CN219396797U - 个性化睡姿矫正床上用品 - Google Patents

Abstract

一种个性化睡姿矫正床上用品，包括：三维主体，用于使用户睡在其上面，该三维主体被分割成多个隔室，多个隔室限定多个压力感测和响应区；设置在每个压力感测和响应区中的压力感测和响应模块，其包括一个或多个压力感测机构和一个或多个致动器，每个压力感测机构和每个致动器分别具有位于每个压力感测和响应区中的单独的传感器和致动器电路，传感器和致动器电路分别被配置为生成压力感测信号和执行致动指令；以及中央处理器，其从压力感测机构接收压力感测信号、处理压力感测信号、将致动指令发送到致动器、将处理后的压力感测信号馈送到外部设备、并且从外部设备接收对应的命令。

Description

个性化睡姿矫正床上用品

技术领域

本实用新型涉及一种个性化睡姿矫正床上用品，所述个性化睡姿矫正床上用品响应于瞬时睡姿或根据用户的决定具有多个压力感测和可调整区。

背景技术

床垫是人类文明生活方式的必需品。好的床垫可以为我们整个身体、尤其是从脊柱一直到我们的背部臀部提供支撑，以在睡眠期间得到休息和放松。然而，不恰当的睡姿有时会恶化我们身体的一些部位在睡眠期间变得更有压力的情况，从而导致睡眠质量不佳。普通床垫在这种情况下无济于事，有时甚至更糟。

许多研究人员和床垫制造商主要关注如何改进床垫的材料或在睡眠期间对我们身体的支撑力的分布。市场上有的床垫可以划分成两个主流，内弹簧圈和全泡沫(或两者的混合)。虽然一些材料如记忆棉可以在施加压力时贴合我们身体的形状并提供压力释放，但对于一些用户来说可能太软。另一方面，内弹簧床垫相对更硬并提供更多压力点释放，但对于一些用户来说可能太硬。

近来年，市场上已经出现了具有某些压力感测机构的床上产品。虽然可能有一些床垫产品可以监测睡眠期间的压力分布，但市场上似乎缺少基于来自传感器的信号进行的主动调整。

US2021372866A1公开了一种压力传感器阵列，所述压力传感器阵列具有：压力感测基板，所述压力感测基板包括通过喷涂被印刷在织物的填充部分上的压阻材料；以及多个压力感测列，所述多个压力感测列由所述织物的非填充部分分开。所述压力感测列中的每一个以某种方式与顶部电极和底部电极固定在一起(通过粘合剂或缝合)，以在所述基板的顶部表面与底部表面之间形成周期性电极行和列。然而，这个压力传感器阵列既不对施加在其上的任何感测到的压力提供任何响应行动，也不提供为适合人体解剖结构而定制的独立区。

CN107744304A公开了一种空气充气枕头，所述空气充气枕头包括一个第一压力传感器和两个第二压力传感器、以及空气泵送和控制机构，所述空气泵送和控制机构被声称与由头部和颈部施加在所述第一压力传感器和第二压力传感器上的压力相对应地调整被充气或放气到枕头主体的不同气囊中的空气，以便优化枕头的高度。然而，本专利公开中未提供关于如何与由用户的头部和颈部施加的不同压力分布相对应地优化高度的细节。该专利公开简单地描述了如何控制气囊的充气和放气，这似乎是本领域已知的。

CN208371375U公开了一种座垫和一种用于检测坐姿的设备。提供了压力传感器阵列，所述压力传感器阵列包括两个导线层，其中，在一个层上的一组导线(M)垂直于在另一层上的另一组(N)而布置，并且所述两个导线层夹着由压电纤维制成的一片导线纤维层，所述导线纤维层在不受压缩时电阻较大。这个压力传感器阵列仅包含M+N个信号输出，尽管它在焊盘上具有M×N个感测点。这个设备中还提供了微处理器单元，以调整从两个导线层输出的电压并将电压转换成数字信号，然后将所述数字信号馈送到CPU。压力分布图曾是该专利公开中在CPU处理这些电压输出数据之后的最终产品，以便建议座垫的用户在测量期间的坐姿类型。然而，本专利公开中未提供响应机制的交互/矫正功能或细节来供用户调整座垫的高度。

