生物力学床垫及系统技术方案

本发明专利技术本发明专利技术还公开了一种生物力学床垫系统，包括生物力学床垫、控制终端和空气压缩机，所述气腔的输入端通过进气电磁阀、进气导管与所述空气压缩机连接，所述气腔的输出端通过出气电磁阀与出气导管连接，所述控制终端分别与空气压缩机、压强传感器、进气电磁阀、出气电磁阀连接并根据获取的压强传感器数据控制空气压缩机、进气电磁阀、出气电磁阀的开与关。本发明专利技术生物力学床垫系统根据压强传感器调节气腔的压力大小进而实现肌肉既能适度放松又能保证不会受压过高，使卧姿处于平直舒展、体压均等的状态；本发明专利技术使用卧姿体压对睡眠质量、心率、翻身次数、呼吸等生理学参数进行监测，可广泛应用于ICU(重症监护室)、心脑外科、康复医学科等临床科室。

Biomechanics mattress and system

The invention also discloses a mattress biomechanical system, including biomechanical mattress, control terminal and air compressor, the air cavity input through the air inlet electromagnetic valve, air inlet pipe connected with the air compressor, the output of the gas chamber through the outlet end of the electromagnetic valve and the outlet pipe connected to the control the terminal and air compressor, pressure sensor, an electromagnetic valve, the electromagnetic valve is connected with the outlet according to the opening and closing of the pressure sensor data acquisition and control of air compressor, air intake solenoid valve, solenoid valve. The present invention biomechanical mattress system according to the size of the pressure regulating cavity of the gas pressure sensor so as to realize the muscles can relax and can not be pressed too high, so in the supine straight stretch, body pressure equal status; the invention uses supine body pressure on sleep quality, heart rate, turnover frequency, respiration and other physiological parameters can be monitored widely used in ICU (ICU), clinical department of cardio surgery, rehabilitation medicine, etc..

