智能床墊及智能床罩的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能床墊，包括床墊本體及柔性光纖感應(yīng)薄膜，柔性光纖感應(yīng)薄膜設(shè)置于床墊本體上，包括夾層和安裝在夾層中的光纖；柔性光纖感應(yīng)薄膜還包括安裝在夾層上的突起物。本實用新型還提供了一種智能床罩。本實用新型提供的智能床墊和智能床罩在保證安全舒適的前提下，還能監(jiān)測人體睡眠質(zhì)量。
【專利說明】
智能床墊及智能床罩
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及床上用品領(lǐng)域，具體涉及一種智能床墊和智能床罩。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，?？吹绞褂脡弘娛絺鞲衅鞅O(jiān)測人體活動、呼吸率和心率。但是，壓電式傳感器有非常高的直流輸出阻抗，并可以模擬成一個成比例的電源和濾波網(wǎng)絡(luò)。輸出電壓是直接與其作用力、壓力或者拉力成比例的。由于壓電式傳感器材料的作用，輸出電壓范圍相對于拉力/壓力會變化。
[0003]另一方面，壓電式傳感器由壓電式陶瓷(壓電換能器陶瓷)或單晶材料組成，這些材料都是堅硬，如果置入床墊等床上用品，會讓人感覺不舒服。而且，這些材料都是隨著時間的推移敏感度會下降，而且，溫度升高，敏感度下降得更快，從而使得使用壓電式傳感器的床上用品存在著不可避免的產(chǎn)品缺陷。
[0004]壓電式傳感器的另一個主要缺點是不能應(yīng)用于真正的靜態(tài)測量。靜力將導(dǎo)致壓電式材料上有固定數(shù)量的電荷，這就意味著一旦壓力或重量達到穩(wěn)定狀態(tài)，壓電式傳感器的輸出電壓就會消失。因此，當人體處于深度睡眠時，就難以感測到人體狀況。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種智能床墊和智能床罩，克服壓電式傳感器帶來的缺陷，提供一種安全舒適的可監(jiān)測人體睡眠質(zhì)量的新型智能床墊和智能床罩。
[0006]本實用新型提供的智能床墊，包括床墊本體及柔性光纖感應(yīng)薄膜。柔性光纖感應(yīng)薄膜設(shè)置于床墊本體上，包括夾層和光纖。夾層包括上層薄膜和下層薄膜，光纖夾在上層薄膜和下層薄膜中間；其中，上層薄膜和下層薄膜上設(shè)置有突起物，用于增強人體在柔性光纖感應(yīng)薄膜上活動造成的光損耗。
[0007]本實用新型提供的智能床罩，包括床罩本體及柔性光纖感應(yīng)薄膜。柔性光纖感應(yīng)薄膜設(shè)置于床罩本體上，包括夾層和光纖。夾層包括上層薄膜和下層薄膜，光纖夾在上層薄膜和下層薄膜中間；其中，上層薄膜和下層薄膜上設(shè)置有突起物，用于增強人體在柔性光纖感應(yīng)薄膜上活動造成的光損耗。
[0008]本實用新型的有益效果在于，通過使用柔性光纖感應(yīng)薄膜上及其上設(shè)置的突起物，可以使得智能床墊和智能床罩在保證安全舒適的前提下，還能更靈敏的監(jiān)測人體的存在、活動、呼吸率和心率。
【附圖說明】
[0009]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[00?0]圖1是本實用新型的智能床塾不意圖；
[0011]圖2是圖1所示的智能床墊的橫截面示意圖；
[0012]圖3是本實用新型的智能床罩示意圖；
[0013]圖4是圖3所示的智能床罩的橫截面示意圖；
[0014]圖5是本實用新型的智能床墊或智能床罩中柔性光纖感應(yīng)薄膜的分解圖。
[0015]圖6是本實用新型的智能床墊或智能床罩中柔性光纖感應(yīng)薄膜中夾層的透視圖；
[0016]圖7是本實用新型的智能床墊或智能床罩中柔性光纖感應(yīng)薄膜的橫斷面示意圖；
[0017]圖8是本實用新型中一實施例的柔性光纖感應(yīng)薄膜的夾層的尺寸圖；
[0018]圖9是本實用新型中一實施例的柔性光纖感應(yīng)薄膜的橫斷面圖；
[0019]圖10是本實用新型中另一實施例的柔性光纖感應(yīng)薄膜的橫斷面圖；
