TWM555172U - 智慧床墊 - Google Patents

Abstract

本創作係一種智慧床墊，包括多個氣柱、多個閥門、充氣幫浦、多個壓力感測器及控制器。所有氣柱是以相互平行的方式而設置在同一平面上。每個閥門連接至相對應的氣柱，而充氣幫浦連接所有閥門以提供加壓氣體。所有壓力感測器是位於氣柱表面，用以感測壓力而產生壓力感測信號。控制器電氣連接至壓力感測器及閥門，並接收壓力感測信號而轉換成壓力感測值，據以產生閥門控制信號而控制並切換制相對應的閥門成關閉狀態、第一導通狀態或第二導通狀態，進而依據使用者的睡眠姿勢而動態調整整體的厚度及軟硬程度，提供舒適的睡眠、休息環境。

Description

智慧床墊

本創作係有關於一種智慧床墊，尤其是將多個氣柱是以相互平行的方式而設置在同一平面上，並由閥門連接至相對應的氣柱，且利用充氣幫浦連接所有閥門以提供加壓氣體，而配置在氣柱表面上的多個壓力感測器產生壓力感測信號，並由控制器接受且依據壓力感測信號以控制並切換制相對應的閥門成關閉狀態、第一導通狀態或第二導通狀態，進而依據使用者的睡眠姿勢而動態調整整體的厚度及軟硬程度，提供舒適的睡眠、休息環境。

對於行動力較為薄弱的使用者，或是需要長期臥床的病患，很容易因為部分身體長時間壓床而導致血液循環不良，進而發生褥瘡的病症。但是一般居家或傳統醫院中的臥床並不具有主動調整床墊高度或軟硬程度的功能，因此需要專門人員對病患定時翻身、拍背，或按摩，不僅耗費龐大，而且常因人為疏忽而無法達到定時的幫助病患，尤其是，在翻身時，常會因病患的體重，使得專門人員發生失手或自身反而會承受慢性肌骨方面的傷害。

在習用技術中，已有許多業者開發出不同的電動病床以解決上述問題。具體而言，主要是利用電動馬達的推力改變床面的高度，以輔助病患翻身，甚至能利用馬達產生震動以提供適當的按摩功能或拍打背部，四肢，改善特定部位的血液循環。

不過，上述習用技術的電動病床的缺點在於這類裝置的操作方式相當複雜，而且價格昂貴，並不合一般居家使用，再者，也不容易全面更換醫院的現有病房，所以整體的產業利用性並不高。因此，非常需要一種創新的智慧床墊，可直接設置在矽膠墊的下方，並位於床座的上方，所以安裝很簡單，且不需更換整個床座，藉以解決上述習用技術的所有問題。

本創作之主要目的在於提供一種智慧床墊，係用以設置在矽膠墊的下方，並位於床座的上方，主要包括多個氣柱、多個閥門、充氣幫浦、多個壓力感測器以及控制器，用以提供舒適且健康的睡眠、休息環境，尤其是可依據使用者的睡眠姿勢而動態調整整體的厚度及軟硬程度。

具體而言，每個氣柱皆具可膨脹性，且所有氣柱是以相互平行的方式而設置在同一平面上。例如，氣柱是順著使用者躺臥的方向而設置，亦即平行於由床頭到床尾的方向。每個閥門連接至相對應的氣柱，並具有關閉狀態、第一導通狀態及第二導通狀態。充氣幫浦連接至所有的閥門，用以提供加壓氣體。

此外，每個壓力感測器具壓力感測功能，且是位於相對應的氣柱的表面，用以感測壓力而產生對應於壓力感測值的壓力感測信號。

再者，控制器電氣連接至壓力感測器以及等閥門，其中控制器接收來自壓力感測器的相對應壓力感測信號，並且轉換成壓力感測值，同時據以產生閥門控制信號而傳送至相對應的閥門，並將相對應的閥門切換成關閉狀態、第一導通狀態或第二導通狀態。

更加進一步而言，控制器是在壓力感測值低於預設的下限壓力值時，將相對應的閥門切換成第一導通狀態，其中來自充氣幫浦的加壓氣體是經由閥門而傳送至氣柱，藉以提高氣柱的氣體壓力。此外，在壓力感測值高於預設的上限壓力值時，由控制器將相對應的閥門切換成第二導通狀態，其中氣柱內的氣體是經由閥門而洩出，藉以降低氣柱的氣體壓力。再者，當壓力感測值是在下限壓力值以及上限壓力值之間時，或當壓力感測值是等於下限壓力值以及上限壓力值的其中之一時，控制器將相對應的閥門切換成關閉狀態，藉以保持氣柱內的氣體壓力不變。

