CN101422312A - 随卧姿自动变化枕头高度的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置，包括枕气囊、检测人体躯干相对姿势的传感器、控制电路及气路构成；枕气囊置于枕头中间，气囊式枕头上设有进出气孔，通过导管与电磁换向阀接口连接，在气囊内安装三组开关K₁、K₂、K₃，检测枕气囊充气、排气导致的体积变化而引起的高度变化。优点是克服了固定高度的枕头或手动改变高度的枕头所不能解决的问题，可以随睡眠时卧姿不同而自动调整枕头高度，满足不同卧姿的用枕需求，使睡眠更舒适，对颈椎的保健作用更显著。

Description

随卧姿自动变化枕头高度的控制装置

技术领域

本发明为一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置。

背景技术

睡眠是人每天都需要的正常生理现象，大多数人一生中睡眠时间约占生命的三分之一。一般来说睡眠不仅使身体得到休息，恢复体力；同时也能让大脑皮质的神经细胞受到保护抑制，恢复脑力。医学研究表明，睡眠大体上可分为浅睡眠和深睡眠两种状态；在一次正常睡眠周期中，浅睡眠和深睡眠是交替进行的，一般整夜睡眠有4-6个周期。人入睡后会很快进入深睡眠，且逐渐加深，达到沉睡眠状态。这种状态无梦，可维持60-90分钟。经过深睡眠又返回到浅睡眠进入梦境。这时除眼球出现快速运动外，还可能有梦话、笑容或笑声，或被噩梦惊醒，或翻翻身改变卧姿又继续睡去，进入下一个周期。由此可见，睡眠中有梦及改变卧姿是正常的，翻身是为了得到舒适体位的表现。

睡眠中人卧姿因人习惯不同而多种多样，但基本有四种，即俯卧、侧卧、仰卧和介于侧卧与仰卧之间的半侧卧。由于俯卧位时不仅影响呼吸，头部偏向一侧不利保护颈部的平衡状态，不宜采用。绝大多数人采用侧卧、半侧卧或仰卧，或三者交替运用。

睡眠时间的长短仅是一个方面，更重要的是睡眠的质量，大脑皮质抑制很深的睡眠，可使疲劳充分解除，起床后头脑清晰，精神焕发。与睡眠质量关系最密切的寝具就是枕头，合适的枕头高度应该让人躺下后与颈椎生理曲线深度一致。颈部肌肉及韧带充分放松，有利于人体健康及养生的目的。而过高或过低都会改变颈椎的正常生理曲线，使肌肉疲劳及韧带牵拉或损伤，引起“落枕”，经常处于这种状况是引发颈椎病的常见原因之一。我们可以通过增减枕垫等方法来实现不同卧姿对枕头高度尺寸的要求，但是，人在睡眠时自觉的意识活动已停止，不能对外界的刺激和状况做出有效的反应动作，除非养成翻身就醒的习惯，但那样就会影响睡眠质量了。

目前市场上出现具有护颈保健功能的护颈枕，其高度固定，只能满足一种卧姿情况，起到护颈作用；不能依睡姿自动变化。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述现有所存在的问题，提供一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置，使枕高达到相应卧姿下用枕需求。

本发明是这样实现的：包括枕气囊、检测人体躯干相对姿势的传感器、控制电路及气路构成；枕气囊置于枕头中间，气囊式枕头上设有进出气孔，通过导管与电磁换向阀接口连接，在气囊内安装三组开关K₁、K₂、K₃，检测枕气囊充气、排气导致的体积变化而引起的高度变化。

检测人体躯干相对姿势的传感器固定在褥垫4上，传感器包括检测气囊2和压力转换开关3，检测气囊通过导管与压力转换开关的外壳密闭腔连接，压力转换开关有三组YZK₁、YZK₂、YZK₃共用一个外壳，压力转换开关包括外壳、弹性膜片、常断开关的动触点、静触点构成。

其控制电路为，压力转换开关YZK₁的一端与正极连接，另一端并接电阻R₁、按钮开关KA₁，电阻R₁另一端连接指示灯H₁，指示灯H₁另一端连接负极；按钮开关KA₁的另一端连接开关K₁，开关K₁另一端并接继电器J₁触点、继电器J₃线圈，继电器J₁触点另一端连接充气电磁阀继电器JD₁线圈，充气电磁阀继电器JD₁线圈另一端连接负极。充气电磁阀继电器JD₁线圈连接电阻R₄，电阻R₄另一端连接指示灯H₄，指示灯H₄另一端接负极。充气电磁阀继电器JD₁触点连接充气电磁阀DF₁线圈；充气电磁阀DF₁线圈另一端接交流电源。充气电磁阀继电器JD₁另一端触点连接交流电源。继电器J₃线圈另一端连接负极。延时继电器JS的线圈和继电器J₆线圈首尾并联，首端连接继电器J₃线圈前端，尾端连接负极。

