CN211459546U - 一种分区温控智能床垫 - Google Patents

Abstract

一种分区温控智能床垫，包括若干个区域，每个所述区域可进行不同温度的升温或降温。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于人体不同部位的舒适温度各不相同，本实用新型所述床垫进行三分区以满足身体各个部位的热舒适，避免了传统方案中整体的加热造成人体体表不适；同时，由于人体睡眠阶段的适宜温度比睡前温度低2—3℃更为适宜，通过所述压力检测模块检测压力变化情况来判定人体是否进入熟睡，确保各个睡眠阶段的适宜温度控制。

Description

一种分区温控智能床垫

技术领域

本实用新型涉及智能家居技术领域,尤其涉及一种分区温控智能床垫。

背景技术

人体睡眠质量受其睡眠环境、时间、姿势及床褥系统等影响。在影响睡眠质量的诸多因素中，床褥系统热环境因素对人体睡眠质量至关重要。在睡眠期间，床褥系统将人体分为两部分，一部分暴露于室内空间，一部分则暴露于被褥微气候，即人体受到室内空间与被褥微气候的耦合影响，偏冷或偏热的环境均会成为入睡的障碍因素。另外又受睡眠状态下人体整体热舒适显著的个性需求特征影响，如有的人怕冷体质，或是怕热体质，或是有人四肢血液循环较慢，睡眠状态下四肢易冷等。

现存在的问题对睡眠状态下室内工况和被褥系统的热舒适提出新的要求，现有的改进方式是随温度变化用空调进行升温/降温或冬季用电热毯或夏季冷风扇等解决方式，但是这些方式从安全性和节能环保角度也不是长久的解决方式，且根据调查多数人对睡眠状态下空调的冷或热温度不好控制，长久开会冷或热，人们经常会选择设定时间中途关掉，为此睡眠期间还是存在会被热醒或冻醒的状态，有人会出现再也难以入睡的情况，而这对睡眠质量有很大的影响。

近年来，温度可调智能床垫一经推出,便广受消费者青睐。顾名思义,温度可调智能床垫与人体接触的人-床界面温度能够调节,因此,它能够适应每个人不同的身体部位、被褥微环境以及个体对床垫热舒适特殊需求，为每个人提供个性化的舒适被褥微环境。其中，温控层采用改变水温的原理实现对床垫不同温度之间调节；或采用改变气体温度原来达到温度调节目的；或采用新型材料进行升温，以增加人体热舒适，如中国实用新型专利201811034058.2实用新型了石墨烯加热床垫及其温控方法，该实用新型采用多个对应人体部位设置的石墨烯加热区块组合加热，以解决在寒冷条件下床垫的保暖问题。

上述的床垫通过不同方式实现降温或升温，以满足在夏季或冬季时人体热舒适。但是，由于较好的控温床垫关键是为保证人的高质量睡眠，这些床垫中均未说明对睡眠质量的影响。实用新型人在实现本实用新型的技术方案的过程中实验研究发现，当人体处于不同睡眠阶段时，不同身体与床垫之间的界面温度以及由床垫和被子形成的被褥微环境对睡眠有显著的影响。例如，冬季睡眠时，当人体处于浅睡眠状态时，增加人-床界面温度，可减少浅睡眠时间。当人体处于深睡眠状态时，适当减少人-床界面温度，可增加深睡眠时间，且能增加人体的舒适感。这是由于深睡眠时，人体新陈代谢减缓，表面皮肤温度降低，相应的身体周围微环境温度也需要适当降低。

但是,现有技术中的床垫,不能够对床垫的不同区域的温度进行控制,同时不能适应人体的睡眠状态而准确地改变对应人体不同区域的温度,从而不能真正持续、有效提高人体的睡眠质量。

实用新型内容

本实用新型所解决的问题是提供了一种分区温控智能床垫，所述床垫能够在不同区域上进行温度调节，符合人体不同部位对温度的需求。

一种分区温控智能床垫，包括若干个区域，每个所述区域可进行不同温度的升温或降温。有效地解决的人体不同部位在睡眠时对温度的需求，提高睡眠舒适度和质量。

上述技术方案中，更进一步的是，所述床垫还包括人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、水循环模块、升温/降温控制模块、无线模块和处理模块；

所述人体睡眠阶段监测模块用于感应人体在床垫上的人体翻动频率，并发送至所述处理模块；

所述温度监测模块用于监测人-床之间的温度，并发送至所述处理模块；

所述水循环模块包括若干外部水箱和设置于每个所述区域内的水管，所述水循环模块用于所述外部水箱与区域内的水管中的水流通循环；

所述升温/降温模块用于对每个所述外部水箱中的水进行升温或降温；

所述无线模块用于人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、升温/降温控制模块和无线模块以及处理模块之间的信号传输；

