CN1170491A - 改进的气床空气控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用来控制床组件的流体支撑垫的结实度的自动控制系统。该控制系统包括一电动流体泵、一用来操作泵以调节床垫结实度的控制装置、一手握的用来执行控制装置的遥控装置以及一用来在手握装置和控制装置之间传递信息的无线电收发系统。该空气控制系统可独立地控制单个组件中的两个空气垫中的两个气泡,并且允许使用者将各个空气床垫的结实度稳定地设定到一所需值。空气控制系统包括一特殊设计的空气泵以使传递到环境中的马达噪音最小。

Description

改进的气床空气控制系统

技术领域

本发明涉及对在一个或多个流体容纳结构中获得并调节流体压力的方法和装置的改进。具体地，本发明涉及对用来测量和改变一气垫中的空气压力的气泵、控制器、信息处理和手工控制方法的改进。

技术背景

由空气支撑的垫子通常用作吊床和床铺以为人体提供可屈服的支撑。空气垫可用手工操作的泵或袋泵充气。电机驱动的鼓风机和泵也已被用来更有效地将加压空气输送到气垫中。在转让给本申请人的美国专利第4,908,895号和4,644,597号中描述了气垫的可能结构。

该气垫一般是位于一边框之内，该边框以如转让给本申请人的美国专利第4,991,244号所述的方式支撑气垫。双人的、大号或特大号的床可以包括两个可单独调节气压的气垫或两个气腔。这些气腔还可以在内部分隔成流体可以自由流动的多个小腔。该气垫可以配备一个单向减压阀以将气垫中的气压限制在1psig左右(磅/英寸2，表压，相对于大气压)以防止接缝分离和裂口。

一个气垫的偏移或结实度特性都是由气垫中的气压决定的。控制机构已被用来调节气垫的充气情况。例如在Young等人的美国专利第4,224,706号中揭示了一种用来调节气垫中的空气量的机构。在’706号专利中揭示的机构包括一个或多个连接到气垫上的插口以将空气输送到气垫中以及来自气垫的空气。这些插口都位于气垫下方的框架上。插口的内部容积都可通过转动一手柄来改变。插口容积的变化可调节气垫中的气压。

气垫的其它控制系统可使操作者触摸一按钮来改变气垫中的气压。在这些系统中的手动控制装置不是位于将泵连接于气垫的空气管上，就是手动控制装置与泵和电磁泵形成一电连接。例如，参见也是转让给本申请人的美国专利第4,897,890、4,829,616和4,890,344号。

这些手动控制装置一般允许向泵/控制装置传送两个指令。这些指令不是增加压力就是减小压力。使用者必须依赖于触觉调节气压，这是因为该装置不会向使用者提供与气垫中压力有关的任何信息。

现有的一个控制气垫压力的设计是使气压所有时候都保持恒定，而不论使用者是否在床垫上。请见美国专利第5,142,717和4,995,124。一个控制装置可设定一预设压力。这种构造存在的一个问题是当一使用者将重量施加到床垫上时气压的显著变化。为了防止大量的气体逃逸、同时将气压调整到预设值，该气垫必须具有一内部结构以支撑使用者的重量。但该内部结构影响了气垫床的舒适性。

另一种气压控制装置提供了一内部压力数据显示和按钮。请见美国专利第5,020,176号。使用者可使用恒定压力方式，其时压力可由使用者设定。也可采用人工方式，其时压力不是保持恒定的，而是由使用者直接控制流入或流出气垫的空气流量。

在现有的这些设计中，如果床装有两上独立的气垫或气泡，那么各个气泡就要分别配备一个手动控制装置来控制。因此，一个躺在床一侧的人不到床的另一边就不能够帮助在床那边上的床伴调节气压。手动控制装置装到控制装置上，从而限制了个别装置的位置。

在早先这些气床控制系统中涉及的方法是最低限度。恒定压力系统包括定期地测查压力并且与所需值进行比较。然后，如果需要获得所需压力就采用几个步骤将空气加入或撤出。在手动控制设计中，操作者直接控制泵和放泄阀以控制出入气垫的空气流量。

电动马达驱动的泵以往已用来向气垫充气。这种泵的运行噪音成为用户普遍抱怨的原因。当气垫床的使用者准备睡觉时必须极频繁使用泵。一个发出噪音的泵破坏了对入睡上必须的宁静环境。这种泵运行噪音的最主要原因是风扇马达是刚性地安装到泵的壳体上的。这种刚性安装可将泵马达产生的振动和噪音传递到泵壳体以及泵周围的环境中。将噪音传递到泵周围环境中的其它途径是空气输入口和空气冷却口。隔音和抑音材料可设在泵马达和外壳中，不过这是冒着绝热和导致泵马达过热危险的。

因而在工业上希望提供一种静音泵，其风扇马达的噪音和振动可以泵壳来抑制，并对泵马达进行充分冷却。而且，空气入口和冷却空气入口应当设计成使经过其传递的风扇噪音最小。提供一种多速马达以提供低噪音和过热问题最小的优化泵取方式将是一个重要的进步。对于控制装置而言，具有手控装置使使用者不受到泵装置的限制将是一个与众不同的优点，其时使用者可控制床的各边上具有其独立的气泡的两个气泡。还有一个明显的进步将是能够精确而一贯地将气垫压力监视并控制在所需设定值。

发明概述

本发明的气床空气控制系统基本上解决了上述的问题。本发明的空气控制系统包括一特殊设计的以减小噪音的机动泵，还包括一不受空气泵限制的遥控操作的手握控制装置。床的使用者通过本发明的空气控制系可以精确而始终不变地将气垫的结实度调节到一所需设定值。根据本发明的空气控制系统的遥控装置可令使用者相互独立地设置一个双气泡气垫中的两个气泡的结实度。

