[發(fā)明專利]一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010049517.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111166102B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏大鵬;楊俊;姜星池;孫泰;史浩飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): A47C27/06
• 分類號(hào): A47C27/06;A47C27/10;A47C31/12;A61G7/057;G01L1/20
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊，其特征在于：包括床墊本體，碳納米陣列傳感器，可調(diào)節(jié)彈簧，充氣氣囊，信號(hào)采集單元，信號(hào)控制和處理單元，移動(dòng)通信與控制單元；

床墊本體包括充排氣緩沖層、碳納米墻傳感層和彈簧充氣氣囊調(diào)節(jié)層；陣列傳感器采集人體對(duì)床墊的壓力信息；通過(guò)調(diào)整可調(diào)節(jié)彈簧的高度和充氣氣囊的充氣量調(diào)整人體受力的目的；

碳納米墻陣列傳感器采用金字塔結(jié)構(gòu)碳納米墻與叉指電極，在叉指電極未接觸碳納米墻的時(shí)候，叉指電極處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)叉指電極接觸碳納米墻的時(shí)候，叉指電極經(jīng)過(guò)碳納米墻形成通路，當(dāng)對(duì)傳感器施加壓力的時(shí)候，碳納米墻金字塔結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，接觸面積變大，電阻變小，同時(shí)碳納米墻中的石墨烯微片開(kāi)始形成通路，增強(qiáng)其導(dǎo)電性能，進(jìn)一步減小其電阻，使傳感器更加靈敏，采集的壓力范圍更大；

信號(hào)采集單元包括碳納米墻陣列傳感器和行列掃描電路；碳納米墻陣列傳感器通過(guò)用戶對(duì)床墊施加的壓力改變其電阻的大小，行列掃描電路通過(guò)不斷的掃面陣列傳感器的每個(gè)敏感單元的電阻值采集到初始信息；碳納米墻陣列傳感器包括碳納米墻和叉指電極，行列掃描電路包括基本的放大電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換部分；

信號(hào)控制與處理單元包括健康檢測(cè)專家系統(tǒng)和健康提示APP，將采集的用戶壓力信息和時(shí)域信息傳遞到處理單元，特征提取和用戶健康狀態(tài)評(píng)定在數(shù)據(jù)處理單元中進(jìn)行，健康檢測(cè)專家系統(tǒng)根據(jù)臨床躺姿及褥瘡的產(chǎn)生的過(guò)程及狀態(tài)作為先驗(yàn)知識(shí)對(duì)提取的用戶壓力特征和時(shí)域特征進(jìn)行健康綜合評(píng)估，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)將評(píng)估結(jié)果回傳到用戶手機(jī)的APP上，健康提示APP根據(jù)用戶的健康綜合評(píng)估給出翻身、通風(fēng)建議并推送給用戶；信號(hào)處理單元根據(jù)健康評(píng)估結(jié)果調(diào)整；

所述碳納米墻陣列傳感器制作時(shí)候采用在刻有金字塔型凹槽的鎳片上生長(zhǎng)石墨烯碳納米墻；

所述碳納米墻陣列傳感器在生長(zhǎng)出碳納米墻之后，使用激光燒蝕的方法將鎳片燒蝕掉，保留一層碳納米墻薄片；

所述碳納米墻陣列傳感器在使用激光燒蝕掉鎳片之后，在碳納米墻薄片的金字塔結(jié)構(gòu)的底部一面使用梯度印刷的方式，印刷含有不同濃度的石墨烯微粒的炭黑；

所述碳納米墻陣列傳感器在進(jìn)行炭黑的梯度印刷之后，在炭黑的表面再印刷一層PET材料，增強(qiáng)敏感單元的韌性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊，其特征在于：所述智能床墊還包括語(yǔ)音識(shí)別助手系統(tǒng)，用于在用戶躺著的過(guò)程中通過(guò)語(yǔ)言問(wèn)答對(duì)床墊進(jìn)行控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊，其特征在于：所述智能床墊通過(guò)前期在大量臥床病人非用戶本人躺姿數(shù)據(jù)的訓(xùn)練集上對(duì)CNN算法對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，通過(guò)用戶初期數(shù)據(jù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，掌握用戶的在臨床上的躺姿狀況，針對(duì)用戶的狀況對(duì)床墊進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米墻 陣列傳感器的智能床墊，其特征在于：該智能床墊還包括移動(dòng)通信單元，所述移動(dòng)通信單元對(duì)信號(hào)控制與處理單元進(jìn)行控制，移動(dòng)通信單元還包括無(wú)線I模塊和移動(dòng)遠(yuǎn)程APP控制模塊，無(wú)線I模塊負(fù)責(zé)收發(fā)與移動(dòng)遠(yuǎn)端控制模塊之間的數(shù)據(jù)；無(wú)線I與移動(dòng)遠(yuǎn)程模塊II通信，所述移動(dòng)遠(yuǎn)端控制模塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)遠(yuǎn)端與信號(hào)控制與處理單元運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的交換、同步與控制。