阅读说明：本技术 一种多功能智能床垫 (Multifunctional intelligent mattress ) 是由 张文智 孙利华 孙艳芳 刘啸妍 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种多功能智能床垫,包括床垫本体和控制部,床垫本体包括弹簧层,弹簧层由多个独立的弹簧通过连接装置连接而成,弹簧层上下表面均设弹簧固定层,弹簧层顶面与上表面弹簧固定层之间设有监测层,监测层包括多个置于弹簧顶面的压力传感器,上下弹簧固定层外表面均设防护层,防护层侧面设有插袋,插袋内置控制部。本发明在床垫本体上设置阵列式分布的压力感应点,当患者躺在床垫本体上后,床垫本体可实时测量患者体重,以及患者与床垫本体接触处的身体各部位压力及压强值。控制部分析处理后,自动给出实时动态曲线图,并分析不同时段的统计数据,给出压力及压强变化分析图,便于监测患者身体各项指标,有利于辅助患者恢复。(The invention provides a multifunctional intelligent mattress, which comprises a mattress body and a control part, wherein the mattress body comprises a spring layer, the spring layer is formed by connecting a plurality of independent springs through a connecting device, spring fixing layers are respectively arranged on the upper surface and the lower surface of the spring layer, a monitoring layer is arranged between the top surface of the spring layer and the spring fixing layer on the upper surface, the monitoring layer comprises a plurality of pressure sensors arranged on the top surface of the spring, protective layers are respectively arranged on the outer surfaces of the upper spring fixing layer and the lower spring fixing layer, an inserting bag is arranged on the side surface of each protective layer, and the control part is arranged in each. According to the invention, the pressure sensing points distributed in an array manner are arranged on the mattress body, and after a patient lies on the mattress body, the mattress body can measure the weight of the patient, and the pressure and pressure value of each part of the body of the patient in contact with the mattress body in real time. After the control part analyzes and processes, a real-time dynamic curve graph is automatically given, statistical data of different time periods are analyzed, and a pressure and pressure variation analysis graph is given, so that various indexes of the body of the patient can be conveniently monitored, and the recovery of the patient can be assisted.)

一种多功能智能床垫

技术领域

本发明属于医疗用器械技术领域，尤其是涉及一种多功能智能床垫。

背景技术

睡眠占了人生的三分之一，好的睡眠质量是保障优秀生活质量的前提。而床垫是影响睡眠质量好坏的关键因素。好的睡眠床垫及睡眠环境能增加人身体的免疫力，提高人们的生活质量，使人们长寿。

随着人们生活水平的日益提高，家居用品的智能化程度越来越高，传统床垫已不能满足人们的需求，智能床垫越来越受到人们的欢迎。尤其对于瘫痪、外科手术后、病情危重的患者，患者自身无法起床移动，无法获知患者自身体重，但体重是考察人体健康程度的重要指标。例如，糖尿病患者饮食落实需要提供患者体重，血尿CCR化验指标需要提供患者体重，水肿患者需要每天监测体重变化作为补液依据，且患者卧床时间较长，容易发生压疮，压疮发生率是卧床患者常见的护理安全质量控制指标之一，患者自身压力是导致压疮的主要原因之一，目前无仪器设备监测卧床患者身体各个部位的具体压力。现有的智能床垫，用于监测人体健康信息的设备大多固定于垫体上，在监测设备损坏后更换维修不方便。