通过无线电收发两用机可使手握式控制装置与主装置连通。该主装置向手握式装置监视和传递气垫结实度的测量值，并且根据来自手握装置的命令改变气垫的结实度。

该机动泵能够以几种速度运作以使噪音最小而泵的状态最佳。马达的速度可以是一预定的方式步进的以获得最佳的速度，而同时监测马达温度以防止过热。主装置是特殊地设计成可防止不适当的噪音从主装置传递到周围环境中。在手握式控制装置和主装置上的微处理器可使泵的状态最佳，而不会干扰使用者作超出一所需结实度的选择。

附图的简述

图1是连接有一本发明的空气控制系统的气床的局部剖示立体图；

图2A是空气控制系统的手控装置的平面图；

图2B是空气控制系统的手控装置的平面图；

图3是手控装置的显示一个记数和半个记数的放大图；

图4是手控装置的内部立体图；

图5是空气控制系统的主装置的分解图；

图6是主装置处理器板的俯视图，示意地表示了主处理器和主接收/传递器；

图7是用来将一气垫安装到主装置上的管子和软管的侧视图；

图8是连接到主装置中的插口上的软管接头的立体图；

图9是容纳图8中软管接头的主装置中的插口的横截面图；

图10是安装在空气泵外壳的下壳上的风扇装置和空气分配装置的侧视图；

图11是安装在气泵外壳的下壳上的风扇装置和空气分配装置的俯视图；

图12是沿着图4右侧的侧视图，示出了安装在气泵外壳下壳上的风扇装置和空气分配装置；

图13是风扇装置的侧视图；

图14是沿图13中的线14-14的截面图；

图15是风扇装置的风扇的侧视图；

图16A是以影象线描述涡轮下方的电源板的俯视图；

图16B是重新定向的泵外壳和基部的示意局部剖视图；

图16C是具有改进的空气回路装置的重新定向泵壳和基部的示意局部剖视图；

图17是具有以影象线示出的右电磁阀的空气分配装置的俯视图；

图18A是具有以影象线示出的左、右电磁阀的空气分配装置的侧视图；

图18B是一卡配的空气分配装置的内部立体图；

图18C是卡配空气分配装置的外部局部立体图；

图18D是一卡配空气分配装置的外部局部俯视图；

图19a-19c都是流程图，示出了当按一个或两个按钮时手控处理器的处理步骤；

图20是描述随着手控处理器的传送顺序的流程图；

图21是描述主处理器的整个运作过程的流程图；

图22是描述由主处理器接收信息和翻译信息的流程图；

图23a-23e都是描述主处理器与时间有关的操作过程的流程图。

发明的详细描述

图1中包含了一个与本发明的空气控制系统连接的弹性支撑10。弹性支撑10较佳地为一充满流体的床，尤佳的是适合一人或多人的空气床。弹性支撑10有一个大致矩形的基部或盒状弹簧装置12，用来支撑在地板或与地板配合的一个框架上。一床垫装置14位于盒状弹簧装置12的顶部。床垫装置14有一个大致圆盘形的弹性件16，该弹性件16具有垂直向上的直边18和20连接到一横向前边22和一类似的横向后边24上。

侧边18，20、前边22和后边24与大致平的底部26的周边形成一体以一起形成一大致矩形的腔28。一对纵向气泡30、32并排地位于矩形腔室2中。气泡30和32包括气垫或气袋，它们可包括多个用来容纳加压空气的横向和/或纵向腔室。气泡30、32的尺寸使其可充填矩形腔28。市场上可供应的气泡尺寸有23至34英寸宽、67至84英寸长。较佳地，气泡30、32的充气厚度为5.5英寸。设计成容纳其它流体、如水的其它类型和尺寸的气泡也可用在弹性支撑10的床垫装置14中。

一个大致矩形的覆盖物38与边18、20、22和后边24相配合以盖住腔28的顶部。如图1所示，覆盖物38的一部分已向后卷以示出矩形腔28中并排放置的气泡30。32。

本发明的空气控制系统40起到提供向气泡30、32提供加压空气的作用并且控制气泡30、32的压力。空气控制系统40包括一手控装置42和一主装置44。手控装置实施例

图2A所示的手控装置42较佳地是一物理上与空气控制系统40的其余部分脱离的摇控装置。图2B示出了另一个实施例的手控装置742，它包括一个模拟压力计指示器804以及空气控制按钮806、808。手控装置742较佳地与图16B中所描述另一种泵一起使用，尽管它还可与多种类型的泵一起使用。

手控装置42使躺在床垫装置14上、或位于空气控制系统40附近的其它任何位置上的使用者可控制气泡30、32中的空气压力。手控装置42较佳地与下文中描述的泵152一起使用，尽管它还可与多种类型的泵一起使用。

手控装置42的顶面102包括一数字显示器104、两个按钮106、108和一个双位开关110。数字显示器104显示从主装置44中获得的信息。较佳地，数字显示器104是由液晶显示器(LCD)制成的。该LCD由从0-9变化的两位数字112和仅能为一个1或不亮的半个数字制成。在此较佳实施例中，各个数字112是由7个分段113制成的，如图3所示，半个数字114是由两个分段115制成的，即1的上部和底部。液晶显示器较佳地是由两个黄琥珀发光两极管背光的。数字显示器104为使用者示出与气泡30、32中压力有关的数字。较佳地，设计成用来增加一个气泡中压力的按钮(106或108)具有一使用者可感觉到的突出顶部，而为减小或降低气泡中的气压的按钮设计成具有使用者可感觉到的下凹顶部。这还使手控装置的人机工程学效果最佳，甚至不必察看装置就可方便地使用。

两个按钮106、108和开关110可使使用者的命令与空气控制系统40连通。这两个按钮106、108适合使用者使用以启动一充气或减压循环，要求显示当前的压力或指示主装置44识别手控装置42。

两位开关110的位置可选择手控装置42对其起作用的气泡30、32。手控装置42的顶面102可包括指示靠近开关110对应侧的左边或右边的记号。决定床垫装置14的左/右侧的一种方便的方式是人仰卧着，其头部靠近床垫装置14的前边22(软管侧)，尽管也可采用其它方便的方式。对于一具有单个气泡30的系统而言，开关110的任一位置将允许调节气泡30中的压力，如果一Y形软管用来将主装置42如上所述地安装到床垫装置14上的话。

