阅读说明：本技术 一种可监测睡眠的床垫 (Mattress capable of monitoring sleep ) 是由 魏赋柳娇 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可监测睡眠的床垫,属于床上用品领域,一种可监测睡眠的床垫,通过包括主体,所述主体的顶部固定连接有弹簧层,所述弹簧层的顶部固定连接有安装层,所述安装层的顶部固定连接有海绵层,所述海绵层的顶部固定连接有石墨烯层,所述海绵层的内部嵌设有均匀分布的电极片,所述电极片的顶部贯穿并延伸至石墨烯层的顶部,所述主体的右侧固定连接有显示屏,所述安装层的内部设置有振荡器、调频解调器、放大滤波单元、中央控制处理器、定向耦合器、混频器和环形器,解决了现有床垫无法监测呼吸和心跳信息,从而无法监测到睡眠状态和人体健康状况,采用固定监测装置影响睡眠质量的问题。(The invention discloses a mattress capable of monitoring sleep, which belongs to the field of bedding and comprises a main body, wherein the top of the main body is fixedly connected with a spring layer, the top of the spring layer is fixedly connected with an installation layer, the top of the installation layer is fixedly connected with a sponge layer, the top of the sponge layer is fixedly connected with a graphene layer, electrode plates which are uniformly distributed are embedded in the sponge layer, the tops of the electrode plates penetrate through and extend to the top of the graphene layer, the right side of the main body is fixedly connected with a display screen, an oscillator, a frequency modulation demodulator, an amplification filtering unit, a central control processor, a directional coupler, a mixer and a circulator are arranged in the installation layer, the problem that the existing mattress cannot monitor breathing and heartbeat information is solved, so that the sleep state and the health condition of a human body cannot be monitored, the adoption of a fixed monitoring device influences the sleep quality.)

一种可监测睡眠的床垫

技术领域

本发明涉及床上用品领域，更具体地说，涉及一种可监测睡眠的床垫。

背景技术

随着物质文明和技术工艺的不断进步，现代人们使用的床垫种类逐渐趋向多元化，睡眠是健康之本，除了工作、生活、身体、心理等方面的原因外，拥有"卫生、舒适、美观、耐用"的健康寝具是获得高质量睡眠的关键所在。

呼吸和心跳信息是反映睡眠状态和人体健康状况的重要参数，对呼吸和心跳信息的掌握有助于诊断个体疾病和预防生命危险，除此之外呼吸和心跳信息中包含了大量的与睡眠相关的信息，可通过对心率变异性分析获得睡眠质量情况，但是在夜晚睡觉时人们会因为各种状况导致睡眠不良的情况发生，尤其容易发生多动的情况，且现有床垫无法监测呼吸和心跳信息，从而无法监测到睡眠状态和人体健康状况，想要监测睡眠一般使用固定在人身上的装置来达到目的，但是这种装置都会影响使用者的睡眠状态，得不偿失，为此提供一种可监测睡眠的床垫来解决上述问题。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可监测睡眠的床垫，具备非接触固定的方式监测睡眠时人体呼吸和心跳信息，分析睡眠质量的优点，解决了现有床垫无法监测呼吸和心跳信息，从而无法监测到睡眠状态和人体健康状况，采用固定监测装置影响睡眠质量的问题。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种可监测睡眠的床垫，包括主体，所述主体的顶部固定连接有弹簧层，所述弹簧层的顶部固定连接有安装层，所述安装层的顶部固定连接有海绵层，所述海绵层的顶部固定连接有石墨烯层，所述海绵层的内部嵌设有均匀分布的电极片，所述电极片的顶部贯穿并延伸至石墨烯层的顶部，所述主体的右侧固定连接有显示屏，所述安装层的内部设置有振荡器、调频解调器、放大滤波单元、中央控制处理器、定向耦合器、混频器和环形器，所述电极片的输出端与振荡器的输入端电性连接，所述振荡器的输出端与调频解调器的输入端电性连接，所述调频解调器的输出端与放大滤波单元的输入端电性连接，所述放大滤波单元的输出端与中央控制处理器的输入端电性连接，所述中央控制处理器的输出端与显示屏的输入端电性连接，所述振荡器的输出端与定向耦合器的输入端电性连接，所述定向耦合器的输出端与混频器的输入端电性连接，所述定向耦合器的输出端与环形器的输入端电性连接，所述安装层的左侧固定安装有发射接收天线，所述发射接收天线的输入端与环形器电性连接，所述发射接收天线的输出端与混频器的输入端电性连接，所述混频器的输出端与放大滤波单元的输入端电性连接。