【技术实现步骤摘要】
生物力学床垫及系统
本专利技术涉及床垫技术，更具体地说，涉及一种生物力学床垫及系统。
技术介绍
随着社会的发展，人们的生活节奏越来越快，生活压力也越来越大。与此同时，人们的睡眠质量受到了影响，于是一款适合自己的舒适床垫，成为大多数都市生活人们的愿望。根据研究发现：舒适卧姿是指符合睡眠时脊柱的生物力学特点且维持较好的生理曲度的卧姿，即无论处于哪种睡眠姿势，脊柱都能保持平直舒展、体压均等，使全身能够得到充分的放松。目前的床垫技术从生物力学角度看主要存在以下缺点：1.床垫的舒适度无法适应脊柱健康的要求：根据麦肯基理论维持脊柱形状结构的小肌群不能在睡眠时间处于完全放松的状态时会导致小肌群长期处于疲劳状态，最终出现肌肉损伤或劳损，进而出现疼痛或不适；2.不符合卧姿生物力学要求：人体脊柱有四个生理弯曲，即颈曲、胸曲、腰曲和骶曲。床垫过硬，卧姿时只有头、背、臀和脚跟四点受力，身体其余部位处于悬空，易造成受力部位局部压力过高和脊柱处于僵挺紧张状态；床垫过软，全身凹陷，脊柱处于弯曲状态会对内脏造成压迫。此两种情况长此以往均不利于健康，易造成不明原因的颈肩腰腿疼痛；3.无法根据人体卧姿生物力学特点实现床垫凸凹程度的力学自适应调节：市面上的一些记忆床垫采用海绵慢反弹原理实现的凸凹调节会出现人体接触部位“软的更软，硬的更硬”增加不适感，且人在熟睡过程中姿态会间歇性地无意识进行自我调整，记忆床垫会对这种无意识自我调整进行限制，造成睡眠中断和睡眠质量下降。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种生物力学床垫及系统，解决现有技术存在的无法满足脊椎健康要求、不符合卧姿生物力学要求和不能进行生物力学自适应调节等缺点和问题。为了实现上述目的，本专利技术生物力学床垫的技术方案为：生物力学床垫，包括床垫框体，在所述床垫框体上自上而下设有缓冲层、气腔层和底层，在所述缓冲层分布设有多个压强传感器，在所述气腔层分布设有多个气腔，所述压强传感器的位置与所述气腔的位置一一对应，在所述底层设有用于与所述气腔连接的进气导管、排气导管。作为本专利技术的一种改进，所述气腔为六角蜂巢式气腔，所述压强传感器为柔性接触式压强传感器，所述压强传感器放置在所述气腔的表面。作为本专利技术的一种改进，在所述床垫框架设有多个六角柱状孔，所述气腔分别设置于所述六角柱状孔内。作为本专利技术的一种改进，设置在所述床垫四周的气腔大，在所述床垫中间的气腔小，在每个气腔之间设有间隔材料。作为本专利技术的一种改进，在所述气腔层和底之间设有一金属网状板或高硬度塑料类网状板。本专利技术生物力学床垫系统的技术方案为：生物力学床垫系统，包括上述的生物力学床垫，还包括控制终端和空气压缩机，所述气腔的输入端通过进气电磁阀、进气导管与所述空气压缩机连接，所述气腔的输出端通过出气电磁阀与出气导管连接，所述控制终端分别与空气压缩机、压强传感器、进气电磁阀、出气电磁阀连接,并根据获取的压强传感器数据控制空气压缩机、进气电磁阀、出气电磁阀的开与关。作为本专利技术的一种改进，所述控制终端包括通讯接口模块、卧姿体压舒适度实时检测评估模块、生物力学实时智能调节模块、睡眠生理学参数监测模块、数据库模块；所述通讯接口模块用于建立压强传感器、进气电磁阀、出气电磁阀与控制终端之间的通信约定和数据交换；所述卧姿体压舒适度实时检测评估模块用于实时获得从压强传感器传上来的经校准计算后的接触面压强数据并对其进行特征提取、分析和评估；所述生物力学实时智能调节模块用于根据检测评估的压强数据实时对该身体接触部位的支撑力通过进气电磁阀和出气电磁阀的控制进行气压调节；所述睡眠生理学参数监测模块用于睡眠过程中睡眠数据的显示、记录和报警；所述数据库模块用于存储系统运行过程中产生的各种数据。作为本专利技术的一种改进，当人体以卧姿方式与生物力学床垫接触后，控制终端接收到压强传感器的数据包后对其进解包、转换和标定计算，得到每个传感器的压强值及所在位置的坐标，卧姿体压舒适度实时检测评估模块再根据每个压强值和所在的位置坐标按压力大小对传感器进行着色和定位，形成与气囊实际位置一一对应的彩色压力印迹图，同时通过压强数据和位置进行体重、力学中心轨迹、接触面积、速度、压强峰值、压强均值、不适感区域、舒适度指数、心率、翻身次数和呼吸的计算、提取分析和评估；根据分析和评估结果，生物力学实时智能调节模块启动空气压缩机，通过进/出气电磁阀对气腔进行加压和减压的调节以达到改变气腔表面与人体卧姿接触面的凸凹程度和生物力学支撑强度。作为本专利技术的一种改进，当接收到的压强大于设定的压强时，启动空气压缩机对所对应的气腔进行排气，以降低床垫与人体接触面的压强；反之，当接收到的压强过低，低于设定压强时，启动空气压缩机对所对应的气腔进行充气，以增大床垫与人体的接触面，增大对应接触面的压强。作为本专利技术的一种改进，所述设定压强的确定方法为：平均压强＝体重/人体背部接触面积)，平躺时设定压强不大于平均压强的2倍，侧卧时压强阈值不大于平均压强的3倍。与现有技术相比，本专利技术生物力学床垫系统根据压强传感器调节气腔的压力大小进而实现肌肉既能适度放松又能保证不会受压过高，使卧姿处于平直舒展、体压均等的状态；本专利技术使用卧姿体压对睡眠质量、心率、翻身次数、呼吸等生理学参数进行监测，可广泛应用于ICU(重症监护室)、心脑外科、康复医学科等临床科室；本专利技术采用在线和离线两种方式对体压进行评定和气腔压力的全自动调节，同时兼容多种控制终端，如PC(Windows)、手机、平板电脑(Android、iOS)等以进一步提高设备使用的便利性。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的结构及其有益技术效果进行详细说明。图1为本专利技术生物力学床垫的俯视图。图2为图1的侧视图。图3为本专利技术的六角蜂巢式气腔图。图4为本专利技术生物力学床垫系统的信号采集原理图。图5为本专利技术生物力学床垫系统的模块组成示意图。图6为本专利技术生物力学床垫系统的基于卧姿体压进行舒适度调节流程图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。请参阅图1、图2和图3，本专利技术的生物力学床垫包括床垫框体1、六角蜂巢式气腔2、柔性接触式压强传感器3，所述六角蜂巢式气腔2由腔体201、进气导管202、进气电磁阀203、出气导管204和出气电磁阀205构成；柔性接触式压强传感器由若呈阵列分布构成的敏感检测单元和数据采集装置构成；若干个呈阵列分布(阵列尺寸与床垫框体等长等宽)的六角蜂巢式气腔置于床垫框体正中，柔性接触式压强传感器置于六角蜂巢式气腔之上。六角蜂巢式气腔是指蜂巢结构的420d新型尼龙材料(或聚酯纤维PA66纤维、PA6长丝等材料)密封腔体，用于控制调节腔体内气压的增加和减少，每个腔体均由独立的进/出气电磁阀和进/出气软管构成，每个腔体各自独立、互不干扰；采用蜂巢结构是因为其为正六边形，能以最少的材料获得最大的受力支撑和容积率；进气的总管口设有干燥装置，进行气水分离。床垫框体、六角蜂巢式气腔组成的矩形阵列、柔性接触式压强传感器的面积为：(150cm-230cm)*(80cm-200cm)；六角蜂巢式气腔矩形阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物力学床垫，包括床垫框体，其特征在于，在所述床垫框体上自上而下设有缓冲层、气腔层和底层，在所述缓冲层分布设有多个压强传感器，在所述气腔层分布设有多个气腔，所述压强传感器的位置与所述气腔的位置一一对应，在所述底层设有用于与所述气腔连接的进气导管、排气导管。