且床垫使用过程中，人体与床垫接触，会引起温度和湿度的变化，容易滋生螨虫，产生很多细菌。经常清洁床垫，有利于减少细菌的滋生，可床垫清洁工作，费时费力。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种床垫，尤其是结构简单，操作方便，可实时监测患者身体各部位的具体压力值，防止压疮产生，监测设备便于维修更换，便于清洁，干净卫生，可测量患者体重的一种多功能智能床垫。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能智能床垫，包括床垫本体和控制部，所述床垫本体包括弹簧层，所述弹簧层由多个独立的弹簧通过连接装置连接而成，所述弹簧层底面设有第一弹簧固定层，所述第一弹簧固定层上设有多个第一凹槽，所述弹簧底面置于所述第一凹槽内，所述弹簧层顶部设有第二弹簧固定层，所述第二弹簧固定层上设有多个第二凹槽，所述弹簧顶面置于所述第二凹槽内，所述弹簧层顶面与所述第二弹簧固定层之间设有监测层，所述监测层包括多个压力传感器，所述压力传感器置于所述弹簧顶部与所述第二凹槽之间，所述第一弹簧固定层下表面与所述第二弹簧固定层上表面均设防护层，所述防护层侧面设有插袋，所述控制部包括壳体，所述壳体为方形封闭体，所述壳体外表面设有显示屏和按钮，所述壳体内部设有微处理器和电源，所述微处理器分别连接所述压力传感器、所述显示屏、所述按钮和所述电源，所述电源连接所述显示屏。

进一步的，所述压力传感器为膜片式，所述压力传感器包括承载片，所述承载片上设有感应芯片，所述承载片外表面设有膜片。

进一步的，所述感应芯片和所述微处理器上均设有BLUETOOTH单元和/或WiFi单元，所述微处理器通过BLUETOOTH单元和/或WiFi单元与所述压力传感器无线连接。

进一步的，所述第一凹槽内设有限位槽，所述弹簧底面设有限位块，所述限位块置于所述限位槽内，所述第二凹槽内设有压力传感器放置槽，所述压力传感器置于所述压力传感器放置槽内。

进一步的，所述限位槽为弧形槽，所述限位块为弧形块。

进一步的，所述弹簧为圆柱状，所述弹簧直径由两端向中心部位依次缩小，所述弹簧内部中心位置设有内弹簧，所述内弹簧高度小于所述弹簧高度。

进一步的，所述内弹簧内部中心位置设有紫外灯，所述紫外灯分别连接所述微处理器和所述电源。

进一步的，所述第一弹簧固定层为硬乳胶层，所述第二弹簧固定层为软乳胶层，所述防护层为透气棉层或无纺布层。

进一步的，所述连接装置为绑带。

进一步的，所述微处理器通过BLUETOOTH单元或WiFi单元与监护端的无线显示设备连接，所述无线显示设备为手机、电脑或打印机。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，床垫本体上设置阵列式分布的压力感应点，压力感应点处设置独立的压力传感器，当患者躺在床垫本体上后，各处压力传感器将监测到的信息发送给微处理器，微处理器通过显示屏显示，床垫本体可实时测量患者体重，方便化验室精准测试项目。以及患者与床垫本体接触处的身体各部位压力及压强值，为压疮高危患者落实预防措施提供可测量依据。微处理器分析处理后，自动给出实时动态曲线图，并分析不同时段的统计数据，给出压力及压强变化分析图，便于监测患者身体各项指标，有利于辅助患者恢复。

2、本发明将弹簧层设置为多个独立的弹簧，每个弹簧体皆个别运作，独立支撑，能单独伸缩，多个独立的弹簧通过连接装置形成弹簧层，因此当两个物体同置于床面时，一方转动，另一方不会受到干扰。弹簧层下表面表面设置第一弹簧固定层，弹簧层上表面表面设置第二弹簧固定层，弹簧层与第一弹簧固定层及第二弹簧固定层活动连接，每个独立的弹簧顶面设置压力传感器，当个别独立的弹簧或压力传感器损坏时，方便更换，维修成本低，延长了使用寿命。

3、本发明将独立弹簧设置为直径变化的锥状体，弹簧中间最细部位设置内弹簧，增加了弹簧牢固度，内弹簧内设有紫外灯，可对床垫进行杀菌、消毒，减少细菌的滋生，清洁卫生。

4、本发明将压力传感器设置为膜片式，通过其上下表面拉伸而感测压力，结构简单，将膜片式压力传感器置于床垫内，平整度高，患者舒适度高，在患者使用过程中，不易损坏，提高了床垫的使用寿命。

5、本发明的微处理器通过BLUETOOTH单元和WiFi单元将检测元器件检测到的信息传送到监护端的手机或电脑上，方便监护端实时观察患者的实时情况，便于多方监护，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的床垫本体结构分解示意图。

