CN114845601A - 用于患者监测和重新定位的智能床垫系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于患者监测和重新定位的系统和方法。系统包括床垫，床垫具有单元阵列和用于接收单元阵列的基板阵列。单元阵列包括高度可单独调整的多个单元，每个单元具有传感器表面，传感器表面被配置成用于当患者躺在床垫上时感测患者的至少一种生物标志物。系统还包括通过基板阵列与单元阵列的每个单元通信的主单元。主单元被配置成用于：从单元中的每一个单元接收数据，所接收的数据包括对至少一种生物标志物的测量；并且独立地控制单元中的每一个单元的高度。

Description

用于患者监测和重新定位的智能床垫系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2019年8月29日提交的美国临时专利申请序列号第62/893236号，要求其优先权，并且通过引用其整体结合于此。

关于联邦资助研究的说明

不适用

背景技术

癫痫猝死(SUDEP)是癫痫儿童和其他健康成人癫痫患者死亡的主要原因，每1000名患者中约有1.2人受到影响，并且具有大约8％的累积终生风险。此外，夜间癫痫发作导致SUDEP的风险更高，因为大约70％的SUDEP发生在睡眠期间。这种更高的风险可能是由于睡眠期间的心肺更加不稳定、寝具或俯卧体位引起的发作后气道阻塞导致的，并且独处增加了这些可能性。例如，尽管仍然不能完全理解SUDEP的确切机制，但是在痉挛癫痫发作之后，会出现意识水平下降和唤醒障碍。此外，发作期呼吸功能障碍通常是严重的，并且血氧饱和度降低。这导致不佳的呼吸机制、唤醒障碍以及呼吸驱动力下降的组合，从而导致在大约三分钟内的呼吸暂停(呼吸停止)。因此，有证据表明，在终末期呼吸停止之前，存在不到三分钟的干预窗口。

导致SUDEP的一个值得注意的主要风险因素是全身性痉挛癫痫发作的末期处于俯卧体位，因为睡眠时SUDEP的情况中，近90％的的患者被发现处于俯卧体位。此外，在由视频EEG监测时死于SUDEP的每一位患者都是死于俯卧体位。因此，通过避免在夜晚全身性强直阵挛癫痫发作(GTCS)之后的俯卧体位，夜晚时间SUDEP的风险可能能够大大降低。

因此，简单的干预(诸如转向和刺激患者)可以大大地降低SUDEP风险。例如，癫痫监测单元中的患者很少在医院中死亡；他们在没有任何先进的或者加强的复苏措施的情况下苏醒，并且总是从俯卧体位被翻转开。此外，在家里，仅仅具有监护人或者床伴也能够降低SUDEP的风险(例如，通过伴侣识别癫痫发作并且刺激患者)。然而，这种亲身监护并不总是可行的。

此外，当前的干预选项通常是不足的。例如，对经常出现全身性强直阵挛和夜间癫痫发作的患者进行夜间监护的一种当前解决方案包括使用远程监听设备。尽管远程监听设备在癫痫发作的情况中可以呈现用于干预的机会，但是它可能无法以足够快的速度在关键的三分钟窗口内持续地递送治疗。此外，当前的设备不具有靠它们自己来干预和防止SUDEP的能力。此外，考虑到需要记得佩戴设备、给电池充电以及建立可靠的用于警报的网络，此类设备的日常使用可能是具有挑战性的。作为另一个潜在的解决方案，已经开发出抗窒息枕头和床垫套，以减少气流阻力并且防止窒息(例如，当处于俯卧体位时)，但是此类产品的二氧化碳停留仍然被视为潜在的生命威胁。

鉴于上述情况，可能期望提供系统和方法来为患有癫痫的患者解决上述未满足的需求，包括自主地执行与夜间监护相关联的关键干预，诸如在痉挛癫痫发作之后，重新定位并且刺激患者。

发明内容

本公开的系统和方法通过提供以下系统和方法克服上述和其他缺点：该系统和方法用于通过智能床垫来进行患者监测和自主重新定位，该智能床垫包括可以被单独地控制的、高度可调整的单元的阵列。

根据本公开的一个方面，提供了用于患者监测和重新定位的系统。系统包括床垫，床垫具有单元阵列和用于接收单元阵列的基板阵列。单元阵列包括高度可单独调整的多个单元，每个单元具有传感器表面，传感器表面被配置成用于：当患者躺在床垫上时，感测患者的至少一种生物标志物。系统还包括通过基板阵列与单元阵列的每个单元通信的主单元。主单元被配置成用于：从单元中的每一个单元接收数据，所接收的数据包括对至少一种生物标志物的测量；并且独立地控制单元中的每一个单元的高度。

根据本公开的另一个方面，提供了在形成智能床垫的智能单元阵列中使用的智能单元。智能单元包括垫层、弹簧层和平台层。垫层包括在传感器模块上方的垫套，并且传感器模块被配置成用于感测与躺在垫层上的用户相关联的至少一种生物标志物。弹簧层包括可扩展弹簧，可扩展弹簧被配置成用于调整智能单元的总体高度。平台层被配置成用于支撑弹簧层和缓冲层，并且容纳端子板。端子板被配置成用于控制可扩展弹簧，以调整智能单元的总体高度。

根据本公开的又另一个方面，提供了用于使用智能床垫系统监测和重新定位患者的方法。方法包括：使用包括个体(individual)单元的智能单元阵列扫描智能床垫系统上的患者，每个个体单元具有独立的感测表面；以及基于扫描标识智能床垫上的患者的体位。方法还包括：确定患者的体位何时为俯卧体位；以及自动地调整个体单元中的一个或多个的高度，以将患者重新定位成离开俯卧体位。

本发明的前述及其他优点从以下描述中将变得明显。在该描述中，参考形成其一部分且作为说明示出本发明的优选实施例的附图。然而，这样的实施例不必要表示本发明的全部范围，并因此参考权利要求和本文以用于解释本发明的范围。

附图的简要说明

图1是根据本公开的患者管理系统的透视图。

图2是图1的患者管理系统的分解透视图。

图3A和图3B示出了用于组装图1的患者管理系统的方法。

图4是用于与图1的患者管理系统一起使用的智能单元的透视图。

图5是图4的智能单元的分解透视图。

图6是图4的智能单元的横截面视图。

图7是图4的智能单元的传感器模块的俯视图。

图8是图4的智能单元和用于与图1的患者管理系统一起使用的基板阵列的部分透视图。

图9是图1的患者管理系统的系统连接架构的示意图。

图10是图1的患者管理和图4的智能单元的连接的架构的示意图。

图11A-图11E是基板阵列的不同视图，包括下基板阵列(图11A)、上基板阵列(图11B)、中间基板阵列(图11C)、部分组装好的基板阵列(图11D)和组装好的基板阵列(图11E)。

