CN109163652A - 用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物，该形变传感器包括依次层叠设置的弹性表层、弹性隔层和弹性底层，弹性表层朝向弹性隔层一侧设有多个导电凸起，弹性隔层开设有供导电凸起穿过的通孔，弹性底层上设有导电电路，导电电路包括多个导电片组，导电片组与导电凸起一一对应设置，导电片组包括相互绝缘的第一导电片和第二导电片，第一导电片连接有第一测试电极，第二导电片连接有第二测试电极。本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物，在弹性表层受压时，导电凸起朝向弹性底层移动，并与弹性底层上的导电电路连接，形成导通信号，有效地检测外部压力所产生的形变信号。

Description

用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物

技术领域

本发明属于寝具技术领域，更具体地说，是涉及一种用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物。

背景技术

睡眠是人类不可缺少的一项生理活动。人的一生中，睡眠占了接近三分之一的时间，睡眠的质量好坏与人体的健康有着密切的关系，良好的睡眠能够补充人体所需的能力，增强自身抵抗力，促进人体的正常生长发育。而随着城市化、现代化的加速，人们的压力越来越大，睡眠质量也在逐步下降。世界卫生组织调查显示，中国居民睡眠障碍的患病率高达42.7％，中国居民的失眠发生率高达38％，目前已明确属于睡眠障碍的疾病多达80余种。

国内睡眠市场除了普通的床垫、枕头等寝具以外，还有一些加强睡眠质量的保健类产品以及治疗睡眠障碍的医疗产品。市场上还有很多睡眠管理、睡眠监测类的智能硬件及移动应用产品，但是此类产品的功能均仅限于睡眠监测，无法真正的提高睡眠质量。

为了提高睡眠质量，首先需要监测寝具所受的压力变化，以根据压力变化分析睡眠状态，改善寝具的舒适度等，而市场上常用的睡眠监测产品无法检测寝具受压时的产生的形变，无法达到改善睡眠质量的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于健康睡眠的形变传感器，以解决现有技术中存在的市场上常用的睡眠监测产品无法检测寝具受压时产生的形变，无法达到改善睡眠质量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于健康睡眠的形变传感器，用于将形变信号转变为电信号，所述形变传感器包括依次层叠设置的弹性表层、弹性隔层和弹性底层，所述弹性表层朝向所述弹性隔层一侧设有多个导电凸起，所述弹性隔层开设有供所述导电凸起穿过的通孔，所述弹性底层上设有导电电路，所述导电电路包括多个导电片组，所述导电片组与所述导电凸起一一对应设置，所述导电片组包括相互绝缘的第一导电片和第二导电片，所述第一导电片连接有第一测试电极，所述第二导电片连接有第二测试电极。

进一步地，所述第一测试电极的端部、所述第二测试电极的端部延伸至所述弹性底层的边缘处。

进一步地，所述导电凸起呈圆柱形或者圆锥形。

进一步地，所述第一导电片和所述第二导电片呈半圆形，且所述第一导电片和所述第二导电片间隔设置。

进一步地，所述第一导电片呈圆形，所述第二导电片呈圆环形，所述第一导电片和所述第二导电片的圆心重合。

进一步地，所述通孔的数量与所述导电凸起的数量相同，所述通孔与所述导电凸起一一对应设置。

本发明的另一目的在于提供一种信号源装置，包括上述的用于健康睡眠的形变传感器，还包括弹性囊，所述形变传感器固定于所述弹性囊上。

进一步地，所述弹性囊包括表皮层和设于所述表皮层内侧的弹性层，所述形变传感器贴设于所述表皮层。

本发明的另一目的在于提供一种承载物，包括上述的信号源装置，还包括承载本体、以及与所述弹性囊连通的充填装置，所述信号源装置设于所述承载本体的内部，所述充填装置与所述导电电路电连接。

