用于睡眠监测床垫的性能检测设备的制作方法

1.本实用新型涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种用于睡眠监测床垫的性能检测设备。


背景技术：

2.随着国家经济发展，国民生活消费水平提高，智能家居需求在国内已经日渐增加。近年来全球健康睡眠市场快速扩张，人们对健康睡眠越来越关注，可以监测人们睡眠质量的智能床垫可以更好地帮助人们解决健康睡眠问题，在我国市场内需求量呈现明显增量。
3.不同睡眠监测床垫的整体性能有很大不同，目前市场上没有满足医疗器械检测要求的针对睡眠监测床垫整体性能的检测设备，如何检测睡眠监测床垫的整体性能成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种用于睡眠监测床垫的性能检测设备。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种用于睡眠监测床垫的性能检测设备，包括仿真人体和控制装置；所述仿真人体内固定肺模拟器和心脏模拟器；所述控制装置包括电源模块、用于设置呼吸频率和心跳频率的设置模块、用于控制肺模拟器和心脏模拟器按照设置的呼吸频率和心跳频率动作的主控模块、用于显示呼吸频率和心跳频率的显示模块以及肺模拟气路模块，所述电源模块、设置模块、显示模块和肺模拟气路模块均与所述主控模块连接，所述主控模块通过线缆连接所述心脏模拟器，所述肺模拟气路模块通过管路连接所述肺模拟器。
6.本实用新型的有益效果是：本实用新型的检测设备包括仿真人体和控制装置，仿真人体和控制装置通过线缆和管路连接；通过设置模块设置呼吸频率和心跳频率，通过主控模块控制肺模拟器和心脏模拟器按照设置的呼吸频率和心跳频率动作，通过显示模块显示呼吸频率和心跳频率；通过显示模块的显示结果与睡眠监测床垫的监测结果进行比对，从而实现对睡眠监测床垫整体性能的检测；并且，本实用新型将肺模拟气路模块、主控模块等单独集成到控制装置中，控制装置与床垫分开放置，人体仿真部分只有肺模拟器和心脏模拟器在动作，通过巧妙的电气和结构设计，避免了控制部分的机械振动信号叠加到仿真的心跳和呼吸信号上，完美模拟了实际人体的体征信号，实现对睡眠监测床垫性能的高效检测。
7.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
8.进一步，所述仿真人体包括底座和上盖，所述上盖盖合在所述底座上，形成容纳腔；所述肺模拟器和心脏模拟器固定在所述底座上。
9.进一步，所述底座包括依次层叠固定的安装底板和体征传导垫。体征传导垫可采用橡胶垫或硅胶垫。
10.采用上述进一步方案的有益效果是，通过在底座上固定体征传导垫，实现体征数据的对外传导。
11.进一步，所述肺模拟器包括气囊和气囊罩，所述气囊罩的侧壁上设置多个通气孔；所述气囊和气囊罩均固定在所述仿真人体内，所述气囊罩罩住所述气囊；所述气囊罩内部顶面固定有可变形压板，当所述气囊处于未充气状态下，所述可变形压板压住所述气囊，排出所述气囊中的气体；当所述气囊充气时，所述可变形压板在所述气囊的挤压下产生形变。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，通过气囊和气囊罩构成肺模拟器，通过可变形压板和气囊相互作用来模拟人体肺部呼吸体征。
13.进一步，上述技术方案还包括配重装置，所述配重装置固定在所述气囊罩顶部。配重装置可采用袋装铁砂。
14.进一步，所述肺模拟气路模块包括气泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第一常开阀、第二常开阀、常闭阀和泄压阀；所述第一三通阀通过管路连通气泵、第一常开阀和第二三通阀；所述第二三通阀通过管路连通第一三通阀、第二常开阀和第三三通阀；所述第三三通阀通过管路连通第二三通阀、泄压阀和肺模拟器；所述主控模块根据设置的呼吸频率控制所述第一常开阀、第二常开阀和常闭阀的动作频率。
15.采用上述进一步方案的有益效果是，肺模拟气路中由气泵打气，通过控制三个夹管阀(第一常开阀、第二常开阀和常闭阀)的动作频率使肺模拟器按照设定的呼吸频率动作，通过上述通路模拟肺气通路，与肺模拟器配合实现模拟人体肺部呼吸体征。
16.进一步，所述主控模块包括控制器mcu、第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3；电源模块的第一直流电压输出端分别连接控制器mcu、第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3；电源模块的第二直流电压输出端分别连接第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3的电源输入端；第一固态继电器的电源输出端分别连接肺模拟气路模块中的第一常开触点k5、常闭触点k3和第二常开触点k2；第二固态继电器的电源输出端连接心脏模拟器；第三固态继电器u3的电源输出端连接肺模拟气路模块中的气泵；控制器mcu的三个信号输出端分别连接第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3的信号输入端。
