CN116369698B - 一种睡眠监测减震床垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种睡眠监测减震床垫，包括自上而下顺序布置的传感层、弹性层、减震层和基层，传感层包括若干阵列分布的力敏单元，弹性层能够弹性伸缩并且与每个力敏单元固定连接；减震层包括支撑部和隔振部，支撑部连接基层的顶面并且支撑弹性层的底面，以使得弹性层保持水平的形态，支撑部至少有2个并且在床垫宽度方向上的中间部位断开以形成空隙；隔振部夹设在弹性层和基层之间并且填充空隙，隔振部是吸振材料。传感层用于监测两个用户睡眠时的呼吸、心跳、体位、姿态等体征，当一个用户翻身时，其翻身动作使得减震层产生振动，一个用户身下的支撑部的振动传播到隔振部的部位时被隔振部吸收，使得另一个用户身下的支撑部不受影响。

Description

一种睡眠监测减震床垫

技术领域

本发明涉及睡眠监测设备领域，尤其涉及一种睡眠监测减震床垫。

背景技术

相关技术中，已公开大量的用于睡眠监测的床垫，其大多具有若干阵列分布的压力传感器或其他类型的传感器，以实时监测用户的睡眠情况。

相关技术中，还公开了一些能够根据睡眠监测结果，自动地调整床垫各部位的凹凸程度的智能床垫，此类智能床垫在设计中仅考虑了单人使用的情况，即仅适用于单人床，不适用于双人床。在双人床上，一个用户翻身时会引起床垫的震动，床垫根据该用户的身体姿态自行调整各部位的凹凸程度会进一步地加大床垫的振动，造成双人床上的另一个用户睡眠质量较差，同时，还会影响到传感器对另一个用户的睡眠状态的监测。

因此，需要一种能够降低用户的身体动作对床垫产生的振动影响的智能床垫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种睡眠监测减震床垫，来解决以上的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种睡眠监测减震床垫，包括自上而下顺序布置的传感层、弹性层、减震层和基层，所述传感层包括若干阵列分布的力敏单元，所述弹性层能够弹性伸缩并且与每个所述力敏单元固定连接；

其中，所述减震层包括，支撑部，连接所述基层的顶面并且支撑所述弹性层的底面，以使得所述弹性层保持水平的形态，所述支撑部至少有2个并且在床垫宽度方向上的中间部位断开以形成空隙；

