一种基于温度控制驱动人体移动的床垫及其驱动方法与流程

本发明涉及一种智能温控床垫，尤其涉及一种基于温度控制驱动人体移动的床垫。

背景技术：

人类健康由睡眠、运动、饮食三大支柱构成，睡眠是人的一种基本生理需求，与日常工作、生活息息相关，睡眠质量的好坏直接影响健康甚至寿命，健康睡眠，是现代生活对人们提出的新要求；温控床垫的兴起给人类睡眠带来了极大的好处，但同时，温控床垫还存在着一些不足之处。

在传统方法中，温控床垫的温度控制仅仅通过温度的升高和降低使得使用者提高睡眠质量，但很多使用者在睡眠时动作多且幅度大，跌落床下的可能极大，传统温控床垫并不能有效地防止使用者跌落，给使用者带来很大的困扰。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于温度控制驱动人体移动的床垫，本发明所述床垫可检测和分析床垫上的压力情况，通过温度调节防止使用者跌落床下。

一种基于温度控制驱动人体移动的床垫，包括中间区、周围区、一处理模块和一温控模块以及一压力感应模块，所述处理模块通过分析所述压力感应模块感应到中间区和周围区的压力情况，所述处理模块控制所述温控模块保持所述中间区的温度，调低所述周围区的温度，驱使使用者向床垫中央移动。

上述技术方案中，还包括一水循环模块；所述压力感应模块用于感应所述中间区和周围区上的压力情况，并将压力信号发送至所述处理模块；

所述水循环模块包括第一水箱和第二水箱；所述水循环模块用于驱动所述中间区和周围区中的水的循环；

所述处理模块用于接收所述压力感应模块发送的压力信号，根据压力信号判定使用者是否位于周围区并得出判定结果，所述处理模块再根据所述判定结果控制所述温控模块对所述中间区和周围区进行温度调节；

所述温控模块用于对所述第一水箱和第二水箱进行加热或制冷。

上述技术方案中，所述第一水箱和第二水箱的容量均在250--300ml之间；设置有大容量的水箱，延长了使用时间，不需要频繁加水。

上述技术方案中，所述压力传感模块包括若干个第一压力传感器和若干个第二压力传感器；所述若干个第一压力传感器设置于所述中间区表面；所述若干个第二压力传感器设置于所述周围区表面。

上述技术方案中，所述水循环模块还包括第一水管和第二水管，所述第一水管和第二水管分别以“s”形分布在所述中间区和周围区内，所述第一水管和第二水管分别连接外部的第一水箱和第二水箱，所述第一水箱和第二水箱内分别设置有水泵，通过所述水泵驱动所述中间区和周围区中的水的流通循环。

所述第一水管和第二水管以“s”形分布在所述中间区和周围区内，增加了所述第一水管和第二水管与床垫的接触面积，提高了热量的传导率，减少热量的散失，确保热量最大可能的传导至床垫。

上述技术方案中，所述温控模块包括加热装置和制冷装置；所述加热装置为加热丝，所述加热装置用于对所述第一水箱和第二水箱中的水进行加热；所述制冷装置为半导体制冷片，所述制冷装置用于对所述第一水箱和第二水箱中的水进行制冷。采用所述半导体制冷片，对所述第一水箱和第二水箱中的水降温更有效、快捷。

一种采用所述床垫的驱动方法，包括以下几个步骤：

步骤a：使用者使用床垫之前，先预热20--30分钟，所述温控模块将所述中间区和周围区将温度调节至一定范围内；此时所述第一压力传感器和第二压力传感器均未感应到压力信号；

步骤b：当使用者躺上床垫时，若所述第一压力传感器感应到压力信号、所述第二压力传感器未感应到压力信号或所述第一压力传感器和第二压力传感器均感应到压力信号，则所述处理模块判定人体并非位于周围区，同时，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区和周围区的温度保持在原有温度；

