專利名稱：可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供了一種新的可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)以及有關方法，其中，通過根據(jù)使用者的位置預先選擇枕墊和床墊隔間的膨脹或收縮，使得位于床墊頂面上的傳感墊子影響微處理器控制的床墊和枕墊輪廓的優(yōu)化。在一個實施例中，本發(fā)明的新的可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)通過使用多種傳感技術提供了實時的輪廓優(yōu)化，這些傳感技術使該系統(tǒng)在日常家用和例如醫(yī)院關鍵護理設施的環(huán)境中特別有用，在這些場合中使用者在床墊和枕墊上的合適位置會對使用者的健康十分重要。
背景技術：
由于頭部和身體與枕墊和床墊的接觸形狀隨著睡姿而變化，因此使枕墊/床墊適合各種睡姿并提供令人舒適的支承是困難的，即使對正常的健康人也是這樣。
更糟糕的是對于患有慢性背部或頸部疼痛的人；他或她經(jīng)常不能舒服地睡眠，并且也許不能舒適地躺在傳統(tǒng)的床墊和枕墊上。即使患有這種疾病的人能夠入睡，但在睡眠期間不可避免的移動會加重潛在的疾病并使人醒過來。類似地，患有外傷(例如，燒傷)或從手術中恢復的病人會因在傳統(tǒng)的床墊和枕墊上移動身體和頭部而引起很大的不適。不合適的身體位置會給受傷的或術后的病人帶來嚴重的危險，例如，不期望的與床墊或枕墊表面進行摩擦而加重傷口或者創(chuàng)造會引起感染的條件。在新生兒的或關鍵的護理裝置中，病人在床墊上不適當?shù)亩ㄎ豢勺C實是威脅生命的。
美國專利No.6,385,803(“’803專利”)公開了許多嘗試提供支承身體的改進裝置的方法或系統(tǒng)中的一種。該’803專利公開了一種支承病人身體的方法和裝置。所公開的裝置是一種支承設備，該設備主要包括至少一個封閉的或受控釋放的腔以及入口和出口裝置，填充流體通過入口和出口裝置可被送進或移出，以及置于該支承設備下方的獨立控制設備。該控制設備包括用于用填充流體填充腔或從腔中清空所述流體的填充和清空裝置以及用于控制送進和移出填充流體的控制裝置。該裝置和系統(tǒng)被認為是測量到支承腔中的身體浸入并且不依賴于使用者的身體位置而調(diào)節(jié)該浸入?！?03專利的系統(tǒng)和裝置被理解成使用伺服控制技術來控制使用者身體的浸入。
美國專利No.6,421,858(“’858專利”)公開了一種床墊，該床墊具有至少一個適于借助可用泵抽吸的填充介質(zhì)而膨脹的緩沖元件和用于調(diào)節(jié)所述填充介質(zhì)在所述緩沖元件中的壓力的裝置，所述裝置裝備有控制裝置，在該控制裝置中，至少一個填充壓力值和至少一個用于確定填充壓力值的算術運算被預先確定或編程。
盡管存在這些可買到的裝置和系統(tǒng)，但是仍然需要一種易于基于使用者的位置而實時優(yōu)化床墊和枕墊輪廓的床墊和枕墊系統(tǒng)和相關裝置。對于這種系統(tǒng)和裝置的需求在健康護理領域特別強烈，在該領域中目前可買到的床、床墊、枕墊、或擔架或者檢查或手術臺會引起病人極大的不適。在新生兒的和其它關鍵護理裝置中，易于基于使用者的位置而實時優(yōu)化床墊和枕墊輪廓的系統(tǒng)可大大增加病人的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感墊子、床墊和枕墊，該床墊和枕墊適于通過基于使用者的位置預先選擇枕墊和床墊隔間的膨脹或收縮而優(yōu)化輪廓，從而提供對使用者的身體、頭部和頸部的優(yōu)化支承。該傳感墊子置于枕墊下方位置的床墊頂部，使用者身體的上部處于該傳感墊子上。該傳感墊子，例如，導電傳感墊子，該導電傳感墊子具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面和與床墊頂面大體接觸的墊子底外面。在一個實施例中，該傳感墊子是導電傳感墊子，該導電傳感墊子包括由彈性材料組成的導電薄膜，該導電薄膜當受到壓縮時顯示出減小的電阻。該薄膜可施加在墊子頂面或夾在中間并與墊子頂內(nèi)面和墊子底內(nèi)面電氣接觸。
該傳感墊子能夠識別使用者上身處于不同姿勢時每單位面積上的壓力或施加的重量。當使用者平躺(臉向上)時，墊子上的壓力載荷小于使用者側躺時產(chǎn)生的墊子上的壓力載荷，而且使用者平躺時傳感墊子受載區(qū)域的寬度大于使用者側躺位置的傳感墊子受載區(qū)域。
本發(fā)明的導電傳感墊子實施例的連續(xù)傳感特征確保了最大程度地控制基于使用者位置的床墊和枕墊輪廓的優(yōu)化。
用于該傳感墊子中的導電彈性體包括，但不限于，包含磷腈基團的彈性體聚合物，例如包括聚降冰片烯骨架和環(huán)三磷腈(cyclotriphosphazene)側基的聚合物組分。該導電薄膜還可包括，例如注入導電金屬的材料(例如，Kevlar)。
本發(fā)明的系統(tǒng)在使用時，該傳感墊子可利用多種傳感元件來確定或識別人體的姿勢或位置。例如，該墊子可利用紅外傳感器、超聲檢測器、數(shù)字圖像掃描儀、導電彈性體薄膜或導電硅橡膠。在其它的實施例中，該墊子通過電容、磁體、熱敏電阻或壓力傳感器來記錄使用者位置的變化。