隔振部，夹设在所述弹性层和所述基层之间并且填充所述空隙，所述隔振部是吸振材料。

进一步地，所述隔振部在床垫的长度方向上沿蛇形线延伸。

进一步地，所述空隙具有多个并且彼此并排地分布在床垫宽度方向上的中间部位。

进一步地，所述隔振部是海绵结构，所述隔振部填充在气囊内部，所述气囊通过阀连接大气或者压缩气源。

进一步地，所述气囊包括进气管和出气管，所述出气管的直径是所述进气管的直径的1.5~3倍，所述进气管通过所述阀连接所述压缩气源，所述出气管通过所述阀连接大气。

进一步地，所述气囊能够沿着规定的方向直线伸缩，所述气囊的伸缩方向平行于床垫的宽度方向。

进一步地，所述气囊的截面形状遵循二维拉胀图案，所述截面是平行于床垫的面。

进一步地，所述二维拉胀图案是内凹六角形或者邻接的多个内凹六角形。

进一步地，所述力敏单元包括交错布置的薄膜压力传感器和薄膜拉力传感器。

进一步地，所述传感层包括纵横交织的第一条带和第二条带，所述第一条带沿着床垫的长度方向直线延伸，所述第二条带沿着床垫的宽度方向蛇形延伸，所述薄膜压力传感器布置在所述第一条带上，所述薄膜拉力传感器布置在所述第二条带上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供一种睡眠监测减震床垫，包括自上而下顺序布置的传感层、弹性层、减震层和基层，传感层包括若干阵列分布的力敏单元，弹性层能够弹性伸缩并且与每个力敏单元固定连接；减震层包括支撑部和隔振部，支撑部连接基层的顶面并且支撑弹性层的底面，以使得弹性层保持基本水平的形态，支撑部至少有2个并且在床垫宽度方向上的中间部位断开以形成空隙；隔振部夹设在弹性层和基层之间并且填充空隙，隔振部是吸振材料。传感层用于监测两个用户睡眠时的呼吸、心跳、体位、姿态等体征，当一个用户翻身时，其翻身动作对弹性层产生作用力，并且使得减震层产生振动，一个用户身下的支撑部的振动传播到隔振部的部位时被隔振部吸收，使得另一个用户身下的支撑部不受影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的传感层的电路图；

图2为本发明实施例的减震层的结构图；

图3为本发明实施例的装配图；

图4为本发明实施例的气囊的主视图；

图5为图4的A-A方向的剖视图；

图6为图5的立体示意图；

图7为本发明实施例的俯视图及其局部放大图；

图示说明：1-传感层；11-力敏单元；111-薄膜压力传感器；112-薄膜拉力传感器；12-导线；13-多路复用器；14-控制器；15-电源；16-信号采集器；17-第一条带；18-第二条带；

2-弹性层；

3-减震层；31-支撑部；32-隔振部；33-气囊；331-进气管；332-出气管；

4-基层。

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，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参见图1~图7，本发明实施例提供了睡眠监测减震床垫，包括自上而下顺序布置的传感层1、弹性层2、减震层3和基层4，传感层1包括若干阵列分布的力敏单元11，弹性层2能够弹性伸缩并且与每个力敏单元11固定连接；

其中，减震层3包括，支撑部31，连接基层4的顶面并且支撑弹性层2的底面，以使得弹性层2保持基本水平的形态，支撑部31至少有2个并且在床垫宽度方向上的中间部位断开以形成空隙；

隔振部32，夹设在弹性层2和基层4之间并且填充所述空隙，隔振部32是吸振材料。

其中，力敏单元11是指薄膜力敏传感器，弹性层2是具有弹性的布料，支撑部31是泡沫或者气囊或者弹簧，隔振部32是记忆棉，基层4是布料或板料。

基于上述实施例，传感层1用于监测两个用户睡眠时的呼吸、心跳、体位、姿态等体征，当一个用户翻身时，其翻身动作对弹性层2产生作用力，并且使得减震层3产生振动，一个用户身下的支撑部31的振动传播到隔振部32的部位时被隔振部32吸收，使得另一个用户身下的支撑部31不受影响。

如图1所示，传感层1的工作原理是：在传感层1上形成两层纵横交错的导线12，其中一个导线12连接力敏单元11的发射极，另一个导线12连接力敏单元11的基级，并且，其中一个导线12连接带多路复用器13的扫描电路，多路复用器13连接控制器14和电源15，另一个导线12连接信号采集器16，扫描电路依次选通每一根导线12，通过控制器14控制高频切换依次选通所有的导线12，信号采集器16采集每个力敏单元11通电时的电阻值变化、电容值变化、压电效应产生的电压值中的一种或多种来检测压力变化。

进一步地：由于支撑部31和隔振部32的材料不同，其一者用于支撑用户的重量，其另一者用于吸振，因此，隔振部32的弹力必然小于支撑部31的弹力，当支撑部31和隔振部32同时支撑用户的重量时，被用户压迫的隔振部32形同于床垫上形成的空鼓，影响用户的睡眠质量，为了减少隔振部32与用户的接触面积，为此，作为本申请的一种可选实施例，如图2所示。

