CN214909484U - 一种智能床垫控制系统及其适用于卧床老人的床垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能床垫控制系统及其床垫，该床垫适用于卧床老人的智能床垫；包括护理床垫主体、遥控装置、下位机；所述遥控装置通过无线通信实现与下位机之间的信号传输；其特征为：所述护理床垫主体上设置气柱装置、温湿度调节模块；所述气柱装置通过下位机对充气流量模块的控制实现气柱中气体容量的控制；所述温湿度调节模块通过护理床垫主体上设置的温湿度检测器与下位机通信实现护理床垫主体温度、湿度的控制。与现有技术相比，本实用新型具有恒定温、湿度，安全保暖，促进血液循环，降低卧床老人压疮发生，提高其生活质量等特点。

Description

一种智能床垫控制系统及其适用于卧床老人的床垫

技术领域

本实用新型涉及一种适用于卧床老人的智能床垫控制系统及其床垫，属于传统控制系统及其控制系统的应用。

背景技术

随着老龄化进程加快，因失能导致长期卧床老人的生活照护问题越显急迫。卧床患者是指除因检查、治疗等需要床旁站立或乘坐轮椅外，其维持基本生理需求的活动（饮食、排泄等）均须在床上进行者。有研究显示表明，人一生有1/3的时间都花在床上，卧床失能老年人其卧床时间更长，由此可见，一款可调控温湿度、防压疮床垫在卧床老人生活中至关重要。一款可调控温湿度、防压疮床垫装置设计，能优化卧床老人的生活护理，减少卧床并发症的发生，充分保护皮肤屏障的作用，促进血液循环，提高其带病生存质量。

人体处于不同卧位时身体各部分受到的压力不同。仰卧位时，通常肩背部承受的压力为25%，骨盆区承受的压力为22%。传统的护理床垫装置无法根据身体各部位所受到的压力进行调节，如果长时间减压不及时，会导致褥疮的发生。而现有技术中，老年护理恒温床垫有其不足。首先，是整张床体恒温设置，并未考虑到卧床老人皮肤屏障的湿度问题，这将导致卧床老人皮肤隐性失水增加，反过来说，皮肤干燥缺水又会导致皮肤屏障保护作用减弱。其次，没有按照人体工程学原理同时兼顾减压与恒温湿三重功效。

现有技术，如中国专利申请（申请号：CN2018100544441，公开号：CN108175662 A）公开一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩护理床垫，所述护理床垫包括本体和内置功能电路，所述内置功能电路包括控制器、人体数据采集单元、气动单元和理疗单元；所述人体数据采集单元用于采集人体在不同睡姿情况下不同部位对护理床垫的压力值，所述气动单元用于调整在不同睡姿情况下人体和床垫接触部位的相对位置和接触面积，所述理疗单元用于对人体不同部位进行热敷和理疗，所述控制器用于控制所述气动单元和理疗单元的运行状态；所述理疗单元、气动单元、人体数据采集单元和所述控制器连接。

然而，该现有技术仅仅是通过内置LMS算法的MCU可适配不同睡姿并做出对应睡姿下的气囊的逻辑控制，根据压力分布信息自动调整按摩部位和按摩强度，并没有对患者使用该床垫时采集更多的床垫信息，如湿度信息，也没有采用遥控器实现远端遥控功能，不利于床垫的推广。

