床垫缓压数据采集装置、采集方法以及床垫缓压分级定量化评价方法与流程

1.本发明涉及床垫缓压测试技术领域，尤其涉及一种床垫缓压分级定量化测试辅助设备及测试方法。


背景技术：

2.床垫作为人体类家具，是人们睡眠的主要载体，起着支撑人体全部重量的作用。二者之间有着复杂的生物力学相互作用关系，床垫受到人体重量的作用而形变，产生弹力支撑着人体的肌肉与骨骼。同时，与床垫相接触的人体局部软组织受到人体重量的挤压而产生内应力，力与力之间相互平衡，使人体保持稳定状态。人-床之间的界面压力直接影响着人的睡眠舒适性和睡眠质量。如果床垫不能有效缓解压力，会使肩胛骨、肘部、骶骨、脚跟等骨突部的受压面积过小，局部软组织的压力过大，导致血液循环受阻。对于健康人而言，局部缺血会让人产生疼痛感，从而翻身调整睡姿。过度频繁的翻身会造成睡眠周期的紊乱，降低睡眠质量。对于行为受限的人来说，血液流通受阻超过2小时便会导致不可逆的损伤，引起压疮和组织坏死。
3.一款设计良好的床垫应能够合理地分担人体重量，提供有效支撑，缓解局部压力，帮助休息和睡眠。判断床垫的优劣，需要对其物理特性进行测试和评价。床垫硬度和贴合度是分别从床垫的软硬程度和独立支撑性两个维度评价床垫的支撑性能。它们是床垫的固有属性，从侧面反映床垫的缓压，并为床垫缓压结构、材料设计提供了思路、方向和依据。但缓压不仅与床垫的软硬度和贴合度有关，还与人体体型、体重等人体特征参量有关，反映的是二者之间复杂的生物力学关系。体压分布测试是一种直接获得人-床之间界面压力的测试方法。但通常这种方法采用真人受试者，测试结果受人体睡姿、肌肉紧张程度等因素的影响较大。很难获得统一的、标准化的、可以用于比较的体压分布数据。同时，人体体型、体重特征高度的个性化，通过受试者获得体压分布数据需要消耗大量的人力、物力与财力。再者，体压分布数据需要专业化的分析，否则也无法用于指导床垫的缓压设计。随着家具行业向着个性化设计、定制化生产、网络化销售的方向发展，床垫这类体验类家具产品亟需制定统一的定量化评价方法，为厂家生产和用户选购提供依据。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够为床垫的人性化设计和定制化生产提供科学依据的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法。
5.本发明的一些实施例提供了一种床垫缓压数据采集装置，包括
6.包括测试平台(1)；
7.移动支架(2)，所述移动支架(2)安装于测试平台(1)上并可以在第一水平方向相对测试平台(1)移动；
8.人体模型定位装置(4)，竖直地安装于所述移动支架(2)，所述人体模型定位装置
(4)被配置为在于所述第一水平方向正交的第二水平方向相对所述测试平台(1) 可运动；人体模型定位装置(4)包括在竖直运动部；
9.仿真人体模型(3)，其上具有至少一个与所述人体模型定位装置(4)匹配的卡口以与所述人体模型定位装置(4)的所述竖直运动部接合；
10.升降平台(5)，设置于所述测试平台(1)上方以及人体模型定位装置(4)的下方，所述其被配置为耦合于所述移动支架(2)以沿所述升降平台(5)可在竖直方向移动以带动所述仿真人体模型(3)从第一高度位置移动至第二高度位置；所述升降平台(5)包括释放机构，以将所述仿真人体模型(3)在所述第二高度位置释放至所述测试平台(1)。
11.在一些实施例中，所述人体模型定位装置(4)的所述竖直运动部包括可伸缩机构和可平转机构以使得所述人体模型定位装置(4)底部设置的挡头(43)可以下降或上升并且可以平转；以及；所述人体模型定位装置(4)连接伺服电机，所述伺服电机控制所述人体模型定位装置(4)的所述可伸缩机构的动作以及所述可平转机构的动作。
12.在一些实施例中，所述伺服电机被配配置为驱动所述可伸缩机构下降以使得所述挡头 (43)进入所述卡口(31)，驱动所述可平转机构平转以使得所述挡头(43)与所述卡口(31)卡紧。
13.在一些实施例中，所述升降平台(5)包括固定平板和耦合于所述固定平板的可移动平板，所述可移动平板用于承托所述仿真人体模型(3)，所述可移动平板被配置为可移动至所述固定平板下方，从而解除对所述仿真人体模型(3)的承托。
14.在一些实施例中，所述仿真人体模型(3)由仿真人体硅胶包覆关节可动的内部骨骼支架组成，并可以通过线路连接电机(6)和主机(7)，由主机(7)的测试系统控制关节转动，调节姿态。
15.在一些实施例中，还包括体压感应垫，所述体压感应垫平铺于所述床垫表面，使其至少覆盖所述床垫的睡眠区域。
16.本发明还公开了一种床垫缓压数据采集方法，包括仰卧位和侧卧位两种标准卧姿，该方法包括步骤：
17.将体压感应垫平铺于所述床垫表面，使其至少覆盖所述床垫的睡眠区域；
18.利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所述体压感应垫的上方；
19.使得所述仿真人体模型缓缓落下，平稳放置在所述体压感应垫上；
20.待体压垫检测到的压力分布相对稳定后以第一采样率记录第一时间段内的压力数据作为所述床垫缓压数据的原始数据。
21.在一些实施例中，所述利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所述体压感应垫的上方的步骤包括：将处于卧姿的所述仿真人体模型放置于所述床垫上，将所述人体模型定位装置于所述仿真人体模型对准并且驱动所述人体模型定位装置下降以接合所述仿真人体模型；驱动所述人体模型定位装置上升以使得所述仿真人体模型离开所述床垫，以及将所述仿真人体模型精确调整至所述标准卧姿。
22.在一些实施例中，还包括在测试之前将所述床垫静置在室温(23
±
2)℃，相对湿度(50
ꢀ±
5)％的环境中24小时。
23.在一些实施例中，利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所
述体压感应垫的纵向中轴线的上方。
24.在一些实施例中，针对单人床垫，所述体压感应垫的纵向中轴线应与床垫的纵向中轴线重合；针对双人床垫，所述体压感应垫的纵向中轴线应与所述床垫左侧或右侧的四等分线重合。
25.在一些实施例中，所述标准卧姿分为仰卧位标准卧姿和侧卧位标准卧姿两种；分别针对所述仰卧位标准卧姿和所述侧卧位标准卧姿收集所述床垫缓压数据的原始数据。
26.在一些实施例中，其中，处于仰卧位标准卧姿时，人体模型仰面朝上，手臂向下伸直，平放于身体两侧，手掌朝向身体内测，手腕与躯干边缘距离7cm；双腿伸直，双脚略微分开，使左右脚踝外侧距离与人体模型的胸宽相同；处于侧卧位标准卧姿时，人体模型面朝一侧，躯干与床垫呈90
°
夹角，颈椎c7(32b)前屈20
°
，胸椎t3(32c)前屈15
°
，腰椎l1(32d) 前屈10
°
，使躯干略微向前弯曲；肩关节前伸70
°
，使两只上臂向身体前方抬起，肘关节前伸85
°
，使上臂与前臂呈95
°
夹角，双手掌心相对叠放在面前；髋关节前伸60
°
，膝关节屈曲70
°
，使大腿与小腿夹角110
°
，呈自然弯曲的姿态，踝关节前伸30
°
，使脚掌与小腿呈120
°
夹角。
27.在一些实施例中，所述使得所述仿真人体模型缓缓落下，平稳放置在所述体压感应垫上的步骤包括使仿真人体模型的头顶处距床垫边缘预定的距离。
28.在一些实施例中，利用不同类型的人体模型重复全部采集步骤。
29.本发明还公开了一种床垫缓压分级定量化的评价方法，包括以下步骤：获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面平均压力最大压力p
95
，压力指数pi，百分比面积指数％pai
≥i
，波宽指数bwi，半波宽指数hwi；
