CN112545252A - 基于睡姿调整床垫软硬度的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于睡姿调整床垫软硬度的方法，利用一气压检测件检测多个气囊因使用者躺卧在一床垫上时所造成的气压变化，并基于检测结果判断使用者的睡姿，进而调整所述气囊的充气状态，使得该床垫软硬度产生改变。本发明的该方法通过所述气囊内的压力变化来判断使用者的睡姿，相较于现有技术，本发明无需增加额外构件进行判断，使本发明得以简化结构。

Description

基于睡姿调整床垫软硬度的方法

技术领域

本发明涉及一种调整床垫软硬度的方法，尤其涉及一种基于睡姿调整床垫软硬度的方法。

背景技术

现代人生活紧张忙碌，过大的压力以及紧绷的情绪造成多数人都有难以入睡、浅眠等问题，而长期睡眠质量不佳将严重影响人们情绪以及健康。因此，如何提升睡眠质量就成了现代人的重要课题。

因此，人们对床垫进行了改良，使床垫不再仅具有提供人们躺卧的功能，还可以针对人们的睡姿进行床垫软硬度的调整。其中，现有技术可见于专利号CN 105877713B，该专利公开了一种“融合多元信息自动调整睡姿的方法”，其中，执行该方法的硬件系统包括一气囊床垫模块、一柔性力敏传感器阵列模块、一麦克风模块以及一压力传感器模块。该方法通过该柔性力敏传感器阵列模块检测用户的实时压力数据、该麦克风模块采集用户呼吸声数据、该压力传感器模块检测用户的动态体动数据，并基于这些数据判断用户实时睡姿，再使该床垫依据睡姿对该气囊床垫模块进行充放气。

除此之外，CN 205548122U也同样公开了以一压力感应层检测人体作用于该床垫上的压力，该压力感应层同样是将该压力感应层检测到的压力数据转换为电信号，再利用一数据处理模块对电信号进行处理，进而对一气源模块输出一控制讯号，使该气源模块进行充放气。

由前述可知，现有结构中的该柔性力敏传感器阵列模块与该压力感应层均为一压敏电阻材料，也就是说，现有结构皆是利用人体作用于该压敏电阻材料上的重力，来判断用户当下的睡姿。进一步地，现有结构除了需控制所述气囊的充放气状态而设置有该压力感测件之外，还需搭配该压敏电阻材料来检测人体躺卧在床垫上所产生的压力数据，致使现有检测方法需搭配额外构件才得以判断用户睡姿。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有检测方法需搭配额外构件来判断用户睡姿所衍生的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于睡姿调整床垫软硬度的方法，该床垫包含多个气囊，其特征在于，该方法包含以下步骤:

步骤一：利用一连接所述气囊的气压检测件检测所述气囊在一检测时间内的气压变化并产生一波形数据；

步骤二，通过一运算处理装置从该波形数据中取得多个第一波形特征值，所述第一波形特征值可分别为一压力平均值、一波形峰值、一波动个数、一波段方差或一波段和；以及

步骤三：利用该运算处理装置基于所述第一波形特征值与一前次检测值判断目前用户睡姿，根据判断结果控制一连接所述气囊的充气组件，改变所述气囊充气状态，使得该床垫的软硬度产生改变。

一实施例中，该步骤三还包含一子步骤：计算该前次检测值与所述第一波形特征值中为该压力平均值的其中之一以取得一压力差值，用该压力差值与所述第一波形特征值判断目前用户睡姿，该前次检测值为一压力平均值。

一实施例中，该步骤三还包含一子步骤：对每一该第一波形特征值进行计算以取得对应该第一波形特征值的多个第一睡姿机率，并对该前次检测值进行计算以取得多个第二睡姿机率，以多个加权值分别对所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率进行加权计算取得多个睡姿权重值，该运算处理装置将所述睡姿权重值中权重值最大者作为目前用户睡姿，每一该第一睡姿机率、每一该第二睡姿机率以及每一该睡姿权重值分别对应多种睡姿的其中之一。

