智能數字睡眠檢測床墊及其使用方法與流程
2023-05-25 14:43:41
本發明屬於家具領域，具體是涉及一種智能數字睡眠檢測床墊及其使用方法。
背景技術：
：人生的三分之一是在睡眠中度過的，好的睡眠質量能增強免疫力、消除疲勞，恢復體力、保護大腦，而睡眠質量的好壞與床墊息息相關，消費者在選擇床墊時從床墊的通透性、減壓性、支撐度、服貼性、床面張力、睡眠溫度和睡眠溼度等方面來選購類型合適的床墊。由於每個人的具體情況不同，比如體重、身高、胖瘦以及個人睡眠習慣等，選購床墊時最基本的要求是仰臥時能保持腰椎生理前凸，身體曲線正常；側臥時以不使腰椎彎曲、側彎為主，人無論處於哪種睡眠姿勢，脊柱都能保持平直舒展，要壓強均等，人躺在上面全身能夠得到充分放鬆，而這都與床墊的軟硬度有關。目前市場上的床墊只是有不同軟硬度差別，因此大部分人都是盲目或者隨意購買床墊，很多人都是選了不適合自身的床墊，這樣影響到睡眠，進而影響到身體的健康。技術實現要素：本發明的目的在於針對上述存在的問題與不足，提供一種測算出適合個體所需床墊的軟硬度，為個體選擇合適自個的床墊做出準確指導的智能數字睡眠檢測床墊及其使用方法。本發明智能數字睡眠檢測床墊的技術方案是這樣實現的：智能數字睡眠檢測床墊，包括空心的床架、放置在床架上面的床墊、pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備、數據處理系統及控制開關，所述數據處理系統包括控制器及集成晶片電路板，所述床墊包括活動部和支撐部，支撐部使用海棉做為主要材料提供足夠的硬度和支撐，活動部包括自上往下分布的上固定面料、多支彈簧、多個壓力傳感器、裡襯及下固定面料，所述活動部下部對應的床架內腔設有多個氣囊，所述氣囊下部連接有氣壓閥門、氣泵及充放氣控制裝置，所述壓力傳感器與彈簧下部接觸，氣囊上部與壓力傳感器接觸，壓力傳感器與集成晶片電路板連接，充放氣控制裝置與數據處理系統連接；檢測時，檢測者先通過pc觸控螢幕裝置/移動顯示控制裝置輸入基礎信息及睡眠習慣，檢測者躺在床墊上，人體作用在床墊上的壓力傳遞到壓力傳感器上後轉換為電信號，集成晶片電路板對壓力傳感器輸出的電信號進行處理，並輸出控制信號，充放氣控制裝置根據控制信號對氣囊進行充放氣，使床墊軟硬度適合檢測者進行睡眠測試；當床墊舒適度不合適時，壓力傳感器收集並檢測壓力值，反饋壓力值數據到集成晶片電路板，控制器發送指令給集成晶片電路板，集成晶片電路板發送升降指令給氣泵，氣泵對氣囊增加或減少氣量調整床墊軟硬度；當床墊舒適度合適時，pc觸控螢幕裝置/移動顯示控制裝置開始運算並出具運算結果，運算結果數據上傳至雲伺服器記錄以及進行後期分析。進一步地，所述氣壓閥門的氣路為三路活動部件為一組，且共三組，分別獨立工作。進一步地，所述氣囊有9個，活動部由9個活動部件組成，各活動部件可以提供5-9，共5級段位的硬度標定，硬度無級調節。驅動部件為多個氣囊，氣囊的頂和底有較強的支撐力提供給彈簧。充氣和放氣分路。進一步地，所述壓力傳感器為紅外微距傳感器，所述紅外微距傳感器有27顆，並蜂窩式分布在彈簧與氣囊之間。進一步地，所述pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備包括手機或平板電腦、藍牙模塊、無線接收裝置和無線發送裝置。進一步地，所述床墊長2.0米，寬0.9米，其中，活動部包括肩部和臀部，活動部長1.3米，寬0.65米，支撐部包括床墊頭和床墊尾，床墊頭和床墊尾各長0.35米，寬0.9米。