压力转换开关YZK₂的一端与正极连接，另一端并接电阻R₂、继电器J₁的触点、按钮开关KA₂，电阻R₂另一端连接指示灯H₂，指示灯H₂另一端连接负极；继电器J₁的另一触点连接负极；按钮开关KA₂另一端连接继电器J₂的触点，继电器J₂的触点另一端连接开关K₂，开关K₂另一端并接继电器J₄的线圈、二极管D₁，二极管D₁另一端连接充气电磁阀继电器JD₁线圈的前端。继电器J₄的线圈另一端连接负极；开关K₂的前端触点连接继电器J₄的触点，继电器J₄的另一触点连接二极管D₂；二极管D₂的另一端并联继电器J₃的触点、继电器J₆的常断触点；继电器J₆的另一触点连接延时继电器JS的触点；延时继电器JS的另一个常闭触点连接排气电磁阀继电器JD₂的线圈，排气电磁阀继电器JD₂的线圈另一端连接负极。排气电磁阀继电器JD₂的触点连接排气电磁阀DF₂的线圈，排气电磁阀DF₂的线圈另一端连接交流电源。排气电磁阀DF₂的另一触点连接交流电源。继电器J₃的另一触点连接排气电磁阀继电器JD₂的线圈前端。电阻R₅的一端连接排气电磁阀DF₂的线圈，另一端连接指示灯H₅，指示灯H₅的另一端连接负极。

压力转换开关YZK₃的一端与正极连接，另一端并接电阻R₃、按钮开关KA₃，电阻R₃另一端连接指示灯H₃，指示灯H₃另一端连接负极；按钮开关KA₃另一端并接继电器J₂的线圈、开关K₃、继电器J₅的触点，继电器J₂的线圈另一端连接负极；开关K₃另一端连接继电器J₅的线圈，继电器J₅的线圈另一端连接负极；继电器J₅的另一触点连接二极管D₃；二极管D₃的另一端连接继电器JD₂的线圈。

气路包括储气罐通过管路与充气电磁换向阀常闭入口连接，充气电磁换向阀另一端常闭出口并接排气电磁换向阀常闭入口和枕气囊。管路上安装有单向阀，以向储气罐补充气体；储气罐上部安装有压力表指示系统压力。

本发明的优点是，克服了固定高度的枕头或手动改变高度的枕头所不能解决的问题，可以随睡眠时卧姿不同而自动调整枕头高度，满足不同卧姿的用枕需求，使睡眠更舒适，对颈椎的保健作用更显著。

附图说明

图1为本发明的方框图

图2控制电路图；

图3为气路连接示意图；

图4、图5、图6为枕气囊及枕头结构三种状态时示意图；

图7人躺在床上的示意图；

图8人躺在床上仰卧时的截面及传感器的示意图；

图9为侧卧时的截面示意图；

图10为半侧卧时的截面示意图；

具体实施方式

下面结合附图详细说明：如图所示，

包括枕气囊1、检测人体躯干相对姿势的传感器、控制电路及气路构成；枕气囊置于枕头中间，气囊式枕头上设有进出气孔，通过导管与电磁换向阀接口连接，在气囊内安装三组开关K₁、K₂、K₃，检测枕气囊充气、排气导致的体积变化而引起的高度变化。

检测人体躯干相对姿势的传感器固定在褥垫4上，传感器包括检测气囊2和压力转换开关3，检测气囊通过导管与压力转换开关的外壳密闭腔连接，压力转换开关3有三组YZK₁、YZK₂、YZK₃共用一个外壳，压力转换开关包括外壳、弹性膜片、常断开关的动触点、静触点构成。

其控制电路为，压力转换开关YZK₁的一端与正极连接，另一端并接电阻R₁、按钮开关KA₁，电阻R₁另一端连接指示灯H₁，指示灯H₁另一端连接负极；按钮开关KA₁的另一端连接开关K₁，开关K₁另一端并接继电器J₁触点、继电器J₃线圈，继电器J₁触点另一端连接充气电磁阀继电器JD₁线圈，充气电磁阀继电器JD₁线圈另一端连接负极。充气电磁阀继电器JD₁线圈连接电阻R₄，电阻R₄另一端连接指示灯H₄，指示灯H₄另一端接负极。充气电磁阀继电器JD₁触点连接充气电磁阀DF₁线圈；充气电磁阀DF₁线圈另一端接交流电源。充气电磁阀继电器JD₁另一端触点连接交流电源。继电器J₃线圈另一端连接负极。延时继电器JS的线圈和继电器J₆线圈首尾并联，首端连接继电器J₃线圈前端，尾端连接负极。