另外，本創作的智慧床墊還包含多個超音波距離感測模組，而每個超音波距離感測模組皆具有距離感測功能，並電氣連接至控制器，且是位於相對應氣柱的表面。具體而言，超音波距離感測模組包含超音波發射器、超音波接收器以及距離產生器，其中超音波發射器係用以發射原始超音波，而超音波接收器係用以接收經目標物反射後的反射超音波，且由距離產生器依據反射超音波以及原始超音波之間的差異而產生對應於與目標物之間相隔距離的距離感測信號。

再者，控制器接收距離感測信號，並依據距離感測信號以及壓力感測信號以判斷在矽膠墊上的使用者的身體各部位的壓力分佈、睡眠姿勢、身高、呼吸心跳以及血流速度。

由於本創作智慧床墊可依據使用者的睡眠姿勢以動態方式即時調整每條氣柱的壓力值以達到平均壓力，預防使用者因同一部位長時間受擠壓而產生壓瘡或褥瘡。此外，藉控制器交互運算確認壓力感測值以及超音波的距離感測信號，可偵測出使用者的重量偏移數值，並確認使用者的現階段體位，進而運算出實際姿態，適當調整氣柱的壓力值以維持身體平衡，可防止跌落發生。

以下配合圖示及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖及第二圖，分別為本創作實施例智慧床墊的應用實例示意圖及結構示意圖。如第一圖及第二圖所示，本創作實施例的智慧床墊1是設置在矽膠墊A的下方，並位於床座B的上方，且主要包括多個氣柱10、多個閥門20、充氣幫浦30、多個壓力感測器40以及控制器50，具有依據睡眠的臥床姿勢並利用預先設定的參數而動態調節整體厚度、軟硬度的功能，提供舒適的睡眠、休息環境。

具體而言，每個氣柱10皆具可膨脹性，且所有氣柱10是以相互平行的方式而設置在同一平面上。例如，該等氣柱10是順著使用者躺臥的方向而設置，亦即平行於由床頭到床尾的方向。每個閥門20是連接至相對應的氣柱10，並具有關閉狀態、第一導通狀態及第二導通狀態。此外，充氣幫浦30是連接至所有的閥門20，用以提供加壓氣體。

在另一實施例中，智慧床墊1的氣柱10是由第三圖所示的多個氣柱模組11、12、13所組成，或者，再一實施例中的智慧床墊1的氣柱10是由第四圖所示的多個氣柱模組14、15、16所組成。在第三圖中，控制器50可個別控制氣柱模組11~13的壓力，以進行特定照護。舉例來說，要替病人翻身時，控制器50會讓位於病人腰部的氣柱模組12的內部壓力低於氣柱模組11與13的內部壓力，如此一來可以讓照顧者易於幫病人進行翻身。

在第四圖中，控制器50可控制氣柱模組15~17的壓力，以協助照護者對病人進行翻身。舉例來說，將氣柱模組15與16洩氣，使病人身體向病床一側傾斜，方便照護者由氣柱模組17的地方協助病人翻身。此外病人或照顧者可根據病人狀況調整氣柱模組14與18的壓力，使病人有更舒適的睡眠品質。

再者，在第三圖及第四圖的實施例中，每個氣柱模組11~13及14~18皆具有類似魚骨頭的形狀，而且該等氣柱模組11~13及14~18可橫向或縱向排列，或是以矩陣式排列。同時，控制器50可個別控制氣柱模組11~13及14~18的壓力。

此外，每個壓力感測器40具壓力感測功能，且是位於相對應的氣柱10的表面，用以感測壓力而產生壓力感測信號SP。

進一步，控制器50是電氣連接至該等壓力感測器40以及該等閥門20，可為有線或無線方式連接，其中控制器50可接收來自該等壓力感測器40的相對應壓力感測信號SP，並且轉換成壓力感測值，同時據以產生閥門控制信號SC而傳送至相對應的閥門20，並將相對應的閥門20切換成關閉狀態、第一導通狀態或第二導通狀態。