在又一實施例中，該墊子包括與一片位于受到支承的使用者下方的金屬箔相結合的感應系統(tǒng)。金屬箔的位移改變了電感線圈的自感應系數(shù)，使LC回路的諧振頻率遠離振蕩器的調(diào)諧頻率，從而抑制由振蕩器傳遞給放大器的信號，以確保正確處理并適當檢測信號。
因此，一個實施例中的墊子可包括與微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元相互連接的電容陣列。該微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元提供給電容陣列一由驅動電流得到的合適的振蕩器，并同時檢測電容陣列內(nèi)的由電介質(zhì)位移引起的電容值的變化，該陣列內(nèi)的電介質(zhì)位移是由使用者身體的電介質(zhì)的接近或缺乏而造成的。該微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元一般包括電源、驅動器/傳感器電路、比較/校準邏輯電路、系統(tǒng)互連整合電路和警告產(chǎn)生電路。它還可有選擇地包括用于與護士呼叫系統(tǒng)互連的護士呼叫繼電器電路。下面提供該微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元的進一步的細節(jié)。
在一個實施例中，該微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元的驅動器/傳感器電路提供并傳感合適的電流給位于所述墊子中的電容陣列。該微處理器控制器可由比較/校準邏輯電路控制，該比較/校準邏輯電路連續(xù)分析并優(yōu)化由驅動器/傳感器電路接收并產(chǎn)生的信號。這樣，邏輯電路確定了電容值的參數(shù)，該參數(shù)表明使用者是否接近該電容陣列。以此方式，邏輯電路確定了使用者在墊子上的位置。
在本發(fā)明的用于醫(yī)院和其它健康護理機構(并且特別是在新生兒的或其它關鍵護理場合)的實施例中，如果墊子的電容值變化處于表明使用者位于墊子上不期望位置的水平，則該邏輯電路將在預先編程好的合適時間延時后激活警告電路。該警告的激活可包括在抽吸/控制單元之上或之內(nèi)的僅聽得見和/或看得見的警告，或者通過包含在抽吸/控制單元之內(nèi)或遠離該抽吸/控制單元的適當?shù)慕雍侠^電器電路直接作用于醫(yī)療設備的護士呼叫系統(tǒng)。
除了上述的功能，在一個實施例中，該微處理器控制器的邏輯電路接收來自抽吸/控制單元的系統(tǒng)互連整合電路的連續(xù)數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)互連整合電路是關于抽吸/控制單元和電容性傳感器陣列之間以及適當時在抽吸/控制單元和醫(yī)療設備的護士呼叫系統(tǒng)之間的連接連續(xù)性。
如果適當，該邏輯電路還可在應用期間連續(xù)監(jiān)測整個系統(tǒng)的服務故障并隨后產(chǎn)生適當?shù)膱缶?br> 在本發(fā)明的又一實施例中，該系統(tǒng)使用接近感應的(proximity induced)非壓縮電介質(zhì)位移傳感機構，從而在給使用者帶來最少的不舒適并大大延長傳感器元件使用壽命的條件下，可靠地檢測使用者在墊子上的出現(xiàn)和位置。
存在一個或多個位于床墊內(nèi)的可膨脹床墊隔間，所述隔間是這樣的(1)位于床墊的頂面和底面之間；(2)連接到用于接收流體的流體貯存器；以及(3)設置有至少一個用于排出流體的微處理器控制器控制下的流體出口。這些可膨脹隔間可以(1)具有任意的形狀；(2)以多種(垂直或水平)位置布置；以及由多種材料制成，這取決于該系統(tǒng)使用的環(huán)境。例如，如果該系統(tǒng)用在醫(yī)療環(huán)境中，則殺菌劑或抗菌防腐劑可涂敷在隔間上以避免污染的危險。此外，抗靜電涂層可施加到隔間以減小有關電擊的危險。隔間形狀還可由用戶定制以適合不同使用者的具體需要例如，某些構造可證實更適于兒童、年長者或患有某些疾病或傷病的病人。
枕墊置于床墊的頂面上并適于支承使用者的頭部和頸部的優(yōu)化輪廓。該枕墊包括用于支承使用者的頭部和頸部的頂面以及與墊子頂面大體接觸的底面。
該枕墊具有一個或多個位于該枕墊內(nèi)的可膨脹枕墊隔間，該隔間是這樣的(1)位于枕墊的頂面和底面之間；(2)連接到用于接收流體的流體貯存器；和(3)設置有至少一個用于排出流體的微處理器控制器控制下的流體出口。該枕墊隔間在設計方面與床墊隔間一樣是多種多樣的，并且整個前述床墊隔間的構造和材料示例同樣地應用到枕墊隔間。
該枕墊可以或可以不固定到床墊的頂面。
本發(fā)明的床墊和枕墊隔間可由彈性墊料(例如，聚合物泡沫、人造或天然纖維)包圍或包裹以提供給使用者額外的支承和舒適度。
