用于改进人的睡眠的系统和方法
【专利摘要】用于改进人的睡眠的系统和方法被公开，其中所述系统包括衬垫层，所述衬垫层包括多个单独地可控制的热可调整的区、多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处；以及所述系统包括用于控制每个热可调整的区的加热功率的装置，其中所述系统被配置用于控制其中身体存在被检测到的热可调整的区的加热功率。所述方法包括检测人的身体在衬垫层上或之下的位置，以及控制其中身体存在被检测到的每个单独的热可调整的区的加热和冷却。一种用于执行所述方法的计算机程序产品也被公开。
【专利说明】用于改进人的睡眠的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及温度可调整的衬垫层。
【背景技术】
[0002]科学研究已经证明，在床上较高的皮肤温度对睡所述床的人的睡眠具有积极的影响。科学探究已经表明，使床温暖以得到皮肤温度的小幅增加导致入睡更快、在夜间较少的觉醒、较长的睡觉时间以及更深的睡眠。
[0003]许多人受不良的睡眠之苦。2008年美国的调查揭示65%的成年人经历不良的睡目民，声明他们一周有2晚以上无法睡好。当这些人被询问原因时，他们除了别的原因以外提到他们足冷和/或在夜间感觉太暖或太冷。
[0004]用于提高床上温度的电毯是众所周知的并且已经存在几十年了。然而，常规电毯的主要缺点是它们的温度不受控制的事实。恒定的功率输入被施加，并且对于一些毯来说，功率设定能够在几个离散步骤中被改变。然而，功率设定的这样的改变不考虑其它条件，诸如例如附加的毯在床之上的存在、用户在床上的不同代谢、或室温。因此，电毯的用户常常抱怨床在夜间被加热过多了。
[0005]US 4，433，062描述了一种能够通过用于检测用户的就寝或起立的人体检测装置来检测人体在床上的存在的系统。人体检测装置要么是压敏的，要么它可以是依照有生命的人体的存在或不存在来使用温度信号的系统。当用户起立时，预设温度被自动地提高以便用户被允许再入睡。当用户上床睡觉时所预设的较高温度被自动地降低，并且用户的身体在床上的存在被检测到。
[0006]美国专利申请公开US 2009/0099631 Al公开了一种多区电热毯，所述多区电热毯可以被成形来覆盖患者的伸出的手臂或其它身体部位。毯包括两个身体部位部分和连接桥。功率控制器可以基于两个身体部位部分之一中的温度传感器将功率供应给身体部位部分中的加热元件。温度传感器被定位使得它总是与患者的皮肤直接接触。毯至多包括两个温度传感器，并且温度调节将防止过热。
[0007]此外，在电毯中，热被均匀地供应给整张床而不是被仅供应给实际上要求加热的那些区域。存在具有用于睡着的人的脚的单独加热区的毯，但再一次仅具有固定的加热功率而没有温度控制。
[0008]存在对用于改进人的睡眠的衬垫层的需要，所述衬垫层提供了对床内温度的更好调整。
[0009]更具体地，期望分别地调节衬垫的单独的区的温度控制，其解释睡着的人的身体的一部分是正躺在单独的加热区之上或之下的事实。因此，在无需传感器与身体之间的直接接触的情况下检测躺在床上的身体的位置将是有利的。解决方案可能是使用在商业上可得到的压力感测垫。这样的压敏垫被放置在躺着的人的身体之下，并且垫能够检测二维压力分布。
[0010] 然而，这样的垫是昂贵的，并且躺着不舒适，因为它们是由具有有限柔性且没有湿传递的类似塑料的材料制成的。
【发明内容】
[0011]本发明利用在衬垫层内的温度传感器来检测人在床上的存在，和/或当所述人存在于床上时检测人的身体在床内的位置。
[0012]在本发明的第一方面，目的是提供用于改进人的睡眠的方法。所述方法包括
-检测人的身体在衬垫层上或之下的存在和或位置，衬垫层包括多个单独地热可调整的区和多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处，其中由每个热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一个都能够被分别地控制，
