一种卧床体位信号采集装置及带有该装置的旋转手机托架的制作方法

本发明涉及一种卧床体位信号采集装置，本发明还涉及一种带有该卧床体位信号采集装置的旋转手机托架。

背景技术

卧床体位信号采集装置的主要功能是通过对人体睡眠过程中侧卧、仰卧两种不同体位的测定来为相关设备提供操控信号。现有的睡眠体位测定装置的共有缺点是大部分都需要在人体上佩戴、或者粘贴一个特定的装置或者特殊材料制作的物件，这些方法虽然能够准确地提供所需的操作信号，但是部分使用者会感到不够便利。有的睡姿采集、检测系统虽然不需要佩戴或者附着在人体上，可是不同程度的存在结构复杂、造价高、不够精准和实用性差等缺点，从而对相关产品的生产和推广造成了一定的影响。

卧床观看电子屏幕时使用的旋转托架是目前迫切需要开发的另一重要产品，上述的卧床体位信号采集装置可以做为这类产品的主要构件。本申请人于2015年12月14日向国家知识产权局提交了申请号为201510973610.4的发明专利申请，于2016年6月13日提交了申请号为201620609120.6的实用新型专利申请。第一项申请虽然解决了手机托架360°旋转的问题，但是在其感应系统及机械执行系统比较复杂而且其感应系统携带在身体上不方便。第二份申请虽然制作比较简单，但是手机托架基本上只能执行一侧卧位和仰卧的90°内的旋转动作，另外一侧卧位和仰卧之间的旋转动作不能完成。因此本发明对上述设计又提出了新的改进设计。

技术实现要素：

本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种卧床体位信号采集装置，该装置的突出优点是信号超常准确，能够过滤各种伪信号。同时还具有结构简单、制作成本低廉，使用时只需平铺在睡眠床上的优点。本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种带有上述卧床体位信号采集装置的旋转手机托架。

本发明卧床体位信号采集装置的优选技术方案是：该卧床体位信号采集装置安装在一个弹性垫上，弹性垫的尺寸应大于人体在睡眠时床面上的整个肩背部活动区。在弹性垫上中心区设有四条触压式开关安装位置沿线，分别位于人体仰卧在弹性垫时肩背部上、下、左、右四条轮廓线内侧数厘米处，上述四条安装位置沿线中至少有两条装有多个触压式开关。所有的触压式开关串联连接，构成控制信号采集线路，该控制信号采集线路的两个端点间连线上设有控制信号输出端口。

做为优选方案，触压式开关设置左、右两排，分别安装在左、右触压式开关安装位置沿线上。

上述的触压式开关有三种设计方案。

第一种设计方案是触压式开关使用独立设置的轻触开关，在弹性垫上与轻触开关对应处开有与轻触开关外形相匹配的安装孔，轻触开关嵌在安装孔中。轻触开关的触头按钮上设有一个触压面积增大座。

第二种设计方案是触压式开关由弹性垫和导电线路材料自身构成，具体结构是在弹性垫上与触压式开关对应处设有开关通道孔，弹性垫两侧的孔口用柔性导电片触点封闭，构成一个弹性触压开关。将导线或柔性导电片分成若干段，上、下交错地将所有弹性触压开关串联在一起，构成穿梭于弹性垫上、下表面的方形波开关线路。作为优选，相互接触的柔性导电片和柔性导电片触点设计成一体。本方案中弹性垫的弹性和厚度应能保证当弹性垫被人体压缩时，每个开关通道孔上方和下方的柔性导电片触点之间能够接通。

第三种设计方案是对第二种方案的改进，基本结构与第二种设计方案完全相同，差别只在于当弹性垫被人体压缩时，每个开关通道孔上方和下方的柔性导电片触点之间具有一定的间隙。该间隙由与开关通道孔形状相匹配的弹性导电体填充。所述的弹性导电体可以选用压缩弹簧或导电海棉。

