支撑垫和用于控制该支撑垫的表面温度的方法_4

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通过包括密封部645,通过利用被切割成密封部645的进口端690和出口端692,或通过利用可操作地连接到出口端692的风扇680,或两者,可以仅通过输送空气通过散热部分640的网状蜂窝状结构来移除热。这样的密封部645可以通过利用浇注弹性泡沫体来构建,其中,泡沫体通过将其部件浇铸到模中并且允许它们凝固来生产。当然,在不脱离本主题的精神和范围的情况下,各种其它外皮或密封部,诸如由尼龙聚氨酯材料构成并且通常被用作床垫罩的密封部,还可以被用作散热部分640的密封部或外罩。
[0050]现在参照图1-6和11-12,不考虑用于散热部分40、140、640的材料,本发明的每个床垫组件10、110、610进一步包括用于供应电流至多个珀耳帖元件30、130、630的电源52、152、652以及用于控制被供应至多个珀耳帖元件30、130、630的电流的控制器50、150、650。通过在床垫组件10、110、610中包括控制器50、150、650,被供应至热电元件30、130、630的电流量可以被控制以为每个床垫组件10、110、610的第一表面22、122、622提供期望的加热或冷却量。例如,控制器50、150、650可以被配置成自动地控制被供应至珀耳帖元件30,130,630的电流,使得当身体支撑部分20、120、620的第一表面22、122、622到达具体温度时,诸如在用户已经躺在身体支撑部分20、120、620上持续延伸的时间段之后,电流可以被供应至珀耳帖元件30、130、630以加热或冷却每个身体支撑部分20、120、620的第一表面22,122,622ο作为另一个示例,控制器50、150、650还可以被配置成允许电流被供应至珀耳帖元件持续预定的时间段,诸如持续8小时睡眠周期。
[0051]作为又一个示例,控制器50、150、650可以进一步被配置成以对应于用户的睡眠节律的方式将电流供应至珀耳帖元件30、130、630。比如,应理解,在REM(快速眼动)睡眠期间,用户一般失去控制他或她的身体的温度的至少一些它们的能力。因此,在某些实施例中,控制器50、150、650可以被配置成当用户将大致处于REM睡眠中时在夜间睡眠过程期间的某时开始冷却身体支撑部分20、120、620的第一表面22、122、622。可替代地,控制器50、150,650可以进一步可操作地连接到监测睡眠节律的装置,诸如,例如,由ΖΕ0,Newton, MA制造的ZEO睡眠管理器?,使得控制器50、150、650可以被配置成在接收躺在床垫组件10、110、610上的用户已经进入睡眠循环的具体阶段(例如,REM睡眠)的输入之后为珀耳帖元件30、130、630提供电流。
[0052]除了对被供应至珀耳帖元件30、130、630的电流量提供控制之外,床垫组件10、110,610的控制器50、150、650进一步允许被供应至珀耳帖元件30、130、630的电流的方向受到控制。就这点而言,控制器50、150、650可以被用来更改将被供应至珀耳帖元件30、130,630的电流的方向以选择性地加热或冷却床垫组件10、110、610的身体支撑部分20、120,620的第一表面22、122、622,但是可以进一步被配置成在冷却身体支撑部分20、120、620的第一表面22、122、622的延长期间之后从床垫组件10、110、610的散热部分40、140、640散热。例如,在冷却身体支撑部分20、120、620的第一表面22、122、622的隔夜期间之后,显著的热量将已经被传递至床垫组件10、110、610的散热部分40、140、640。因此,为了散量并且将它从散热部分40、140、640释放,被供应至珀耳帖元件30、130、630的电流的方向可以是反向的,并且散热部分40、140、640中的热可以从散热部分40、140、640传递至身体支撑部分20、120、620的第一表面22、122、622并且释放到周围大气中。
[0053]为了对被包括在本发明的床垫组件10、110、610中的珀耳帖元件30、130、630提供附加控制水平,床垫组件10、110、610可以进一步包括一个或多个特征,所述一个或多个特征可操作地连接到床垫组件10、110、610的身体支撑部分20、120、620,散热部分40、140、640,或两者,并且为控制器50、150、650提供输入。例如,现在参照图3,床垫组件10包括压力传感器54a、54b,一旦用户躺在床垫组件10上或以其它方式在床垫组件10上施加一定量的压力,所述压力传感器54a、54b就响应于用户靠在身体支撑部分20的第一表面22,为控制器50提供压力反馈,从而允许控制器50自动地开始提供电流并且加热或冷却床垫组件10。如图3还示出的,温度传感器56a、56b进一步被包括在床垫组件10中并且为控制器50提供温度反馈,从而允许控制器响应于接收的温度反馈,选择性地加热或冷却床垫组件10的第一表面,从而在身体支撑部分20的第一表面22处维持期望的温度。在某些实施例中,这样的期望的温度或压力反馈设置在控制器50本身处直接被输入或调节,或在其它实施例中,从包括温度控制按钮510也可操作地连接到控制器50的遥控器500被传输至控制器50,如图10所示。
