等不同状态下对床垫形成的高压力区域，通过控制高压力区域的气囊模块单元内部的压力值，从而消除气囊模块单元对人体的反作用力而形成的挤压效应，从而提高人体的舒适程度，达到理想的“零”压力和完全放松的状态，从而加快入眠。配套的控制器通过分析了身体压力、挤压力和气囊模块单元内部压力的关系，推导出数学公式，从而可以快速估计气囊模块单元内部状态从而实现气囊模块单元内部压力控制。
由上可知，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：结构科学，设计合理；(1)功能多，通过使用多个气囊模块单元，每个气囊模块单元可以独立控制，通过智能调整气囊模块单元的压力可改变气囊模块单元的高度和软硬度，除具备普通床垫的功能外，还有更多适应身体的压力、随机位置调整等附加功能；(2)维护方便，每个气囊模块单元彼此通过线索固定连接，拆装方便，气囊模块单元的损坏时，更换或维护都很方便；(3)匹配人体的压力调节，由于力的作用是互相的，对人体躺下时不同部位的压力，气囊模块单元通过改变内部压力来改变气囊模块单元的软硬度和改变气囊模块单元的高度来适应不同人体的形状、位置和重力分布，实现更舒适、健康的睡眠质量。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为气囊模块单元排列的结构示意图。
图3为气囊模块单元的结构图。
图4为定向形变气囊的的变化状态图。
图5为分布式控制空气床垫的系统结构图。
附图标号说明：1-控制器，2-气缸，3-充气泵，4-分布式控制空气床垫；10-气囊模块单元，11-定向形变气囊，12-柔软薄膜，13-线索，14-电磁气阀，15-压力传感器，16-连接孔。
具体实施方式
下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。
参见图1～图5，本发明优选实施的分布式控制空气床垫4，包括空气床垫，空气床垫包括若干气囊模块单元10，气囊模块单元10按行列排列成矩阵结构；其特征是：所述气囊模块单元10之间通过线索13连接成一体；优选地，所述气囊模块单元10包括两个或四个可通过气压变化改变高度而不改变长度的定向形变气囊11、包裹在定向形变气囊11周围的柔软薄膜12，柔软薄膜12四周设有供线索13穿过连接孔16，每个气囊模块单元10均设有电磁气阀14；所述定向形变气囊11上下依次所述每个气囊模块单元10上均设有压力传感器15，在空气床垫上构成传感器阵列。可以根据压力传感器15检测人体各部分对床垫的产生挤压力，从而控制气囊的内部压力达到的安全舒适的阈值。
气囊模块单元10由于由四个定向形变气囊11叠加构成，通过控制电磁阀门可以改变定向形变气囊11高度，即使在各个定向形变气囊11受到不同挤压力分布的情况下，使得每个定向形变气囊11保持一致性控制。通过分布式控制改变每个定向形变气囊11的气压和高度，从而减少气囊模块单元10对人体的挤压力，适应人体睡眠时候不同身体部位的不同高度，最终改变床垫对人体各部分的挤压力。定向形变气囊11的长度在不同气压下保持不变，但是其高度和内部压强和外部挤压力保持相互关系，如图4所示，通过数据驱动建立复杂模型，利用压力传感器15的反馈，从而达到对每个定向形变气囊11内部压强保持一致，但是不同的气囊模块单元10高度随着人体不同部位的压力分布而产生不同的变化。所述气囊模块单元10的数量和定向形变气囊11的层数可以采用更多数量来组装，尺寸和数量理论上可无限扩展。从压力分布设计原理上看，囊模块单元的数量越多、体积越小、单位面积上组装数量越多，越能更好地适应人体的形态，舒适度也越好。
参见图3、图5，优选地，所述空气床垫还包括控制器1，控制器1通过电磁气阀14控制定向形变气囊11的气压变化来控制气囊模块单元10高度，压力传感器15与控制器1之间电性连接。
参见图3，优选地，所述压力传感器15由柔软导电橡胶制成的智能橡胶传感器；所述柔软薄膜12为聚氨酯膜。
参见图1优选地，所述空气床垫还包括气缸2，气缸2设置在床垫下方，所述电磁气阀14与气缸2相连接。由于气缸2提前储气，可以在相对安静地工作。
