CN104970640B - 一种自动调节枕高的枕头及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种枕头及其使用方法，属于床上用品技术领域，枕头包括肩垫和波浪外形的枕芯，枕芯包括颈部区域和头部区域，肩垫可拆卸连接在枕芯的颈部区域的端头。所述枕芯的颈部区域的高度高于头部区域的高度，颈部区域的内部设有空腔和增高部，枕头还包括控制器，控制器安装在枕头的一侧，增高部安置在空腔内连接控制器。本发明中是对常用的波浪性枕头进行了改进，设置了控制器对增高部进行自动调节，此外，控制器对使用者睡眠时的脸部姿态进行识别估计，估算出脸部的姿态和颈部的位置，及时将增高部移动到颈部下方，解决了现有技术的枕头高度固定单一、不能根据使用者的睡姿发生变化的问题。

Description

一种自动调节枕高的枕头及其使用方法

技术领域

本发明涉及床上用品技术领域，尤其是一种根据使用者的仰卧、侧卧状态自动调整的枕头及其使用方法。

背景技术

枕头作为一种日常用品，一般认为，枕头就是人们为睡眠的舒适而采用的填充物，而从现代医学研究上认识，人体的脊柱，从正面看是一条直线，但侧面看是具有四个生理弯曲的曲线，为了保护颈部的正常生理弯曲，维持人们睡眠时正常的生理活动，人们睡眠时必须采用枕头。枕头一般由枕芯和枕套两个部分构成。枕头可分为高枕和低枕，但是高枕是引起落枕、颈椎病的常见原因之一。此外，高枕会增大颈部与胸部角度，使气管通气受阻，易导致咽干、咽痛和鼻鼾。高枕还能使胸背肌肉长期紧张，胸部受压，妨碍正常呼吸，长此下去必定给身体带来不良影响。正常人长期睡低枕，同样也会改变颈椎生理状态。因头部的静脉无瓣膜，重力可使脑内静脉回流变慢，动脉供血相对增加，从而出现头涨、烦躁、失眠等不适，低枕对于高血压和动脉粥样硬化病人尤其有不良影响。一般健康枕头的高度要根据人体的身高，体重来判断。然而有时习惯了一种睡姿又想换一种睡姿时又得更换枕头，更换比较麻烦，而且又得增加一笔额外的开支。所以，需要一种枕头，能够随着睡姿的改变，改变枕头的高度。

发明内容

为了克服现有技术的枕头高度固定单一、不能根据使用者的睡姿发生变化的不足，本发明提供一种枕头及其使用方法。

本发明的技术方案是：一种枕头，所述枕头包括肩垫和波浪外形的枕芯，枕芯包括颈部区域和头部区域，肩垫可拆卸连接在枕芯的颈部区域的端头。所述枕芯的颈部区域的高度高于头部区域的高度，颈部区域的内部设有空腔和增高部，枕头还包括控制器，控制器安装在枕头的一侧，增高部安置在空腔内连接控制器。所述枕头还包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，控制器连接第一连接杆，第一连接杆活动连接第二连接杆，第二连接杆活动连接第三连接杆，第三连接杆连接增高部，控制器通过连接杆控制增高部的位置。所述枕头还包括充气泵，控制器连接控制充气泵的运行，充气泵连接增高部，为增高部充气放气。所述枕头还包括采集睡眠者脸部姿态的摄像头和检测枕头上压力大小的压力传感器，摄像头安装在枕头上方，压力传感器安置在枕头内部连接到控制器，控制器根据压力传感器检测到的数据控制摄像头工作。所述枕头表面设有多个耳部区域，耳部区域凹陷设置枕头表面，耳部区域周围形成有一圈翼部。所述枕头的头部区域内设有吸杆，吸杆顶端固定有吸力部件，吸力部件贴合在头部区域内耳部的下方形成耳部区域。

一种本发明提供的枕头的使用方法，所述方法步骤包括：步骤一、学习阶段：使用者平躺在床上，头部放在枕头的头部区域中，随后翻转，每一个姿态保持一至两分钟，姿态保持时，按下控制器上设置的暂停按钮，同时摄像头采集脸部图像信息；步骤二、控制器中利用学习阶段获得的图像数据进行多项式拟合处理，从图像中提取特征向量，形成脸部特征数据库；步骤三、压力传感器监测枕头受到的压力大小，控制器检测到压力大小突变，摄像头采集枕头状态和脸部图像，对脸部数据进行特征提取，输入到脸部特征数据库中进行姿态匹配，估计出脸部姿态，确定颈部的位置，控制器发出增高部运动指令；步骤四、评价阶段：如果脸部姿态估计有误差，增高部停止位置不对，使用者手动调整，并按下暂停按钮，进行图像采集，充实脸部数据库。