【技术特征摘要】
1.一种生物力学床垫，包括床垫框体，其特征在于，在所述床垫框体上自上而下设有缓冲层、气腔层和底层，在所述缓冲层分布设有多个压强传感器，在所述气腔层分布设有多个气腔，所述压强传感器的位置与所述气腔的位置一一对应，在所述底层设有用于与所述气腔连接的进气导管、排气导管。2.根据权利要求1所述的生物力学床垫，其特征在于，所述气腔为六角蜂巢式气腔，所述压强传感器为柔性接触式压强传感器，所述压强传感器放置在所述气腔的表面。3.根据权利要求2所述的生物力学床垫，其特征在于，在所述床垫框架设有多个六角柱状孔，所述气腔分别设置于所述六角柱状孔内。4.根据权利要求1所述的生物力学床垫，其特征在于，设置在所述床垫四周的气腔大，在所述床垫中间的气腔小，在每个气腔之间设有间隔材料。5.根据权利要求1所述的生物力学床垫，其特征在于，在所述气腔层和底之间设有一金属网状板或高硬度塑料类网状板。6.一种生物力学床垫系统，包括权利要求1至5任一权利要求所述的生物力学床垫，其特征在于，还包括控制终端和空气压缩机，所述气腔的输入端通过进气电磁阀、进气导管与所述空气压缩机连接，所述气腔的输出端通过出气电磁阀与出气导管连接，所述控制终端分别与空气压缩机、压强传感器、进气电磁阀、出气电磁阀连接,并根据获取的压强传感器数据控制空气压缩机、进气电磁阀、出气电磁阀的开与关。7.根据权利要求6所述的生物力学床垫系统，其特征在于，所述控制终端包括通讯接口模块、卧姿体压舒适度实时检测评估模块、生物力学实时智能调节模块、睡眠生理学参数监测模块、数据库模块；所述通讯接口模块用于建立压强传感器、进气电磁阀、出气电磁阀与控制终端之间的通信约定和数据交换；所述卧姿体压舒适度实时检测评估模块用于实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：关向东，庄建海，
申请(专利权)人：广东葆康信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44