CN208877052U - 一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床及床垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床及床垫，包括弹簧层，由若干根呈竖直状态的弹簧阵列式地排布形成，为片体状结构；测压装置，设置于弹簧层表面，用于检测人体的体压分布；调压层，设置于弹簧层的下方，包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧的正下方；以及包括控制器，根据测压装置检测到的体压分布，控制调压层的部分或所有调压单元产生形变，使调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。运用所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床可减小例如臀部、肩部等部位的体压，防止形成压疮。

Description

一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床及床垫

技术领域

本实用新型涉及传感技术和运动生物力学技术领域，特别涉及一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床及床垫。

背景技术

所谓体压分布，就是当人坐在座椅或是躺在卧具上时，座椅或卧具对人体各部分压力的大小及其分布状态。由于人生有三分之一的时间是在床上度过的，在其余的三分之二的时间里，有许多人又长期处于坐姿状态，因此体压分布对人体的影响很大。特别是对于瘫痪患者，或者需要长期卧床治疗或休养的患者而言，体压分布的不均衡极易导致压疮，例如脊椎损伤者中大约有25％的伤者患有压疮。其中仰卧位好发于枕骨粗隆、肩胛部、肘、脊椎体隆突处、骶尾部和足跟；侧卧位好发于耳部、肩峰、肘部、肋骨、髋部，膝关节的内、外侧及和内外踝；俯卧位好发于耳、颊部、肩部、女性乳房、男性生殖器、髂嵴、膝部和脚趾。分析以上卧姿和压疮发生部位，不难得出导致压疮的主要原因在于体压分布不均衡，体压较大部位易形成压疮。此外对于身体的同一部位，若长期受压，也很容易产生压疮。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，人体躺在所述智能床上，床面与人体之间的相对压力(即体压)分布均衡，人体的各部位没有明显的受压情况发生，并且所述智能床能循环地为人体的各部位进行减压，使人体的某一部位不会长期受压，不易导致压疮。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，包括：

弹簧层，由若干根呈竖直状态的弹簧阵列式地排布形成；

测压装置，设置于弹簧层表面，用于检测人体的体压分布；

调压层，包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧的正下方；以及，

控制器，用于根据测压装置检测到的体压分布，控制调压层的部分或全部调压单元产生形变，使产生形变的调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。

上述技术方案所提供的智能床在使用期间，弹簧层用于直接承载人体，弹簧层与人体之间产生相互作用的压力，且弹簧层作为缓冲层，在调压层的响应时间(信号从测压装置传至控制器的时间，加上调压单元形变过程时间)内，因弹簧层具有一定的弹性，使体压分布较均衡，使人体感受到一定的舒适。调压层用于进一步均衡体压分布，具体体现为，由于人体的体压分布不均，例如平躺时测压装置测得的臀部和肩部的体压较大，其下方的弹簧压缩量较大，控制器控制该部分弹簧下方的调压单元产生向下收缩的形变，使弹簧可向下伸展；测压装置测得的腰部的体压较小，其下方的弹簧压缩量较小，控制器控制该部分弹簧下方的调压单元产生向上膨胀的形变，使弹簧可向上压缩。经过上述过程，肩部、腰部和臀部下方的弹簧的压缩量一致，弹簧与人体之间的相互作用压力也调整为一致，进而使体压分布均匀。

或者控制器定期循环地控制部分调压单元产生向下收缩的形变，另一部分调压单元产生向上膨胀的形变，产生向下收缩变形的部分调压单元所对应的人体部位被释放压力，并且由于弹簧层的作用，人体不会因为部分部位压力释放而产生明显的移动，不会影响手术或注射等操作，因此所述智能床可应用于外科手术中。并且人体的各部位被定期地释放压力，起到类似于定期翻身的效果，使人体的某一部位不会长期受压，不易导致压疮。

进一步地，所述测压装置为薄膜式压力传感器。薄膜式压力传感器具有良好的柔韧性，且其中分布有密集的传感点，满足使用要求。

进一步地，所述调压单元为气囊，相邻气囊之间相互连接形成气囊垫；

所述调压层还包括气泵，每个气囊通过空气管连接至所述气泵，每根空气管上设置有一个进气阀和一个排气阀，且所述排气阀设置于进气阀与气囊之间；控制器控制进气阀和排气阀的打开或闭合，进气阀打开且排气阀闭合时，使气泵可向气囊内充气；进气阀闭合且排气阀打开时，使气囊排气。

