CN220327178U - 一种智能医学多气囊系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能医学多气囊系统，该系统包括交互装置和多气囊控制装置，交互装置包括远程控制机和无线通信模块主机，多气囊控制装置包括无线通信模块从机、第一控制器、第二控制器、心率血氧传感器、温度传感器、气压传感器、压力传感器、驱动模块、充放气模块和多气囊单元，第一控制器可获取各传感器发送的心率血氧数据、体温数据和胸部起伏频率数据，并处理得到睡眠指标，发送至远程控制机进行显示，第二控制器可根据获取的气压和压力数据得到用户睡姿，并控制驱动模块和充放气模块对多气囊单元进行充放气。本实用新型可根据用户睡姿实时充放气囊，对气囊进行自动调节提高用户体验，并可实现各项睡眠指标检测和睡眠质量评估。

Description

一种智能医学多气囊系统

技术领域

本实用新型涉及生活用品技术领域，尤其涉及一种智能医学多气囊系统。

背景技术

目前，用户为改善睡眠或者增加睡眠体验，多采用包括多气囊装置的床垫，该床垫可以通过移动终端如手机发送指令来控制床垫中气囊的软硬程度，但是此方法过于繁琐，需要通过手机依次对床垫中的多个气囊进行调节，整体感受较差。

并且，用户晚上睡眠多存在翻身的习惯，传统的多气囊装置无法实时检测用户的睡姿，所以无法根据用户的睡眠习惯对床垫进行控制，所以对于用户晚上睡眠存在翻身的问题，无法得到很好的解决。另外，传统的多气囊装置无法检测用户整晚睡眠的体温、心率和血氧等医学指标，且无法对用户整晚的睡眠质量进行一个总体评估。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种智能医学多气囊系统，该系统能够根据采集到的压力值和气压值判断用户的睡姿，以根据睡姿实时充放气囊，对气囊进行自动调节，提高用户体验，并且还可实现各项医学指标的检测和睡眠质量评估。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种智能医学多气囊系统，包括：

交互装置，所述交互装置包括远程控制机和无线通信模块主机，所述远程控制机和所述无线通信模块主机连接；

多气囊控制装置，所述多气囊控制装置包括无线通信模块从机、第一控制器、心率血氧传感器、温度传感器和多气囊单元，所述无线通信模块从机与所述无线通信模块主机无线连接，所述无线通信模块从机、心率血氧传感器和温度传感器分别与所述第一控制器连接，所述心率血氧传感器设置在所述多气囊单元中手部气囊的上表面，所述温度传感器设置在所述多气囊单元的上表面；

其中，所述心率血氧传感器和温度传感器分别用于获取用户的心率血氧信息和体温信息，并发送至所述第一控制器，以便所述第一控制器根据所述心率血氧信息和体温信息得到用户睡眠状态信息，并通过所述无线通信模块从机和无线通信模块主机发送至所述远程控制机上进行可视化显示。

优选的，所述多气囊控制装置还包括第二控制器、气压采集模块、压力采集模块、多个气压传感器和多个压力传感器，所述第二控制器与所述第一控制器连接，多个气压传感器和压力传感器分别通过所述气压采集模块和压力采集模块与所述第二控制器连接，多个压力传感器中的至少一个压力传感器设置在所述多气囊单元中胸部气囊的上表面，多个气压传感器和其它压力传感器均设置在所述多气囊单元中各气囊的下表面；

其中，所述气压采集模块和压力采集模块分别通过所述多个气压传感器和压力传感器获取用户身体各关节的受力信息和胸部起伏频率信息，并通过所述第二控制器发送至所述第一控制器处理得到用户睡姿和睡眠状态信息，以及通过所述第一控制器和所述无线通信模块从机将各信息发送到所述交互装置上进行可视化显示。

优选的，所述第二控制器还根据确定的用户睡姿信息输出充放气指令，所述系统还包括：驱动模块和充放气模块，所述驱动模块与所述充放气模块连接，所述驱动模块用于根据所述充放气指令驱动所述充放气模块对所述多气囊单元中的气囊进行充放气。