-控制由衬垫层的每个单独的热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一个，使得热可调整的区的温度被调整为预设温度，以及
-调整衬垫层的每个单独的热可调整的区的温度，使得人的身体的一部分存在于其中区域的每个单独的热可调整的区的温度被维持在预设温度。
[0013]在本发明的第二方面，目标是提供用于改进人的睡眠的系统，其中该系统能够检测人的身体在衬垫层上或之下的存在和/或位置并且控制存在于衬垫层中的单独的热可调整的区的温度，从而解释人的身体的一部分在单独的热可调整的区中的每一个的区域中的存在或不存在。从而，取决于人的身体的一部分的存在或不存在，可能在床环境的不同部位的温度控制方面具有变化。温度调整(例如，单独的热可调整的区的加热或冷却)能够在夜间随着人在床上移动以及改变其身体的位置而被关闭或者打开。
[0014]所述系统包括衬垫层，所述衬垫层包括多个热可调整的区、多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处。热可调整的区能够被分别地控制；以及用于控制所述热可调整的区中的每一个的加热功率的装置根据人的身体的一部分是否存在于所述热可调整的区的区域中来进行控制。
[0015]本发明的第三方面是提供用于改进人的睡眠的计算机程序产品，其中计算机程序包括用于检测人的身体在衬垫层上或之下的位置的专用算法。
【具体实施方式】
[0016]本发明将相对于特定实施例并且参考图被描述，但本发明不限于此，而是仅限于权利要求。所描述的附图仅是示意的且是非限制性的。在附图中，元件中的一些的尺寸可能被放大并且出于说明性目的未按照比例绘制。
[0017]在当指代单数名词时使用不定冠词或定冠词(例如，“一”、“一个”或“该”)的情况下，这包括该名词的复数，除非别的东西被具体地规定。此外，在本描述中和在权利要求中的术语第一、第二、第三等等被用于区分类似的元件，并且未必用于描述有顺序的或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的情形下是可交换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以本文中所描 述或说明的之外的其它顺序操作。而且，在本描述中和在权利要求中的术语顶部、底部、在…之上、在…之下、在…外等等被用于描述性目的并且未必用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情形下是可交换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够在本文中所描述或说明的之外的其它方向上操作。应当注意的是，在本描述和权利要求中所使用的术语“包括”不应该被解释为限于其后所列举的装置；它不排除其它元件或步骤。因此，表达“包括装置A和B的设备”的范围不应该限于仅由构件A和B构成的设备。它意味着相对于本发明，设备的唯一相关的构件是A和B。
[0018]根据本发明的第一方面的方法包括:
-检测人的身体在衬垫层上或之下的位置，衬垫层包括多个单独地热可调整的区和多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处，其中由每个热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一个都能够被分别地控制，
-控制由衬垫层的每个单独的热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一 个，使得热可调整的区的温度被调整为预设温度，以及
-调整衬垫层的每个单独的热可调整的区的温度，使得人的身体的一部分存在于其中区域的每个单独的热可调整的区的温度被维持在预设温度。
[0019]术语“热可调整的”包括能够冷却、加热以及维持温度。“热可调整的”或“热调整的”进一步包括影响到环境的热损失。
[0020]在该方法的非限制性实施例中，衬垫层是根据针对本发明的第一方面更详细地描述的实施例中的一个的衬垫层。