17.采用上述进一步方案的有益效果是，电源模块负责将输入的220v交流电源转换成三组输出电源，一组5v直流电源提供主控模块的工作电压，一组12v直流电源负责为心脏模拟器提供动力，另一组12v直流电源为肺模拟气路模块提供动力；控制器mcu通过第三固态继电器u3控制肺模拟气路模块中的气泵动作，并通过控制第一固态继电器u1按照设置的呼吸频率向肺模拟气路模块中的第一常开触点k5、常闭触点k3和第二常开触点输出第二直流电压，从而实现对上述三个夹管阀动作频率的控制，与仿真人体中的肺模拟器配合实现模拟人体肺部呼吸体征；控制器mcu通过控制第二固态继电器u2按照设置的心跳频率向仿真人体中的心脏模拟器输出第二直流电压，从而实现模拟人体心跳体征。
18.进一步，所述心脏模拟器采用电磁铁。
19.采用上述进一步方案的有益效果是，通过电磁铁的径向运动来模拟人体心脏跳动体征。
20.本实用新型附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备示意图；
22.图2为本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备中控制装置的电路结构框图；
23.图3为本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备中控制装置的电路连接框图；
24.图4为本实用新型实施例提供的肺模拟气路模块的气路连接图；
25.图5为本实用新型实施例提供的仿真人体结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备中主控模块的逻辑运算图。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
28.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
29.现在市场上只有部分心脏模拟设备，价格昂贵，且不适用于睡眠监测床垫的性能检测。睡眠监测床垫检测时需要在产品上模拟人体产生的不同频率的心跳和呼吸两个生命体征，同时不能有其它干扰信号，而且输出的这两个体征信号与显示值必须一致才能作为检测设备。
30.图1为本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备示意图。图2为本实用新型实施例提供的控制装置电路结构图。如图1、2所示，该设备包括：仿真人体100和控制装置200。仿真人体100内部设置肺模拟器和心脏模拟器。
31.控制装置200包括电源模块201、设置模块202、主控模块(主控板)203、显示模块204以及肺模拟气路模块205；电源模块201、设置模块202、显示模块204和肺模拟气路模块205均与所述主控模块203连接，所述主控模块203通过线缆300连接所述心脏模拟器，所述肺模拟气路模块205通过管路400连接所述肺模拟器。
32.电源模块201负责将输入的220v交流电源转换成三组输出电源，一组5v直流电源提供主控模块的工作电压，一组12v直流电源负责为心脏模拟器提供动力，另一组12v直流
电源为肺模拟气路模块提供动力。
33.设置模块202用于设置呼吸频率和心跳频率。设置模块202可以采用功能按键的形式，功能按键可以分别控制肺模拟器和心脏模拟器的启动、停止以及频率的加减。
34.主控模块203用于控制肺模拟器和心脏模拟器按照设置的呼吸频率和心跳频率动作。
35.本实用新型实施例中，产品主要技术指标有两个，呼吸频率的控制范围为5-35次/分钟，心跳频率的控制范围为45-135次/分钟，呼吸和心跳的控制精度均为
±
1次/分钟。
36.如图6所示，在一个实施例中，用于睡眠监测床垫的性能检测设备工作时，主控模块进行按键键值采集，并进行数值运算；如果数值超过限值时，则恢复之前的数值，如果数值未超过限值，则输出显示值，并输出控制信号。
37.显示模块204用于显示呼吸频率和心跳频率，显示模块204可采用数码管或显示屏等。
38.上述实施例中，检测设备包括仿真人体和控制装置，仿真人体和控制装置通过线缆和管路连接；通过设置模块设置呼吸频率和心跳频率，通过主控模块控制肺模拟器和心脏模拟器按照设置的呼吸频率和心跳频率动作，通过显示模块显示呼吸频率和心跳频率；通过显示模块的显示结果与睡眠监测床垫的监测结果进行比对，从而实现对睡眠监测床垫整体性能的检测；并且，本实用新型将肺模拟气路模块、主控模块等单独集成到控制装置中，控制装置与床垫分开放置，人体仿真部分只有肺模拟器和心脏模拟器在动作，通过巧妙的电气和结构设计，避免了控制部分的机械振动信号叠加到仿真的心跳和呼吸信号上，完美模拟了实际人体的体征信号，实现对睡眠监测床垫性能的高效检测。
39.可选地，在一个实施例中，如图4所示，所述肺模拟气路模块包括气泵401、第一三通阀402、第二三通阀403、第三三通阀404、第一常开阀405、第二常开阀406、常闭阀407和泄压阀408。