所述处理模块用于根据所述人体分布位置、翻动频率判定人体睡眠深度；并根据人体睡眠深度控制所述升温/降温模块用于对床垫进行升温或降温。

上述技术方案中，更进一步的是，所述人体睡眠阶段监测模块包括设置于每个所述区域上的压力传感器，所述压力传感器用于感应每个区域上的压力变化情况。通过压力传感器感应人体上传后对床垫的压力变化频率来判定人体是否熟睡，还可以通过所述压力传感器是否感应到压力来判定人体的位置区域，防止在人体熟睡后被热醒。

上述技术方案中，更进一步的是，所述温度监测模块包括设置于床垫上的人-床界面温度监测子模块和设置于所述水箱内的水温监测子模块；

所述人-床界面温度监测子模块用于监测人-床垫界面的温度并发送给所述处理模块；所述水温监测子模块用于监测水箱内的水温并发送至所述处理模块。通过实时监测水箱内的水温和人-床界面温度，使得人-床界面温度维持在用户设定的意向温度范围内，提高睡眠治疗和舒适度。

上述技术方案中，更进一步的是，所述升温/降温控制模块包括温度判定子模块，温度预设子模块和设置于所述水箱内的升温/降温装置模块；

所述温度预设子模块用于设定每个所述区域的使用者的意向温度；

所述温度判定子模块用于根据设定的意向温度与水箱内的温度判定当前温度是否满足使用者的意向温度，并反馈给所述处理模块。

一种所述的床垫的调节方法，包括以下步骤：

步骤A：在所述温度预设子模块上设定使用者的意向温度，睡前进行预热；

步骤B：人体上床后，每个所述区域上设置的压力传感器感应对应区域上的压力变化，若压力变化减少，则所述处理模块判定当前人体进入熟睡阶段，控制所述升温/降温模块对每个外部水箱进行降温2—3℃；

步骤C：经过设定时长的睡眠时间后，所述处理模块控制所述升温/降温模块对每个外部水箱进行升温2—3℃。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于人体不同部位的舒适温度各不相同，本实用新型所述床垫进行三分区以满足身体各个部位的热舒适，避免了传统方案中整体的加热造成人体体表不适；同时，由于人体睡眠阶段的适宜温度比睡前温度低2—3℃更为适宜，通过所述压力检测模块检测压力变化情况来判定人体是否进入熟睡，确保各个睡眠阶段的适宜温度控制。

附图说明

图1为本实用新型所述床垫的示意图。

图2为本实用新型所述床垫的分区示意图。

图3为本实用新型所述床垫的调节方法流程图。

图4为本实用新型所述床垫的模块结构示意图。

图5为本实用新型所述床垫的水循环结构。

图6为本实用新型所述床垫的温度传感器与压力传感器分布示意图。

具体实施方式

以下实施例结合附图对本实用新型进一步详细描述。

如图1—6所示，一种分区温控智能床垫，包括若干个区域，每个所述区域可进行不同温度的升温或降温。

本实施例中，所述区域的数量为3个，包括第一区域301、第二区域302和第三区域303，对应于人体的肩颈区、躯干区以及下肢部分区，实现确保肩颈区、躯干区以及下肢部分适宜的温度。

如图1所示为本实用新型所述床垫的结构示意图，包括有铺垫层2、温控层3、支撑层4和移动终端5；温控层3分成三个区域；

铺垫层2设置于温控层3上，由透气性好的软质材料制成，例如海绵，所述铺垫层内设置有温度传感器和压力传感器，具体的说，所述第一区域、第二区域和第三区域位置上的铺垫层2内分别设置有温度传感器和压力传感器，以检测人-床之间的温度变化和感应床垫上的压力变化频率。

所述床垫还包括人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、水循环模块、升温/降温控制模块、无线模块和处理模块；

所述人体睡眠阶段监测模块用于感应人体在床垫上的人体翻动频率，并发送至所述处理模块；

所述人体睡眠阶段监测模块包括设置于铺垫层2内部的压力传感器201；

本实施例中，所述压力传感器201设置有八个，具体的，两个所述压力传感器201设置于所述第一区域301上方对应的铺垫层上，两个所述压力传感器201设置于所述第二区域302上方对应的铺垫层上，两个所述压力传感器201设置于所述第三区域303上方对应的铺垫层上；