進一步地，所述床架上設有微信二維碼掃描入口，由微信支付信息啟動。既可以積累測試者的資料供後續研究改進，也有效吸引更多的消費者的關注。本發明智能數字睡眠檢測床墊的使用方法，包括如下步驟：（1）、使用藍牙模塊與pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備聯接獲取授權碼確定連接配比設備，進入數據處理系統，並輸入檢測者的基礎信息及睡眠習慣；（2）、當用戶躺在床墊上時，壓力傳感器探測彈簧的形變量，將壓力值數據反饋到集成晶片電路板，所述集成晶片電路板發送升降控制信號給氣泵的充放氣控制裝置；（3）、所述控制信號發送至數據處理系統，且根據各個活動部件壓力值的大小，集成晶片電路板自動根據函數判斷使氣泵對氣囊進行充放氣，氣壓傳感器對氣囊動作掃描得出人體脊柱曲線和各應力點數據，且對氣囊壓力進行標定，並收集數據，將所收集的數據做為關鍵數據提供給數據處理系統中的體感算法公式進行計算分析；（4）、根據體感算法公式分析，集成晶片電路板控制氣囊進行衝氣或放氣，以此調整床墊軟硬度，壓力傳感器將使應力點數據符合消紅點曲線範圍；消紅點曲線範圍意思是指，當人某一個部分較重，壓力過大，床墊受的壓力會增大，體驗人群所受的反作用力增大，力的大小用顏色來區分的話就是綠色為很舒服，黃色為一般，紅色為不舒服，如果呈現紅色壓力點反應，表明該區域體感不舒服，消去紅點的作用就是使體驗人群更加舒適。（5）、若床墊已達到最佳舒適度，則pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備根據應力數據綜合計算出平均硬度值，並出具運算結果；若床墊還未達到最佳舒適度，則重複步驟（2）、（3）、（4）由氣囊動作進行調整至最佳睡眠舒適度，當達到最佳體感舒適度後，pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備根據應力數據綜合計算出平均硬度值，並出具運算結果，運算結果上傳至雲伺服器進行記錄及後期數據分析。進一步地，所述基礎信息包括檢測者姓名、身高、體重及年齡段，所述睡眠習慣包括仰臥、側臥、使用床墊年限、使用方式是單人或雙人及舒適度調節，所述舒適度調節包括肩部、腰部、臀部及全部復位。進一步地，所述算法公式：硬度度數=[彈簧形變壓力值×變量係數+(bmi定值)+(壓力值均值)]/(結構函數的係數總值)；再通過計算所得的硬度度數值與段位設定值對應關係獲得段位值。其中：彈簧形變壓力值：彈簧發生形變的大小所需的壓力值；變量係數：通過測量計算將彈簧形變轉換成公斤所需的係數，且根據階段性係數有所不同；bmi定值：判斷測量人員的bmi進行比對，考慮人群的肥胖程度設定定值進行加減；bmi定值=體重（kg）÷身高²（m）；bmi指數（即身體質量指數，簡稱體質指數又稱體重，英文為bodymassindex，簡稱bmi），是用體重公斤數除以身高米數平方得出的數字，是目前國際上常用的衡量人體胖瘦程度以及是否健康的一個標準。bmi是世界公認的一種評定肥胖程度的分級方法，世界衛生組織(who)也以bmi來對肥胖或超重進行定義。壓力值均值：多個壓力傳感器所得的壓力值的均值，主要作用於平衡舒適度的效果；結構函數的係數值：函數公式計算所得，考慮測驗人群的身體狀況而設定，比如孕期、哺乳期、脊椎病史、年齡段等等狀況從優判斷的係數設定值相加得出的數值；結構函數的係數總值計算公式:使用床墊年限係數+脊柱病史係數+特殊生理期係數+年輕段係數。