如中国专利（申请号：CN201720609147x，公开号：CN207532506U）公开一种防压疮护理床垫、包括床垫本体、充气软管、通气主管道、第一充气支管、第二充气支管、充气主管道、通充气装置、充充气装置和设有通气孔的通气管；床垫本体设有横向贯穿床垫本体的孔道，每一根通气管和充气软管分别对应一条孔道并穿设于该条对应的孔道中，通气管和充气软管交替分布；通充气装置通过与所有通气管连通的通气主管道为所有通气管输气；充充气装置通过充气主管道分别与第一充气支管和第二充气支管连接，并分别为第一充气软管组中的所有充气软管以及第二充气软管组中的所有充气软管充气，第一充气软管组中的充气软管和第二充气软管组的充气软管交替分布。中国专利（申请号：CN2019211596740，公开号：CN211067602U）公开一种护理床垫，包括：第一床垫体(1)，和设于所述第一床垫体(1)下方的第二床垫体(2)，及设于所述第一床垫体(1)及所述第二床垫体(2)之间的通风管路(3)及充气管路(4)；于所述第一床垫体(1)上阵列布置有多个球面状的弹性凸起(12)，并于各所述弹性凸起(12)内均设有气囊，于相邻两个所述弹性凸起(12)间设有换气槽(11)，所述通风管路(3)的出风口设于所述换气槽(11)的底部，所述充气管路(4)的末端设于所述弹性凸起(12)的下方，并与所述气囊(5)连通，且所述弹性凸起(12)被构造为可随其内的所述气囊(5)充气压力的不同，而沿所述第一床垫体(1)的高度方向移动。再如，中国专利申请（申请号：CN201710393202，公开号：CN107174439 A）公开一种可拆卸防压疮护理床垫，包括床垫本体和床垫套，床垫本体上设有与其表面可拆卸连接的充气囊，该充气囊的数量为两个以上，呈阵列分布，并且奇数排与偶数排错位排列，床垫本体上设有充放气机构和通气机构；床垫套主要由套筒组成，六个套筒彼此两两可拆卸连接以围成一个正六边形镂空；二个以上正六边形镂空组成一个镂空排，两排以上镂空排并排组成床垫套；当床垫套套盖于床垫本体上时，每一个充气囊对应一个正六边形镂空并穿设于相对应的正六边形镂空中。

然而，上述现有技术，都是在床垫上设置气囊、压力传感器等技术手段实现对使用者对不同接触微的按摩、促进接触部的血液循环作用，然而，上述现有技术的功能、作用并不完善，如床垫温湿度的采集控制、人机交互的设置等人性化设置，从而使应用者体验不佳，有待于进一步改进设计。

再如，现有技术中国专利申请（申请号：CN2018107228869，公开号：CN110680112 A）公开一种床垫装置，床垫装置包括：一舒适材料层；一第一支撑材料层，所述舒适材料层设置在所述第一支撑材料层上；以及一第二支撑材料层，所述第一支撑材料层设置在所述第二支撑材料层上，其中，所述第一支撑材料层包括多个弹性区域，其中，每一弹性区域包括多个气囊，其中，每一弹性区域中的所述多个气囊是以矩阵式排列，相邻的两个气囊通过至少一传输管进行连接，每一弹性区域中的所述多个气囊通过一充气模块的一充气帮浦进行压力调控；其中，所述第一支撑材料层的所述多个弹性区域，可以通过所述充气模块的所述充气帮浦分别进行压力调控。

然而，该现有技术设置的气囊结构而不是气柱结构，同时对湿度监测及其加湿手段并没有记载，仅仅记载了设置湿度传感器检测湿度，如何对检测结果进行加湿处理没有阐述。

此外，再如CN108066052A公开的一种止鼾充气床垫、CN105231717A公开一种可智能调节软硬度的床垫、CN206687507U公开一种可控温度的姿态自适应床垫、CN108065672A公开一种自适应充气保护脊床垫、CN207319014U公开一种基于智能家居的体感控制床垫及其使用该床垫的床等等，虽然现有技术中对传统的床垫增加了不同的技术手段以利于使用者身体健康，但是，上述现有技术采取的技术方案都或多或少的存在床垫的结构设计或结构的控制手段的不足，从而导致使用者体验感不太理想，有待于进一步对其改进。

实用新型内容

本实用新型实用新型一种适用于卧床老人的智能床垫控制系统及其床垫，以解决背景技术中的不足。

本实用新型技术方案如下：

一种适用于卧床老人的智能床垫控制系统，包括护理床垫主体、遥控装置、下位机；所述遥控装置通过无线通信实现与下位机之间的信号传输；其特征为：所述护理床垫主体上设置气柱装置、温湿度调节模块；所述气柱装置通过下位机对充气流量模块的控制实现气柱中气体容量的控制；所述温湿度调节模块通过护理床垫主体上设置的温湿度检测器与下位机通信实现护理床垫主体温度、湿度的控制；所述气柱装置，包括多个气柱单元，所述气柱单元设置在床垫主体躺卧人体的肩背部和臀部区域；所述气柱单元设计为蜂窝格状气柱透气减压结构；所述温湿度调节模块包括与下位机连接的蒸汽发生器、加热装置，下位机通过温、湿度检测器监控床垫主体的温度和湿度，并将监测结果上传到遥控装置。