压力转换开关YZK₂的一端与正极连接，另一端并接电阻R₂、继电器J₁的触点、按钮开关KA₂，电阻R₂另一端连接指示灯H₂，指示灯H₂另一端连接负极；继电器J₁的另一触点连接负极；按钮开关KA₂另一端连接继电器J₂的触点，继电器J₂的触点另一端连接开关K₂，开关K₂另一端并接继电器J₄的线圈、二极管D₁，二极管D₁另一端连接充气电磁阀继电器JD₁线圈的前端。继电器J₄的线圈另一端连接负极；开关K₂的前端触点连接继电器J₄的触点，继电器J₄的另一触点连接二极管D₂；二极管D₂的另一端并联继电器J₃的触点、继电器J₆的常断触点；继电器J₆的另一触点连接延时继电器JS的触点；延时继电器JS的另一个常闭触点连接排气电磁阀继电器JD₂的线圈，排气电磁阀继电器JD₂的线圈另一端连接负极。排气电磁阀继电器JD₂的触点连接排气电磁阀DF₂的线圈，排气电磁阀DF₂的线圈另一端连接交流电源。排气电磁阀DF₂的另一触点连接交流电源。继电器J₃的另一触点连接排气电磁阀继电器JD₂的线圈前端。电阻R₅的一端连接排气电磁阀DF₂的线圈，另一端连接指示灯H₅，指示灯H₅的另一端连接负极。

压力转换开关YZK₃的一端与正极连接，另一端并接电阻R₃、按钮开关KA₃，电阻R₃另一端连接指示灯H₃，指示灯H₃另一端连接负极；按钮开关KA₃另一端并接继电器J₂的线圈、开关K₃、继电器J₅的触点，继电器J₂的线圈另一端连接负极；开关K₃另一端连接继电器J₅的线圈，继电器J₅的线圈另一端连接负极；继电器J₅的另一触点连接二极管D₃；二极管D₃的另一端连接继电器JD₂的线圈。

见图3，气路包括储气罐CQ通过管路与充气电磁换向阀DF₁连接，充气电磁换向阀DF₁另一端并接排气电磁换向阀DF₂和枕气囊1。管路上安装有单向阀DCF，以向储气罐补充气体；储气罐CQ上部安装有压力表YLB。

一、检测传感器与人体卧姿的对应关系及调节设定

当褥垫上无人时，也无其它可触发压力施加时，检测传感器无输出信号，控制电路也就无输出信号，控制充、排气电磁阀也无动作。此时传感器的三个压力转换开关YZK₁、YZK₂、YZK₃的触点均处于断开状态。当人躯干触压在褥垫4的检测气囊2时，气囊2变形，腔内空气压力将升高，并使与之将连通的压力转换开关3的密封腔内空气压力相应随之升高，而各膜片也会受压缩空气推动产生弹性变形，同受力方向鼓动，连接在膜片上的开关触点也随之移动，向固定触点靠近；所不同的是三个膜片尺寸有差别，受力面积也有差别，F₁<F₂<F₃，那么膜片受力变形程度也不同，因此，在同一空气压力作用下，三个膜片的动触点移动的距离也不同，其移动的距离为S₁<S₂<S₃；这三个开关分别对应人体三种卧姿：(1)压力转换开关YZK₃对应检测仰卧姿；(2)压力转换开关YZK₂对应检测半侧卧姿；(3)压力转换开关YZK₁对应检测侧卧姿。

通过调节连接在传感器外壳上的各固定触点与相对应触点的距离，使传感器各压力转换开关YZK₁、YZK₂、YZK₃触发压力改变，达到适应不同年龄、性别、体形、体重的人三种卧姿都能够触发所对应的传感器压力转换开关。

其调节的步骤是，首先按下手动按钮开关，断开控制电路的处理执行，在调节设定均完成后，再次按下手动按钮开关，使其复位，见图中的KA₁、KA₂、KA₃，实际应用时可以选用一个三组触点的按下锁定开关，减少操作步骤。

二、枕气囊高度

从科学医学观点出发，三种卧姿要求三个用枕高度，使颈椎保持正常的生理曲度，一般成年人侧卧、半侧卧、仰卧用枕高度约12cm、8cm、5cm。本发明的枕高度为充填物5和枕气囊1高度之和，见图4、见图5、见图6。

枕气囊初始，未充气时或枕气囊完全排气后，内置的开关K₁、K₂、K₃均处于闭合状态，见图6。当枕气囊开始充气，随腔内空气压力逐渐升高，枕气囊体积增大，枕高尺寸也相应增大，连接在上、下枕气囊壁上的各开关触点也随之受牵拉而运动，首先，牵拉脱开的是开关K₃，随充气进行，将使开关K₂、开关K₁相继脱开，此时枕高达到最大，可以满足侧卧用枕高度。