采用此种方案时，弹性垫下方的柔性导电片和柔性导电片触点可以用金属导线代替，金属导线的两端分别与两个弹性导电体连接。

卧床体位信号采集线路可以在一个弹性垫上横向交错设置多组，多组卧床体位信号采集线路的控制信号输出端口并联在一起。

本发明带有上述卧床体位信号采集装置的旋转手机托架的技术方案是：该旋转手机托架包括旋转驱动箱、旋转驱动箱内的旋转驱动装置和旋转控制装置，旋转驱动装置的输出轴从驱动箱面板上部的轴孔向外探出，手机托架旋转臂垂直固定在输出轴上。所述的旋转控制装置由旋转方向切换电路和旋转区域切换装置组成，旋转方向切换电路由两个并联的继电器与开关信号接收器串联构成。开关信号接收器通过导线与卧床体位信号采集装置中的控制信号输出端口连接，卧床体位信号采集装置发出的信号是当人体处在侧卧位状态断开，仰卧位状态下导通。旋转区域切换装置由限位开关旋钮和旋转区域切换电路组成，旋转区域分为左、右两段，左段旋转区域是左侧位与仰卧位之间的切换，右段旋转区域是仰卧位与右侧位之间的切换；限位开关旋钮为左、右两段旋转区域的切换装置，旋转切换角度为正、负90°；限位开关旋钮安装在输出轴探出端的外周与输出轴同心设置，其形状为圆盒形，上段侧壁上开有稍大于90°象限角的圆弧形旋转通道，手机托架旋转臂穿过圆弧形旋转通道垂直固定在输出轴上；在限位开关旋钮内壁上装有相位夹角为90°的左、右两个限位开关；两个限位开关在圆弧形旋转通道中分别与手机托架旋转臂的直立位和左旋终点或右旋终点相对应；旋转区域切换电路为安装在旋转方向切换装置后面的一个三档12脚钮子开关，钮子开关的a档装有分别与直流电机正、负极接线端连接的左、右限位开关，b档和c档为左、右旋转区域之间的电路切换档。

上述的限位开关旋钮还设有以下旋转定位装置，在限位开关旋钮内端面与相邻的驱动箱面板两个平面之间装有磁力旋转定位装置，即在限位开关旋钮的90°旋转起点和终点处，两个平面之间装有相互对应的磁铁；两个平面上的磁铁极性相反，所有磁铁都安装在以输出轴为圆心的同一圆周上。

本发明还设有打鼾提醒装置，其具体结构是在手机托架旋转臂顶端手机夹紧装置底部安装一根柔性条带，柔性条带下端可触及睡眠枕上人体面部。在限位开关旋钮左、右两段旋转区域内增设一个中段旋转区域，中段旋转区域覆盖左段旋转区域的后半部和右段旋转区域的前半部。

在旋转方向切换电路一侧并联一个由鼾声信号声控感应开关和双定时循环时间继电器串联构成的鼾声感应控制电路。鼾声感应控制电路与旋转方向切换电路之间设有自锁电源切换开关。双定时循环时间继电器的控制触点t设置在与两个继电器并联电路之间的串联线上。

本发明的有益效果是：本发明的优点是提供信号的准确性特别高，长时间试用实践证明可以实现零误差。本发明还具有结构简单，制作方便、成本低廉。该产品在使用时无需戴在身上，为使用者提供了一些便利。本发明手机托架成功地实现了利用两种卧床体位信号跟踪三种卧床体位旋转的技术效果，进一步扩大了现有旋转式手机托架的使用功能。具有结构简单，功能齐全的显著特点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明加以详细说明。

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为图2的局部放大图。

图4为实施例3的结构示意图。

图5为图4的局部放大图。

图6为实施例4的结构示意图。

图7为图6的局部放大图。

图8为实施例5的结构示意图。

图9为本发明实施例7的主视结构示意图，

图10为图1的后视结构示意图，

图11为实施例8的电路示意图。

图12为实施例10的结构示意图。

图13为实施例10的电路示意图。

图中标号

1、弹性垫2、控制信号采集线路3、控制信号输出端口4、轻触开关5、安装孔6、触压面积增大座7、开关通道孔8、柔性导电片触点9、柔性导电片10、弹性导电体11、旋转驱动箱12、手机托架旋转臂13、直流电机14、减速器15、输出轴16、驱动箱面板17、轴孔18、继电器19、开关信号接收器20、限位开关旋钮21、圆弧形旋转通道22、限位开关23、磁铁24、钮子开关25、柔性条带26、鼾声信号声控感应开关27、双定时循环时间继电器28、自锁电源切换开关。

具体实施方式

例1

如图1所示，该卧床体位信号采集装置安装在一个弹性垫1上，弹性垫1的尺寸应大于人体在睡眠时床面上的整个肩背部活动区。在弹性垫1上中心区设有四条触压式开关安装位置沿线，分别位于人体仰卧在弹性垫1时肩背部上、下、左、右四条轮廓线内侧数厘米处，上述四条安装位置沿线的左、右两条装有触压式开关。所有的触压式开关串联连接，构成卧床体位信号采集线路2，该控制信号采集线路2的两个端点间连线上设有控制信号输出端口3。

例2

上述的触压式开关有三种设计方案。

第一种设计方案如图2、图3所示，触压式开关使用独立设置的轻触开关4，在弹性垫1上与轻触开关4对应处开有与轻触开关4外形相匹配的安装孔5，轻触开关4嵌在安装孔5中。