[0020]圖11是本實用新型中又一實施例的柔性光纖感應(yīng)薄膜的橫斷面圖；
[0021]圖12是本實用新型的智能床墊連接電子盒的示意圖；
[0022]圖13是本實用新型柔性光纖感應(yīng)薄膜與電子盒連接的框圖。
[0023]圖14是本實用新型中一實施例中保護層的示意圖。
[0024]圖15是本實用新型中另一實施例中增加了保護層的智能床罩橫斷面的示意圖。
[0025]圖16是圖15所示的智能床罩彎曲時的橫斷面示意圖。
【具體實施方式】
[0026]圖1為智能床墊310的示意圖。圖2是圖1所示的智能床墊310的橫截面圖，智能床墊310包括床墊本體202和柔性光纖感應(yīng)薄膜113，柔性光纖感應(yīng)薄膜113設(shè)置于床墊本體202上。床墊本體202是指目前床墊的常用結(jié)構(gòu)主體，包括彈簧床墊、海綿床墊、棕櫚床墊、乳膠床墊、水床墊、氣床墊、磁床墊等等。柔性光纖感應(yīng)薄膜113可以嵌入床墊本體202內(nèi)，或縫制于床墊本體202表面，也可以使用諸如拉鏈、魔術(shù)貼等的連接件與床墊本體202相連，用于感測智能床墊310上人體是否存在、人體在智能床墊310上的活動、呼吸率以及心率。在實際生產(chǎn)中，柔性光纖感應(yīng)薄膜113可以與床墊本體202做成是分離的，也可以與床墊本體202—體化。
[0027]圖3為智能床罩311的示意圖。床罩是指與床墊一起使用，包裹在床墊外層，用來保護床墊的床上用品，主要是為了拆洗和晾曬方便。需要說明的是，圖3僅供示意，在【具體實施方式】中，床罩不限定于圖3所示的形狀和結(jié)構(gòu)。在其他實施例中，床罩可以與床墊外形一樣，使用時套在床墊外面，或設(shè)置在床墊上面，通過拉鏈等方法與床墊結(jié)合在一起使用。
[0028]圖4是圖3所示的智能床罩311的橫截面圖。智能床罩311包括床罩本體201和柔性光纖感應(yīng)薄膜113，柔性光纖感應(yīng)薄膜113嵌入床罩本體201內(nèi)，或縫制于床罩本體201表面，也可以使用諸如拉鏈、魔術(shù)貼等的連接件與床罩本體201相連。在實際生產(chǎn)中，柔性光纖感應(yīng)薄膜113可以與床罩本體201做成是分離的，也可以與床罩本體201—體化。為了清洗床罩本體201的方便，柔性光纖感應(yīng)薄膜113優(yōu)選分離設(shè)計。
[0029]圖5顯示了柔性光纖感應(yīng)薄膜113的部件分解圖，圖6顯示了夾層114的透視圖，圖7顯示了柔性光纖感應(yīng)薄膜113的橫斷面。
[0030]柔性光纖感應(yīng)薄膜113包括夾層114和光纖115。夾層114包含上層薄膜140和下層薄膜141。上層薄膜140和下層薄膜141可以由塑料、橡膠、尼龍或者任何其他柔性材料組成，最優(yōu)為聚乙烯。
[0031]光纖115置入到上層薄膜140和下層薄膜141中間。上層薄膜140和下層薄膜141上設(shè)置有突起物142。突起物142會壓住光纖115，當人體躺在柔性光纖薄膜113上活動時，光纖115會在突起物142的作用下產(chǎn)生更大的光損耗。突起物142由與上下層薄膜相同的材料組成，例如塑料、橡膠、尼龍或者任何彈性材料，優(yōu)選聚乙烯。
[0032]在一實施例中，突起物142可以是多個線狀條，在其他實施方式中，突起物142還可以是矩陣凸點。在突起物142為線狀條的實施例中，線狀條的方向與光纖115所擺放的主方向垂直。由于光纖115—般是蜿蜒擺放的，在此，光纖115所擺放的主方向是指超過總長度一半以上的光纖115的擺放方向。線狀條與光纖115所擺放的主方向垂直，可以確保更多光纖115與線狀條能直接接觸，以增強光損耗。在突起物142是矩陣凸點的實施例中，矩陣凸點與光纖115所擺放的主方向無關(guān)，只需要確保矩陣凸點在一定密度范圍內(nèi)即可。
[0033]在一實施例中，突起物142的橫截面可以是箭頭形狀。在其他實施方式中，突起物142的橫截面還可以是其他形狀，例如梯形、半圓形、矩形等等。具體的，線狀條和凸點的橫截面皆可采用上述形狀。