更進一步而言，控制器50是在壓力感測值低於預設的下限壓力值時，將相對應的閥門20切換成第一導通狀態，此時，來自充氣幫浦30的加壓氣體是經由閥門20而傳送至氣柱10，藉以提高氣柱10的氣體壓力。此外，在壓力感測值高於預設的上限壓力值時，可由控制器50將相對應的閥門20切換成第二導通狀態，其中氣柱10內的氣體是經由閥門20而洩出，藉以降低氣柱10的氣體壓力。再者，當壓力感測值是在下限壓力值以及上限壓力值之間時，或當壓力感測值是等於下限壓力值以及上限壓力值的其中之一時，控制器50將相對應的閥門20切換成關閉狀態，藉以保持氣柱10內的氣體壓力不變。

由上述說明可知，閥門20在切換成關閉狀態時，可維持氣柱10的原有形狀，而在第一導通狀態時，可增加氣柱10的高度，並在第二導通狀態時，降低氣柱10的高度，所以整個智慧床墊1的各個局部區域的高度、軟硬程度都可藉控制器50的適當控制而即時調整。

要注意的是，本創作中所有氣柱10可配置成任意組合或分佈密度，比如，中央區域的分佈較緊密，而左右二側的分佈較疏鬆。

再者，本創作的智慧床墊1可進一步包含多個溫度感測器42以及多個加熱器43，係電氣連接至控制器50。每個溫度感測器42具溫度感測功能，是位於相對應氣柱10的上表面，而每個加熱器43具加熱功能，是位於相對應氣柱的下表面。溫度感測器42可產生溫度感測信號ST，並由控制器50接收，且在溫度感測信號ST所對應的溫度小於預設溫度時，用以控制加熱器43而加熱氣柱10的溫度，達到提高溫度的目的，防止溫度過低而造成使用者產生不適感，或避免感冒。

另外，本創作的智慧床墊1還包含多個超音波距離感測模組44，而且每個超音波距離感測模組44皆具有距離感測功能，並以有線或無線的方式電氣連接至控制器50，尤其是配置成位於相對應氣柱10的表面。具體而言，超音波距離感測模組44可為一般習用的超音波模組，並包含超音波發射器、超音波接收器以及距離產生器(圖中未顯示)，其中超音波發射器係用以發射原始超音波，而超音波接收器係用以接收經目標物(比如位於矽膠墊A上的使用者)反射後的反射超音波，且由距離產生器依據反射超音波以及原始超音波之間的差異而產生對應於與目標物之間相隔距離的距離感測信號SD。

控制器50接收距離感測信號SD，並依據距離感測信號SD以及壓力感測信號SP以判斷在矽膠墊A上的使用者的身體各部位的壓力分佈、睡眠姿勢、身高、呼吸心跳以及血流速度。

本創作的特點在於可依據使用者的睡眠姿勢以動態方式即時調整每條氣柱的壓力值以達到平均壓力，預防久病的使用者因同一部位長時間受擠壓，導致局部性血液循環不良而產生褥瘡。例如，當使用者為行動不便的病患時，如果已長時間維持固定的臥躺姿勢而未變換姿勢，則本創作會主動調整床墊的局部區域高度，可減輕或分散局部身體所承受的壓力。

此外，本創作可藉控制器交互運算確認壓力感測值以及超音波的距離感測信號，進而偵測出使用者的重量偏移數值，並確認使用者的現階段體位，同時運算出實際的姿態，可適當調整氣柱的壓力值以維持身體平衡，防止跌落發生。例如，當病患準備起床，如果姿勢因手部支撐力不足而突然發生不平衡，並可能跌落床底時，本創作可立即藉增加該區域的氣柱壓力而撐住該部分的身體，以維持身體平衡。

再者，也可藉計算出病患身體各部位的彎曲度，而獲得身高資訊，或是利用壓力感測器量測身體的震動以及呼吸的頻率，並同時藉由姿勢分析以選擇適合之演算法，可提高整體的量測準確度。此外，可由床墊的手部段之壓力感測器至腳部段的壓力感測器所量測到之脈動時間差，藉以計算身體血流速度，並可採用姿勢判定以選用適當的手部及腳部的壓力感測器。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