优选的，所述充放气模块包括多个气泵和多个电磁阀，所述气泵和所述电磁阀通过三通气管与所述多气囊单元中的气囊连接。

优选的，该系统还包括电源模块，分别与所述交互装置和所述多气囊控制装置连接，用于向所述交互装置和所述多气囊控制装置的各模块供电。

优选的，所述远程控制机和所述无线通信模块主机通过双绞线连接，所述第一控制器和所述无线通信模块从机通过双绞线连接。

优选的，所述心率血氧传感器和所述温度传感器均与所述第一控制器通过IIC总线连接。

优选的，所述第一控制器、气压采集模块和压力采集模块均与所述第二控制器通过UART总线连接。

本实用新型至少具有以下技术效果：

本实用新型可通过设置在多气囊单元中胸部气囊上的压力传感器以及设置在多气囊单元中各气囊下表面的气压传感器和其它压力传感器获取用户身体各关节的受力信息和胸部起伏频率信息，本实用新型还可通过设置在手部气囊上的心率血氧传感器和设置在多气囊单元中气囊上表面的温度传感器获取用户的心率血氧和体温信息，其中用户身体各关节的受力信息可便于处理得到用户的睡姿信息，从而便于第二控制器根据睡姿信息控制驱动模块驱动充放气模块对气囊进行充放气，实现根据睡姿对气囊的自动调节；本实用新型获取的胸部起伏频率信息、心率血氧和体温信息还可便于确定用户的睡眠状态信息，实现睡眠医学指标的检测，并且通过睡姿信息确定用户的翻身次数等状态信息，从而实现睡眠质量评估；本实用新型还可实现睡眠医学指标和睡姿信息的可视化显示。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能医学多气囊系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实施例的一种智能医学多气囊系统。

图1为本实用新型实施例的智能医学多气囊系统的整体结构示意图。如图1所示，该智能医学多气囊系统100包括交互装置10和多气囊控制装置20，其中，交互装置10包括远程控制机11和无线通信模块主机12，远程控制机11和无线通信模块主机12连接；多气囊控制装置20包括无线通信模块从机21、第一控制器22、心率血氧传感器23、温度传感器24和多气囊单元25，无线通信模块从机21与无线通信模块主机12无线连接，无线通信模块从机21、心率血氧传感器23和温度传感器24分别与第一控制器22连接，心率血氧传感器23设置在多气囊单元25中手部气囊的上表面，温度传感器24设置在多气囊单元25中气囊的上表面。

其中，心率血氧传感器23和温度传感器24分别用于获取用户的心率血氧信息和体温信息，并发送至第一控制器22，以便第一控制器22根据心率血氧信息和体温信息得到用户睡眠状态信息，并通过无线通信模块从机21和无线通信模块主机12发送至远程控制机11上进行可视化显示。

需要说明的是，上述通信链路描述主要用于对各模块的功能限定，其用于线路构造说明，描述各模块的信息流向，其涉及到的方法如根据心率血氧信息和体温信息得到用户睡眠状态信息为现有技术，本实施例并不涉及方法改进，主要是通过通信链路描述以说明清楚各模块的连接关系，使之成为一个新的系统产品。

本实施例中，远程控制机11可为个人计算机或者手机、平板等移动终端设备，此处不做具体限定。远程控制机11和无线通信模块主机12，以及第一控制器22和无线通信模块从机21均通过双绞线连接。心率血氧传感器23和温度传感器24均与第一控制器22通过IIC总线(一种串行通信总线)连接。

本实施例中的心率血氧传感器23可采用MAX30100型号心率血氧传感器模块，该模块可以同时测量心率和血氧信息，然后通过IIC总线输入到第一控制器22中。本实施例中的温度传感器可采用MAX30205型号的体温传感器模块，其可将获取的用户体温信息，通过IIC总线输入至第一控制器22中。本实施例中的第一控制器22和下述的第二控制器26均使用拥有ARM(处理器)内核的STM32F407型号的最小系统来控制，其中第一控制器22的ARM内核可读取心率血氧传感器23采集到的用户的心率血氧数据，并用来处理得到用户睡眠的各项指标。

请继续参考图1，该多气囊控制装置20还包括第二控制器26、气压采集模块27、压力采集模块28、多个气压传感器29和多个压力传感器30，第二控制器26与第一控制器22连接，多个气压传感器29和压力传感器30分别通过气压采集模块27和压力采集模块28与第二控制器26连接，多个压力传感器30中的至少一个压力传感器30设置在多气囊单元25中胸部气囊的上表面，多个气压传感器29和其它压力传感器30均设置在多气囊单元25中各气囊的下表面。