30.分别计算十二类人体模型在仰卧和侧卧两种姿态下人-床界面整体区域、肩部和臀部局部区域的最大压力、平均压力、压力指数、四个不同压力阈限范围内的包括百分比接触面积、波宽指数和半波宽指数的多个压力指标；
31.计算多种类人体模型在仰卧和侧卧状态下，人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，利用人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，分别计算床垫对十二类人群的缓压等级dj；
32.以及计算床垫的平均缓压等级d。
33.在一些实施例中，根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面平均压力
[0034][0035]
其中为平均压力，单位为千帕；
[0036]
pi为接触面内各测试点的压力值，单位为千帕；
[0037]
n为接触面内测试点个数。
[0038]
在一些实施例中，根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面最大压力p
95
，
[0039][0040]
其中，p
95
为全部测试点中第95百分位的压力值，视为最大压力值，单位为千帕；
[0041]
sd为所有测试点的压力值标准差，单位为千帕，k为常数。
[0042]
在一些实施例中，根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面压力指数pi，标准仰卧位和侧卧位下人-床界面百分比面积指数％pai
≥i
，即特定压力阈限范围i～j内的接触面积占总接触面积的百分比，
[0043][0044][0045][0046]
其中，
[0047]
sd为所有测试点的压力值标准差，单位为千帕，k为常数；
[0048]
pi为压力指数，单位为千帕；
[0049]sd10
为压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力值标准差，单位为千帕；
[0050]
p
m10
为压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力平均值，单位为千帕；
[0051]
pai
t
为总接触面积，单位为平方厘米。
[0052]
在一些实施例中，根据以下公式
[0053][0054]
获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面波宽指数bwi，即压力值小于平均压力的接触面积占总接触面积的百分比。
[0055]
在一些实施例中，根据以下公式
[0056][0057]
获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面半波宽指数hwi，即压力值小于等于二分之一最大压力的接触面积占总接触面积的百分比。
[0058]
在一些实施例中，人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
的计算公式如下：
[0059]sjsu
＝s
jsut
+s
jsus
+s
jsub
[0060]sjla
＝s
jlat
+s
jlas
+s
jlab
[0061][0062]
[0063][0064][0065][0066]
式中，下标j为人群类别编号，取值范围为1～12，分别代表十二类人群；下标su和la分别表示仰卧和侧卧两种人体模型姿态；下标t，s，b分别代表整体区域、肩部区域和臀部区域；
[0067]sjsu
为第j类人群仰卧状态下人-床界面压力综合指标值；
[0068]sjsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力综合指标值；
[0069]sjsus
第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；
[0070]sjsub
第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；
[0071]sjla
为第j类人群侧卧状态下人-床界面压力综合指标值；
[0072]sjlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面压力综合指标值；
[0073]sjlas
第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；
[0074]sjlab
第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；
[0075]
％pai
jsut0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；
[0076]
％pai
jsut1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；
[0077]
％pai
jsut2.67-4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；
[0078]
％pai
jsut≥4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；
[0079]
bwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面波宽指数；
[0080]
hwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面半波宽指数；
[0081]
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面平均压力；
[0082]
p
95jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面最大压力；
[0083]
pi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力指数；
[0084]
％pai
jsus0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范
围内的百分比接触面积；％pai
jsus1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus2.67-4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus≥4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面最大压力；pi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力指数；
[0085]
％pai
jsub0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub2.67-4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub≥4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力指数；
[0086]
％pai
jlat0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat2.67-4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat≥4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面波宽指数；hwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面平均压力；p
95jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面最大压力；pi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面压力指数；
[0087]
％pai
jlas0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas2.67-4
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas≥4
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面最大压力；pi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力指数；
[0088]
％pai
jlab0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab2.67-4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab≥4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面半波宽指
数；为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力指数。在一些实施例中，十二类人群的缓压等级dj，计算公式如下：
[0089][0090]
式中，dj的取值范围为0～10；k值是根据不同体型体量的人群类别而改变的参量。在一些实施例中，床垫的平均缓压等级d的计算公式如下：
[0091][0092]
式中，d的取值范围为0～10。
[0093]
本发明相比现有技术的优点在于：(1)床垫的舒适性由人和床垫的两者关系所决定。然而目前在市场范围内，对于床垫舒适性的定量化表述，只能从床垫硬度和贴合度两种床垫的固有属性来侧面描述，不能直接反映床垫对人体所起到的缓压效果，不利于消费者选购适合自己的产品。而本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法克服了上述局限性，通过人-床界面压力分布的量化指标值对床垫的缓压效果进行分级，能够直接评价床垫对不同人群所起的缓压效果好坏，为企业的设计生产和消费者选购床垫提供科学直观的依据。
[0094]
(2)在科研领域中，通过受试者测试获得人-床界面压力分布数据，需要耗费大量人力、物力和时间成本，且测得的数据会存在因受试者测试中的状态、衣着、姿势等因素而导致的误差，需要大量重复实验。而本发明用标准化的仿真人体模型代替真人受试者，可以消除上述因素导致的实验误差，大大减轻实验工作量，减少人力、物力和时间成本。
[0095]
(3)通过受试者测得的压力分布数据，受到个人肌肉状态、姿势等多方因素的影响，十分具有个性化，无法用作统一标准来对比不同企业的产品和指导标准化的设计生产。而本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法解决了上述问题，通过将人体分为4种体型、3种体量而设计了12种标准化的人体模型，涵盖了大部分人群的个性化特征，而且使每一类人群都具有了统一的参考标准。
[0096]
(4)通过人-床界面压力分布测试直接获得的压力分布图像，需要专业化的分析解读才能用于指导企业的设计生产，难以供企业在实际中借鉴。而本发明提出了多种体压分布指标的定义和计算公式，为压力分布图像的分析和运用提供了方法步骤，降低了对测试结果分析解读的专业门槛，有利于企业在实际设计生产中得到科学的指导。
[0097]
(5)本发明也在对特殊体型体量的少数群体的关怀方面有着积极意义。在通过受试者测试压力分布时，实际难以找到部分少数人群，因此在产品的设计生产和学术研究中往往忽视了对于他们的舒适性调查。本发明则可以打破这一局限性，本发明中提出的12种人体模型涵盖了绝大部分体型体量的人群，而且也可以通过更换其他特殊人体模型为更多类型人群的适用产品设计和舒适性研究服务。
[0098]
(6)智能化是家具的重要发展方向，床垫的智能化设计还处于发展初期阶段，缺少标准化的床垫缓压评价方法是限制床垫智能化发展的重要因素。本发明提供的床垫缓压分
级定量化测试设备、方法以及评价方法，正好能够解决这一问题。本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法，可以为智能床的智能调节和智能监测提供科学理论依据和数据支撑。
[0099]
(7)本发明床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法，可以为企业床垫的标准化生产、定制化设计，以及生产、销售(售中、售后)服务提供科学理论依据和数据支撑。企业可以建立人体体型、体重、性别等因素与床垫缓压等级之间的关系，从而服务于企业床垫的标准化生产、定制化设计，以及生产、销售。
附图说明
[0100]
图1是本实施例中床垫缓压分级定量化测试设备的结构示意图；
[0101]
图2是本实施例中床垫缓压分级定量化测试设备在测试侧卧姿人-床界面压力分布时的示意图；
[0102]
图3是本实施例中床垫缓压分级定量化测试设备在测试仰卧姿人-床界面压力分布时的示意图；
[0103]
图4是本实施例中仿真人体模型侧卧姿安装的示意图；
[0104]
图5是本实施例中仿真人体模型仰卧姿安装的示意图；
[0105]
图6是本实施例中仿真人体模型连接装置的立体图；
[0106]
图7是本实施例中仿真人体模型连接装置的剖视图；
[0107]
图8a1至8a4、8b1至8b4是本实施例中仿真人体模型连接装置安装步骤的示意图；
[0108]
图9是本实施例中升降平台外观的示意图；
[0109]
图10是本实施例中升降平台使用过程的示意图；
[0110]
图11是本实施例中升降平台的俯视剖面图；
[0111]
图12是本实施例中升降平台的侧视剖面图；
[0112]
图13是本实施例中仿真人体模型外观的示意图；
[0113]
图14是本实施例中仿真人体模型骨骼支架结构的示意图；
[0114]
图15是本实施例中双人床垫的体压分布测试区域示意图；
[0115]
图16是本实施例中单人床垫的压力分布测试区域示意图。
[0116]
图中标号
[0117]
1测试平台、11刚性台面、111透气孔、12平台框架、13气体通道、14滑动轨道、2 移动支架、21立柱、211升降轨道、22支架横梁、221空槽、222线路通道、3仿真人体模型、31卡口、311插槽、312旋槽、313卡槽、32活动关节、32a颈椎c1、32b颈椎c7、32c 胸椎t3、32d腰椎l1、32e腰椎l5、32f双肩关节、32g双肘关节、32h双腕关节、32i双髋关节、32j双膝关节、32k双踝关节、33骨骼支架、4人体模型定位装置、41杆套、42升降杆、43挡头、44牙子、5升降平台、51平台横框、511转子、512传动带、513连接滑块、 514滑轨、52固定平板、53移动平板、54电机、55内固定轨、56外固定轨、6伺服电机、7 主机、8显示器、9压力垫、10信号转换器。
具体实施方式
[0118]
下面结合附图和具体实施方法对本发明技术做进一步说明:
[0119]
本发明床垫缓压分级定量化测试设备包括人-床界面压力分布测试辅助设备、仿
真人体模型、床垫缓压测试方法、床垫缓压分级定量化评价方法。
[0120]