1‧‧‧智慧床墊

10‧‧‧氣柱

11‧‧‧氣柱模組

12‧‧‧氣柱模組

13‧‧‧氣柱模組

14‧‧‧氣柱模組

15‧‧‧氣柱模組

16‧‧‧氣柱模組

17‧‧‧氣柱模組

18‧‧‧氣柱模組

20‧‧‧閥門

30‧‧‧充氣幫浦

40‧‧‧壓力感測器

42‧‧‧溫度感測器

43‧‧‧加熱器

44‧‧‧超音波距離感測模組

50‧‧‧控制器

A‧‧‧矽膠墊

B‧‧‧床座

SC‧‧‧控制信號

SD‧‧‧距離感測信號

SP‧‧‧壓力感測信號

ST‧‧‧溫度感測信號

SH‧‧‧加熱控制信號

第一圖顯示依據本創作實施例智慧床墊的應用實例示意圖。 第二圖顯示依據本創作實施例智慧床墊的結構示意圖。 第三圖顯示依據本創作另一實施例智慧床墊的結構示意圖。 第四圖顯示依據本創作再一實施例智慧床墊的結構示意圖。

1‧‧‧智慧床墊

10‧‧‧氣柱

20‧‧‧閥門

30‧‧‧充氣幫浦

40‧‧‧壓力感測器

42‧‧‧溫度感測器

44‧‧‧超音波距離感測模組

50‧‧‧控制器

SC‧‧‧控制信號

SD‧‧‧距離感測信號

SP‧‧‧壓力感測信號

ST‧‧‧溫度感測信號

Claims (10)

1. 一種智慧床墊，係用以設置在一矽膠墊的下方，並位於一床座的上方，包括：多個氣柱，具可膨脹性，且係設置在同一平面上；多個閥門，具有一關閉狀態、一第一導通狀態及一第二導通狀態，且每個該閥門係連接至相對應的該氣柱；一充氣幫浦，係連接至該等閥門，用以提供加壓氣體；多個壓力感測器，具壓力感測功能，且每個壓力感測器是位於相對應的該氣柱的表面，用以感測壓力而產生一壓力感測信號；以及一控制器，係電氣連接至該等壓力感測器以及該等閥門，用以接收來自該等壓力感測器的相對應壓力感測信號，且轉換成一壓力感測值，並據以產生一閥門控制信號而控制相對應的該閥門以對該等氣柱充氣、洩氣或維持原氣柱內壓力。
2. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該控制器是在該壓力感測值低於預設的一下限壓力值時，將相對應的該閥門切換成該第一導通狀態，以使得來自該充氣幫浦的加壓氣體經由該閥門而傳送至該等氣柱。
3. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該控制器是在該壓力感測值高於預設的一上限壓力值時，將相對應的該閥門切換成該第二導通狀態，以使得該氣柱內的氣體經由該閥門而洩出。
4. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該控制器是在該壓力感測值是在該下限壓力值以及該上限壓力值之間時，或是等於該下限壓力值以及該上限壓力值的其中之一時，將相對應的該閥門切換成該關閉狀態，以保持該氣柱內的氣體壓力不變。
5. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該等壓力感測器是以有線或無線方式而連接至該控制器。
6. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，進一步包含多個溫度感測器以及多個加熱器，係電氣連接至該控制器，每個該溫度感測器具溫度感測功能，且是位於相對應的該氣柱的一上表面，而每個該加熱器具加熱功能，是位於相對應的該氣柱的一下表面，該溫度感測器產生一溫度感測信號，且由該控制器接收，並在該溫度感測信號所對應的溫度小於一預設溫度時，控制該加熱器而加熱該氣柱。
7. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，進一步包含多個超音波距離感測模組，具距離感測功能，而每個超音波距離感測模組係包含一超音波發射器、一超音波接收器以及一距離產生器，該超音波發射器係用以發射一原始超音波，該超音波接收器係用以接收經一目標物反射後的一反射超音波，該距離產生器依據該反射超音波以及該原始超音波之間的差異而產生對應於與該目標物之間的一相隔距離的一距離感測信號，每個該超音波距離感測模組是電氣連接至該控制器，並位於相對應的該氣柱的表面，其中該控制器接收該距離感測信號，並依據該距離感測信號以及該壓力感測信號以判斷在該矽膠墊上的一使用者的身體各部位的壓力分佈、睡眠姿勢、身高、呼吸心跳以及血流速度。
8. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該等超音波距離感測模組是以有線或無線方式而連接至該控制器。
9. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該等壓力感測器是以有線或無線方式而連接至該控制器。
10. 依據申請專利範圍第1項之智慧床墊，其中該氣柱是由多個氣柱模組所組成，且每個該氣柱模組具有類似一魚骨頭的一形狀，該等氣柱模組是一橫向或一一縱向而排列，或以一矩陣式而排列，該控制器係個別控制該等氣柱模組的壓力。