本發明涉及智能居家和醫療器械技術領域，是一種自動翻身氣囊護理床墊，能實現睡姿變換的多功能護理氣囊床墊。

背景技術：

睡眠呼吸暫停綜合征(SAS)是僅次于失眠的第二大睡眠障礙疾患，其中40歲以上男性的患病率高達9％。它與心血管系統有密切關聯，不但誘發心臟病，還是心力衰竭的并發癥。主要原因為在仰臥睡覺時舌，軟腭，懸雍垂松弛后墜，加重氣道堵塞而引起打鼾，所以需要改變睡覺姿勢來防止打鼾。而目前睡姿調整的方法只是簡單對充氣床墊的硬度進行調節，或者對使用者機械翻身，并不能根據使用者當前的睡姿狀態進行準確的判斷，尤其是不能保障睡眠過程中的睡姿自動調整，以保證使用者的舒適度。例如申請號為201610645559.9的中國專利公開一種能夠適用于多功能護理床的氣墊裝置，通過對氣筒的充氣放氣來實現屈腿，翻身等動作，然而無法實現檢測呼吸、睡姿和使用者的壓力分布狀態，無法滿足多功能護理床墊的要求，隨著現在多功能護理床的普及，需要新型的護理床墊結構。申請號為201610452866.5的中國專利公開一種多功能智能床系統，該智能床融合多元信息模塊，但在多元信息采集融合時，分析結果出現的誤差比較大，從而加大了對氣囊充放氣控制的難度，降低了使用者翻身時的舒適度，且攜帶使用不方便。因此，需要提出一種通過判斷人體的呼吸狀態而實現使用者睡姿變換的方法。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種自動翻身氣囊護理床墊。該床墊能夠通過判斷人體呼吸的狀態，實現人體睡姿的自動變換，同時，還可以對長期臥床的病人進行交替性的充氣放氣，防止褥瘡的產生，還可以對使用者進行按摩。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，提供一種自動翻身氣囊護理床墊，其特征在于該床墊包括氣囊模塊、控制器模塊和柔性壓敏傳感器模塊；柔性壓敏傳感器模塊安裝在氣囊模塊上，控制器模塊控制柔性壓敏傳感器模塊和氣囊模塊進行相應動作；

所述氣囊模塊包括氣囊、氣墊、支路橡膠氣管、第一儲氣罐，第二儲氣罐和充氣泵；80個氣囊構成一個氣囊單元陣列，80個氣囊呈8*10的陣列形式安裝在底布上，每個氣囊的尺寸為100mmx100mm，每個氣囊分為上下兩層；每個氣囊的氣嘴均連接有一個支路橡膠氣管，相鄰兩個氣囊的支路橡膠氣管通過T字接口連接起來，再連接一個微型電磁閥，然后通過一個轉換接口與總路橡膠氣管接通；1至4行的氣囊稱為A部分，5至8行的氣囊稱為B部分，A部分氣囊的支路橡膠氣管與微型電磁閥通過轉換接口和一個總路橡膠氣管接通，形成主氣路A；B部分的氣路與A部分的氣路相同，即B部分氣囊的支路橡膠氣管與微型電磁閥通過轉換接口和另一個總路橡膠氣管接通，形成主氣路B；主氣路A和主氣路B的進口處分別連接一個兩位三通電磁閥，兩個兩位三通電磁閥分別控制主氣路A和主氣路B的充氣與放氣；主氣路A與主氣路B的進口經相應的兩位三通電磁閥通過T字接口接通第一儲氣罐，主氣路A與主氣路B同時經相應的兩位三通電磁閥通過T子接口與第二儲氣罐相連通；在第一儲氣罐和第二儲氣罐上分別安裝有第一壓力變送和第二壓力變送器，兩個壓力變送器用于檢測氣囊單元陣列內部的壓力；所述第一儲氣罐與充氣泵連接，第二儲氣罐與外部空氣連通；所述氣囊單元陣列環繞安裝在氣墊的中部內，氣墊與主氣路A連接，且氣墊安裝在底布上，氣囊單元陣列一端到床頭的距離為床墊總體尺寸的1/6-1/4，氣囊單元陣列的兩側到床邊的距離相等；兩位三通電磁閥的接法為線圈通電時，實現充氣狀態，線圈斷電時，實現放氣狀態；

所述柔性壓敏傳感器模塊由80個柔性壓敏傳感器構成，用來檢測人體的呼吸狀態和睡姿及睡姿壓力分布，每個柔性壓敏傳感器平鋪在一個氣囊床墊上；

所述控制器模塊包括控制器、控制盒和操作面板；該控制器包括串口繼電器模塊、工控機，所述串口繼電器模塊分別與工控機、兩個兩位三通電磁閥、40個微型電磁閥連接；所述工控機同時通過連接線連接到操作面板上，通過操作面板控制串口繼電器模塊執行相應動作，且工控機與第一壓力變送器和第二壓力變送器進行通訊。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

