智能床系统

技术领域

本申请涉及床系统，特别是涉及被配置为位于床架上的倾斜床设备、可充气气囊系统、传感器垫系统、支撑栏系统和床系统。

本发明的实施例特别适于与诸如医院或诊所等治疗场所内的患者一起使用。然而，应当理解，本发明可应用于更广泛的环境和其它应用中，例如，用于家庭场所中的日常用户。

背景技术

医院和治疗场所内的患者经常受各种并发症的折磨，例如，跌落和褥疮。这些不仅对受伤患者而言是经常发生的事件，而且对暂时或永久性残疾的人及社会资深成员也是如此。这些问题本身是继发性的，因为它们并不是造成人身伤害的最初原因，而是由于人的情况或治疗环境的复杂化引起的。然而，它们是最重要的，因为它们经常会发生，并导致患者受伤，延长医院恢复时间，甚至导致死亡。

除了这些并发症可导致的个人困难以外，它们还会给医疗保健系统带来额外负担，导致医疗成本增大，并减少需要护理的其他人的资源。

目前，使用复杂的病床系统并结合专业人员的定期监护来解决诸如跌落和褥疮等可预防问题。所需设备费用高昂且维护起来很复杂。此外，在初级或二级医疗保健人士在场的情况下，操作和监护通常需要较长时间。

此外，由于一系列疾病的原因，全世界有数百万人睡眠不足或失眠。然而，目前，监测人在睡眠期间的诸如运动、呼吸和心率等参数，在睡眠实验室研究的情况下，是昂贵且费时费力的；而在家庭监测或可穿戴设备的情况下，则是侵入性的，而且不准确，仅仅是估算。

整个说明书中对背景技术的任何讨论绝不应被认为是承认该技术是本领域众所周知的或构成本领域公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种可倾斜的床设备，其被配置成位于床架上，该床设备包括：

基座，用于与所述床架或其床垫支撑地接合；

支撑臂，其铰接附接至所述基座且适于接合用于支撑使用者的支撑基底；及

致动系统，其被配置成在多个预定角度位置之间相对于所述基座选择性地旋转所述支撑臂。

在一些实施例中，所述基座包括至少一个沿纵向延伸的基座构件，其至少部分地沿所述床架的长度延伸。在一些实施例中，所述支撑臂包括至少一个沿纵向延伸的支撑构件，其至少部分地沿所述床架的长度延伸。优选地，所述基座包括多个纵向延伸基座构件，其至少部分地沿所述床架的长度延伸。优选地，所述支撑臂包括多个纵向延伸支撑构件，其至少部分地沿所述床架的长度延伸。

在一些实施例中，所述支撑臂包括多个基本为平面的支撑面板，其可与所述纵向延伸支撑构件可释放地接合。在一些实施例中，所述平面支撑面板包括位于一侧上的接合孔和位于另一侧上的接合突起，所述接合孔被配置成接收相邻支撑面板上的相应的接合突起。

在一些实施例中，所述多个纵向延伸基座构件的至少一个子集的长度可沿纵向调节。在一些实施例中，所述多个纵向延伸基座构件的至少一个子集的长度可伸缩调节。

在一些实施例中，所述基座包括三个平行设置的纵向延伸基座构件，并且，所述支撑臂包括三个平行设置的纵向延伸支撑构件。在一些实施例中，两个外部基座构件的长度可伸缩调节。

在一些实施例中，所述致动系统安装在位于两个外部基座构件中间的中央基座构件上，并且，所述致动系统机械连接位于两个外部支撑构件中间的中央支撑构件。

在一些实施例中，所述基座包括在所述床架的整个宽度上于所述多个纵向延伸基座构件之间沿横向延伸的横向基座构件，并且，所述支撑臂包括在所述床架的整个宽度上于所述多个纵向延伸支撑构件之间沿横向延伸的横向支撑构件。

在一些实施例中，所述横向基座构件和所述横向支撑构件的长度可沿横向调节。优选地，所述横向基座构件和所述横向支撑构件的长度可伸缩调节。

在一些实施例中，所述基座通过带子与所述床架接合。

在一些实施例中，所述两个外部基座构件包括沿竖直方向延伸的脚部，用于支撑性地接合所述支撑基底的一端。在一个实施例中，所述支撑基底为床垫。在另一实施例中，所述支撑基底为空气气囊，其包括多个可单独充气的单元。优选地，多个所述单元在所述床架的表面上沿横向布置。优选地，多个所述单元布置在两个或更多个垂直层上。

在一些实施例中，所述致动系统包含电动线性致动器，其被配置成线性地延伸或缩回连接在所述基座与所述支撑臂之间的致动器臂。

根据本发明的第二方面，提供一种可充气气囊系统，其包含：

多个可充气单元；及

气体输送系统，用于选择性地将气体自气体供应源输送至所述单元，所述气体输送系统包含：

一个或多个泵，其与所述气体供应源连接；

多个气体供应管线，其连接在所述一个或多个泵与所述多个可充气单元的至少一个子集之间；

多个电致动阀(electrically actuatable valves)，其设置在所述多个气体供应管线中的各自的管线上，可响应于电控制信号，用于选择性地打开或关闭所述阀以将气体输送至所述可充气单元；及

充气微控制器，其被配置成产生所述电控制信号。

在一些实施例中，所述多个可充气单元按组划分，每个组具有相应的电致动阀，其被配置成沿着共同的气体供应管线向该组内的每个单元供应气体。在一些实施例中，组内的可充气单元的至少一个子集被压力阀分开，该些压力阀可在第一单元达到预定压力阈值时使气体自该第一单元流至第二单元。在一些实施例中，每个单元包括相应的电致动阀，用于沿着相应的气体供应管线接收气体，使得每个单元可独立地充气。

在一些实施例中，所述多个可充气单元被划分成垂直分布的层。在一些实施例中，所述多个可充气单元被划分成二维水平单元阵列。优选地，所述多个可充气单元被划分成三维单元网格。

在一些实施例中，所述充气微控制器响应于一个或多个重量或压力传感器，所述重量或压力传感器被配置成感测位于所述可充气单元上的对象的重量或压力。

在一些实施例中，所述微处理器响应于用户输入产生所述电控制信号。所述用户输入可包括自远程控制设备接收到的无线信号。所述用户输入还可包括语音指令。

在一些实施例中，所述充气微控制器响应于CPR超控信号对所有可充气单元放气。

在一些实施例中，所述可充气气囊系统包含位于所述多个可充气单元下面的刚性层。

在一些实施例中，所述可充气单元的至少一个子集包含内部电敏感阀或内部压力敏感阀，其允许气体在相邻单元之间流动。

优选地，所述气体为空气。

在一些实施例中，所述可充气气囊系统包含接合带，其被配置成将所述可充气气囊系统与床垫或床架接合。

根据本发明的第三方面，提供一种用于床的传感器垫系统，该传感器垫系统包含：

包含压电材料的第一层，所述压电材料被多个导电元件包围，所述导电元件被配置成响应于施加的压力产生第一压力信号；

包含多个空间分布的传感器的第二层，所述传感器被配置成响应于施加的力产生第二压力信号；及

传感器微控制器，其与所述导电元件和所述传感器进行电气通信，以处理所述第一压力信号和所述第二压力信号，产生表示压力在所述传感器垫上的空间分布的压力数据。

在一些实施例中，所述传感器垫系统包含位于所述第一层和所述第二层之间的凝胶材料。

在一些实施例中，所述多个传感器包括力敏电阻器、应变仪、负荷传感器、电容换能器和/或拉伸传感器中的一种或多种。

在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据确定躺在所述传感器垫系统上的对象的位置。

在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据确定躺在所述传感器垫系统上的对象的运动模式。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据确定躺在所述传感器垫系统上的对象的运动模式。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据确定躺在所述传感器垫系统上的对象的生理信号。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据预测躺在所述传感器垫系统上的对象的潜在褥疮。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据检测躺在所述传感器垫系统上的对象的潜在掉落事件。