图12是用于与图1的患者管理系统一起使用的主计算机的示意表示。

图13是图1的患者管理系统的基本架构的示意图。

图14是图1的患者管理系统的患者监测组件的示意图。

图15是图1的患者管理系统的床垫和相关联连接的俯视图。

图16A是来自图1的患者管理系统的传感器阵列的示例节点触摸点采样；以及图16B是由患者管理系统的主计算机根据图16A的节点触摸点采样创建的压力图。

图17是图1的患者管理系统的身体体位管理组件的示意图。

图18是与图1的患者管理系统相关联的监测过程。

图19A是图1的患者管理系统的床垫的示例图，以及图19B是图19A的床垫的透视形貌表示。

图20A是图1的患者管理系统的配置有第一示例拓扑的床垫；图20B是配置有第二示例拓扑的床垫；图20C是配置有第三示例拓扑的床垫；以及图20D是配置有第四示例拓扑的床垫。

图21示出了由图1的患者管理系统将用户从俯卧体位移动到恢复体位的各种视图。

图22示出了由图1的患者管理系统执行的方法。

图23是用于与图11D的基板阵列一起使用的歧管的侧视图。

图24是包括单片通道架构的基板阵列的俯视图。

具体实施方式

本公开提供了用于当患者在床上时监测和管理患者的系统和方法。具体而言，本公开提供了具有智能床垫的患者监测系统以及相关联的操作方法，智能床垫被配置成用于自主监测、重新定位和/或刺激患者。例如，智能床垫包括蜂窝构造，蜂窝构造包括个体单元阵列，个体单元阵列允许创建由机器人控制的动力学睡眠设备，该动力学睡眠设备能够在无需人工干预的情况下为卧床患者提供帮助，以在他们睡着时重新定位他们。这些单元也是能够扫描、监测以及跟踪面向单元的身体特定部分的健康状况的感测节点。例如，在一种应用中，系统和方法监测和管理在睡眠期间的患者癫痫发作，以例如减少癫痫猝死(SUDEP)的风险。在其他应用中，系统和方法可以用于床上健康监测、用于安全睡眠实践、作为床上移动辅助、用于床上疗法、用于体位呼吸疗法和/或其他监测、疗法或治疗。

图1示出了根据本公开的患者管理系统10。通常，系统10可以被配置成用于通过传感器阵列来持续监测躺在床垫12上的用户、使患者自主重新定位至最佳体位(例如，通过防止俯卧体位并且将患者移动到恢复体位)、以及刺激患者(例如，在癫痫发作之后)。如图1和图2所示，系统10通常可以包括具有以下的床垫12：床垫垫14、个体单元18的智能单元阵列16、基板阵列20，以及床垫裙22、主线24、主单元26，以及框架28。

关于床垫12，通常，床垫垫14和床垫裙22可以适配在一起，以封围基板阵列20和智能单元阵列16，例如，以至少部分地保护这些组件不受灰尘和/或液体的影响。如以下进一步描述的，智能单元阵列16是由单元18的阵列组成的模块化组件，单元18单独地被配置成用于感测用户生物标志物并且并沿着z轴向上抬升或向下降落。智能单元阵列16的每个单元18可以对应于基板阵列20的相应基板30。也就是说，系统10中个体单元18的数量可以等于系统10中个体基板30的数量。因此，基板阵列20也可以是由个体基板30或基板30的较小阵列(诸如下基板阵列32、上基板阵列34以及一个或多个中间基板阵列36)组成的模块化组件，该模块化组件由框架38包围，如图2所示。框架38可以充当主线24和个体基板30之间的用于电气和/或气动连接的导管(例如，用于空气分布、电力供应、和或数据交换，如下文进一步描述的)。

因此，由于智能单元阵列16以及基板阵列20的模块化，阵列16、20可以针对特定应用以任何尺寸和形状形成。例如，系统10可以包括具有个体单元18和基板30的阵列16、20，个体单元18和基板30被布置成与标准床垫的尺寸相匹配，诸如婴儿床(crib)、单人床(twin)、小双人床(full)、双人床(queen)、大双人床(king)、加州大双人床(Californiaking)或其他定制的尺寸和形状。此外，可以通过移除或向阵列16、20添加单元18和基板30来调整床垫12的大小，并且可以在需要时更换个体组件，从而延长系统10的寿命。例如，床垫12可以随着用户长大而“长大”。与标准床垫相比，模块化组装还可以允许简易的组件转移，例如，通过运输个体单元18并且现场组装系统10(如下进一步描述)。以相同方式，模块化组装可以允许更容易地回收和处置。

在一些应用中，床垫垫14、床垫裙22和框架28的尺寸可以设计成对应于标准床或床垫的尺寸，或定制尺寸，并且可以基本上匹配智能单元阵列16和基板阵列20的尺寸。框架28可以支撑床垫12，同时还允许由于床垫12和主单元26之间的经由主线24的连接的空间(例如，在基板框架38的源连接器与主线24之间)。床垫裙22可以位于框架28内并且包括基部40和从基部40的边缘向上延伸的侧部42，如图2所示。替代地，在一些应用中，床垫垫14可以替代地包括分离的平垫和在平垫侧面上方和周围延伸的覆盖物(未示出)，从而形成基部44和侧部46。此外，床垫垫14可以包括基部44和从基部44的边缘向下延伸的侧部46，以使得在组装时，床垫裙22和床垫垫14的侧部42、46彼此相邻，并且在一些情况下，彼此接合，从而封围阵列16、20。

此外，如上所述的，智能单元阵列16的单元18能够单独地向上和向下移动(例如，沿着z轴)。因此，至少床垫垫14的基部44可以足够柔性以响应其下方的个体单元18的移动而升高或降低。床垫垫14的基部44还能够为用户提供足够的缓冲。尽管未示出，但是在一些应用中，床垫12还可以包括附加的结构特征，诸如床垫12周围的附加框架组件，以向床垫垫14和床垫裙12提供更多结构并且有助于保护单元阵列16例如免受横向冲击。

为了监测和/或重新定位躺在床垫垫14上的用户，如下文进一步描述的，智能单元阵列16中的每个单元18可以经由基板阵列20和主线24电连接和气动连接到主单元26。更具体地，主单元26可以包括空气源48和与每个单元18通信的主计算机50(例如，如图9所示)。如图1和图2所示，主单元26可以被存储在框架28下方，但是在一些应用中可以构想其他位置。因此，主单元26和主线24可以被存储在框架28的下方，而床垫垫14、智能单元阵列16、基板阵列20和床垫裙22可以被存储在框架28的顶部并且由框架28支撑。

更具体地，图3A-图3B示出了根据一些实施例的用于组装系统10的方法60。第一，在步骤62处，准备好框架。在步骤64处，展开床垫裙22，即，床垫裙22的侧部46至少部分地向外折叠离开彼此。在步骤66处，将展开的床垫裙22放置在框架28中。在步骤68处，下基板阵列32被选择并放置在床垫裙22的基部40上。在步骤70处，一个或多个中间基板阵列36被选择、被放置在床垫裙22的基部40上、与下基板阵列32相邻，并且被连接到下基板阵列32。在步骤72处，上基板阵列34被选择、被放置在床垫裙22的基部40上、与中间基板阵列36相邻，并且被连接到中间基板阵列36。因此，在图3A示出和下文进一步描述的实施例中，基板阵列20包括个体基板30的多个较小基板阵列32、34、36。然而，在其他实施例中，步骤68-72可以包括选择、定位和连接个体基板30以形成基板阵列20。