一种人-床界面压力分布测试辅助设备，主要包括测试平台(1)、移动支架(2)、人体模型定位装置(4)、升降平台(5)、伺服电机(6)、主机(7)、显示器(8)。所述移动支架 (2)安装于测试平台(1)上并可以前后移动。所述升降平台(5)可承托人体模型(3)，并沿升降轨道(211)调节高度。所述移动支架(2)的横梁部上安装有竖直朝下的人体模型定位装置(4)，用于接合仿真人体模型(3)并固定其位置和姿态。
[0121]
所述测试平台(1)包括刚性台面(11)以及平台框架(12)。所述平台框架(12)包括上层框架与下层框架，其中上层框架顶部包围着刚性台面(11)，其中下层框架每侧中间部分留有气体通道(13)。所述刚性台面(11)下端固定匹配下层支架，表面均匀分布有透气孔(111)，透气孔111与气体通道13连通，用于疏导测试床垫受压和卸压过程中的气体流动。
[0122]
所述移动支架(2)包括安装在测试平台(1)两侧的支架立柱(21)以及支撑支架立柱 (21)的支架横梁(22)。所述支架立柱(21)内侧设置有升降轨道(211)，用于升降平台 (5)的固定和移动。所述支架横梁(22)中间具有空槽(221)，空槽(221)内壁设有可供人体模型定位装置(4)水平移动的运动轨道。所述支架横梁(22)一侧具有线路通道(222) 用于将伺服电机(6)、人体模型定位装置(4)的线路收集在一起。
[0123]
所述刚性台面(11)左右两侧设置有滑动轨道(14)，所述移动支架(2)两侧的支架立柱(21)可在滑动轨道(14)中前后移动。
[0124]
如图4至6所示，所述人体模型定位装置(4)可以为一个或者多个，例如图中所示的三个，每个人体模型定位装置(4)均与仿真人体模型(3)上的卡口(31)相连接。每个人体模型定位装置(4)包括杆套41，耦合于杆套41的升降杆42以及设置于升降杆42端部的挡头43，所述档头43可以为如图所示的跑道形的外轮廓，并在上部的中间位置具有弧形卡榫。
[0125]
所述仿真人体模型(3)由仿真人体硅胶包覆关节可动的内部骨骼支架组成，并可以通过线路连接电机(6)和主机(7)，由主机(7)的测试系统控制关节转动，调节姿态。其中，仿真人体模型(3)上可以设置用于连接人体模型定位装置(4)的卡口(31)。例如在仿真人体模型(3)在其胸部和小腹处设有第一卡口(31a)，在侧肋、盆骨和脚腕处的设有相同结构的第二卡口(31b)。第一卡口和第二卡口均可以为一个或者多个。典型的卡口31的结构可以如图6、7中所示，包括本体，本体上具有开槽，即插槽(311)，插槽可以匹配人体模型定位装置(4)的端部的挡头43形状，在本体内部可以具有大于所述插槽311的旋槽312，例如，旋槽312为所述挡头43平转一周后的体积，当然也可以采用比挡头43平转一周得到的体积更大的体积。可以在本体的内侧上表面提供卡槽313，卡槽313可以匹配挡头43的弧形卡榫。
[0126]
如图8a1至8a4，和8b1至8b4所示，人体模型(3)与人体模型定位装置(4)配合过程中，人体模型定位装置(4)的升降杆(42)下降，使升降杆42端部设置的挡头(43)与插槽(311)对齐，落入旋槽(312)中，如图8a1、8b1所示。然后，升降杆(42)带动挡头(43)转动一定角度，如图8a2、8b2所示；然后抬起，如图8a3、8b3所示，使牙子(44) 卡入卡槽(313)，由此实现人体模型定位装置(4)与仿真人体模型(3)的安装，如图8a4、 8b4所示。为此目的，可以采用气缸杆、液压缸杆等装置作为杆套41和升降杆(42)。
[0127]
所述人体模型(3)由升降平台(5)承托。如图9至12所示，升降平台(5)包括由平台横框51和固定平板52构成的框架，以及可移动地耦合于所述固定平板52的移动平板53。例如，在图9至12所示的实施例中，移动平板53与固定平板52平行设置，并可相对固定平板52
横向运动。例如，移动平板可以包括第一移动平板53a和第二移动平板53b，两者可分别滑动至两侧的第一固定平板52a和第二股东平板52b的底部。所述滑动例如可通过设置在平台横框51内滑动机构实现，该滑动机构例如可以包括电机，与电机耦合的传动带512，设置在传动带上的并分别于移动平板53a、53b连接的第一连接滑块513a和第二连接滑块 513b，平台横框51还可以设置滑轨514以为第一移动平板53a和第二移动平板53b提供导向。还可以为移动平板和固定平板的相对滑动提供导向，例如，可以在第一移动平板53a上提供内固定轨55，并且在第一固定平板上提供与内固定轨55配合的外固定轨56。
[0128]
测试前，升降平台(5)被配置为下落至床垫上表面高度处。人体模型(3)在升降平台(5)上与人体模型定位装置(4)结合，完成人体模型的安装步骤，并调节至标准卧姿。开始测试时，电机(54)和转子(511)带动传动带(512)运动，传动带(512)上固定的两个滑块(513)，可随传动带(512)在滑轨(514)上向相反方向移动，滑块(513)另一端与移动平板(52)相固定，由此可带动移动平板(53)打开，人体模型定位装置(4)卸力，使人体模型(3)落至床垫表面。
[0129]
所述伺服电机(6)驱动控制移动支架(2)的两侧立柱(21)在直滑动轨道(14)中的移动，和人体模型定位装置(4)在空槽(211)的运动轨道中的移动，以及驱动控制仿真人体模型(3)的姿态变换。
[0130]
所述仿真人体模型(3)由仿真人体硅胶包覆关节可动的内部骨骼支架组成，包括4种体型和3种体量，共计12种类型。
[0131]
在本技术的实施例中，所述仿真人体模型(3)可以具有11个可活动关节，分别对应人体的颈椎c1(32a)、颈椎c7(32b)、胸椎t3(32c)、腰椎l1(32d)、腰椎l5(32e)、双肩关节(32f)、双肘关节(32g)、双腕关节(32h)、双髋关节(32i)、双膝关节(32j)、双踝关节(32k)。
[0132]
如下表所示，在本技术的实施例中，可以根据真实人体的活动特征，赋予仿真人体模型各关节活动自由度：
[0133][0134]
仿真人体模型可以配备有4种体型，分别为苹果型、梨型、沙漏型、香蕉型)与3种体量，分别为小体量、适中体量、大体量，共12个人体模型。参照《gb/t 10000-1988中国成年人人体尺寸》，以18～60岁男性与18～55岁女性身高值的第5百分位数平均值、第50百分位数平均值和第95百分位数平均值，分别作为3种体量的人体模型的身高值。3种体量的人体模型的人体质量指数(bmi)分别取17kg
·
m-2
、20.5kg
·
m-2
、24kg
·
m-2
，并参照《gb/t 10000-1988中国成年人人体尺寸》将肩宽、腰宽、臀宽等尺寸确定如下：
[0135]
[0136][0137]
仿真人体模型各身体部位的质量比例与实际人体相同。参照《gb/t 17245-2004成年人人体惯性参数》，将人体以明显的骨性标志为分界点分为头颈、上躯干、下躯干、左上臂、右上臂、左前臂、右前臂、左手、右手、左大腿、右大腿、左小腿、右小腿、左足、右足15 个部位，根据人体模型不同体型的差异，以下表所示的质量分布比例为基准略微调整：
[0138][0139]
本发明还公开了一种床垫缓压分级定量化测试方法，包括仰卧位和侧卧位两种标准卧姿，该方法具体测试步骤如下：
[0140]
(1)首先，测试之前将床垫静置在室温(23
±
2)℃，相对湿度(50
±
5)％的环境中24 小时以适应环境；
[0141]
(2)将体压感应垫平铺于试样床垫表面，使其覆盖床垫的睡眠区域，确保能够采集到人体模型全身的压力分布。以宽度小于1350mm的单人床垫为例，体压垫的纵向中轴线应与床垫的纵向中轴线重合；以宽度大于等于1350mm的双人床垫为例，体压垫的纵向中轴线应与床垫左侧或右侧的四等分线重合。将人体模型定位装置移动到体压垫的纵向中轴线上方；使仿真人体模型的头顶处距离床垫边缘12cm，然后将其缓缓落下，平稳放置在体压垫的测试区域内。
[0142]
(3)将人体模型调整至标准卧姿，所述标准卧姿分为仰卧位和侧卧位两种。采用仰