步骤c：若所述第二压力传感器感应到压力信号而所述第一压力传感器未感应到压力信号，则所述处理模块判定人体位于周围区，同时，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区的温度保持在原有温度，所述处理模块控制所述温控模块将所述周围区的温度调低6—10℃；

步骤d：在床垫周围区温度较低而床垫中间区温度较高的情况下，驱使使用者向温度较高的中间区移动；在使用者向床垫中间区移动位置后，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区和周围区均调回至原有温度。

上述技术方案中，在步骤a中，所述一定范围为25--30℃。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明中间区和周围区上分别设置有若干个压力感应器，本发明所述床垫的处理模块可通过所述压力感应器的压力信号判定使用者身体是否位于床垫的周围区即床垫边缘，通过保持中间区温度，降低周围区温度来以驱动人体往温度较高的中间区移动，尤其在冬季，利用人体的驱暖习性，有效地防止使用者因睡相不佳而跌落床下。

附图说明

图1为本发明所述床垫的水循环模块示意图。

图2为本发明所述床垫的压力感应模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1--2所示，一种基于温度控制驱动人体移动的床垫，包括中间区1、周围区2、一处理模块和一温控模块以及一压力感应模块，所述处理模块通过分析所述压力感应模块感应到中间区1和周围区2的压力情况，所述处理模块控制所述温控模块保持所述中间区1的温度，调低所述周围区2的温度，驱使使用者向床垫中央移动。

还包括一水循环模块；所述压力感应模块用于感应所述中间区1和周围区2上的压力情况，并将压力信号发送至所述处理模块；

所述水循环模块包括第一水箱3和第二水箱4；所述水循环模块用于驱动所述中间区1和周围区2中的水的循环；

所述处理模块用于接收所述压力感应模块发送的压力信号，根据压力信号判定使用者是否位于周围区2并得出判定结果，所述处理模块再根据所述判定结果控制所述温控模块对所述中间区1和周围区2进行温度调节；

所述温控模块用于对所述第一水箱3和第二水箱4进行加热或制冷。

所述第一水箱3和第二水箱4的容量均在250--300ml之间。

所述第一水箱3和第二水箱4内分别设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述第一水箱3和第二水箱4内的温度，所述温度传感器将温度信号至处理模块，当所述第一水箱3和第二水箱4内的温度到25--30℃的温度范围时，所述处理模块控制所述温控模块不再继续加热或制冷；使所述第一水箱3和第二水箱4内的温度维持在25--30℃之间；考虑到热量的散失，可将所述第一水箱3和第二水箱4内的水的温度再升高2—3℃。

所述压力传感模块包括若干个第一压力传感器71和若干个第二压力传感器72；所述若干个第一压力传感器71设置于所述中间区1表面；所述若干个第二压力传感器72设置于所述周围区2表面。

本发明所述床垫采用的第一压力传感器71和第二压力传感器72为平板式压力传感器，所述第一压力传感器71和所述第二压力传感器72数量均为2个，两个所述第一压力传感器71左右竖直分布于所述中间区1，两个所述第二压力传感器72左右竖直分布在所述周围区2，所述第一压力传感器71和所述第二压力传感器72位置齐平；当然，也可采取其他的分布方案，将所述中间区1和所述周围区2的压力信号获取即可。

所述水循环模块还包括第一水管5和第二水管6，所述第一水管5和第二水管6分别以“s”形分布在所述中间区1和周围区2内，所述第一水管5和第二水管6分别连接外部的第一水箱3和第二水箱4，所述第一水箱3和第二水箱4内分别设置有水泵，通过所述水泵驱动所述中间区1和周围区2中的水的流通循环；所述中间区1内的第一水管5连接着所述第一水箱3，与所述第一水箱3中的水泵构成第一水循环子模块；所述周围区2内的第二水管6连接着所述第二水箱4，与所述第二水箱4中的水泵构成第二水循环子模块；所述第一水循环子模块与第二水循环子模块分开、独立工作；