为了增加轻触开关4的使用稳定性，轻触开关4的触头按钮上设有一个触压面积增大座6。

例3

如图4、图5所示，第二种设计方案是触压式开关由弹性垫1和导电线路材料自身构成，具体结构是在弹性垫1上与触压式开关对应处设有开关通道孔7，弹性垫1两侧的孔口用柔性导电片触点8封闭，构成一个弹性触压开关。将导线或柔性导电片9分成若干段，上、下交错地将所有弹性触压开关串联在一起，构成穿梭于弹性垫1上、下表面的方形波开关线路。相互接触的柔性导电片9和柔性导电片触点8设计成一体。本方案中弹性垫1采用较薄的弹性材料，其厚度应能保证当弹性垫1被人体压缩时，每个开关通道孔7上方和下方的柔性导电片触点8之间能够接通。

这种设计的优点是结构简单，制作方便。

例4

如图6、图7所示，第三种设计方案是对第二种方案的改进，基本结构与第二种设计方案完全相同，差别只在于当弹性垫1被人体压缩时，每个开关通道孔7上方和下方的柔性导电片触点8之间具有一定的间隙。该间隙由与开关通道孔7形状相匹配的弹性导电体10填充。所述的弹性导电体10可以选用压缩弹簧或导电海棉。

采用此种方案时，弹性垫1下方的柔性导电片9和柔性导电片触点8可以用金属导线代替，金属导线的两端分别与两个弹性导电体10连接。这种设计的优点是既可以弹性垫的舒适性，也可以增加开关的灵敏度。

例5

如图8所示，在卧床过程中人的体位有时会在横向发生一些变化，为了加大横向体位检测面积，控制信号采集线路2在一个弹性垫1上横向交错设置多组，多组控制信号采集线路2的控制信号输出端口3并联在一起。

例6

上述控制信号采集线路的使用方法及设计原理是：将弹性垫1放置在枕体下方床面上人体肩背部活动区，两条触压式开关串联线路的上端点分别与人体仰卧时左、右肩相对应；下端点则对应腰部以上部位。人体仰卧时其腰背部在床面上的横向覆盖区很宽，人体的压力能够将两条触压式开关串联线路中的所有触压式开关全部接通，控制信号采集线路2上的控制信号输出端3会产生导通信号。当人体由仰卧变成侧卧状态时，其在床面上的横向覆盖区会明显向心性变窄。两条触压式开关串联线路中的触压式开关顶多会只有一部分导通，控制信号采集线路2上的控制信号输出端3会产生断开信号。有效的排除了上肢所在位置产生的伪信号。

例7

如图9、图10所示，该旋转手机托架包括旋转驱动箱11、手机托架旋转臂12、旋转驱动装置、旋转方向切换电路和旋转区域切换装置。旋转驱动装置、旋转方向切换电路和旋转区域切换装置安装在旋转驱动箱11内。旋转驱动装置由直流电机13与减速器14组成，旋转驱动装置的输出轴15从驱动箱面板16上部的轴孔17向外探出，手机托架旋转臂12垂直固定在输出轴15上。

旋转方向切换电路由两个并联的继电器18与开关信号接收器19串联构成。开关信号接收器19通过导线与卧床体位信号采集装置中的控制信号输出端口3连接，卧床体位信号采集装置发出的信号是当人体处在侧卧位状态断开，仰卧位状态下导通。

旋转区域切换装置由限位开关旋钮20和旋转区域切换电路组成。

本发明中的旋转区域分为左、右两段，左段旋转区域是左侧位与仰卧位之间的切换，右段旋转区域是仰卧位与右侧位之间的切换。

限位开关旋钮20为左、右两段旋转区域的切换装置，旋转切换角度为正、负90°。限位开关旋钮20安装在输出轴15探出端的外周与输出轴15同心设置。其形状为圆盒形，上段侧壁上开有稍大于90°象限角的圆弧形旋转通道21，手机支架旋转臂12穿过圆弧形旋转通道21垂直固定在输出轴15上。在限位开关旋钮20内壁上装有相位夹角为90°的左、右两个限位开关22。两个限位开关22在圆弧形旋转通道21中分别与手机托架旋转臂12的直立位和左旋终点或右旋终点相对应。

旋转区域切换电路为安装在旋转方向切换装置后面的一个三档12脚钮子开关24。钮子开关24的a档装有分别与直流电机13正、负极接线端连接的左、右限位开关22，b档和c档为左、右旋转区域之间的电路切换档。

上述的限位开关旋钮20还设有旋转定位装置。为了能更加方便准确地完成旋转区域切换，优选以下设计方案：在限位开关旋钮20内端面的驱动箱面板16两个平面之间装有磁力旋转定位装置，即在限位开关旋钮20的90°旋转起点和终点处，两个平面之间装有相互对应的磁铁23。两个平面上的磁铁23极性相反，所有磁铁23都安装在以输出轴15为圆心的同一圆周上。