所述人体睡眠阶段监测模块也是指所述设置于铺垫层2内部的压力传感器201；所述人体睡眠阶段监测模块的原理为：所述处理模块通过获取所述压力传感器201是否收到压力、受到压力的变化频率判定当前人体位置和人体睡眠深浅（或是否准备开始睡眠）；若只有第一区域301和第二区域302上的所述压力传感器201感应到压力，则所述处理模块可以判定使用者是依靠在床的靠背上使用手机或阅读，即未睡眠状态；若所述的第一区域301、第二区域302和第三区域303均到应该压力且压力变化频繁，则所述处理模块可以判定使用者为未睡眠状态；若所述的第一区域301、第二区域302和第三区域303均到应该压力且压力不变或变化频率低（本实施例中，所述压力变化频率低是指压力变化次数小于4次/分钟），则所述处理模块判定使用者为睡眠状态。

所述水循环模块包括若干外部水箱1和设置于每个所述区域内的水管，所述水循环模块用于所述外部水箱1与区域内的水管中的水流通循环；

由于本实用新型所述的区域数量为三个，是指第一区域、第二区域和第三区域，则每个所述区域内部设置有独立的水管，第一区域、第二区域和第三区域内分别设置有第一水管1001、第二水管1002、第三水管1003，每个所述水管均连接至外部水箱1；所述水管排列间距2—4cm，离铺垫层2有一定厚度，厚度在2--3cm之间，确保升温或降温的有效性。

所述外部水箱1包括三组子水箱，每组子水箱包括有第一水箱1011、 1012、1013，所述第一水箱1011、 1012、1013分别连接有第二水箱1021、1022、1023；

所述每个所述第一水箱1011、 1012和第二水箱1021、1022、1023的容量均在250—300ml之间，大容量的水箱延长了使用时间，不需要频繁加水。

所述第一水管1001以“S”形设置于所述第一区域301内，第一水管1001经过所述第一区域301接至所述第一水箱1011，第一水箱连接有所述第二水箱1021，所述第二水箱再接有所述第一水管1001的另一端，形成一个水循环；所述第二水管1002、第三水管1003参与的水循环参见所述第一水管1011参与的水循环，此处不再累述；当然，需要在第一水箱或第二水箱中设置水泵，驱动水流实现循环，为不影响睡眠，水泵为静音水泵；

所述第一水箱用于接收床垫内的回流水，防止降温后的回流水冲入水箱内降低水箱内的水温；所述第二水箱内设置有升温/降温装置，用于向床垫内提供升温或降温后的恒温水；

所述温度监测模块包括设置于床垫上的人-床界面温度监测子模块和设置于所述水箱内的水温监测子模块；

人-床界面温度监测子模块是指分别设置于所述铺垫层2上的若干温度传感器202，本实施例中，温度传感器202的数量为3个，分别设置于所述第一区域301、第二区域302和第三区域303上对应的铺垫层2的位置，用于实时监测人-床界面的温度；

所述温度传感器为热敏电阻，精度在0.1—0.3℃；可在-10—100摄氏度的环境中正常工作；

所述水温监测子模块是指分别设置在所述第二水箱1021、1022、1023的温度传感器（图中未标出），用于监测所述第二水箱1021、1022、1023水的温度；

所述实时监测的人-床界面的温度与监测所述第二水箱1021、1022、1023水的温度发送至所述处理模块；

所述升温/降温模块用于对每个所述外部水箱中的水进行升温或降温；

具体的，所述升温/降温模块包括温度判定子模块，温度预设子模块和设置于所述水箱内的升温/降温装置模块；

所述温度判定子模块用于根据所述第二水箱1021、1022、1023水的温度（水温信号由所述处理模块通过无线模块提供）与当前每个区域上的人-床温度以及用户设定的意向温度，通过处理模块控制所述升温/降温装置模块来对第二水箱1021、1022、1023内的水温进行调节，使得保证每个区域的温度维持在意向温度值；

所述温度预设子模块为一个可交互的MCU，用于设定使用者每个所述区域的意向温度；并传送至所述处理模块，所述处理模块通过所述无线模块发送信号，控制所述升温/降温装置模块对水箱内的水温进行调整，保证每个区域的温度维持在意向温度值；

所述升温/降温装置模块103分别设置于第二水箱1021、1022、1023内，升温/降温装置模块103是指电加热丝和半导体制冷片；

所述升温/降温模块还可以包括有个性化温度设定子模块，满足使用者对温度有热舒需求时，可以转到个性化温度设定子模块，用户可以通过移动终端设备5（所述移动终端5可是遥控器，用于设定每个区域的温度值；）相应的界面设定个体的目标温度，可以设定不同睡眠阶段，床垫本体上不同区域的目标温度。进而，输入的目标温度会反馈至处理模块，处理模块调控电加热丝或半导体制冷片进行睡眠过程中的温度调节，使其温度一直维持在设定目标温度范围中。