一旦完成基板阵列20，在步骤74处，第一单元18被定位并放置在相应的基板30上方。然后重复步骤76，直到基板阵列20中的每个基板被相应的单元18覆盖。因此，在步骤78处，完成智能单元阵列16。在步骤80处，床垫裙22通过将侧部朝着彼此向后折叠而合上。在步骤82处，床垫垫14被展开并放置在智能单元阵列16上方。在步骤85处，床垫垫14耦合到床垫裙22。在一个示例中，侧部42、46的外边缘具有对应的拉链，从而允许将床垫垫14拉上拉链连接到床垫裙22。

一旦步骤84完成，床垫12就被组装好。在步骤84之后，在步骤86处，主线24被连接到基板阵列20，以便将主单元26连接到智能单元阵列16。一旦步骤86完成，主单元26就被定位好并且系统准备好使用(步骤88)。通常，主单元26可以以有组织的方式被定位在安全位置上，以防止主线24从主单元26断开连接的风险(诸如与床垫12相邻而不留有它们之间的任何空间)。更具体地，取决于床垫的类型或尺寸，用户可以将智能单元26定位在床垫12下方(如上所述)，紧靠着床垫12，附接到一个基板阵列或在另一合适的位置处。

现在进一步参考系统的组件，图4-图6示出了个体智能单元18。如图4-图6所示，每个智能单元18可以包括垫部分100、弹簧部分102和平台部分104。通常，垫部分100能够软化与单元18的结构的接触，并且容纳传感器阵列。弹簧部分102能够在Z轴上扩展，从而当用户躺在床垫12上时，向上或向下移动单元18，以帮助调整用户。平台部分104能够将单元18固定到基板30，容纳与主单元26通信所必需的电子元件，并且控制空气流向弹簧部分102。

更具体地，垫部分100可以包括：垫106，以在单元18互连时形成舒适的表面；以及传感器模块108，传感器模块108被配置成用于感测与躺在垫106上的用户相关联的生物标志物。垫106可以包括垫套110、传感器层112、一层或多层泡沫密度层(诸如，低密度层114、中密度层116、高密度层118)以及垫保持器120。垫套110和垫保持器120可以封围传感器和泡沫层112-118以及传感器模块108。例如，垫保持器120可以大体上是长方体形状，其具有开放的顶部来接收泡沫密度层114-118、传感器模块108和传感器层112，并且垫套110可以位于传感器层112的顶部以形成封闭的立方体。虽然图6中示出了三层泡沫层114-118，但是在一些应用中，垫106中可以包括更少的、额外的或替代的材料或组件层，诸如其他类型的泡沫密度层、充气垫、微结构橡胶垫和/或凝胶袋垫，以基于患者的需求来定制垫。此外，虽然垫部分100被示出和描述为立方体形状，但在一些应用中，垫部分100可以采用其他形状，诸如但不限于圆柱形。

传感器模块108可以是基本薄的感测系统，该感测系统被配置成用于，当用户躺在单元18上时，感测用户的各种生物计量变量。在一些应用中，传感器模块108是柔性的、柔软的并且基本薄的，诸如大约1毫米厚，并且能够被滑动至传感器层中。在一些实施例中，传感器模块108能够被滑动至垫106中，例如，至传感器层112中(例如，垫106内侧的口袋中)。举例而言，如图7所示，传感器模块108可以是集成一个或多个传感器阵列的多传感器片，一个或多个传感器包括但不限于一个或多个压力传感器122、一个或多个加速度计124、一个或多个温度传感器126、一个或多个声音频率传感器128和/或一个或多个湿度传感器130。例如，每个传感器模块108可以包括传感器口袋132、跨越传感器口袋132的一部分或整个区域的压力传感器122阵列，以及与传感器口袋132相关联的单个加速度计124、温度传感器126、频率传感器128和湿度传感器130。此外，传感器122-130可以连接到多传感器端子134。多传感器端子132可以电耦合至传感器电缆136(图4和图5中所示，例如被路由通过垫106中的通道(未示出))，传感器电缆136可以进一步耦合至平台部分104，以电气连接到主线24，如下所述。

因此，垫部分100用以为用户提供舒适的表面以及用于监测用户的生物计量信息的感测表面。垫部分100经由弹簧部分102进一步上下移动，以便调整用户在床垫12上的体位。更具体地，垫部分100位于弹簧部分102的顶部并且可以沿着z轴上下移动。为了完成这一移动，弹簧部分102可以包含气动操作的可扩展弹簧。更具体地，如图5和图6所示，弹簧部分102可以包括顶板138、上部环形空气密封件140、弹簧罩142、可扩展弹簧144、下部环形空气密封件146、伸缩杆148和空气平台150。

通常，弹簧144和伸缩杆148能够封围在由顶板138、弹簧罩142和空气平台150形成的弹簧腔152内。弹簧腔152可以进一步由位于顶板138和弹簧罩142之间的上部环形空气密封件140、以及由位于弹簧罩142和空气平台150之间的下部环形空气密封件146基本上密封。即，上部环形空气密封件140能够将弹簧144密封在弹簧腔152内，以基本上防止空气泄漏，并且与顶板138和弹簧144以及弹簧罩142相接(interface)。类似地，下部环形空气密封件146能够将弹簧144密封在弹簧腔152内，以基本上防止空气泄漏，并且与空气平台150和弹簧144以及弹簧罩142相接。

例如，如图6所示，顶板138能够耦合到伸缩杆148的上端、弹簧144的上端和弹簧罩142的上端，并且能够面对、支撑和保持垫部分100。更具体地，在一些应用中，顶板138可以包括环形座160，以接收上部环形空气密封件140、弹簧144和弹簧罩142，并包括杆座162，以接收伸缩杆148。环形座160和上部环形空气密封件140可以包括对应的孔164，以将组件138、140固定在一起(经由紧固件166)，并因此使弹簧144和弹簧罩142保持抵靠顶板138，以密封弹簧144。顶板138还可以包括空气通道154，如图5所示，空气通道154位于环形座160的外部，以通过垫106分布空气以用于通风，例如，用于改善气流并且最小化沿着床垫表面的温度增加。顶板138可以进一步包括电缆端口156，电缆端口156的大小设计成允许传感器电缆136穿过。在一些应用中，顶板138可以包括不锈钢。

可充气弹簧144能够充当单元18内生成机械动力的主要组件，并且充气和放气以调整它的高度，同时保持它的刚度来向上或向下推动床垫12的顶层。更具体地，可充气弹簧144可以包括空气或另一种气体，并且可以被配置成沿着z轴扩展和收缩，从而迫使垫部分100在个体单元18处向上(例如，在正Z方向)抬升用户，或者将单元18降低到标称高度(或例如在负Z方向上低于标称高度)。弹簧144能够分别通过添加或排放空气而扩展或收缩，从而改变弹簧144内的内部压力，导致弹簧144的各个环158彼此扩展开或朝着彼此收缩。因此，弹簧144可以包括特定数量和大小的环158，环158的数量和大小被配置成用于提供与单元18的期望总高度变化(“抬升”)相对应的扩展距离。在一种应用中，每个个体单元18可以被配置成为每个单元18保留6000磅的容量，并且以每秒两英寸的速率实现大约14英寸的抬升。在一些应用中，每个个体单元18可以被配置成用于在大约5-20秒内实现最大的抬升高度。