[0054]作为使用根据本发明的热电元件的进一步的改进,在一些实施例中,支撑垫的热电元件不仅能够用于选择性地加热和冷却支撑垫,而且可以进一步被用来将热能转换成电能。现在参照图13和14,在另一个示例性实施例中,支撑垫710包括多个珀耳帖元件730,所述多个珀耳帖元件730被定位在身体支撑部分720中并且被配置成将身体支撑部分720与散热部分740之间的温度差转换成充电端口 711处的电压。支撑垫710具有与如上文描述的实施例的身体支撑部分720、散热部分740、和珀耳帖元件730基本上相同的结构配置,并且应理解,上文实施例的基础结构配置的详细描述同样适应用于支撑垫710,其中类似的元件根据相应的标记习惯来识别(例如,20-720、22-722、24-724等)。然而,显著地,支撑垫710进一步包括可操作地连接到珀耳帖元件730的充电端口 711,使得当在身体支撑部分720与散热部分740之间存在温度差时,来自身体支撑部分720的热能朝冷却器散热部分740驱使η型元件732中的电子,这产生电流,同时ρ型元件734中的空穴沿电流方向流动并且随后在充电端口 711处产生电压。在充电端口 711处的电压然后可以被用来对电池(例如,诸如蜂窝电话、便携式音乐播放器、闹钟、便携式计算设备等的电子设备的电池)充电。
[0055]现在更具体地参照图14,图14是示例性支撑垫710的电路的示意图,其中,在充电端口 711的终端712、714处产生电压,并且电路产生塞贝克效应。塞贝克效应是当具有不同热性质的导体或半导体被连接时温度差异直接转换成由电荷载子扩散和声子曳引引起的电。当然,应理解,图14中所示的塞贝克效应,“施加热量”和“热-到-冷”定向指示器导致的所示的电流和电压能够容易反向。就这点而言,存储在本发明的支撑垫的散热部分中的热能,诸如继在身体支撑部分的第一表面处冷却的延长期间之后产生和存储的热能,能够被转换成电压并且随后被用来对电池充电。
[0056]作为本发明的床垫组件的又一个改进,床垫组件10、110进一步包括为身体支撑部分20、120和散热部分40、140提供支撑的基部或层60、160,如图1_5和图11-12所示。然而,在进一步的示例性实施例中,现在参照图6,提供了床垫组件210,其在基层260中包括附加特征以增加床垫组件210的用户的舒适和方便性。像图1-5和图11-12所示的床垫组件,床垫组件210包括舒适层270、具有第一表面222和第二表面224的身体支撑部分220、可操作地连接到控制器250和电源252的多个珀耳帖元件230、和散热层240。然而为身体支撑部分220和散热部分240提供支撑的基部或层260是可调节的以允许用户将床垫组件210置于一个或多个期望的人机工程学位置。另外,被包括在床垫组件210的基部260中的是两个风扇280a、280b,这两个风扇280a、280b可操作地连接到散热部分240并且能够辅助驱散作为珀耳帖效应的结果所产生的热,从而补充散热部分240的热捕捉性质并且对身体支撑部分220的第一表面222的选择性加热和冷却提供更大的控制。在一些实施例中,通过改变控制器250正上方的基层260或风扇280a、280b的设置,可以调节或利用基层260和风扇280a、280b,或可替代地,通过在图5所示的遥控器500上利用基层和风扇控制按钮520,可以调节或利用基层260和风扇280a、280b。
[0057]作为本发明的甚至进一步的改进,虽然图1-6和图11-14所示的支撑垫是以床垫组件10、110、210、610、710的形式并且在尺寸上大小适于支撑位于仰卧或俯卧位置中的用户,但是可以预计,本文所描述的特征同样适用于头部枕头、座椅垫、座椅靠背、颈部枕头、腿间隔枕头、床垫顶罩、覆盖物等。因此,本文中使用短语“身体支撑(body support)”或“身体支撑(body supporting) ”来指任何和所有这样的具有任何尺寸和形状并且能够或一般用来支撑用户的身体或其一部分的对象。例如,如图7和图8所示,在本发明的附加示例性实施例中,提供了以波状颈部枕头310的形式的支撑垫,其包括舒适层370、头部和颈部支撑层320、可操作地连接到控制器350和电源352
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