具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫的制作方法

本实用新型属于医疗护理、保健技术领域，涉及一种具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫。

背景技术：

现有护理类气垫(包含靠垫、坐垫、床垫等，以下统称气垫)，多数不能改变其与使用者的身体接触位置。长期卧床的病患、行动不便的老人如果不能经常改变坐、卧姿态，容易患上褥疮等疾病，对于久坐人群也会造成腰肌劳损、痔疮等病症。某些高级床垫虽然可以通过改变充气量改变床垫的软硬程度，但是根本上没有改变与身体接触的位置，依然存在健康隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫，以解决现有常规护理床垫和充气床垫不能实现自动按摩的问题和其不能调节使用者的姿态造成使用者不适及存在健康隐患的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫，包括由多个相互独立的气垫组组合而成的组合式气垫，组合式气垫的各气垫组经与其相通的气垫组气路与电磁换向阀的出气端连接，电磁换向阀的加压口与气泵的高压端连接，电磁换向阀的泄压口与气泵的低压端连接；组合式气垫上一体成型有配气及传感器组件，配气及传感器组件与各气垫组气路机械连接；气泵的电机驱动端通过气泵信号线与电控端的输出信号线电性连接，电磁换向阀的电磁驱动端通过换向阀信号线与电控端的输出信号线电性连接，配气及传感器组件的电信号输出端与电控端的输入信号线电性连接。

进一步的，所述电磁换向阀设有总泄压位、总加压位、换向阀驱动和多个气垫组加压位；换向阀驱动与电控端的输出信号线电性连接；总泄压位和总加压位均与所有的气垫组气路连接，各气垫组加压位与各气垫组气路一一对应连接。

进一步的，所述配气及传感器组件由压力传感器、多个气路单向阀、可调泄压阀、传感器气压室和气路室组成；位于气路室中的气垫组气路经位于其上的气路单向阀与传感器气压室相通；压力传感器的压力检测端、可调泄压阀分别与传感器气压室相通，压力传感器的信号输出端与电控端的输入信号线电性连接。

进一步的，所述可调泄压阀由空心螺栓、壳体、压缩弹簧、密封球组成；空心螺栓与壳体顶端螺纹连接，且其位于壳体内一端通过压缩弹簧连接密封球，密封球将壳体内部隔离成位于其下部的高压区和位于其上部的低压区两部分，高压区与传感器气压室相通。

进一步的，所述组合式气垫由2～3个处于同一平面且相互独立的气垫组组成，所述气垫组由多个相互连通的气垫单元按照一定排列顺序组成；

所述气垫单元形状为圆形、正方形、多边形、环形或长条形。

进一步的，所述组合式气垫由2个处于同一平面且相互独立的气垫组组成，电磁换向阀采用四位四通电磁换向阀，或采用两个两位三通电磁阀。

进一步的，所述组合式气垫由3个处于同一平面且相互独立的气垫组组成，电磁换向阀采用八位五通电磁换向阀，或采用一个四位四通电磁阀串联一个两位三通电磁阀，或采用三个两位三通电磁阀。

进一步的，所述组合式气垫采用由气垫a组和气垫b组组成，且气垫a组和气垫b组均由多个相互连通的方形气垫单元间隔排列组成的棋盘式双组气垫；

所述气垫b组经与其相通的气垫b气路与电磁换向阀连接，所述气垫a组经与其相通的气垫a气路与电磁换向阀连接；

所述电磁换向阀采用四位四通电磁阀，其设有总泄压位、总加压位、气垫a加压位、气垫b加压位、换向阀驱动。

进一步的，所述配气及传感器组件由压力传感器、b气路单向阀、a气路单向阀、可调泄压阀、传感器气压室和气路室组成。

进一步的，所述电控端是单片机、dsp控制芯片或plc；

所述气垫组气路为三通管。

本实用新型的有益效果是，具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫，通过设置由多个气垫组组合的组合气垫，实现各气垫组的独立控制，使各气垫组加压工况和泄压工况快速交替重复，各气垫组做快速“膨胀-收缩”运动，实现按摩功能。设置与各气垫组的气路相通的传感器气压室及压力传感器，实现各气垫组的自动补气、自动调节气压，精准控制各气垫组的气压，可调节使用者的坐卧姿态，并能帮助卧床患者翻身。通过设置可调泄压阀，即使压力传感器因外力发生故障，充气不能自动停止时，气压达到设定值时也会自动泄压，具有双重安全功能。有效解决了现有常规护理床垫和充气床垫不能实现自动按摩的问题和不能调节使用者的姿态造成使用者不适及存在健康隐患的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫的整体结构示意图；