当开关K₂脱开时，设定为中档高度，见图5；可以满足半侧卧用枕高度。

排气过程，如果从最大枕高开始至最小枕高止，那么开关状态就由开关K₁、开关K₂、开关K₃均脱开状态，随排气进行开关K₁最先闭合，其次为开关K₂，最后为开关K₃，排气结束，枕气囊度高也降到最低，见图6；可以满足仰卧用枕高度。

三、控制电路控制枕囊充、排气过程

由压力转换开关YZK₁、压力转换开关YZK₂、压力转换开关YZK₃所产生的闭合、断开两种状态共6个信号，及由枕囊内的开关K₁、开关K₂、开关K₃、所产生的闭合、断开两种状态共6个信号，控制电路对其进行处理后产生输出信号控制电磁阀DF₁、DF₂，实现对枕气囊1充、排气自动控制。

当褥垫检测气囊2有人触压，枕气囊内空气压力达到设定的最低触发压力时，因三个压力转换开关的触发压力值呈递进排列，检测侧卧姿的压力转换开关YZK₁首先闭合；当达到第二级设定触发压力时，检测半侧卧姿的压力转换开关YZK₂闭合；此时压力转换开关YZK₁仍为接通闭合状态；当达到最大设定触发压力时，压力转换开关YZK₃闭合；此时压力转换开关YZK₁、压力转换开关YZK₂仍为接通闭合状态。

(一)当只有检测侧卧姿的压力转换开关YZK₁闭合，指示灯H₁亮启，同时经过常闭状态的手动开关KA₁连接开关K₁线路有以下状态：

1、枕高为最大值时，检测开关K₁、开关K₂、开关K₃均呈断开状态，见图4；控制电路为断路，电磁阀线圈不导通，电磁阀不动作，枕高仍保持最大值状态，满足了侧卧姿时的高度要求。

2、当枕高为中值时，开关K₁闭合，开关K₂、开关K₃均断开，见图5；在电路中，开关K₁以下将形成四个分回路：

(1)、经开关K₁和继电器J₁的常闭触点和充气电磁阀继电器JD₁线圈形成回路，充气电磁阀继电器JD₁线圈导通后，电磁阀继电器JD₁的触点闭合，充气电磁阀DF₁工作，枕气囊开始充气，至开关K₁断开，电磁阀恢复到常闭状态后枕气囊充气停止。

(2)、经开关K₁、继电器J₁的常闭触点与电阻R₄及指示灯H₄形成回路，使指示灯H₄亮启，间接指示电磁阀DF₁处于工作状态；当开关K₁断开，指示灯H₄也随之熄灭。

(3)、经开关K₁、继电器J₃线圈形成回路，使继电器J₃的触点由常闭改变为断开；继电器J₃触点所属线路因压力开关YZK₂此时未触发呈断开状态，线路断路，不能对电磁阀进行控制，枕气囊也无影响。

(4)、经开关K₁、继电器J₆线圈及与其并联的延时继电器JS形成回路，使相应触点改变状态，同上述(3)原因不能对电磁阀DF₂进行控制，枕气囊也无影响。

以上只有(1)时，充气电磁阀DF₁有充气动作，并在枕气囊使开关K₁断开时停止，见图4；此时，枕高为最大，满足了侧卧用枕需求。

3、压力转换开关YZK₁闭合，枕高为最小值时，枕内开关K₁、K₂、K₃均闭合，见图6；由于此时以压力转换开关YZK₂、压力转换开关YZK₃为前端的支路，压力转换开关YZK₂、压力转换开关YZK₃均未触发，呈断开状态而断路；不能对充、排气电磁阀产生动作。在电路中，因开关K₁闭合经继电器J₁触点、充气电磁阀继电器JD₁线圈形成回路，充气电磁阀工作，枕气囊进行充气直到开关K₁被牵拉断开后，见图4；充气结束。枕高为最大，满足了侧卧用枕需求。

(二)当检测半卧姿的压力转换开关YZK₂闭合，沿包含该开关的第二支路中，首先经电阻R₂和指示灯H₂形成回路，指示灯H₂亮启，指示灯H₂的作用是指示压力转换开关YZK₂的工作状态，也即指示人体半侧卧姿。同时与该回路并联的继电器J₁线圈也导通，继电器J₁工作，使处于常闭状态的触点断开，从而切断经由压力转换开关YZK₁、枕高开关K₁至充气电磁阀继电器JD₁形成的回路，也就限制了因人体半侧卧姿时致使压力转换开关YZK₁也触发导通，造成该检测信号对半侧卧姿检测信号的干扰。同时，在电路中，经手动按钮开关KA₂和继电器J₂常闭触点、继电器J₄常闭触点、二极管D₂、继电器J₃常闭触点及排气电磁阀继电器JD₂线圈可以形成回路。