卧位的标准卧姿时，人体模型仰面朝上，手臂向下伸直，平放于身体两侧，手掌朝向身体内测，手腕与躯干边缘距离7cm；双腿伸直，双脚略微分开，使左右脚踝外侧距离与人体模型的胸宽相同。采用侧卧位的标准卧姿时，人体模型面朝一侧，躯干与床垫呈90
°
夹角，颈椎c7 (32b)前屈20
°
，胸椎t3(32c)前屈15
°
，腰椎l1(32d)前屈10
°
，使躯干略微向前弯曲；肩关节前伸70
°
，使两只上臂向身体前方抬起，肘关节前伸85
°
，使上臂与前臂呈 95
°
夹角，双手掌心相对叠放在面前；髋关节前伸60
°
，膝关节屈曲70
°
，使大腿与小腿夹角110
°
，呈自然弯曲的姿态，踝关节前伸30
°
，使脚掌与小腿呈120
°
夹角。
[0143]
(4)人体模型在床垫和体压垫上静置并观察显示器上的压力图像和压力值变化，待压力分布相对稳定后开始记录压力数据，记录时间为3分钟，采样率为8f
·
s-1
。
[0144]
(5)利用十二类人体模型重复上述步骤，完成全部人体模型的人-床界面压力分布数据的测试采集。
[0145]
本发明还公开了一种床垫缓压分级定量化的评价方法，包括以下步骤：
[0146]
(1)人-床界面体压分布指标的获取
[0147]
根据以下公式分别获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面平均压力最大压力p
95
，压力指数pi，百分比面积指数％pai
≥i
，波宽指数bwi，半波宽指数hwi：
[0148][0149][0150][0151][0152][0153][0154][0155]
式中：
[0156]
为平均压力，单位为千帕(kpa)；
[0157]
pi——接触面内各测试点的压力值，单位为千帕(kpa)；
[0158]
n——接触面内测试点个数；
[0159]
p
95
——全部测试点中第95百分位的压力值，视为最大压力值，单位为千帕(kpa)；
[0160]
sd——所有测试点的压力值标准差，单位为千帕(kpa)，k为1.645；
[0161]
pi——压力指数，单位为千帕(kpa)；
[0162]
p
m10
——压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力平均值，单位为千帕(kpa)；
[0163]sd10
——为压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力值标准差，单位为千帕(kpa)；
[0164]
％pai
(i,j)
——百分比面积指数，即特定压力阈限范围i～j内的接触面积占总接触面积的百分比，采取常见的4个压力阈限范围用作分析，分别是0.67kpa～1.33kpa(5mmhg～10mmhg)，1.33kpa～2.67kpa(10mmhg～20mmhg)，2.67kpa～4kpa(20mmhg～30mmhg)和＞
4kpa(＞ 30mmhg)；
[0165]
pai
t
——总接触面积，单位为平方厘米(cm2)；
[0166]
bwi——波宽指数，即压力值小于平均压力的接触面积占总接触面积的百分比；
[0167]
hwi——半波宽指数，即压力值小于等于二分之一最大压力的接触面积占总接触面积的百分比。
[0168]
(2)床垫缓压分级定量化的评价
[0169]
①
分别计算十二类人体模型在仰卧和侧卧两种姿态下，人-床界面整体区域、肩部和臀部局部区域的最大压力、平均压力、压力指数、4个不同压力阈限范围内的百分比接触面积、波宽指数和半波宽指数等六十项压力指标。
[0170]
②
计算十二类人体模型在仰卧和侧卧状态下，人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
越高，床垫对于该类人群的缓压效果越好。s
jsu
和s
jla
计算公式如下：
[0171]sjsu
＝s
jsut
+s
jsus
+s
jsub
ꢀꢀꢀ
(8)
[0172]sjla
＝s
jlat
+s
jlas
+s
jlab
ꢀꢀꢀ
(9)
[0173][0174][0175][0176][0177][0178][0179]
式中，下标j为人群类别编号，取值范围为1～12，分别代表十二类人群；下标su和 la分别表示仰卧和侧卧两种人体模型姿态；下标t，s，b分别代表整体区域、肩部区域和臀部区域；
[0180]sjsu
为第j类人群仰卧状态下人-床界面压力综合指标值；s
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力综合指标值；s
jsus
第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；s
jsub
第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；
[0181]sjla
为第j类人群侧卧状态下人-床界面压力综合指标值；s
jlat
为第j类人群侧卧状
态下整体人-床界面压力综合指标值；s
jlas
第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；s
jlab
第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；
[0182]
％pai
jsut0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsut1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsut2.67-4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsut≥4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面波宽指数；hwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面平均压力；p
95jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面最大压力；pi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力指数。
[0183]
％pai
jsus0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus2.67-4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus≥4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面最大压力；pi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力指数。
[0184]
％pai
jsub0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub2.67-4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub≥4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力指数。
[0185]
％pai
jlat0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat2.67-4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat≥4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面波宽指数；hwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面平均压力；p
95jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面最大压力；pi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面压力指数。
[0186]
％pai
jlas0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas2.67-4
为第j类人群侧卧状态下肩
部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas≥4
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面最大压力；pi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力指数。
[0187]
％pai
jlab0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面 1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab2.67-4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab≥4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力指数。
[0188]
③
利用人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，分别计算床垫对十二类人群的缓压等级 dj，计算公式如下：
[0189][0190]
式中，dj的取值范围为0～10，当dj＜3时，说明床垫对第j类人群的缓压水平较差，当 3≤dj≤6时，说明床垫对第j类人群的缓压水平中等，当dj＞6时，说明床垫对第j类人群的缓压水平优秀；k值是根据不同体型体量的人群类别而改变的参量。
[0191]
④
计算床垫的平均缓压等级d，计算公式如下：
[0192][0193]
式中，d的取值范围为0～10，当d＜3时，说明床垫对第j类人群的缓压水平较差，当 3≤d≤6时，说明床垫对第j类人群的缓压水平中等，当d＞6时，说明床垫对第j类人群的缓压水平优秀。
[0194]
本发明相比现有技术的优点在于：(1)床垫的舒适性由人和床垫的两者关系所决定。然而目前在市场范围内，对于床垫舒适性的定量化表述，只能从床垫硬度和贴合度两种床垫的固有属性来侧面描述，不能直接反映床垫对人体所起到的缓压效果，不利于消费者选购适合自己的产品。而本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法克服了上述局限性，通过人-床界面压力分布的量化指标值对床垫的缓压效果进行分级，能够直接评价床垫对不同人群所起的缓压效果好坏，为企业的设计生产和消费者选购床垫提供科学直观的依据。
[0195]
(2)在科研领域中，通过受试者测试获得人-床界面压力分布数据，需要耗费大量人力、物力和时间成本，且测得的数据会存在因受试者测试中的状态、衣着、姿势等因素而导致的误差，需要大量重复实验。而本发明用标准化的仿真人体模型代替真人受试者，可以消除上述因素导致的实验误差，大大减轻实验工作量，减少人力、物力和时间成本。
[0196]
(3)通过受试者测得的压力分布数据，受到个人肌肉状态、姿势等多方因素的影响，十分具有个性化，无法用作统一标准来对比不同企业的产品和指导标准化的设计生产。
而本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法解决了上述问题，通过将人体分为4种体型、3种体量而设计了12种标准化的人体模型，涵盖了大部分人群的个性化特征，而且使每一类人群都具有了统一的参考标准。
[0197]
(4)通过人-床界面压力分布测试直接获得的压力分布图像，需要专业化的分析解读才能用于指导企业的设计生产，难以供企业在实际中借鉴。而本发明提出了多种体压分布指标的定义和计算公式，为压力分布图像的分析和运用提供了方法步骤，降低了对测试结果分析解读的专业门槛，有利于企业在实际设计生产中得到科学的指导。
[0198]
(5)本发明也在对特殊体型体量的少数群体的关怀方面有着积极意义。在通过受试者测试压力分布时，实际难以找到部分少数人群，因此在产品的设计生产和学术研究中往往忽视了对于他们的舒适性调查。本发明则可以打破这一局限性，本发明中提出的12种人体模型涵盖了绝大部分体型体量的人群，而且也可以通过更换其他特殊人体模型为更多类型人群的适用产品设计和舒适性研究服务。
[0199]
(6)智能化是家具的重要发展方向，床垫的智能化设计还处于发展初期阶段，缺少标准化的床垫缓压评价方法是限制床垫智能化发展的重要因素。本发明提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法，正好能够解决这一问题。本发明所提供的床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法，可以为智能床的智能调节和智能监测提供科学理论依据和数据支撑。
[0200]
(7)本发明床垫缓压分级定量化测试设备、方法以及评价方法，可以为企业床垫的标准化生产、定制化设计，以及生产、销售(售中、售后)服务提供科学理论依据和数据支撑。企业可以建立人体体型、体重、性别等因素与床垫缓压等级之间的关系，从而服务于企业床垫的标准化生产、定制化设计，以及生产、销售。
[0201]
床垫生产方或测试方按照床垫缓压分级定量化测试方法，为每一款床垫对不同人群的缓压效果进行评价，并可以下表的形式展示给消费者，供其作为选购参考。
[0202][0203]
消费者在选购床垫时，可先测量自己的身高、体重，计算出身体质量指数(bmi)，确定自己的身体体量，再测量出自己的肩宽、腰宽、臀宽，计算确定自己的身体体型。然后参考床垫产品的缓压等级量表经行选购。
[0204][0205]

技术特征：
1.一种床垫缓压数据采集装置，其特征在于：包括包括测试平台(1)；移动支架(2)，所述移动支架(2)安装于测试平台(1)上并可以在第一水平方向相对测试平台(1)移动；人体模型定位装置(4)，竖直地安装于所述移动支架(2)，所述人体模型定位装置(4)被配置为在于所述第一水平方向正交的第二水平方向相对所述测试平台(1)可运动；人体模型定位装置(4)包括在竖直运动部；仿真人体模型(3)，其上具有至少一个与所述人体模型定位装置(4)匹配的卡口以与所述人体模型定位装置(4)的所述竖直运动部接合；升降平台(5)，设置于所述测试平台(1)上方以及人体模型定位装置(4)的下方，所述其被配置为耦合于所述移动支架(2)以沿所述升降平台(5)可在竖直方向移动以带动所述仿真人体模型(3)从第一高度位置移动至第二高度位置；所述升降平台(5)包括释放机构，以将所述仿真人体模型(3)在所述第二高度位置释放至所述测试平台(1)。2.根据权利要求1所述的床垫缓压数据采集装置，其特征在于：所述人体模型定位装置(4)的所述竖直运动部包括可伸缩机构和可平转机构以使得所述人体模型定位装置(4)底部设置的挡头(43)可以下降或上升并且可以平转；以及；所述人体模型定位装置(4)连接伺服电机，所述伺服电机控制所述人体模型定位装置(4)的所述可伸缩机构的动作以及所述可平转机构的动作。3.根据权利要求2所述的床垫缓压数据采集装置，其特征在于：所述伺服电机被配配置为驱动所述可伸缩机构下降以使得所述挡头(43)进入所述卡口(31)，驱动所述可平转机构平转以使得所述挡头(43)与所述卡口(31)卡紧。