优选为：所述气柱装置中包括压力检测模块，所述压力检测模块与下位机连接，并将检测信息上传到遥控装置。

优选为：所述充气流量模块包括充气流量感测器、气体控制装置、直流继电器；所述充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置依次连接；所述充气流量感测器通过下位机与遥控装置实现信号传输；所述气体控制装置包括打气、抽气装置，该打气、抽气装置通过下位机对直流继电器的控制实现对气柱的打气和抽气。

优选为：所述遥控装置为掌上电脑、手机终端。

本实用新型还公开一种适用于卧床老人的智能床垫，包括上述智能床垫控制系统，其特征为：所述智能床垫包括下层垫布、上层网布以及位于下层垫布与上层网布之间的中间隔布，下层垫布与所述中间隔布之间设置有与下位机电连接的发热管一，所述中间隔布与所述上层网布之间设置有与所述蒸汽发生器连通的加湿管以及与下位机电连接的温、湿度检测器，所述上层网布形成有多个透气孔，所述加湿管的管壁设置有多个通气孔，所述加湿管内设置有发热管二及与下位机电连接的湿度检测器，所述发热管二的一端与下位机电连接，另一端延伸至所述加湿管的末端。

优选为：所述下层垫布、上层网布以及中间隔布均采用竹炭纤维材质。

优选为：所述护理床垫主体由竹炭纤维和聚氨酯海绵组合而成，床垫主体外套面料由棉布及无纺布制成。

有益效果：本实用新型具有恒定温、湿度，安全保暖，促进血液循环，降低卧床老人压疮发生，提高其生活质量等特点。

附图说明

图1是本实用新型区域结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是图1的右侧剖视图。

图4为本实用新型控制系统结构示意图。

其中： 1 头部区域； 2 腰背臀部区域； 3 足部区域 ； 4 遥控装置； 5 气柱装置； 6下位机； 7 温湿度调节模块； 8 温湿度层。

具体实施方式

一种智能床垫控制系统，包括护理床垫主体、遥控装置、下位机；所述遥控装置通过无线通信实现与下位机之间的信号传输；其特征为：所述护理床垫主体上设置气柱装置、温湿度调节模块；所述气柱装置通过下位机对充气流量模块的控制实现气柱中气体容量的控制；所述温湿度调节模块通过护理床垫主体上设置的温.湿度检测器与下位机通信实现护理床垫主体温度、湿度的控制。所述气柱装置包括多个气柱单元，所述气柱单元设置在床垫主体躺卧人体的肩背部和臀部区域（其他区域并没有设置气柱，其目的一方面是为了节约成本，另一方面是仅仅对肩背部、臀部特定部位设置气柱实现气体的精确控制）；所述气柱单元设计为蜂窝格状气柱透气减压结构。所述气柱装置中包括压力检测模块，所述压力检测模块与下位机连接，并将检测信息上传到遥控装置。所述充气流量模块包括充气流量感测器、气体控制装置、直流继电器；所述充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置依次连接；所述充气流量感测器通过下位机与遥控装置实现信号传输；所述充气流量模块包括充气流量感测器、气体控制装置、直流继电器；所述充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置依次连接；所述充气流量感测器通过下位机与遥控装置实现信号传输；所述气体控制装置包括打气、抽气装置，该打气、抽气装置通过下位机对直流继电器的控制实现对气柱的打气和抽气。所述温湿度调节模块包括与下位机连接的蒸汽发生器、加热装置；下位机通过温、湿度检测器监控床垫主体的温度和湿度，并将监测结果上传到遥控装置。

本实用新型智能床垫控制系统工作原理如下：

根据人体承受压力的分布，在床垫肩背部、骨盆部区域设计蜂巢格状气柱（注意不是气囊，气柱与气囊存在本质区别）透气减压设计，在使用者背部区域及臀部区域相对应的位置，同时设置感压分布信息的压力检测模块（压力传感器），以及与上述处理模块电连接的包括多个气柱单元（不是气囊单元，经过本领域技术人员长期实验证明，气囊与人体表面接触面大，不易精确控制和监测气囊内气体的多少）。压力检测模块设置在支撑装置的一侧，压力值的设定包括多个气柱单元中的每一个的压力值。通过上述设计，下位机可以实时采集使用者在不同睡姿情况下不同部位对床垫的压力值，同时通过充气流量模块用于调整在不同睡姿情况下使用者和床垫接触部位的相对位置和接触面积。