本改进技术方案中选用气囊作为调压单元，多个气囊仅需一座气泵，可很大程度压缩成本，且压缩了智能床的体积。应当理解的，所述调压单元还可以有其他选择，例如电动推杆，电动推杆的行程方向应竖直向上。

进一步地，所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床还包括弹簧限位层，所述弹簧限位层包括若干筒体，每个筒体套设在一根弹簧外，用于防止弹簧产生倾斜；每个筒体的长度小于弹簧的长度，每个筒体与下方的气囊之间存在间距，相邻筒体之间固定连接。通过设置所述弹簧限位层，可防止弹簧在压缩期间，或在被气囊顶升期间发生倾斜或压杆失稳变形，使弹簧稳定地保持竖向位移和压缩。

进一步地，所述筒体由上段、中段和下段组成，中段为圆柱筒状结构，上段为敞口向上的喇叭口状结构，下段为敞口向下的喇叭口状结构。通过将所述筒体的上段和下段设计为所述喇叭口状结构，其有益效果在于筒体上端和下端开口相比弹簧直径大很多，且开口从端部向中部为渐变的，可防止当弹簧收缩时卡在筒体的端口。

进一步地，每根弹簧的底部固定地连接有一个橡胶半球面，所述橡胶半球面扣设在气囊上表面。本改进技术方案的有益效果在于，通过橡胶半球面将气囊膨胀的推力传至弹簧，弹簧与气囊之间的作用面积约等于橡胶半球面的面积，作用面积很大，可很大程度地减小弹簧与气囊之间的压强。并且橡胶半球面与膨胀的气囊之间可自动找正，以补偿弹簧与气囊之间的位置偏差。

进一步地，所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床还包括显示屏，控制器控制所述显示屏显示体压分布数据。本改进技术方案提供的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床更适用于作为医用病床，医务人员可通过观察显示屏显示的体压分布数据，以得知患者的平均体压和所述智能床的工作状态。

进一步地，所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床还包括通讯模块，用于将体压分布数据传送至移动终端。通过将所述体压分布数据传送至移动终端，可借助移动终端较强大的数据处理能力对数据进行处理，或者使体压分布数据可通过移动终端实现在互联网层面的传递。

进一步地，所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床还包括床架和床板，所述床板搭载于所述床架上，所述调压层设置于所述床板上。

本实用新型的第二个目的在于提供一种可均衡体压分布和循环释放压力的床垫，其技术方案为：一种可均衡体压分布和循环释放压力的床垫，包括：

弹簧层，由若干根呈竖直状态的弹簧阵列式地排布形成；

测压装置，设置于弹簧层表面，用于检测人体的体压分布；

调压层，包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧的正下方；以及，

控制器，用于根据测压装置检测到的体压分布，控制调压层的部分或全部调压单元产生形变，使产生形变的调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。

与现有技术相比，本实用新型提供的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床具有以下有益效果：

1、由于测压装置将数字信号传送至控制器，控制器再将控制信号传送至调压层，均需要消耗一定的传送时间，而且控制器处理数字信号需要消耗时间，调压模块产生相应形变的过程也需要消耗时间，所有消耗的时间加起来作为整个系统的响应时间。当使用者翻身时，由于存在难以克服的响应时间，使用者翻身期间和翻身后一小段时间内，所述智能床不能及时均衡体压分布。但是由于本实施例中包括弹簧层，所述弹簧层作为缓冲层，用于直接承载人体。因此当使用者翻身时，由于所述弹簧层具有一定的弹性，可使体压分布较均衡，使人体感受到一定程度的舒适。

2、控制器根据测压装置检测到的体压分布，控制相应调压单元产生形变，使调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡。

3、所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床使使用者感到舒适，特别是对于瘫痪患者，或者需要长期卧床治疗或休养的患者而言，身体各部位受压均匀，可减小例如臀部、肩部等部位的体压，防止形成压疮。