在申请号为PCT/CN2021/122537的共同未决PCT申请中，提供了一种在枕头中使用的并入有夹在两个电极层之间的压阻织物层的传感垫层，其中，每个电极层具有彼此交替布置的导电部分和非导电部分，并且一个电极层的导电部分垂直于另一电极的导电部分而布置。所述枕头还包括在各种实施例中以不同方式布置的多个气囊，以便提供与由用户在睡眠期间的不同睡姿产生的不同压力分布相对应的多区响应。本共同待决申请的公开还简要描述了一种交互式控制和响应机制，所述交互式控制和响应机制用于根据在睡眠期间由不同头部和颈部位置施加的接触压力分布来调整枕头中的不同致动器区的高度。然而，当相同的机制应用于具有较大接触表面的床上用品(比如床垫)时，它可能涉及相对更大规模的压力感测机构和致动装置，以抵消任何不恰当的睡姿。

因此，需要一种用于床上用品的个性化睡姿矫正系统，以克服或至少缓解现有技术中的缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种在床上用品中使用的并入压力感测和成像技术的系统，以更准确地映射由用户施加的压力分布并且响应于特定用户的睡姿而向所述床上用品的多个致动器提供更个性化的姿势矫正指令。

在第一方面，本实用新型提供了一种个性化睡姿矫正床上用品，特别是比如床垫等具有相对较大接触表面积的个性化睡姿矫正床上用品，所述个性化睡姿矫正床上用品包括：

三维主体，用于使用户睡在其上面，所述三维主体被分割成多个隔室，所述多个隔室限定多个压力感测和响应区；

设置在每个压力感测和响应区中的压力感测和响应模块，所述压力感测和响应模块包括一个或多个压力感测机构和一个或多个致动器，每个压力感测机构和每个致动器分别具有位于每个压力感测和响应区中的单独的传感器和致动器电路，所述传感器和致动器电路分别被配置为生成压力感测信号和执行致动指令；以及

中央处理器，所述中央处理器从所述一个或多个压力感测机构接收压力感测信号、处理所述压力感测信号、将致动指令发送到所述一个或多个致动器、将处理后的压力感测信号馈送到一个或多个外部设备、并且从所述一个或多个外部设备接收对应的命令。

在某些实施例中，所述一个或多个压力感测机构是一个或多个多层结构，每个多层结构包括至少一个压力感测层和两个电极层。

在某些实施例中，所述至少一个压力感测层由多个导电纤维制成。

在某些实施例中，所述两个电极层中的第一电极层包括彼此交错的多个第一导电部分和多个第一非导电部分。

在某些实施例中，所述至少一个压力感测层包括多个传感点，所述多个传感点均匀地或不均匀地分布在所述至少一个压力感测层与所述两个电极层接触的每个接触表面的区域上。

在某些实施例中，所述两个电极层中的第二电极层包括彼此交错的多个第二导电部分和多个第二非导电部分，并且所述多个第二导电部分定向在与所述第一电极层的所述多个第一导电部分的方向垂直的方向上。

在某些实施例中，所述第一电极层的所述多个第一导电部分与所述第二电极层的所述多个第二导电部分相交的位置是所述多个传感点设置到所述至少一个压力感测层的每个接触表面上的位置，并且其中，在每个传感点处都沉积有压阻油墨。

在某些实施例中，每个致动器包括一个或多个可充气密封容器、一个或多个阀、分区空气压力传感器和气泵。

在某些实施例中，每个致动器包括多个可充气密封容器和多个阀，进出于每个可充气密封容器的空气的体积、速率和流动方向由所述多个阀中的一个彼此分开地控制，每个致动器中的空气压力由所述分区空气压力传感器和所述气泵调节。

在某些实施例中，所述三维主体至少包括顶部层和底部层，所述顶部层和底部层夹着所述压力感测和响应模块，以为所述个性化睡姿矫正床上用品提供柔性并为用户提供舒适感而不影响所述压力感测和响应模块的正常性能。

在某些实施例中，所述中央处理器包括多个集成电路、微处理器和芯片以接收并处理从所述一个或多个压力感测机构获得的信号和/或数据，并且响应于获得的信号和/或数据自动地或根据用户选择的致动偏好手动地向所述一个或多个致动器提供指令。