一实施例中，该步骤一还包含一设定判断基准子步骤：采用该气压检测件基于该检测时间分别对用户以一侧睡姿势及一仰睡姿势躺在该床垫时进行检测，并产生多个多种姿势波形数据，利用该运算处理装置从所述多种姿势波形数据中取得多个第二波形特征值，该运算处理装置以所述第二波形特征值作为所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率的判断因子，所述第二波形特征值分别为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差或该波段和。

一实施例中，该波形数据是由多个在该检测时间内取得的气压值所组成。

一实施例中，该气压检测件在该检测时间中是以一检测频率进行检测。

一实施例中，该步骤一还包含一子步骤：利用该气压检测件在发现压力变化的初始，计时一缓冲时间，待该缓冲时间结束后进行该检测时间的计时以进行检测产生该波形数据。

一实施例中，该步骤一还包含一软硬设定的子步骤：基于一软硬期望值设定该充气组件对所述气囊的一充泄气条件。

根据前述发明内容所公开的，相较于现有技术，本发明具有以下特点：本发明通过该气压检测件检测所述气囊在该检测时间内的气压变化，使该运算处理装置得以判断目前睡姿。相较于现有技术，本发明无需再增设额外的检测装置来判断用户当下的睡姿，而得以进行简化。

附图说明

图1为本发明一实施例的床垫结构示意图。

图2为本发明一实施例的步骤流程图。

图3为本发明一实施例的波形资料示意图。

图4为本发明另一实施例的步骤流程图。

【符号说明】

100.............床垫

10..............气囊

20.............气压检测件

21.............波形资料

22.............波峰

221.............波峰值

23.............波峰

231.............波峰值

24.............波谷

241.............波谷值

25.............波谷

251.............波谷值

26.............波段

30.............运算处理装置

40.............充气组件

50.............连通道

S10.............步骤一

S11.............子步骤

S12.............子步骤

S13.............子步骤

S20.............步骤二

S30.............步骤三

S31.............子步骤

实施方式

本发明详细说明及技术内容，现配合附图说明如下：

首先说明，本发明在之后的陈述中，对于组件所使用的“第一”及“第二”术语，目的是在区别这些组件，并非用以限制这些组件的先后顺序。

请参阅图1，本发明是一种基于睡姿调整床垫软硬度的方法，应用于一床垫100上，以检测多个气囊10的气囊压力变化，进而根据这些气囊10的气囊压力变化来调整该床垫100的软硬度。该方法包含两步骤:步骤一，识别当前睡姿，步骤二，将床垫调整到目前睡姿设定的硬度。具体而言，该床垫100包含所述气囊10、一连接所述气囊10的气压检测件20、一连接该气压检测件20的运算处理装置30以及一连接所述气囊10及该运算处理装置30的充气组件40。一实施例中，本发明的该床垫100还包含有一连通所述气囊10的连通道50，而本发明的该气压检测件20连接在该连通道50上用以检测所述气囊10的压力变化。此外，本发明的该运算处理装置30可以为一微控制器(Microcontroller Unit，简称MCU)，该运算处理装置30基于该气压检测件20的检测数据进行运算，并基于运算结果控制该充气组件40进行充放气。该充气组件40连接在该连信道50上并受该运算处理装置30的控制，使该充气组件40在接收该运算处理装置30的信号后向所述气囊10进行充放气控制。

再请参阅图2，本发明的步骤包含有：

步骤一S10，利用该气压检测件20检测所述气囊10在一检测时间内的气压变化，并进而产生一波形数据21；

步骤二S20，通过该运算处理装置30从该波形数据21中取得多个第一波形特征值，这些第一波形特征值可分别为一压力平均值、一波形峰值(Peak Value)、一波动个数、一波段方差(Variance)或一波段和；