在一些实施例中，所述传感器垫系统包含第三层，其包含一个或多个嵌入式湿度传感器。

在一些实施例中，所述传感器垫系统包含用于将所述压力数据传输至远程数据库的通信模块。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成基于所述压力数据产生第三方警报。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成将所述压力数据传输至本发明第二方面的可充气气囊系统的充气微控制器，并且，所述电控制信号是基于所述压力数据。在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成自本发明第二方面的可充气气囊系统的充气微控制器接收电控制信号，并且，所述压力数据是基于接收到的电控制信号产生的。

在一些实施例中，所述传感器垫系统的传感器微控制器与所述可充气气囊系统的充气微控制器是同一个。

在一些实施例中，所述生理信号包含所述对象的心率。在一些实施例中，所述生理信号包含所述对象的呼吸率。在一些实施例中，所述生理信号通过对所述压力数据执行频谱分析得到。

在一些实施例中，所述微处理器适于基于所述压力数据对对象健康状况进行预测。所述健康状况可包含睡眠呼吸暂停。所述健康状况还可包含心脏骤停。所述健康状况还可包含癫痫。

在一些实施例中，所述第二层包含温度计和/或紫外传感器中的一个或多个。

在一些实施例中，所述传感器垫系统包含照相机、UV检测器或雷达波束发生器装置中的一个或多个。

在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成连接至基于云的系统，该系统利用机器学习算法基于所述压力数据不断改进对褥疮检测的警报。

在一些实施例中，所述传感器微控制器被配置成连接至基于云的系统，该系统利用机器学习算法执行以下一项或多项：

·基于所述压力数据不断改进对掉落检测的警报。

·基于所述压力数据不断改进对与较低呼吸率相关联的不利状况的警报。

·基于所述压力数据不断改进对与心率波动相关联的不利状况的警报。

·基于所述压力数据不断监测睡眠模式。

根据本发明的第四方面，提供一种床系统，其包含：

根据第一方面的可倾斜的床设备；

根据第二方面的可充气气囊系统；及

根据第三方面的传感器垫系统。

在一些实施例中，所述床系统包含麦克风，用于从使用者接收语音指令，并且，所述传感器微控制器或充气微控制器适于执行语音识别以将所述语音指令转换为相应的用于控制所述致动系统与电致动阀之一或其二者的控制指令。

在一些实施例中，所述床系统包含一个或多个覆盖片材，其在所述床系统上延伸以通过一个或多个接合结构将所述系统固定至床架上，其中，所述一个或多个覆盖片材可用作使用者的常规床单。

在一些实施例中，所述充气微控制器或传感器微控制器与用于接收用户输入指令的远程控制设备进行电气或无线通信。

在一些实施例中，所述充气微控制器或传感器微控制器响应于用户输入指令控制所述可倾斜床设备的致动系统。

在一些实施例中，所述床系统包括扬声器系统，其被配置成将音频信息传达给使用者。

在一些实施例中，所述床系统包含一个或多个电端口，用于连接电子设备和/或对电子设备充电。

根据本发明的第五方面，提供一种用于床的支撑栏系统，所述支撑系统包含：

用于与床架接合的接合结构；

安装在所述接合结构上的支撑栏；

自所述接合结构向下延伸的一条或多条支撑腿，所述支撑腿的长度可调节以与与床相邻的地板相接合，从而将所述支撑栏保持在可操作位置上。

在一些实施例中，所述一条或多条支撑腿的长度可伸缩调节。优选地，所述一条或多条支撑腿的长度可响应于控制信号以电子方式可伸缩调节。

在一些实施例中，所述支撑栏的高度可调节。优选地，所述支撑栏的高度可伸缩调节。

在一些实施例中，所述支撑栏可通过铰接接头在可操作位置与折叠位置之间相对于所述接合结构转动。优选地，所述支撑栏可响应于控制信号以电子方式转动。在一些实施例中，所述支撑栏在所述可操作位置上基本沿垂直方向延伸。

在一些实施例中，所述接合结构包含接合臂，其基本沿水平方向延伸以定位在床的床垫下面。

在一些实施例中，所述一条或多条支撑腿自所述床向下且向外延伸。优选地，所述支撑栏系统包含两条支撑腿。

在一些实施例中，所述接合结构可在可操作位置与折叠位置之间转动。

根据本发明的第六方面，提供一种床垫，用于与第二方面的可充气气囊系统一起使用，该床垫在底部与所述多个可充气单元相对应的位置处具有一系列切口或穿孔。

附图简要说明

下面将参照附图仅以示例方式描述本发明的示例性实施例，附图中：

图1为包括多个互操作或独立部件的智能床系统的分解图；

图2为可倾斜床设备位于床架与床垫之间的床的立体分解图；

图3为安装在床架与床垫之间的操作位置上的如图2所示的可倾斜床设备的透视图；

图4为安装在床架与床垫之间的操作位置上的如图2和图3所示的可倾斜床设备的立体图；

图5为示出于部分倾斜位置上的如图2-图4所示的可倾斜床设备的前视图；

图6为如图5所示的处于部分倾斜位置上的可倾斜床设备的侧视图；

图7为如图5和图6所示的处于部分倾斜位置上的可倾斜床设备的底视图；

图8为如图5-图7所示的处于部分倾斜位置上的可倾斜床设备的立体图；

图9为如图5-图8所示的处于部分倾斜位置上的可倾斜床设备的替代立体图，其示出了致动系统的放大插图；

图10为可倾斜床设备的分解图，其中的插图示出了致动系统的接头；

图11为在几乎完全倾斜位置上的可倾斜床设备的立体图，其示出了铰接接头的放大插图；

图12A为图11中示出的铰接接头的承座的前视图；

图12B为图12A所示的承座的立体图；

图13为可倾斜床设备的立体图，其示出了自基座构件伸出的位于伸出位置上的可伸缩臂；

图14为可倾斜床设备的立体图，其示出了横向基座构件和横向支撑构件的横向可调节性，以调节设备宽度；

图15为可倾斜床设备的平面图，其示出了横向基座构件和横向支撑构件的横向可调节性，以调节设备宽度；

图16为用于图1所示智能床系统的传感器垫系统的分解图；

图17为图16所示的传感器垫系统的剖视图，其示出了跨压电材料层延伸的导电元件的网格结构；

图18为图16和图17所示的传感器垫系统的侧视立体图，其示出了该系统的不同层；

图19示出了两个以垂直阵列延伸的导电元件子层的平面图，这两个子层构成图16-图18所示的传感器垫系统的一部分；

图20为图16-图19所示的传感器垫系统的压力传感器层的平面图，该压力传感器层内嵌有传感器阵列；

图21为用于图1所示智能床系统的可充气气囊系统的立体图；

图22为图21所示的可充气气囊系统的剖视图，其示出了气体输送系统；

图23为具有多个可移除支撑面板的替代可倾斜床设备的立体图；

图24为处于展开状态的如图23所示可倾斜床设备的立体图，其中，该设备安装有额外的支撑面板；

图25为用于床的支撑栏系统的立体图；

图26为图25所示的支撑栏系统的前视图；

图27为位于床架与床垫之间的可操作位置上的如图25和图26所示的支撑栏系统的侧视图；

图28为图22和图23所示的可充气气囊系统的第一示例性轮廓的侧视图；

图29为图28所示示例性轮廓的立体图；

图30为图22和图23所示的可充气气囊系统的第二示例性轮廓的侧视图；

图31为图30所示示例性轮廓的立体图；

图32为图28和图29所示的第一示例性轮廓的侧视图，其示出了示例性尺寸；及

图33为图22和图23所示的可充气气囊系统的平面图，其示出了可充气单元或单元组的示例性尺寸。

具体实施方式

首先参照图1，其示出了智能床系统100的分解图。床系统100包括多个不同的组成部分，其可与现有的常规床架102和/或床垫104一起运作或可独立于与其运作。在此将参照诸如医院、诊所、疗养院或其它护理场所等治疗场所中床的可改造系统来描述床系统100。由此，在本文中，系统100的使用者将被称为“患者”。然而，应当理解，床系统100可具有更广泛的应用，例如，在家庭环境中供日常消费者使用。因此，更普遍地说，可将患者简称为本系统的“使用者(或用户)”。