如前所述，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括微處理器控制器控制下的遠離床墊和枕墊定位的抽吸/控制單元。該抽吸/控制單元可包括用于傳輸流體的多種設備中的一種，例如泵或壓縮機，并連接到流體貯存器以及可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，以將流體從貯存器傳送到這些隔間中的一個或多個。上文所用的“遠離定位”是個相對的概念；在下面所討論的本發(fā)明的一個實施例中，抽吸/控制單元、流體貯存器、壓力傳感床墊和枕墊都安裝在同一框架上。
如前面所示的，用在本發(fā)明中的微處理器控制器(1)與用于接收并處理信號(例如，來自墊子的電信號，該電信號隨著使用者位置移動時施加在墊子的導電薄膜上的壓力不同而不同)的墊子連通(例如，電氣接觸)；(2)按照預先編程好的指令處理這些信號；和(3)將輸出信號傳送到抽吸/控制單元和流體出口。根據(jù)輸出信號，流體通過抽吸/控制單元從貯存器傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間，或是通過流體出口從一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間排出，以相對于使用者在床墊和枕墊上的位置而優(yōu)化床墊和枕墊的輪廓。
在本發(fā)明的另一實施例中，抽吸/控制單元連接到流體貯存器以及可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，用于將流體從貯存器傳送到這些隔間中的一個或多個以及將流體從這些隔間中的一個或多個排出到貯存器。
用在本發(fā)明中的流體可以是多種合適的液體或氣體，包括水、空氣和惰性氣體混合物。
本發(fā)明的這些和其它特點將在下面進行更加詳細地描述。


圖1示出本發(fā)明的床墊和枕墊系統(tǒng)以及相關的抽吸控制單元的透視和橫截面圖；圖2示出用于本發(fā)明的床墊和枕墊系統(tǒng)中的傳感墊子的橫截面圖；圖3示出本發(fā)明的床墊和枕墊系統(tǒng)和相關的抽吸控制單元的透視和橫截面圖，其中安裝該系統(tǒng)以支承在鄰近控制單元的框架上。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)和相關的抽吸控制單元，包括適于支承使用者100的身體、頭部和頸部而優(yōu)化輪廓的壓力傳感床墊1和枕墊5。壓力傳感床墊1包括床墊頂面1A和床墊底面1B，床墊頂面1A部分地由導電傳感墊子2覆蓋，該導電傳感墊子2具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面2A和與床墊頂面1A大體接觸的墊子底外面2B。導電傳感墊子2包括導電彈性體墊板2M，該導電彈性體墊板2M當受到壓縮時顯示出減小的電阻，并覆蓋床墊頂面1A的一部分。導電傳感墊子2只是可用于本發(fā)明系統(tǒng)的許多傳感墊子設計中的一種。
如圖2中所示，導電傳感墊子2可包括一般的床單織物層，例如棉層2N，該棉層2N中間夾入柔軟彈性層(例如，EVA泡沫層2Q)。該柔軟EVA泡沫層2Q依次覆蓋柔性導電層(例如，柔性PCB的2P和2R)。柔性PCB的2P和2R與導電彈性體墊板2M電氣接觸。
再參照圖1，一個或多個可膨脹床墊隔間3位于壓力傳感床墊1內(nèi)，隔間3是這樣的(1)位于床墊1的頂面1A和底面1B之間；(2)經(jīng)由控制裝置8A控制下的抽吸/控制單元8通過一個或多個管道4和9連接到流體貯存器10以接收和排出流體。床墊隔間3可具有多種形狀。如這里使用的，“流體”可以是任何用于隔間3的受控膨脹和收縮的合適的液體或氣體。例如，用于使隔間膨脹的流體可以是水、空氣或惰性氣體或是其組合。床墊1和枕墊5可以由多種合適材料制成，這取決于本發(fā)明任一具體場合所需的持久性和無菌狀態(tài)。
枕墊5位于床墊1的頂面1A上，并適于如下所述的為支承使用者100的頭部和頸部而優(yōu)化輪廓。枕墊5具有用于支承使用者的頭部和頸部的頂面5A以及與床墊頂面1A大體接觸的底面5B。枕墊5具有一個或多個位于枕墊5之內(nèi)的可膨脹枕墊隔間6，隔間6是這樣的(1)位于枕墊5的頂面5A和底面5B之間；(2)經(jīng)由控制裝置8A控制下的抽吸/控制單元8通過管道7和9連接到流體貯存器10，以接收和排出流體。枕墊5可有選擇地通過例如Velcro、摁扣或其它熟知的裝置固定到床墊頂面1A。枕墊隔間6可具有多種形狀。
在圖1的示出實施例中，控制裝置8A控制下的抽吸/控制單元8遠離床墊1和枕墊5定位。抽吸/控制單元8和控制裝置8A無需是同一單元的一部分或者相互連結，只要它們?nèi)缦率鱿嗷ミB通以傳遞電信號即可。抽吸/控制單元8可以是泵或壓縮機或任何其它適于運送流體的設備并連接到流體貯存器10以及可膨脹床墊隔間3和可膨脹枕墊隔間6，用于將流體從貯存器10傳送到隔間3和6，并用于將流體從隔間3和6傳送到貯存器10。抽吸/控制單元8可以是用于使隔間3和6膨脹和收縮的帶有各種響應控制裝置8A的泵控制電路的，例如，’858專利中公開的隔膜真空泵或者與其相似的在美國專利No.6,253,401中公開的可逆空氣泵?？赡婵諝獗玫氖褂檬沟脷馐以谄谕臅r候快速地收縮。隔間3和6可用柔軟的類似泡沫的材料部分地或大體上包住以確保床墊1和枕墊5提供最大的支承。