[0034]柔性光纖感應(yīng)薄膜113的敏感度由三個因素控制，即夾層114的特性、柔性光纖感應(yīng)薄膜113的配置、光纖115的構(gòu)成和特性。對于夾層114，圖8顯示了影響柔性光纖感應(yīng)薄膜113敏感度的兩個參數(shù)，即突起物142的高度143和兩個臨近突起物的距離144(下稱寬度)。通過改變這兩個參數(shù)，可以調(diào)整柔性光纖感應(yīng)薄膜113的敏感度以滿足不同敏感度需求的應(yīng)用。實驗顯示高度143與寬度144的比率為2/5時會達到最好的敏感度和堅固性。如果高寬比小于2/5，敏感度會下降。這就意味著對于同一個光纖，更短的突起物高度和更寬的突起物間距會引起敏感度的下降。如果高寬比大于2/5，敏感度會更大，但是堅固性會受到影響，因為光纖115由于更大的彎曲角將會承受更大的壓力。
[0035]上層薄膜140上的突起物142和下層薄膜141上的突起物142是錯位排列的，當有人體躺在柔性光纖感應(yīng)薄膜113上時，由于上下突起物142的錯位排列使得整條光纖115在軸向上產(chǎn)生更大的彎曲，進而產(chǎn)生更大的光損耗，從而增強了柔性光纖感應(yīng)薄膜113的檢測靈敏度。而且，這種錯位排列也可以避免上層薄膜140上的突起物142和下層薄膜141上的突起物142直接對壓到光纖115上，從而避免造成光纖115的破裂。
[0036]為了避免光纖115破裂，可在夾層114中增加保護膜125。在不同的實施例中，保護膜125可依據(jù)突起物142的方向來設(shè)置不同的配置。圖9到圖11顯示了柔性光纖感應(yīng)薄膜113的不同配置(A、B、C)。對于A或B或C的選擇取決于對柔性光纖感應(yīng)薄膜113敏感度、堅固性的權(quán)衡和附加保護膜125的成本。
[0037]在配置A中，如圖9所示，上層薄膜140上的突起物142是向下的，下層薄膜141上的突起物142是向上的，所以上層薄膜140和下層薄膜141上的突起物142是面對面的。配置A提供柔性光纖薄膜113最好的敏感度。然而，當外部突然的急劇壓力作用于柔性光纖感應(yīng)薄膜113上時，配置A的堅固性最低。為了減少配置A易對光纖115造成破壞，在夾層中嵌入兩層保護膜夾住光纖115。保護膜可以由塑料、橡膠、尼龍或者任何其他彈性材料構(gòu)成，優(yōu)選的是聚乙烯。
[0038]在配置B中，如圖10所示，下層薄膜141上的突起物142和上層薄膜140上的突起物142都是向上的。對于配置B，上層薄膜140上的突起物142沒有和光纖115接觸。在這種情況下，只有一片保護膜125嵌入夾層114中保護光纖115，保護膜125放于光纖115和下層薄膜141之間。
[0039]在配置C中，如圖11所示，上層薄膜140上的突起物142是向上的，下層薄膜141上的突起物142是向下的，所以上層薄膜140上的突起物142和下層薄膜141上的突起物142是背靠背的，沒有任何突起物142是和光纖115相連的。對于配置C，不需要保護膜125保護光纖115。
[0040]另一個影響柔性光纖感應(yīng)薄膜113敏感度的因素是光纖115的特性。選擇不同折射率的光纖，柔性光纖感應(yīng)薄膜113的敏感度是可調(diào)的。
[0041]智能床墊310和智能床罩311還包括電子盒312，與柔性光纖感應(yīng)薄膜113相連。圖12是本實用新型的智能床墊310連接電子盒312的示意圖，在本實施方式中，電子盒312設(shè)置于智能床墊310和智能床罩311外部，并通過光纖保護套313與智能床墊310和智能床罩311中的柔性光纖感應(yīng)薄膜113相連。在其他實施方式中，電子盒312也可以嵌入到智能床墊310的床墊本體中。
[0042]圖13是本實用新型柔性光纖感應(yīng)薄膜113與電子盒312連接的框圖。電子盒312內(nèi)設(shè)置有SC連接器119、可編程LED驅(qū)動110、光源111、光傳感器112和處理器116?？删幊蘈ED驅(qū)動110的輸出端與光源111連接，光源111與光纖115的一端連接，光纖115的另一端與光傳感器112連接。處理器116傳輸控制信號給可編程LED驅(qū)動110產(chǎn)生LED電流給光源111。光源111在LED電流驅(qū)動下產(chǎn)生光并通過SC連接器119進入光纖115中。光傳感器112用于檢測光纖115中的光損耗信號。處理器116處理由光傳感器112獲取的光損耗信號用以監(jiān)測人體的存在、活動、呼吸率和心率。