参见图4，手控装置42的内部包括一便携电源116、一手控处理器118和一手控接收/传递器120。该便携式电源116由一一次性电池或一可充电电池制成。该手控处理器118经由手控接收/传递器120接收来自按钮106、108以及主装置44的信息，并且将信息输出到数字显示器104以及主装置44。该手控处理器118是一个数字处理器，例如一摩托罗拉牌MC68HC05P4微型控制器，具有略多于4千字节的ROM(程序)存储器、176字节的RAM存储器、20个I/O端口接点、1个只入端口接点、一个定时间输出接点以及一个16位的记录/比较定时器。用于手控处理器118的软件在制造过程中存储在ROM存储器中。手控处理器118在制造时以八位标志码固定编码并且通过选择手控装置42中合适的电阻以4位校验码校正软件版本。手控接收/传递器120调节到一合适的电磁频率以接收来自主装置44的信息以及向其传递信息。手控接收/传递器120可接收无线电信号或者传递无线电信号，但它不能同时进行传递和接收。主装置实施例

本发明的主装置44示出在图5中。该主装置44包括一马达驱动的泵152、压力传感器156、158(图10)以及一主装置处理板160(图11)。参见图6，主处理板160包括主处理器162和主接收/传递器164。主装置44由软管线或管子166、168经过入口插座170、172连接到气泡30、32上。管子166、168使空气控制系统40将额外的空气放入气泡30、32中或从中撤走空气以使气泡30、32中获得所需的空气压力。对于单个气泡30而言，床垫装置14、管子166、168可由一Y形管子(未示)代替，这样右边或左边的命令将对单个气泡30发生作用，或者可将未使用的入口插座170、172堵住。一个电插头174设计成用来与一传统的交流电源插座连接。一电源线176将插头174连接到主装置44上。

主接收/传递器164的电磁频率调节为处于无线电频率范围中。此电磁频率较佳地在315MHz＝(1MHz10⁶Hz)至350MHz范围中。选择电磁波谱的无线电频率部分能够使信号清晰地传递而不需使用者将主控装置42对着主接收/传递器164。该信号是以数字形式以每秒833位的速度传送的。主接收/传递器164可接收或传送无线电信号，但它不能同时进行传送或接收。

压力传感器156、158都是标准的压电式压力传感器，可由IC传感器公司购得。压力传感器156、158的盖子上有一小孔以使处于大气压下的空气进入。这可使压力传感器156、158测出从大气压开始的各个压力变化。将来自压力式传感器的信号放大以及将模拟信号转换成数字信号的电路都属本技术领域中的标准技术。

处理器162是一数字处理器，例如摩托罗拉公司出品的MC68HC05P6微控制器，具有略超过4千字节的ROM(程序)存储器、176字节的RAM存储器、20个I/O端口接点、1个只入端口接点、8位模拟-数字转换器以及一个16位的记录/比较定时器。用于162的软件在制造过程中存储在ROM存储器中。

参见图7，8和9，所示的管子166与管接头180连接。管接头180有选择地、可拆卸地容纳在一入口插座170、172中，可以理解管子168是与管子166结构相同的。接头180较佳地由一件式合成树脂制成的大致管体182。接头体182包括一管子承接端184、一本体中部186以及阳连接头188。

阳连接头188包括一放大的密封部分190。该密封部分190带有一O形密封圈192。连接头188还包括连接末梢194。连接末梢194包括一对横截面大致为半圆形的叉头195、196。叉头195、196以镜象方式设置在末梢194上。每个叉头195、196包括一从连接头188的放大部分190向外伸出的轴线部分197，以及一与轴线部分197布置成大致L形的半圆部分198。圆形部分198包括倾斜的周边199以及一突出的止挡部分200。

参见图9，各个入口插座170、172包括一大致管状的内壁201以及一止挡部容纳孔203。一个对应的软管接头180的连接头188是可拆卸地容纳在一对应的插座170、172中的，O形密封圈192由与插座内侧壁201密封接触的连接头188的放大部分190所携带。两个连接叉头196、197中的一个的止挡部200是可拆卸地容纳在孔203中的。

泵152具有三个主要的基本部件：泵外壳202、风扇装置204和空气分配装置206。

泵外壳202具有三个基本部件：下外壳208、上外壳210和柔性固定件212。总的来说，下外壳208为风扇装置204和上外壳210提供固定座。上外壳210与下外壳208配合，封住风扇装置204而不与其实质接触。由于泵外壳202的上外壳210不与马达装置204接触，所以风扇装置204的机械减噪只需在风扇装置204和下外壳208之间进行，在该下外壳208上安装风扇装置204以使之传递的振动和噪音最小。

参见图5，10和11，下外壳208由一基部213和周边214组成。下外壳208较佳地是由一种热塑性材料制成。基部213设计成大致平的以便放置在靠近气床的地板上。周边214具有一上边，互锁的边槽215形成在其中。

用于风扇装置204的四个向上支柱216与基部213形成一体。支柱216伸到周边214的上边上方。支柱216中形成有一中心孔218以便一连接螺钉穿过其中。小连接柱219也与基部213形成一体。连接柱219设计成便于上外壳210连接到下外壳208上。中心孔220形成在连接柱219中以便于一连接螺钉穿过其中。

一螺旋壁221与基部213形成一体。螺旋壁221形成螺旋形空气进入通道222的一部分。螺旋形空气进入通道222从中心腔223向外伸到进入口224。螺旋形空气进入通道222由基部213、螺旋壁221以及柔性固定座212所界定。

进入口224具有两个相邻的进入开口225a和225b，是由一中心支撑件226分开的。支台228卧在基部213中的支撑构件229上。螺钉230拧入支台228中的孔中，然后拧入基部213中的支撑构件中以将进入口224固定到下外壳208上。

一鼻板232从进入开口225a和225b伸出并卧于其上。该鼻板232由联接板234加强。

一示出在图12中的冷却空气口238也固定到泵外壳202的下外壳208上。冷却空气口238与进入口224大致呈直径相对方式设置。

冷却空气口238其中形成有一冷却空气入口240。冷却空气口238由支台242和螺钉243以如前所述的方式固定到基部213上。一密封板244从冷却空气入口240上伸出并卧于其上。