如上所述，上文所用的“遠離定位”是個相對的概念；在圖3中所示的本發(fā)明的另一實施例中，抽吸/控制單元8和相關的控制裝置8A、流體貯存器10、帶有導電傳感墊子2的床墊1、和枕墊5都有選擇地連接到框架30。此外，在一些情況下，隔間3和6可將流體排出到除了流體貯存器10的位置。例如，當流體是惰性氣體時，該氣體在適當?shù)沫h(huán)境下可從隔間3和6排到空氣中。
控制裝置8A包括微處理器，該微處理器被編程，以根據(jù)通過電子信號線2C從墊子2傳送到控制裝置8A的電信號來調(diào)節(jié)流體通過管道閥4A、7A和9A的流動以及調(diào)節(jié)流體在抽吸/控制單元8中的流動條件而控制流體流入和流出隔間3和6的流動，如下面所描述的。流體流動控制可通過多種標準過程控制技術而在本發(fā)明的系統(tǒng)中實現(xiàn)。例如，控制裝置8A可用作質(zhì)量流量控制器，在該控制器中，微處理器使傳感和信號處理元件與抽吸/控制單元8以及操作管道閥4A、7A和9A的閥驅動器4B、7B和9B連通，從而控制流體的質(zhì)量流量。該微處理器可以用由使用者或第三方提供的外部輸入所建立的設定值預先編程以設定期望的流體流速，從而響應通過電子信號線2C從墊子2傳送來的某些信號來確定床墊1和枕墊5的輪廓。
在圖1中所示的實施例中，控制裝置8A操作抽吸/控制單元8以及閥驅動器4B、7B和9B。為此，控制裝置8A包括微處理器，該微處理器存取存儲的流體流動-床墊/枕墊輪廓的校準信息并覆蓋系統(tǒng)的操作范圍，該校準信息來自一種或多種流體以及床墊和枕墊材料以及設計構造。由該校準曲線，確定由閥4A、7A和9A輸送或釋放的流體的流體流速。
用在本發(fā)明中的微處理器可以是具有中央處理單元或用于數(shù)字處理器的CPU的微處理器，該微處理器通常包含在單一的半導體集成電路或由MOS/LSI技術制造的“芯片”中。例如，該微處理器可以是單片8位CPU，該單片8位CPU包括平行ALU、數(shù)據(jù)和地址寄存器、指令寄存器和控制譯碼器，所有這些使用馮·諾伊曼(von Neumann)結構相互連接并采用數(shù)據(jù)、地址和指令的雙向平行總線。該微處理器也可以是單片“微型計算機”型的器件，包括4位平行ALU及其控制電路，帶有用于程序存儲的片上ROM和用于數(shù)據(jù)存儲的片上RAM，并構造成哈佛(Harvard)結構。該微處理器也可以是采用程序和數(shù)據(jù)存儲的外部存儲器的器件或者是帶有程序和數(shù)據(jù)存儲的片上ROM和RAM的器件。該微處理器因此可以是微型計算機。由于術語“微處理器”和“微型計算機”在本領域中經(jīng)?？苫Q地使用，因此，應當理解，在本說明書中使用這些術語中的一個或者另一個都不應當認為是對本發(fā)明特征的限制。
該微處理器可從通用微處理器和專用微型計算機/微處理器中選擇。通用微處理器(例如，由摩托羅拉公司制造的M68020)設計成可由用戶編程以完成廣泛的任務，因此經(jīng)常在例如個人計算機的設備中用作中央處理單元。與此不同，專用微型計算機設計成給專門的預定算術和邏輯功能提供性能改進，而這是使用者打算使用微型計算機的原因。了解了微型計算機的初步功能，設計者可用這樣的方式構造微型計算機，使得無論使用者創(chuàng)作的程序是什么，專用微型計算機的專門功能的性能都遠遠超過通用微處理器的相同功能的性能。
因此，在本發(fā)明的一個實施例中，使用者或第三方(例如，醫(yī)生或護士)可以為用作控制裝置8A一部分的個人計算機編程，以影響基于使用者位置的床墊和枕墊輪廓的微處理器控制的優(yōu)化。
控制裝置8A通過電子信號線2C與導電傳感墊子2電氣接觸，用于通過與圖2中所示的柔性PCB 2R電氣接觸來接收并處理來自墊子2的電信號。通過與柔性PCB 2R(圖2中所示)電氣接觸而傳送的來自導電傳感墊子2的電信號隨著使用者身體位置移動時施加在導電傳感墊子2上的壓力不同而變化。控制裝置8A使用微處理器按照預先編程好的指令處理這些信號，并將相應的輸出控制信號傳送到抽吸/控制單元8以及閥驅動器4B、7B和9B。在其它實施例中，輸出信號可以是傳播的，例如通過已知的微波或數(shù)據(jù)傳播技術。根據(jù)輸出信號，如圖1中所示的系統(tǒng)示出的，流體通過抽吸/控制單元8從貯存器10傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間3或可膨脹枕墊隔間6，或者從一個或多個可膨脹床墊隔間3或可膨脹枕墊隔間6排出，以相對于使用者在墊子2上的位置而優(yōu)化床墊1和枕墊5的輪廓。
在一個示例性的實施例中，導電傳感墊子2包括與一片位于使用者下方的金屬箔相結合的感應系統(tǒng)，并且其中金屬箔的位移改變了電感線圈的自感應系數(shù)，從而使LC回路的諧振頻率遠離振蕩器的調(diào)諧頻率，并抑制由振蕩器傳遞給放大器的信號，以確保正確處理并適當檢測信號。