所述步骤三中颈部的位置确定是由控制器设置的定位单元完成的，定位单元以压力传感器为坐标，枕头中设有多个压力传感器，均匀安置在枕头中。所述使用方法中，控制器分析脸部图像信息后，确定颈部位置的同时确定耳部是否被压到，如果耳部被压到，耳部下方的枕头内部形成耳部区域。

本发明有如下积极效果：本发明中是对常用的波浪性枕头进行了改进，在颈部区域中设置了空腔，空腔内安置了增高部对枕头的自由调节，本发明中还设置了控制器对增高部进行自动调节，此外，控制器对使用者睡眠时的脸部姿态进行识别估计，估算出脸部的姿态和颈部的位置，及时将增高部移动到颈部下方，并根据使用者的颈高调整增高部的高度，以配合使用者的使用舒适性。本发明中还设置了耳部区域对使用者压到的耳朵进行缓冲保护。

附图说明

图1是本发明中的枕头的示意图；

图2是本发明中的枕头的剖面示意图；

图3是本发明中的枕头的控制器控制增高部的工作原理图；

图4是本发明中的枕头的使用方法流程图；

图5是本发明中的枕头上设有耳部区域实施例一的示意图；

图6是本发明中的耳部区域实施例一的示意图；

图7是本发明中的耳部区域实施例二的剖面工作示意图；

图中，1为肩垫，2为枕芯，3为颈部区域，4为头部区域，5为空腔，6为增高部，7为控制器，8为第一连接杆，9为第二连接杆，10为第三连接杆，11为耳部区域，12为暂停按钮。

具体实施方式

一种枕头，其结构示意图如图1所示，本发明提供的枕头能够检测使用者睡觉时的脸部姿态，根据脸部姿态调整枕头的高度从而为使用者提供一个舒适的睡眠用品。枕头一般由枕套和枕芯2组成，本文中主要是对枕芯2的改进，为了介绍方便，文中枕头既是枕芯2，枕芯2包括颈部区域3和头部区域4，颈部区域3的高度高于头部区域4的高度。本发明提供的枕头为加长型枕头，设有肩垫1，冬天由于头部在被子外面，很容易肩部受凉导致落枕，有时由于肩部有凉意，从而蒙头睡，但是把头部放在被窝里影响呼吸，呼吸的空气是被窝里不流通的气体，不利于呼吸道健康。所以本发明中在枕头中增设了肩垫1部位，肩垫1活动连接在枕芯2的颈部区域3下，可以选用拉链或者暗扣，连接点设置在颈部区域3下，避免了使用者使用时的异物硌感，天气炎热时可以取下，天冷时安装使用。此外肩垫1的两边角设有两个小的磁铁，睡觉时，睡眠者的无意识翻动就会导致肩垫1掉落，肩垫1出安装两个磁铁在使用时吸合一起围在脖颈处，从而更好的解决了肩部的着凉问题。

如图1所示，枕头的大体形状是波浪状外形，包括向上凸起的适于颈部的颈部区域3和连接在颈部区域3后的放置头部的头部区域4，颈部区域3适合仰卧状态下的颈部状态。但是根据性别、年龄、身高等不同条件，每个人所需要的合适的枕高是不同的，所以本发明中的颈部区域3是空心结构，如图2剖面图所示，颈部区域3内部设有一个空腔5，空腔5内安置了一个增高部6，增高部6可以在空腔5中移动，枕头还包括有控制器7和充气泵，充气泵连接增高部6，控制器7控制增高部6的高度。如图3所示，控制器7通过第一连接杆8、第二连接杆9和第三连接杆10等三个连接杆连接增高部6，控制器7连接第一连接杆8，第一连接杆8通过第一连接体连接第二连接杆9，第二连接杆9通过第二连接体连接第三连接杆10，连接体控制连接杆的正常运动和卡合停止，控制器7安装在枕头的旁边，第三连接杆10伸入空腔5内，第二连接杆9带动增高部6左右移动，第三连接杆10根据控制器7指令带动增高部6前后移动，三个连接杆之间的相互运动配合从而保证了增高部6能够及时的运动到使用者的颈部下，在使用者侧卧的时候或使用者随意移动的时候，枕头及时增高从而保证使用者的舒适性。