使用床墊年限係數:調查發現絕大多數人群在未使用床墊睡眠的情況下都是使用木板來代替的，如果長期的睡木板床，他們會習慣木板的硬度，對於我們推薦的床墊，他們會感覺太軟而不適，所以此處加入了使用床墊年限的設定，主要是為了迎合人群的習慣，使床墊的感受更加舒適。特殊生理期係數：考慮孕婦以及哺乳期女性睡的比平時偏硬的床墊,伴隨著腰骨疼痛，無法翻身，哺乳困難等問題，所以要在此處加大硬度係數。年齡段係數:不同的年齡段，生理特徵不同，所以要分開係數考慮，比如:少年、青年，他們在發育期長高時期，床墊偏硬甚至加硬才是適合他們發育所需。中老年也是如此，需要加大硬度係數。青壯年、中年，他們長期的工作壓力環境需要選擇偏軟的床墊才能獲得更好的深度睡眠效果，所以要按年齡段來設定不同的係數。本發明軟體功能描述：1.通過對氣囊充放氣對床墊表面應力進行掃描，當無人躺下時初始化所有應力點數據歸零。當有人躺下時，通過反覆調整9個活動部氣囊壓力，監測微距傳感器彈簧形變量進行綜合計算，測算出人體睡姿。2.平躺時，通過氣囊動作掃描得出人體脊柱曲線和各應力點數據，根據算法分析，調整氣囊壓力使應力點數據符合消紅點曲線範圍。3.當達到體感舒適度後，根據應力數據綜合計算出平均硬度值，數據回饋給顯示設備。4.可根據不同的睡眠人不同的睡姿，採集數據，由氣囊動作進行調整至最佳睡眠舒適度。5.9個活動部件提供的承載壓力均可自動調節，完成任意睡姿舒適消紅功能。6.接入藍牙模塊，可接受微信支付信息啟動並將平均硬度等信息回饋給微信。本發明的工作原理是這樣實現的，使用者利用pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備與藍牙模塊連接，或是利用移動顯示控制設備掃描二維碼，上存授權碼到雲伺服器，記錄時間和授權碼，然後進入數字床墊測量系統，輸入檢測者姓名、身高、體重、年齡、睡眠習慣、使用床墊年限、使用模式是單人還是雙人及舒適度調節，接通電源，閉合控制開關，檢測者平躺或以不同的睡姿躺在床墊上時，由床墊根據各紅外微距傳感器輸出的電信號自動計算出適合於該檢測者的標準壓力。本發明床墊能根據不同的體驗者的睡眠習慣自動調節床墊軟硬度至體驗者認為最舒適的位置。在使用過程中，當監測到某接觸點輸出的電信號高於或低於其他接觸點的電信號時，壓力傳感器收集並檢測壓力值，由數據處理系統和充放氣控制裝置對該應力點數據對應的氣囊進行放氣或充氣，並根據算法公式：硬度度數=(彈簧形變壓力值*變量係數+(bmi定值)+(壓力值均值))/(結構函數的係數總值)分析，再通過計算所得的硬度度數值與段位設定值對應關係獲得段位值。調整9個活動部位的氣囊壓力使應力點數據符合消紅點曲線範圍，直至各接觸點輸出的電壓相同，即各氣囊的氣壓相同，各接觸點壓力分布均勻，讓使用者感覺到床墊軟硬達到最佳舒適狀態，pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備運算並出具運算結果，並將數據上存雲伺服器進行記錄以及後期數據分析。本發明智能數字睡眠檢測床墊可測算出適合個體所需床墊的軟硬度，為個體選擇合適自個的床墊做出準確指導。可以放在床墊賣場供消費者購買前進行測試，也可以用在床墊加工廠、研發機構等場所用以研究床墊使用。附圖說明圖1為本發明一種實施例結構示意圖；圖2為圖1的另一視角結構示意圖；圖3為本發明工作原理流程示意圖；圖4為本發明使用方法簡要操作步驟示意圖。