柔性固定座212放在下外壳208的基部213的顶上。柔性固定座212的底部中心支撑在螺旋壁221的顶部。

柔性固定座212其中有一中心孔。中心孔244与螺旋形空气入口通道222的中心腔223对准。切口246设置在柔性固定座212中以为支柱216留出通道。

柔性固定座212由相对较薄的柔性橡胶下部248和向上的相对较厚的泡沫橡胶垫子250构成。泡沫橡胶垫250较佳地是粘到柔性橡胶部248上的。柔性固定座212大致上呈圆形。

泵外壳202的上外壳210大致上呈倒碗形，具有一顶部和侧部而形成一定深度。上外壳210有一大致圆柱形的中心段260以及方角262、263。方角262的下部周边设计成与入口224的鼻板232配合。方角263的下部周边设计成与冷却空气口238的密封板244配合。

加压空气出口264形成在方角263中。上外壳210的侧部底边上形成有互锁的唇边268。互锁的唇边268设计成与形成在唇边214边上的互锁边槽215配合。向下指的安装柱270设计成可与形成于基部213的连接柱219重合。向上的螺钉(未示)穿过连接柱219的中心孔220并且拧入安装柱270以使上外壳210配合到下外壳208上。

泵152的风扇装置204在图13和14中最清楚地示出，它具有两个主要部件：风扇罩280和两级式风扇282。该风扇装置204较佳地是在安装于泵壳202之前组装成的。为便于这种安装，风扇罩280形成两瓣280a和280b来包住两级式风扇282。图14中的截面视图示出了风扇282安装于其内的罩280的一瓣罩280a。风扇罩280的两瓣由旋入支撑件278中的螺钉276固定在一起。

风扇罩280的结构形成一下涡轮腔284。下涡轮腔284中包括一中心空气入口286。当风扇装置204安装到下外壳208上时，中心空气入口286与螺旋形空气入口通道222的中心腔223流体连通。

上涡轮腔288形成用于两级式风扇282的第二个腔。上涡轮腔288有一用来从风扇装置204排出加压空气的空气出口290。

下涡轮腔284和上涡轮腔288都与空气通道292流体地连接，该空气通道用来将加压空气从下涡轮腔284传送到上涡轮腔288中。

一圆柱形芯部294形成在下涡轮腔284和上涡轮腔288之间。芯部294中形成有冷却空气入口296。两个O形环槽298形成在芯部294内径周围。

为便于将风扇装置204安装到基部213上，四个安装槽300与下涡轮腔284外部形成一体。橡胶安装垫圈302插入安装槽300中。安装垫圈302有一中心孔，可与支撑柱216的中心孔218吻合。

参见图14、15和16A，风扇装置204的两级式风扇282是可变速的以在所选的不同速度下运转。风扇282有一个第一级涡轮306和一个第二级涡轮308。第一级涡轮306可转动地安装在下涡轮腔284中，第二级涡轮308可转动地安装在上涡轮腔288中。

涡轮306、308是镜像结构的并且具有安装在一个涡轮盘312上的弯曲叶片310。较佳地，在每个涡轮306、308上具有八个径向的弯曲叶片310。

风扇马达314安装在一于第一级叶片306和第二级叶片308之间延伸的轴向轴316上。一个小冷却风扇317安装在轴向的轴316上。

马达314安装在罩318中。两个冷却空气入口320形成在罩318中以使冷却空气可进入冷却风扇317。冷却空气入口320形成在罩318中以使冷却空气进入冷却风扇317。冷却空气出口(未示)形成在罩318底部靠近第一级涡轮306。电源引线324可进入罩318顶部以通过一配电板325向马达314输入电源。配电板325固定到罩318上并且由卡夹326稳定在风扇壳280中。

两级式风扇282由两个O形环328安装在风扇壳280中。O形环328挤压在风扇壳280的O形环槽298中。风扇282上没有一个部分是与风扇壳280直接接触的。因此，两个O形环328可提供衰减由两级风扇282所产生的振动，从而将传递到风扇壳280上的振动减到最小。

在本发明的范围中可以采用多种类型的泵152。例如，可以使马达314、涡轮306、308再定向成与基部213成近似90°角。图16B示出了位于示意的基部213’上的风扇壳280’的再定向部分(下部)。

在此实施例中，至少壳280的一部分是去除的以适应与基部213’的固定式接触。这一结构使空气在路经基部213’之后在入口904处进入，并且经过中心腔和如上所述的涡轮腔。

垂直而不是水平的风扇壳280’使壳280’和一大致靠近空气入口904的泵外壳之间还可以有额外的空间。这对于放置控制泵的电路和电子器件特别有用。同时，壳的部分省略还可使整个泵外壳变成一个相对图5所示泵152的形状和尺寸而言更小、更圆的形状(平面图)。

图16C还示出了一种空气腔的变化形式以改进在壳280’中压缩空气的效率。以阴影线所示的唇945设计成可使空气出入涡轮腔。但是，这一唇边已经通过加长而改进成一新的设计946。唇946通过延长更有效地使空气进入空气流中。

另一种空气回流改进示出在图16C中。这种改进与在图16B所示的再定向泵或先前各个图中所示的泵152的唇边延长类似。线968描述了一涡轮腔中的一个涡轮的转动弧线。线970描述了一涡轮腔的内壁，并且各线之间的距离小于1/4”，并且较佳地大约为1/8”。这样可去掉目前任何一种腔室容积的剩余部分(如断面线985所示)。腔室容积的总量减小可减少无用的涡旋并且改进泵的效率。

