一种多功能智能床系统的制作方法
【专利摘要】一种多功能智能床系统，包含摄像模块、气囊床垫模块、压敏传感器阵列模块、麦克风模块、压力传感器模块、床体、下位机和上位机；所述摄像模块包括可伸缩杆与摄像头，所述气囊床垫模块置于床体上，用于调整使用者位姿，所述压敏传感器阵列模块平铺于气囊床垫模块上。所述麦克风模块用于采集使用者的鼾声和呼吸声，所述压敏传感器阵列模块由上缓冲层、下缓冲层和安装在和上、下缓冲层之间的压敏感器阵列组成。所述压力传感器模块由分别安装在床体四个床腿上的四个电阻应变式压力传感器组成，所述下位机分别与摄像模块、麦克风模块、压力传感器模块、压敏传感器阵列模块相连接，下位机还与气垫床垫模块的充放气模块相连接，上位机与下位机相连接。
【专利说明】
一种多功能智能床系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能居家领域，具体涉及一种融合多元信息判断健康状态的多功能智能床系统。
【背景技术】
[0002]随着我国社会老龄化程度的加深，对居家老人卧床状态下的健康状态监测成为研究热点，然而现有的卧床状态下健康监控设备多只基于单一信息，如基于鼾声、基于心率或基于睡姿等，难于对卧床者的健康状态，尤其是在睡眠过程中的健康状态进行全面的监控，且由于现有的监控系统多只能被动的监控报警，难于对卧床状态下，尤其是对睡眠过程中易产生打鼾、呼吸暂停、心率衰竭卧床者的不良睡姿进行主动调整，因此提供一种基于多元信息进行健康状态监控，并能根据监控结果对不良睡姿进行主动调整的智能床系统成为现有技术中亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有技术存在的关键问题，提供一种基于多元信息判断健康状态的多功能智能床系统，该系统具有识别速度快、实时性好、检测精度高、可适用于不同性别、身高、体重患者的健康状态检测等特点。根据目前智能居家和医疗市场对老人健康状态检测的需求和发展，对患有呼吸暂停综合症患者的呼吸障碍减缓，对患有床褥影响的病人治疗和对患有心脏性疾病的预测，以及对从婴幼儿到中老年的睡眠质量的提高，不同群体的睡眠质量和健康预测的急需解决，前景可观。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是提供一种多功能智能床系统所述多功能智能床系统包含摄像模块、气囊床垫模块、压敏传感器阵列模块、麦克风模块、压力传感器模块、床体、下位机和上位机
[0005]所述摄像模块包括可伸缩杆与摄像头，所述可伸缩杆直立固定在床尾中部，摄像头安装在可伸缩杆顶部并指向床体中间，所述摄像头可以相对可伸缩杆顶部旋转，所述摄像头为红外-可见摄像头，
[0006]所述气囊床垫模块置于床体上，用于调整使用者位姿，所述压敏传感器阵列模块平铺于气囊床垫模块上。气囊床垫模块由充放气模块和并排的气囊单元阵列组成，所述充放气模块能对每个气囊单元单独充放气。
[0007]所述麦克风模块用于采集使用者的鼾声和呼吸声，安装在床体上靠近使用者头部的位置，保证对使用者呼吸声音、打鼾声音等的精准采集。
[0008]所述压敏传感器阵列模块由上缓冲层、下缓冲层和安装在和上、下缓冲层之间的压敏感器阵列组成，所述上、下缓冲层采用柔性材料制成。
[0009]所述压力传感器模块的由分别安装在床体四个床腿上的四个电阻应变式压力传感器组成，
[0010]所述下位机分别与摄像模块、麦克风模块、压力传感器模块、压敏传感器阵列模块相连接并采集上述模块收集的数据，所述下位机还与气垫床垫模块的充放气模块相连接，并根据上位机传输的睡姿控制信号控制气囊单元阵列的充放气
[0011 ]所述上位机与下位机相连接，用于对下位机采集的数据进行处理，并将根据处理结果得到的睡姿调节信号传输到下位机。
[0012]所述的多功能智能床系统，其特征是所述摄像模块还包括红外照明模块。