[0021]在另一或附加的非限制性实施例中，用于检测人的身体在衬垫层上或之下的位置的方法包括记录维持设定温度所要求的温度增加和/或功率。
[0022]在该方法中要被维持的设定温度能够优选地被设置为在大约28° C与35° C之间的温度。与其中身体不与衬垫层接触的那些区域相比，在衬垫层的其中人的身体与衬垫层接触的那些区域中，温度增加快得多。并且，在其中人的身体与衬垫层接触的衬垫层的那些区域中，与其中身体不与衬垫层接触的那些区域相比，少得多的功率被要求来维持设定温度。检测快速温度增加以便设置温度和/或对于针对热可调整的区中每一个维持设定温度的降低的需要被用来确定与人的身体接触的区，并且因此被用来确定人的身体在衬垫层上或之下的位置。
[0023]甚至可能的是，如由温度传感器中的一个或多个所确定的在衬垫层附近的实际温度上升到设定温度之上，因为至少在身体的一些部分中人类皮肤的温度是约35.5° C。因此，检测到实际温度高于在大约28° C至35° C之间的设定温度被用来确定人的身体在衬垫层上或之下的位置。
[0024]根据该方法的另一或附加的非限制性实施例，人的身体在衬垫层上或之下的身体的位置被确定，因为所述多个温度传感器被用于识别这样的热可调整的区，其中温度比在其它区中增加得更快，其中与衬垫层的其它热可调整的区相比用于维持设定温度所需的功率是较少的，并且其中实际温度高于设定温度。
[0025]在该方法的另一或附加的非限制性实施例中，用于调整温度的功率(例如，加热或冷却功率)被调整以便到达选自由以下各项构成的组的任何一个:快速加热、快速冷却、无温度在设定温度外或以下的过冲、无过热以及无过冷。
[0026]在该方法的另一或附加的非限制性实施例中，用于热调整的协议对于其中人的身体的存在未被检测到的那些热可调整的区、以及对于其中人的身体被检测到的那些热可调整的区是不同的。例如，设定温度对于前者的热可调整的区可以是较低的，但仍然是在舒适的温度范围内，特别是对于在睡眠期间四处移动的人来说是这样的，并且对于后者的热可调整的区可以是较高的。随着人在睡眠期间或在夜晚在床上四处移动，这些移动也能够在该方法的优选实施例中被检测到。这个信息能够被用于确定睡眠质量，并且能够作为反馈被给予系统的用户。
[0027]根据该方法的另一或附加的非限制性实施例，衬垫层选自由床单、毯以及床垫构成的组。
[0028]根据该方法的另一或附加的非限制性实施例，衬垫层包括加热丝，并且所述温度传感器位于电加热丝之间。
[0029]根据该方法的另一或附加的非限制性实施例，衬垫层包括管子或通道，并且所述温度传感器位于这些管子或通道之间。优选地，衬垫层的每个热可调整的区都包括至少一个管子或通道。所述至少一个管子或通道构成用于冷却和/或加热介质的流路径。所述冷却介质优选地选自由空气和水构成的组。
[0030]根据该方法的另一或附加的非限制性实施例，衬垫层包括至少一个可冷却区，优选地包括多个单独地可控制的可冷却区。
[0031]根据本发明的第二方面，提供了包括衬垫层的系统，所述衬垫层包括多个热可调整的区、多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处，每个热可调整的区的温度能够被分别地控制，并且该系统包括用于控制所述热可调整的区中的每一个的加热或冷却功率的装置，其中该系统被配置使得人的身体在衬垫层上或之下的位置能够被检测到，每个单独的热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率中的任何一个都能够被控制。
[0032]该系统被配置使得用于控制热可调整的区的加热或冷却功率的装置能够取决于人的身体的一部分是否存在于所述热可调整的区的区域中来控制热可调整的区中的每一个的加热或冷却功率。
[0033]在该系统的非限制性实施例中，衬垫层选自由床单、毯以及床垫构成的组。衬垫层可以是被人用来当躺在床上时覆盖他的/她的身体的床单。这个实施例具有人无论在何处他或她想要睡觉时能够采用衬垫层的优点。这个实施例的衬垫层不限于特定的床，而是能够被转移到所述人想要休息或睡觉的任何其它床、沙发等等。