4.根据权利要求1所述的床垫缓压数据采集装置，其特征在于：所述升降平台(5)包括固定平板和耦合于所述固定平板的可移动平板，所述可移动平板用于承托所述仿真人体模型(3)，所述可移动平板被配置为可移动至所述固定平板下方，从而解除对所述仿真人体模型(3)的承托。5.根据权利要求1所述的床垫缓压数据采集装置，其特征在于：所述仿真人体模型(3)由仿真人体硅胶包覆关节可动的内部骨骼支架组成，并可以通过线路连接电机(6)和主机(7)，由主机(7)的测试系统控制关节转动，调节姿态。6.根据权利要求1所述的床垫缓压数据采集装置，其特征在于：还包括体压感应垫，所述体压感应垫平铺于所述床垫表面，使其至少覆盖所述床垫的睡眠区域。7.一种床垫缓压数据采集装置，其特征在于：包括步骤将体压感应垫平铺于所述床垫表面，使其至少覆盖所述床垫的睡眠区域；利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所述体压感应垫的上方；使得所述仿真人体模型缓缓落下，平稳放置在所述体压感应垫上；待体压垫检测到的压力分布相对稳定后以第一采样率记录第一时间段内的压力数据作为所述床垫缓压数据的原始数据。8.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：所述利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所述体压感应垫的上方的步骤包括：将处于卧姿的所述仿真人体模型放置于所述床垫上，将所述人体模型定位装置于所述仿真人体模型对
准并且驱动所述人体模型定位装置下降以接合所述仿真人体模型；驱动所述人体模型定位装置上升以使得所述仿真人体模型离开所述床垫，以及将所述仿真人体模型精确调整至所述标准卧姿。9.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：还包括在测试之前将所述床垫静置在室温(23
±
2)℃，相对湿度(50
±
5)％的环境中24小时。10.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：利用人体模型定位装置将呈标准卧姿的仿真人体模型布置到所述体压感应垫的纵向中轴线的上方。11.根据权利要求10所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：针对单人床垫，所述体压感应垫的纵向中轴线应与床垫的纵向中轴线重合；针对双人床垫，所述体压感应垫的纵向中轴线应与所述床垫左侧或右侧的四等分线重合。12.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：所述标准卧姿分为仰卧位标准卧姿和侧卧位标准卧姿两种；分别针对所述仰卧位标准卧姿和所述侧卧位标准卧姿收集所述床垫缓压数据的原始数据。13.根据权利要求12所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：其中，处于仰卧位标准卧姿时，人体模型仰面朝上，手臂向下伸直，平放于身体两侧，手掌朝向身体内测，手腕与躯干边缘距离7cm；双腿伸直，双脚略微分开，使左右脚踝外侧距离与人体模型的胸宽相同；处于侧卧位标准卧姿时，人体模型面朝一侧，躯干与床垫呈90
°
夹角，颈椎c7(32b)前屈20
°
，胸椎t3(32c)前屈15
°
，腰椎l1(32d)前屈10
°
，使躯干略微向前弯曲；肩关节前伸70
°
，使两只上臂向身体前方抬起，肘关节前伸85
°
，使上臂与前臂呈95
°
夹角，双手掌心相对叠放在面前；髋关节前伸60
°
，膝关节屈曲70
°
，使大腿与小腿夹角110
°
，呈自然弯曲的姿态，踝关节前伸30
°
，使脚掌与小腿呈120
°
夹角。14.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：所述使得所述仿真人体模型缓缓落下，平稳放置在所述体压感应垫上的步骤包括使仿真人体模型的头顶处距床垫边缘预定的距离。15.根据权利要求7所述的床垫缓压数据采集方法，其特征在于：利用不同类型的人体模型重复全部采集步骤。16.一种床垫缓压分级定量化的评价方法，包括以下步骤：获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面平均压力最大压力p95，压力指数pi，百分比面积指数％pai
≥i
，波宽指数bwi，半波宽指数hwi；分别计算十二类人体模型在仰卧和侧卧两种姿态下人-床界面整体区域、肩部和臀部局部区域的最大压力、平均压力、压力指数、四个不同压力阈限范围内的包括百分比接触面积、波宽指数和半波宽指数的多个压力指标；计算多种类人体模型在仰卧和侧卧状态下，人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，利用人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
，分别计算床垫对十二类人群的缓压等级d
j
；以及计算床垫的平均缓压等级d。17.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面平均压力床界面平均压力
其中为平均压力，单位为千帕；pi为接触面内各测试点的压力值，单位为千帕；n为接触面内测试点个数。18.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面最大压力p95，其中，p95为全部测试点中第95百分位的压力值，视为最大压力值，单位为千帕；sd为所有测试点的压力值标准差，单位为千帕，k为常数。19.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面压力指数pi，标准仰卧位和侧卧位下人-床界面百分比面积指数％pai
≥i
，即特定压力阈限范围i～j内的接触面积占总接触面积的百分比，，即特定压力阈限范围i～j内的接触面积占总接触面积的百分比，，即特定压力阈限范围i～j内的接触面积占总接触面积的百分比，其中，sd为所有测试点的压力值标准差，单位为千帕，k为常数；pi为压力指数，单位为千帕；sd10为压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力值标准差，单位为千帕；pm10为压力阈限范围大于10mmhg的接触面的压力平均值，单位为千帕；pai
t
为总接触面积，单位为平方厘米。20.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面波宽指数bwi，即压力值小于平均压力的接触面积占总接触面积的百分比。21.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：根据以下公式获得标准仰卧位和侧卧位下人-床界面半波宽指数hwi，即压力值小于等于二分之一最大压力的接触面积占总接触面积的百分比。22.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：人-床界面压力综合指标值s
jsu
和s
jla
的计算公式如下：s
jsu
＝s
jsut
+s
jsus
+s
jsub
s
jla
＝s
jlat
+s
jlas
+s
jlabjlabjlabjlabjlab
式中，下标j为人群类别编号，取值范围为1～12，分别代表十二类人群；下标su和la分别表示仰卧和侧卧两种人体模型姿态；下标t，s，b分别代表整体区域、肩部区域和臀部区域；s
jsu
为第j类人群仰卧状态下人-床界面压力综合指标值；s