图3是本发明实施例的第一弹簧固定层结构示意图。

图4是本发明实施例的弹簧结构示意图。

图5是本发明实施例的第二弹簧固定层结构示意图。

图6是本发明实施例的控制部结构示意图。

图7是本发明实施例的工作原理图。

图8是本发明实施例的数据采集电路图。

图9是本发明实施例的显示屏的接口电路图。

图中：

1、控制部 2、插袋 3、床垫本体

4、防护层 5、第二弹簧固定层 6、弹簧层

7、第一弹簧固定层 8、弹簧 9、第一凹槽

10、限位槽 11、限位块 12、压力传感器放置槽

13、第二凹槽 14、监测层 15、压力传感器

16、内弹簧 17、壳体 18、显示屏

19、按钮 20、紫外灯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

如图1、图2所示，一种多功能智能床垫，包括床垫本体3和控制部1。床垫本体3包括弹簧层6，弹簧层6由多个独立的弹簧8通过连接装置连接而成。连接装置为将各个独立的弹簧8连接形成弹簧层6后，确保各个独立的弹簧8独立运动的任一装置，连接装置可以为互相粘连的弹簧袋，具体的，独立体弹簧8施压之后装填入弹簧袋内，而不同列间的弹簧袋再以粘胶互相粘合，连结排列而成。也可为绑带，直接连接各个独立的弹簧8。

弹簧层6底面设有第一弹簧固定层7，第一弹簧固定层7上设有多个第一凹槽9，弹簧8底面置于第一凹槽9内。优选的，第一凹槽9内设有限位槽10，弹簧8底面设有限位块11，限位块11置于限位槽10内，如图3、图4所示，本实施例提供的限位槽10为弧形槽，限位块11为弧形块，弧形设置，避免弹簧8底面受压顶破第一弹簧固定层7。

如图4、图5所示，弹簧层6顶部设有第二弹簧固定层5，第二弹簧固定层5上设有多个第二凹槽13，弹簧8顶面置于第二凹槽13内。弹簧层6顶面与第二弹簧固定层5之间设有监测层14，监测层14包括多个压力传感器15，压力传感器15置于弹簧8顶部与第二凹槽13之间。优选的，第二凹槽13内设有压力传感器放置槽12，压力传感器15置于压力传感器放置槽12内。

压力传感器15为膜片式，压力传感器15包括承载片，承载片上设有感应芯片，承载片外表面设有膜片。该膜片式压力传感器15依靠上下表面拉伸而感测压力，即，膜片式压力传感器15具有一定柔软度，外力作用于膜片式压力传感器15上时，膜片式压力传感器15会发生弯曲变形，从而膜片式压力传感器15上下表面的张力会变大，通过捕获张力变化对电信号的影响来感测压力。张力变化越大，对电信号的影响越大，膜片式压力传感器15的输出信号越强，膜片式压力传感器15的信噪比越高。将膜片式压力传感器15置于床垫本体3内，平整度高，患者舒适度高，在患者使用过程中，不易损坏，提高了床垫本体3的使用寿命。

本实施例将弹簧层6设置为多个独立的弹簧8，每个弹簧8体皆个别运作，独立支撑，能单独伸缩，多个独立的弹簧8通过连接装置形成弹簧层6，因此当两个物体同置于床面时，一方转动，另一方不会受到干扰。弹簧层6下表面表面设置第一弹簧固定层7，弹簧层6上表面表面设置第二弹簧固定层5，弹簧层6与第一弹簧固定层7及第二弹簧固定层5活动连接，每个独立的弹簧8顶面设置压力传感器15，当个别独立的弹簧8或压力传感器15损坏时，方便更换，维修成本低，延长了使用寿命。