40.第一三通阀402通过管路连通气泵401、第一常开阀405和第二三通阀403；第二三通阀403通过管路连通第一三通阀402、第二常开阀406和第三三通阀407；第三三通阀404通过管路连通第二三通阀403、泄压阀408和肺模拟器。
41.上述实施例中，肺模拟气路中由气泵打气，通过控制三个夹管阀的动作频率使肺模拟器按照设定的呼吸频率动作，通过上述通路模拟肺气通路，与肺模拟器配合实现模拟人体肺部呼吸体征。
42.可选地，在一个实施例中，如图3所示，主控模块203包括控制器mcu、第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3。
43.电源模块201的第一直流电压输出端( 5v)分别连接控制器mcu、第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3。
44.电源模块201的第二直流电压输出端( 12v)分别连接第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3的电源输入端l1。
45.第一固态继电器的电源输出端t1分别连接肺模拟气路模块205中的第一常开触点k5、常闭触点k3和第二常开触点k2。
46.第二固态继电器的电源输出端t1通过线缆连接心脏模拟器504，该实施例中，控制装置200和仿真人体100上均设置电缆接头508，用于连接电缆，电缆接头可采用航空插头插
座。
47.第三固态继电器u3的电源输出端t1连接肺模拟气路模块205中的气泵a-009。
48.控制器mcu的三个信号输出端分别连接第一固态继电器u1、第二固态继电器u2和第三固态继电器u3的信号输入端。
49.电源模块201通过开关k1和保险acmate。电源模块201负责将输入的220v交流电源转换成三组输出电源，一组5v直流电源提供主控模块的工作电压，一组12v直流电源负责为心脏模拟器提供动力，另一组12v直流电源为肺模拟气路模块提供动力。气泵连接220v交流电源。
50.上述实施例中，控制器mcu通过第三固态继电器u3控制肺模拟气路模块中的气泵动作，并通过控制第一固态继电器u1按照设置的呼吸频率向肺模拟气路模块中的第一常开触点k5、常闭触点k3和第二常开触点输出第二直流电压，从而实现对上述三个夹管阀动作频率的控制，与仿真人体中的肺模拟器配合实现模拟人体肺部呼吸体征。
51.具体地，当电源模块无直流电压输出至肺模拟气路模块时，第一常开阀和第二常开阀打开，常闭阀关闭，此时气泵打进的空气直接通往大气，同时气囊罩中的压板因为变形回收，将气囊中的空气排出；当电源模块有直流电压输出至肺模拟气路模块时，第一常开阀和第二常开阀关闭，常闭阀打开，此时气泵打进的空气进入气囊，同时使压板产生形变，当气囊充大到一定程度时，因为压力到达设定值，此时泄压阀产生保护作用，将多余气体排放到空气中。比如设置模块202设置每分钟呼吸30次，主控模块203控制电压模块201输出的第二直流电压(12v电平)每分钟通电30次，每个通电周期一半时间是有12v电平，一半时间没有12v电平。
52.可选地，在一个实施例中，控制器mcu通过控制第二固态继电器u2按照设置的心跳频率向仿真人体中的心脏模拟器输出第二直流电压，从而实现模拟人体心跳体征。
53.可选地，在一个实施例中，如图5所示，仿真人体包括底座和上盖502，上盖502盖合在底座上，形成容纳腔。上盖502上设有电缆接头508和气路接头509，分别用于连接电缆和气管。
54.底座包括依次层叠固定的安装底板501和体征传导垫503，心脏模拟器504通过安装支架505固定在底座上，肺模拟器固定在底座上。该实施例中，通过在底座上固定体征传导垫503，实现体征数据的对外传导。体征传导垫可采用橡胶垫或硅胶垫。
55.肺模拟器包括气囊506和气囊罩507，气囊罩507的侧壁上设置多个通气孔。气囊506和气囊罩507均固定在底座上，气囊罩507罩住气囊506，气囊罩507的内部顶面有可变形压板(图中未示出)。
56.检测设备工作过程中，当气囊506处于未充气状态下，可变形压板压住气囊506，排出所述气囊506中的气体；当气体进入气囊时使压板产生形变，当气囊充大到一定程度时，即压力到达设定值，此时泄压阀产生保护作用，将多余气体排放到空气中。
57.上述实施例中，通过气囊和气囊罩构成肺模拟器，通过可变形压板和气囊相互作用来模拟人体肺部呼吸体征。
58.可选地，在一个实施例中，仿真人体内还设置配重装置，配重装置可以固定在气囊罩顶部(图中未示出)。配重装置可采用袋装铁砂。
59.可选地，在一个实施例中，心脏模拟器可采用电磁铁，通过电磁铁的径向运动来模
拟人体心脏跳动体征。
60.以下对本实用新型实施例提供的用于睡眠监测床垫的性能检测设备的操作方法进行如下说明：
61.1.打开控制装置后端电源开关，数码管分别显示呼吸和心跳的默认设置参数；
62.2.分别按呼吸和心跳侧显示下方的增加和减少键，呼吸和心跳的显示参数会逐步增加或减少；
63.3.按呼吸启动键，肺模拟器开始动作，按呼吸停止键，肺模拟器停止动作，按心跳启动键，心脏模拟器开始跳动，按心跳停止键，心脏模拟器停止跳动。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。