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力综合指标值；s
jsus
第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；s
jsub
第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；s
jla
为第j类人群侧卧状态下人-床界面压力综合指标值；s
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面压力综合指标值；s
jlas
第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力综合指标值；s
jlab
第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力综合指标值；％pai
jsut0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsut1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsut2.67-4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；
％pai
jsut≥4
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面波宽指数；hwi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面平均压力；p
95isut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面最大压力；pi
jsut
为第j类人群仰卧状态下整体人-床界面压力指数；％pai
jsus0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus2.67-4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsus≥4
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面最大压力；pi
jsus
为第j类人群仰卧状态下肩部人-床界面压力指数；％pai
jsub0.67-1.33
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub1.33-2.67
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub2.67-4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jsub≥4
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面半波宽指数；为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jsub
为第j类人群仰卧状态下臀部人-床界面压力指数；％pai
jlat0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat2.67-4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlat≥4
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面波宽指数；hwi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面平均压力；p
95jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面最大压力；pi
jlat
为第j类人群侧卧状态下整体人-床界面压力指数；％pai
jlas0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas2.67-4
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlas≥4
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面波宽指数；hwi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面平均压力；p
95jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床
界面最大压力；pi
jlas
为第j类人群侧卧状态下肩部人-床界面压力指数；％pai
jlab0.67-1.33
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面0.67kpa-1.33kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab1.33-2.67
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面1.33kpa-2.67kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab2.67-4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面2.67kpa-4kpa压力范围内的百分比接触面积；％pai
jlab≥4
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面大于等于4kpa压力范围内的百分比接触面积；bwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面波宽指数；hwi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面半波宽指数；为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面平均压力；p
95jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面最大压力；pi
jlab
为第j类人群侧卧状态下臀部人-床界面压力指数。23.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：十二类人群的缓压等级d
j
，计算公式如下：式中，d
j
的取值范围为0～10；k值是根据不同体型体量的人群类别而改变的参量。24.根据权利要求16所述的床垫缓压分级定量化的评价方法，其特征在于：床垫的平均缓压等级d的计算公式如下：式中，d的取值范围为0～10。

技术总结
本申请公开了一种床垫缓压数据采集装置，其包括升降平台(5)，设置于测试平台(1)上方以及人体模型定位装置(4)的下方，所述其被配置为耦合于移动支架(2)以沿所述升降平台(5)可在竖直方向移动以带动仿真人体模型(3)从第一高度位置移动至第二高度位置；所述升降平台(5)包括释放机构，以将所述仿真人体模型(3)在所述第二高度位置释放至所述测试平台(1)。本申请还公开了缓压数据采集方法和缓压分级定量化的评价方法。量化的评价方法。量化的评价方法。


技术研发人员：陈玉霞 陈郑杭 徐润民 程彬 郭勇 单华锋 刘董叶 杨丽帆 吴存鼎
受保护的技术使用者：麒盛科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2023/8/16