优选的，所述放大滤波单元包括有放大电路、调零电路、二阶低通滤波电路与工频干扰陷波电路，所述放大电路的输入端分别与调频解调器的输出端与混频器的输出端电性连接，所述放大电路的输出端与调零电路的输入端电性连接，所述调零电路的输出端与二阶低通滤波电路的输入端电性连接，所述二阶低通滤波电路的输出端与工频干扰陷波电路的输入端电性连接，所述工频干扰陷波电路的输出端与中央控制处理器的输入端电性连接。

优选的，所述安装层的内部设置有存储器，所述存储器输入端与中央控制处理器的输出端电性连接，所述存储器的输出端与显示屏的输入端电性连接。

优选的，所述安装层的内部设置有蓝牙发射器，所述蓝牙发射器输入端与存储器的输出端电性连接。

优选的，所述石墨烯层的内部嵌设有均匀分布的压力传感器，所述压力传感器的输出端与中央控制处理器的输入端电性连接。

优选的，所述主体的内部固定连接有蓄电池，所述主体的右侧固定安装有充电接口，所述充电接口输出端与蓄电池输入端电性连接。

优选的，所述主体的底部固定连接有均匀分布的防滑凸起。

优选的，所述石墨烯层为石墨烯改性纤维材料制成。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案工作原理：当人躺在石墨烯层上时，电极片与人体间形成了一个耦合电容，人体与检测电极片作为两个极板，人体作为耦合电容的电介质，人体呼吸运动时的胸廓变化导致人体与电极片之间的耦合电容值发生变化，振荡器内振荡回路的振荡频率电极片产生的信号变化产生调频信号，振荡器将调频信号传输到调频解调器上，调频解调器将调频信号进行调幅和解调，并将解调后的信号传输给放大滤波单元，放大滤波单元将解调后的调制信号进行放大和滤波，得到能够识别的清晰的呼吸变化信号，再将信号传输到中央控制处理器进行处理，完成睡眠时的呼吸信息采集，振荡器产生振荡信号传输到定向耦合器上，定向耦合器将振荡信号分两路分别传输到混频器和环形器内，环形器内的振荡信号通过发射接收天线发射出去，当震荡信号碰到人体后产生散射，发射接收天线再接收散射信号，并传输到混频器上，两路不同的信号在混频器中产生低频信号，低频信号从混频器输出至放大滤波单元上，将低频信号进行放大和滤波，得到能够识别的清晰的心跳变化信号，再输送到中央控制处理器的进行处理，完成睡眠时的心跳信息采集，经过中央控制处理器处理后的信息传输到显示屏上，使用者可以直接从显示屏上观察到监测结果，从而分析睡眠质量，不需要将检查装置固定在使用者身体上，监测睡眠时人体呼吸和心跳信息，从而监测到睡眠状态和人体健康状况，对呼吸和心跳信息的掌握有助于诊断个体疾病和预防生命危险，解决了现有床垫无法监测呼吸和心跳信息，从而无法监测到睡眠状态和人体健康状况，采用固定监测装置影响睡眠质量的问题。

（2）本方案由于采集到的呼吸信号非常微弱，并混杂着很强的噪声信号，导致无法转换成可识别的信号，通过放大电路将信号放大，通过调零电路、二阶低通滤波电路、工频干扰陷波电路的配合将解调后的调制信号进行处理，并滤除混杂在呼吸信号中的噪声，得到能够识别的清晰的呼吸变化信号，以供后续处理。

（3）本方案通过存储器可以将中央控制处理器处理后数据进行存储，并在想要查看时通过显示屏来显示，方便使用者查看过往的睡眠状态和人体健康状况，有助于诊断个体疾病和预防生命危险

（4）本方案通过蓝牙发射器可以与手机等电子产品信号连接，方便使用者通过手机等电子产品读取存储器内储存的信息，方便快捷。

（5）本方案通过压力传感器进行压力检测，从而监测睡觉姿势，压力传感器的数据传输到中央控制处理器上进行处理，并通过中央控制处理器传输到显示屏上，以便分析在晚上的睡姿变化，从而可以监测睡眠状况，是否在夜间多动，提高床垫的应用范围。

（6）本方案通过蓄电池可以对整个装置提供电力，并通过充电接口对蓄电池进行充电，使用更加安全。

（7）本方案通过防滑凸起的设置，起到防滑作用，使床垫安装更加稳固，防止床垫不稳影响睡眠质量。

（8）本方案通过石墨烯改性纤维材料制成的石墨烯层，具有持久抗菌、低温远红外等多方面的优异特性，具有良好的柔性和可纺性，稳定性高，经水洗、皂洗、酸碱汗渍、干摩擦、湿磨擦后仍然保持良好的抗静电性能，使用更加健康。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为本发明的工作原理示意图；