隔振部32在床垫的长度方向上沿蛇形线延伸。

沿着蛇形线延伸的隔振部32可以避免床垫上的空鼓集中在特定的部位，至少用户的胳膊或者大腿能够横跨隔振部32搭在2个支撑部31上，从而避开床垫的空鼓部位。

进一步地：为了更多地减少隔振部32与用户的接触面积，为此，作为本申请的一种可选实施例，如图3所示。

所述空隙具有多个并且彼此并排地分布在床垫宽度方向上的中间部位。

一层较厚的隔振部32可以替换为多层较薄的隔振部32并且将支撑部31至少分隔成3个互不相连的部分，隔振部32的厚薄是指在床垫宽度方向上的厚度，从而在不降低吸振效果的前提下减少隔振部32与用户的接触面积。

进一步地：为了更进一步地减少隔振部32在床垫上形成的空鼓，提高隔振部32支撑用户的力度，作为本申请的一种可选实施例。

隔振部32是海绵结构，隔振部32填充在气囊33内部，气囊33通过阀连接大气或者压缩气源。

第一工况，用户未翻身，气囊33始终通过阀连通压缩气源保持充气状态，气囊33支撑用户的重量，隔振部32保持自然回弹状态并且充满气囊33的内部空腔。

第二工况，用户翻身时，力敏单元11检测到不同于用户心跳、呼吸的力，气囊33通过阀连通大气，隔振部32自然压缩以吸振，气囊33内部多余的空气被排出。

第三工况，用户翻身后，气囊33通过阀连通压缩气源以缓慢充气，隔振部32缓慢回弹，气囊33恢复充气状态并且支撑用户。

在上述工况中，气囊33在床垫发生振动时连接大气并且迅速放气以避免对隔振部32的吸振产生影响，气囊33在床垫未发生振动时连接压缩气源以支撑用户。

气囊33的充气和放气均可以通过一根较长的管路延伸至另一个房间，避免充放气的声音影响用户的睡眠。

还需要说明的是：气囊33与支撑部31之间的间隙，以及相邻的气囊33之间的间隙也由吸振材料填充，即隔振部32同时形成于气囊33的内外两侧。

进一步地：由于气囊33的放气速度要快，避免影响隔振部32的吸振效果，同时气囊33的充气速度要慢，避免充气时对床垫产生振动，为此，作为本申请的一种可选实施例。

气囊33包括进气管331和出气管332，出气管332的直径是进气管331的直径的1.5~3倍，进气管331通过阀连接压缩气源，出气管332通过阀连接大气。

出气管332的放气的速度是进气管331充气速度的2~9倍，以实现气囊33的快速压缩和慢速回弹，其压缩速度和回弹速度接近记忆棉。

进一步地：尽管用户的作用力是垂直作用于床垫的，但是床垫上的各个部位之间的作用力的传递是沿着水平方向传播的，同时，由于床垫上的两人通常一人睡一边，不会有人横着睡觉，一个用户翻身时，其对另一个用户产生的影响是沿着床垫的宽度方向传播的，因此，作为本申请的一种可选实施例，如图2所示。

气囊33能够沿着规定的方向直线伸缩，气囊33的伸缩方向基本平行于床垫的宽度方向。

在气囊的外部包裹波纹管，能够使得气囊只能朝着一个方向伸缩，即波纹管的伸缩方向。

进一步地：由于波纹管较硬，在气囊33的外部套装波纹管影响用户的睡眠体验，为此，作为本申请的一种可选实施例。

气囊33的截面形状遵循二维拉胀图案，所述截面是平行于床垫的面。

二维拉胀图案具有确定的拉胀方向，无需在其外部包裹管道即可实现约束其膨胀方向的目的。

所述二维拉胀图案是内凹六角形或者邻接的多个内凹六角形。

具体的，气囊33的截面形状是由多个内凹六角形邻接形成的波纹形状，其体积膨胀时仅能够沿着一个方向伸长，同时其内凹部位的夹角变大并且接近180度。

进一步地：为了使得力敏单元11能够精确地分辨其受力是因为用户的呼吸、心跳还是因为用户的翻身，从而使得控制器判断是否需要切换气囊33与压缩气源和大气的连通，为此，需要有2种不同作用的力敏单元11，作为本申请的一种可选实施例。