具體實施方式實施例一：如圖1、2所示為本發明智能數字睡眠檢測床墊及其使用方法一種實施例的結構示意圖，包括空心的床架1、放置在床架1上面的床墊2、pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備、數據處理系統及控制開關5，所述數據處理系統包括控制器及集成晶片電路板31），床墊2包括活動部21和支撐部22，支撐部22使用海棉做為主要材料提供足夠的硬度和支撐，活動部21包括自上往下分布的上固定面料211、多支彈簧212、多個壓力傳感器213、裡襯及下固定面料214，裡襯承受壓力時變形量小，無壓力時柔軟耐磨。活動部21下部對應的床架1內腔設有多個氣囊215，氣囊215下部連接有氣壓閥門32、氣泵33及充放氣控制裝置，壓力傳感器213與彈簧212下部接觸，氣囊215上部與壓力傳感器213接觸，壓力傳感器213與集成晶片電路板31連接，充放氣控制裝置與數據處理系統連接。氣壓閥門32為高壓定製鎖氣型號，配合氣泵33壓力對局部壓力能提供充分承載。氣壓閥門32、氣泵33為直流24v安全電壓型號。檢測時，檢測者先通過pc觸控螢幕裝置/移動顯示控制裝置輸入基礎信息及睡眠習慣，檢測者躺在床墊2上，人體作用在床墊2上的壓力傳遞到壓力傳感器41上後轉換為電信號，集成晶片電路板31對壓力傳感器41輸出的電信號進行處理，並輸出控制信號，充放氣控制裝置根據控制信號對氣囊12進行充放氣，使床墊2軟硬度適合檢測者進行睡眠測試；當床墊2舒適度不合適時，壓力傳感器41收集並檢測壓力值，反饋壓力值數據到集成晶片電路板31，控制器發送指令給集成晶片電路板31，集成晶片電路板31發送升降指令給氣泵，氣泵對氣囊42增加或減少氣量調整床墊軟硬度；當床墊2舒適度合適時，pc觸控螢幕裝置/移動顯示控制裝置開始運算並出具運算結果，運算結果數據上傳至雲伺服器記錄以及進行後期分析。氣壓閥門43的氣路為三路活動部件為一組，且共三組，分別獨立工作。氣囊42有9個，活動部21由9個活動部件組成，各活動部件可以提供5-9，共5級段位的硬度標定，硬度無級調節。壓力傳感器41為紅外微距傳感器，所述紅外微距傳感器有27顆，並蜂窩式分布在彈簧212與氣囊215之間。pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備包括手機或平板電腦、藍牙模塊、無線接收裝置和無線發送裝置。本發明一種實施例床墊2長2.0米，寬0.9米，其中，活動部21包括肩部和臀部。如圖3、4所示本發明智能數字睡眠檢測床墊的使用方法，包括如下步驟：（1）、使用藍牙模塊與pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備聯接獲取授權碼確定連接配比設備，進入數據處理系統，並輸入檢測者的基礎信息及睡眠習慣；（2）、當用戶躺在床墊2上時，壓力傳感器41探測彈簧212的形變量，將壓力值數據反饋到集成晶片電路板31，集成晶片電路板31發送升降控制信號給氣泵33的充放氣控制裝置；（3）、控制信號發送至數據處理系統，且根據各個活動部件壓力值的大小，集成晶片電路板31自動根據函數判斷使氣泵33對氣囊215進行充放氣，氣壓傳感器對氣囊215動作掃描得出人體脊柱曲線和各應力點數據，且對氣囊215壓力進行標定，並收集數據，將所收集的數據做為關鍵數據提供給數據處理系統中的體感算法公式進行計算分析；（4）、根據體感算法公式分析，集成晶片電路板31控制氣囊215進行衝氣或放氣，以此調整床墊2軟硬度，壓力傳感器41將使應力點數據符合消紅點曲線範圍；（5）、若床墊2已達到最佳舒適度，則pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備根據應力數據綜合計算出平均硬度值，並出具運算結果；若床墊2還未達到最佳舒適度，則重複步驟（2）、（3）、（4）由氣囊215動作進行調整至最佳睡眠舒適度，當達到最佳體感舒適度後，pc觸控螢幕設備/移動顯示控制設備根據應力數據綜合計算出平均硬度值，並出具運算結果，運算結果上傳至雲伺服器進行記錄及後期數據分析。