进一步地，所述充填装置为气泵或者液泵。

本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器、信号源装置及承载物的有益效果在于：与现有技术相比，本发明用于健康睡眠的形变传感器用于将形变信号转变为电信号，形变传感器中的弹性表层上设有多个导电凸起，在弹性表层受压时，导电凸起朝向弹性底层移动，并与弹性底层上的导电电路连接，从而在第一测试电极和第二测试电极这两端测得电路导通的电信号，并且可以判断产生位移的导电凸起的具***置，精准识别弹性表层产生形变的位置。当出现电路导通的电信号时，则表示形变传感器受到了外界压力的作用，有效地检测外界压力，并且可以根据电路信号改变弹性囊的大小或形态，改变承载物的高度，改善睡眠质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的用于健康睡眠的形变传感器的***结构图；

图2为本发明实施例提供的一种用于健康睡眠的形变传感器的***结构图；

图3为本发明实施例提供的一种弹性底层的俯视图；

图4为本发明实施例提供的又一种弹性底层的俯视图；

图5为本发明实施例提供的又一种用于健康睡眠的形变传感器的***结构图；

图6为本发明实施例提供的信号源装置的结构图；

图7为本发明实施例提供的一种承载物的结构图；

图8为本发明实施例提供的又一种承载物的结构图。

其中，图中各附图标记：

100-床本体；101-躺卧面；102-仰卧区；103-侧卧区；11-信号源装置；110-弹性囊；111-表皮层；1110-避让孔；112-弹性层；1120-通气孔；113-形变传感器；1131-弹性表层；1132-弹性隔层；11320-通孔；1133-弹性底层；1134-凸起部；1135-导电凸起；1136-导电电路；11360-导电片组；11361-第一导电片；11362-第二导电片；11363-第一测试电极；11364-第二测试电极；12-控制器；13-充填装置；14-导管；15-总导管；200-枕头本体；211-第一区域；212-第二区域；213-第三区域；214-枕躺面；2141-第一凸起面；2142-凹陷面；2143-第二凸起面。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113进行说明。该用于健康睡眠的形变传感器113，可将形变信号转变为电信号。形变传感器113包括依次层叠设置的弹性表层1131、弹性隔层1132和弹性底层1133。弹性隔层1132及弹性底层1133均由绝缘材料制成。弹性表层1131朝向弹性隔层1132的一侧设有多个导电凸起1135，弹性隔层1132上开设有供导电凸起1135穿过的通孔11320，弹性底层1133上设有导电电路1136，且导电电路1136包括多个导电片组11360，导电片组11360与导电凸起1135一一对应设置，导电片组11360与导电凸起1135的个数相同。导电凸起1135可由导电硅胶、导电橡胶等具有弹性的导电材料制成，导电凸起1135的形状此处不作限定。导电凸起1135穿过弹性隔层1132与导电电路1136相正对。弹性隔层1132可呈框架形，所有的导电凸起1135均穿过框架上的通孔与导电电路1136相正对；当然，弹性隔层1132上的通孔11320也可为多个，通孔11320的数量与导电凸起1135的数量相同，通孔11320和导电凸起1135一一对应设置，如此，弹性隔层1132可更好的起到支撑作用，防止弹性表层1131朝向弹性底层1133塌陷。弹性表层1131与人体直接或者间接接触，人体卧、躺、坐在弹性表层1131上时，弹性表层1131会在压力的作用下发生形变，导电凸起1135会朝向导电电路1136移动。可选地，弹性表层1131背向导电凸起1135一侧设有多个凸起部1134，凸起部1134的数量与导电凸起1135的数量相同，且一一对应设置，在弹性表层1131承受压力时，凸起部1134的设置可更好地将压力转变为形变信号推动导电凸起1135向导电电路1136移动。导电片组包括相互绝缘的第一电极11361和第二电极11362，第一导电片11361连接有第一测试电极11363，第二导电片连接有第二测试电极11363，第一测试电极11363和第二测试电极11364与测试电路相连接时，可检测第一导电片11361和第二导电片11362是否导通。在初始状态时，弹性隔层1132的间隔作用下，导电凸起1135和导电电路1136之间具有间隙，相互绝缘，第一测试电极11363和第二测试电极11362也相互不导通；当弹性表层1131受到压力作用时，弹性表层1131发生形变，导电凸起1135朝向导电电路1136运动，导电凸起1135与第一导电片11361及第二导电片11362直接接触或者间接接触形成导通回路，使第一测试电极11363和第二测试电极11364导通，形成电路导通的电信号，则判断该导电凸起1135对应的位置产生了形变。若多个导电凸起1135均与导电电路1136接触，则与导电凸起1135对应的导电片组11360均导通，从而检测到多个导通信号，通过各个导通信号判断各个已经变形的导电凸起1135所对应的位置，实现了对形变信号位置的精确判断。