步骤三S30，利用该运算处理装置30判断目前用户睡姿，该运算处理装置30是基于所述第一波形特征值与一前次检测值进行运算以及判断，根据判断结果控制该充气组件40，改变所述气囊10充气状态，使得该床垫100的软硬度产生改变。

具体解释，在初始时，一用户躺在该床垫100上，该用户因呼吸所产生的体动造成所述气囊10内的气体压力变化。该气压检测件20在该检测时间以一检测频率检测所述气囊10的气压变化，举例说明，该检测时间可被设定为40秒，而该检测频率则被设定为5Hz，换句话说，该气压检测件20以5Hz频率在该检测时间40秒内检测所述气囊10所产生的至少200个压力数值。该气压检测件20基于该200个压力数值产生该波形数据21，并进入该步骤二S20。在该步骤二S20中，该运算处理装置30由该波形数据21中取得所述第一波形特征值，所述第一波形特征值可为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段和或该波段方差。具体解释，请参阅图3，以图3中框起处的波为例，该运算处理单元30可基于该波取得多个波峰22、23以及多个波谷24、25，本发明中所述波峰22、23的定义为波形中斜率连续上升的最高者，而所述波谷24、25的定义为波形中斜率连续下降的最低者，且每一该波峰22(23)对应有一波峰值221(231)，每一该波谷24(25)对应有一波谷值241(251)。此外，图3中的这些波峰22、23、这些波谷24、25、这些波峰值221、231以及这些波谷值241、251仅作为示例，而不表示实际实施时的数值。进一步地，本发明中，该压力平均值所指的是在该检测时间40秒内这些波峰值221、231以及这些波谷值241、251之间的平均。而该波形峰值指的是在该检测时间40秒内根据该床垫100的出厂默认值而将该50个数据进行分组，以本发明为例，该50个数据被分成4组，并以每组中最大的波峰值231(221)减去最小的波谷值241(251)得到一差值，再对多个该差值进行均值计算即可得本发明的该波形峰值。此外，该波动个数指的是这些波峰22、23与这些波谷24、25的个数。以图3中被框起的波为例，该波中包含有4个波峰22(23)以及3个波谷24(25)，也就是说，该波动个数为7。再者，本发明中所述的波段26的定义是该波形数据21中其中一该波峰值221(231)与相邻的该波谷值241(251)之间差值的绝对值，而该波段和指的是该波形数据21中所有的绝对值的加总。该波段方差则指的是所述波段26与一波段期望值的离散程度，进一步地，该波段期望值可以为一判断条件，以判断所述波段26与该波段期望值的离散性。

接着，进入该步骤三S30，该运算处理装置30基于取得的所述第一波形特征值与一前次检测值判断目前用户睡姿。该前次检测值为一压力平均值，该前次检测值指的是该运算处理装置30针对前次检测结果所暂存的该压力平均值，此外，该前次检测值与所述第一波形特征值同时作为该运算处理装置30判断用户睡姿的判断因子。进一步地，该运算处理装置30根据判断结果控制该充气组件40，使该充气组件40分别对所述气囊10进行充放气，借此使得该床垫100的软硬度产生改变以支撑该用户的睡姿。

根据前述所公开，本发明用该气压检测件20检测所述气囊10内的气压变化以产生该波形数据21，再进一步地利用该运算处理装置30根据所述第一波形特征值进行运算，使该充气组件40可依照该运算处理装置30的判断结果分别对所述气囊10进行充放气。相较于现有技术，本发明通过该气压检测件20对所述气囊10进行气压变化检测，使本发明无需再额外增设构件来检测该用户当下的睡姿，而得以具体简化设备。