例8

如图11所示，本发明的电路连接关系如下：

继电器k1、k2并联后与开关信号接收器s串联构成旋转方向切换电路，该电路与钮子开关qs的连接关系是：

继电器k1的常开接点k1-1与钮子开关qs的b档接点1和c档接点12连接，常闭接点k1-2与钮子开关qs的b档接点10和c档接点3连接。

继电器k2的常开接点k2-1与钮子开关qs的b档接点7和c档接点6连接，常闭接点k2-2与钮子开关qs的b档接点4和c档接点9连接。

直流电机的正、负极接线端与钮子开关qs的a档各有两条连线，正极接线端中一条与接点5直接连接，另一条通过左侧限位开关sq1与接点2连接。负极接线端中一条与接点8直接连接，另一条通过右侧限位开关sq2与接点11连接。

例9

本发明的工作原理是利用两个并联继电器18通过开关信号接收器19发出通断信号来实现直流电机13的旋转方向切换。通过限位开关旋钮20上的限位开关限定每段旋转区域的起始位置，通过限位开关旋钮20的90°旋转完成两段旋转区域的切换。利用钮子开关24b档和c档之间的切换来改变左、右段旋转区域内直流电机13的旋转方向，以此实现用两种体位信号跟踪三种体位变化的发明目的。

1、左段旋转区域仰卧位和左侧卧位之间变换

将旋转限位开关旋钮20旋转至左段旋转区域，钮子开关24切换至b档工作状态。

当人体处于左侧卧位，开关信号接收器19发出断开信号，两个继电器18的常闭接点导通，直流电机13处逆时针旋转状态，由左侧限位开关22将直流电机13关闭。

当人体由左侧卧位转为仰卧位时，开关信号接收器19发出导通信号，两个继电器18的常开接点导通，直流电机13处顺时针旋转状态，顺时针旋转90°后由右侧限位开关22将直流电机关闭。

当人体由仰卧位变成左侧卧位时，开关信号接收器19发出断开信号，两个继电器18的常开接点导通，直流电机13处逆时针旋转状态，逆时针旋转90°后由左侧限位开关22将直流电机13关闭。

2、右段旋转区域仰卧位和右侧卧位之间变换

将旋转限位开关旋钮旋转至右段旋转区域，钮子开关切换至c档工作状态。

当人体处于仰卧位时，开关信号接收器19发出导通信号，两个继电器18的常开接点导通，直流电机13处逆时针旋转状态，左侧限位开关22将直流电机13关闭。

当人体由仰卧位变成右侧卧位时，开关信号接收器19发出断开信号，两个继电器18的常开接点断开，直流电机13处顺时针旋转状态，顺时针旋转90°后由右侧限位开关22将直流电机13关闭。

当人体由右侧卧位变成仰卧位时，开关信号接收器19发出导通信号，两个继电器18的常开接点导通，直流电机13处逆时针旋转状态，逆时针旋转90°后由左侧限位开关22将直流电机13关闭。

例10

如图12所示，本发明还设有打鼾提醒装置，其具体结构是在手机托架旋转臂12顶端手机夹紧装置底部安装一根柔性条带25，柔性条带25下端可触及睡眠枕上人体面部。在限位开关旋钮20左、右两段旋转区域内增设一个中段旋转区域，中段旋转区域覆盖左段旋转区域的后半部和右段旋转区域的前半部。

在旋转方向切换电路一侧并联一个由鼾声信号声控感应开关26和双定时循环时间继电器27串联构成的鼾声感应控制电路，所述的鼾声信号声控感应开关26为现有技术。鼾声感应控制电路与旋转方向切换电路之间设有自锁电源切换开关28。双定时循环时间继电器27的控制触点t设置在与两个继电器18并联电路之间的串联线上。见图13。

上述设计的工作原理是：当人们准备在睡觉时启用本功能时，先通过自锁切换开关28将旋转方向切换电路断开并将鼾声感应控制电路接通，再通过限位开关旋钮20将手机托架旋转臂调整至中段旋转区域的一侧。鼾声信号声控感应开关26收到打鼾信号，双定时循环时间继电器27接通，控制其常开触点t循环通断，继电器k1、k2随着此通断循环不断的通断，带动直流电机13也正反方向循环动作，柔性条带25的下端左、右循环摆动，躺在枕头上的人感觉到此拂动动作则变换体位，打鼾停止或者减轻，鼾声信号声控感应开关27则断开，双定时循环时间继电器28断电，此循环通断动作停止。