伸缩杆148可以位于弹簧腔152内并且例如被弹簧144包围。伸缩杆148可以帮助保持单元18的水平完整性，并且同时充当悬架系统，以弱化躺在单元18(单元18通常包括基本上刚性的平台部分104)上的用户的影响。因此，互连单元18的伸缩杆148能够使得整个床垫表面感觉更柔软或刚性更低。在结构上，伸缩杆148可以耦合到顶板138和空气平台150，并且因此可以通过弹簧144扩展(即，通过伸缩组件扩展离开彼此)和收缩(即，通过伸缩组件伸缩进彼此中)。伸缩杆148可以进一步包括内部弹簧和一组垂直轴承(未示出)，内部弹簧和一组垂直轴承在单元18升高和降低时，可以减少组件之间的摩擦，从而衰减噪声和阻力。

弹簧罩142可以用于保持弹簧144和弹簧腔内的伸缩杆148基本清洁，从而防止灰尘、湿气和可以在弹簧环158周围累积的一般污染物的累积。弹簧罩142可以包括可拉伸材料，因为弹簧罩142必须随着弹簧144的移动而扩展和收缩。例如，在一个应用中，弹簧罩142可以包括乳胶。在其他应用中，弹簧罩142可以包括其他可拉伸材料，诸如氯丁橡胶、弹性纤维或橡胶。

空气平台150可以在弹簧144内分布空气，并且可以充当弹簧部分102的基座。如图5中所示，空气平台150可以包括：环形座168，以接收下部环形空气密封件146、弹簧144和弹簧罩142；以及杆座170，以接收伸缩杆148。环形座168和下部环形空气密封件146可以包括对应的孔172，以将组件150、146固定在一起(经由紧固件174)，并因此使弹簧144和弹簧罩142保持抵靠空气平台150，以密封弹簧144。空气平台150还可以包括位于环形座168内部的一个或多个端口176，端口176被配置成用于允许空气进出弹簧144以进行扩展和收缩。空气平台150可以进一步包括位于环形座168外部的空气通道178。空气通道178可以将在弹簧罩142周围分布空气以进行表面通风(例如，通过顶板138的空气通道154)。

空气平台150可以进一步与平台部分104相接，平台部分104可以将单元18固定到基板30，并且将基板端口接口180(在图8中示出)互连到主线24，以进行空气分布和电气连接。例如，平台部分104可以包括运动端子182，运动端子182封围单元18的气动和电气系统。更具体地，如图6所示，平台部分104可以包括运动端子182、弹簧激活阀184、通风阀186、端子板188(图10中示出)、接收板190和连接歧管192。

如图5和6所示，运动端子182可以包括具有凸起边缘196的座194。如图6所示，接收板190可以位于座194内(例如，在运动端子182和空气平台150之间)。通常，接收板190可以密封空气平台150的流体通道，并且将空气平台150与运动端子182相接。在一些应用中，接收板190可以包括气密部分(诸如具有垫片的塑料部分，未示出)，以框接(frame)和密封通风通道178和/或流体端口200。此外，在一些应用中，接收板190可以包括指示标志(未示出)，以在组装期间帮助引导用户。

沿着座194，运动端子182可以包括紧固孔198、一个或多个流体端口200、和电缆端口202。紧固孔198可以接收紧固件(未示出)，以例如将空气平台150耦合到运动端子182。流体端口200可以包括：弹簧端口204，以向弹簧144供给空气以用于弹簧扩展；以及通风端口206，以使来自弹簧144的空气通风以用于弹簧收缩，通风端口206能够与连接歧管192相接。电缆端口202可以允许传感器电缆136通过运动端子182并且电连接到端子板188，端子板188可以位于座194下方。

具体而言，在座194下方，运动端子182可以限定腔体，以容纳阀184、186、连接歧管192和端子板188。连接歧管192可以与基板30的接口180连通，如图8中所示。更具体地，连接歧管192可以耦合到基板接口180(例如，经由卡扣配合连接)，以物理地、电气地和气动地将单元18连接到基板30。例如，连接歧管192可以将弹簧端口204与基板接口180的弹簧端口210互连，弹簧端口210可以经由主线24使得弹簧端口204与主单元26的空气源48连通。连接歧管192可以进一步将通风端口206与基板接口180的通风端口212互连，通风端口212可以使通风端口206与通风通道(诸如空气通道178)连通。空气通道178随后可以将空气分布通过床垫12(例如，通常来自所有通道178或通过特定通道178，以在床垫12的不同部分分布或循环空气)。最后，连接歧管192可以将端子板188与基板接口180的数据/电源端口214电气互连，数据/电源端口214(以及通过基板框架38的子线，如下文进一步描述)可以经由主线24将端子板188与主单元26电通信。

关于互连的弹簧端口204、210，弹簧激活阀184(诸如，电磁阀)可以被致动以选择性地与弹簧端口204、210连接或断开连接。例如，弹簧激活阀184可以被致动，以将基板接口180的弹簧端口210连接到运动端子182的弹簧端口204，从而将空气从空气源48提供给弹簧144，以扩展弹簧144。类似地，关于互连的通风端口206、212，通风阀186可以被致动，以选择性地与通风端口206、212连接或取消连接。例如，通风阀186可以够被致动，以将基板接口180的通风端口212连接到运动端子182的通风端口206，从而将空气从弹簧144排出以使弹簧144收缩。阀184、186可以经由端子板188由主单元26电气连接和控制。

更具体地，端子板188能够用作单元18的本地控制器，端子板188将单元18连接到主单元26以进行数据通信和供电。因此，阀184、186和传感器模块108(经由传感器电缆136)可以与端子板188进行电气通信。如上所述并且如图8中所示，基板接口180可以包括数据/电源端口214，当单元18安装在基板30上时，数据/电源端口214能够连接到端子板188(例如，经由能够插入数据/电源端口214的连接歧管192的数据传输端口(未示出))。接口180的数据/电源端口214能够进一步连接到与主单元26连接的主线24。结果是，电源和数据可以从主单元26经由主线24、基板框架38、基板接口180到端子板188传送到单元18。可以使用的一些示例数据/电源端口214包括Thunderbold(雷电)、USB 3.1、USB 3.0或其他合适的端口。此外，虽然单元18和主单元26之间的数据传输在本文中描述为经由有线连接，但是在一些应用中，可以利用其他数据传输技术，诸如WiFi或蓝牙。

举例而言，图9示出了系统连接的示意架构。如图9中所示，主单元26包括空气源48和主计算机50。主单元26经由主线24连接到一个或多个子线220(例如，沿着基板框架38)。从子线220，主单元26进一步连接到每个个体单元18(例如，经由从子线220到每个基板接口180、然后到连接歧管192、并且进而到每个单元18的空气端口200和端子板188的连接)。在一些应用中，每个基板阵列32、34、36包括一个子线220，子线220随后分支到个体单元18。