一实施例中，请参阅图4，该步骤三S30还包含一子步骤S31:对每一该第一波形特征值进行计算以取得对应该第一波形特征值的多个第一睡姿机率，并对该前次检测值进行计算以取得多个第二睡姿机率，用多个加权值分别对所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率进行加权计算取得多个睡姿权重值，该运算处理装置将以这些睡姿权重值中权重值的最大者作为目前用户睡姿。首先说明，一般而言，当该用户躺在该床垫上时，将可能依习惯等因素而产生各式睡姿，常见的有侧睡、仰睡以及趴睡等，而本发明前述的每一该第一睡姿机率、每一该第二睡姿机率以及每一该睡姿权重值是分别对应多种睡姿的其中之一计算而得。此外，为方便解释本发明，在之后的陈述中将以用户分别以一仰睡睡姿以及一侧睡睡姿躺在该床垫100进行举例说明。也就是说，所述第一睡姿机率将依据该用户的该仰睡睡姿以及该侧睡睡姿而分为一第一仰睡机率以及一第一侧睡机率，所述第二睡姿机率则分为一第二仰睡机率以及一第二侧睡机率，所述睡姿权重值则分为一仰睡权重值以及一侧睡权重值。

承上，假设该用户以该仰睡睡姿躺在该床垫100上时，该用户因体动造成所述气囊10内的气体压力变化，该气压检测件20检测所述气囊10的气压变化并且基于前述气压变化产生所述第一波形特征值。之后，该运算处理装置30针对每一该第一波形特征值进行计算并取得该第一仰睡机率，接着，该运算处理装置30分别对每一该第一仰睡机率进行加权计算。同时，该运算处理装置30对该前次检测值进行计算，取得该第二仰睡机率，并以其中一该加权值对该第二仰睡机率进行加权计算，最后对加权后的每一该第一仰睡机率以及加权后的该第二仰睡机率进行加总即可得到该仰睡权重值。举例来说，该运算处理装置30计算该压力平均值的该第一仰睡机率为0.8，而该压力平均值的该加权值为0.2，该波形峰值的该第一仰睡机率为0.8，而该波形峰值的该加权值为0.2，该波动个数的该第一仰睡机率为0.8，而该波动个数的该加权值为0.2，该波段和的该第一仰睡机率为0.8，而该波段和的该加权值为0.8，该波段方差的该第一仰睡机率为0.8，而该波段方差的该加权值为0.8，也就是说，所述第一仰睡机率之加权总和为(0.2*0.8+0.2*0.8+0.8*0.8+0.8*0.8+0.8*0.8)＝2.24。同样地，该运算处理装置30计算出该前次检测值的该第二仰睡机率为0.8，而该前次检测值的该加权值为0.2，也就是说，加权后的该第二仰睡机率值为0.8*0.2＝0.16。接着，加总加权后的所述第一仰睡机率与加权后的该第二仰睡机率值2.24+0.16＝2.4以取得该仰睡权重值。另一方面，假设该用户以该侧睡睡姿躺在该床垫100时，该气压检测件20同样地检侧所述气囊10的气压变化并产生所述第一波形特征值，之后，该运算处理装置30用同样的方法对每一该第一波形特征值及该前次检测值进行侧睡权重计算，取得该侧睡权重值为2.0。

接着，在该子步骤S31中，该运算处理装置30判断该仰睡权重值与该侧睡权重值，当该仰睡权重值大于该侧睡权重值时，判断用户为仰睡，当该侧睡权重值大于该仰睡权重值时，判断用户为侧睡。在本实施例中，该仰睡权重值为2.4，该侧睡权重值为2.0，由于该仰睡权重值大于该侧睡权重值，判断用户当下睡姿为仰睡睡姿。一实施例中，该子步骤S31中所使用的这些加权值可根据出厂时的设定而不一定相同，或者是这些加权值也可针对不同的用户而有数值上的变化。