[0013]气囊床垫模块采用12X 24的气囊单元模块阵列，其中横向12个，纵向24个，每个气囊单元尺寸为90mm X 90mm。
[0014]所述的多功能智能床系统，其特征所述充放气模块包括气栗和安装在气栗与每个气囊单元的连接管路上的电磁阀。
[0015]所述的多功能智能床系统，其特征是所述压敏传感器阵列模块4长度为2m，宽度为Im，上、下缓冲层的厚度均为5mm，压敏传感器阵列由64 X 128个压敏传感器组成。
[0016]本实用新型提供的多功能智能床以现有的护理床为基础，增加了摄像模块、压敏传感器阵列模块、麦克风模块、压力传感器模块，分别用于采集使用者在卧床时的视频信息、睡姿压力图像、声音信息以及动态体重信息，并通过下位机将上述信息传输到上位机中进行处理，通过对上述多元信息的采集和处理，既可以全面监控使用者的卧床时(睡眠)的健康状态，又可以通过融合多元信息，给出对气囊床垫模块的调整信号，通过下位机控制气囊床垫模块的充放气模块对相应的气囊单元进行充放气，以调节床垫的硬度和卧床者的卧床姿势(睡姿)，以缓解不良睡姿引起的健康潜在危险。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型提供的多功能智能床系统的一种实施例的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型实现上述的功能，以下实施例将结合附图对本实用新型提供的一种多功能智能床系统作出具体阐述。
[0019]所述多功能智能床系统包含摄像模块1、气囊床垫模块3、压敏传感器阵列模块4、麦克风模块5、压力传感器模块6、床体7、下位机(图中未给出)和上位机(图中未给出)；
[0020]所述摄像模块I包括可伸缩杆与摄像头，所述可伸缩杆直立固定在床尾中部，摄像头安装在可伸缩杆顶部并指向床体中间，所述摄像头可以相对可伸缩杆顶部旋转，所述摄像头为红外-可见摄像头，摄像模块还包括红外照明模块。
[0021]所述气囊床垫模块3置于床体7上，用于调整使用者2位姿，所述压敏传感器阵列模块平铺于气囊床垫模块上。气囊床垫模块由充放气模块和并排的气囊单元阵列组成，所述充放气模块能对每个气囊单元单独充放气。
[0022]所述麦克风模块5用于采集使用者的鼾声和呼吸声，安装在于床体7上靠近使用者头部的位置，保证对使用者呼吸声音、打鼾声音等的精准采集。优选安装在床体的床头中部。
[0023]所述压敏传感器阵列模块4由上缓冲层、下缓冲层和安装在和上、下缓冲层之间的压敏感器阵列组成，所述上、下缓冲层采用柔性材料制成。
[0024]所述压力传感器模块6的由分别安装在床体7四个床腿上的四个电阻应变式压力传感器组成，用于检测使用者的动态体动，并且可以推测出使用者体重。
[0025]所述下位机分别与摄像模块、麦克风模块、压力传感器模块、压敏传感器阵列模块相连接并采集上述模块收集的数据，所述下位机还与气垫床垫模块的充放气模块相连接，并根据上位机传输的睡姿控制信号控制气囊单元阵列的充放气。
[0026]所述上位机与下位机相连接，用于对下位机采集的数据进行处理，并将根据处理结果得到的睡姿调节信号传输到下位机。
[0027]实施例
[0028]本实施例中红外照明模块为红外LED，
[0029]所述气囊床垫模块采用12X 24的气囊单元模块阵列，其中横向12个，纵向24个，每个气囊单元尺寸为90mm X 90mm，充放气模块包括气栗和安装在气栗与每个气囊单元的连接管路上的电磁阀；
[0030]所述压敏传感器阵列模块4长度为2m，宽度为lm，上、下缓冲层的厚度均为5mm，压敏传感器阵列由64X 128个压敏传感器组成，柔软床单式的压敏传感器阵列充分保障使用者在不同睡姿下的舒适性和压力图像的完整性。
[0031]本实用新型提供的多功能智能床系统的整体结构示意图如图1所示。
[0032]本实用新型提供的多功能智能床系统的控制方法包括以下步骤
[0033]I)呼吸与睡姿识别
[0034]1.1)数据采集