本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113，与现有技术相比，本发明用于健康睡眠的形变传感器113用于将形变信号转变为电信号，形变传感器113中的弹性表层1131上设有多个导电凸起1135，在弹性表层1131受压时，导电凸起1135朝向弹性底层1133移动，并与弹性底层1133上的导电电路1136连接，从而在第一测试电极11363和第二测试电极11364这两端测得电路导通的电信号，并且可以判断产生位移的导电凸起1135的具***置，精准识别弹性表层1131产生形变的位置。当出现电路导通的电信号时，则表示形变传感器113受到了外界压力的作用，有效地检测外界压力，并且可以根据电路信号改变弹性囊110的大小或形态，改变承载物的高度，改善睡眠质量。

请一并参阅图3，作为本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113的一种具体实施方式，第一测试电极11363的端部、第二测试电极11364的端部延伸至所述弹性底层1133的边缘处。第一测试电极11363的一端与第一导电片11361连接，另一端延伸至弹性底层1133的边缘处；第二测试电极11364的一端与第二导电片11361连接，另一端延伸至弹性底层1133的边缘处，使得在测试第一测试电极和第二测试电极是否导通时，可直接从弹性底层1133的边缘处测试，便于形成引脚并与测试电路连接，当其中的一对或者多对引脚出现导通信号时，可快速判断产生形变的导电凸起1135的位置。进一步地，第一测试电极11363、第二测试电极11364延伸至弹性底层1133的同一侧或者是相对两侧，便于检测电路是否导通。当然，也可直接在第一导电片11361和第二导电片11362上检测两者是否导通，检测回路设于弹性底层1133内部。

请继续参阅图2、图3及图5，作为本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113的一种具体实施方式，导电凸起1135与导电电路1136相正对的一侧呈圆形，第一导电片11363和第二导电片11364呈半圆形。导电凸起1135可为圆柱形或者圆锥形，导电凸起1135呈圆锥形时，圆锥底面设于弹性表层1131上，圆锥顶面朝向导电电路1136设置，圆柱形或者圆锥形的导电凸起1135朝向导电电路1136一侧均呈圆形，第一导电片11363和第二导电片11364均呈半圆形，且第一导电片11363和第二导电片11364的直边一侧相正对，第一导电片11363的直边和第二导电片11364的直边之间具有间隙，使得第一导电片11363和第二导电片11364相互绝缘，第一导电片11363和第二导电片11364共同组成具有间隙的圆形。

请参阅图2至图5，作为本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113的一种具体实施方式，多个导电凸起1135阵列分布于弹性表层1131的一侧，第一电极11361和第二电极11362设于导电凸起1135阵列的相对两侧。导电凸起1135阵列为M×N阵列，M及N均为大于或者等于1的自然数，M为导电凸起1135的排数，N为导电凸起1135的列数。相应地，第一导电片11363和第二导电片11364也呈M×N阵列排布。

请参阅图4，作为本发明提供的用于健康睡眠的形变传感器113的一种具体实施方式，与图3中的实施例的不同之处在于：第一导电片11361呈圆形，第二导电片11362呈圆环形，第一导电片11361和第二导电片11362的圆心重合。第一导电片11361的外圈和第二导电片11362的外圈之间具有间隙，使得第一导电片11361和第二导电片11362相互绝缘。第一导电片11361和第二导电片11362的形状此处不作限定。

请参阅图6，本发明还提供一种信号源装置11，该信号源装置11包括上述任一实施例中的用于健康睡眠的形变传感器，还包括弹性囊110，形变传感器113固定于弹性囊110上。信号源装置11主要应用于睡眠产品中，睡眠产品中的控制器12等装置可根据导电电路1136的信号变化来调节弹性囊110的大小或者形态，从而使睡眠者更舒适，获得更良好的睡眠质量。弹性囊110内充填有气体或者液体，气体的种类或者液体的种类此处不作限定，弹性囊110会根据其内气体或者液体的体积发生形变。例如，气体或者液体的体积大于弹性囊110自然状态下的体积时，弹性囊110膨胀增大。