具体来说，图9示意地示出了从主单元26到个体单元18的空气连接222，以及主单元26和个体单元18之间的数据和电源连接224。例如，电源和数据(诸如电磁阀指令)可以从主单元26传送到每个单元18，并且数据(诸如传感器数据)可以从每个单元18传送回主单元26。在一些应用中，如图11D和图23所示，连接222、224可以经由歧管架构来实现。例如，图11D示出了通过主线24与主线歧管432通信的主线快速连接器430，主线歧管432随后通过子线220分支到子线歧管436，然后通过单元线438分支到个体单元歧管(例如，端口接口180)。如图23所示，歧管(例如，子线歧管436或主线歧管432)可以包括一个或多个电源和数据端口440以及一个或多个快速接头442。在其他应用中，如图24所示，连接222、224能够经由管道架构来实现。例如，图24示出了具有单片通道444的主线快速连接器430，单片通道从主线24分支到子线220，再分支到个体单元。例如，单片通道444可以是塑料或橡胶材料，并且可以包括用于保持用于数据和电源交换的布线以及容纳空气流动的内部特征。

作为另一示例，图10示出了个体单元18内的连接的示意性架构。图10示出了主单元26(具有空气源48和主计算机50)和子线220，子线220经由单元18的连接歧管192将空气连接222和数据/电源连接224提供给单元18。如图10所示，单元18包括传感器模块108，传感器模块108可以与端子板188通信(例如，经由传感器电缆136)。端子板188进而经由端子连接器226与连接歧管192通信。此外，弹簧激活阀184和通风阀186与端子板188以及连接歧管192连通。此外，阀184、186分别气动连接到通风通道228和弹簧144。连接歧管192经由基板30连接到子线220(如上面参考图9和图23-24所描述的)，子线220进一步连接到主单元26的空气源48和主计算机50。

虽然在本文中将单元18示出并且描述为由可充气弹簧144气动地驱动，但是在其他应用中，单元18的构造可以包括其他机械设备和机构，诸如但不限于气动气缸、线性制动器、液压缸或将水袋子作为机械动力的来源，以生成正作用力和负作用力来推动和拉动单元18顶部的床垫层和用户。使用可充气弹簧144和压缩空气有许多优点，诸如，例如与其他系统相比反应更快(例如，实现足够的抬升作为快速响应)、空气是无限的机械动力源、弹簧部分102包括无毒的元件、具有卓越的强度、耐用性、易于实现以及舒适性以及其他原因。

现在转向基板阵列20，如上所述，基板阵列20可以包括多个个体基板30，并且充当支撑床垫12的结构组件。基板阵列20构造(structure)床垫12，支撑单元18，并且将单元18链接到主单元24的电子和气动系统。例如，在一些应用中，基板阵列20可以保持和管理管道、布线和/或空气阀。

此外，如上文参考图8所描述的，个体基板30可以包括“快速连接”端口接口180，“快速连接”端口接口180被配置成用于以适当的取向将单元18卡扣配合到基板30上，从空气源48向单元18提供空气，并且将单元18与主计算机50互连以用于数据和电力传输。同样，如图8中所示，为了帮助定向和支撑单元18，每个基板30还可以包括凹座250，凹座250的大小设计成与单元18的平台部分104的外周相匹配。结果是，当单元18连接到基板30时，单元18可以位于凹座250内。

在一些应用中，基板阵列20由个体基板30的多个较小阵列组成，诸如下基板阵列32、上基板阵列34和中间基板阵列(多个)36。如图11A所示出，下基板阵列32可以包括围绕三个边缘(例如，下边缘和两个侧边缘)和“开放边缘”(例如，上边缘234)的框架38A。类似地，如图11B所示，上基板阵列34可以包括围绕三个边缘(例如，上边缘236和两个侧边缘238)和开放边缘(例如，下边缘240)的框架38B。此外，如图11C所示，中间基板阵列36可以包括围绕两个相对边缘(例如，两个侧边缘242)和两个开放边缘(例如，上和下边缘246、248)的框架38C。虽然阵列32、34、36被示出和描述为具有不同的开放和闭合边缘，但在一些应用中，所有阵列32、34、36可以制造成相同的，带有附加附件以“闭合”特定边缘，从而区分阵列32、34、36以用于上部、下部或中间用途。

在一些实施例中，如图11D所示，每个基板阵列32、34、36可以包括支撑杆249，诸如铝或其他材料杆，以帮助加强基板结构并且最小化应力下的弯曲以及个体单元构筑(nest)251以框住和保持单元18。如上面讨论的，每个基板阵列32、34、36可以包括主线24、子线220、单元线438以及主线连接器430。此外，在一些应用中，如图11D中所示，每个基板阵列32、34、36可以包括在阵列32、34、36下方行进的排气通道439，以帮助将空气从单元18排放到环境。

为了创建基板阵列20，下基板阵列32和上基板阵列34可以被布置成使得它们相应的开放边缘234、240对齐，并且框架部分38A、38B在一个或多个侧边缘232、238处接合，从而创建完全围绕在基板阵列20周围(或至少沿着基板阵列20的两侧)的框架38。当对齐时，下基板阵列32和上基板阵列34可以耦合在一起，例如，经由条带、卡扣接头239(图11D中示出)或其他连接机构。中间基板阵列36是能够增加基板阵列20的长度的模块化组件，从而允许在期望时构建更大的系统10。因此，为了创建更大的基板阵列20，一个或多个中间基板阵列36可以被布置并且耦合在下基板阵列32和上基板阵列34之间，以使得相应的开放边缘234、240、244、246对齐，并且沿着侧边缘232、238、242中的一个或多个的框架部分38A、38B、38C耦合在一起，以创建完全围绕基板阵列20的框架38。此外，在一些应用中，辅助件(未示出)可以耦合到基板阵列20的两端，以帮助在组装床垫12时防止框架28内部滑动。

在一些应用中，基板框架38通常可以被封围，其中基板框架38的至少一侧形成用于电气和/或气动连接的导管。虽然基板框架38可以包括沿两侧的导管，但是在一些应用中，只有一侧可以被视为提供用于连接的导管的“活跃”侧。然而，在其他应用中，两侧都可以是活跃的。例如，图11B和图11C示出了在框架部分38B、38C的开放边缘处的导管开口248，如图11B和图11C所示。以此方式，当组装基板阵列20时，导管开口248可以被对齐，以形成贯穿框架38的至少一侧的单个导管。此外，如图11E所示，基板阵列32、34、36中的至少一个可以包括源连接器245，源连接器245被配置成用于接合主线24，主线24进而将基板阵列20连接到主单元26。例如，每个基板阵列32、34、36可以包括源连接器245，通过未使用的源连接器245可以包括盖247以禁用连接器245。

虽然基板阵列32、34、36上的个体基板30和它们之间任何连接可以由塑料(但是可以考虑其他材料)形成，但是在一些应用中，基板框架38可以由金属形成，诸如不锈钢、铝或结构纤维，诸如碳纤维。以此方式，基板框架38可以结构上加强基板阵列20，从而保持阵列20的形状和结构的完整性。