在另一示例性的實施例中，導電傳感墊子2包括與微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元相互連接的電容陣列，并且其中微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元提供給電容陣列一由驅動電流得到的合適的振蕩器，并同時檢測電容陣列內(nèi)的由電介質(zhì)位移引起的電容值的變化，該陣列內(nèi)的電介質(zhì)位移是由使用者身體的電介質(zhì)的接近或缺乏而造成的。
在另一示例性的實施例中，微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元包括電源、驅動器/傳感器電路、比較/校準邏輯電路、系統(tǒng)互連整合電路和警告產(chǎn)生電路。
在另一示例性的實施例中，微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元包括用于與護士呼叫系統(tǒng)互連的護士呼叫繼電器電路。
在又一示例性的實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括接近感應的非壓縮電介質(zhì)位移傳感機構。
再參照圖1，導電傳感墊子2能夠識別使用者身體處于不同姿勢時，每單位面積上的壓力或施加的重量以及傳感墊子受載區(qū)域的寬度。當使用者平躺(臉向上)時，導電傳感墊子2上的壓力載荷小于使用者側躺時產(chǎn)生的導電傳感墊子2上的壓力載荷。使用者處于平躺位置時的傳感墊子受載區(qū)域的寬度大于使用者側躺位置的傳感墊子的受載區(qū)域。因此通過比較電特性和受載區(qū)域的寬度，該傳感特征確保了最大程度地控制基于使用者位置的床墊和枕墊輪廓的優(yōu)化。
參照圖3，床墊1、枕墊5和導電傳感墊子2位于框架30的頂上并通過電子信號線2C與抽吸/控制單元8電氣接觸，從而如前所述的相對于使用者在床墊1和枕墊5上的位置優(yōu)化床墊1和枕墊5的輪廓。控制器50與抽吸/控制單元8電氣接觸，用于根據(jù)需要調(diào)節(jié)床墊1和枕墊5的輪廓。本發(fā)明系統(tǒng)的該布置確保了床墊1和枕墊5的輪廓可以構造成使用者、或照顧該使用者的醫(yī)生或護士所期望的準確設置。
本發(fā)明實施例的前述示例僅是示例性的，決不能限制如權利要求的全部范圍。
權利要求
1.一種可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)，包括(a)適于為支承使用者身體而優(yōu)化輪廓的床墊，所述床墊包括床墊頂面和床墊底面，所述床墊頂面由導電傳感墊子部分地覆蓋，所述導電傳感墊子具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面以及與所述床墊頂面大體接觸的墊子底外面，所述墊子包括導電彈性體薄膜，所述導電彈性體薄膜受到壓縮時顯示出減小的電阻并部分地覆蓋所述墊子頂外面；(b)一個或多個位于所述床墊內(nèi)的可膨脹床墊隔間，所述隔間位于所述床墊的頂面和底面之間并連接到流體貯存器以接收和排出流體；(c)枕墊，所述枕墊位于所述床墊的頂面上，并適于為支承使用者的頭部和頸部而優(yōu)化輪廓，所述枕墊包括用于支承使用者頭部和頸部的頂面以及與所述床墊頂面接觸的底面；(d)一個或多個位于所述枕墊內(nèi)的可膨脹枕墊隔間，所述隔間位于所述枕墊的頂面和底面之間并連接到流體貯存器以接收和排出流體；以及(e)處于微處理器控制器控制下并遠離所述床墊和枕墊定位的抽吸/控制單元，所述微處理器控制器與所述墊子電氣接觸，以接收并處理來自所述墊子的電信號，所述抽吸/控制單元連接到流體貯存器以及所述可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，用于將流體從所述貯存器傳送到所述隔間中的一個或多個以及將流體從所述隔間中的一個或多個排出到所述貯存器，其中當使用者側躺在床墊和枕墊上時，所述微處理器控制器(1)接收來自所述導電傳感墊子的電輸入信號，所述電輸入信號隨著使用者位置移動時受壓區(qū)域的寬度和施加在所述導電傳感墊子上的壓力變化而變化；(2)根據(jù)預先編程好的指令處理所述輸入信號；以及(3)將輸出信號傳送到所述抽吸/控制單元，并且其中根據(jù)所述輸出信號，流體通過所述抽吸/控制單元從所述貯存器傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間，或是通過所述抽吸/控制單元從一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間排出到所述貯存器，以相對于使用者在所述床墊和枕墊上的位置而優(yōu)化所述床墊和枕墊的輪廓。
2.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述抽吸/控制單元通過多個管道連接到所述流體貯存器以及可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，并且從所述貯存器到所述隔間的流體傳送和從所述隔間到所述貯存器的流體排出通過將所述輸出信號傳送給所述抽吸/控制單元和管道閥而得以調(diào)節(jié)，所述管道閥響應所述輸出信號而開啟和關閉。