充气流量模块包括充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置、直流继电器；所述充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置依次连接；所述气体控制装置包括打气、抽气装置，该打气、抽气装置通过下位机对直流继电器的控制实现对气柱的打气和抽气；该充气流量感测器用于监测气柱装置的气体多少。下位机中包括中央处理器和存储器，所述中央处理器运用LMS算法判断人体睡姿来调节气柱装置中气柱的充、放气体多少；存储器用于存储患者各分区的标准压力值、睡姿数据和气柱充放气量；直流继电器和中央处理器、充、抽充气装置连接，所述中央处理器和压力检测模块、充气流量感测器连接。

充气流量模块与控制部件的工作过程如下：当使用者躺卧于床垫上时，压力检测模块检测背部区域及臀部对床垫的压力大小，并将压力检测值上传到下位机的中央处理器中，中央处理器根据使用者不同区域的压力值判断出人体的睡姿情况，根据睡姿情况匹配使用者对应区域气柱充气、放气的多少。当压力检测模块检测到使用者平躺状态下的肩背部或臀部区域的压力值大于预设阀值时，下位机中的中央处理器发送检测指令给遥控装置，如果遥控装置反馈控制指令，中央处理器通过控制直流继电器一接通气体控制装置，对肩背部和/或臀部区域对应部位的气柱进行充气，由充气流量感测器时时监控气柱充气状态，并将监控结果及时反馈给中央处理器，当检测到气柱充气量已达到气柱适合充气量时，中央处理器断开直流继电器一与气体控制装置连接，如果需要对充气柱实现放气操作，中央处理器接通另一直流继电器二实现对气体控制装置的控制，从而对气柱放气，直至充气流量感测器监控到气柱已到达适合的放气量为止，同时，将该使用者肩背部、臀部的压力值、对应部位的气柱充气量、睡姿数据将存入中央处理器的存储器中，实现存储记忆，以便该使用者再次使用该床垫时，直接将存储器中存储该使用者的参数调出并对床垫应用参数进行对应处理。需要说明的是，对于压力预设阀值等参数可通过前期的反复的实验过程中取得，选择不同体型的实验者躺卧于床垫上，模拟不同的睡姿，并对不同睡姿下的肩背部以及臀部等部位的压力值、气柱充、放气体的大小进行存储和分析，得出人体对应姿态下的压力预设阀值。

本实用新型对智能床垫实现温湿度调节，可以采用并借鉴现有技术（申请号：CN2020104333521），温湿度调节采用的温湿度调节模块包括与下位机连接的蒸汽发生器、加热装置；下位机通过温、湿度检测器监控到当前的温度和湿度，并将监测结果上传到遥控装置，由遥控装置发出控制指令反馈给下位机以实现下位机对蒸汽发生器、加热装置的控制，进而实现温、湿度的控制。

本实用新型智能床垫温湿度调节过程如下：

该智能床垫包括下层垫布、上层网布以及位于下层垫布与上层网布之间的中间隔布，下层垫布与所述中间隔布之间设置有与控制板电连接的发热管一，所述中间隔布与所述上层网布之间设置有与所述蒸汽发生器连通的加湿管以及与下位机电连接的温、湿度检测器，所述上层网布形成有多个透气孔，所述加湿管的管壁设置有多个通气孔，所述加湿管内设置有发热管二及与下位机电连接的湿度检测器，所述发热管二的一端与下位机电连接，另一端延伸至所述加湿管的末端。此外，温湿度调节模块还包括水箱以及设置于蒸气发生器与水箱之间的电磁阀，该电磁阀通过下位机控制其导通关闭。

使用时，下位机通过温、湿度检测器监测出当前的温度和湿度，例如当监测出当前温度低于设定的温度值时，下位机将监控结果上传到遥控装置，如果此时床垫需要加热，则遥控装置发出加热指令给下位机，下位机接到加热指令后，控制发热管一加热，直至当前温度达到所设定的温度值时，发热管一停止加热。