其中，气压采集模块27和压力采集模块28分别通过多个气压传感器29和压力传感器30获取用户身体各关节的受力信息和胸部起伏频率信息，并通过第二控制器26发送至第一控制器22处理得到用户睡姿和睡眠状态信息，以及通过第一控制器22和无线通信模块从机21将各信息发送到交互装置10上进行可视化显示。

本实施例中，可在各气囊的下表面，例如分别位于床垫的左边、中间和右边放置多个气压传感器29和压力传感器30，以便于测量用户各关节受力情况，然后在胸部气囊上表面单独放置一个压力传感器30，以便于测量胸部起伏频率，从而测量得到用户呼吸频率。

本实施例中，第一控制器22、气压采集模块27和压力采集模块28均与第二控制器26通过UART总线(一种通用串行数据总线)连接。第二控制器26可通过压力采集模块28获取压力传感器30发送的胸部起伏频率信息，并且将胸部起伏频率信息发送至第一控制器22，第一控制器22根据胸部起伏频率信息和心率血氧数据综合得到用户的睡眠状态信息。第二控制器26还可通过气压采集模块27和压力采集模块28分别获取多个气压传感器29和其它压力传感器30发送的用户身体各关节的受力信息，然后发送至第一控制器22处理得到用户的睡姿信息，再通过无线通信模块从机21将用户的睡姿信息和睡眠状态信息发送至交互装置10中的远程控制机11上进行可视化显示。

需要说明的是，本实施例中根据用户身体各关节的受力信息处理得到用户的睡姿信息为现有技术，本实施例并不涉及方法改进，上述功能性描述仅用于描述线路构造。

本实施例中，气压传感器29可采用G6P39I型号数字压力传感器，其适用于无腐蚀性气体，其使用IIC协议与气压采集模块27进行通信。压力传感器30采用RFP611型号薄膜传感器，其具有灵敏度高和量程大的优点，可用于测量不同位置的受力情况。

本实施例中，第二控制器26可用于解决第一控制器22串口数量不足的问题。当然，其还可根据确定的用户睡姿信息输出充放气指令，以实现气囊的自适应调节控制。

进一步的，该系统还包括驱动模块31和充放气模块32，驱动模块31与充放气模块32通过导线连接，充放气模块32通过气管与多气囊单元25中的气囊连接。驱动模块31用于根据充放气指令驱动充放气模块32对多气囊单元25中的气囊进行充放气。

本实施例中，充放气模块32包括8个气泵和8个电磁阀，气泵和电磁阀通过三通气管与多气囊单元25中的气囊连接，其中，气泵用于充气，电磁阀用于放气。

需要说明的是，本实施例中的气泵个数和电磁阀个数不作具体限定。本实施例中的气囊可为双口气囊，当然也可为其它结构的气囊，本实施例不对气囊的结构作具体限定。

进一步的，该系统还包括电源模块(图中未显示)，其分别与交互装置10和多气囊控制装置20连接，用于向交互装置10和多气囊控制装置20的各模块供电。本实施例不对电源模块进行限制，一般选择能输出12v的供电电压的电源模块即可，由于需要给多模块供电，所以还可通过转压芯片进行转压，以得到各模块的供电电压。

本实用新型的智能医学多气囊系统的工作原理为：

系统第一次开启时会迅速将各气囊充气到最大值。等到用户使用之后，气压传感器29和压力传感器30会将采集到的数据上传至第二控制器26中，第二控制器26通过上传的压力和气压值确定人体的头部、肩部、腰部、臀部和腿部等各位置关节的受力情况，然后根据受力情况确定睡姿信息，并根据睡姿信息迅速充放气，使得多气囊单元25达到符合人体工程学的最佳角度。

其中，胸部的压力传感器30单独测量胸部压力的变化频率并转换成呼吸频率，然后将采集到的数据上传至第二控制器26，再发送至第一控制器22，同时第一控制器22采集心率血氧传感器23和温度传感器24的数据，并且结合第二控制器26上传的压力和气压数据判断用户此时的睡眠姿势以及睡眠状态。然后，将判断结果通过无线通信模块从机21和无线通信模块主机12上传至远程控制机11进行可视化显示。本实用新型可实时检测用户整晚的心率血氧、体温、呼吸频率等睡眠医学指标数据，并可根据压力和气压数据确定翻身次数、深度睡眠时长、快速眼动时长、浅睡时长以及清醒时长等状态信息，从而可根据该状态信息对用户的睡眠质量进行评估，其中，根据压力和气压数据确定状态信息的方法不涉及方法改进。