在某些实施例中，所述中央处理器连接到用户终端或外部设备以在所述中央处理器和所述用户终端或外部设备之间交换数据，并且其中，所述用户终端或外部设备包括移动通信设备、便携式电子设备、遥控器、计算机网关、网络或数据服务器、云计算系统。在某些实施例中，在处理从所述压力感测和响应模块获得的压力感测数据之后，并且在将致动指令发送到所述一个或多个致动器之前，所述中央处理器被配置为通过所述用户终端或外部设备向用户提供一个或多个建议的致动协议。

在某些实施例中，进一步包括用于捕获用户瞬时睡姿的一个或多个图像的图像捕获模块，其中，所述中央处理器接收、分析并处理从所述图像捕获模块获得的图像数据以及从所述压力感测和响应模块获得的压力感测数据，以向用户提供所述一个或多个建议的致动协议。

在某些实施例中，所述图像捕获模块包括一个或多个图像捕获设备、一个或多个图像处理器、以及数据传输设备，并且其中，所述一个或多个图像捕获设备包括一个或多个运动传感器。在某些实施例中，所述一个或多个压力感测机构包括至少一个压力感测层、既有导电部分又有非导电部分的一个或多个电极，所述一个或多个电极的布置方式使得基本上覆盖所述床上用品与所述用户的接触表面上的所有压力点。为了基本上覆盖所述床上用品的接触表面区域上的所有压力点，所述一个或多个压力感测机构被配置为制得尽可能薄，例如，制成片状，以最大化跟所述床上用品与所述用户的所述接触表面重叠的表面区域。应理解，所述一个或多个压力感测机构不限于特定形式，前提是它/它们可以准确地测量所述用户对所述床上用品的所述接触表面施加的接触点压力。

在某些实施例中，所述压力感测层不是连续的单层。在这些实施例中，所述压力感测层可以由多个压力传感器构成，其中，所述多个压力传感器中的每一个都具有其对应的电极。在一些实施例中，每个压力传感器、其对应的电极和对应的(多个)致动器限定了本床上用品的压力感测和响应区。

在某些实施例中，所述一个或多个致动器包括一个或多个气囊，其中，进入和离开所述气囊中的每一个的气流方向、体积和/或流率由设置在所述气囊与气泵之间的关联阀控制。在同一区内的每个气囊或一组气囊可以通过一个或多个气泵来充气。所述阀和/或所述气泵中的每一个可以由所述中央处理器自动地或由所述用户手动地进行电控制或数字控制。一个或多个分区压力传感器可以并入到每个气囊或一组气囊中从而形成压力感测区，以监测该区的整体内部压力。

由所述一个或多个压力感测机构和所述一个或多个分区压力传感器中的任何一个接收的压力数据被传输到所述中央处理器并由所述中央处理器处理，并且所述压力数据可以进一步被馈送到所述用户可以完全控制的用户终端。

在某些实施例中，所述中央处理器包含预设的压力数据，包括但不限于按身高、体重、性别、年龄和/或真实性等来分类的一组或多组人口的压力分布映射数据。所述预设的压力数据可以包括本床上用品在不同睡眠位置(包括但不限于背部、侧身和腹部位置)期间记录的数据。

在某些实施例中，本床上用品还可以通过从具有不同背景、体能和与睡眠位置相关联的特性的用户获得的不同数据集进行训练，所述不同数据集是由床上用品从同等物件或数据库接收的。

在某些实施例中，所述用户可以选择将哪个(哪些)数据集馈送到本床上用品中。

在某些实施例中，所述用户可以选择激活/取消激活所述压力感测和响应区中的哪一个和/或对所述气囊中的哪一个进行充气或放气，和/或调整泵入/泵出一个或多个气囊的空气的体积/流率。

在某些实施例中，所述中央处理器建立在多层人工神经网络结构的基础上，以便提供机器学习能力。

在某些实施例中，允许所述用户从本床上用品获得数据、调整本床上用品的不同参数并且控制本床上用品的操作的所述用户终端可以包括但不限于计算机终端、遥控器和便携式设备。

在某些实施例中，本床上用品进一步包括电源和/或储能元件。在其他实施例中，本床上用品可通过外部电源进行再充电。

所述床上用品可以包括但不限于枕头、床垫、任何人体支撑元件、减震和反应垫等。

提供本实用新型内容以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本实用新型内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。公开了本实用新型的其他方面，如在下文通过实施例所展示的。

附图说明

附图包含某些实施例的图以进一步展示并阐明本实用新型的以上和其他方面、优点和特征，其中，相似附图标记指相同或功能上类似的元件。应理解，这些附图描绘了本实用新型的实施例并且不旨在限制其范围。本实用新型将通过使用附图来进行更具体和详细的描述，在所述附图中：