图5为本发明的放大滤波单元工作原理示意图。

图中标号说明：

1、主体；2、弹簧层；3、安装层；4、海绵层；5、石墨烯层；6、电极片；7、振荡器；8、调频解调器；9、放大滤波单元；901、放大电路；902、调零电路；903、二阶低通滤波电路；904、工频干扰陷波电路；10、中央控制处理器；11、显示屏；12、定向耦合器；13、混频器；14、环形器；15、发射接收天线；16、存储器；17、蓝牙发射器；18、压力传感器；19、蓄电池；20、充电接口；21、防滑凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”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”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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

请参阅图1-5，包括主体1，主体1的顶部固定连接有弹簧层2，通过弹簧层2的设置起到减震作用，使人们使用更加舒适，弹簧层2的顶部固定连接有安装层3，安装层3的顶部固定连接有海绵层4，海绵层4的顶部固定连接有石墨烯层5，海绵层4起到人与石墨烯层5之间缓冲的作用，海绵层4的内部嵌设有均匀分布的电极片6，电极片6的顶部贯穿并延伸至石墨烯层5的顶部，电极片6的顶部与石墨烯层5的顶部齐平，电极片6与人体间形成了一个耦合电容，人体呼吸运动时的胸廓变化导致人体与电极片6之间的耦合电容值发生变化，从而来检查睡眠时的呼吸状况，主体1的右侧固定连接有显示屏11，安装层3的内部设置有振荡器7、调频解调器8、放大滤波单元9、中央控制处理器10、定向耦合器12、混频器13和环形器14，电极片6的输出端与振荡器7的输入端电性连接，振荡器7产生振荡信号，振荡器7的输出端与调频解调器8的输入端电性连接，调频解调器8的输出端与放大滤波单元9的输入端电性连接，放大滤波单元9包括有放大电路901、调零电路902、二阶低通滤波电路903与工频干扰陷波电路904，放大滤波单元9的输出端与中央控制处理器10的输入端电性连接，中央控制处理器10对收集的信息进行处理，中央控制处理器10的输出端与显示屏11的输入端电性连接，振荡器7的输出端与定向耦合器12的输入端电性连接，定向耦合器12的输出端与混频器13的输入端电性连接，定向耦合器12的输出端与环形器14的输入端电性连接，安装层3的左侧固定安装有发射接收天线15，发射接收天线15的输入端与环形器14电性连接，发射接收天线15的输出端与混频器13的输入端电性连接，混频器13的输出端与放大滤波单元9的输入端电性连接。发射接收天线15将振荡信号发射出去，当震荡信号碰到人体后产生散射，发射接收天线15再接收散射信号，并传输到混频器13上，收集睡眠时心跳信息。

进一步的，放大滤波单元9包括有放大电路901、调零电路902、二阶低通滤波电路903与工频干扰陷波电路904，放大电路901的输入端分别与调频解调器8的输出端与混频器13的输出端电性连接，放大电路901的输出端与调零电路902的输入端电性连接，调零电路902的输出端与二阶低通滤波电路903的输入端电性连接，二阶低通滤波电路903的输出端与工频干扰陷波电路904的输入端电性连接，工频干扰陷波电路904的输出端与中央控制处理器10的输入端电性连接，由于采集到的呼吸信号非常微弱，并混杂着很强的噪声信号，导致无法转换成可识别的信号，通过放大电路901将信号放大，通过调零电路902、二阶低通滤波电路903、工频干扰陷波电路904的配合将解调后的调制信号进行处理，并滤除混杂在呼吸信号中的噪声，得到能够识别的清晰的呼吸变化信号，以供后续处理。

进一步的，安装层3的内部设置有存储器16，存储器16输入端与中央控制处理器10的输出端电性连接，存储器16的输出端与显示屏11的输入端电性连接，通过存储器16可以将中央控制处理器10处理后数据进行存储，并在想要查看时通过显示屏11来显示，方便使用者查看过往的睡眠状态和人体健康状况，有助于诊断个体疾病和预防生命危险。

进一步的，安装层3的内部设置有蓝牙发射器17，蓝牙发射器17输入端与存储器16的输出端电性连接，通过蓝牙发射器17可以与手机等电子产品信号连接，方便使用者通过手机等电子产品读取存储器16内储存的信息，方便快捷。

进一步的，石墨烯层5的内部嵌设有均匀分布的压力传感器18，压力传感器18的输出端与中央控制处理器10的输入端电性连接，通过压力传感器18进行压力检测，当人躺在石墨烯层5上时通过压力传感器18监测睡觉姿势，压力传感器18的数据传输到中央控制处理器10上进行处理，并通过中央控制处理器10传输到显示屏11上，以便分析在晚上的睡姿变化，从而可以监测睡眠状况，是否在夜间多动，提高床垫的应用范围。

