[发明专利]一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫

权利要求书

1.一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫，其特征在于：包括床垫本体，碳纳米阵列传感器，可调节弹簧，充气气囊，信号采集单元，信号控制和处理单元，移动通信与控制单元；

床垫本体包括充排气缓冲层、碳纳米墙传感层和弹簧充气气囊调节层；阵列传感器采集人体对床垫的压力信息；通过调整可调节弹簧的高度和充气气囊的充气量调整人体受力的目的；

碳纳米墙阵列传感器采用金字塔结构碳纳米墙与叉指电极，在叉指电极未接触碳纳米墙的时候，叉指电极处于断开状态，当叉指电极接触碳纳米墙的时候，叉指电极经过碳纳米墙形成通路，当对传感器施加压力的时候，碳纳米墙金字塔结构发生形变，接触面积变大，电阻变小，同时碳纳米墙中的石墨烯微片开始形成通路，增强其导电性能，进一步减小其电阻，使传感器更加灵敏，采集的压力范围更大；

信号采集单元包括碳纳米墙阵列传感器和行列扫描电路；碳纳米墙阵列传感器通过用户对床垫施加的压力改变其电阻的大小，行列扫描电路通过不断的扫面阵列传感器的每个敏感单元的电阻值采集到初始信息；碳纳米墙阵列传感器包括碳纳米墙和叉指电极，行列扫描电路包括基本的放大电路和数模转换部分；

信号控制与处理单元包括健康检测专家系统和健康提示APP，将采集的用户压力信息和时域信息传递到处理单元，特征提取和用户健康状态评定在数据处理单元中进行，健康检测专家系统根据临床躺姿及褥疮的产生的过程及状态作为先验知识对提取的用户压力特征和时域特征进行健康综合评估，再通过无线网将评估结果回传到用户手机的APP上，健康提示APP根据用户的健康综合评估给出翻身、通风建议并推送给用户；信号处理单元根据健康评估结果调整；

所述碳纳米墙阵列传感器制作时候采用在刻有金字塔型凹槽的镍片上生长石墨烯碳纳米墙；

所述碳纳米墙阵列传感器在生长出碳纳米墙之后，使用激光烧蚀的方法将镍片烧蚀掉，保留一层碳纳米墙薄片；

所述碳纳米墙阵列传感器在使用激光烧蚀掉镍片之后，在碳纳米墙薄片的金字塔结构的底部一面使用梯度印刷的方式，印刷含有不同浓度的石墨烯微粒的炭黑；

所述碳纳米墙阵列传感器在进行炭黑的梯度印刷之后，在炭黑的表面再印刷一层PET材料，增强敏感单元的韧性。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫，其特征在于：所述智能床垫还包括语音识别助手系统，用于在用户躺着的过程中通过语言问答对床垫进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫，其特征在于：所述智能床垫通过前期在大量卧床病人非用户本人躺姿数据的训练集上对CNN算法对模型进行训练和优化，通过用户初期数据的自适应学习，掌握用户的在临床上的躺姿状况，针对用户的状况对床垫进行相应的调整。

4.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米墙 阵列传感器的智能床垫，其特征在于：该智能床垫还包括移动通信单元，所述移动通信单元对信号控制与处理单元进行控制，移动通信单元还包括无线I模块和移动远程APP控制模块，无线I模块负责收发与移动远端控制模块之间的数据；无线I与移动远程模块II通信，所述移动远端控制模块实现移动远端与信号控制与处理单元运行状态数据的交换、同步与控制。