基礎信息包括檢測者姓名、身高、體重及年齡段，所述睡眠習慣包括仰臥、側臥、使用床墊年限、使用方式是單人或雙人及舒適度調節，所述舒適度調節包括肩部、腰部、臀部及全部復位。所述算法公式：硬度度數=[彈簧形變壓力值×變量係數+(bmi定值)+(壓力值均值)]/(結構函數的係數總值)；再通過計算所得的硬度度數值與段位設定值對應關係獲得段位值。其中：彈簧形變壓力值：彈簧發生形變的大小所需的壓力值；變量係數：通過測量計算將彈簧形變轉換成公斤所需的係數，且根據階段性係數有所不同；bmi定值：判斷測量人員的bmi進行比對，考慮人群的肥胖程度設定定值進行加減；bmi定值=體重（kg）÷身高²（m）；壓力值均值：多個壓力傳感器所得的壓力值的均值，主要作用於平衡舒適度的效果；結構函數的係數值：函數公式計算所得，考慮測驗人群的身體狀況而設定，比如孕期、哺乳期、脊椎病史、年齡段等等狀況從優判斷的係數設定值相加得出的數值；結構函數的係數總值計算公式:使用床墊年限係數+脊柱病史係數+特殊生理期係數+年輕段係數。公式中各個係數的設定值如下表一至表五所示：（考慮點：1、對於孕期/脊柱病史不適宜睡眠過軟的床墊，所以都會加大係數；2、對於床墊使用年限過低的人群，考慮使用習慣的問題會加大係數使群眾體感更好；3、對於年長的人群考慮生理特性都會加大係數；4、另外對於青年/中年人群，由於高壓的工作環境所以更需要降低係數，睡軟一點的床墊更容易使這部分人群的睡眠質量提高。）表一：使用床墊年限的係數設定值使用床墊年限係數0-525-101.510-501表二：脊柱病史的係數設定值脊柱病史係數是2否0表三：特殊生理期的係數設定值特殊生理期係數是2否0表四：年齡段的對應係數設定值年齡段係數0-12212-161.816-221.622-30130-40140-601.860-1002表五：段位和硬度度數的對應關係段位硬度度數520-60610-2079-1087-991-7下表是通過對使用本發明的測試者1、測試者2、測試者3採集到的數據按算法公式計算出硬度度數值再換算為段位：測試結果顯示：測試者1、測試者2、測試者3分別適合段位為6、8、8的床墊。表中「上身比例」作用:在實際的生活中一般的床墊都會有區分段床墊，但是未能合理的考慮人體身高比，所以會造成中段床墊實際上是包含了臀部與大腿部分，其實臀部與大腿部分的壓力值不同，為了達到更好的舒適度,傳感器根據明顯的壓力值差異算出臀部位置，從而獲取消費者的上身比，以此為界點來區分臀部以及大腿部分，而且相對的大腿部分的舒適度要求沒有那麼明顯。實施例二：在實施例一中，床墊2活動部21長1.3米，寬0.65米，支撐部22包括床墊頭和床墊尾，床墊頭和床墊尾各長0.35米，寬0.9米。實施例三：在實施例一、二的基礎上，在床架1上設有微信二維碼掃描入口，測試入口使用微信二維碼關注後，由微信支付信息啟動驅動對應設備啟動，使用藍牙模塊跟手機聯接，精確控制使用手機app實現。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12