参见图10，17和18A，泵152的空气分配装置206固定安装在泵外壳202上。空气分配装置206的壳330较佳地由热塑性材料制成，并且在一个实施例中是传统地由螺钉连接到风扇壳280上的。空气分配装置206’的另一个实施例示出在图18B、18C和18D中。空气分配装置206’设计成利用卡入和卡配部分可简便而经济地安装。这些部分、如电磁的保持弹性指331和卡配部332都可免除安装螺钉的需要，从而提高装配速度。如图18B-18D所示的实施例的精确制造还增强根据本发明制造的产品的总体质量和竞争性。空气分配装置206具有一流体地连接到上涡轮腔288的空气出口290上的加压空气入口332。

空气分配系统206还包括一左加压空气出口334和一右加压空气出口336。左加压空气出口334连接到一柔性导管337a上，而柔性导管337a则连接到压力传感器156上。右加压空气出口336类似地连接到导管337b上，而该导管则连接到压力传感器158上。左加压出口334与管166流体连通，该管166与床垫装置14的第一个空气泡30压力连通。右加压出口336类似地通过一管168连接到一第二个空气泡32。流向前述的两个气泡30、32的加压空气流由一个左电磁阀338和右电磁阀340控制。空气流经过电磁阀338、340经过入口插座170、172向前进入管166、168以获得与空气泡30、32的空气连通。阀338、340的启动移开了电磁阀杆341，从而打开了入口插座170、172。

在组装时，柔性固定座212首先放在下外壳208的基部213上。柔性固定座212相对入口224和冷却空气口238放置，使得进入入口225a、225d的空气被引导至柔性固定座212的下方，进入冷却空气入口240的空气被引导至柔性固定座212的上方。

风扇装置204然后放在柔性固定座212的泡沫橡胶垫250的顶部。合适的螺钉348穿过支柱216的中心孔218，并且拧入而与橡胶安装垫圈302配合，它们都是在风扇壳280的安装槽300中的。当这些螺钉拧紧时，风扇装置204被拉入与柔性固定座212的泡沫橡胶垫250挤压配合。橡胶安装垫圈302与支柱216紧密配合。采用这种装置，风扇装置204保持与泵外壳202的下外壳208固定地配合。同时，在风扇装置204内产生的振动由柔性固定座212泡沫橡胶垫250和橡胶安装垫圈302减弱。因此，由风扇装置204向泵外壳202的下外壳208传递的振动最小。泵外壳202的上外壳210然后可安装在风扇装置204和空气分配装置206上，并且没有实际接触。

辅助装置(未示)除了作主装置44的各种数据检查之外，还执行一手控装置42的所有功能。主装置空气泵的操作情况

在主装置空气泵152的操作时，空气经过入口225a、225b被吸入到螺旋形空气入口通道222中。经过一直线空气入口传出的风扇噪音是传统空气泵的噪音源。相反，螺旋形空气入口通道222就可使经过其中传递的噪音最小。

空气从螺纹形空气入口通道222的中心腔223经过空气入口286和下涡轮腔284吸入。由于第一级涡轮306的转动空气加压并且加速。然后这种加压空气经过空气通道292被逼入上涡轮腔288中。然后空气还经过转动的第二级涡轮308加压。加压空气从风扇壳280经过空气出口292排到空气分配装置206中。空气分配装置206然后将加压空气分配到气床的一个或两个空气腔中，这是由左电磁阀338和右电磁阀340决定的。

冷却空气经过冷却空气入口240被吸入。冷却空气流过泵外壳202的上外壳210和风扇装置204之间的空间。冷却空气由冷却风扇317经过冷却空气入口296被吸入并且进入两级风扇282的罩318中。冷却风扇317使冷却空气经过两级风扇282的马达314而向下并且经冷却空气出口流出。冷却空气出口向下叶片腔288打开。冷却空气然后由第一级叶片306加压并且与来自中心空气入口286的空气混合。冷却空气然后经过空气分配装置206提供给气床。前述的冷却空气通道起到使经过其传递的风扇振动和噪音最小的作用。空气控制系统的操作

空气控制系统40的功能依赖于主装置44和手控装置42之间的连接关系。这种连接总是先由一手控装置42或一辅助装置开始的。一主装置44仅响应于它从其它装置上接收的信息而传递的。信息的前序部分提供了程序，在此过程中接收器可与传递器同步。一较佳的前序部分由接着2个1的14个零所构成的。

各个信息包括一个8位的标志符号组，它可指出信息的发起者或地址，一个4位的校验码，它可指示微件的版本以及一个四位的指令。手控装置42将它们特殊的标志放入它们送出的信息中。所有辅助装置将相同的标志、所有零和校验码、所有零放入它们送出的信息中。8位标志使256个不同的标志用于手控装置42，一个校验码用于辅助装置。4位的校验码可用于16种不同的软件版本，4位指令用于16个不同信息。它需要大约1200微秒来传送各位数字。

一个主装置44仅响应来自辅助装置或来自它所识别的手控制装置42的信息。一个主装置44将目的装置的标志放在对应的信息中。一主装置44保持一列手控装置的标志，它可识别多到两个标志。在主装置44接上电源后的第一个256秒过程中该列可通过任何的手控装置42进入。这可方便识别手控装置42的初始列。如果存在断电或主工作站未接上电源，标志的先前进入将可由主装置44存储着，并且不需要重新初始化。同样，将在下文中描述的手控装置的引入程序可被一识别手控装置40采用，只要主装置44不在忙于作调节。手控装置引入程序完全重写识别手控装置标志的列单。

手控处理器118基本上响应于一个或两上按钮106。108的按压情况。参见图19a，如果手控处理器118确定在步骤400时没有任何一个按钮106、108被按压，手控处理器118就在步骤401时确定该装置目前是否处于睡眠方式。如果它在步骤401确定处于睡眠方式，那么手控装置42就在步骤402继续睡眠方式。如果它在步骤401时确定不处于睡眠方式，那么手控处理器118接着在步骤408确定是否已过去10秒而没有启动，如图19a所示。每隔10分之一秒检查按钮106、108。如果10秒已过去而没有启动，步骤408就进到步骤410，其时数字显示104关闭，手控装置42进入睡眠状态以节省用电。如果10秒不到就启动，手控处理器118在步骤403检查是否按钮已失灵以及失灵状态已解除。如果有失灵的按钮，该按钮就在步骤404时从失灵状态放开，处理器继续步骤400。如果在步骤403它测出没有按钮失灵，手控处理器118就继续步骤400。