进一步参考主单元26，在一些应用中，主单元26可以包括壳体260，如图1-图2所示，壳体260封围空气源48和主计算机50。空气源48可以是为单元18的移动提供动力的集中式空气源。在一个示例中，空气源48可以是由电力驱动的压缩机或空气泵，并且包括压缩机罐、调节器、计量表、检查阀、压力传感器、馈电线、方向阀和/或其他组件(未示出)，以分配和管理馈电线和组件之间的连接。然而，在其他应用中，空气源48可以用另一组件替换，该另一组件被配置成用于生成单元18的正向或负向运动。

主单元26的壳体260通过封围空气源48可以帮助减少由空气源48产生的声音和振动。此外，如图2所示，壳体260可以包括空气通风口262以及与空气通风口262对齐的相关联过滤器(未示出)，以避免杂质进入主单元26、电源按钮264和主线24。

此外，如图12所示，主计算机50可以包括处理器266、数据存储268、电源连接270和发射器/接收器272。例如，处理器266可以执行程序或算法，程序或算法被配置成用于向单元阵列16发送电力(经由电源连接270)、从单元阵列16接收数据(包括感测到的用户生物标志物的测量)、分析数据(如下进一步描述的)、以及响应于该分析来发送命令以选择性地充气地驱动个体单元18。处理器266能够进一步经由数据存储268存储感测数据和/或分析和/或执行的命令，或从数据存储268检取用户轮廓或其他存储数据或程序。此外，处理器266可以经由发射器/接收器272发送或检取数据，发射器/接收器272可以是到一个或多个外部组件的有线连接，或无线发射器/接收器，诸如蓝牙或WiFi。例如，虽然主计算机50包括数据存储268，但是主计算机50还可以经由发射器/接收器272发送到云存储279或从云存储279接收。此外，主单元26经由发射器/接收器272可以与外部计算机274、电话应用276或可穿戴设备278对接，以提供数据、递送警报和/或接收数据或指令。结果是，外部计算机274、电话276或可穿戴设备278可以充当系统10的用户界面。

例如，通知系统流可以具有在主计算机50和用户界面之间分配的若干方法。例如，信息可以从可穿戴设备278流动到主计算机50、从可穿戴设备278流动到用户的电话276，并且从电话276流动到主计算机50、从可穿戴设备278流动到用户的家庭成员的电话276，并且从电话276流动到主计算机50、从可穿戴设备278流动到用户的计算机274，并且通过互联网和家庭路由器流动到紧急服务，并且随后流动到主计算机50。在一些应用中可以考虑上述示例的任何组合。此多信号输入警报协议可以固定系统10的响应、床垫12的激活，并且在需要时向家庭或紧急服务发出警报，以提供进一步的援助。

关于可穿戴设备278，在一些应用中，现有的癫痫可穿戴设备可以链接到主计算机50，以在例如需要立即将患者重新定位至恢复体位的全身性癫痫发作的情况下激活床垫12。可穿戴设备278可以用于识别癫痫发作并且将信号警报或通知直接发送到主计算机50，主计算机50可以处理数据以及其他感测数据，并且激活患者自主重新定位，并且发送警报和/或刺激患者。

因此，当组装系统10时，如上所述，互连单元18的扩展感测和重新定位表面形成，以监测用户并且在必要时进行干预。例如，图13示出了系统10的基本架构。如图13所示，系统10包括患者监测280、体位管理282、智能床垫调整284和患者刺激286。

图14示出了与系统10的患者监测组件280(或感测部分)有关的系统10的组件。具体而言，如图14中所示，患者监测280涉及感测系统288(例如，如上所述，具有各种传感器的传感器模块108)、数据处理290(例如，经由主计算机50的处理器266或与主计算机50通信的外部计算组件)、数据存储292(诸如云存储279或主计算机50的本地数据存储268)和用户界面294(例如，经由如上所描述的外部计算机274、电话276和/或可穿戴设备278，或另一设备)。

进一步参考数据处理组件290，如图14所示，与用于患者监测的数据处理相关联的生物计量数据可以包括但不限于：用户的体位和位置、肌肉活动、脉搏和心率、体温、身体声音、睡眠行为和/或呼吸模式。生物计量数据可以从感测系统288、数据存储292和/或用户界面294接收。

关于用户界面294，应当注意，一个或多个用户界面可以与用户、专业人员和/或开发人员相关联。示例用户界面包括，但不限于：外部计算机274、电话276和/或可穿戴设备278，如以上所描述的。例如，系统10可以基于所监测的数据创建模型，并且此模型能够通过用户界面中的一个或多个(例如，经由用户界面上的应用)被数字投射和可视化。

进一步参考患者监测组件280，并且更具体地，参考感测系统288，图15示出了床垫12的示例俯视图。在床垫区域300(对应于床垫垫14)内是感测表面302。在感测表面302内是每个单元18的个体传感器单元304。在每个传感器单元304内是传感器节点306的阵列(诸如上面参考图7所描述的传感器节点122)。感测表面(例如，由传感器节点306的传感器单元304组成)与主计算机50通信。

例如，图16A示出了来自个体节点306的压力读数的节点触摸点采样。这些压力读数可以被传送到主单元26中的主计算机50，主计算机50进而可以分析数据并且创建压力图，如图16B中所示。除压力之外，对其他用户度量的类似分析可以由主计算机50执行，诸如移动、温度、声音、湿度等。

进一步参考系统的体位管理组件282，图17示出了与体位管理相关联的系统10的组件。具体来说，图17示出了重新定位组件310、体位扫描312、体位标识314和体位建模316。重新定位组件310可以涉及：组件调整和激活(例如，与个体单元18的弹簧部分102相关联)，以及参数处理。体位扫描312可以参考上面所描述的感测表面302以及数据处理。体位标识314可以包含数据处理和体位匹配(例如，用于标识用户在床垫12上的当前体位)。体位建模316可以涉及生成参数、模拟体位以及为用户选择模型体位。

作为示例，图18示出了与至少患者监测和体位管理组件280、282相关联的监测处理320。一旦用户躺在床垫12上睡觉(框322)，系统10将扫描用户(框324)并且尝试识别用户的轮廓(框326)。如果系统没有将用户的轮廓识别为现有用户(框328)，则系统10设置查询以设置新用户(框330)，并且创建新用户轮廓(框332)。如果系统10识别出用户的轮廓(在框326处)，则系统10激活与该轮廓相关联的轮廓模式(框334)，并且为该轮廓打开新的会话(框336)。

系统10随后标识患者状态(框338)：醒着(框340)或睡着(框342)。如果睡着，则系统监测用户的睡眠活动(框344)。这样的监测可以包括：床上的体位和位置(框346)、温度(框348)、肌肉活动(框350)、床湿度(框352)、心率(框354)、呼吸模式(框356)、打呼噜、呻吟、咧着嘴笑或吹气(框358)、其他睡眠行为(框360)、时间(框362)以及特定事件(框364)。这些所监测的参数，例如，经由主计算机50的处理器266，可以以特定的时间间隔(诸如每秒)被跟踪(框366)并且被记录(框368)。此外，处理器266可以分析参数以标识风险(框370)、更新用户界面(多个)(框372)，并且诸如在用户界面处以特定的时间间隔(诸如每分钟)强调特定的活动(框374)。