另外，当用户心率、血氧和体温发生异常时，第一控制器22迅速记录并且上传至远程控制机11，当单一指标长时间异常时，远程控制机11可迅速发出检测警报信息。当然，用户可根据实际的体验通过远程控制机11中断多气囊的自主调节，并且对单个气囊进行调整，设定偏好值，等到用户下一次启动系统时，便于系统自动根据上一次用户使用情况直接充气到最佳使用状态。

综上所述，本实用新型可通过设置在多气囊单元中胸部气囊上的压力传感器以及设置在多气囊单元中各气囊下表面的气压传感器和其它压力传感器获取用户身体各关节的受力信息和胸部起伏频率信息，本实用新型还可通过设置在手部气囊上的心率血氧传感器和设置在多气囊单元中气囊上表面的温度传感器获取用户的心率血氧和体温信息，其中用户身体各关节的受力信息可便于处理得到用户的睡姿信息，从而便于第二控制器根据睡姿信息控制驱动模块驱动充放气模块对气囊进行充放气，实现根据睡姿对气囊的自动调节；本实用新型获取的胸部起伏频率信息、心率血氧和体温信息还可便于确定用户的睡眠状态信息，实现睡眠医学指标的检测，并且通过睡姿信息确定用户的翻身次数等状态信息，从而实现睡眠质量评估；本实用新型还可实现睡眠医学指标和睡姿信息的可视化显示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种智能医学多气囊系统，其特征在于，包括：

交互装置，所述交互装置包括远程控制机和无线通信模块主机，所述远程控制机和所述无线通信模块主机连接；

多气囊控制装置，所述多气囊控制装置包括无线通信模块从机、第一控制器、心率血氧传感器、温度传感器和多气囊单元，所述无线通信模块从机与所述无线通信模块主机无线连接，所述无线通信模块从机、心率血氧传感器和温度传感器分别与所述第一控制器连接，所述心率血氧传感器设置在所述多气囊单元中手部气囊的上表面，所述温度传感器设置在所述多气囊单元的上表面；

其中，所述心率血氧传感器和温度传感器分别用于获取用户的心率血氧信息和体温信息，并发送至所述第一控制器，以便所述第一控制器根据所述心率血氧信息和体温信息得到用户睡眠状态信息，并通过所述无线通信模块从机和无线通信模块主机发送至所述远程控制机上进行可视化显示。

2.如权利要求1所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述多气囊控制装置还包括第二控制器、气压采集模块、压力采集模块、多个气压传感器和多个压力传感器，所述第二控制器与所述第一控制器连接，多个气压传感器和压力传感器分别通过所述气压采集模块和压力采集模块与所述第二控制器连接，多个压力传感器中的至少一个压力传感器设置在所述多气囊单元中胸部气囊的上表面，多个气压传感器和其它压力传感器均设置在所述多气囊单元中各气囊的下表面；

其中，所述气压采集模块和压力采集模块分别通过所述多个气压传感器和压力传感器获取用户身体各关节的受力信息和胸部起伏频率信息，并通过所述第二控制器发送至所述第一控制器处理得到用户睡姿和睡眠状态信息，以及通过所述第一控制器和所述无线通信模块从机将各信息发送到所述交互装置上进行可视化显示。

3.如权利要求2所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述第二控制器还根据确定的用户睡姿信息输出充放气指令，所述系统还包括：

驱动模块和充放气模块，所述驱动模块与所述充放气模块连接，所述驱动模块用于根据所述充放气指令驱动所述充放气模块对所述多气囊单元中的气囊进行充放气。

4.如权利要求3所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述充放气模块包括多个气泵和多个电磁阀，所述气泵和所述电磁阀通过三通气管与所述多气囊单元中的气囊连接。

5.如权利要求1所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，还包括电源模块，分别与所述交互装置和所述多气囊控制装置连接，用于向所述交互装置和所述多气囊控制装置的各模块供电。

6.如权利要求2所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述远程控制机和所述无线通信模块主机通过双绞线连接，所述第一控制器和所述无线通信模块从机通过双绞线连接。

7.如权利要求2所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述心率血氧传感器和所述温度传感器均与所述第一控制器通过IIC总线连接。

8.如权利要求2所述的智能医学多气囊系统，其特征在于，所述第一控制器、气压采集模块和压力采集模块均与所述第二控制器通过UART总线连接。