所述单个定向形变气囊11的在内部压强改变时候高度变化原理如图4所示，在内部气压变化时候，如从低气压P0增加到高气压P1，即P0<P1，其薄膜的长度L保持不变，但是半径或者高度r0增加到r1，其数学关系通过实际应用的数据和常规的物理公式推导即可得到。
气囊模块单元10之间通过连线连接在一起，可以方便拆卸、组装及拼接；如图3所示，每个气囊模块单元10有四层定向形变气囊11组成，从而可以实现高度随着气压的增加而增加，随着内部气压的减少而降低。每个四层的定向形变气囊11共同通过一个电磁气阀14，并通过电磁阀门控制充放气，通过智能体控制技术，使得每个气囊保持一致性控制。
作为另一种优选的实施方式，参见图1，优选地，所述空气床垫还包括为气缸2充气的充气泵3，充气泵3设置在远离床垫的位置；气缸2和充气泵3之间通过气管连接。充气泵3工作时，难免会发出工作噪音，为了减少影响人的睡眠，尽可能放远一些。充气泵3采用气体-液体模式的安静型号，其体积小、功耗小、无噪声、反应快。
作为一种优选的神实施方式，优选地，所述气囊模块单元10为24块，按3行8列的形式排列。
作为一种优选的神实施方式，优选地，所述气囊模块单元10为32块，按4行8列的形式排列。
作为一种优选的神实施方式，优选地，所述气囊模块单元10为40块，按3行8列的形式排列。
作为一种优选的神实施方式，优选地，所述气囊模块单元10为54块，按6行9列的形式排列。
上述说明内容中，对属于现有技术中常规使用的内容，如结构和工艺，为了节省篇幅，不再赘述。未揭示的加工工艺和零件，按现有技术的常规技术处理即可。
根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种分布式控制空气床垫，包括空气床垫，空气床垫包括若干气囊模块单元，气囊模块单元按行列排列成矩阵结构；其特征是：所述气囊模块单元之间通过线索连接成一体。
2.如权利要求1所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述气囊模块单元包括至少两个可通过气压变化改变高度而不改变长度的定向形变气囊、包裹在定向形变气囊周围的柔软薄膜，柔软薄膜四周设有供线索穿过连接孔，每个气囊模块单元均设有电磁气阀；所述定向形变气囊上下依次层叠设置，每个定向形变气囊之间彼此连通；所述每个气囊模块单元上均设有压力传感器，在空气床垫上构成传感器阵列。
3.如权利要求2所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述空气床垫还包括气缸，气缸设置在床垫下方，所述电磁气阀与气缸相连接。
4.如权利要求3所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述空气床垫还包括为气缸充气的充气泵，充气泵设置在远离床垫的位置；气缸和充气泵之间通过气管连接。
5.如权利要求1～4所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述空气床垫还包括控制器，控制器通过电磁气阀控制定向形变气囊的气压变化来控制气囊模块单元高度，压力传感器与控制器之间电性连接。
6.如权利要求5所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述压力传感器由柔软导电橡胶制成的智能橡胶传感器；所述柔软薄膜为聚氨酯膜。
7.如权利要求6所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述气囊模块单元为24块，按3行8列的形式排列。
8.如权利要求6所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述气囊模块单元为32块，按4行8列的形式排列。
9.如权利要求6所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述气囊模块单元为40块，按3行8列的形式排列。
10.如权利要求6所述的分布式控制空气床垫，其特征是：所述气囊模块单元为54块，按6行9列的形式排列。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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