图2是具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫的配气及传感器组件结构示意图；

图3是具有自动改变坐卧姿功能的按摩气垫的四位四通换向阀结构示意图；

图4是气垫a组和气垫b组同时充气示意图；

图5是气垫a组充气示意图；

图6是气垫b组充气示意图；

图7是气垫泄气示意图；

图8是组合气垫由三组气垫组成时的电磁换向阀结构示意图；

图9是组合气垫由三组气垫组成时的另一电磁换向阀结构示意图；

图10是组合气垫由三组气垫组成时的另一电磁换向阀结构示意图；

图11是可调泄压阀结构示意图；

图12是横列气柱式气垫示意图；

图13是环形气室式气垫示意图；

图14是本实用新型气垫采用竖列气柱式的翻身效果示意图。

图中，1.组合式气垫，1-1.气垫b组，1-2.气垫a组，2.加压口，3.泄压口，4.气泵，5.气泵信号线，6.电控端，7.压力传感器信号线，8.换向阀信号线，9.电磁换向阀，9-1.换向阀回位弹簧，9-2.总泄压位，9-3.总加压位，9-4.气垫a加压位，9-5.气垫b加压位，9-6.换向阀驱动，10.气垫b气路，11.气垫a气路，12.配气及传感器组件，12-1.压力传感器，12-2.b气路单向阀，12-3.a气路单向阀，12-4.可调泄压阀，12-4-1.空心螺栓，12-4-2.壳体，12-4-3.压缩弹簧，12-4-4.密封球，12-4-5.高压区，12-4-6.低压区，12-5.传感器气压室，12-6.气路室。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具有自动改变坐姿功能的按摩床垫，如图1所示，包括组合式气垫1、气泵4、电控端6和电磁换向阀9。组合式气垫1上一体成型有配气及传感器组件12，组合式气垫1通过双气路气垫b气路10和气垫a气路11并经配气及传感器组件12与电磁换向阀9连接，配气及传感器组件12通过压力传感器信号线7与电控端6输入信号线连接，气泵4与电磁换向阀9的气路连接，气泵4的电机驱动端通过气泵信号线5与电控端6输出信号线连接并受其控制，电磁换向阀9的电磁驱动端通过换向阀信号线8与电控端6输出信号线连接并受其控制。

组合式气垫1和配气及传感器组件12的结构如图2所示，组合式气垫1采用棋盘式双组气垫，由位于同一平面的气垫a组1-2和气垫b组1-1组成。配气及传感器组件12由压力传感器12-1、b气路单向阀12-2、a气路单向阀12-3、可调泄压阀12-4、传感器气压室12-5和气路室12-6组成。气垫b气路10和气垫a气路11均为t型三通管，一个进气口，两个出气口。气垫b气路10进气口与电磁换向阀9连通，一个出气口直接连接气垫b组1-1，另一个出气口经b气路单向阀12-2与传感器气压室12-5连通。气垫a气路11进气口与电磁换向阀9连通，一个出气口直接连接气垫a组，另一个出气口经a气路单向阀12-3与传感器气压室12-5连通。压力传感器12-1的压力传感元与传感器气压室12-5相通，来测量传感器气压室12-5中的气压。

气垫a组1-2充气、气垫b组1-1充气或气垫a组1-2和气垫b组1-1同时充气，组合式气垫1的压力总是和传感器气压室12-5压力一致，压力传感器12-1检测的传感器气压室12-5的压力便是组合式气垫1的压力，压力传感器12-1检测的气压达到设定值时，压力传感器12-1发信号于电控端6，电控端6发信号于气泵4，控制气泵4停止工作。

电磁换向阀9结构如图3所示，采用四位四通电磁换向阀，由换向阀回位弹簧9-1、总泄压位9-2、总加压位9-3、气垫a加压位9-4、气垫b加压位9-5、换向阀驱动9-6、泄压口3和加压口2组成。电磁换向阀9的泄压口3与气泵4的进气端连通，电磁换向阀9的加压口2与气泵4的高压端连接，换向阀驱动9-6与电控端6连接。

如图4所示，电控端6手动设定或者自动设定气垫a组1-2和气垫b组1-1同时充气时，电控端6发信号于电磁换向阀9，电磁换向阀9移动至总加压位9-3；同时电控端6发信号于气泵4，气泵4通过加压口2泵气，并通过电磁换向阀9的总加压位9-3时分成两路，然后通过气垫b气路10和气垫a气路11向气垫a组1-2和气垫b组1-1充气，同时，气垫b气路10通过b气路单向阀12-2、气垫a气路11通过a气路单向阀12-3，同时向传感器气压室12-5加压，且传感器气压室12-5与组合式气垫1处于同一压力下，压力传感器12-1可以检测压力变化，压力传感器12-1以一定频率采集压力信号并发送给电控端6，当压力值达到电控端6预设的压力上限值时，电控端6向气泵4发送停止信号，气泵4停止工作。此时，气垫a组1-2和气垫b组1-1加压完成，组合式气垫1充气完成。a气路单向阀12-3和b气路单向阀12-2均采用旋启式止回阀。