1、枕高处于最大值时，开关K₁、开关K₂均断开，见图4，开关K₂断开，切断了至充气电磁阀继电器JD₁线圈支路，只能沿压力转换开关YZK₂、手动按钮开关KA₂、继电器J₂触点、继电器J₄触点、二极管D₂、继电器J₃触点、排气电磁阀继电器JD₂线圈，此时排气电磁阀继电器JD₂工作，使电磁阀导通，枕气囊进行排气，排气将使枕气体积逐渐缩小，当处于中档值时，枕高开关K₁闭合，由于开关K₁闭合，使上述中的排气电磁阀控制回路中的继电器J₃线圈导通，继电器J₃动作；使其常闭触点变化为断开状态，线路断路，不能对排气电磁阀继电器JD₂继续输出电信号；同时，由于开关K₁导通，与继电器J₃线圈并联的延时继电器JS和继电器J₆线圈导通，使继电器J6触点状态变化，由常断变化为闭合；因此，由继电器J₃触点切断的回路从二极管D₂开始又被继电器J₆变为闭合的触点接通，再经过延时继电器JS的常闭触点与排气电磁阀继电器JD₂线圈重新形成回路。控制排气电磁阀继续工作，枕气囊继续排气。此前，延时继电器JS线圈从被接通时刻起开始工作，延时机构运行；当到达延时设定值时，常闭触点变化为断开状态，切断电磁阀继电器JD2线路，枕气囊排气停止。延时的时间设定取决于枕气囊的排气流量，受枕气囊所承人的头部施加的压力和导管孔径尺寸及其他通道孔径尺寸的影响，延时继电器JS应选择0～30秒规格，根据具体情况进行调节，确定延时时间。最终目的是使枕气囊排气至中档高度(开关K₂将闭合状态)，适合半侧卧时用枕要求。

2、当压力转换开关YZK₂被触发闭合，检测卧姿为半侧卧姿，而此时枕高开关K₁闭合，开关K₂断开，见图5，在控制电路中，压力开关YZK₂闭合，指示灯H₂亮起，同时继电器J₁的线圈导通使其常闭触点变为断开切断充气电磁阀继电器JD₁的回路形成。H₄指示灯不亮。但在另一支路，因开关K₁此时闭合经继电器J₃线圈形成回路。使其常闭触点断开，致使沿包包含该触点的线路切断；与继电器J₃并联的延时继电器JS，延时后切断包含该触点的线路。而继电器J₆的触点所属的线路导通，导通受延时继电器JS延时影响导通时间，其上的局部电路沿压力转换开关YZK₂，手动按钮开关KA₂，继电器J₂常闭触点再经继电器J₄常闭触点相连通(在延时继电器JS接通延时时间段内)，并与电磁阀继电器JD₂线圈形成回路，使电磁阀继电器JD₂触点由常断变为闭合，导通排气电磁阀DF₂线圈，排气电磁阀DF₂工作，枕气囊进行排气。当延时继电器JS达到设定时间，JS触点改变常通状态，从而断开线路，枕气囊排气也相应停止。如果延时继电器JS设定时间大于枕气囊排气，致使枕高开关K₂闭合所用时间，应通过改变枕气囊排气流量，使其加大，并重新设定延时继电器JS时间设定与所需相关要求进行匹配。因此延时继电器JS的设定时间应小于枕气囊的排气使开关k₂闭合所用时间。所以当K₂闭合就会使另外的支路导通，而排气电磁阀分线路因继电器J₄线圈导通而使其常闭触点断开。并使枕气囊的排气停止；

同时因开关K₂闭合将沿开关K₂、二极管D₂与充气电磁阀继电器形成回路，同时指示灯H4亮起，充气电磁阀工作。对枕气囊进行充气，直至充气使枕内开关K₂断开，该分支路断路充气结束。而此时可能形成回路的延时继电器JS触点说在线路。因已超过延时设定时间而使触点断开，线路断路。排气气阀不能工作，而枕高将保持目前高度。如图5，满足了半侧卧姿用枕高度的需求。