当检测出当前湿度低于设定的湿度值时，下位机将监控结果上传到遥控装置，如果此时床垫有加湿需求，则遥控装置发出加湿指令给下位机，下位机接到加湿指令后启动蒸气发生器，使其向加湿管传输水蒸气，以使加湿管内形成一股湿度较高的气流即提高了加湿管内空气的湿度；当加湿管内的湿度检测器感应到输入的水蒸气时(阻抗变小)，下位机控制蒸汽发生器停止工作，并控制加湿管内的发热管二发热，此时靠发热管二提供的热量，一方面可以使得加湿管内的水分再次蒸发成气态形式，另一方面使得加湿管内的水蒸气经过通气孔慢慢往床垫的内部空间扩散，从而提高床垫内部空气的湿度；然后水蒸气再经过上层网布的透气孔扩散到床垫的外部，从而提高了睡眠环境(例如被窝的内部空间)的空气湿度，从而防止或减轻使用者皮肤干燥破裂等症状；当湿度传感器感应到加湿管内空气变得干燥时即空气的湿度降低至较低水平时(阻抗变大)，下位机会再次启动蒸汽发生器，然后循环上述加湿流程，通过多次启动蒸汽发生器和发热管二来缓慢改善当前睡眠环境的湿度，直至湿度检测器检测出的湿度达到所设定的湿度值。

遥控装置的工作过程，当使用者使用床垫时，下位机通过无线传输将床垫信息参数上传到遥控装置，如果遥控装置需要控制床垫调整参数，遥控装置将控制指令通过无线传输方式实现对下位机的指令发送。遥控装置可以使用本领域公知的诸如遥控器、掌上电脑、手机终端等设备。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种智能床垫控制系统，包括护理床垫主体、遥控装置、下位机；所述遥控装置通过无线通信实现与下位机之间的信号传输；其特征为：所述护理床垫主体上设置气柱装置、温湿度调节模块；所述气柱装置通过下位机对充气流量模块的控制实现气柱中气体容量的控制；所述温湿度调节模块通过护理床垫主体上设置的温、湿度检测器与下位机通信实现护理床垫主体温度、湿度的控制；所述温湿度调节模块包括与下位机连接的蒸汽发生器、加热装置；下位机通过温、湿度检测器监控床垫主体的温度和湿度，并将监测结果上传到遥控装置；所述气柱装置包括多个气柱单元，所述气柱单元设置在床垫主体躺卧人体的肩背部和臀部区域；所述气柱单元设计为蜂窝格状气柱透气减压结构。

2.根据权利要求1所述的智能床垫控制系统，其特征为：所述气柱装置中包括压力检测模块，所述压力检测模块与下位机连接，并将检测信息上传到遥控装置。

3.根据权利要求1所述的智能床垫控制系统，其特征为：所述充气流量模块包括充气流量感测器、气体控制装置、直流继电器；所述充气流量感测器、气柱装置和气体控制装置依次连接；所述充气流量感测器通过下位机与遥控装置实现信号传输；所述气体控制装置包括打气、抽气装置，该打气、抽气装置通过下位机对直流继电器的控制实现对气柱的打气和抽气。

4.根据权利要求1所述的智能床垫控制系统，其特征为：所述遥控装置为掌上电脑、手机终端。

5.一种适用于卧床老人的床垫，包括上述权利要求1-4任一所述的智能床垫控制系统，其特征为：所述智能床垫包括下层垫布、上层网布以及位于下层垫布与上层网布之间的中间隔布，下层垫布与所述中间隔布之间设置有与下位机电连接的发热管一，所述中间隔布与所述上层网布之间设置有与蒸汽发生器连通的加湿管以及与下位机电连接的温、湿度检测器，所述上层网布形成有多个透气孔，所述加湿管的管壁设置有多个通气孔，所述加湿管内设置有发热管二及与下位机电连接的湿度检测器，所述发热管二的一端与下位机电连接，另一端延伸至所述加湿管的末端。

6.根据权利要求5所述的一种适用于卧床老人的床垫，其特征为：所述下层垫布、上层网布以及中间隔布均采用竹炭纤维材质。

7.根据权利要求5所述的一种适用于卧床老人的床垫，其特征为：所述护理床垫主体由竹炭纤维和聚氨酯海绵组合而成，床垫主体外套面料由棉布及无纺布制成。

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