图1示意性地描绘了根据本实用新型的实施例的床上用品；

图2示意性地描绘了根据本实用新型的实施例的压力感测机构的结构；

图3示意性地描绘了根据本实用新型的实施例的压力感测层的结构；

图4示意性地描绘了根据本实用新型的实施例的被配置为在多个压力感测和响应区中操作的一组致动器；

图5A示意性地描绘了根据本实用新型的实施例的如何控制压力感测和响应区中的致动；

图5B示意性地描绘了根据本实用新型的某些实施例的由压力感测和响应区中的每一个进行单独致动；

图6示意性地描绘了根据本实用新型的某些实施例的本床上用品的不同模块之间的互动；

图7示意性地描绘了根据本实用新型的某些实施例的压力感测和响应区中的致动器的不同组合；

图8示出了根据本实用新型的实施例的如何控制一组致动器中的一个致动器中的空气充气和放气的流程图；

图9示意性地描绘了根据本实用新型的某些实施例的不同压力感测和响应区如何响应于不同睡姿而操作。

熟练的技术人员应理解，图中的元件是为了简单和清楚而展示的，并且不一定按比例描绘。

具体实施方式

定义

说明书中提及“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指同一实施例。进一步地，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时提出，它在本领域的技术人员的知识范围内以结合其他实施例影响这样的特征、结构或特性，无论是否明确地描述。

术语“一(a或an)”用于包括一个或一个以上，并且术语“或”用于指非排他性“或”，除非另有指示。另外，应理解，本文采用并且未以其他方式定义的词语或术语仅用于描述目的而非限制目的。此外，本文件中提及的所有出版物、专利和专利文件均通过引用整体并入本文，如同单独通过引用并入一样。如果本文件与因此以引用方式并入的那些文件之间的用法不一致，则所并入的参考文献中的用法应被视为对本文件的用法的补充；对于不可调和的不一致性，以本文件中的用法为准。

范围格式的值应以灵活的方式来解释，以不仅包括明确列举为范围的限值的数值，而且包括包含在该范围内的所有单独数值或子范围，就好像每个数值和子范围被明确地叙述一样。例如，“约0.1％至约5％”的浓度范围应被解释为不仅包括明确叙述的约0.1wt.％至约5wt.％的浓度，而且包括在所指示的范围内的单独浓度(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％和3.3％至4.4％)。

对本领域的技术人员将显而易见的是，可以进行包括加法和/或减法的修改，而不背离本实用新型的范围和精神。可以省略具体细节以便不掩盖本实用新型；然而，本公开的编写是为了使本领域的技术人员能够实践本文中的传授内容而无需过度实验。

相应地，图1描绘了根据本实用新型的某些实施例的床上用品100的示例，所述床上用品是床垫或大表面积的垫。在这个示例中，床上用品100包括顶层110，所述顶层是最接近用户身体的层。顶层110通常是柔软的，具有一定弹性。顶层110的顶部表面是与用户身体接触的表面，而底部表面是与本床上用品的一个或多个层或结构接触的表面。

设置在顶层110下方的是压力传感器垫层120，所述压力传感器垫层是柔性的，具有多个压力传感器和电极以将压力信号转换成电流，并且所述电流随后作为数字信号进一步被本床上用品分析和处理。为了提供既柔性又灵敏的压力传感垫层120，压力感测层优选地由比如导电织物等导电且柔性材料制成，并且在整个表面上的某些区域处沉积有压电或压阻材料。图3描绘了根据本实用新型的某些实施例的在指定区域处沉积有压阻材料的压力感测层的示例。压力传感垫层120可以是连续薄片结构或包括彼此通信以形成感测结构的多个传感阵列。

设置在压力传感垫层120下方的是被分离成多个隔室(由虚线表示)的致动器系统130，每个隔室容纳一个或多个致动器、一个或多个阀和/或可选地分区压力传感器(致动系统的示例在图5A中示出)。在图1中，提供外部端口150以连接致动器系统与外部电源或任何外部设备。在一些实施例中，电力可以经由其他可能手段(包括但不限于通过导电线圈或电磁场进行无线充电)被供应到致动器。可选地，填充层可以设置在压力传感器垫层120与致动系统130之间以为用户提供额外的舒适感。