現有的止鼾設備中，大多是用震動、聲音、電刺激等方式來喚醒使用者，令呼吸道的肌肉發生條件性的反射式收縮，解除呼吸道阻塞，達到止鼾的目的。本發明在使用者不驚醒的條件下，當柔性壓敏傳感器檢測到人的呼吸狀態為呼吸暫停狀態時，并且根據柔性壓敏傳感器測得病人睡姿的壓力區域，以及各個區域的壓力值，確定所要充氣或者放氣的氣囊需要到達的高度，判斷每個氣囊所需要的充氣量或放氣量，最終通過控制器控制兩位三通電磁閥和相應的微型電磁閥對氣囊進行充氣與放氣，實現使用者的睡姿變換，來解除呼吸道阻塞，達到止鼾的目的，從而提高了使用者的睡眠質量。

本發明也解決了護理人員人力幫助臥床病人翻身增大勞動強度的問題，或在翻身過程中因操作不當而造成病人翻身痛苦的問題，有利于頭腦清醒和上肢健康的臥床病人自行操控進行翻身，使用方便，重量小，易于攜帶，同時還可以將此床墊安裝在護理床上，實現多功能護理床的動作功能。

附圖說明

圖1為本發明自動翻身氣囊護理床墊一種實施例的主視結構示意圖。

圖2為本發明自動翻身氣囊護理床墊一種實施例的俯視結構示意圖。

圖中：1、氣囊，2、柔性壓敏傳感器，3、氣墊，4、底布，5、控制盒，6、操作面板，7、連接線，8、微型電磁閥，9、總路橡膠氣管，10、兩位三通電磁閥，11、充氣泵，12、第一儲氣罐，13、第一壓力變送器，14、第二儲氣罐，15、第二壓力變送器，16、支路橡膠氣管。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖進一步解釋本發明，但并不以此作為對本申請權利要求保護范圍的限定。

本發明自動翻身氣囊護理床墊(簡稱床墊，參見圖1-2)包括氣囊模塊、控制器模塊和柔性壓敏傳感器模塊；柔性壓敏傳感器模塊安裝在氣囊模塊上，控制器模塊控制柔性壓敏傳感器模塊和氣囊模塊進行相應動作；

所述氣囊模塊包括氣囊1、氣墊3、支路橡膠氣管16、第一儲氣罐12，第二儲氣罐14和充氣泵11；80個氣囊構成一個氣囊單元陣列，80個氣囊呈8*10的陣列形式安裝在底布4上，即8行，10列，每行為10個氣囊，每列為8個氣囊，每個氣囊的尺寸為100mmx100mm，每個氣囊的形狀類似空氣彈簧，分為上下兩層，使用者躺在床墊上翻身過程中，始終保持使用者與床墊進行接觸，無任何的側壓力，僅受到自身重力，因此使用者在翻身過程中，無擠壓感覺，體驗良好；所述氣囊單元陣列的整體尺寸為1000mmx 800mm，使用者從平躺實現翻身時，對使用者的肩部，腰部，臀部和大腿部施加力，可以使使用者實現最有效的翻身，氣囊單元陣列的尺寸設計能夠滿足使用者翻身時所需施加力的部位；每個氣囊的氣嘴均連接一個支路橡膠氣管16，相鄰兩個氣囊的支路橡膠氣管通過T字接口連接起來，再連接一個微型電磁閥8，然后通過一個轉換接口與總路橡膠氣管9接通，所述支路、總路橡膠氣管的直徑滿足通氣要求即可；如圖2所示，對80個氣囊1進行編號，如第一列上的8個氣囊依次編號為1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8，第二列上的8個氣囊依次編號為2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8，……，第十列上的8個氣囊依次編號為10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8；1至4行的氣囊稱為A部分，5至8行的氣囊稱為B部分，如圖1所示，每個氣囊插入支路橡膠氣管16，一個微型電磁閥8控制兩個氣囊的充氣與放氣，A部分氣囊的支路橡膠氣管16與微型電磁閥8通過轉換接口和一個總路橡膠氣管9接通，形成主氣路A；B部分的氣路與A部分的氣路相同，即B部分氣囊的支路橡膠氣管16與微型電磁閥8通過轉換接口和另一個總路橡膠氣管9接通，形成主氣路B；主氣路A和主氣路B的進口處分別連接一個兩位三通電磁閥，兩個兩位三通電磁閥10分別控制主氣路A和主氣路B的充氣與放氣；主氣路A和主氣路B可以實現單獨對一部分區域里的某些氣囊進行充放氣，有利于調整床墊的高度，根據使用者對硬度的需求，當使用者對硬度要求較高時，為了實現睡姿的變換，需要對A部分或B部分某些氣囊進行充氣，對B部分或A部分某些氣囊進行放氣，實現同時進行充氣、放氣兩個動作；主氣路A與主氣路B的進口經相應的兩位三通電磁閥通過T字接口接通第一儲氣罐12，主氣路A與主氣路B同時經相應的兩位三通電磁閥通過T子接口與第二儲氣罐相14連通；在第一儲氣罐12和第二儲氣罐14上分別安裝有第一壓力變送13和第二壓力變送器15，兩個壓力變送器用于檢測氣囊單元陣列內部的壓力；所述第一儲氣罐12與充氣泵11連接，第二儲氣罐14與外部空氣連通；所述自動翻身氣囊護理床墊的尺寸寬為1000mm，長為2000mm，所述氣囊單元陣列環繞安裝在氣墊3的中部內，氣墊3與主氣路A連接，且氣墊3安裝在底布4上，氣囊單元陣列一端到床頭的距離為床墊總體尺寸的1/6-1/4，氣囊單元陣列的兩側到床邊的距離相等，可以根據使用者對床墊硬度的需求，能夠保持氣墊與氣囊單元陣列的高度一致，提高床墊的舒適度；兩位三通電磁閥12的接法為線圈通電時，實現充氣狀態，線圈斷電時，實現放氣狀態，可以有效防止因為充氣泵充氣時，因壓力過大而沖壞微型電磁閥9；