3.如權利要求2的系統(tǒng)，其中所述管道是柔韌的管子或軟管，并且其中所述墊子包括夾在所述墊子頂內(nèi)面和墊子底內(nèi)面中間的導電彈性體。
4.如權利要求3的系統(tǒng)，其中所述抽吸/控制單元是泵。
5.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述導電傳感墊子固定到所述床墊的頂面。
6.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述流體是液體。
7.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述流體是氣體。
8.如權利要求4的系統(tǒng)，其中所述流體是液體。
9.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述枕墊固定到所述床墊的頂面。
10.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述枕墊包括包住所述可膨脹枕墊隔間的彈性墊料。
11.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述床墊包括包住所述可膨脹床墊隔間的彈性墊料。
12.一種可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)，包括(a)適于為支承使用者身體而優(yōu)化輪廓的床墊，所述床墊包括床墊頂面和床墊底面，所述床墊頂面由導電傳感墊子基本覆蓋，所述導電傳感墊子具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面以及與所述床墊頂面大體接觸的墊子底外面，所述導電傳感墊子包括導電彈性體薄膜，所述導電彈性體薄膜受到壓縮時顯示出減小的電阻并基本覆蓋所述墊子頂外面；(b)一個或多個位于所述床墊內(nèi)的可膨脹床墊隔間，所述隔間是(1)位于所述床墊的頂面和底面之間；(2)連接到流體貯存器以接收流體；以及(3)提供有至少一個處于微處理器控制器控制下的流體出口以排出流體；(c)枕墊，所述枕墊位于所述床墊頂面上，并適于為支承使用者的頭部和頸部而優(yōu)化輪廓，所述枕墊包括用于支承使用者頭部和頸部的頂面以及與所述墊子頂面大體接觸的底面；(d)一個或多個位于所述枕墊內(nèi)的可膨脹枕墊隔間，所述隔間是(1)位于所述枕墊的頂面和底面之間；(2)連接到流體貯存器以接收流體；以及(3)提供有至少一個處于微處理器控制器控制下的流體出口以排出流體；以及(e)處于微處理器控制器控制下并遠離所述床墊和枕墊定位的抽吸/控制單元，所述抽吸/控制單元連接到流體貯存器以及所述可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，用于將流體從所述貯存器傳送到所述隔間中的一個或多個，其中所述微處理器控制器(1)與所述導電傳感墊子電氣接觸，以接收并處理來自所述墊子的電信號，所述電信號隨著使用者位置移動時施加在所述墊子上的壓力變化而變化；(2)根據(jù)預先編程好的指令處理所述信號；以及(3)將輸出信號傳送到所述抽吸/控制單元和流體出口，并且其中，根據(jù)所述輸出信號，流體通過所述抽吸/控制單元從所述貯存器傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間，或是通過流體出口從一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間排出，以相對于使用者在所述床墊和枕墊上的位置而優(yōu)化所述床墊和枕墊的輪廓。
13.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述抽吸/控制單元通過多個吸入管道連接到所述流體貯存器以及可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，并且從所述貯存器到所述隔間的流體傳送和經(jīng)由所述出口自所述隔間的流體排出通過將所述輸出信號傳送給所述抽吸/控制單元以及吸入管道閥和流體出口閥而得以調(diào)節(jié)，所述管道閥和流體出口閥響應所述輸出信號而開啟和關閉。
14.如權利要求13的系統(tǒng)，其中所述吸入管道和流體出口是柔韌的管子或軟管，并且其中所述導電傳感墊子包括夾在所述導電傳感墊子頂內(nèi)面和導電傳感墊子底內(nèi)面中間的導電彈性體。
15.如權利要求14的系統(tǒng)，其中所述抽吸/控制單元是泵。
16.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述導電傳感墊子固定到所述床墊的頂面。
17.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述流體是液體。
18.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述流體是氣體。
19.如權利要求14的系統(tǒng)，其中所述流體是液體或氣體。
20.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述枕墊固定到所述床墊的頂面。