3、当压力转换开关YZK₂闭合时，开关K1、K2、K3均闭合。在电路中，压力转换开关YZK₂闭合，H₂指示灯亮起，压力转换开关YZK₂工作。同时继电器J₁线圈接通形成回路，继电器J₁工作，使其触点由常闭变为断开，从而切断包含该触点和指示灯H4、继电器JD1线圈的线路，该路不导通。另一条支路沿压力转换开关YZK₂、手动按钮开关KA₂，经过此时处于闭合状态的枕高开关K₂、继电器J₄形成回路，使继电器J₄工作，切断包含继电器J₄触点的分支线路，同时经过闭合的开关K₂、二极管D₁、继电器JD₁线圈形成回路，充气电磁阀继电器JD₁的常断触点闭合，使充气电磁阀DF₁工作，开始向枕气囊充气，指示灯H₄亮。

当充气的枕气囊逐渐胀起，首先牵拉枕高开关K₃脱开，由闭合变为断开，但此时该开关的状态变化不会对处于断路状况的包含开关K₃的线路造成影响。枕气囊继续充气，又使枕高开关K₂牵拉脱开，枕高达到中档，而电路中因开关K₂的断开而使包含该开关及电磁阀继电器JD₁线圈的线路断路，充气电磁阀停止工作，充气结束。指示灯H₄熄灭。至此，由检测卧姿为半侧卧姿，枕高由最小值，通过对枕气囊充气向中档过渡，最终达到枕高最大值，满足了要求。对于开关K₁处于闭合状态，使延时继电器JS工作，可以实现其触点的线路产生回路，使排气电磁阀工作，受枕高开关K₁闭合起始时间(由枕高最大值经排气使开关K₁闭合)和延时继电器JS设定的延时时间的限制而错过此时导通的可能；同时，因枕高开关K₁依然闭合，使继电器J₃仍处于工作状态，继电器J₃触点仍断开，所以包含继电器J₃触点的分支线路不导通。

(三)当检测仰卧姿的压力转换开关YZK3被触发而闭合时，在控制电路中，经压力转换开关YZK3为前端的第三支路首先经电阻R₃和指示灯H₃形成回路，指示灯H₃亮启，该指示灯H₃的作用是指示压力转换开关YZK₃的工作状态，也即指示人体为仰卧姿。同时继电器J₂线圈导通，继电器J₂工作，使常闭触点改变为断开状态，包含该触点的线路在其下的后段被切断，而之前段线路依然导通，压力转换开关YZK₂的指示灯H₂依然亮，指示压力转换开关YZK₂为工作状态，

同时继电器J₁线圈导通成回路，继电器J₁工作，使其常闭触点改变为断开，从而切断包含该触点与电磁阀继电器JD₁线圈及指示灯H₄的线路，使充气电磁阀DF₁不导通。在沿手动按钮开关KA₃的主干支路因此时枕高不同，有三种可能：

(1)枕高尺寸最大值，枕高开关K₁、K₂、K₃均断开，见图4；在控制线路中，因开关K₃为断开状态，包含该开关和继电器J5线圈的支路被切断，继电器J₅触点呈常闭状态，再经二极管D₃与排气电磁阀继电器JD₂线圈形成回路，使排气电磁阀继电器JD₂工作，常断触点闭合，使排气电磁阀DF₂工作，枕气囊进行排气。开关K₁将会由断开状态改变为中档时的开关K₁闭合状态，在线路中开关K₁闭合时，将与继电器J₃线圈形成回路，使继电器J₃触点由常闭改变为断开，但包含该触点的线路前端的继电器J₂触点常闭状态已被导通的继电器J₂所改变为断开，因此该继电器J₂触点以后的线路被切断，不能进行信号传递，不会改变此时的排气电磁阀工作，所以，枕气囊排气依继续。随枕气囊排气的进行，势必将使枕高开关K₂由断开状态向闭合状态进行，枕高度逐渐减小，当枕高开关K₂呈闭合状态时，在线路中由于继电器J2触点依然未改变断开状态(继电器J2线圈此时导通)，所以，继电器J2触点以后的线路被切断，而断路内的元器件状态发生的改变无法得到反映，线路依然保持原工作状态，排气电磁阀工作，枕气囊排气继续进行，直到枕内开关K₃由断开改变为闭合，在线路中，开关K₃闭合将导致继电器J₅线圈工作，使其触点由常闭改变为断开，终断了经二极管D₃至排气电磁阀继电器JD₂线圈的线路，排气电磁阀继电器JD2停止工作，枕气囊排气停止。此时，枕高度已为最小值，实现了卧姿态检测为仰卧，枕高度由最大值通过对枕气囊排气达到目前最小值枕高，满足了枕高需求。

