[发明专利]一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫

说明书

本发明涉及一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫，属于人机交互领域。该床垫包括床垫本体，碳纳米墙阵列传感器，可调节弹簧，充气气囊，信号采集单元，信号控制和处理单元，无线通信单元。信号采集单元通过采集电路对阵列传感器进行行列扫描，采用碳纳米墙金字塔结构复合石墨烯的阵列传感器。信号控制与处理单元使用大量临床躺姿与褥疮病的形成过程数据作为先验知识，提取用户对床垫的压力信息的特征，进行综合性健康评估，再根据相应的健康评估结果对可调节弹簧或充气气囊高度和充气量进行调整。本发明通过阵列传感器得到更丰富的压力数据，通过结合临床经验给出相应的调整措施，对褥疮的防治与治疗有较好的效果。

技术领域

本发明属于人机交互领域，涉及一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫。

背景技术

睡眠是一种生理反应，是大脑神经活动的一部分，是大脑皮质内神经细胞继续兴奋之后产生抑制的结果。当抑制作用在大脑皮质内占优势的时候，人就会睡觉。人们在生活中，有工作，有休息，在神经活动中，有兴奋，有抑制。抑制是为了保护神经细胞，以便让它重新兴奋，让人们继续工作，睡眠姿势不正确——容易出现打呼噜、磨牙、落枕等问题，这些问题在初期有可能不属于病态的，而是属于亚健康状态。根据《亚健康中医临床指南》：亚健康是指人体处于健康和疾病之间的状态。处于亚健康状态者，不能达到健康标准，表现为一定时间内的活力下降，记忆力减退，注意力不集中，思维缓慢，环境适应能力减退等症状。而人们长期处于亚健康状态，会导致内分泌紊乱，情绪易于波动，脱发，体重发生变化等情况。

长期卧床的患者由于局部组织长期受压，血液循环不佳，发生皮肤持续缺血、缺氧、营养不良而致组织浅表溃疡，糜烂等情况发生，进而导致褥疮，据有关文献报道，每年约有6万人死于褥疮及其并发症。长期卧床还会引起心肺功能下降，骨质疏松，泌尿系统感染等症，改善长期卧床患者的床垫环境已经成为一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于碳纳米墙阵列传感器的智能床垫，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。

可选的，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。

可选的，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。