床系统100包括可倾斜的床设备200(如图2-图15所示)，其被配置为位于现有的床架102或床垫上，提供患者或使用者的选择性倾斜/斜倚。可倾斜的床设备200适于支撑床垫104或其它支撑结构，用于以期望位置支撑患者/使用者。图23和图24示出了一替代实施例中的可倾斜的床设备800。

床系统100还包括传感器垫系统300(如图16-图20所示)，其适于位于床垫104上。传感器垫系统300包括多个不同的层(如下文中所述)，用于感应患者的姿势和运动。

床系统100还包括可充气气囊系统400(如图21和图22所示)，其具有多个可充气单元，用于选择性地调节使用床系统100的患者/使用者的姿势或其所承受的压力。

床系统100还包括支撑系统900(如图25-图27所示)，用于支撑床上的使用者。

最后，系统100包括用于执行与系统100相关联的各种控制和数据处理操作的微控制器600，如下文中所述。用于系统100的各种控制的用户输入可由遥控器700提供，该遥控器700与微控制器600数据连通。

接下来将对床系统100的各个组成部分进行说明。

可倾斜的床设备

参照图2-图15，其示出了可倾斜的床设备200的各种视图。如图2-图4所示，设备200被配置成位于床垫104下方的床架102上。当安装在床架102与床垫104之间的操作位置上时，设备200在很大程度上是不可见的，如图4所示。

参照图5-图9，设备200包括基座202，用于与床架102或其床垫支撑性地接合。床架102可以是常规床或可调节的床，如病床。支撑臂204通过下文所述的铰接连接件铰接式地附接至基座202，适于接合用于支撑使用者的支撑基底，例如床垫104或气囊系统(如下文中所述)。基座202包括三个平行设置的沿纵向延伸的基座构件206、207和208，在安装设备200时，这三个基座构件至少沿床架长度的一部分延伸。类似地，支撑臂204包括三个平行设置的沿纵向延伸的支撑构件210、211和212。支撑构件210-212和基座构件206-208在横跨所述床架的横向尺寸上基本上均匀地间隔开。支撑构件210-212在横向尺寸上位于与基座构件206-208相对应的位置上。

在其它实施例中，基座202和/或支撑臂204包括至少一个基座构件，并且可包括大量(例如，10个)板条形式的纵向延伸构件。在一个实施例中，基座202和/或支撑臂204由单个构件形成，该构件大体上为平面的，并横跨相关联床架的宽度的至少一半延伸。在其它实施例中，基座202和/或支撑臂204可包括多个成角度的横向构件或其它类似的支撑结构。

基座202包括横向基座构件214，其在基座构件206-208之间沿横向在床架的整个宽度上延伸。类似地，支撑臂204包括横向支撑构件216，其在支撑构件210-212之间沿横向在床架的整个宽度上延伸。横向基座构件214可借由螺钉、螺栓、点焊、铆钉或其它紧固装置或方式固定至纵向延伸的基座构件206-208。类似地，横向支撑构件216可借由螺钉、螺栓、点焊、铆钉或其它紧固装置或方式固定至纵向延伸的支撑构件210-212。

在其它实施例中，基座202和/或支撑臂204可包括多个横向延伸构件，例如，杆或板条，其在不同的点处连接或邻接纵向延伸构件。

现在参照图23和图24，其示出了一替代性实施例可倾斜的床设备800。设备200中的相应特征在设备800中用相同附图标记表示。在该实施例中，支撑臂204包括多个基本上为平面的支撑面板802-804，该些支撑面板与纵向延伸支撑构件和横向支撑构件216可释放地接合。在设备800中，包括另一横向支撑构件808，其在支撑臂204与基座202之间延伸。支撑面板802-804能够可滑动地插入横向构件216和808的C形通道凹槽或其它导引结构中，其中，横向构件216和808用作面板802-804的框架。如图24所示，平面支撑面板802-804包括位于一侧上的接合孔(未示出)和位于另一侧上的接合突起(例如，810)。该些接合孔被定位并配置成当与相邻支撑面板彼此滑动接合时，接收相邻支撑面板的相应的接合突起，如图24所示的嵌图所示。类似地，纵向构件210-212包括用于滑动接合支撑面板802-804的接合孔(例如，812)。

由于基座202和支撑臂204可横向延伸，因此，可以模块化方式添加不同宽度的其它支撑面板(例如，面板804)，以适应设备800的可调节宽度。应当理解，支撑面板的大小和数量在不同实施例中可发生变化。还应当理解，在其它实施例中，支撑面板可以与床板类似的方式沿横向构件216和808的长度在间隔开的位置处与横向构件216和808接合。

支撑面板可由任何刚性或半刚性材料制成，例如，塑料(如，亚克力或PVA)、金属或木材。在操作中，支撑面板802-804为放置在设备800上的床垫或其它支撑基底提供额外支撑，以更好的支撑使用者。

如图9所示，设备200包括致动系统218，其被配置成在多个预定角向位置之间相对于基座202选择性地旋转支撑臂204，以在床上以不同倾斜角度支撑使用者。优选地，致动系统218被配置成在0度(对应于俯卧或仰卧位置)至90度(对应于坐直位置)的角度范围内支撑使用者。致动系统218包括液压臂220，其一端相邻于横向基座构件214安装至中央基座构件207，并且，其另一端相邻于连接支撑构件211与基座构件207的铰接接头222机械连接至中央支撑构件211。液压臂220包括伸缩式构件，其长度可选择性地进行调节以使支撑臂204相对于基座202成角度地倾斜。

液压臂220通过如图10所示的铰链机构安装至基座构件207和支撑构件211。液压臂220通过铰链机构226安装至基座构件207，其中，该铰链机构226具有突出的凸缘228，凸缘228上具有相应的孔用于接收锁紧螺钉230。螺钉230通过凸缘228突出进入液压臂220上的相应的孔(未示出)，以使用锁紧螺母(未示出)将液压臂220可旋转地固定至基座构件207。液压臂220通过铰接机构232以类似方式固定至支撑构件211，其中，该铰接机构232具有一对相同的凸缘234和236。每个凸缘包括相应的孔，用于接收锁紧螺钉(未示出)，以使用锁紧螺母(未示出)将液压臂220可旋转地固定至支撑构件211。固定就位后，液压臂220的一端238邻接支撑构件211的内表面，提供足够大的力将支撑臂204保持在期望的倾斜位置上。