[0043]電子盒312還包括無線模塊117。無線模塊117是可選的且與處理器116相連，作用是將處理器116得出的信號狀態(tài)傳輸給智能手機、平板電腦等遠程顯示設(shè)備，智能手機、平板電腦等遠程顯示設(shè)備處理并顯示處理器116傳輸?shù)男盘枲顟B(tài)。
[0044]在具體實施例中，電子盒312可通過電源適配器314與墻上的交流電源相連完成供電，也可以在內(nèi)部設(shè)置電池來完成供電。
[0045]在智能床罩311的實際應(yīng)用中，需要保護柔性光纖感應(yīng)薄膜113中的光纖115由于彎曲導(dǎo)致的破壞。為了實現(xiàn)上述保護，可在智能床罩311內(nèi)的柔性光纖感應(yīng)薄膜113下面設(shè)置保護層122。保護層122用于限制光纖115的彎曲度在它的承受規(guī)格之內(nèi)以防損壞。
[0046]圖14是本實用新型中一實施例中保護層122的示意圖。圖15是一實施例中增加了保護層122的智能床罩311的橫斷面的示意圖。圖16是圖15所示的智能床罩311彎曲時的橫斷面示意圖。如圖14所示，保護層122包括多個161所示寬度、162所示長度的條狀物，并以164所示的間距連接在一起，延伸至柔性光纖感應(yīng)薄膜113的長和寬。當智能床罩311彎曲或折疊時，164所示的間距和163所示的厚度控制光纖115的彎曲角度160在其承受極限內(nèi)。保護層122的另一個作用是協(xié)助智能床罩311卷起。更優(yōu)的，可在柔性光纖感應(yīng)薄膜113上部設(shè)置泡棉層123。當人體躺在上面時，泡棉層123可以使智能床罩311更舒適。智能床罩311還可以包括外層防水套面124用于保護柔性光纖感應(yīng)薄膜113、泡棉層123和保護層122。
[0047]應(yīng)當理解的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對上述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而所有這些修改和替換，都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種智能床墊，其特征在于，包括: 床墊本體； 柔性光纖感應(yīng)薄膜，設(shè)置于所述床墊本體上，包括: 夾層，包括上層薄膜和下層薄膜； 光纖，夾在所述上層薄膜和所述下層薄膜中間； 其中，所述上層薄膜和所述下層薄膜上設(shè)置有突起物。2.如權(quán)利要求1所述的智能床墊，其特征在于，所述上層薄膜上的突起物和所述下層薄膜上的突起物是面對面的。3.如權(quán)利要求2所述的智能床墊，其特征在于，所述夾層中設(shè)置有兩片保護膜，用于夾住并保護所述光纖。4.如權(quán)利要求1所述的智能床墊，其特征在于，所述上層薄膜上的突起物和所述下層薄膜上的突起物朝向同一個方向。5.如權(quán)利要求4所述的智能床墊，其特征在于，所述光纖和所述上層薄膜或者所述下層薄膜之間設(shè)置有一片保護膜。6.如權(quán)利要求1所述的智能床墊，其特征在于，所述上層薄膜上的突起物和所述下層薄膜上的突起物是背靠背的。7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的智能床墊，其特征在于，所述突起物的高度與所述兩突起物的距離的比率是2/5。8.如權(quán)利要求1至6任一項所述的智能床墊，其特征在于，所述突起物的橫斷面的形狀包括梯形、半圓、矩形、箭頭。9.如權(quán)利要求1至6任一項所述的智能床墊，其特征在于，所述突起物是多個線狀條。10.如權(quán)利要求9所述的智能床墊，其特征在于，所述上層薄膜上的線狀條與所述下層薄膜上的線狀條錯位排列。11.如權(quán)利要求9所述的智能床墊，其特征在于，所述線狀條的方向與所述光纖所擺放的主方向垂直。