进一步的，主体1的内部固定连接有蓄电池19，主体1的右侧固定安装有充电接口20，充电接口20输出端与蓄电池19输入端电性连接，通过蓄电池19可以对整个装置提供电力，并通过充电接口20对蓄电池19进行充电，使用更加安全。

进一步的，主体1的底部固定连接有均匀分布的防滑凸起21，通过防滑凸起21的设置，起到防滑作用，使床垫安装更加稳固，防止床垫不稳影响睡眠质量。

进一步的，石墨烯层5为石墨烯改性纤维材料制成，通过石墨烯改性纤维材料制成的石墨烯层5，石墨烯改性纤维具有持久抗菌、低温远红外等多方面的优异特性，具有良好的柔性和可纺性，稳定性高，经水洗、皂洗、酸碱汗渍、干摩擦、湿磨擦后仍然保持良好的抗静电性能，使用更加健康。

其中电极片6的型号为长春美玥11，振荡器7的型号为ABRACON品牌ASE-25.000MHZ-LC-T,调频解调器8型号为三洋LA3335M，中央控制处理器10的型号为三星S3C2440A40-YQ80，显示屏11型号为天马NL6448AC33-29，定向耦合器12型号为防空洞FKD-PA-OH9，混频器13型号为瑞贝斯M2H-0226，环形器14型号为优泽UIYBCIXXXX，发射接收天线15型号为格普Triple Feed Patch-1，存储器16型号为芯鹤微FM22L16-55-TG，蓝牙发射器17型号为BAILE品牌BF-186，压力传感器18型号为赛英HU-101B，其他符合本实施例使用的电器元件均可，其具体的电路连接方式以及使用方法均是常用公开的技术，在此就不进行过多赘述。

工作原理：将床垫安装在床上，防滑凸起21起到防滑作用，使床垫安装更加稳固，通过充电接口20对蓄电池19进行充电，蓄电池19对整个装置提供电力，当人躺在石墨烯层5上时，电极片6与人体间形成了一个耦合电容，人体与检测电极片6作为耦合电容的两个极板，而人体的肌肉、皮肤、衣物等组织作为耦合电容的电介质，人体呼吸运动时的胸廓变化导致人体与电极片6之间的耦合电容值发生变化，振荡器7内振荡回路的振荡频率电极片6产生的信号变化产生调频信号，振荡器7将调频信号传输到调频解调器8上，调频解调器8将调频信号进行调幅和解调，并将解调后的信号传输给放大滤波单元9，放大滤波单元9通过放大电路901、调零电路902、二阶低通滤波电路903、工频干扰陷波电路904的配合将解调后的调制信号进行放大和滤波，得到能够识别的清晰的呼吸变化信号，再将信号传输到中央控制处理器10进行处理，完成睡眠时的呼吸信息采集，振荡器7产生振荡信号传输到定向耦合器12上，定向耦合器12将振荡信号分两路分别传输到混频器13和环形器14内，环形器14内的振荡信号通过发射接收天线15发射出去，当震荡信号碰到人体后产生散射，发射接收天线15再接收散射信号，并传输到混频器13上，两路不同的信号在混频器13中产生低频信号，低频信号从混频器13输出至放大滤波单元9上，放大滤波单元9将低频信号进行放大和滤波，得到能够识别的清晰的心跳变化信号，心跳变化信号再从放大滤波单元9输送到中央控制处理器10的进行处理，完成睡眠时的心跳信息采集，压力传感器18监测压力来检测睡觉姿势，压力传感器18的数据传输到中央控制处理器10上进行处理，完成睡眠时的睡姿信息采集，以便分析在晚上的睡姿变化，从而可以监测睡眠状况，是否在夜间多动，经过中央控制处理器10处理后的信息分两路分别传输到显示屏11和存储器16上，使用者可以直接从显示屏11上观察到监测结果，从而分析睡眠质量，对呼吸和心跳信息的掌握有助于诊断个体疾病和预防生命危险，存储器16收集的信息还可以通过蓝牙发射器17将信息与手机等电子产品信号连接，方便使用者通过手机等电子产品读取存储器16内储存的信息，方便快捷，不需要将检查装置固定在使用者身体上，监测睡眠时人体呼吸和心跳信息，从而监测到睡眠状态和人体健康状况，对呼吸和心跳信息的掌握有助于诊断个体疾病和预防生命危险，解决了现有床垫无法监测呼吸和心跳信息，从而无法监测到睡眠状态和人体健康状况，采用固定监测装置影响睡眠质量的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。