在替代实施例中，液压臂220可通过常规紧固装置或方式安装至基座构件214和支撑构件211，例如，螺钉、螺栓、点焊或铆钉。

图10还示出了用于形成基座202和支撑臂204的各种构件中的一种优选方式。具体而言，纵向构件206-208和210-212是由C型截面通道构件形成，横向构件214和216是由L形构件形成。这些构件中的每个构件优选由刚性但质轻的材料形成，例如，铝合金6060。这是一种质轻的中等强度的可热处理的合金。C型截面通道设计为纵向构件(其是主要承重构件)提供了额外的强度，以承受更大的重量，同时可减小装置本身的总重量。在其它实施例中，更高级的型号可使用更昂贵的材料，如钛、钢或碳纤维。此外，在一些实施例中，所述各构件可由更坚固的结构形成，例如，具有正方形横截面的构件。

如图6、图8和图9所示，致动系统218还包括电动线性致动器224，其被配置成或用于响应于由相关联微控制器600(参见图1)提供的致动信号线性地延伸或缩回液压臂220。该致动信号可包括一系列电压信号之一，其使线性致动器224在多个预定位置之间移动液压臂220，以使支撑臂204相对于基座202以多个角向位置之一倾斜。线性致动器224的行程长度被设计成将使用者升至90度的最大高度。90度倾斜特别重要，因为其可使中风患者进食时不会呛到或窒息。

在一些实施例中，致动系统218包括自动强度弹簧(未示出)，其附接在线性致动器224的后面。该弹簧用于在应急电源关闭的情况下控制线性致动器224的释放，同时通过将装置的杠杆作用更有效地转化为运动而使力最小化。在其它实施例中，可使用不同类型的机电致动器来代替线性致动器224。

现在参照图11和图12，其详细示出了铰接接头222。铰接接头包括承座240，其具有大体呈圆形的孔242，其用于接收相应的铰接销244，其中，该铰接销244在支撑构件211的C型截面通道之间延伸。如图11中的嵌图所示，承座240安装在基座构件207的C型截面通道内，部分转移支撑构件211的重量和支撑臂204上的相关联载荷的重量，同时促进支撑构件211的旋转运动。类似铰接接头位于基座构件206与支撑构件210之间及基座构件208与支撑构件212之间。

现在参照图13，为了适应不同长度的床垫(或其它支撑基底)，基座构件206和208的长度可沿纵向调节，包括相应的延伸臂246和248。延伸臂246和248沿着构件206和208的长度朝着床架脚部的方向可伸缩延伸。在其它实施例中，基座构件207的长度也可伸缩地延伸。

如图13中的嵌图A所示，延伸臂246和248包括类似的C型截面通道结构，但具有略微更宽的通道，由此能够可伸缩地套在基座构件206和208周围。内部锁定机构253可将向下延伸的锁定销(未示出)致动至延伸臂246上的多个沿纵向间隔开的锁定孔(未示出)之一中，以将延伸臂246锁定在特定的纵向位置上。延伸臂248存在类似的锁定机构。在其它实施例中，锁定机构253包括弹簧锁或其它类型的锁定或锁止装置。

如图13中的嵌图B所示，延伸臂246和248包括可向上旋转的脚部250和252，以邻接床垫(或其它支撑基底)的一端部。脚部250和252可绕各自的铰接接头254和256在位于基座构件206和208的通道内的缩回位置与竖直操作位置(如图13所示)之间转动。在该操作位置上，脚部250和252用作用于支撑设备200的支撑臂204上的床垫(或其它支撑基底)的纵向支撑点。

现在参照图14和图15，为了适应不同宽度的床垫(或其它支撑基底)，横向底座构件214和横向支撑构件216的长度可沿横向可伸缩地调节。具体而言，横向支撑构件216包括中间部258、260，其由C形截面通道结构形成，且适于在构件216的L形结构内沿横向滑动，以调节横向支撑构件216的总宽度。如图所示，中间部258和260包括多个沿纵向间隔开的孔(如，262和264)，该些孔可与横向支撑构件216的剩余部分上的相应的孔(如，266和268)对准，适于接收各自的锁定销(未示出)，以将各部分以固定宽度锁定就位。将类似的调节方式提供给横向基座构件202，其具有类似的中间部和孔(未示出)。

上述可倾斜的床设备200能够以紧凑型布置贮存：将脚部250和252旋转至其缩回位置上；延伸臂套在相应的基座构件206和208内；横向支撑构件和横向基座构件沿横向缩回至其最小位置上；并且，支撑臂204靠在底座202上。在该位置上，设备200占用的空间非常小，可贮藏在床下或壁橱内。

在使用设备200时，先将其放在现有常规床的床架或床垫上(放在床垫顶部或下面(如图2所示))。然后，调节横向基座构件214和横向支撑构件216的横向长度(如图14和图15所示)并将其锁定就位，以适应现有床架或床垫的宽度。将横向构件锁定就位后，自基座构件206和208滑动延伸延伸臂246和248并将其锁定，向上旋转脚部250和252至操作位置上。之后，即可将床垫或可充气气囊系统(如下文中所述)或其组合等支撑基底置于设备200的顶部。脚部250和252沿纵向支撑床垫或基底，防止其沿纵向滑动。

还可以包括其它接合装置，以将设备200牢固地支撑在床架上。在一个实施例中，一个或多个可调节带或弹性带可与基座202和/或床架接合以将设备200固定到床架上。优选地，提供多带式系统，其在多个点处将该设备附接到任意床架上，以使力的传递最大化。该些带子优选由柔软的织物材料形成，以将患者的不适感最小化。类似地，可使用接合装置(如，带子)将床垫或支撑基底固定到设备200上。

在另一实施例中，可使用具有弹性支出(elastic outlays)、Velcro或其它材料的覆盖片材借由附接在基座202上的合适的挂环和钩子将片材向下附接到设备200上。这种片材不仅可以将设备200固定在床架上，而且更换片材也很简单。

在还一实施例中，可提供床垫粘钩，用于将设备200连接到位于其上的床垫上。在另一实施例中，可生产定制床垫，其借由内置的钩子附接到设备200上。

在使用常规床的操作中，设备200可将常规床转变为可负担得起的昂贵病床的替代品。与下文所述的其它组成部分结合，设备200可作为智能床系统进行操作，从而至少克服上文所述的部分问题。例如，设备200可使残疾患者易于四处走动。

线性致动器224可通过微控制器600进行控制，从而允许使用者(如，医生、临床医生或患者)控制支撑臂204的倾斜角度。用户输入可由来自于遥控器700或控制面板的电信号或无线信号、或来自于由麦克风接收并由微控制器600处理的语音指令的电信号或无线信号来提供。例如，使用者可提供听得见的指令，如“床向上(bedup)”、“床向下(beddown)”、“床完全向上(bed fullyup)”、“床完全向下(bed fully down)”和“停止(stop)”。出于安全目的，微控制器600还可允许语音识别以识别特定使用者。在一些实施例中，微控制器600与使用者/患者的智能手机(通过蓝牙、Wi-Fi等)进行无线通信，用户输入可通过软件应用程序提供来控制设备200。

微控制器600还能够基于从下文所述的传感器系统中的传感器获得的输入向线性致动器224提供控制信号。微处理器600可包括用于自遥控装置或相关联的传感器系统收集各种数据的通信设备，并且可提供API，通过API可将输入提供给线性致动器224。所述通信设备可通过蓝牙、红外、Wi-Fi、Li-Fi和各种其它通信协议中的一种或多种以及通过与设备200的直接连接促进数据通信。

微控制器600也可以与相关联的数据或电话网络集成，以实现对医护人员和其它方的语音呼叫。微控制器600还可充当患者方的中继点，以连接医护人员或第三方，如家庭成员。这样可使诸如家庭成员之类的其它各方通过手机、平板、笔记本电脑或其它设备使用专用软件应用程序来监视患者状态。