所述无线模块用于人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、升温/降温控制模块和无线模块以及处理模块之间的信号传输；

所述处理模块可以是微型电脑；无线模块是指微型电脑上接的WiFi网络发生器。

一种如所述的床垫的调节方法，包括以下步骤：

步骤A：在所述温度预设子模块上设定使用者的意向温度，睡前进行预热；

步骤B：人体上床后，每个所述区域上设置的压力传感器感应对应区域上的压力变化，若压力变化减少，则所述处理模块判定当前人体进入熟睡阶段，控制所述升温/降温模块对每个外部水箱进行降温2—3℃；

步骤C：经过设定时长的睡眠时间后，所述处理模块控制所述升温/降温模块对每个外部水箱进行升温2—3℃。

本实用新型所述床垫的区域数量为三个，实现确保肩颈区、躯干区以及下肢部分适宜的温度，肩颈区、躯干区以及下肢部分区为本实用新型所述床垫的第一区域、第二区域和第三区域；

所述第一区域需要控制温度在28—30℃之间；所述第二区域需要控制温度在26—28℃之间；所述第三区域需要控制温度在30—32℃之间；

整个运行过程是：睡觉前30min开启预热（预热温度是指使用者在所述温度预设子模块中设定的温度），进行人-床界面的温度的升温/降温（所述第一区域需要控制温度在28—30℃之间；所述第二区域需要控制温度在26—28℃之间；所述第三区域需要控制温度在30—32℃之间）；每个或部分所述压力传感器感应到压力，即检测到人体躺在床上，若所述压力传感器监测到压力信号变化未有明显减少时，保持原先温度；若所述压力传感器监测到压力信号变化减少，即人体活动次数减少时，所述处理模块控制升温/降温模块将第二水箱中的水温下降2—3℃，即切换到熟睡时适宜的温度值（所述第一区域需要控制温度在26—28℃之间；所述第二区域需要控制温度在24—26℃之间；所述第三区域需要控制温度在28—30℃之间）；所述处理模块设定人在床上睡眠时间持续6.5h—7h时，温度随之上升（所述第一区域需要控制温度在28—30℃之间；所述第二区域需要控制温度在26—28℃之间；所述第三区域需要控制温度在30—32℃之间），确保其清醒时有个舒适温暖的人-床界面温度。

本实用新型不限于上述实施例，本领域内的技术人员可在所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种分区温控智能床垫，其特征在于，包括若干个区域，每个所述区域可进行不同温度的升温或降温，所述床垫还包括人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、水循环模块、升温/降温控制模块、无线模块和处理模块；

所述人体睡眠阶段监测模块用于感应人体在床垫上的翻动频率，并发送至所述处理模块；

所述温度监测模块用于监测人-床之间的温度，并发送至所述处理模块；

所述水循环模块包括若干外部水箱和设置于每个所述区域内的水管，所述水循环模块用于所述外部水箱与区域内的水管中的水流通循环；

所述升温/降温模块用于对每个所述外部水箱中的水进行升温或降温；

所述无线模块用于人体睡眠阶段监测模块、温度监测模块、升温/降温控制模块和无线模块以及处理模块之间的信号传输；

所述处理模块用于根据人体分布位置、翻动频率判定人体睡眠深度；并根据人体睡眠深度控制所述升温/降温模块用于对床垫进行升温或降温，所述人体睡眠阶段监测模块包括设置于每个所述区域上的压力传感器，所述压力传感器用于感应每个区域上的压力变化情况。

2.根据权利要求1所述的一种分区温控智能床垫，其特征在于，所述温度监测模块包括设置于床垫上的人-床界面温度监测子模块和设置于所述水箱内的水温监测子模块；

所述人-床界面温度监测子模块用于监测人-床垫界面的温度并发送给所述处理模块；所述水温监测子模块用于监测水箱内的水温并发送至所述处理模块。

3.根据权利要求1所述的一种分区温控智能床垫，其特征在于，所述升温/降温控制模块包括温度判定子模块，温度预设子模块和设置于所述水箱内的升温/降温装置模块；

所述温度预设子模块用于设定每个所述区域的使用者的意向温度；

所述温度判定子模块用于根据设定的意向温度与水箱内的温度判定当前温度是否满足使用者的意向温度，并反馈给所述处理模块。

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