如图5所示，电控端6手动设定或者自动设定于气垫a组1-2充气状态时，电控端6发信号于电磁换向阀9，电磁换向阀9移动到气垫a加压位9-4；同时电控端6发信号于气泵4，气泵4通过加压口2泵气，通过电磁换向阀9的气垫a加压位9-4时，气垫a气路11与加压口2相连，气垫b气路10与泄压口3相连。气垫a气路11通过a气路单向阀12-3向传感器气压室12-5同时加压，且传感器气压室12-5与组合式气垫1处于同一压力下，压力传感器12-1可以检测压力变化，当加压到压力传感器12-1设定值时，压力传感器12-1反馈信号于电控端6，电控端6发信号于气泵4，控制气泵4停止工作。此时，气垫a组1-2加压完成，组合式气垫1充气完成。

如图6所示，电控端6手动设定或者自动设定于气垫b组1-1充气状态时，电控端6发信号于电磁换向阀9，电磁换向阀9移动到气垫b加压位9-5；同时电控端6发信号于气泵4，气泵4通过加压口2泵气，通过电磁换向阀9的气垫b加压位9-5时，气垫b气路10与加压口2相连，气垫a气路11与泄压口3相连。气垫b气路10通过b气路单向阀12-2向传感器气压室12-5同时加压，且传感器气压室12-5与组合式气垫1处于同一压力下，压力传感器12-1可以检测压力变化，当加压到压力传感器12-1设定值时，压力传感器12-1反馈信号于电控端6，电控端6发信号于气泵4，控制气泵4停止工作。此时，气垫b组1-1加压完成，组合式气垫1充气完成。

如图7所示，气垫a组1-2、气垫b组1-1、气垫a组1-2和气垫b组1-1同时泄压，动作均一致。电控端6手动设定或者自动设定于组合式气垫1泄压排气状态时，电控端6发信号于电磁换向阀9，电磁换向阀9移动到总泄压位9-2；同时电控端6发信号于气泵4，气泵4通过泄压口3泵气，通过电磁换向阀9的总泄压位9-2时分成两路，通过气垫a气路11和气垫b气路10分别对气垫a组1-2和气垫b组1-1进行泄压，泄压完成后，电控端6发信号于气泵4，控制气泵4停止工作。此时，组合式气垫1泄压完成，组合式气垫1排气完成。

按摩：按摩工况为加压工况和泄压工况快速交替重复。按摩频率可以通过设置换向阀9的交换阀位频率设定，其由在电控端6处设置，电控程序属于适应本结构而必须采用的现有成熟技术。按摩模式可以有：气垫a组1-2充气-排气，即电磁换向阀9的气垫a加压位9-4与总泄压位9-2循环交替；气垫b组1-1充气-排气，即电磁换向阀9的气垫b加压位9-5与总泄压位9-2循环交替；气垫a组1-2和气垫b组1-1充气-排气，即电磁换向阀9的总加压位9-3与总泄压位9-2循环交替。

本实用新型采用多路气垫，可以改变气垫形状，气垫形状改变可以调整气垫与使用者的接触部位，可以避免长期接触产生疾病。无论何种气垫结构形式，本实用新型的特点均为组合式气垫1由处于同一平面且相互独立的多组气垫组成，每组气垫均由多个相通的气垫单元按照一定的排列顺序组合而成，气垫单元的形状可以是圆形、正方形、多边形、长条形或环形，如图2、图12和图13所示。图2为棋盘式双组气垫，该气垫由两个气垫组组成，每个气垫组的气垫单元为正方形且间隔设置；图12为横列气柱式床垫，图13为环形气室式气垫，每组充气动作均可以独立控制。实施例仅以棋盘式气垫双组为例。诸如，棋盘式三组，环形两组、气柱式气垫等，和上述同理，只是每个气垫组最后排列出的最终形状不一样，气柱式气垫只是气垫单元形状为长条形，环形气垫只是气垫组为环形由外向内排布，仅在外观具有差异，但是结构实质和控制原理均相同。

如图8所示，当组合式气垫1由a、b、c三组气垫组成时，其电磁换向阀9采用八位五通换向阀，第一位为c气垫加压位，能够给c气垫充气；第二位为b气垫加压位，能够给b气垫充气；第三位为a气垫加压位，能够给a气垫充气；第四位为bc气垫加压位，能够给bc气垫同时充气；第五位为ac气垫加压位，能够给ac气垫同时充气；第六位为ab气垫加压位，能够给ab气垫同时充气；第七位为总加压位，能够给abc气垫充气；第八位为总泄压位，能够泄气。对于增加气垫组数，只需要按照排列组合原理选择通和位即可：