设置在致动系统130下方的是底部层140，以为床上用品100的装载提供支撑并且还保护致动系统130。由于这个底部层是床上用品100的装载支撑件和背衬，因此用于形成底部层140的材料或机构可以比用于顶层110的材料或机构相对更硬。在一些实施例中，底部层140还可以是可通过比如空气或水等任何可能介质来充气的柔性层。

转向图2，被制作成压力传感器垫层120的压力感测机构包括夹在顶部电极20与底部电极21之间的压力感测层24。顶部电极20和底部电极21中的每一个包括交替地相互交错的多个非导电区域22和导电区域23。导电区域23中的每一个包括分别在顶部电极20和底部电极21中的一个或多个导电列13或一个或多个导电行14。顶部电极20中的导电列13和底部电极薄片21中的导电行14分别在垂直方向和纵向方向上延伸。

在某些实施例中，导电列13和导电行14的宽度大约在1mm至100mm或优选地5mm至50mm的范围内，或可以基于应用要求来调谐所述宽度。另外，导电列13或导电行14通常由非导电区域22间隔开，间隔大约在1mm至100mm或优选地5mm至50mm的范围内，这取决于压力传感器垫层的分辨率要求。导电列13中的每一个与导电行14中的每一个相交的交叉点或重叠区域被表征为一个传感器。

在某些实施例中，所述压力感测层不是连续的单层。在这些实施例中，所述压力感测层可以由多个压力传感器构成，其中，所述多个压力传感器中的每一个都具有其对应的电极。在一些实施例中，每个压力传感器、其对应的电极和对应的(多个)致动器限定了本床上用品的压力感测和响应区。换句话说，压力传感器中的每一个的对应电极可以独立于其他压力传感器的任何相邻电极而操作。如果像在一些常规压力感测垫层或枕头中那样仅存在沿着纵向或垂直轴线电连接这些压力传感器的一个单一的电极，则这样的配置可以避免一系列传感器之间的电连接的任何故障或中断。在多个压力感测和响应区下方的不连续压力感测层还可以增强对特定睡姿的压力敏感性和响应特异性。

转向图3，压力感测层24包括非导电织物30和涂布在多个预定义区域31中的压阻油墨。

在示例性实施例中，压力感测层24由比如压阻油墨等具有高初始电阻率的压电材料制成，并且夹在顶部电极20与底部电极21之间。在某些实施例中，压阻油墨中的导电材料可以包括导电聚合物、纳米材料和粘结剂中的一种或多种，使得它不仅提供压电电阻，而且加强对织物的附着力。压力感测层24的薄片电阻约为或大于50K欧姆/平方以使一个传感器与相邻传感器的串扰最小化，特别是在可以同时按压多个传感器的大面积压力传感器中。在其他实施例中，压力感测层24的薄片电阻是可通过调整导电材料的浓度来调整的，以便调谐压阻油墨的整体电阻。油墨的粘度也可根据比如喷雾涂布或施配等选定印刷/涂布方法来调谐。为了维持接触期间柔软的感觉，优选在指定感测区域31而不是整个织物中用油墨部分地涂布织物。

在其他实施例中，压力感测层24可以是由压阻纱线制成的纺织物。压阻纱线具有高电阻率并且可以被机织或针织成没有图案的空白织物。压阻层的电阻率可以限制传感器的灵敏度和感测范围。用于形成本实用新型的压力感测层的压阻织物可以包括但不限于棉织物、混纺织物和合成织物(比如聚合物和氨纶(或俗称LYCRA))、或可以为压力传感器垫层提供某些弹性的任何织物。

为了针对传感器中的每一个建立完整电路，压力感测层24上沉积有压阻油墨的指定区域31优选地跟顶部电极20中的导电列13与底部电极21中的对应导电行14之间的相交部对齐。另外，压力感测层24被优化以针对压力传感器垫层120上的传感器中的每一个在顶部电极20与底部电极21之间实现均匀导电路径。

向致动器系统130提供通过压力传感器垫层120随着时间收集的连续压力数据，以通过响应于从先前时间到目前时间的任何显著压力变化而发生的床上用品的瞬间形状变化来调整支撑。在本实用新型中，致动器系统130包括一个或多个气囊，所述一个或多个气囊中的每一个优选地由包括但不限于橡胶的柔性材料制成，所述一个或多个气囊形成床上用品的多个致动区。