请继续参阅图6，作为本发明提供的信号源装置11的一种具体实施方式，弹性囊110包括表皮层111和设于表皮层111内侧的弹性层112，形变传感器113贴设于表皮层111，优选形变传感器113设于表皮层111与人体接触的一侧，使得设于其上的形变传感器113能够接收到人体的压力，产生直接的变形。在该实施例中，弹性层112围合形成用于填充气体或者液体的空腔，表皮层111包裹于弹性层112的表面，使得弹性层112完全隐藏于表皮层111中。在其他实施例中，表皮层111可仅部分包裹于弹性层112的外侧，优选具有表皮层111的一侧靠近人体设置。形变传感器113可嵌设或者贴设于表皮层111的表面。当然，为了避免形变传感器113过度灵敏，减少误判次数，可将形变传感器113设于弹性层112内。更具体地，弹性底层1133固定于表皮层111的表面，使形变接触层1133更靠近于人体，最大化人体压力对导电凸起1135所产生的位移。在其他实施例中，弹性底层1133固定于弹性层112的外壁，或者弹性表层1131固定于弹性层112的内壁。弹性层112优选由橡胶、硅胶等类型的软胶制成，使其具有一定的弹性变形空间。在其他实施例中，表皮层111和弹性层112的材料相同，均具有一定的弹性变形空间。进一步地，弹性层112上开设有通气孔1120，用于与充填装置13相连通，表皮层111上开设有与通气孔1120正对的避让孔1110。

请参阅图7及图8，本发明还提供一种承载物，该承载物包括上述任一实施例中的信号源装置11，还包括承载本体、与弹性囊110连通的充填装置13，充填装置13与信号源装置11电连接。信号源装置11检测到压力信号时，将信号分析处理后传送至充填装置13，控制充填装置13向弹性囊110充填或者放出介质，以调节弹性囊110的大小，调节承载本体的高度。优选信号源装置11设于承载本体靠近受压面一侧。

请参阅图8，作为本发明提供的承载物一种具体实施方式，承载物还包括控制器12，控制器12用于分析所述信号源装置11的信号并将其反馈至所述充填装置13。控制器12包括信号处理装置、信号识别装置、信号反馈器及压力调节装置，信号处理装置与信号反馈器电连接，压力调节装置与充填装置13电连接。信号处理装置与信号源装置11电连接，用于对信号源装置11收集的形变信号进行分析、计算和处理。信号识别装置用于对分析处理后的信号进行判断，根据其电路状态判断信号源装置11是否受到外力的作用：当受到外力作用时，软管1132内的导电胶1134具有断点，电路为断路，此时信号源装置11受到外力的作用；当没有外力作用时，软管1132内的导电胶1134没有断点，电路为通路，此时信号源装置11没有受到外力的作用。信号反馈器用于把形变识别信号装置信号判断结果反馈给压力调节装置。压力调节装置根据信号反馈器发出的信号控制充填装置13的开关，确保每个弹性囊110的内部压力适应人体状态的要求。

请参阅图7，作为本发明提供的承载物一种具体实施方式，承载物为床，承载本体为床本体100，床本体100上接受压力的一侧为躺卧面101。床本体100靠近躺卧面101一侧填充有颗粒物。颗粒物可设于信号源装置11的上侧或者下侧，颗粒物可为荞麦颗粒等，具有镇定安神、促进睡眠的作用。优选颗粒物设于头部枕躺区域。在其他实施例中，多个信号源装置11均匀分布于床本体100对应头部枕卧的区域，便于重点监测睡眠时头部的位移及变化，并调节通过信号源装置11调节头部的姿势。更进一步地，床本体100包括仰卧区102、设于仰卧区102两侧的侧卧区102，将床本体100沿其宽度方向分成三部分，仰卧区102和每个侧卧区102上均至少设有一个信号源装置11，使人们在各个睡眠姿势时均能够根据其具体姿势所产生的形变来调节弹性囊110的大小。