微控制器600和线性致动器224由与市电电源和/或电池模块的电连接(未示出)供电。

微控制器600的其它功能将在下文中进行描述。

在一些实施例中，线性致动器224可进行手动超控，支撑臂204可借由棘轮-曲柄或滑轮系统进行手动倾斜。这样使得可在不通电(例如，停电期间)或电池电量耗尽时进行手动干预。可提供手动CPR超越控制，其释放所有电子控制将患者置于俯卧姿势上。

如下文中所述的，可倾斜床设备200可与传感器垫系统300、可充气气囊系统400和微控制器600结合操作，从而提供智能床系统100。

患者传感器系统

现在参照图16-图20，其示出了传感器垫系统300，用于检测使用者在床上的姿势和运动。传感器垫系统300适于直接定位在使用者下面或床垫或其它支撑基底(如下文所述的可充气气囊系统)下面。传感器垫系统300可位于上文所述的设备200的支撑臂204上。

如图16所示，传感器垫系统300包括压电感应层302，压电感应层302包括压电材料304，该压电材料304被多个导电元件306和308包围。压电感应层302由三个单独的子层构成，即压电材料304及上、下导电元件306和308构成。操作时，这三个子层粘附在一起形成如图18所示的单个层。压电感应层302被配置成响应于躺在传感器垫系统300上的使用者施加的压力产生第一压力信号。

系统300还包括压力传感器层310，其包括多个空间分布的传感器(例如，312)，该些传感器被配置成响应于施加的力产生第二压力信号。这些传感器可以是力敏电阻器、应变仪、负荷传感器、电容换能器和/或拉伸传感器中的一种或多种，其被设计成提供关键位置的位置输入，并对上述压电层进行校准。传感器层310内可嵌有其它传感器，例如，温度计、紫外(UV)线检测器中的一种或多种。

如图16所示，系统300还包括通过电线与导电元件306和308及传感器312进行电气通信的传感器微控制器600。在替代实施例中，导电元件306和308及传感器312能够与微控制器600以无线方式进行通信。

微控制器600被配置成接收和处理所述第一和第二压力信号，以产生指示传感器垫上的压力的空间分布的压力数据。特别地，微控制器600被配置成基于所述压力数据确定躺在传感器垫系统上的对象的姿势和运动模式。优选地，微控制器600能够产生随时间变化的压力数据，以进行依时性历史分析，例如，患者运动模式。基于此，可进行进一步的高等分析，如下文中所述。

虽然描述的微控制器600与上文中针对设备200描述的微控制器相同，但是，应当理解，在一些实施例中，对于智能床系统100的不同组成部分，可使用单独的微控制器。在一些实施例中，单独的计算机设备可代替微控制器600。

系统300还包括位于压电感应层302与压力传感器层310之间的凝胶层314和位于导电元件308(相邻于床垫或支撑基底)上面的另一凝胶层316。这些凝胶层可以增加转移至传感器并增大用户舒适度的重量(以及拉伸)的转移和分布。凝胶层314还可用于转移压力传感器层310的可集中在高要求区域(例如，褥疮区域中的髂骨/髋骨)周围的位置。

参照图16、图17和图19，导电元件306和308包括多个以平行阵列分布在整个非导电基底上的如电线318和320之类的导电元件。在其它实施例中，电线318和320可由其它导电材料代替，例如，导电胶带、织物、线、涂料或油墨。电线之间的典型间隔在毫米或厘米量级，并且其之间的间距可以是规则或不规则的。导电元件306的导线318沿横向方向设置在元件306的整个宽度上，而导电元件308的导线320沿纵向方向沿元件308的长度布置。如此一来，这两个导电元件306和308的导线垂直于彼此布置。

压电材料304可包括具有压阻效应的任何市售材料，例如，人造陶瓷和一些半导体材料。另一适合的材料为Velostat

导电元件307和308通过诸如聚氯乙烯(PVC)或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)基聚合物材料或其它织带或胶等非导电性粘合材料分别粘附至压电材料304的两侧。在操作中，相互垂直的导线318和320共同限定一栅极结构；当有小电流流过电线时，该栅极结构可允许基于检测到的电线上的电压水平对压力进行空间感测。电流可由微控制器600或另一电源(例如，电池或干线电源)提供。

现在参照图20，传感器层310包括规则排列的压力传感器312，这些压力传感器312可以是力敏电阻、应变仪、负荷传感器、电容换能器和/或拉伸传感器中的一种或多种。传感器312优选嵌在柔性织物材料内，该柔性织物材料限定层310的大小和形状。该柔性织物材料可由PVC或EVA基聚合物材料形成。虽然图中未示出，但每个传感器以类似于电毯的方式与嵌入该柔性织物材料内的内部电线连接。这些内部电线传输被传送至微控制器600的第二压力信号。

图中示出的层310的各传感器是位于围绕使用者的髂骨/髋骨区域的小区域内，该区域是褥疮的受关注区域。然而，应当理解，传感器层310可包括更广泛地分布在层310上的更宽的传感器阵列，并且可结合大量传感器，例如，50或100个传感器。另外，层301可包括以较高密度聚集在特定目标区域(例如，使用者的肩部、髂骨/髋骨)周围及层310边缘周围的传感器，在层310边缘的传感器可检测潜在的掉落事件。一般来说，层310内的传感器的分布和密度可根据特定应用和成本需求进行变化。

压电感应层302与压力传感器层310一起使用可将压敏电阻材料的输入与嵌入式力敏电阻(等)的输入相结合，产生患者运动的压力分布图。传感器层的这种结合为压阻式压力(其伸展力和电导率随时间变化)提供了更准确的环境。此更多上下文相关的信息可用于更准确地检测在特定位置上施加了多大的力，并更准确地预测使用者的运动、心率、呼吸率和其它生理输入(例如，肌张力)。各个层的这种组合还可校准压敏电阻层，该压敏电阻层由于拉伸可随时间改变其读数，这是其材料特性所固有的。传感器层310的读数和传感器间的距离更恒定的性质可用于校准压电层302随时间的输入。

取决于制造压电层304所使用的特定材料的确切性质，该层可具有不同的弹性程度或拉伸度。

除了上述各层以外，传感器垫系统300还可包括一系列弹性线和滑轮，其以类似于弹簧秤的协调方式使用，用于测量拉伸。例如，多根线可穿过位于传感器垫系统300的外围上的多个孔成环，并与各自的弹簧秤或应变仪相连来测量拉伸。源于诸多弹簧秤的协调输入可用于产生或增加患者姿势和运动数据。

在一些实施例中，系统300包括另外的层，其包括一个或多个嵌入式湿度传感器和/或其它类型的用于增加压力数据的传感器。湿度感测层能够检测汗水或尿液的存在，可提醒第三方。

系统300还可包括其它装置，其与微控制器600相连以提供更高级的功能。例如，麦克风、照相机、雷达波束发生器、UV检测器、温度计和其它装置的组合结合以在任意给定时间提供对系统300的使用者的全面观察。麦克风可用于检测鼾声和其它杂音(如，言语不清)，用于监控中风。UV检测器有助于告知使用者理想的睡眠环境。

来自于层302和310的压力数据的组合可提供有用的输入，以允许微处理器600不仅生成使用者运动的压力分布图，而且还执行各种其它高级步骤(如下文中所述)。

在一些实施例中，微控制器600被配置成基于传感器接收到的压力数据确定躺在系统300上的对象的生理学信号，例如，呼吸率或心率。这可以通过对关于使用者肺部和/或心脏区域周围压力的动态数据集进行频率分析来实现。患者/使用者的呼吸周期或心博周期产生规律的压力变化，这些变化可表示为由系统300获得的压力数据的频谱特征。可以从这些信号中分离出峰值频率来评估使用者的呼吸率和心率。