4、运用所述智能床，可定期循环地为人体的各部位释放压力，使人体的某一部位不会长期受压，起到类似于定期翻身的效果，不易导致压疮。并且由于弹簧层的作用，人体不会因为部分部位压力释放而产生明显的移动，不会影响手术或注射等操作，因此所述智能床可应用于外科手术中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1所示为实施例1所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的结构示意图。

图2所示为实施例1所述的薄膜式压力传感器的结构示意图。

图3所示为实施例2所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的结构示意图。

图4所述为实施例2所述的气囊垫的结构示意图。

图5所示为实施例2所述的调压层的结构示意图。

图6所示为实施例2所述的气囊的使用示意图。

图7所示为实施例3所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的结构示意图。

图8所示为实施例3所述的筒体的使用示意图。

图9所示为图8的效果比较图。

图10所示为图11的效果比较图。

图11所示为实施例3所述的筒体的结构示意图。

图12所示为实施例4所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的结构示意图。

图13所示为实施例4所述的橡胶半球面的使用示意图。

图14所示为包括床架和床板的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床。

图15所示为实施例1所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的使用示意图。

图16所示为实施例1所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的另一种使用示意图。

图17所示为实施例1所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的又一种使用示意图。

图中标号说明：

10-弹簧层；15-弹簧；20-测压装置；30-调压层；31-气囊；32-气泵；33-进气阀；34-排气阀；35-空气管；40-弹簧限位层；41-筒体；51-橡胶半球面；61-床架；62-床板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

请参阅图1所示，本实施例提供了一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，包括弹簧层10、测压装置20、调压层30和控制器。所述弹簧层10由若干根呈竖直状态的弹簧15阵列式地排布形成，为片体状结构。所述测压装置20设置于弹簧层10表面，用于检测人体的体压分布。所述调压层30设置于弹簧层10的下方，调压层30包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧15的正下方。控制器根据测压装置20检测到的体压分布，控制调压层30的部分或所有调压单元产生形变，使调压单元正上方的弹簧15产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧15与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。

作为举例，所述控制器可选用微控制器。上述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的使用示意图，请参阅图15所示。图15中通过调压层30中部分或全部调压单元的形变，使人体的体压分布均衡，此时弹簧层10中每根弹簧15的压缩量相同。

或者上述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的使用示意图，请参阅图16所示，图16中通过控制器定期循环地控制部分调压单元产生向下收缩的形变，另一部分调压单元产生向上膨胀的形变，产生向下收缩变形的部分调压单元所对应的人体部位被释放压力。图16中，背部和大腿部此时正被释放压力，而腰部、臀部及小腿部承受压力较大。作为举例但不限于，每次循环周期可设置为5到30分钟。

或者上述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床的使用示意图，请参阅图17所示，图17中结合上述两种情况，未被释放压力的部分，控制器根据这部分人体的体压分布，同样调整该部分对应的调压单元的形变，使该部分对应的调压单元的形变也各不相同，使该部分所有的体压也达到均衡状态。图17中，背部和大腿部此时正被释放压力，而腰部、臀部及小腿部虽然承受压力较大，但是这些部分所对应的弹簧15具有相同的压缩量，承受的压力大小也是均衡的。

由于测压装置20将数字信号传送至控制器，控制器再将控制信号传送至调压层30，均需要消耗一定的传送时间，而且控制器处理数字信号需要消耗时间，调压模块产生相应形变的过程也需要消耗时间，所有消耗的时间加起来作为整个系统的响应时间。当使用者翻身时，由于存在难以克服的响应时间，使用者翻身期间和翻身后一小段时间内，所述智能床不能及时均衡体压分布。但是由于本实施例中包括弹簧层10，所述弹簧层10作为缓冲层，用于直接承载人体。因此当使用者翻身时，由于所述弹簧层10具有一定的弹性，可使体压分布较均衡，使人体感受到一定程度的舒适。