第一弹簧固定层7下表面与第二弹簧固定层5上表面均设防护层4，防护层4侧面设有插袋2，插袋2内置有控制部1。具体的，第一弹簧固定层7为硬乳胶层，第二弹簧固定层5为软乳胶层，防护层4为透气棉层或无纺布层。优选的，还可在防护层4上表面设置诺伊曼床垫，诺伊曼床垫防菌抗螨，慢回弹海绵抑制霉菌生长，驱除霉菌繁殖生长产生的一系列刺激气味。诺伊曼床垫能够吸收冲击力，枕在上面零压力，皮肤没有压迫感。诺伊曼床垫透气吸湿，由于每个细胞单位间是相互连通的，吸湿性和透气性好。诺伊曼床垫具有记忆变形、自动塑型的优点，可固定患者头颅，自动塑型可以恰当填充肩膀空隙，患者体验效果好。

如图6所示，控制部1包括壳体17，壳体17为方形封闭体，壳体17外表面设有显示屏18和按钮19，壳体17内部设有微处理器和电源，微处理器分别连接压力传感器15、显示屏18、按钮19和电源，电源连接显示屏18。

本实施例的床垫本体3上设置阵列式分布的压力感应点，压力感应点处设置独立的压力传感器15，当患者躺在床垫本体3上后，各处压力传感器15将监测到的信息发送给微处理器，微处理器通过显示屏18显示，床垫本体3可实时测量患者体重，方便化验室精准测试项目。以及患者与床垫本体3接触处的身体各部位压力及压强值，为压疮高危患者落实预防措施提供可测量依据。微处理器分析处理后，自动给出实时动态曲线图，并分析不同时段的统计数据，给出压力及压强变化分析图，便于监测患者身体各项指标，有利于辅助患者恢复。

本实施例的感应芯片和微处理器上设有BLUETOOTH单元和/或WiFi单元，微处理器通过BLUETOOTH单元和/或WiFi单元与压力传感器15无线连接。本实施例的微处理器还可以通过BLUETOOTH单元和WiFi单元将压力传感器15检测到的信息传送到监护端的无线显示设备，无线显示设备为手机、电脑或其他电子设备。电脑可以为平板电脑、笔记本电脑、台式电脑等。

优选的，BLUETOOTH单元为CC2540模块，WIFI单元为Esp8266模块。

方便监护端实时观察患者的实时情况，便于多方监护，实用性强。

如图4所示，弹簧8为圆柱状，弹簧8直径由两端向中心部位依次缩小，弹簧8内部中心位置设有内弹簧16，内弹簧16高度小于弹簧8高度。优选的，内弹簧16内部中心位置设有紫外灯20，紫外灯20分别连接微处理器和电源。紫外灯20可均匀分布在每个内弹簧16内，也可均匀分散在若干内弹簧16内。紫外灯20可单独连接电源，置于床垫本体3上。

压力传感器15、显示屏18、紫外灯20和微处理器之间可利用各种各样的信号和技术来实现上述功能。这些信号和技术包括：正交信号、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、超宽带信号、啁啾信号、激光信号以及许多其他信号。往来与微处理器、压力传感器15、紫外灯20和显示屏18的信号可被调制（可使用AM、FM、PSK、FSK、MSK、QAM或任何其他可能的调制）或者可以其他方式被编码或配置为包含定时、同步、控制、数据、多路径信号分量标识、安全码、确保合适操作的信息和冗余。往来与微处理器和压力传感器15、紫外灯20和显示屏18的信号可以包括Gold码、PN码、M-Sequence码、Walsh码、Walsh-Hadamard码或任何其他编码。微处理器可以为常规的芯片、单片机等装置，具有对应功能的模块，驱动上述装置实现上述功能，此处不再赘述。

微处理器与压力传感器15、紫外灯20和显示屏18的连接方式包括有线连接和无线连接。有线连接可通过串行总线、P1394、Thunderbolt等方式连接，有线连接中的导线未在图1中示出，是为了避免杂乱。无线连接方式可通过Bluetooth、Bluetooth Low Energy、WIFI、Zigbee等方式连接。如图7所示，显示了微处理器与压力传感器15、紫外灯20、显示屏18和电源等连接的原理图。微处理器、紫外灯20与显示屏18可经由有线或无线连接接收电力，也可从一次性电池或充电电池处接收电力。