微控制器600还可被配置成基于压力数据预测躺在系统300上的使用者的潜在褥疮。例如，微处理器600可用预定压力和时间阈值进行预编程，所述预定压力和时间阈值触发潜在褥疮事件。当一患者在特定时间段内对一特定位置施加压力时，可触发事件检测。通过微控制器600的这种检测可基于基于临床数据的数据查找表。

微控制器600还可被配置成基于压力数据检测躺在传感器垫系统上的使用者的潜在掉落事件。当检测到的患者的压力分布显示患者正躺在靠近床边缘的位置上时，微控制器600可被编程为检测潜在的掉落事件并可选地向使用者或第三方发出警报。

在一些实施例中，微控制器600包括通信模块(未示出)，例如，以太网接口、Wi-Fi适配器或蓝牙设备，用于将压力数据和/或其它数据传输至远程数据库，供进一步处理。例如，动态压力分布图数据可被发送至云数据库，云数据库会作进一步处理。该云数据库还可被配置成执行诸如向保健专业人士及关心潜在掉落事件和潜在褥疮等情形的人士发送警报的功能。

微控制器600还可被配置成基于压力数据产生一系列不同的第三方警报。这可直接通过微控制器600执行或者通过云数据库和/或移动设备或计算机设备上的相关联软件界面(通过软件应用程序)间接地执行。此软件界面不仅向第三方提供有关警报方面的访问，还可以使其访问压力数据和导出的生理信号数据。软件应用程序和系统还可提供关于过去的潜在或真实掉落事件、褥疮或使用者运动模式的见解。这些模式，特别是睡眠时间期间内的，可由微处理器600或由可通过云数据库访问的相关联的远程服务器使用来预测睡眠呼吸暂停等状况并测定其对治疗的反应。

机器学习还可被微控制器600或相关联的云服务器采用，以改进警报系统，并允许医护人员或关心者通过移动设备上的软件应用程序对患者进行远程监护。云服务器还可以通过机器学习以双向方式校准系统300的读数。举例来说，可以采用机器学习算法，其从传感器垫系统300获取输入，提高对褥疮、掉落、诸如呼吸停止等紧急事件进行报警的准确性和个性化以及睡眠状况和随时间变化的人体工程学姿势建议的准确性和个性化。合适的机器学习算法可包括有监督或无监督的决策树、随机森林、支持向量机、朴素贝叶斯分类、线性或逻辑回归、或人工神经网络。该机器学习系统还可以从其它设备(例如，血压监护仪)获取输入，以提供警报和对其它疾病的监控。

通过监视压力数据，可以由微处理器600本地地或由云服务器远程地执行对更严重情形的预测，例如，癫痫和心脏停博。这些更高级的预测可能需要压力传感器层310中更高密度的准确的传感器，特别是集中在最需要它的区域上。例如，位于胸部周围的更多的传感器有助于检测心率和呼吸，位于肩部和/或臀部下方的更多的传感器有助于检测褥疮，沿着床边缘的更多的传感器有助于检测掉落。因此，微控制器600或云服务器可被配置成对压力数据执行各种信号处理功能，例如，频谱分析、数据过滤、噪声去除、线性回归和数据插值。

此外，更高水平的感测精度可以提供对睡眠质量的深入了解，并且可以提供诸如具有睡眠窒息症的患者的颈部和头部等关键部位的输入。系统300可以提供使用者有关哪种枕头更适合他们、检测常见的疼痛区域(例如，下背部疼痛区域)及不宁腿综合征的见解。

除了在床上使用之外，系统300也可以用于其它应用中，例如，车辆座椅上，用于监测长时间坐在单个空间内的货车司机。

在一些实施例中，微控制器600可响应于压力数据选择性地致动设备200以适当倾斜支撑臂204。

可充气气囊系统

现在参照图21和图22，其示出了可充气气囊系统400。气囊系统400可代替标准床垫使用或与标准床垫结合使用(位于床垫上方或下面)，并且可作为独立设备或与设备200和系统300之一或二者结合作为智能床系统100的一部分使用。在一些实施例中，气囊系统400可结合在床垫内。

如图21所示，可充气气囊系统400包括多个可充气单元402，其被划分成三个垂直分布的层404、406和408。每个层被划分为二维的水平单元阵列，以形成可充气单元的三维网格。这些单元可具有共同的体积，或者体积可不同。如图所示，系统的头部端可设置较大尺寸的单元(例如，405)，以提供额外的头部支撑。气囊的外壳和可充气单元402优选由柔性聚合物材料形成，例如，聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)或乙二胺(EDA)基聚合物。可充气气囊系统400的外层还可包括织物或其它材料，用于提供使用者舒适度。不同的舒适模型可由不同材料制成。

应当理解，可充气单元的具体数量是可变的，在其它实施例中，可包括更少或更多数量的层，或者各层中可包括更少或更多数量的单元。举例来说，可充气单元的数量可为16-300个。

系统400还包括气体输送系统410，如图22所示，用于选择性地将气体自气体供应源412输送至可充气单元402。气体供应系统410包括泵414，其与气体供应源412连接，用于将该气体输送至多个气体供应管线(例如，416)。在图中所示的实施例中，泵414与泵歧管420之间连接有单个气体供应管线418。歧管420包括多个电致动电磁阀422，其位于各自的气体供应管线416上，可响应于电控制信号，用于选择性打开或关闭这些阀以将气体输送至可充气单元402。每个单元402包括压力敏感阀421，其允许气体进入但限制回流至气体供应管线416中。在其它实施例中，气体输送系统410可由等效的流体输送系统代替，用于选择性地将诸如水等流体输送至系统400。

最后，可充气气囊系统400包括充气微控制器600，其被配置成产生电控制信号，用于控制可充气单元402的选择性充气。图中所示微控制器600与上文中设备200和系统300的微控制器相同。然而，在一些实施例中，可使用单独的微控制器。所述控制信号通过控制线424被发送至电磁阀422。微控制器600还通过控制线426结合控制电磁阀422来控制泵414的启动与停止。

泵414、微控制器600、歧管420和电磁阀422优选集成在与系统400邻近定位的泵和控制器的壳体(未示出)内。当气囊系统400位于床垫下面时，则该相邻床垫可具有形成于其底部上的与所述单元对准的切口或穿孔(这取决于制造和型号)，以允许气室填充相关联的提升，同时使提升更均匀。

在一些实施例中，可充气气囊系统400包括位于所述多个可充气单元下面的刚性或半刚性层，用于提供结构支撑。可充气气囊系统400还可包括多条接合带(未示出)，其被配置成将该可充气气囊系统与床垫或床架接合。可施加弹性片材使其位于可充气气囊系统400的上面，以使形成皱痕(可能会引起褥疮)的风险最小化。特别设计的床垫可放在气囊系统400上面，被设计成使可引起褥疮的压力点最小化。这可通过使用不同部分具有不同密度的材料(主要是泡沫材料)来实现。例如，靠近提升开始的区域使用软但厚的层，以允许床弯曲；而使用较硬的泡沫来支撑腰背部，为床内约10cm。

优选地，所述气体为空气，气体供应源412包括位于泵414上的简单的进气口。然而，应当理解，可充气气囊系统400可使用其它类型的气体或液体。

操作中，可充气气囊系统400的单元402通过微控制器600沿着控制线424向电磁阀422发送控制信号并沿着控制线426向泵414发送控制信号进行充气。这些控制信号指示应开启哪些电磁阀，并且还可指示其它参数，例如：