第一连接杆8和第三连接杆10是伸缩卡合结构，能够长短伸缩，改变连接杆的长度，第二连接杆9的一侧是中空结构，第二连接杆9通过第一连接体在第一连接杆8的固定下左右运动，即第一连接杆在第二连接杆内，第二连接杆依靠第一连接体左右活动，第二连接体上设有凸起可以固定在第二连接杆9端头内，停止在控制器7的指令位置处，由于第三连接杆10也是伸缩结构，第三连接杆自身的前后伸缩带动增高部6前后移动。此外，由于性别不同、年龄不同、身高不同，导致每个人需要的枕高也是不同的，所以本发明中的增高部6中只有微量的气体，当增高部6移动颈部下时，增高部6的表面设有一个颈部压力传感器，当控制器7监测到颈部压力传感器符合人体的压力数据时才是最佳状态，不符合最佳状态数据时，增高部6开始充气直到颈部压力传感器监测到的数据符合系统中的最佳数据，当控制器7监测到使用者仰卧需要放气时，增高部6放气，保证使用者的最佳使用状态。

为了保证增高部6的及时移动，就需要对使用者的头部状态进行检测，本发明中是对通过对脸部的姿态识别进行头部状态确定。枕头的控制器7中还设置了摄像头进行脸部图像采集，摄像头安装在枕头所在点的上方屋顶或者墙角处，采集视野大，图像清晰，不会由于使用者的随意移动导致采集图像失败。摄像头连接控制器7，控制器7通过分析采集到的图像进行脸部姿态判断，从而推测出头部状态，发出指令到连接体移动增高部6。本发明中摄像头不需要时刻拍照对使用者进行监测，枕头中均匀安置了数个压力传感器，优选情况是，五个传感器安置在枕头的四角与中心，时刻监测枕头受到的压力大小，当控制器7检测到压力大小突变时，摄像头采集图像信息，进行数据分析，增高部6及时移动到使用者的颈下。本发明中采用至少五个传感器是保证了压力传感器在枕头区域中使用者头部的随意移动时都能监测到头部的移动。

控制器7对摄像头采集到的图像采用脸部姿态估计得方法进行数据分析，其中，脸部姿态估计的方法流程如图4所示，具体步骤为：步骤一、学习阶段：使用者平躺在床上，头部放在枕头上，随后随意翻转，做出仰卧、侧卧等睡眠时可能的姿态，每一个姿态保持一至两分钟，控制器7上设有暂停按钮12，使用者姿态保持时，按下暂停按钮12，摄像头采集同时的图像信息，控制器7记录下此时脸部和枕头的信息状态，不同姿态下，均保存下图像数据。

步骤二、控制器7中利用学习阶段获得数据进行多项式拟合处理，从图像中提取特征向量，形成脸部特征数据库。

步骤三、使用者使用枕头时，枕头受到压力，压力大小突变，摄像头采集枕头状态和脸部图像，对脸部数据进行特征提取，数据标准化处理，而后输入到脸部特征数据库中进行姿态匹配，估计出脸部姿态，确定颈部的位置，控制器7从而发出增高部6运动的指令，运动增高部6到颈部下。颈部位置的确定是由压力传感器相互之间的距离定位得来的，由于压力传感器间的距离是固定的，控制器7中设有定位单元，定位单元以压力传感器的位置为坐标，标记压力最大点，分析得出的颈部位置用压力传感器的位置坐标进行转化，从而控制器7方便的发出位置指令，命令增高部6运动到此处，增高部6在连接杆之间的相互配合移动到颈部下。

步骤四、评价阶段：枕头刚开始使用时可能会有数据库数据不足，脸部姿态估计有误差的情况，一旦增高部6最终停止位置不对，可以手动调整，并按下暂停按钮，进行图像采集，对脸部数据库进行充实，从而完善数据库。

实施例一：人们睡眠时的无意识翻动，侧卧会压到一只耳朵，造成醒来就会发现耳根酸痛，所以本发明中除了对枕头的改进追求适合颈部的高度之外，还对压到耳部酸痛的情况进行了解决。枕头表面设有多个耳部区域11，如图5所示，耳部区域11低于枕头的表面，形成一圈翼部环绕耳部区域11，耳部区域的示意图如图6所示，耳部区域11的材质硬度大于翼部区域的材质硬度，这样就会形成中空的蘑菇云状，翼部的材质较软，侧卧、仰卧、趴着等姿态时都不会挤压耳部、面部，侧卧的时候耳朵可以放在耳部区域11中，由于枕头上设有多个耳部区域11，耳朵放在耳部区域11的概率很大；如果耳朵没有放在耳部区域11中，由于耳部区域11的面积不大，并且数量多，耳朵也是压在部分翼部上，耳朵与耳部区域11形成空隙，减轻了耳朵受到的压力。

