[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

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• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111166102B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 魏大鵬;楊俊;姜星池;孫泰;史浩飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: A47C27/06
• 分類號: A47C27/06;A47C27/10;A47C31/12;A61G7/057;G01L1/20
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發(fā)明涉及一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊，屬于人機交互領域。該床墊包括床墊本體，碳納米墻陣列傳感器，可調節(jié)彈簧，充氣氣囊，信號采集單元，信號控制和處理單元，無線通信單元。信號采集單元通過采集電路對陣列傳感器進行行列掃描，采用碳納米墻金字塔結構復合石墨烯的陣列傳感器。信號控制與處理單元使用大量臨床躺姿與褥瘡病的形成過程數據作為先驗知識，提取用戶對床墊的壓力信息的特征，進行綜合性健康評估，再根據相應的健康評估結果對可調節(jié)彈簧或充氣氣囊高度和充氣量進行調整。本發(fā)明通過陣列傳感器得到更豐富的壓力數據，通過結合臨床經驗給出相應的調整措施，對褥瘡的防治與治療有較好的效果。

技術領域

本發(fā)明屬于人機交互領域，涉及一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊。

背景技術

睡眠是一種生理反應，是大腦神經活動的一部分，是大腦皮質內神經細胞繼續(xù)興奮之后產生抑制的結果。當抑制作用在大腦皮質內占優(yōu)勢的時候，人就會睡覺。人們在生活中，有工作，有休息，在神經活動中，有興奮，有抑制。抑制是為了保護神經細胞，以便讓它重新興奮，讓人們繼續(xù)工作，睡眠姿勢不正確——容易出現打呼嚕、磨牙、落枕等問題，這些問題在初期有可能不屬于病態(tài)的，而是屬于亞健康狀態(tài)。根據《亞健康中醫(yī)臨床指南》：亞健康是指人體處于健康和疾病之間的狀態(tài)。處于亞健康狀態(tài)者，不能達到健康標準，表現為一定時間內的活力下降，記憶力減退，注意力不集中，思維緩慢，環(huán)境適應能力減退等癥狀。而人們長期處于亞健康狀態(tài)，會導致內分泌紊亂，情緒易于波動，脫發(fā)，體重發(fā)生變化等情況。

長期臥床的患者由于局部組織長期受壓，血液循環(huán)不佳，發(fā)生皮膚持續(xù)缺血、缺氧、營養(yǎng)不良而致組織淺表潰瘍，糜爛等情況發(fā)生，進而導致褥瘡，據有關文獻報道，每年約有6萬人死于褥瘡及其并發(fā)癥。長期臥床還會引起心肺功能下降，骨質疏松，泌尿系統(tǒng)感染等癥，改善長期臥床患者的床墊環(huán)境已經成為一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于碳納米墻陣列傳感器的智能床墊，包括床墊本體，碳納米陣列傳感器，可調節(jié)彈簧，充氣氣囊，信號采集單元，信號控制和處理單元，移動通信與控制單元；

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節(jié)層；陣列傳感器采集人體對床墊的壓力信息；通過調整可調節(jié)彈簧的高度和充氣氣囊的充氣量調整人體受力的目的；

碳納米墻陣列傳感器采用金字塔結構碳納米墻與叉指電極，在叉指電極未接觸碳納米墻的時候，叉指電極處于斷開狀態(tài)，當叉指電極接觸碳納米墻的時候，叉指電極經過碳納米墻形成通路，當對傳感器施加壓力的時候，碳納米墻金字塔結構發(fā)生形變，接觸面積變大，電阻變小，同時碳納米墻中的石墨烯微片開始形成通路，增強其導電性能，進一步減小其電阻，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用戶對床墊施加的壓力改變其電阻的大小，行列掃描電路通過不斷的掃面陣列傳感器的每個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模轉換部分；

信號控制與處理單元包括健康檢測專家系統(tǒng)和健康提示APP，將采集的用戶壓力信息和時域信息傳遞到處理單元，特征提取和用戶健康狀態(tài)評定在數據處理單元中進行，健康檢測專家系統(tǒng)根據臨床躺姿及褥瘡的產生的過程及狀態(tài)作為先驗知識對提取的用戶壓力特征和時域特征進行健康綜合評估，再通過無線網將評估結果回傳到用戶手機的APP上，健康提示APP根據用戶的健康綜合評估給出翻身、通風建議并推送給用戶；信號處理單元根據健康評估結果調整。

可選的，所述碳納米墻陣列傳感器制作時候采用在刻有金字塔型凹槽的鎳片上生長石墨烯碳納米墻。

可選的，所述碳納米墻陣列傳感器在生長出碳納米墻之后，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。