在框344处系统10监测睡眠活动时，如果用户醒来(框376)，则监测会话关闭(框378)。包括所监测的度量或基于所监测参数的其他数据或分析的会话报告可以发送到云存储279(框380)和/或可以存储到本地存储(框382)，例如，存储一段时间，诸如24小时。

因此，系统10可以提供床垫12上层上的参数化生物感测表面，通过将个体单元18彼此链接并且形成感测设备网络而生成该表面，以用于监测用户在床上的活动。如上所述，该活动可以包括，但不限于：体位、体温、肌肉活动、身体压力区域以及床上活动和模式。由于每个单元18都包括感测表面，因此，这种监测可以精确地映射到用户的身体。例如，每个单元18保持绝对位置，从而建立处理传感器的逻辑通信和物理连接的参数化网络。主计算机50可以访问、集成和分配传感器数据、管理大量数据存储、分配数据并且执行关于患者活动的密集数据计算。由此，所监测的数据可以用于开发精确并且个性化的计算模型，以预测发生在床上的紧急事件，诸如癫痫发作或其他紧急情况。该模型还可以用作研究工具，例如，以更好地评估风险、理解床上癫痫发作并且监测患者整体的睡眠健康。此外，所监测的数据可以用于确定何时需要干预，并且系统10可以自主地执行此干预而无需人工辅助。在一些应用中，所监测的数据还可以被发送到专业人员，专业人员随后可以远程且实时地控制干预。

例如，关于系统10的智能床垫调整组件284，通常，基于患者监测和体位管理组件280、282，主计算机50可以确定用户是否需要重新定位以及需要如何重新定位，并且单独地控制单元18以完成特定的重新定位。也就是说，通过控制个体独单元18的弹簧144，主计算机50可以升高床垫12的一部分，以将用户移动到期望的位置。

换句话说，由个体单元18的阵列16创建的分割生成参数化表面，该参数化表面使得在用户的目标区域上能够进行动作或任务。参数化表面使得能够在床垫12的睡眠表面上形成牢固的功能拓扑，从而形成对用户有益的形状或凸起。这些拓扑的高度和角度可以根据单元18的大小和特征而变化。这些动态部分可以被调整，以手动或自动地调节和控制床垫12的特定区域，以减少或增加与用户身体的交互水平，从而形成床拓扑，床拓扑在特定角度、特定位置修改患者的体位，而无需人工监督。

举例而言，图19A示出了床垫12的示意图，其中四个单元18被激活，也就是说，弹簧144被扩展以垂直抬升单元18(如阴影所示)。图19B示出了这四个经激活的单元18的床垫拓扑图。作为另一示例，图20A-图20D示出了经激活的单元18的进一步床垫拓扑。在图20A中，单元18的线沿着x轴被激活。在图20B中，单元18的线沿着y轴被激活。在图20C中，单元18的块沿着x轴和y轴被激活。在图20D中，床垫12中的所有单元18被激活，其中一些单元18在正Z方向，而其他单元在标称Z位置或负Z方向，从而创建为用户形成“巢”的负ZYX拓扑。

因此，通过提供个体单元18的阵列16，系统10可以在任何方向上实现许多特定的拓扑。此外，在一些应用中，每个单元18的大小和延伸可以不同并且可以根据目标用户的需要来创建。例如，较小的单元18可以增加面向用户身体上较小区域或辅助较小体型(诸如婴儿)的可能性。此外，在一些应用中，单元18可以包含附加的空气袋(未示出)，以提供更高的总抬升高度，从而产生更高的形状和角度。

在一些应用中，床垫12可以被配置成用于将用户重新定位至他们一侧的“恢复”体位。例如，超过80％的SUDEP患者在一夜癫痫发作之后被发现处于俯卧(面朝下)体位。然而，在后(癫痫发作后)状态期间，侧面恢复体位是更安全的体位。因此，如图21所示，床垫12可以被配置成用于在癫痫发作期间或癫痫发作之后(或在用户睡觉时的另一时刻)将用户390从俯卧体位392重新定位至恢复体位394。在一些应用中，床垫12可以被配置成用于控制个体单元18，以便在特定的时间段内(诸如，小于30秒或小于20秒)将用户390从俯卧体位392转到恢复体位394(无需人工干预)。

除了重新定位用户以例如防止俯卧体位或者在癫痫发作之后将用户移动到恢复体位之外，系统10还可以被配置成用于监测用户的健康(包括确定何时正发生癫痫)、当用户处于风险时提供警报、以及刺激用户。例如，图22示出了用于使用系统10的方法400，包含患者监测280、体位管理182、智能床垫调整284和患者刺激286。

如图22所示，在步骤402处，系统10确定患者是否睡着，并且重复该步骤直到患者睡着。一旦患者睡着，方法就前进至监测用户是否处于俯卧体位(步骤404)以及用户是否正在癫痫发作(步骤406)。如果用户处于俯卧体位(如在步骤404处确定的)，则系统10将用户重新定位至恢复体位(步骤408)，然后确定用户的生物标志物是否正常(步骤410)。如果生物标志物是正常的，则方法回到步骤402。如果生物标志物是异常的，则系统10刺激患者(在步骤412处)并且发送一个或多个警报(步骤414)。

回到步骤406，如果系统10确定用户正在癫痫发作，则系统10监测事件(步骤416)并且确定用户是否处于俯卧体位(步骤418)。系统10随后确定癫痫发作是否结束(步骤420)。如果癫痫发作没有结束，则系统等待直到癫痫发作结束(步骤422)。当癫痫发作结束时，系统10回复到步骤408以将用户重新定位至恢复体位，并返回到步骤412以刺激用户，并然后从如上所描述的步骤410和414继续。

关于刺激，床垫12可以通过移动用户、摇晃用户或通过调整单元的充气/放气速度来提供振动来完成刺激。例如，以上描述了移动，也就是说，通过向上或向下移动个体单元以将用户滚动到不同的体位。抖动和振动可以通过生成个体单元18的不同充气/放气速度来实现。例如，通过以不同速度打卡和关闭阀门，可能会生成不同的“振动频率”，并且改变这些频率以便刺激用户。

虽然在本文以特定的顺序示出和描述以上方法和过程，但是应当注意到，在一些应用中，特定的步骤或过程框可以被消除、添加或重新排列。例如，在上述任何方法中，专业人员或用户可以超控特定过程步骤，例如，手动地调整床垫12。作为另一示例，在图22的方法中，确定患者是否睡着的初始步骤可以被消除，以便当用户躺在床垫12上时随时监测用户。这样的过程例如对于高风险癫痫患者来说可能是有益的，以便在无人工辅助的情况下提供有效的监测和快速干预。