参见图19b，如果手控处理器118确定某一按钮106、108在步骤400时被按压，手控处理器118开始处理来自按钮411的信号。首先，它确定控制是否在步骤412处于启动状态。如果手控装置42在按钮106、108压下时处于睡眠方式，它就转换到起床方式(步骤414)。在起床步骤414时，手控装置42将其RAM存储器清为零，打开显示器104的电源并且初始化系统的大部分静止部件。

在步骤414开始一起床方式后，手控处理器118在步骤416通过在步骤418手控传递器/接收器120从主装置44查询当前压力以示出前30秒中的压力测量值。来自主装置44的响应在步骤419被接收并译码，显示器104在步骤420作修正。然后，手控处理器118在步骤422设一计时脉冲，然后再回到步骤400并在适宜的检查时间达到时确定是否某一按钮106、108被按压过。来自定时器的值可用于以后确定按钮已被按压了多久。

如果在步骤412手控装置42处于起床状态，则确定哪些按钮在步骤424被按压了。为了作出这一确定，手控装置42每十分之一秒读一次按钮106、108并且修正一个字节，它显示那些按钮被按压。较慢的取样速度可提供一防止按钮反弹的有效装置。在确定那些按钮在步骤424被按压之后，手控处理器118在步骤426确定按钮是否失灵。如果按钮在步骤426失灵，程序就继续步骤400。如果按钮没有失灵，程序就继续步骤428。手控处理器118在先前读数上保持按钮106、108被按压的记录。然后确定在前次确定428中已按压的相同按钮是否被按压。如果不同的按钮被按压，按钮在步骤430失灵，它们保持失灵直至被松开，见步骤403。然后程序继续步骤400。当启动一调节装置(未示)时按钮也失灵。

在步骤428确定按钮没有失灵后，在步骤432确定多少个按钮被按压。如果在步骤432确定有一个按钮被按压了，那么判断是否该按钮已被按压了两秒。如果不是，程序继续步骤400。如果是的，在步骤436数字显示器104根据哪个按钮106、108被按压的情况适当增长或减少。开始，保持按钮的每0.5秒处理一个增量或减量，但在四次连续作用之后，速度加速到每0.1秒一个增量或减量。同样手控处理器118在步骤438送出一个将在步骤439传递到主装置44的信息以开始调节压力。为了示出调节过程，在步骤440数字显示器104以闪烁信号表示。然后，手控处理器118在步骤442再定出一个按钮被按压的时间脉冲长度，并且程序再转到步骤400。

如果步骤432确定两个按钮106、108被按压，则进入步骤444，手控处理器如图19c所示的前进。首先，在步骤446检查状态，手控引导程序开始，如果它还没进行的话。该程序被故意弄得不那么好用目的是为了防止识别手控装置40的列单的意外变化。当按压两个按钮后，显示器开始在步骤448从10向1记数。然后显示器在步骤450示出两条划线(--)，并且手控装置40在步骤452送出一个将在步骤453被传递向主装置44的信息452。当主装置44收到信息时，它重写标志列单以便仅包含送出的手控装置42的标志。其后，主装置44向手控装置42送出一个确认信号。当手控装置42在步骤456收到确认信号悍，它在步骤458显示“C1”或“C2”，如主装置44所指出的。

在第一个信息由主装置44收到后，使用者有一分钟时间完成手控装置的引导程序。如果使用者要列单仅保持一个标志，那么就有两种选择。首先，使用者可以再次同时压两个按钮，见步骤444。这一情况在图19c的第二分支中予以说明，在该分支情况下引导程序已在进行。手控处理器118在步骤460送出一个信息，它然后再在步骤461传递到主装置44，那儿仅有一个手控装置42。在信息送出之后，在步骤462划线再显示在显示器上。在步骤466主装置44送出一个确认信号，它使手控装置42的显示器显示(1C)。一小段时间后，主装置44在步骤468送出一个手控装置42的指令以恢复正常的运行。其后，手控处理器118继续步骤400。

另外，使用者可在步骤458显示“C1”后大约1分钟时间内不作任何事情。如果主装置44在1分钟结束时没有收到第二个信息，主装置44送出一个信息，它使手控装置42停止显示“C1”并且再恢复到正常运行方式。(这一选择在图19c中未示出，因为手控装置没有作出判断)。

如果使用者要列单保持含有两个标志，使用者可以在第一个手控装置42显示“C1”的同时用第二个手控装置42在一分钟内按压两个按钮(步骤444)。在步骤446，处理过程沿着通道进行，那儿手控装置还没有开始引导程序。第二个手控装置42的显示开始从10至1的记数(步骤448)。其后，第二个手控装置42显示两划(--)(步骤450)，手控装置42向主装置44送出一个信息(步骤452)。当主装置44在过程中收到这第二个信息时，它将第二个标志加入列单。主装置44向第二个手控装置42送出一确认信号。当第二个手控装置42收到确认信号时(步骤456)，第二个手控装置42的显示器显示“C2”(步骤458)。数秒钟后，主装置44向两个手控装置42送出信息，使它们停止显示“C1”或“C2”并且恢复到正常运行方式。手控装置引导信息是仅有的一种从一个主装置44中得出两个响应的操作，确认信息和完成信息。

与显示存储装置的修正有关，手控装置软件在其各个RAM存储器中保持三个字节的两个显示存储装置。第二个存储装置包含对应于一个显示数字112或半个数字的各个字节的信息。在第一个存储装置中的信息是根据显示器104的部分113、115识得的。

当一主装置44开始接收来自两个控制装置42的命令时，在两种情况下可发生抵触。第一种抵触发生当主装置44正在调节相同空气泡30、32中的压力时，手控装置42试图监测一个气泡的压力时。第二种发生抵触的可能性是在主装置44已对应于一个手控装置42的要求正在调节任一个空气泡30、32中的压力时、另一手控装置42又想要调节一个空气泡的结实度。在任一种抵触情况下，主装置44都将提醒正在提出要求手控装置42，它正忙着目前不能满足该要求。这使第二个手控装置显示闪烁信号划线(-)。

