[發明專利]一種基于柔性傳感器的床墊

有效

• 申請號: 202110256389.6
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113068961B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 田明偉;曲麗君;朱士鳳;趙洪濤;張曉慧;王麗紅;齊祥君
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: A47C31/12
• 分類號: A47C31/12;A47C27/12;A61B5/0205;A61B5/024;A61B5/08;A61B5/00
• 代理公司: 青島博川宇知識產權代理事務所(普通合伙) 37373
• 代理人: 李紅麗;孫俊業

本發明特別涉及一種基于柔性傳感器的床墊。其包括親膚層，傳感層，以及防水層，傳感層由若干個柔性傳感器陣列式排布組成，柔性傳感器包括導電面料，導電面料包括柔性基材，以及石墨烯膜層，石墨烯膜層上石墨烯導電漿料為石墨烯/聚氨酯有效含量之比為1％?6％的溶液；還包括與傳感層的側面連接的信號采集裝置，信號采集裝置與智能顯示終端電聯接，信號采集裝置包括信號采集控制模塊，信號采集控制模塊通過將傳感層獲取使用者在床墊上的壓力信號或濕度信號發送至智能顯示終端，智能顯示終端根據壓力信號或濕度信號分析得出使用者生理參數信息。本發明可靠性高，實時響應性好，監測精準度高，舒適性高，值得被廣泛推廣應用。

技術領域

本發明涉及智能床墊技術領域，特別涉及一種基于柔性傳感器的床墊。

背景技術

隨著社會經濟的發展和生活節奏的加快，人們越來越關注自己的身體是否健康。睡眠健康是身體健康的重要組成部分，然而大多數人并沒有認識到其重要性。人的一生有1/3的時間是在睡眠中度過的，好的睡眠對恢復體力、增強智慧、保證睡眠健康十分重要。因此，如何通過監測設備將睡眠情況客觀呈現出來，使人們清楚地了解自己的睡眠狀況，越來越受到研究人員的關注。

針對目前市場上睡眠監測設備使用不方便以及監測不準確等問題，在此基礎上，人們通過設計并實現了床墊式睡眠監測系統。系統首先使用薄膜壓力傳感器采集用戶睡眠數據，然后通過嵌入式平臺對數據進行模數轉換，去噪和標準化處理，并應用睡眠模型公式得到用戶的睡眠結果，最后將睡眠結果在手機端進行展示，滿足用戶需求。

作為床墊核心部件之一的柔性傳感器，以其高靈敏度、響應時間短、使用舒適性和多功能集成等特點已經成為人們關注的熱點，激發了國內外研究人員對柔性傳感器的研究和開發。

眾所周知，石墨烯是由碳原子六角結構緊密堆積而成的二維材料，只有一個碳原子厚度的二維晶體，擁有穩定的六元環結構。石墨烯具有完美的大π共軛體系和最薄的單層原子厚度的結構，這使得石墨烯擁有非常優異和獨特的光、電、磁、機械等物理性能和化學性質。它是人類已知重量最輕、韌性最好、透光率最高、導電性能最佳的材料，因出眾的性能而被廣泛應用。基于上述特性，石墨烯可應用于可穿戴傳感器的制備。

然而，石墨烯粉末在制備導電漿料過程中存在分散不均勻問題，使得漿料中石墨烯出現團聚的現象，從而導致導電性能、以及熱響應性能低。本領域技術人員為解決分散性問題，對石墨烯進行氧化形成氧化石墨烯，并且采用大量表面活性劑和分散劑來幫助石墨烯粉末的均勻分散。但是，對于導電漿料而言，表面活性劑和分散劑本身不參與導電，這會影響電子器件在使用過程中的電學性能和穩定性。

由于石墨烯是由碳六元環組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點陣結構，導致了石墨烯對無水乙醇溶液具有排斥作用，造成石墨烯在無水乙醇溶液中分散性較差，這樣的情況使得一方面很難將石墨烯均勻的涂覆在無紡布等織物上，另一方面即使附上之后因為較差的粘附性也很容易使石墨烯涂層掉落，從而使得導電性、耐水洗性、以及熱響應性相對較差。