所述柔性壓敏傳感器模塊由80個柔性壓敏傳感器2構成，用來檢測人體的呼吸狀態和睡姿及睡姿壓力分布，每個柔性壓敏傳感器平鋪在一個氣囊床墊上；

所述控制器模塊包括控制器、控制盒5和操作面板6，核心是安裝在控制盒5里的控制器；該控制器包括串口繼電器模塊、工控機，所述串口繼電器模塊分別與工控機、兩個兩位三通電磁閥、40個微型電磁閥8連接；所述工控機同時通過連接線7連接到操作面板6上，通過操作面板6控制串口繼電器模塊執行相應動作，且工控機與第一壓力變送器13和第二壓力變送器15進行通訊；其中串口繼電器模塊在本發明中實現2個功能：一是與上位機實現通訊；二是控制工作回路(主氣路A和主氣路B)，工作回路包括2個兩位三通電磁閥、40個微型電磁閥8；具體控制工作回路中各個微型電磁閥的通斷，從而控制各個氣囊的充、放氣，實現翻身效果；其中為防止氣囊充氣量超過氣囊允許的最大值，第一壓力變送器13用來檢測氣囊充氣之后氣囊內部的壓力，第二壓力變送器15用來檢測氣囊放氣之后氣囊內部的壓力，控制器通過控制兩位三通電磁閥和微型電磁閥的通斷對氣囊進行充氣放氣進行控制。

所述操作面板6上設有顯示屏、自動按鈕、手動按鈕、體重按鈕、左翻身按鈕、右翻身按鈕和定時按鈕；顯示屏用來顯示使用者的呼吸狀態、睡姿和壓力分布；體重按鈕，不同使用者的體重不同，為了滿足使用者的睡姿變換時間相同時，所以根據不同的體重，對氣囊進行充放氣的速度不一樣；根據使用者的需求，可以實現手動控制和自動控制：手動控制，根據使用者的身體情況和呼吸狀態，按下相應的手動按鈕，實現所需要的動作；自動控制，根據柔性壓力傳感器檢測到使用者的呼吸狀況，自動實現相應的睡姿變換；定時按鈕，可以在一定的時間內對氣囊進行充氣或者放氣，對于長期臥床的病人來說，能夠有效促進病人的血液流通，防止褥瘡的產生，同時也可以對使用者進行按摩；左翻身按鈕、右翻身按鈕分別用來控制使用者進行左翻身、右翻身。