图4示出了布置在包括两个层(即，包括三个气囊的顶部层、和底部层)的致动器系统130中的一组气囊。底部层44可以是柔性材料层，包括但不限于由柔性聚合物制成的气密、液封或填充软材料的垫/坐垫层。致动系统被配置为允许分开地或以任何组合形式调整气囊(41、42、43)的充气/放气状态和/或体积，以便实现对致动系统130的某种整体高度调整，并且继而调整床上用品的整体高度或特定区。在示例性实施例中，气囊(41、42、43)设置在比如记忆棉或纤维覆盖薄片等顶层(图4中未示出)下方，并且压力传感器垫层120可以设置在顶层和致动器系统130上方。压力传感器垫层120中的压力感测机构可以监测致动器系统130的加压状况和接触状况。可选地，致动系统130可以包括一个或多个内部压力传感器以与压力传感器垫层120中的压力感测机构分开地监测在一个气囊或一组气囊内或对一个气囊或一组气囊施加的压力。另外，在同一压力感测和响应区内的每个气囊或气囊组被配置为在其充气状态下密封空气以避免空气泄漏。在一个实施例中，每个气囊的提升位移约为0mm至500mm，优选地1mm至100mm，并且更优选地10mm至50mm。

转向图5A，压力感测和响应区中的每一个中的气囊通过柔性硅酮管连接到继动阀51和T形连接器管接头52。与微型泵50和比如内部压力传感器53等其他必要部件一起，可以单独地控制气囊以使气囊在对应于气囊的增加体积的充气配置与对应于气囊的减小体积的放气配置之间转换。根据接触压力分布，控制单元向继动阀51发出基于通过算法进行的手动或自动调整来打开或关闭的命令。设置在致动系统的不同位置处的相应继动阀51可以提供对致动系统的每个气囊或一组气囊(41、42、43)内的压力进行的单独控制或整体控制。图5B展示了在不同压力感测和响应区中单独地执行在控制(多个)气囊的压力级方面的对应致动。图8将根据本实用新型的一个实施例的如何决定并执行气囊的加压和减压作为流程图来示出。

图6是示出了本实用新型的不同部分/模块以及它们如何彼此互动的示意图。在一个实施例中，中央处理器包括比如Op-AMP和MUX电路等一组集成电路(IC)，以读取探测到压力传感器垫层120上的每个传感器的电压-电流转换器放大器的电压输出信号。在其他实施例中，还提供了从致动器系统40读取内部压力数据的MEMS IC。所有这些电压信号然后将通过内建在16位/32位MCU IC中的ADC转换器的多个信道被转换为数字信号。还提供了一组IC(电机驱动器)电路以驱动微型泵50和继动阀51。

转向图7，描绘了关于如何将气囊布置在床上用品中的本实用新型的不同实施例。在图7中，分割成分别用于容纳一个或多个气囊和压力感测机构的两个、三个和十二个隔室的床垫仅被视为展示示例，这不应被视为限制本实用新型的范围。在一个实施例中，每个气囊彼此独立地布置，从而产生12×1隔室布置。在其他实施例中，每两个气囊布置在每个隔室中以产生6×2隔室布置。在另一实施例中，每三个气囊布置在每个隔室中以产生4×3隔室布置。可以根据用户的偏好来调整隔室数量和/或隔室中的每一个中的气囊数量。

转向图8，床上用品的用户可以在比如便携式设备等连接的用户终端的简单用户界面上控制充气或放气到同一压力感测和响应区的单独气囊中的每一个中的空气。最初，当用户打开对应的用户界面时，它将提示用户选择是否要对床上用品(例如，床垫)的指定气囊进行加压/减压。如果答案为是，则将关闭设置在空气微型泵与对应的(多个)气囊之间的所有阀。随后，将打开与指定气囊相对应的阀，并且由分区压力传感器测量空气压力以确定指定气囊的内部压力。在读取指定气囊的压力值之后，用户可以决定是否要发送指令以打开相邻气囊的另一阀、关闭所有阀、或启动微型泵以便将空气从指定气囊中抽出。将再次测量指定气囊(和相邻气囊)的内部压力，并且所述内部压力的数据将被发送到用户的便携式设备。如果用户已决定结束充气/放气周期，则将关闭与指定气囊相关联的所有阀。