作为举例，所述测压装置20可选用薄膜式压力传感器，如图2所示。所述薄膜式压力传感器由两片很薄的聚酯薄膜组成，其中一片薄膜铺设有若干行导电碳纤维带状导体，另一片薄膜铺设有若干列导电碳纤维带状导体，导电碳纤维带状导体外表面涂有特殊电阻油墨涂层。两片薄膜合为一体时，这些横向碳纤维导体和纵向碳纤维导体的交叉点就形成了压力传感点阵列。考虑到所述薄膜式压力传感器为现有技术，本实施例对其结构仅作简要介绍。薄膜式压力传感器具有良好的柔韧性，且其中分布有密集的传感点，满足使用要求。

实施例2：

请参阅图3所示，本实施例提供了一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，包括实施例1中所述的所有技术特征。此外在本实施例中，所述调压单元选用气囊31，调压层30的相邻气囊31之间相互连接形成气囊垫，请参阅图4所示。

本实施例中，所述调压层30还包括气泵32，每个气囊31通过空气管35连接至所述气泵32，每根空气管35上设置有一个进气阀33和一个排气阀34，且所述排气阀34设置于进气阀33与气囊31之间，请参阅图5所示。作为举例，控制器通过向气泵驱动电路发送控制信号以控制气泵32的驱动状态，控制器通过向进气阀驱动电路发送控制信号以控制进气阀33的开关状态，控制器通过向排气阀驱动电路发送控制信号以控制排气阀34的开关状态。当进气阀33打开且排气阀34闭合时，气泵32可向气囊31内充气；当进气阀33闭合且排气阀34打开时，气囊31通过排气阀34向外排气。

请参阅图6所示，使用时，在控制器的控制下，体压较大部位对应的气囊31向外排气，气囊31排气后，其上方的弹簧15可向下伸展，弹簧15的压力变小，使该部位的体压减小；体压较小部位对应的气囊31被充气，充气后的气囊31为其上方的弹簧15提供向上的压力，弹簧15被压缩，弹簧15的压力变大，使该部位的体压适应性地增大，最终身体各部位的体压均衡相等，使使用者感到舒适。

本实施例中，选用气囊31作为调压单元，多个气囊31仅需一座气泵32，可很大程度压缩成本，且压缩了智能床的体积。应当理解的，所述调压单元并不局限于选用气囊31，例如还可以选用电动推杆，且电动推杆的行程方向应竖直向上。使用时，在控制器的控制下，体压较大部位对应的电动推杆向下收缩，使其上方的弹簧15向下伸展，弹簧15的压力变小，使该部位的体压减小；体压较小部位对应的电动推杆向上顶推，使其上方的弹簧15被压缩，弹簧15的压力变大，使该部位的体压适应性地增大，最终身体各部位的体压均衡相等，使使用者感到舒适。

实施例3：

请参阅图7所示，本实施例提供了一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，包括实施例2中所述的所有技术特征，此外还包括弹簧限位层40。所述弹簧限位层40包括若干筒体41，每个筒体41套设在一根弹簧15外，用于防止弹簧15产生倾斜；每个筒体41的长度小于弹簧15的长度，每个筒体41与下方的气囊31之间存在间距，相邻筒体41之间固定连接，整体形成片体状结构。作为举例所述筒体41可由金属制成，例如不锈钢，相邻筒体41之间通过焊接的方式连接。或者所述筒体41可由塑料制成，整个弹簧限位层40一体成型塑造。

本实施例通过设置所述弹簧限位层40，可防止弹簧15在压缩期间，或在被气囊31顶升期间发生倾斜或压杆失稳变形，使弹簧15稳定地保持竖向位移和压缩，为了能更清晰地体现所述筒体41的有益效果，请参阅图8和图9所示。

为了避免弹簧15在压缩时，弹簧15卡在筒体41的端口，如图10所示。本实施例中，所述筒体41可设计为以下形状结构：所述筒体41由上段、中段和下段组成，中段为圆柱筒状结构，上段为敞口向上的喇叭口状结构，下段为敞口向下的喇叭口状结构，如图11所示。

实施例4：

请参阅图12所示，本实施例提供例一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，包括实施例3中所述的所有技术特征，此外在本实施例中，每根弹簧15的底部固定地连接有一个橡胶半球面51，所述橡胶半球面51扣设在气囊31上表面。