本發明中設置兩個儲氣罐，第一儲氣罐12上有三個接口，一個接口與主氣路A和主氣路B連接，第一壓力變送器安裝在第二個接口處，第三個接口與充氣泵連接，第一儲氣罐12的作用是一方面是當對氣囊單元陣列進行充氣時，可以通過第一壓力變送器13判斷出充氣之后氣囊內部的壓力；第二儲氣罐14和第一儲氣罐12形狀一樣，尺寸比第一儲氣罐12的尺寸小一些，第二儲氣罐14上的第一個接口和主氣路A和主氣路B連接，第二壓力變送器15安裝在第二個接口處，第三個接口接通大氣，第二儲氣罐14的作用是通過第二壓力變送器15判斷氣囊放氣之后的氣囊內部壓力。80個100mmx100mm的氣囊呈陣列安裝在底布4上，通過控制每個微型電磁閥的通斷來控制相應兩個氣囊的充氣或者放氣，實現對相應兩個氣囊的單獨控制。根據使用者睡眠中身體各個部位的肌肉所處于的狀態，對有效部位的氣囊充氣的同時，對同一側身體的其他部位對應的氣囊進行相應的充氣并且控制充氣的時間包括起始時間和結束時間與充氣速度，因身體一側各部位所需要的力和高度不一樣，防止同時對氣囊進行充氣時，且以相同的力度對氣墊充氣，使使用者感覺不舒服，降低了使用者的睡眠質量。因此，本發明床墊在人體睡姿變換時，能準確的對使用者翻身時最有效的部位的氣囊進行充氣或放氣，充氣的氣囊的高度形成波浪狀，使使用者的睡姿發生變換，變換之后，對充氣的氣囊進行相應的放氣，使充氣的氣囊與氣墊的高度一致。同時還可以根據使用者的需求，對氣囊單元陣列進行充氣或放氣，調整氣囊床墊的硬度。

80個柔性壓敏傳感器2平鋪在氣囊單元陣列上，并與氣囊單元陣列進行標定，即通過柔性壓敏傳感器檢測出使用者身體各部位所處于的位置，找出床墊所對應的位置，目的是確定氣囊單元陣列需要進行操作的具體坐標位置。柔性壓敏傳感器2可以判斷使用者的呼吸狀態，當柔性壓敏傳感器2檢測到人的呼吸狀態為呼吸暫停狀態時，并且根據柔性壓敏傳感器2測得病人睡姿的壓力區域，以及各個區域的壓力值，確定所要充氣或者放氣的氣囊需要到達的高度，判斷每個氣囊所需要的充氣量或放氣量，最終通過控制器控制兩位三通電磁閥和相應的微型電磁閥對氣囊進行充氣與放氣，實現使用者的睡姿變換。

本發明的工作原理是：操作面板6的顯示屏上顯示使用者的睡姿，呼吸和壓力分布情況。根據使用者的體重，按下體重按鈕到與使用者體重相對應的位置。正常情況下，人體呼吸的曲線為正弦曲線。當按下自動按鈕時，當控制器檢測到使用者的呼吸曲線為平緩狀態時，根據使用者睡姿的壓力分布，確定氣囊單元需要進行操作的具體坐標位置，自動打開控制相應氣囊的微型電磁閥8和兩位三通電磁閥10，充氣泵11會對相應的氣囊進行充氣或放氣，氣囊的高度形成波浪狀，最終實現人體睡姿變換。當按下手動按鈕時，根據使用者的需求，手動按下相應的按鈕來實現人體位姿的變換。如果使用者為長期臥床的病人，防止褥瘡的產生，按下定時按鈕，可以在一定的時間內對氣囊單元陣列進行充氣或者放氣，來促進病人的血液流通。也可以根據個人的喜好，來調整床的軟硬度。

實施例1

本實施例自動翻身氣囊護理床墊的尺寸為1000mmx2000mm，距離床頭400mm處，且距離床墊的一側100mm處，采用8x10的氣囊單元陣列，每個氣囊尺寸為100mm×100mm，氣囊通過圖釘安裝在底布4上。與床墊空余的部位采用環形的氣墊3填充。如圖2所示，對80個氣囊1進行編號，如第一列上的8個氣囊依次編號為1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8，第二列上的8個氣囊依次編號為2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8，……，第十列上的8個氣囊依次編號為10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8；1至4行的氣囊稱為A部分，5至8行的氣囊稱為B部分，每個氣囊插入支路橡膠氣管16，一個微型電磁閥8控制兩個氣囊的充氣與放氣，A部分氣囊的支路橡膠氣管16與微型電磁閥8通過轉換接口和一個總路橡膠氣管9接通，形成主氣路A；B部分的氣路與A部分的氣路相同，即B部分氣囊的支路橡膠氣管16與相應的微型電磁閥通過轉換接口和另一個總路橡膠氣管9接通，形成主氣路B，主氣路A和主氣路B可以實現單獨對一部分區域里的某些氣囊進行充、放氣。也可以根據使用者對硬度的需求，當使用者對硬度要求較高時，為了實現睡姿的變換，需要對A部分或B部分氣囊進行充氣，對B部分或A部分氣囊進行放氣，實現同時進行充氣和放氣兩個動作。柔性壓敏傳感器2平鋪在氣囊上。氣墊3環繞氣囊單元陣列安裝，與主氣路A連接，且氣墊3的充氣高度由氣囊充氣高度決定。

本發明未述及之處適用于現有技術。