图9展示了可以如何响应于不同睡眠位置而调整不同压力感测和响应区。三个最常见的睡眠位置(背部、侧身和腹部位置)在图9中被视为展示示例。901表示姿势感测和记录阶段，而902表示响应阶段。应注意，姿势感测、记录和响应周期可以是可重复的，并且这两个阶段在整个睡眠过程或时段中可以或可以不按顺序进行。

在示例1中，当用户的睡姿是背部位置(仰卧位)时，根据用户的背部的曲率和在压力传感垫层的不同压力感测点处检测到的对应压力级，本床上用品将建议应向用户身体的(哪个)哪些部位提供更多支撑，并且让用户决定可充气致动器(即，在各种实施例中为气囊)的特定区的充气/放气状态和/或程度。替代性地，用户可以根据包括但不限于以下项的各种因素来选择自动调整模式以让本床上用品决定一个或多个气囊的充气/放气状态和/或程度：来自压力传感垫层的瞬时压力数据、存储在对应数据库/网络中的训练模型、以及用户的经验/偏好。在示例1中，在感测和分析对压力传感垫层的不同压力感测点施加的压力之后，已经调整在用户的背部的与肩部、腰部和臀部相邻的压力感测和响应区中的对应致动器的压力级。

图9中的示例2展示了本床上用品可以如何抵消另一个睡眠位置，即侧身位置。如果用户睡在这个位置，则与头部相邻的区将需要更多的支撑，而肩部和臀部可能需要较少支撑。在这个示例中，离床上用品的接触表面更远的一条大腿(在这个展示中，当用户贴着他/她的身体右侧时是左大腿)将比另一条大腿需要更多的支撑。相应地，将对对应压力感测和响应区以及其相关联(多个)致动器进行激活/充气，以便增加该区的整体高度，从而为这条大腿提供附加支撑。在一个实施例中，本床上用品在检测到压力分布之后根据用户在充分长的一段时间内的睡眠位置自动地执行特定压力感测和响应区中的相关联(多个)致动器的对应致动。在其他实施例中，将由本床上用品自动地或由用户通过用户终端或与本床上用品通信的设备手动地调整对应(多个)致动器的压力级。

图9中的示例3展示了相对于第三常见睡眠位置、即腹部位置(俯卧位)的本床上用品的感测和响应机构。在这个示例中，身体其余部分中最不受支撑的(多个)部分是头部和腹部，并且因此，本床上用品将自动地或在获得来自本床上用品的压力信息之后根据来自用户的指令激活/调整与用户身体的这些部分相邻的区的对应的(多个)致动器。

为了展示简单，在图9的每个示例中从床垫的侧视图示出了仅一列致动器，这不应被理解为将充气/放气状态和/或程度的变化限制于如所示出的这些致动器。

综上所述，本床上用品包括能够彼此独立地操作的多个传感器，并且这些传感器包括但不限于压力传感器、运动传感器、光传感器、温度传感器和湿度传感器等。本床上用品还包括比如可充气气囊等多个致动器，所述致动器由对应的(多个)气阀控制以便对在一个实例处捕获的睡姿做出响应。从多个传感器获得的数据由中央处理器或处理单元接收并处理，所述中央处理器或处理单元可以是具有或不具有机器学习或深度学习能力的计算机系统或计算机网络。对应的中央处理器或处理单元还可以将接收到的数据或建议的行动馈送到包括受用户控制的用户终端的一个或多个外部设备。中央处理器或处理单元还可以基于其自身的分析直接或在接收到来自用户的进一步指令时发送指令以响应于瞬时捕获的睡姿而作用于对应的(多个)致动器的充气或放气。本床上用品可以在整个睡眠过程或时段中或在用户主动终止之前感测一系列实时睡姿并对所述睡姿做出响应于。可选地，本床上用品还可以连接到云计算系统或服务器，以存储或检索从传感器或从同类授权系统或设备接收的数据。本床上用品还可以配备有自动终止机构，以防出现对用户造成伤害的紧急情况，比如短路、电流溢出或某些系统故障。这样的自动终止机构可以包括但不限于负载开关、集成电源MUX设备、电子熔断器、热插拔控制器、理想二极管、“或运算”控制器、智能高侧或低侧开关。