当第二个手控装置42即显示闪烁信号划线时，它忽略增量/减量按钮106、108的按压，即按钮在第一个手控装置42的指令下在进行压力调节时有效地失灵。该手控装置对两个位置开关110中的变化进行检查。当两个位置开关110的位置变化时，手控装置42提醒主装置44，并且主装置44将新选择的气泡30、32的压力值传递到手控装置42，同时不停止由另一手控装置42对其它气泡30、32所作的调节。

数字显示器104将显示对应于与主装置44的各种连通困难的各种错误编码，以及是否马达152太热了而不能进行调节。

图20示出了从主装置接收和翻译一信息的过程。一个脉冲设定为1(步骤480)，以及一个信息传递到主装置44(步骤482)。等待0.2至03秒(步骤484)后，手控处理器118检查是否从装置44收到一有效的响应(步骤486)。如果收到一有效响应，就处理该响应(步骤488)并且处理器回到等待响应的程序段(步骤490)。如果没有收到一有效响应，检查脉冲以是否已做7个传递(步骤492)。如果7个步骤都已做了，一个错误信息就送到数字显示器104并且程序回到步骤400。如果7个步骤还没有做(步骤488)，脉冲增加一个增量1(步骤496)，并且手控处理器114回到步骤482继续传递循环。

用于主处理器162的软件有一个主循环，其中处理器花去大部分时间。参见图21，如果自上一次修正开始已有1秒，主处理器162修正各种定时器(步骤602)，检查是否已收到一个信息，但还没有处理过(步骤604)，并且检查是否需要形成606一个时间从属动作(步骤606)。主装置44当由一手控装置42指令时，除了每30秒监测压力以外，仅响应于是否没有其它动作发生。主装置44对从一个被识别的手控装置42收到每个信息送出一个响应。

为了减少一个主装置44由于收到错误信息而发生意外动作的可能，主装置44仅接收主装置接通电源后256秒内或从手控装置42的前一个接收信息开始256秒内来自一个手控装置42的信息，除非所收到信息只是询问目前状态的。同样地，主装置44仅接收电源接通5分钟内或来自辅助装置的前一次信息开始的5分钟内来自于一辅助装置的信息。当各个字节收到时，信息存储在一接收存储装置中。

在步骤604，处理器确定是否一个信息已经接收到(步骤608)，并将等待处理，见图22。如果有一个信息要处理，信息就被翻译(步骤610)。如果询问当前的压力(步骤612)，上一次测得的压力值就传递到手控装置42(步骤614)。如果是一个启动一个充气/放气请求或手控引导程序的信息，处理器就被提醒(步骤616)，有一个动作被请求，并且程序回到主循环(步骤604)。

图23描述了当步骤606要求一处理动作时，主处理器162可流过的多个通道。如果在步骤606，主处理器162确定有一个动作被要求了(步骤618)，处理器进一步确定是哪种动作被要求了(见图19a)：进行手控装置引导程序(步骤620)则需要读出压力(步骤622)，进行调节(步骤624)则等待调节请求(步骤626)。一个手控引导程序可由一所认识的手控装置42启动，只要在任何主装置44不忙着作调节的时候。在主装置44接通电源后的第一个256秒过程中程序可由任何一个手控装置42启动。

参见图23b，当主装置44收到第一个手控装置引导信息时，主处理器162重写标志列单(步骤628)以仅含有送出手控装置42的标志。其后，主装置44送出一个确认信号(步骤630)，它是传递631到手控制装置42的(步骤631)。主处理器162设置一定时器(步骤632)。主处理162监测定时器一分钟以确定第二个手控装置引导信息是否收到(步骤634)。如果没有其它信息在此分钟内收到，则主处理器162确认仅有一个手控装置42，它送出一信息以回到正常操作状态(步骤636)，该信息被传递到手控装置42(步骤637)，并且主处理器162结束手控装置引导程序并且回到主循环(步骤606)。

当在第一个一分钟内，主装置44收到第二个手控装置引导信息，主处理器162确定是否该标志与第一个收到的标志相同(步骤638)。如果第二个标志不同，主处理器162将第二个标志加入标志列单中(步骤640)。然后，主装置送出一个在步骤643传递到第二个手控装置42上的信息(步骤642)。如果第二个从相同手控装置42产生的信息与第一个相同，主装置则送出一个信息(步骤644)，它传递到手控装置42以确认仅有一个手控装置42(步骤645)。在任一种情况下，在数秒后，主装置都送出一个信息(步骤646)，它传递到一个或两个装置上以回到正常操作状态(步骤647)。

如果没有发生调节则每30秒读一次压力。如下所述，在实际调节过程中每3秒读一次压力。注意在一实际的调节过程中，手控装置42每10秒对压力送出一个要求，而继续闪光地显示目标压力。如有的要在各种要求下，主装置44向手控装置42传递上一次读得的压力如步骤612。参见图23c，为了读出压力，如有必要，主处理器162先关闭阀338、340(步骤648)。步骤650允许经过三秒钟以让气泡30、32中的压力平衡。主处理器162然后开始对压力传感器156、158的输出进行模拟-数字转换(A/D)(步骤652)。其后，主处理器162在对数字化读出的压力进行计算(步骤656)之前等待0.1-0.2秒(步骤654)。由以下公式获得压力：压力＝增益系数×(读数-偏差)其中增益系数和偏差值是装置在制造或使用中进行标定时确定的。增益系数和偏差值都存储在主处理器的存储器中。计算出的压力值作为具有0.005psi最大分辨率的24位数存储着。

由手控装置42显示的实际数字可与压力具有多种关系。它可以是适当压力的实际表示，或者它可以与一些人任意便利的音位成比例关系。这一比例可以是线性的或是非线性的。在显示值和压力之间的一种较佳关系是：

    手控装置值         压力值(psig)