[0034]在优选实施例中，衬垫层是毯或床垫。在这些实施例中，衬垫层是意在供人在休息或者睡觉时躺在上面的衬垫层。由于被配置为毯或床垫，根据这个实施例的衬垫层提供了在床上的人的身体位置的更准确检测的优点。
[0035]在该系统的另一或附加的非限制性实施例中，衬垫层包括加热装置，优选地包括电加热丝，并且温度传感器位于电加热丝之间。将电加热丝用于可加热毯在本领域内是已知的。将多根电加热丝用于衬垫层允许给每个单独的可加热区提供单独的电加热丝，使得每个单独的可加热区能够被单独地加热。因此，这个实施例的衬垫层包括多个单独的可加热区以及多根单独的电加热丝，其中每个单独的可加热区包括至少一根电加热丝。从而，单独的可加热区中的每一个都可以被分别地加热，因为电功率被施加到所述单独的可加热区的电加热丝。
[0036]在另一或附加的非限制性实施例中，衬垫层包括组合的冷却和加热装置。所述冷却和加热装置优选地选自由管子和通道构成的组。诸如水或空气之类的传热介质能够被迫流过管子或通道。温度传感器位于加热和冷却装置之间。使用多个管子或通道允许将衬垫层分离在多个单独地热可调整的区中。通过用被加热或者冷却的单独的流体流处理每个通道，每个区的温度能够被独立地控制。
[0037]这个实施例的衬垫层进一步包括多个温度传感器，每个单独的热可调整的区对应至少一个温度传感器，其中温度传感器中的每一个都位于中间，而不与加热/冷却装置直接接触。这个布置提供了感测所述温度传感器所位于的热可调整的区的区域中的温度、以及同时感测来自人的身体的热或人的身体的温度的最准确的机会。此外，这个布置许可人的身体的一部分是否存在于特定单独的热可调整的区的区域中的准确确定。因此，这个布置许可在床上的人的身体位置的良好空间分辨率。
[0038]在该系统的非限制性实施例中，衬垫层能够被加热和/或冷却。优选地，衬垫层包括多个热可调整的区。通过给衬垫层提供一个或多个热可调整的区，床的小气候能够更加单独地和/或遍及较广范围被调整。这个实施例具有减少冷却所需的能量的数量的优点，因为可冷却区仅在人或身体部位的存在被检测到时被冷却。这个实施例同样许可在环境温度是这样的情况下使用该系统，即，加热床将被给定的人认为是不舒适的。在优选实施例中，所述多个可冷却区能够被单独地控制。该实施例提供如下优点:衬垫层允许该衬垫层的空间上不同的冷却，其优选地取决于人的身体的一部分是否存在于可冷却区的区域中。[0039]在该系统的实施例中，每个单独的热可调整的区也是单独地可控制的可冷却区。这个实施例提供了这些单独的区中的每一个的温度都能够被尽最大可能程度地控制，即所期望的温度能够被调整到的温度的范围是较大的，升高或者降低区中的温度的速度是更快的，过热的可能性被降低了，因为它能够被有源装置防止等等。
[0040]在另一个或附加的非限制性实施例中，系统被配置成在人离开床时触发警报。系统能够借助于衬垫层被提供有的温度传感器来检测有生命的人在床上的存在或不存在。
[0041]当所有或至少多于预定数目的温度传感器检测到渐减的温度或者低于由在床上的有生命的人所引起的温度的温度和/或在卧室里的环境温度的范围内的温度时，系统可以触发警报。在实施例中，警报可以被给予照顾假定在床上的人的看管人。这个实施例在其中需要被照顾的人所住在的设施中是特别有用的，所述需要被照顾的人诸如残疾、弱智或被监禁的人，或患有老年性痴呆的人。如果要被照顾的人之一已离开床(故意地或非故意地)，则任何看管人能够被迅速地通知，并且照料那个人。
[0042]在另一个或附加的非限制性实施例中，系统被配置用于检测人离开床的时间。在这个实施例中，系统不仅能够借助于衬垫层被提供有的温度传感器来检测有生命的人在床上的存在或不存在，而且能够记录人离开床的时间。这个配置许可使要被触发的警报延迟，使得并非对床的每个短期离开都将引起警报，所述警报可以分类为假警报。这个实施例可以进一步帮助在加热不再是需要的情况下切断系统。例如，记录人离开其床的时间可以被利用来确定所述人是否起床并且开始了他的日常活动。在日常活动期间，衬垫层的加热/通过衬垫层的加热是不要求的，并且系统能够被关掉以便节约能源以及同样出于安全原因。