虽然已关于某些实施例描述了本实用新型，但对于本领域技术人员显而易见的其他实施例也在本实用新型的范围内。相应地，本实用新型的范围旨在仅由下面的权利要求限定。

工业实用性

本实用新型不仅适用于以运动训练、医疗和康复为目的的专用床垫(bed pad或mattress)，而且适用于常规床上用品，因为本床上用品为常规用户提供了易于理解的压力数据分析和建议的矫正行动，而不是大多数常规系统/设备旨在生成的复杂压力分布图。

Claims (16)

1.一种个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，包括：

三维主体，用于使用户睡在其上面，所述三维主体被分割成多个隔室，所述多个隔室限定多个压力感测和响应区；

设置在每个压力感测和响应区中的压力感测和响应模块，所述压力感测和响应模块包括一个或多个压力感测机构和一个或多个致动器，每个压力感测机构和每个致动器分别具有位于每个压力感测和响应区中的单独的传感器和致动器电路，所述传感器和致动器电路分别被配置为生成压力感测信号和执行致动指令；以及

中央处理器，所述中央处理器从所述一个或多个压力感测机构接收压力感测信号、处理所述压力感测信号、将致动指令发送到所述一个或多个致动器、将处理后的压力感测信号馈送到一个或多个外部设备、并且从所述一个或多个外部设备接收对应的命令。

2.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述一个或多个压力感测机构是一个或多个多层结构，每个多层结构包括至少一个压力感测层和两个电极层。

3.根据权利要求2所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述至少一个压力感测层由多个导电纤维制成。

4.根据权利要求2或3所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述两个电极层中的第一电极层包括彼此交错的多个第一导电部分和多个第一非导电部分。

5.根据权利要求4所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述至少一个压力感测层包括多个传感点，所述多个传感点均匀地或不均匀地分布在所述至少一个压力感测层与所述两个电极层接触的每个接触表面的区域上。

6.根据权利要求5所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述两个电极层中的第二电极层包括彼此交错的多个第二导电部分和多个第二非导电部分，并且所述多个第二导电部分定向在与所述第一电极层的所述多个第一导电部分的方向垂直的方向上。

7.根据权利要求6所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述第一电极层的所述多个第一导电部分与所述第二电极层的所述多个第二导电部分相交的位置是所述多个传感点设置到所述至少一个压力感测层的每个接触表面上的位置，并且其中，在每个传感点处都沉积有压阻油墨。

8.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，每个致动器包括一个或多个可充气密封容器、一个或多个阀、分区空气压力传感器和气泵。

9.根据权利要求8所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，每个致动器包括多个可充气密封容器和多个阀，进出于每个可充气密封容器的空气的体积、速率和流动方向由所述多个阀中的一个彼此分开地控制，每个致动器中的空气压力由所述分区空气压力传感器和所述气泵调节。

10.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述三维主体至少包括顶部层和底部层，所述顶部层和底部层夹着所述压力感测和响应模块，以为所述个性化睡姿矫正床上用品提供柔性并为用户提供舒适感而不影响所述压力感测和响应模块的正常性能。

11.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述中央处理器包括多个集成电路、微处理器和芯片以接收并处理从所述一个或多个压力感测机构获得的信号和/或数据，并且响应于获得的信号和/或数据自动地或根据用户选择的致动偏好手动地向所述一个或多个致动器提供指令。

12.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述中央处理器连接到用户终端或外部设备以在所述中央处理器和所述用户终端或外部设备之间交换数据，并且其中，所述用户终端或外部设备包括移动通信设备、便携式电子设备、遥控器、计算机网关、网络或数据服务器、云计算系统。

13.根据权利要求12所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，在处理从所述压力感测和响应模块获得的压力感测数据之后，并且在将致动指令发送到所述一个或多个致动器之前，所述中央处理器被配置为通过所述用户终端或外部设备向用户提供一个或多个建议的致动协议。

14.根据权利要求13所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，进一步包括用于捕获用户瞬时睡姿的一个或多个图像的图像捕获模块，其中，所述中央处理器接收、分析并处理从所述图像捕获模块获得的图像数据以及从所述压力感测和响应模块获得的压力感测数据，以向用户提供所述一个或多个建议的致动协议。

15.根据权利要求14所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述图像捕获模块包括一个或多个图像捕获设备、一个或多个图像处理器、以及数据传输设备，并且其中，所述一个或多个图像捕获设备包括一个或多个运动传感器。

16.根据权利要求1所述的个性化睡姿矫正床上用品，其特征在于，所述个性化睡姿矫正床上用品是床垫。