        00               ＜0.16

        05               0.16

        10               0.18

        15               0.20

        20               0.22

        25               0.24

        30               0.26

        35               0.28

        40               0.30

        45               0.32

        50               0.34

        55               0.36

        60               0.38

        65               0.40

        70               0.42

        75               0.44

        80               0.47

        85               0.50

        90               0.55

        95               0.60

       100               0.65

另外，可以在显示值和压力之间采用线性关系，即零压力对应于零显示，最大压力0.65psi 对应于显示值100。

参见图23d，如果进行调节，主处理器162可以检查估计的充气/放气周期是否已结束(步骤658)。如果没有，程序就检查自测量压力后是否已过了3秒。如果已过了3秒，处理器就测量压力(步骤660)，如上所述。当前的压力与所需压力比较(步骤662)。如果计算出的压力在所需(目标)压力的0.01psi误差范围内，则主处理器162返回主循环(步骤606)，因为不再进行调节。如果压力不是在所需压力的0.01psi误差范围中，主处理器162重新将脉冲设定为3秒，并且在步骤606返回主循环。在一个主动调节过程中以另一种方式检查每3秒检查压力，由阀338、340打开可监控背压。此背压可以与制造商有关以对应于阀338、340关闭时一个特定气泡30、32的压力。然后，在调节过程终止后阀338、340关闭时可以检查压力以检查调节后的最终压力值。

如果估计的充气/放气周期在步骤658时已结束，当前的压力就可在步骤662以上述的过程来计算。接着，确定出是否需要进一步调节(步骤663)。如果不必要进行进一步调节，主处理器162就返回主循环(步骤606)。如果确定出在步骤663有进一步调节的必要，则主处理器162设定一个新的调节需要(步骤664)，并且在进行主循环(步骤606)之前提醒先前调节过量(步骤665)。

如果在一排上调节充气太多以及随后又放气太多(反之亦然)达3次，主装置就终止调节，即使当前压力没有在所需压力的0.01psi误差范围中。同样，如果主处理器在向一个腔充气时读出至少0.35psi的相同压力，主处理器162就确定存在一“不稳定”状态并且终止调节。

为了减少监控器过热的可能，主处理器162的程序实施一马达152的热模式。该模式假定环境温度以上的温度与时间存在下列关系：

              T＝T_asympt+Ce^(-kt)

其中T_asympt决取于马达速度，K当马达关闭时为0.002，马达打开时为0.006。对于过一定时间后的小步骤，这一关系式引导出以下不同的关系式：

       T_(n+1)＝T_(n)+k^×Δt^×(T_asympt-T(n))，

表示出在时刻n时温度T(n)和时刻n+1时温度T(n+1)之间的关系。当马达152关闭时，程序采用Δt＝15秒的值。当马达打开时，Δt＝21秒。

如果程序的热模式估计温度超出环境温度170度以上，主处理器162就在存储器中设置一特征位，使马达以低速转动以便冷却并且拒绝进行另一次调节直至估计(模式)温度跌至超出环境温度120度以下。阀338、340将在冷却过程中关闭，除非主处理器162确定出在冷却过程中以马达速度可以作一次有用的调节，则阀338、340打开。当温度跌至120度以下时，程序清除特征位并且再接收调节要求。如果特征位是在主装置44电源接通的情况下设定的，那么主装置软件就将温度设定在环境温度以上170度，使马达低速转动以便冷却并且拒绝再作调节，直至估计温度跌至120度以下。

参见图23e，当主处理器162确定出将有一调节要求时，首先当前压力在步骤666计算，如上所述。当前压力与所需压力比较(步骤668)。如果当前压力在所需压力的0.01psi误差范围之内，就不没必要调节(步骤670)，程序继续主循环606。如果差值大于0.01psi，则确定在步骤672是否有充气或放气的必要。

如果确定出需要充气，主处理器162就确定出适当的马达速度(步骤674)。当从低于0.40psi的压力开始充气时，马达以中速运作。当从高压下开始充气时，马达以高速运转。主处理器162接着在步骤676计算所需时间估计值，最高为256秒。同样在此步骤下，数字存储在一8位计数器中。

然后，电动泵152在步骤678启动。不管程序何时启动马达以进行调节，马达都以低速启动，并以每两秒一次步进式增加速度直至达到所需速度。马达总共以五种速度运作。低速、中速和高速都是基本速，即它们用作最终目标速度。低-中速和中-高速仅用于基本速之间的过渡，使运转更为平缓从使可听见的噪音更小。当马达达到适当速度时，对应于正确的腔室的适当电磁阀338、340打开(步骤680)。当进行调节时，程序返回主环(步骤606)。

如果确定出需要放气，马达速度在步骤682确定。当从0.40psi以下开始放气时，马达关闭。当从高压下开始放气时，马达在低速下运行。然后，主处理器162计算出调节所需的时间(步骤684)，最高达256秒。如有必要马达在步骤686启动。当马达达到适当速度时，对应于正确腔室的适当电磁阀338、340在步骤688打开。在进行调节时，程序返回主循环(步骤606)。

当主装置正在向一空气腔30、32充气时，在阀打开后半秒内读出压力以测量背压。必须等待半秒以获得稳定的背压读数。如果主处理器162计算出的压力小于0.15psi，它确定出主装置44不连接到一空气泡30、32上并且终止调节。

Claims (4)

1.一种用来控制床组件所用的流体支撑垫的结实度的控制系统，包括：

一流体泵；

可操作地将所述流体泵连接到所述空气支撑垫的流体管道，并使之流体连通；

可操作地连接到所述流体泵和所述流体管道上的控制装置以控制所述泵的操作情况来调节所述床垫的结实度；

一手握的遥控致动装置用来启动所述控制装置；以及

用来连通所述遥控装置和所述控制装置之间的信息的无线电收发机，从而所述床垫的结实度可使用所述手握执行装置来遥控调节。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述无线电收发装置运行电磁波谱的无线电部分。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括用来接收和显示与所述床垫结实度有关的信息的装置。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述床垫包括两个独立的流体隔离的腔，所述控制装置包括用来独立于其它腔室结实度而调节所述腔室结实度的装置。

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