12.如權(quán)利要求1至6任一項所述的智能床墊，其特征在于，還包括: 處理器； 可編程LED驅(qū)動； 光源，連接所述可編程LED驅(qū)動的輸出端和所述光纖的一端； 光傳感器，連接所述光纖的另一端和所述處理器； 其中所述處理器用于傳輸控制信號給所述可編程LED驅(qū)動，以提供LED電流給所述光源，所述光源用于在所述LED電流的驅(qū)動下產(chǎn)生光并將所產(chǎn)生的光傳輸?shù)剿龉饫w中；所述光傳感器用于檢測所述光纖中的光損耗信號，其中所述處理器還用于處理所述光傳感器傳輸?shù)墓鈸p耗信號以監(jiān)測生命體征信號。13.一種智能床罩，其特征在于，包括 床罩本體； 柔性光纖感應(yīng)薄膜，設(shè)置于所述床罩本體上，包括: 夾層，包括上層薄膜和下層薄膜； 光纖，夾在所述上層薄膜和所述下層薄膜中間； 其中，所述上層薄膜和所述下層薄膜上設(shè)置有突起物。14.如權(quán)利要求13所述的智能床罩，其特征在于，所述上層薄膜上的突起物和所述下層薄膜上的突起物是面對面的。15.如權(quán)利要求14所述的智能床罩，其特征在于，所述夾層中設(shè)置有兩片保護膜，用于夾住并保護所述光纖。16.如權(quán)利要求13所述的智能床罩，其特征在于，所述上層薄膜上的突起物和所述下層薄膜上的突起物朝向同一個方向。17.如權(quán)利要求16所述的智能床罩，其特征在于，所述光纖和所述上層薄膜或者所述下層薄膜之間設(shè)置有一片保護膜。18.如權(quán)利要求13所述的智能床罩，其特征在于，所述上層薄膜和所述下層薄膜是背靠背的，使得所述突起物不正面接觸到所述光纖。19.如權(quán)利要求13至18任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述突起物的高度與所述兩突起物的距離的比率是2/5。20.如權(quán)利要求13至18任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述突起物是多個線狀條。21.如權(quán)利要求20任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述線狀條的橫斷面的形狀包括梯形、半圓、矩形、箭頭。22.如權(quán)利要求20任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述上層薄膜上的線狀條與所述下層薄膜上的線狀條是錯位排列的。23.如權(quán)利要求20任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述線狀條的方向與所述光纖所擺放的主方向垂直。24.如權(quán)利要求13至18任一項所述的智能床罩，其特征在于，還包括: 處理器； 可編程LED驅(qū)動； 光源，連接所述可編程LED驅(qū)動的輸出端和所述光纖的一端； 光傳感器，連接所述光纖的另一端和所述處理器； 其中所述處理器用于傳輸控制信號給所述可編程LED驅(qū)動，以提供LED電流給所述光源，所述光源用于在所述LED電流的驅(qū)動下產(chǎn)生光并將所產(chǎn)生的光傳輸?shù)剿龉饫w中；所述光傳感器用于檢測所述光纖中的光損耗信號，其中所述處理器還用于處理所述光傳感器傳輸?shù)墓鈸p耗信號以監(jiān)測生命體征信號。25.如權(quán)利要求13至18任一項所述的智能床罩，其特征在于，還包括: 保護層，設(shè)置于所述柔性光纖感應(yīng)薄膜的下方； 外層防水套面，用于包住所述柔性光纖感應(yīng)薄膜和所述保護層。26.如權(quán)利要求13至18任一項所述的智能床罩，其特征在于，所述保護層包括多個條狀物，所述多個條狀物間設(shè)置有固定間隙。
【文檔編號】A47C27/00GK205548130SQ201521005261
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月3日
【發(fā)明人】黃成達, 莊輝翔, 姜新
【申請人】安寶睡科技（深圳）有限公司