通数计算公式：

n通＝n组+2；

位数计算公式：

n通是电磁换向阀通数，n组是组成组合式气垫1的气垫组数，n位是电磁换向阀位数。由于当三组及以上时，通和位数都比较大，市面上是有可选择的换向阀，也可以根据具体需要定制，但是成本较高。故也可以采用以下两种方案：

如图9所示，采用两位四通换向阀串联四位五通换向阀控制三组气垫，两位四通换向阀处于第一工位、四位五通换向阀处于第一工位给c气垫充气，两位四通换向阀处于第一工位、四位五通换向阀处于第二工位给b气垫充气，两位四通换向阀处于第一工位、四位五通换向阀处于第三工位给a气垫充气，两位四通换向阀处于第一工位、四位五通换向阀处于第四工位给abc气垫同时充气，两位四通换向阀处于第二工位、四位五通换向阀处于第一工位给ab气垫同时充气，两位四通换向阀处于第二工位、四位五通换向阀处于第二工位给ac气垫同时充气，两位四通换向阀处于第二工位、四位五通换向阀处于第三工位给bc气垫同时充气，两位四通换向阀处于第二工位、四位五通换向阀处于第四工位时泄气。

如图10所示，采用三个结构一致的两位三通换向阀分别控制三个气垫，每个两位三通换向阀，阀芯位于一个位置时给相应气垫组充气，位于另一位置时，给该气垫组泄气。由于独立控制，每组均可以独立工作，也可以联合工作。可以完成以下动作：a独立充气，b独立充气，c独立充气，a和b充气，a和c充气，b和c充气，abc均充气，以及泄气。

理论来说无论采用多少组气垫组合，均可以参照上述三种方案进行换向阀选择，但是实际中气垫不需要特别多的分组，从对使用者的调查中可以得知，两至三组即可满足使用。但是对于需要更多组数等的特殊结构或者可由本实用新型推断出的其他用途结构，均可以使用上述方案选择换向阀。

采用智能控制，可以定时、定压，调节气垫的充气部位和充气压力，常见的单片机、plc、dsp均可以满足本实用新型使用，常用的plc有s7-200、1761-l16a、slc5/00、fx系列，部分plc功能在本专利上使用有些能力过剩，为了节约成本可以选用更简单的单片机电控结构，由于本实用新型中仅有简单的开关程序和少量压力信号采集分析，绝大多数的单片机均可胜任，如at89cxx系列、51单片机等均可作为电控端6。电磁换向阀9的加压位(包括总加压位9-3、气垫a加压位9-4和气垫b加压位9-5)和总泄压位9-2高速循环时，气垫做快速“膨胀-收缩”运动，起到按摩作用。内置压力传感器，可以检测和设定压力。设置有机械式泄压阀即可调泄压阀12-4，即使压力传感器12-1因外力发生故障，充气不能自动停止时，气压达到设定值时也会自动泄压，即具有双重安全功能。

结构图见图11，可调泄压阀12-4由空心螺栓12-4-1、壳体12-4-2、压缩弹簧12-4-3、密封球12-4-4组成；空心螺栓12-4-1与壳体12-4-2顶端螺纹连接，且其位于壳体12-4-2内一端通过压缩弹簧12-4-3连接密封球12-4-4，密封球12-4-4将壳体12-4-2内部隔离成位于其下部的高压区12-4-5和位于其上部的低压区12-4-6两部分，高压区12-4-5与传感器气压室(12-5)相通。可调泄压阀12-4(安全阀)是通过预紧空心螺栓12-4-1压缩弹簧12-4-3来改变泄压临界压力的单向阀。当高压区12-4-5的压力超过设定值(压缩弹簧12-4-3压缩推力与密封球12-4-4的重力之和)时，内部气压作用在密封球12-4-4上的压力大于压缩弹簧12-4-3作用的弹力，密封球12-4-4倍推开，高压区12-4-5与低压区12-4-6(大气)连通，实现泄压。

若采用较大气柱床垫，交替气柱充气时，可以为长期卧床患者实现自动翻身功能。可以采用横列气柱式，纵列气柱式，环形气室式等。如图12，采用竖列气柱式气垫，当使用者平躺时采用所有气柱同压力，气柱变形尺寸保持稳定，所有气柱上方构成一稳定平面，使用者处于平躺姿势。当需要侧身时，一侧气柱依次继续加压，且从中间向外侧的气柱压力逐渐增大。即从气垫中心向一侧的气柱变形依次增大，形成一定坡度，将使用者身体一侧顶起，改变睡姿，达到翻身的效果。另一侧翻身同理，如图14所示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。