[0043]并且为了实现睡眠好处，重要的是知道用户是临时地离开床。否则在床上的体热输入的损失可能导致在用户返回后通过系统的补偿，其导致可能的过冲。
[0044]在另一个或附加的非限制性实施例中，系统被配置成在人离开床之后的预设时间段之后自动地切断加热。在自动地切断系统的实施例中，不要求每天的手动切断，并且切断不会被忘记。
[0045]在另一个或附加的非限制性实施例中，系统被配置成记录人在夜间的移动。人在夜晚的移动的信息能够被用来将关于睡眠的持续时间、强度、深度以及质量的反馈提供给人，并且因此可以被该人用来例如以将系统的预设温度调整为更舒适的温度的方式进一步改进他的睡眠的质量。
[0046]在另一个或附加的非限制性实施例中，系统被配置成调整温度之外的局部床属性。对温度之外的其它属性的调整除控制温度外还能够帮助改进人的睡眠质量。能够被根据这个实施例的系统调整的除温度外的其它属性的例子是床垫的硬度。其它属性例如可以是床垫的上端的位置、床垫的下端的位置(例如，在脚和/或膝盖的高度上)、卧室的光照、在卧室窗户前面遮光物的定位、背景音乐的存在和/或响度、卧室里的环境温度、卧室的通风的强度、衬垫材料的绝缘属性等等。 [0047]图1说明了系统100的实施例。系统100包括床垫10，其中所述床垫10包括三段123,456以及789。第一段123构成床垫的头端，第二段456构成床垫的中段，以及第三段789构成床垫的足端。三段123、456以及789中的每一个都包括三个区，其中段123包括区1、2和3，段456包括区4、5和6，以及段789包括区7、8和9。每个区N(其中N表示从I到9的整数)包括温度传感器N’和装置N’ ’，所述装置N’ ’用于调整所述装置N’ ’位于里面的区N’的温度。用于调整区N’的温度的所述装置N’ ’例如可以是电加热丝和/或用诸如空气或水的加热/冷却介质填充的管子。例如，段123包括区I。所述区I包括用于检测区I中的温度的温度传感器1’，以及用于调整区I中的温度的装置I’’。系统100允许针对躺在床垫上的人11来调整每个区N的温度。
[0048]图2是基于床垫的单独的区N中的最大温度来说明在床上的身体位置的图。信号在睡眠试验室测试中被测量并且指示睡着的人的身体的位置。左轴指示人的身体的部位在一个夜晚期间作为时间的函数所被定位在的地方。如能够从实线所看到的那样，人的脚在区1、2及3 (见图表以上的素描)之间移动了，但大部分时间是在区2中。人的臀部主要是在区5 (虚线)中。所述人的肩部主要是在区8和9 (点划线)中。
[0049]图2中的图形同样示出了在区1、2、3 (实线)中、在区4、5、6 (虚线)中以及在区7、8以及9 (点划线)中被测量到的最大温度，其中右轴指示温度。
[0050]在第三方面，本发明提供了用于改进人的睡眠的计算机程序产品，其中计算机程序包括用于检测身体在衬垫层上或之下的位置的算法。该算法使用由以下各项构成的组中的至少一个的知识:设定温度、室温、人类代谢速率、皮肤温度；以及在有人或没有人存在的情况下的温度改变中的差、在有人或没有人存在的情况下用于维持设定温度的功率消耗中的差和相对于所述多个温度传感器中的每一个的实际温度中的至少一个。该算法在控制施加到单独地热可调整的区中的每一个的加热或冷却功率时使用这个信息。
[0051]在实施例中，计算机程序的算法进一步控制施加到单独的冷却区中的每一个的冷却功率。
【权利要求】
1.一种用于改进人的睡眠的方法，所述方法包括 -检测人的身体在衬垫层上或之下的位置，衬垫层包括多个单独地热可调整的区和多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处，其中由每个热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一个都能够被分别地控制， -控制由衬 垫层的每个单独的热可调整的区的温度、加热速率以及冷却速率构成的组中的任何一个，使得热可调整的区的温度被调整为预设温度，以及 -调整衬垫层的每个单独的热可调整的区的温度，使得人的身体的一部分存在于其中区域的每个单独的热可调整的区的温度被维持在预设温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中人的身体在衬垫层上或之下的位置被检测到，因为所述多个温度传感器被用于识别那些热可调整的区，所述热可调整的区选自由这样的区构成的组，在所述区中温度比在其它区中增加得更快、与衬垫层的其它热可调整的区相比用于维持设定温度所需的功率是较少的、并且实际温度高于设定温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括记录维持设定温度所要求的温度增加和/或功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中设定温度被设置为在大约28°C与35° C之间的温度。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中用于热调整的协议对于其中人的身体的存在未被检测到的那些热可调整的区、以及对于其中人的身体被检测到的那些热可调整的区是不同的。
6.一种用于改进人的睡眠的系统，所述系统包括衬垫层，所述衬垫层包括多个热可调整的区、多个温度传感器，其中每个热可调整的区的至少一个温度传感器被分散在衬垫层各处，每个热可调整的区的温度能够被分别地控制，并且所述系统包括用于控制所述热可调整的区中的每一个的加热或冷却功率的装置，其中所述系统被配置使得人的身体在衬垫层上或之下的位置能够被检测到，每个单独的热可调整的区的温度、加热速率以及冷却率中的任何一个都能够被控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述衬垫层选自由床单、毯以及床垫构成的组。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述衬垫层包括加热装置，所述加热装置优选地是电加热丝，并且所述温度传感器位于加热装置之间。
9.根据权利要求6至8中任何一项所述的系统，其中所述衬垫层包括冷却或加热装置，所述冷却或加热装置优选地选自由管子和通道构成的组，并且所述温度传感器位于冷却装置之间。
10.根据权利要求6至9中任何一项所述的系统，其中衬垫层包括至少一个热可调整的区。
11.根据权利要求10所述的系统，其中衬垫层包括多个单独地可控制的热可调整的区。
12.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统被配置使得用于控制热可调整的区的加热功率和冷却功率的装置能够控制热可调整的区的冷却功率。
13.根据权利要求6至12中任何一项所述的系统，其中所述系统被配置成在人离开床时触发警报。
14.根据权利要求6至13中任何一项所述的系统，其中所述系统被配置用于记录人离开床的时间。
15.根据权利要求6至14中任何一项所述的系统，其中所述系统被配置成在人离开床之后的预设时间段之后自动地切断加热。
16.根据权利要求6至15中任何一项所述的系统，其中所述系统被配置成记录人在夜间的移动。
17.根据权利要求6至16中任何一项所述的系统，其中所述系统被配置成调整衬垫层的温度之外的至少一个局部床环境属性，温度之外的所述局部床环境属性优选地选自由以下各项构成的组:床垫硬度、卧室的光照、遮光物的定位、背景音乐的响度、环境温度、通风的强度以及衬垫材料的绝缘属性。
18.一种用来执行根据权利要求1至5中任何一项所述方法的计算机程序产品，其中计算机程序包括用于检测身体在衬垫层上或之下的位置的算法，所述算法使用由以下各项构成的组中的至少一个的知识:设定温度、室温、人类代谢速率、皮肤温度；以及在有人或没有人存在的情况下温度改变中的差、在有人或没有人存在的情况下用于维持设定温度的功率消耗中的差和相对于所述多个温度传感器中的每一个的实际温度中的至少一个。
【文档编号】A61F7/00GK103945802SQ201280057312
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月21日
【发明者】J.范德里伊, J.M.博尔斯马 申请人:皇家飞利浦有限公司