(2)枕高度为中档值，枕高开关K1呈闭合状态，见图5，在线路中，开关K₁闭合，将与继电器J₃线圈形成回路，使继电器J₃触点由常闭改变为断开，而包含该触点的线路前端的继电器J₂触点常闭状态已被导通的继电器J₂所改变，由常闭变为断开，所以由该处切断的线路，开关K₁闭合，使继电器J₃触点断开，只是从该断路的中部又进行了切断，同时与继电器J₃线圈并联的延时继电器JS线圈和继电器J6线圈也因开关K1闭合而形成回路，并改变继电器J6触点常断状态；使延时继电器JS工作，进行计时导通，但是包括了延时继电器JS和继电器J₆触点线路前端继电器J₂触点处已成断路，即使后段导通，有可能使经压力转换开关YZK₃、手动按钮开关KA₃、继电器J₅触点和二极管D₃传导的电信号逆向引入，但由于设置了二极管D₂逆向截止了电信号导入。在压力转换开关YZK₂为前端的支路中，虽然其下在继电器J₂触点处断路，但继电器J₂触点之前的线路仍然可以形成从压力转换开关YZK₂、电阻R₂和指示灯H₂回路，指示灯H₂亮启，及与该线路并联的继电器J₁线圈回路，使继电器J₁触点由常闭改变为断开，阻止了充气电磁阀继电器JD₁所在支路形成回路，充气电磁阀继电器JD₁不动作。在以压力转换开关YZK₃为前端的线路，因开关K₃断开，而只有经手动按钮开关KA₃和继电器J₅触点及二极管D₃至排气电磁阀继电器JD₂线圈形成回路，分支路经电阻R₅、指示灯H₅形成回路，指示灯H₅亮启，指示排气电磁阀继电器JD₂工作；同时，将其触点由常断变为闭合，使排气电磁阀DF₂工作；枕气囊开始排气，枕气囊排气导致枕高开关K₂由断开到闭合。在线路中，开关K₂闭合，只不过是在两端均断路的中段线路进行了无效果连接，不能对正在进行排气的枕气囊发生影响，枕气囊排气继续进行，直到使枕高开关K3由断开状态改变为闭合状态，在电路中，开关K₃闭合将使继电器J5线圈形成回路，继电器J₅工作，使继电器J₅触点由常闭改变为断开，终断了排气电磁阀继电器JD₂线圈所形成的回路，排气电磁阀停止工作，枕气囊排气结束。枕高度此时为图6所示，满足了仰卧的用枕需求。

(3)枕高为最小值时，枕高开关K₁、K₂、K₃均闭合，见图6，在电路中，电阻R₃和指示灯H₃因压力转换开关YZK₃闭合而形成回路，指示灯H₃亮启，指示压力转换开关YZK₃工作，并因开关K₃闭合将形成沿压力转换开关YZK₃、手动按钮开关KA₃、开关K₃和继电器J₅线圈形成回路，继电器J₅工作，使其触点状态改变，由常闭改变为断开，在继电器J₅触点处切断，经二极管D₃通向排气电磁阀继电器JD₂线圈的线路，使排气电磁阀处于不进行排气状态；在此同时，沿压力转换开关YZK₃、手动按钮开关KA₃、继电器J₂线圈也形成回路，继电器J₂工作，使继电器J₂触点由常闭改变为断开，从而由继电器J₂触点处切断了包括该触点的分支路，而其前段线路，沿压力转换开关YZK₂、电阻R₂和指示灯H₂形成回路，指示灯H₂亮启，指示压力转换开关YZK₂工作；同时沿压力转换开关YZK₂和继电器J₁线圈形成回路，继电器J₁工作，使其触点由

常闭改变为断开，切断了经该触点通向充气电磁阀继电器JD₁线圈的线路及电阻R₄、指示灯H₄的线路。此时其前段线路沿压力转换开关YZK₁、电阻R₁和指示灯H₁形成回路，指示灯H₁亮启，指示压力转换开关YZK₁工作；开关K₁为闭合状态，在电路中，开关K₁闭合，将沿压力转换开关YZK₁、手动按钮开关KA₁、开关K₁和继电器J₃线圈形成回路，使继电器J₃触点由常闭改变为断开；与继电器J₃线圈并联的延时继电器JS线圈及继电器J₆线圈也导通并工作，但因其前端线路已在继电器J₂触点处断开，而使在其下端的这两条分支路局部改变不起作用。此时，开关K₂为闭合，同样的原因，在包含开关K₂以下电路中局部改变不起作用。所以当检测卧姿为仰卧，开关K₁、开关K₂、开关K₃均闭合，控制电路对充气和排气电磁阀均没有给出工作电信号，枕气囊既无充气又无排气，仍保持最小值，满足枕高需求。

通过对不同卧姿、开关K₁、开关K₂、开关K₃不同状态控制电路进行了相应的处理，控制充气、排气电磁阀对枕气囊进行充气、排气或保持现状，均达到相应卧姿的用枕高度要求。