·打开电磁阀422及启动泵414所需的时间。

·应充气的不同单元402所需的压力。

·泵414将空气输送至歧管420所需的压力。

·启动泵414所需的速度/功率。

·输送至不同单元402所需的空气体积。

泵414启动后，从气体供应源412获得空气，以第一压力将其输送至歧管420。取决于哪些电磁阀422打开，沿着相应的气体供应管线416以高于该第一压力的第二压力将空气输送至所需单元402。一旦完成所需量的气体输送，就关闭电磁阀422，并停止泵414。每个单元的压力敏感阀421可确保气体以所需压力保持在各单元内。

对系统400的各单元进行放气时，微控制器600沿着控制线424发送控制信号，以打开与所需单元对应的特定电磁阀422，同时以反向模式通过控制线426使泵414停止。然而，在其它实施例中，可使用替代的放气方式。例如，微控制器600也可控制单元402中的单独的放气阀来执行放气操作。

以上述方式，每个单元402可单独充气、放气至多个预定压力水平中的一种压力水平。在其它实施例中，将可充气单元402分成几组，每组具有该组共有的相应的电致动电磁阀422。如此一来，当电磁阀422由微控制器600打开后，气体沿着共同的气体供应管线均等地供应至该组内的每个单元，或者沿着该电磁阀共有的单独的气体管线。此外，组内的部分或全部可充气单元可被内部的电或压力敏感阀分开，这些电或压力敏感阀允许在第一单元达到预定压力阈值时使气体从第一单元流至组内的第二单元。例如，一组可包括位于层404、406和408内的三个垂直相邻的单元。气体可通过专门的供应管线直接输送至层404中的单元，一旦该单元达到预定阈值，则启动内部压力阀(未示出)，将空气分配至紧下面的位于层406中的单元。层406与408中的单元可发生类似的过程。在一些实施例中，所述内部阀可由微控制器600控制，用于提供进一步的单元间的空气流动。

在一些实施例中，气体输送系统410不包括歧管420，气体供应管线416直接连接在泵414与单元402之间。

电控制信号可由通过远程控制设备700或与可充气气囊系统400相关联的控制面板的用户输入来提供。用户或使用者还可通过语音指令向麦克风(未示出)提供输入。例如，使用者可从多个不同预定充气设置(其是对不同组合的单元进行充气或部分充气)中选择一个。该远程控制设备700可包括触摸显示屏，其提供可充气气囊系统400的可视化表现形式，并允许使用者选择要进行充气的单元。

在一些实施例中，所述电控制信号是基于从上述系统300接收到的压力数据。以这种方式，可基于传感器垫系统300检测到的患者姿势和运动控制对气囊的充气。在充气微控制器不同于传感器微控制器的实施例中，传感器微控制器600被配置成将压力数据传输至充气微控制器，以基于患者姿势和运动控制对气囊的充气。

还可以由来自于健康专家(其可评估某人是否有患褥疮的较高风险)的调查输入或通过机器学习系统(其学习哪种位置模式可以带来更高的舒适度或安全性)提供电控制信号。

通过集成对传感器垫系统300和可充气气囊系统400的控制，微控制器600可指导对各个单元的充气从而操纵使用者的位置，以便使承受的压力最小化，避免褥疮。从传感器垫系统300获得的过去的压力数据可与来自于可充气气囊系统400(通过电控制信号)的当前或过去的充气状态信息结合处理，以指导进一步的充气模式。该处理过程可由微处理器600或外部云服务器执行。

如上文中所述，微处理器600或外部云服务器可利用机器学习协议，该机器学习协议从传感器垫系统300获取输入并确定用于系统400的合适的控制信号，以减少褥疮、掉落以及如呼吸暂停等紧急状况等情形的发生，同时改善睡眠质量和随时间变化的人体工程学姿势建议。该机器学习可从患者、使用者或医护专业人士那里获取输入，以增加准确度，并进一步个性化警报和建议。可以利用来自于其它设备(例如，血压监测仪)的输入，以提供用于动态地适当调节系统400的其它内容。

对各单元402的充气模式的动态调节提供：

·执行按摩功能，以按摩使用者的深静脉血栓或按摩不动的肌肉。

·转移使用者身上的压力点，以减少褥疮的发生。

·围绕床的边缘形成障碍，以减少掉落的可能。

·协助使用者移动，例如，帮助他们在床上坐起来。

·通过调节较大单元405的压力来调节颈部支撑，以在头部区域后面提供额外的提升。

·为背部有问题的使用者或其它身体状况良好的但会因在某些区域获得支撑而感到放松和具有更好睡眠的人提供舒适度。

·根据压力传感器或用户输入的引导，为床上(或椅子上)的人提供符合人体工程学的支撑。

除了与系统300集成外，可充气气囊系统还可与可倾斜床设备200结合操作。以这种方式，施加在各单元402上的特定充气模式可考虑使用者是处于俯卧还是仰卧姿势、倾斜姿势还是坐立姿势。

此外，微控制器600可将电控制信号考虑在内，以在通过传感器系统300确定使用者的压力分布时对气囊的当前充气状态提供深入了解。因此，所述压力数据可基于接收到的电控制信号产生。

在一些实施例中，微控制器600响应于CPR超控信号，以对所有可充气单元放气。该超控信号可由相关联的主超控按钮接收，或者可从检测到预定心脏骤停事件的压力数据导出。

图28-图33示出了对不同组合的单元充气导致的可充气气囊系统400的示例性充气轮廓。图28、图29、图32和图33示出了第一示例性充气轮廓，而图30和图31示出了第二示例性充气轮廓。图32和图33示出了示例气囊的尺寸。

当可充气气囊系统400与传感器垫系统300结合使用时，可将塑料片材、金属片材、木质片材或织物片材放置在系统400下面，用于提供阻力，以允许传感器垫系统300的传感器准确绘制使用者的位置和运动。

可伸缩床栏系统

现在参照图25-图27，其示出了床的支撑栏系统900。支撑栏系统900包括用于与床架901接合的接合结构902。接合结构902包括基本沿水平方向延伸的接合臂904，用于定位在床的床垫903的下方，如图27所示。如图所示，接合臂904由基本呈矩形的框架构成，该矩形框架包括由平行构件910和912互连的平行构件906和908。然而，在其它实施例中，接合结构902可由单个基本为平面的面板、一对接合臂或其它接合装置形成。在一些实施例中，构件906和908的长度可伸缩地延伸，以延伸跨过床垫903的不同宽度。

支撑栏系统900还包括支撑栏914，其在构件910上或相邻于构件910安装在接合结构902上。支撑栏914在可操作位置上基本沿垂直方向延伸，并且其高度可在两个或更多个高度位置之间伸缩调节。伸缩调节通过一对伸缩臂916和918来执行，该些伸缩臂包括两个或更多个直径略有不同的伸缩套筒元件，其可沿滑动轴相对于彼此滑动。虽然图中没有示出，但伸缩臂916和918可操作成通过锁定销(未示出)和一系列纵向布置的锁定孔(图中也未示出)锁定在多个高度位置中的其中一个位置上。锁定销可通过相应的释放机构(未示出)以与行李箱的伸缩手柄类似的方式与锁定孔可释放地接合。在其它实施例中，伸缩臂916和918可由电动执行器响应于自微控制器600或其它控制设备接收到的控制信号(例如，蓝牙、语音指令、Wi-Fi)以电子方式进行调节。

支撑栏914为基本上为平面的垂直面板920的形式，该垂直面板920具有平的下边缘922和弯曲的上边缘924。支撑栏914还包括孔926-928，以提供用于沿垂直方向延伸或缩回支撑栏的把手。

支撑栏914可通过铰接接头930和932相对于接合结构902在可操作位置(如图25-图27所示)与折叠位置之间转动。可通过旋转释放机构(未示出)手动进行转动。然而，在其它实施例中，支撑栏914可由电动执行器响应于微控制器600或其它控制设备发出的控制信号(例如，蓝牙、语音指令、Wi-Fi)以电子方式进行转动。