实施例二：本发明中另外提供了一种防止压到耳部的方案，如图7所示，空腔5的范围扩大延伸到头部区域4中，在头部区域4的耳部下设置有空腔，在头部区域下安置吸杆，在增高部6的旁侧设置一个吸杆，吸杆顶端设置一个吸力部件，吸力部件固定在吸杆顶端，吸杆是空心结构连接充气泵，吸力部件位于耳部下端时，增高部6运动到睡眠者颈部下时，吸力部件贴合在耳部下端，充气泵抽气吸力部件与枕头结合部受到引力下陷形成耳部区域11。吸杆的长度可调，吸杆是伸缩结构，根据控制器7的指令控制吸杆长度，控制器7中通过分析学习阶段采集到的图像信息，得出耳部距离颈部的信息，从而发出吸杆长度指令。吸杆长度通常情况下不需要改变，吸杆的设置保证了耳部区域11的灵活性，方便了睡眠者的睡眠舒适性和随意性。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动调节枕高的枕头，其特征在于，所述枕头包括肩垫(1)和波浪外形的枕芯(2)，枕芯(2)包括颈部区域(3)和头部区域(4)，肩垫(1)可拆卸连接在枕芯(2)的颈部区域(3)的端头；所述枕芯(2)的颈部区域(3)的高度高于头部区域(4)的高度，颈部区域(3)的内部设有空腔(5)和增高部(6)，枕头还包括控制器(7)，控制器(7)安装在枕头的一侧，增高部(6)安置在空腔(5)内连接控制器(7)；所述枕头还包括第一连接杆(8)、第二连接杆(9)和第三连接杆(10)，控制器(7)连接第一连接杆(8)，第一连接杆(8)活动连接第二连接杆(9)，第二连接杆(9)活动连接第三连接杆(10)，第三连接杆(10)连接增高部(6)，控制器(7)通过连接杆控制增高部(6)的位置；所述枕头还包括充气泵，控制器(7)连接控制充气泵的运行，充气泵连接增高部(6)，为增高部(6)充气放气。

2.根据权利要求1所述的枕头，其特征在于，所述枕头还包括采集睡眠者脸部姿态的摄像头和检测枕头上压力大小的压力传感器，摄像头安装在枕头上方，压力传感器安置在枕头内部连接到控制器，控制器根据压力传感器检测到的数据控制摄像头工作。

3.根据权利要求1所述的枕头，其特征在于，所述枕头表面设有多个耳部区域(11)，耳部区域(11)凹陷设置枕头表面，耳部区域(11)周围形成有一圈翼部。

4.根据权利要求1所述的枕头，其特征在于，所述枕头的头部区域(4)内设有吸杆，吸杆顶端固定有吸力部件，吸力部件贴合在头部区域(4)内耳部的下方形成耳部区域(11)。

5.一种根据权利要求1所述自动调节枕高的枕头的使用方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

步骤一、学习阶段：使用者平躺在床上，头部放在枕头的头部区域中，随后翻转，每一个姿态保持一至两分钟，姿态保持时，按下控制器上设置的暂停按钮，同时摄像头采集脸部图像信息；

步骤二、控制器中利用学习阶段获得的图像数据进行多项式拟合处理，从图像中提取特征向量，形成脸部特征数据库；

步骤三、压力传感器监测枕头受到的压力大小，控制器检测到压力大小突变，摄像头采集枕头状态和脸部图像，对脸部数据进行特征提取，输入到脸部特征数据库中进行姿态匹配，估计出脸部姿态，确定颈部的位置，控制器发出增高部运动指令；

步骤四、评价阶段：如果脸部姿态估计有误差，增高部停止位置不对，使用者手动调整，并按下暂停按钮，进行图像采集，充实脸部数据库。

6.根据权利要求5所述的枕头的使用方法，其特征在于，所述步骤三中颈部的位置确定是由控制器设置的定位单元完成的，定位单元以压力传感器为坐标，枕头中设有多个压力传感器，均匀安置在枕头中。

7.根据权利要求5所述的枕头的使用方法，其特征在于，所述使用方法中，控制器分析脸部图像信息后，确定颈部位置的同时确定耳部是否被压到，如果耳部被压到，耳部下方的枕头内部形成耳部区域。