本发明的工作原理是：

使用时，患者置于床垫本体3上，弹簧层6的每个弹簧8体皆个别运作，独立支撑，能单独伸缩，因此当两个物体同置于床面时，一方转动，另一方不会受到干扰。受力弹簧8顶部的压力传感器15感知受力信息，压力传感器15将监测到的信息发送给微处理器，微处理器通过显示屏18或监护端的无线显示设备显示，床垫本体3可实时测量患者体重，方便化验室精准测试项目。以及患者与床垫本体3接触处的身体各部位压力及压强值，为压疮高危患者落实预防措施提供可测量依据。微处理器分析处理后，自动给出实时动态曲线图，并分析不同时段的统计数据，给出压力及压强变化分析图，便于监测患者身体各项指标，有利于辅助患者恢复。

当电源为紫外灯20提供电力时，紫外灯20工作，可对床垫本体3进行杀菌、消毒，减少细菌的滋生，清洁卫生。

本实施例的检测元器件为压力传感器15，压力传感器15数据采集的电路图如图8所示，A／D转换电路采用常用的芯片ADC0809，压力传感器15的输出端接到ADC0809的IN0。由图8可知ADC0809的通道选择地址A，B，C分别由89C51的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7＝0时，与写信号WR共同选通ADC0809。图8中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，当输出地址为7FF8H即可选通通道IN0，实现对压力传感器15输出的模拟量进行转换。图8中ADC0809的转换结束状态信号EOC接到89C51的INT1引脚，当A／D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。

本实施例选用的显示屏18型号为VGG12864E-S002型，分辨率为128×64，内藏64×64显示数据RAM。RAM中每位数据对应显示屏18上一个点的亮、暗状态。故使用两片列驱动控制器，每片64行输出行驱动器。VGG12864E模块与微处理器的连接方式为间接控制，显示屏18的接口电路如图9所示，接口电路常用的芯片为P89C669，P89C669的P1口作为数据口，P3.2和P3.3作为片选信号，P3.4作为复位控制信号，P3.5为寄存器选择信号，P3.6为使能信号E，P3.7为读写信号。同时通过BLUETOOTH单元、WiFi单元将信息发送到用户端的手机、电脑或打印机，可方便用户时时监控，打印机可将信息打印存档备份。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，床垫本体上设置阵列式分布的压力感应点，压力感应点处设置独立的压力传感器，当患者躺在床垫本体上后，各处压力传感器将监测到的信息发送给微处理器，微处理器通过显示屏显示，床垫本体可实时测量患者体重，方便化验室精准测试项目。以及患者与床垫本体接触处的身体各部位压力及压强值，为压疮高危患者落实预防措施提供可测量依据。微处理器分析处理后，自动给出实时动态曲线图，并分析不同时段的统计数据，给出压力及压强变化分析图，便于监测患者身体各项指标，有利于辅助患者恢复。

2、本发明将弹簧层设置为多个独立的弹簧，每个弹簧体皆个别运作，独立支撑，能单独伸缩，多个独立的弹簧通过连接装置形成弹簧层，因此当两个物体同置于床面时，一方转动，另一方不会受到干扰。弹簧层下表面表面设置第一弹簧固定层，弹簧层上表面表面设置第二弹簧固定层，弹簧层与第一弹簧固定层及第二弹簧固定层活动连接，每个独立的弹簧顶面设置压力传感器，当个别独立的弹簧或压力传感器损坏时，方便更换，维修成本低，延长了使用寿命。

3、本发明将独立弹簧设置为直径变化的锥状体，弹簧中间最细部位设置内弹簧，增加了弹簧牢固度，内弹簧内设有紫外灯，可对床垫进行杀菌、消毒，减少细菌的滋生，清洁卫生。

4、本发明将压力传感器设置为膜片式，通过其上下表面拉伸而感测压力，结构简单，将膜片式压力传感器置于床垫内，平整度高，患者舒适度高，在患者使用过程中，不易损坏，提高了床垫的使用寿命。

5、本发明的微处理器通过BLUETOOTH单元和WiFi单元将检测元器件检测到的信息传送到监护端的手机或电脑上，方便监护端实时观察患者的实时情况，便于多方监护，实用性强。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。