因此，在一种特定应用中，系统和方法可以自主地递送干预以防止SUDEP。更具体地，目前没有检测俯卧体位或具有能力物理地将患者重新定位至恢复体位的产品。另一方面，本系统和方法可以通过为患有癫痫的患者提供身体重新定位装置来解决当前未被满足的需求，该装置将自主地执行夜间监护的关键干预：在痉挛癫痫发作之后重新定位并且刺激患者。通过在睡眠期间持续对体位建模，系统可以更详细地提供关于夜间癫痫发作和体位之间关系的信息，因此提供比现有解决方案更大的功效。具体而言，这类信息仅从可穿戴设备无法确定，并且很难从视频中分析。另一方面，本系统可以从包括智能床垫的生物感测单元中的嵌入式传感器矩阵中获得该信息。此外，系统的可扩展单元表示构建床垫的新结构概念，并且为在家庭睡眠健康环境实施动态机器人系统打开了可能性。

此外，患者监测系统可以用作数据收集设备，以通过自主数据收集和分析来帮助提高对夜间癫痫发作的理解。当前对夜间癫痫发作的门诊数据收集需要可穿戴传感器，由于患者依从性不可避免地降低，因此对于长期数据分析而言可穿戴传感器受到限制。不需要穿戴任何附加传感器的床垫不需要患者依从性。此外，通过持续监测和建模体位，此系统将允许对夜间癫痫发作进行更全面的收集和分析。由于癫痫发作(即使是痉挛性癫痫发作)可能将难以在患者之间进行归纳，但是在患者内是可预测的，因此此设备将允许在使用一段时间之后进行个性化的干预。

鉴于以上情况，本公开的系统和方法可以被配置成用于执行以下功能中的一个或多个：在无需人工监护的情况下防止入睡的用户处于俯卧体位；在无需人工监护的情况下，将患有癫痫的患者重新定位至恢复体位；监测睡眠模式，以通过跟踪睡眠模式(诸如呼吸、心率、肌肉活动、温度和体位模式)来识别紧急事件；当入睡的用户处于风险时，刺激并且警告用户、其他人和/或紧急服务；协助用户在床上的移动性；调整床的情况以获得更好的睡眠体验和/或其他功能。

虽然在上文中关于癫痫辅助和SUDEP预防描述了本系统和方法，但应注意，该系统和方法还可应用于其他患者监测和重新定位应用。例如，本系统和方法可以用于：在ICU环境中防止SIDS、管理伤口压力，以通常帮助床上移动性、阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)管理，以帮助肩部、背部或髋部疼痛；用于研究目的、精准医疗、非医疗用途、脊柱推拿应用、个性化医疗、床上移动性辅助、作为睡眠辅助(例如，协助压力重新分配)，以及其他应用。

本发明已经在一个或多个优选实施例的方面进行了描述，并且应当理解，除那些清楚说明以外的许多等同、替换、变型、以及修改是可能的且在本发明的范围内。此外，如本文中所使用的术语“大约”是指相对于特定值的正负20％，更优选正负10％，甚至更优选正负5％，最优选正负2％。替代地，如本领域已知的，术语“大约”指示与特定值的偏差，该偏差等于在使用给定测量工具测量该值的过程期间可用的度量的最小增量的一半。

Claims (20)

1.一种用于患者监测和重新定位的系统，所述系统包括：

床垫，所述床垫包括：

具有高度能单独调整的多个单元的单元阵列，每个所述单元具有传感器表面，所述传感器表面被配置成用于当患者躺在所述床垫上时感测所述患者的至少一种生物标志物，以及

基板阵列，用于接收所述单元阵列，

主单元，所述主单元通过所述基板阵列与所述单元阵列的每个单元通信，所述主单元被配置成用于：从所述单元中的每一个单元接收数据，包括对所述至少一种生物标志物的测量；并且独立地控制所述单元中的每一个单元的高度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单元中的每一个单元包括：

垫部分；

所述垫部分下方的弹簧部分；以及

所述弹簧部分下方的平台部分。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述弹簧部分包括由所述主单元控制的气动地驱动的可扩展弹簧。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述垫部分包括所述传感器表面，并且所述传感器表面包括具有传感器阵列的传感器模块。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述传感器阵列包括以下各项中的至少一项：压力传感器、加速度计、声音传感器、温度传感器和湿度传感器。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主单元被配置成用于经由空气源控制所述弹簧的扩展。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主单元与可穿戴设备通信，所述主单元被配置成用于从所述可穿戴设备接收关于所述患者的数据，并且被配置成用于基于来自所述传感器表面的数据和来自所述可穿戴设备的数据独立地控制所述单元中的每一个单元的高度。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括框架，所述框架被配置成用于支撑所述床垫。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述床垫进一步包括床垫垫和床垫裙，所述床垫垫和所述床垫裙被配置成用于包围所述单元阵列和所述基板阵列。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基板阵列包括多个基板，其中所述多个基板中的每一个基板被配置成用于结构地、气动地和电连接到所述多个单元中的每一个单元。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主单元被配置成用于将数据和警报传送到电话和外部计算机中的至少一个。

12.一种在形成智能床垫的智能单元阵列中使用的智能单元，所述智能单元包括：

垫层，所述垫层包括在传感器模块上方的垫套，所述传感器模块被配置成用于感测与躺在所述垫层上的用户相关联的至少一种生物标志物；

弹簧层，所述弹簧层包括可扩展弹簧，所述可扩展弹簧被配置成用于调整所述智能单元的总体高度；以及

平台层，所述平台层被配置成用于支撑所述弹簧层和所述垫层，并且容纳端子板，所述端子板被配置成用于控制所述可扩展弹簧，以调整所述智能单元的所述总体高度。

13.如权利要求12所述的智能单元，其特征在于，所述垫层进一步包括：在所述传感器模块下方的一层或多层泡沫层；以及垫保持器，所述垫保持器被配置成用于保持所述一层或多层泡沫层、所述传感器模块和所述垫套。

14.如权利要求12所述的智能单元，其特征在于，所述垫层是长方体形状。

15.如权利要求12所述的智能单元，其特征在于，所述可扩展弹簧是气动地驱动的，并且所述平台层包括至少一个阀，所述至少一个阀由所述端子板控制以调整所述可扩展弹簧内的空气量。

16.如权利要求12所述的智能单元，其特征在于，所述传感器模块包括传感器口袋内的传感器阵列，并且所述传感器阵列包括以下各项中的至少一项：压力传感器、加速度计、声音传感器、温度传感器和湿度传感器。

17.一种用于使用智能床垫系统监测和重新定位患者的方法，所述方法包括：

使用智能单元阵列扫描所述智能床垫系统上的所述患者，所述智能单元阵列包括数个个体单元，每个所述单元具有独立的感测表面；

基于所述扫描标识所述智能床垫上的所述患者的体位；

确定所述患者的体位何时为俯卧体位；以及

自动地调整所述个体单元中的一个或多个的高度，以将所述患者重新定位成离开所述俯卧体位。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：确定所述患者何时正在癫痫发作；并且等待直到癫痫发作结束，以将所述患者重新定位成离开所述俯卧体位。

19.如权利要求17所述的方法，且进一步包括：使用所述智能单元阵列监测所述患者的至少一种生物标志物。

20.如权利要求17所述的方法，且进一步包括：在将所述患者重新定位成离开所述俯卧体位之后，刺激所述患者。

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