本实施例中，通过橡胶半球面51将气囊31膨胀的推力传至弹簧15，弹簧15与气囊31之间的作用面积约等于橡胶半球面51的面积，作用面积很大，可很大程度地减小弹簧15与气囊31之间的压强。并且橡胶半球面51与膨胀的气囊31之间可自动找正，以补偿弹簧15与气囊31之间的位置偏差。为了更清晰地体现所述橡胶半球面51的有益效果，请参阅图13所示。

基于上述四个实施例中任一实施例所提供的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，所述智能床还可以包括显示屏，控制器控制所述显示屏显示体压分布数据。所述可均衡体压分布和循环释放压力的智能床更适用于作为医用病床，医务人员可通过观察显示屏显示的体压分布数据，以得知患者的平均体压和所述智能床的工作状态。

基于上述四个实施例中任一实施例所提供的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，所述智能床还可以包括通讯模块，作为举例，所述通讯模块可选用zigbee模块、蓝牙模块或WiFi模块，所述通讯模块用于将体压分布数据传送至移动终端。通过将所述体压分布数据传送至移动终端，可借助移动终端较强大的数据处理能力对数据进行处理，或者使体压分布数据可通过移动终端实现在互联网层面的传递。

此外，基于上述四个实施例中任一实施例所提供的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，所述智能床还可以包括床架61和床板62，所述床板62搭载于所述床架61上，所述调压层30设置于所述床板62上，请参阅图14所示。

应当理解的，以上四个实施例中任一实施例的技术特征，特别是实施例1中所述的技术特征还可应用于床垫，以提供一种可均衡体压分布和循环释放压力的床垫。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，包括：

弹簧层，由若干根呈竖直状态的弹簧阵列式地排布形成；

测压装置，设置于弹簧层表面，用于检测人体的体压分布；

调压层，包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧的正下方；以及，

控制器，用于根据测压装置检测到的体压分布，控制调压层的部分或全部调压单元产生形变，使产生形变的调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。

2.根据权利要求1所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，所述测压装置为薄膜式压力传感器。

3.根据权利要求2所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，所述调压单元为气囊，相邻气囊之间相互连接形成气囊垫；

所述调压层还包括气泵，每个气囊通过空气管连接至所述气泵，每根空气管上设置有一个进气阀和一个排气阀，且所述排气阀设置于进气阀与气囊之间；控制器控制进气阀和排气阀的打开或闭合，进气阀打开且排气阀闭合时，使气泵可向气囊内充气；进气阀闭合且排气阀打开时，使气囊排气。

4.根据权利要求3所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，还包括弹簧限位层，所述弹簧限位层包括若干筒体，每个筒体套设在一根弹簧外，用于防止弹簧产生倾斜；每个筒体的长度小于弹簧的长度，每个筒体与下方的气囊之间存在间距，相邻筒体之间固定连接。

5.根据权利要求4所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，所述筒体由上段、中段和下段组成，中段为圆柱筒状结构，上段为敞口向上的喇叭口状结构，下段为敞口向下的喇叭口状结构。

6.根据权利要求5所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，每根弹簧的底部固定地连接有一个橡胶半球面，所述橡胶半球面扣设在气囊上表面。

7.根据权利要求1至6任一所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，还包括显示屏，控制器控制所述显示屏显示体压分布数据。

8.根据权利要求1至6任一所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，还包括通讯模块，用于将体压分布数据传送至移动终端。

9.根据权利要求1至6任一所述的可均衡体压分布和循环释放压力的智能床，其特征在于，还包括床架和床板，所述床板搭载于所述床架上，所述调压层设置于所述床板上。

10.一种可均衡体压分布和循环释放压力的床垫，其特征在于，包括：

弹簧层，由若干根呈竖直状态的弹簧阵列式地排布形成；

测压装置，设置于弹簧层表面，用于检测人体的体压分布；

调压层，包括若干个呈阵列式排布的调压单元，每个调压单元位于一根弹簧的正下方；以及，

控制器，用于根据测压装置检测到的体压分布，控制调压层的部分或全部调压单元产生形变，使产生形变的调压单元正上方的弹簧产生相应的压缩或伸展形变，以调节弹簧与人体之间的相互作用力，使体压分布均衡，或者使人体各部位的体压循环变化。