具体的卧姿下所对应电路中指示灯情况如下表：

○-指示灯亮

×-指示灯不亮

Claims (3)

1、一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置，其特征在于，包括枕气囊、检测人体躯干相对姿势的传感器、控制电路及气路构成；枕气囊置于枕头中间，气囊式枕头上设有进出气孔，通过导管与电磁换向阀接口连接，在气囊内安装三组开关(K₁、K₂、K₃)，检测枕气囊充气、排气导致的体积变化而引起的高度变化；检测人体躯干相对姿势的传感器固定在褥垫上，传感器包括检测气囊和压力转换开关，检测气囊通过导管与压力转换开关的外壳密闭腔连接，压力转换开关有三组(YZK₁、YZK₂、YZK₃)共用一个外壳，压力转换开关包括外壳、弹性膜片、常断开关的动触点、静触点构成。

2、根据权利要求1所说的一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置，其特征在于，其控制电路为，压力转换开关(YZK₁)的一端与正极连接，另一端并接电阻(R₁)、按钮开关(KA₁)，电阻(R₁)另一端连接指示灯(H₁)，指示灯(H₁)另一端连接负极；按钮开关(KA₁)的另一端连接开关(K₁)，开关(K₁)另一端并接继电器(J₁)触点、继电器(J₃)线圈，继电器(J₁)触点另一端连接充气电磁阀继电器(JD₁)线圈，充气电磁阀继电器(JD₁)线圈另一端连接负极。充气电磁阀继电器(JD₁)线圈连接电阻(R₄)，电阻(R₄)另一端连接指示灯(H₄)，指示灯(H₄)另一端接负极；充气电磁阀继电器(JD₁)触点连接充气电磁阀(DF₁)线圈；充气电磁阀DF₁线圈另一端接交流电源。充气电磁阀继电器(JD₁)另一端触点连接交流电源。继电器(J₃)线圈另一端连接负极。延时继电器JS的线圈和继电器(J₆)线圈首尾并联，首端连接继电器(J₃)线圈前端，尾端连接负极；

压力转换开关(YZK₂)的一端与正极连接，另一端并接电阻(R₂)、继电器(J₁)的触点、按钮开关(KA₂)，电阻(R₂)另一端连接指示灯(H₂)，指示灯(H₂)另一端连接负极；继电器(J₁)的另一触点连接负极；按钮开关(KA₂)另一端连接继电器(J₂)的触点，继电器(J₂)的触点另一端连接开关(K₂)，开关(K₂)另一端并接继电器(J₄)的线圈、二极管(D₁)，二极管(D₁)另一端连接充气电磁阀继电器(JD₁)线圈的前端。继电器(J₄)的线圈另一端连接负极；开关(K₂)的前端触点连接继电器(J₄)的触点，继电器(J₄)的另一触点连接二极管(D₂)；二极管(D₂)的另一端并联继电器(J₃)的触点、继电器(J₆)的常断触点；继电器(J₆)的另一触点连接延时继电器(JS)的触点；延时继电器(JS)的另一个常闭触点连接排气电磁阀继电器(JD₂)的线圈，排气电磁阀继电器(JD₂)的线圈另一端连接负极。排气电磁阀继电器(JD₂)的触点连接排气电磁阀(DF₂)的线圈，排气电磁阀(DF₂)的线圈另一端连接交流电源。排气电磁阀(DF₂)的另一触点连接交流电源。继电器(J₃)的另一触点连接排气电磁阀继电器(JD₂)的线圈前端。电阻(R₅)的一端连接排气电磁阀(DF₂)的线圈，另一端连接指示灯(H₅)，指示灯(H₅)的另一端连接负极；

压力转换开关(YZK₃)的一端与正极连接，另一端并接电阻(R₃)、按钮开关(KA₃)，电阻(R₃)另一端连接指示灯(H₃)，指示灯(H₃)另一端连接负极；按钮开关(KA₃)另一端并接继电器(J₂)的线圈、开关(K₃)、继电器(J₅)的触点，继电器(J₅)的线圈另一端连接负极；开关(K₃)另一端连接继电器(J₅)的线圈，继电器(J₅)的线圈另一端连接负极；继电器(J₅的另一触点连接二极管(D₃)；二极管(D₃)的另一端连接继电器(JD₂)的线圈。

3、根据权利要求1所说的一种随卧姿自动变化枕头高度的控制装置，其特征在于，气路包括储气罐通过管路与充气电磁换向阀常闭入口连接，充气电磁换向阀另一端常闭出口并接排气电磁换向阀常闭入口和枕气囊；管路上安装有单向阀，以向储气罐补充气体；储气罐上部安装有压力表指示系统压力。

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