最后，一对支撑腿934和936以相对于垂直方向成15度-75度的角度自接合结构902基本向下且稍向外延伸。然而，在其它实施例中，支撑腿934和936基本垂直向下设置。支撑腿934和936的长度可调节以与与床相邻的地板接合，从而将支撑栏914保持在靠着床垫903的可操作位置上。每条支撑腿包括由橡胶或类似材料形成的抵接结构938和940，以提供与地板的摩擦接合。这种摩擦接合与支撑腿934和936略向外倾斜一起提供足够的力，即使使用者的体重施加在支撑栏914上也可将使用者保持在床上。

支撑腿934和936由多个可伸缩套筒元件(例如，942和944)形成，以使支撑腿的长度可伸缩调节。这样可使得支撑腿针对不同高度的床可调节。

如同上文所述的伸缩臂916和918一样，支撑腿934和936的伸缩调节通过手动致动可释放锁定销(未示出)使其进入一系列纵向布置的锁定孔(图中也未示出)中的其中一个而将支撑腿锁定在多个高度位置中的其中一个位置上来执行。该锁定销通过相应的释放机构(未示出)以与旅行箱的伸缩手柄类似的方式与锁定孔可释放地接合。在一些实施例中，锁定销的致动可由电动执行器响应于来自于微控制器600或类似控制设备的控制信号(例如，蓝牙、语音指令、Wi-Fi)以电子方式执行。

支撑栏系统900的各个组件可由塑料、金属或其它刚性材料形成。

在操作中，支撑栏系统900可沿着床的一侧放置或放在床头或床尾。系统900可通过柔性片材或Velcro和/或其它材料(其表面层附接到系统900上)与倾斜床设备200相关联。多个支撑栏系统可彼此结合使用，用于围绕床的多个侧面/端面向使用者提供支撑。当安装在可操作位置上后，支撑栏系统900利用床垫903的重量以及施加在其上的使用者的重量来减少掉落的机率。

下床时，使用者将支撑栏914折叠到折叠位置上，在该位置上，支撑栏与支撑腿934和936相邻地基本沿垂直方向向下延伸。在一些实施例中，支撑栏914可从支撑结构902上拆卸下来，使得使用者可以下床。支撑栏914可通过手动激活按钮(如上文所述)、语音指令、或者使用者或医护人员的远程控制，经由与微控制器600通信的核心APP，向下折叠。当支撑栏914自可操作位置移动到贮存位置上时，支撑腿934和936也可以缩回。支撑腿可折叠到使其紧邻支撑栏914的位置上，以降低使用者下床时跌倒或被支撑腿绊倒的风险。

应当理解，在其它实施例中，支撑栏系统900可只包括一条支撑腿或者包括多于两条的支撑腿。在另一实施例中，支撑栏系统900包括其它结构，例如，相关联的小餐桌、瓶/杯架和/或用于在使用者在床上时为电子设备充电的充电端口。

结论

上文所述的系统提供了可负担得起的替代床系统，以帮助患者从伤病中恢复过来，并减少掉落和褥疮情况的发生。尽管本发明的以上各方面是分开描述的，但其每个方面可配置成单个智能床系统。该智能床系统可用于：

·抬起患者或虚弱的人，为他们提供在家中的安全感和舒适感。

·抬起想要在床上舒适地工作或使用笔记本电脑的人，通过这样做减少他们患与工作有关的疾病的机率。

·以不同升高量(由相关联的软件算法或应用程序确定)抬起有睡眠问题的人，以向他们提供倾斜睡眠疗法。

·减少可预防的事故的产生，例如，掉落和褥疮。

·加快康复速度，减少总住院时间。

将上述可倾斜床系统安装在现有床架上时，其更容易使残疾患者四处走动。因为该系统不是一个基于弹簧的设计，因此有更少的受磨损机械部件。通过遥控器的用户输入、语音输入和/或传感器系统的反馈，可致动气囊系统可增加患者舒适度，并且可提供更大的调节度。

该智能床系统还能够通过微控制器连接从监控设备到智能灯/百叶窗的其它设备和传感器。

解释

除非另外特别说明，否则从下文的讨论中可清楚地认识到，整个说明书中使用的诸如“处理”、“计算”、“确定”、“分析”等术语是指计算机或计算系统或类似电子计算设备的将表示为诸如与电子学有关的量等物理量的数据修改和/或转换为类似地表示为物理量的其它数据的动作和/或过程。

以类似的方式，术语“控制器”或“处理器”可指对例如来自于寄存器和/或存储器的电子数据进行处理将该电子数据转换为其它例如可存储在寄存器和/或存储器中的电子数据的任何设备或设备的一部分。“计算器”或“计算机”或“计算平台”可包括一个或多个处理器。

在整个说明书中对“一个实施例”、“一些实施例”或“一实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书的各个地方出现的“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在一实施例中”不一定都指同一实施例。此外，对于本领域技术人员而言很明显的是，所述特定特征、结构或特性可以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。

如本文中所使用的，除非另有说明，否则用于描述共同对象的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用仅表示指代相同对象的不同实例，而并不用于指所描述的对象必须在时间、空间、排名或任何其它方式中处于给定顺序。

在权利要求书和本说明书中，术语“包括”为开放式术语，是指至少包含后面跟着的组成部分/特征，但不排除其它的存在。因此，当术语“包括”用在权利要求书中时，其不应被解释为是对其后列出的装置或组成部分或步骤的限制。例如，“设备包括A和B”的范围不应限于仅由组成部分A和B组成的设备。本文所用的术语“包含”也为开放式术语，其也是指至少包含跟在该术语后面的组成部分/特征，但不排除其它的存在。因此，“包含”与“包括”是同义词。

应当理解，在上文对本发明的示例性实施例的描述中，出于简化本发明并帮助理解本发明的各个方面中的一个或多个的目的，本发明的各个特征有时被组在一个实施例、图或对其的说明中。然而，本发明的方法不应被解释为反映以下意图：权利要求需要比每个权利要求明确列出的特征更多的特征。事实上，如权利要求书所反映的，本发明的各个方面存在少于前述单个实施例的全部特征。因此，特此明确将各权利要求并入本具体实施方式部分中，其中，每个权利要求独立地作为本发明的单独的实施例。

此外，虽然本说明书所述的一些实施例包括其它实施例中包括的一些特征，但不包括其它实施例中包括的其它特征，但是，本领域技术人员应理解的是，不同实施例的各特征的组合也涵盖在本发明的范围内，并形成不同的实施例。在权利要求书中，任何所要求保护的实施例都可以以任何组合使用。

在本说明书中阐述了各种具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的各实施例。在其它情况下，为了避免使本发明感到费解，对于公知方法、结构和技术未作详细说明。

类似地，应当注意，当术语“联接”用于权利要求书中时，其不应被解释为仅限于直接连接。可使用术语“联接”和“连接”以及它们的派生词。应当理解，这些术语并不是彼此的同义词。因此，“设备A联接设备B”的范围不应限于设备A的输出端直接连接设备B的输入端的设备或系统。这意味着在A的输出端与B的输入端之间存在包括其它设备或装置的路径。“联接”可表示两个或更多个元件直接物理接触、电接触或光学接触，或者，这两个或更多个元件彼此不直接接触，但是仍然彼此协作或相互作用。

本说明书所述的实施例旨在覆盖本发明的任何修改或变型。虽然通过特定示例性实施例对本发明作了描述和说明，但是，本领域技术人员将认识到，可以很容易地想到落入本发明范围内的其它实施例。