所述第一水管5和第二水管6排列间距2—4cm，离表面有一定厚度，厚度在2--3cm之间，确保升温的有效性。

所述第一水箱3和第二水箱4容量均在250--300ml之间，大容量的水箱可延长使用时间，不需要频繁加水。

所述温控模块包括加热装置和制冷装置；所述加热装置为加热丝，所述加热装置用于对所述第一水箱3和第二水箱4中的水进行加热；所述制冷装置为半导体制冷片，所述制冷装置用于对所述第一水箱3和第二水箱4中的水进行制冷；

所述加热丝为金属，可在水环境下正常工作，可将水迅速的提升温度；

所述半导体制冷片是一个热传递的工具，所述半导体制冷片包括两片陶瓷片，所述两片陶瓷片间设置有n型和p型的半导体材料（碲化铋），当一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷端和热端；冷端即可作为本发明所述床垫的第一水箱3和第二水箱4内的制冷装置。

本发明所述床垫的原理为：利用所述第一压力传感器71和所述第二压力传感器72检测出所述中间区1和所述周围区2上的压力信号；此时所述第一水箱3和第二水箱4内的温度维持在25--30℃之间；

若所述第一压力传感器71感应到压力信号、所述第二压力传感器72未感应到压力信号或所述第一压力传感器71和第二压力传感器72均感应到压力信号，则所述处理模块判定人体并非位于周围区2；跌落床下的可能性较小；此时所述第一水箱3和第二水箱4内的温度维持在25--30℃之间；

若所述第二压力传感器72感应到压力信号而所述第一压力传感器71未感应到压力信号，则所述处理模块判定人体位于周围区2；跌落床下的可能性较大；

使用者人体位于所述周围区2时，则所述处理模块控制所述温控模块，将所述第二水箱4降低温度6—10℃，所述第一水箱3保持原有的温度；所述第二水管6将温度较低的水流过所述周围区2，使得所述周围区2的温度降低，与所述中间区1形成了温度差；利用人体的取暖习性（多用于冬天），驱使使用者向温度较高的中间区1移动，防止使用者跌落床下。

一种采用所述床垫的驱动方法，包括以下几个步骤：

步骤a：使用者使用床垫之前，先预热20--30分钟，所述温控模块将所述中间区1和周围区2将温度调节至一定范围内；此时所述第一压力传感器71和第二压力传感器72均未感应到压力信号；

步骤b：当使用者躺上床垫时，若所述第一压力传感器71感应到压力信号、所述第二压力传感器72未感应到压力信号或所述第一压力传感器71和第二压力传感器72均感应到压力信号，则所述处理模块判定人体并非位于周围区2，同时，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区1和周围区2的温度保持在原有温度；

步骤c：若所述第二压力传感器72感应到压力信号而所述第一压力传感器71未感应到压力信号，则所述处理模块判定人体位于周围区2，同时，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区1的温度保持在原有温度，所述处理模块控制所述温控模块将所述周围区2的温度调低6—10℃；

步骤d：在床垫周围区2温度较低而床垫中间区1温度较高的情况下，驱使使用者向温度较高的中间区1移动；在使用者向床垫中间区1移动位置后，所述处理模块控制所述温控模块将所述中间区1和周围区2均调回至原有温度。

在步骤a中，所述一定范围为25--30℃；在预热过程中，所述中间区1和周围区2温度同步升高。

在步骤d中，在所述处理模块判定使用者位于所述周围区2的情况下，若所述第一压力传感器71感应到压力信号、所述第二压力传感器72未感应到压力信号或所述第一压力传感器71和第二压力传感器72均感应到压力信号；则所述处理模块判定使用者往床垫中间区移动，此时，所述处理器才控制所述温控模块将所述中间区1和周围区2均调回至原有温度。

在本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。