21.如權利要求12的系統(tǒng)，其中所述枕墊包括包住所述可膨脹枕墊隔間的彈性墊料。
22.如權利要求1的系統(tǒng)，其中所述床墊包括包住所述可膨脹床墊隔間的彈性墊料。
23.一種用于支承處于基本俯臥位置的對象的裝置，所述裝置包括由框架支承的權利要求1或12的床墊和枕墊系統(tǒng)，其中所述流體貯存器、抽吸/控制單元和微處理器控制器也由所述框架支承。
24.如權利要求23的裝置，其中所述裝置是床、擔架、檢查臺或手術臺。
25.如權利要求1或12的系統(tǒng)，其中所述抽吸/控制單元處于控制裝置的控制下，所述控制裝置合并有所述微處理器并用作質(zhì)量流量控制器，在所述控制裝置中，所述微處理器具有與閥驅動器連通的傳感和信號處理元件，所述閥驅動器操作閥以控制流入和流出所述床墊和枕墊隔間的流體的質(zhì)量流量。
26.如權利要求1或12的系統(tǒng)，其中所述微處理器用由使用者或第三方提供的外部輸入所建立的設定值預先編程以設定期望的流體流速，并因此響應從墊子傳送來的某些信號而確定床墊和枕墊的輪廓。
27.一種支承身體組成部分的方法，包括(a)提供一種可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)，其中所述床墊適于為支承使用者身體而優(yōu)化輪廓，所述床墊包括床墊頂面和床墊底面，所述床墊頂面由導電傳感墊子部分地覆蓋，所述導電傳感墊子具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面以及與所述床墊頂面大體接觸的墊子底外面，所述導電傳感墊子包括導電彈性體薄膜，所述導電彈性體薄膜受到壓縮時顯示出減小的電阻并基本覆蓋所述墊子頂外面；(b)提供一個或多個位于所述床墊內(nèi)的可膨脹床墊隔間，所述隔間是(1)位于所述床墊的頂面和底面之間；(2)連接到流體貯存器以接收流體；以及(3)提供有至少一個處于微處理器控制器控制下的流體出口以排出流體；(c)提供一枕墊，所述枕墊位于所述床墊頂面上，并適于為支承使用者的頭部和頸部而優(yōu)化輪廓，所述枕墊包括用于支承使用者頭部和頸部的頂面以及與所述墊子頂面大體接觸的底面；(d)提供一個或多個位于所述枕墊內(nèi)的可膨脹枕墊隔間，所述隔間是(1)位于所述枕墊的頂面和底面之間；(2)連接到流體貯存器以接收流體；以及(3)提供有至少一個處于微處理器控制器控制下的流體出口以排出流體；以及(e)提供處于微處理器控制器控制下并遠離所述床墊和枕墊定位的抽吸/控制單元，所述抽吸/控制單元連接到流體貯存器以及所述可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，用于將流體從所述貯存器傳送到所述隔間中的一個或多個，其中使用者位于所述床墊頂面和枕墊上，并且所述微處理器控制器(1)與所述墊子電氣接觸，以接收并處理來自所述墊子的電信號，所述電信號隨著使用者位置移動時施加在所述墊子上的壓力變化而變化；(2)根據(jù)預先編程好的指令處理所述信號；以及(3)將輸出信號傳送到所述抽吸/控制單元和流體出口，并且其中，根據(jù)所述輸出信號，流體通過所述抽吸/控制單元從所述貯存器傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間，或是通過流體出口從一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間排出，以相對于使用者在所述床墊和枕墊上的位置而優(yōu)化所述床墊和枕墊的輪廓。
28.如權利要求27的方法，其中所述抽吸/控制單元通過多個吸入管道連接到所述流體貯存器以及可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，并且從所述貯存器到所述隔間的流體傳送和經(jīng)由所述出口自所述隔間的流體排出通過將所述輸出信號傳送給所述抽吸/控制單元以及吸入管道閥和流體出口閥而得以調(diào)節(jié)，所述管道閥和流體出口閥響應所述輸出信號而開啟和關閉。
29.如權利要求28的方法，其中所述吸入管道和流體出口是柔韌的管子或軟管，并且其中所述墊子包括夾在所述墊子頂內(nèi)面和墊子底內(nèi)面中間的導電彈性體。
30.如權利要求27的方法，其中所述抽吸/控制單元是泵。
31.如權利要求27的方法，其中所述導電傳感墊子固定到所述床墊的頂面。
32.如權利要求27的方法，其中所述流體是液體或氣體。
33.如權利要求27的方法，其中所述枕墊固定到所述床墊的頂面。
34.如權利要求27的方法，其中所述枕墊包括包住所述可膨脹枕墊隔間的彈性墊料。
35.如權利要求27的方法，其中所述床墊包括包住所述可膨脹床墊隔間的彈性墊料。
36.如權利要求27的方法，其中所述抽吸/控制單元處于控制裝置的控制下，所述控制裝置合并有所述微處理器并用作質(zhì)量流量控制器，在所述控制裝置中，所述微處理器具有與閥驅動器連通的傳感和信號處理元件，所述閥驅動器操作閥以控制流入和流出所述床墊和枕墊隔間的流體的質(zhì)量流量。