进一步地，充填装置13的出口端连接有导管14，导管14伸入床本体中且与弹性囊110连通。充填装置13可选为气泵或者液泵，导管14用于输送气体或者液体。优选充填装置13的数量为一个，与充填装置13连接的导管14数量为多个，且导管14的数量与弹性囊110的数量相同。优选充填装置13直接连接总导管15，各个导管14与总导管15连接。每个导管14上可设置阀门，需要充填或者放出介质时将阀门打开，反之将阀门关闭，便于实现每个信号源装置的单独控制。导管14的一端与充填装置13连接，导管14的另一端伸入床本体中，与弹性囊110连接。优选各个导管14从床本体的同一侧伸入床本体中，便于对导管14进行集中管理和控制。

请参阅图8，作为本发明提供的承载物一种具体实施方式，承载物为枕头，承载本体为枕头本体200，枕头本体200上接受压力的一侧为枕躺面214。枕头本体200包括靠近颈部的第一区域211、与头部相正对的第二区域212、以及靠近头顶的第三区域213，第一区域211、第二区域212、第三区域213内设有至少一个信号源装置11，使头部在枕头上的各个位置时均能够根据其具体姿势所产生的压力来调节弹性囊110的大小。相对应地，枕躺面214也分为三个区域，包括第一凸起面2141、凹陷面2142和第二凸起面2143，第一凸起面2141和凹陷面2142的一侧相连接，凹陷面2142的另一侧与第二凸起面2143相连接，其中第一凸起面2141与第一区域211相正对，凹陷面2142与第二区域212相正对，第二凸起面2143与第三区域213相正对。凹陷面2142用于承载头部，第一凸起面2141用于承载颈部，使该枕头更舒适。

进一步地，充填装置13的出口端连接有三个导管14，三个导管14分别伸入第一区域211的信号源装置11、第二区域212的信号源装置11、第三区域213的信号源装置11。优选充填装置13的数量为一个，与充填装置13直接连接有总导管15，三个导管14均连接于总导管15，为各个弹性囊110输送介质。每个导管14上可设置阀门，需要充填或者放出介质时将阀门打开，反之将阀门关闭，便于实现每个信号源装置11的单独控制。优选各个导管14从枕头本体200的同一侧伸入枕头本体200中，便于对导管14进行集中管理和控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：用于将形变信号转变为电信号，所述形变传感器包括依次层叠设置的弹性表层、弹性隔层和弹性底层，所述弹性表层朝向所述弹性隔层一侧设有多个导电凸起，所述弹性隔层开设有供所述导电凸起穿过的通孔，所述弹性底层上设有导电电路，所述导电电路包括多个导电片组，所述导电片组与所述导电凸起一一对应设置，所述导电片组包括相互绝缘的第一导电片和第二导电片，所述第一导电片连接有第一测试电极，所述第二导电片连接有第二测试电极。

2.如权利要求1所述的用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：所述第一测试电极的端部、所述第二测试电极的端部延伸至所述弹性底层的边缘处。

3.如权利要求1所述的用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：所述导电凸起呈圆柱形或者圆锥形。

4.如权利要求3所述的用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：所述第一导电片和所述第二导电片呈半圆形，且所述第一导电片和所述第二导电片间隔设置。

5.如权利要求3所述的用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：所述第一导电片呈圆形，所述第二导电片呈圆环形，所述第一导电片和所述第二导电片的圆心重合。

6.如权利要求1所述的用于健康睡眠的形变传感器，其特征在于：所述通孔的数量与所述导电凸起的数量相同，所述通孔与所述导电凸起一一对应设置。

7.信号源装置，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的用于健康睡眠的形变传感器，还包括弹性囊，所述形变传感器固定于所述弹性囊上。

8.如权利要求7所述的信号源装置，其特征在于：所述弹性囊包括表皮层和设于所述表皮层内侧的弹性层，所述形变传感器贴设于所述表皮层。

9.承载物，其特征在于：包括权利要求7所述的信号源装置，还包括承载本体、以及与所述弹性囊连通的充填装置，所述信号源装置设于所述承载本体的内部，所述充填装置与所述导电电路电连接。

10.如权利要求9所述的承载物，其特征在于：所述充填装置为气泵或者液泵。