另一方面，本发明该步骤一S10还包含一子步骤S11，该子步骤S11：利用该气压检测件20在发现压力变化的初始，计时一缓冲时间，待该缓冲时间结束后进行该检测时间的计时以进行检测产生该波形数据21。具体解释，在实施的初始，该用户在该床垫100上产生体动，该气压检测件20开始计时该缓冲时间，在本发明中该缓冲时间被设定为10秒，也就是说，待10秒经过后该气压检测件20方进行检测工作。一实施例中，该缓冲时间可为出厂默认值，而设定该缓冲时间的目的在于令该充气组件40可确实根据用户躺在该床垫100上的压力进行调压。

再另一方面，本发明该床垫100还包含有睡姿设定的功能。一实施例中，该步骤一S10包含一设定判断基准子步骤S12：采用该气压检测件20基于该检测时间分别对用户以多种姿势躺在该床垫100时进行检测，并产生多个多种姿势波形数据，利用该运算处理装置30从这些多种姿势波形资料中取得多个第二波形特征值，该运算处理装置30以所述第二波形特征值作为所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率的判断因子。具体说明，当用户进行睡姿设定时，用户可依照个人睡眠习惯而以多种姿势躺在该床垫100上，常见的姿势有仰睡姿势、侧睡姿势、趴睡姿势等。在此，为方便说明该运算处理装置30的运算方法，将以用户分别采用仰睡姿势以及侧睡姿势进行设定来举例说明。此外，这些多种姿势波形数据将依照用户的仰睡姿势与侧睡姿势而分为一侧睡波形资料及一仰睡波形资料，而所述第二波形特征值则可基于该侧睡波形资料与该仰睡波形资料而分为多个侧睡波形特征值以及多个仰睡波形特征值。

承上，当用户躺在该床垫100上后，使用户在该检测时间40秒内以仰睡姿态躺在该床垫100上，使该气压检测件20取得200个仰睡压力数值，并根据所述仰睡压力数值产生该仰睡波形数据。同时，该用户也以侧睡姿态躺在该床垫100上，使该气压检测件20同样地取得200个侧睡压力数值并产生该侧睡波形数据。接着，该运算处理装置30同样地从该仰睡波形资料取得所述仰睡波形特征值，并从该侧睡波形资料取得所述侧睡波形特征值，再以所述仰睡波形特征值以及所述侧睡波形特征值作为该第一仰睡机率、该第一侧睡机率、该第二仰睡机率与该第二侧睡机率的判断因子，使得该运算处理装置30可利用这些侧睡波形特征值与这些仰睡波形特征值分别与所述第一波形特征值进行比较以及运算，使该运算处理装置30每次均可根据事先设定的数据来调整该床垫100的软硬度。此外，所述第二波形特征值可分别为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差和该波段和的至少其中两项，换句话说，所述侧睡波形特征值可为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差和该波段和的至少其中两项，而所述仰睡波形特征值也可为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差和该波段和的至少其中两项。

进一步地，该步骤一S10还包含一软硬设定的子步骤S13：基于一软硬期望值设定该充气组件40对所述气囊10的一充泄气条件。具体解释，该床垫100在使用的初始，除了前述针对用户的睡姿进行学习，以利于后续用户睡眠时的睡姿判断之外，本发明的该床垫100还针对所设定的睡姿而使得所述气囊10具有一软硬期望值，该软硬期望值可为产品出厂时的设定值，也可以是根据用户自行针对自身不同睡姿时的硬度设定值。此外，该运算处理装置30基于该软硬期望值而可计算出该用户于当前睡姿的一床垫硬度值，使得该充气组件40可依据该气囊硬度值改变所述气囊10的充气状态。举例来说，假设当前用户的睡姿为侧睡，且该压力平均值为3000，而所述侧睡波形特征值中的该压力平均值为2800，该预设阀值为一出厂默认值20，该软硬期望值为60，根据前述数据可以计算出当前用户的该压力平均值的相应硬度值为(3000-2800)/20+60＝70。接着，该运算处理装置30依据每一该第一波形特征值计算出的相应硬度值进行均值计算即可得用户当前睡姿的床垫硬度值。接着，该充气组件40则可依据该床垫硬度值对所述气囊10进行充放气。