力敏单元11包括交错布置的薄膜压力传感器111和薄膜拉力传感器112。

用户的呼吸和心跳更容易对弹性层2产生压力，而用户翻身更容易导致弹性层2被拉升，为此，薄膜压力传感器111监测用户的呼吸和心跳，薄膜拉力传感器112用于监测用户翻身时对床垫的作用力和作用位置。

进一步地：为了提高薄膜压力传感器111和薄膜拉力传感器112的检测精度，应当尽可能地让薄膜压力传感器111只承受压力，而薄膜拉力传感器112只承受拉力，为此，作为本申请的一种可选实施例。

传感层1包括纵横交织的第一条带17和第二条带18，第一条带17沿着床垫的长度方向直线延伸，第二条带18沿着床垫的宽度方向蛇形延伸，薄膜压力传感器111布置在第一条带17上，薄膜拉力传感器112布置在第二条带18上。

其中，第一条带17和第二条带18均是编织带并且与弹性层2缝纫为一体，两层导线12分别布置在第一条带17和第二条带18上。

第二条带18的用途是在用户的重量作用下伸缩，第一条带17的用途是固定第二条带18的位置，使得每个第二条带18均平行。

位于第一条带17上的薄膜压力传感器111几乎不被拉伸，其基本上只承受压力，薄膜拉力传感器112易于伴随着第二条带18伸缩形变，其承受的拉力大于其承受的压力。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前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：其依然可以对前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 (8)

1.一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，包括自上而下顺序布置的传感层（1）、弹性层（2）、减震层（3）和基层（4），所述传感层（1）包括若干阵列分布的力敏单元（11），所述弹性层（2）能够弹性伸缩并且与每个所述力敏单元（11）固定连接；

其中，所述减震层（3）包括，

支撑部（31），连接所述基层（4）的顶面并且支撑所述弹性层（2）的底面，以使得所述弹性层（2）保持水平的形态，所述支撑部（31）至少有2个并且在床垫宽度方向上的中间部位断开以形成空隙；

隔振部（32），夹设在所述弹性层（2）和所述基层（4）之间并且填充所述空隙，所述隔振部（32）是吸振材料；

所述隔振部（32）是海绵结构，所述隔振部（32）填充在气囊（33）内部，所述气囊（33）通过阀连接大气或者压缩气源；

所述隔振部（32）在床垫的长度方向上沿蛇形线延伸。

2.根据权利要求1所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述空隙具有多个并且彼此并排地分布在床垫宽度方向上的中间部位。

3.根据权利要求2所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述气囊（33）包括进气管（331）和出气管（332），所述出气管（332）的直径是所述进气管（331）的直径的1.5~3倍，所述进气管（331）通过所述阀连接所述压缩气源，所述出气管（332）通过所述阀连接大气。

4.根据权利要求3所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述气囊（33）能够沿着规定的方向直线伸缩，所述气囊（33）的伸缩方向平行于床垫的宽度方向。

5.根据权利要求4所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述气囊（33）的截面形状遵循二维拉胀图案，所述截面是平行于床垫的面。

6.根据权利要求5所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述二维拉胀图案是内凹六角形。

7.根据权利要求6所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述力敏单元（11）包括交错布置的薄膜压力传感器（111）和薄膜拉力传感器（112）。

8.根据权利要求7所述的一种睡眠监测减震床垫，其特征在于，所述传感层（1）包括纵横交织的第一条带（17）和第二条带（18），所述第一条带（17）沿着床垫的长度方向直线延伸，所述第二条带（18）沿着床垫的宽度方向蛇形延伸，所述薄膜压力传感器（111）布置在所述第一条带（17）上，所述薄膜拉力传感器（112）布置在所述第二条带（18）上。