[0035]压敏传感器阵列模块4采集实时压力分布数据传输至下位机，并由下位机上传至上位机，并由上位机处理成为反映传感器阵列上压力分布的睡姿压力图像，
[0036]1.2)呼吸识别
[0037]由上位机对睡姿压力图像进行处理，通过对胸部压力图像的变化进行处理以进行呼吸识别，计算呼吸频率；
[0038]1.3)睡姿识别
[0039]由上位机对睡姿压力图像进行处理，对睡姿压力图像处理以进行睡姿识别，识别睡姿类型；所述睡姿类型分为仰卧型、俯卧型、右侧卧胎儿型、右侧卧树干型、左侧卧胎儿型、左侧卧树干型六种；
[0040]2)动态体重检测
[0041]压力传感器模块检测的动态体重数据传输至下位机，并由下位机上传至上位机进行处理，对使用者的体动状态，如翻身、起坐、下床、上床进行识别。
[0042]3)心率检测
[0043]将摄像模块I采集的视频图像传输至下位机中，并由下位机上传至上位机进行处理，在上位机中对视频图像进行处理，以实现基于视频图像的非接触心率检测。
[0044]4)声音检测
[0045]将麦克风模块采集到的声音信号传输至下位机中，并由下位机上传至上位机进行处理，在上位机中对声音信号进行处理，以识别使用者的呼吸声和鼾声，分析使用者睡眠中的呼吸状况。
[0046]5)睡姿调节
[0047]由上位机根据呼吸与睡姿识别、动态体重检测、心率检测和声音检测的结果，综合判断使用者的睡眠状态，当需要对使用者进行睡姿调整时，由上位机控制下位机，并由下位机控制气囊床垫模块中的充放气模块对局部气囊单元的进行充放气调节，实现使用者的局部受力改变和使用者的自动翻身。
[0048]另外，本实用新型在检测过程中对所有检测数据进行保存，并提供给专业医学方面的专家进行数据类比，得到安全可靠的健康状况报表，为使用者的健康数据采集得到更好的分析，达到健康状态检测的目的。
[0049]本实用新型的实施例中，不仅用于一般使用者的多元健康数据检测预报表，还可以为有呼吸暂停障碍的患者提供睡眠过程中的睡姿较好矫正，保障患者的生命健康安全。
[0050]在本实施例中，因为上位机还有专业健康数据库，通过采集数据的报告与健康数据库进行类比，作出健康状况报告。
[0051]上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种多功能智能床系统，其特征是所述多功能智能床系统包含摄像模块、气囊床垫模块、压敏传感器阵列模块、麦克风模块、压力传感器模块、床体、下位机和上位机； 所述摄像模块包括可伸缩杆与摄像头，所述可伸缩杆直立固定在床尾中部，摄像头安装在可伸缩杆顶部并指向床体中间，所述摄像头可以相对可伸缩杆顶部旋转，所述摄像头为红外-可见摄像头， 所述气囊床垫模块置于床体上，所述压敏传感器阵列模块平铺于气囊床垫模块上，气囊床垫模块由充放气模块和并排的气囊单元阵列组成，所述充放气模块能对每个气囊单元单独充放气； 所述麦克风模块用于采集使用者的鼾声和呼吸声，安装在床体上靠近使用者头部的位置， 所述压敏传感器阵列模块由上缓冲层、下缓冲层和安装在和上、下缓冲层之间的压敏感器阵列组成，所述上、下缓冲层采用柔性材料制成； 所述压力传感器模块由分别安装在床体四个床腿上的四个电阻应变式压力传感器组成， 所述下位机分别与摄像模块、麦克风模块、压力传感器模块、压敏传感器阵列模块相连接，所述下位机还与气垫床垫模块的充放气模块相连接;所述上位机与下位机相连接。2.如权利要求1所述的多功能智能床系统，其特征是所述摄像模块还包括红外照明模块。3.如权利要求1或2所述的多功能智能床系统，其特征所述充放气模块包括气栗和安装在气栗与每个气囊单元的连接管路上的电磁阀。
【文档编号】A61B5/0205GK205729326SQ201620622136
【公开日】2016年11月30日
【申请日】2016年6月19日
【发明人】郭士杰, 任志斌, 刘秀丽, 刘佳斌, 任东城, 郭志红, 李洋, 刘今越
【申请人】河北工业大学