Claims (16)

1.一种基于睡姿调整床垫软硬度的方法，该床垫包含多个气囊，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一：利用一连接所述气囊的气压检测件检测所述气囊在一检测时间内的气压变化并产生一波形数据；

步骤二，通过一运算处理装置从该波形数据中取得多个第一波形特征值，所述第一波形特征值分别为一压力平均值、一波形峰值、一波动个数、一波段方差或一波段和；以及

步骤三：利用该运算处理装置基于所述第一波形特征值与一前次检测值判断目前用户睡姿，根据判断结果控制一连接所述气囊的充气组件，改变所述气囊充气状态，使得该床垫的软硬度产生改变。

2.如权利要求1所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤三还包含一子步骤：计算该前次检测值与所述第一波形特征值中为该压力平均值的其中之一以取得一压力差值，用该压力差值与所述第一波形特征值判断目前用户睡姿，该前次检测值为一压力平均值。

3.如权利要求2所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤三还包含一子步骤：对每一该第一波形特征值进行计算以取得对应该第一波形特征值的多个第一睡姿机率，并对该前次检测值进行计算以取得多个第二睡姿机率，以多个加权值分别对所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率进行加权计算取得多个睡姿权重值，该运算处理装置将所述睡姿权重值中权重值的最大者作为目前用户睡姿，每一该第一睡姿机率、每一该第二睡姿机率以及每一该睡姿权重值分别对应多种睡姿的其中之一。

4.如权利要求3所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一设定判断基准子步骤：采用该气压检测件基于该检测时间分别对用户以多种姿势躺在该床垫时进行检测，并产生多个多种姿势波形数据，利用该运算处理装置从所述多种姿势波形数据中取得多个第二波形特征值，该运算处理装置以所述第二波形特征值作为所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率的判断因子，所述第二波形特征值分别为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差或该波段和。

5.如权利要求1至4中任一项所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该波形数据是由多个在该检测时间内取得的气压值所组成。

6.如权利要求5所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该气压检测件在该检测时间中是以一检测频率进行检测。

7.如权利要求1至4中任一项所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一子步骤：利用该气压检测件在发现压力变化的初始，计时一缓冲时间，待该缓冲时间结束后，进行该检测时间的计时，以进行检测产生该波形数据。

8.如权利要求7所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一软硬设定的子步骤：基于一软硬期望值设定该充气组件对所述气囊的一充泄气条件。

9.如权利要求7所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该气压检测件在该检测时间中是以一检测频率进行检测。

10.如权利要求1至4中任一项所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一软硬设定的子步骤：基于一软硬期望值设定该充气组件对所述气囊的一充泄气条件。

11.如权利要求1至4中任一项所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该气压检测件在该检测时间中是以一检测频率进行检测。

12.如权利要求1或2所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一设定判断基准的子步骤：采用该气压检测件基于该检测时间分别对用户以多种姿势躺在该床垫时进行检测，并产生多个多种姿势波形数据，利用该运算处理装置从所述多种姿势波形数据中取得多个第二波形特征值，该运算处理装置以所述第二波形特征值作为所述第一睡姿机率与所述第二睡姿机率的判断因子，所述第二波形特征值分别为该压力平均值、该波形峰值、该波动个数、该波段方差或该波段和。

13.如权利要求12所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一软硬设定的子步骤：基于一软硬期望值设定该充气组件对所述气囊的一充泄气条件。

14.如权利要求13所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该步骤一还包含一子步骤：利用该气压检测件在发现压力变化的初始，计时一缓冲时间，待该缓冲时间结束后，进行该检测时间的计时，以进行检测产生该波形数据。

15.如权利要求13所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该波形数据是由多个在该检测时间内取得的气压值所组成。

16.如权利要求13所述基于睡姿调整床垫软硬度的方法，其特征在于，该气压检测件在该检测时间中是以一检测频率进行检测。

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