37.如權利要求27的方法，其中所述微處理器用由使用者或第三方提供的外部輸入所建立的設定值預先編程以設定期望的流體流速，并因此響應從墊子傳送來的某些信號而確定床墊和枕墊的輪廓。
38.一種可調(diào)節(jié)的床墊和枕墊系統(tǒng)，包括(a)適于為支承使用者身體而優(yōu)化輪廓的床墊，所述床墊包括床墊頂面和床墊底面，所述床墊頂面由一傳感墊子部分地覆蓋，所述傳感墊子具有用于容納并支承使用者身體的墊子頂外面以及與所述床墊頂面大體接觸的墊子底外面，所述墊子包括彈性體傳感薄膜，所述彈性體傳感薄膜部分地覆蓋所述墊子頂外面并且當受到壓縮時傳送傳感信號；(b)一個或多個位于所述床墊內(nèi)的可膨脹床墊隔間，所述隔間位于所述床墊的頂面和底面之間并連接到流體貯存器以接收或排出流體；(c)枕墊，所述枕墊位于所述床墊的頂面上，并適于為支承使用者的頭部和頸部而優(yōu)化輪廓，所述枕墊包括用于支承使用者頭部和頸部的頂面以及與所述床墊頂面大體接觸的底面；(d)一個或多個位于所述枕墊內(nèi)的可膨脹枕墊隔間，所述隔間位于所述枕墊的頂面和底面之間并連接到流體貯存器以接收或排出流體；(e)處于微處理器控制器控制下并遠離所述床墊和枕墊定位的抽吸/控制單元，所述微處理器控制器與所述墊子電氣接觸，以接收來自所述墊子的傳感信號并將該傳感信號處理成電信號，所述抽吸/控制單元連接到流體貯存器以及所述可膨脹床墊隔間和可膨脹枕墊隔間，用于將流體從所述貯存器傳送到所述隔間中的一個或多個以及將流體從所述隔間中的一個或多個排出到所述貯存器，其中，當使用者側躺在床墊和枕墊上時，所述微處理器控制器(1)接收來自所述傳感墊子的輸入傳感信號并將其處理成電信號，所述輸入傳感信號隨著使用者位置移動時施加在所述傳感墊子上的壓力變化而變化；(2)根據(jù)預先編程好的指令處理這些信號；以及(3)將輸出信號傳送到所述抽吸/控制單元，并且其中根據(jù)所述輸出信號，流體通過所述抽吸/控制單元從所述貯存器傳送到一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間，或是通過所述抽吸/控制單元從一個或多個可膨脹床墊隔間或可膨脹枕墊隔間排出到所述貯存器，以相對于使用者在所述床墊和枕墊上的位置而優(yōu)化所述床墊和枕墊的輪廓。
39.如權利要求38的系統(tǒng)，其中所述傳感墊子采用紅外傳感器、超聲檢測器、數(shù)字圖像掃描儀、導電彈性體薄膜或導電硅橡膠中的任一個將輸入傳感信號從所述傳感墊子傳送到所述微處理器控制器。
40.如權利要求38的系統(tǒng)，其中所述墊子包括與一片位于使用者下方的金屬箔相結合的感應系統(tǒng)，并且其中所述金屬箔的位移改變了電感線圈的自感應系數(shù)，從而使LC回路的諧振頻率遠離振蕩器的調(diào)諧頻率并抑制由振蕩器傳遞給放大器的信號，以確保正確處理并適當檢測信號。
41.如權利要求38的系統(tǒng)，其中所述墊子包括與微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元相互連接的電容陣列，并且其中所述微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元提供給所述電容陣列一由驅動電流得到的合適的振蕩器，并同時檢測所述電容陣列內(nèi)的由電介質(zhì)位移引起的電容值的變化，所述陣列內(nèi)的電介質(zhì)位移是由使用者身體的電介質(zhì)的接近或缺乏而造成的。
42.如權利要求38的系統(tǒng)，其中所述微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元包括電源、驅動器/傳感器電路、比較/校準邏輯電路、系統(tǒng)互連整合電路和警告產(chǎn)生電路。
43.如權利要求42的系統(tǒng)，其中所述微處理器控制器控制下的抽吸/控制單元包括用于與護士呼叫系統(tǒng)互連的護士呼叫繼電器電路。
44.如權利要求42的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括接近感應的非壓縮電介質(zhì)位移傳感機構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的可調(diào)節(jié)的床墊(1)和枕墊(5)系統(tǒng)以及有關方法，在該方法中，位于床墊(1)的頂面(1A)上的傳感墊子(2)根據(jù)使用者的位置影響微處理器控制的床墊(1)和枕墊(5)輪廓的優(yōu)化。在一個實施例中，本發(fā)明的新的可調(diào)節(jié)的床墊(1)和枕墊(5)系統(tǒng)通過使用多種傳感技術提供了實時的輪廓優(yōu)化，這些傳感技術使該系統(tǒng)在例如醫(yī)院關鍵護理設施的環(huán)境中特別有用，在這些場合中使用者在床墊(1)和枕墊(5)上的合適位置會對使用者的健康十分重要。
文檔編號A47C31/12GK1777381SQ200480006318
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權日2003年3月12日
發(fā)明者黃鐵誠, 張華才, 希姆·F·候, 黃少基 申請人:鎮(zhèn)泰有限公司, 黃少基