CN108272294A - 一种智能升降高度枕头 - Google Patents

Abstract

一种智能升降高度枕头如附图由在枕头体(1)内安装有气囊(2)，气管(9)串连接到气囊(2)、充气泵(8)与排气阀(7)。在枕头体(1)下设置有感应枕台(3)，感应枕台(3)内安置有力传感器(4)，力传感器(4)可测量枕头体(1)上所受重量压力，通过信号线(5)将采集的重量数据输送至CPU(6)。根据人体不同的睡眠姿态头部对枕面的作用力的不同，CPU(6)对采集的重量数据与设置的力门限值进行运算，自动调整枕头高度与人体睡眠姿态相匹配。避免了侧卧低枕时颈椎长时间歪斜扭曲受损，避免了仰卧高枕时颈椎反向受压，使颈椎保持正常生理曲度。本发明显著提高了人睡眠时枕头高低的科学性、合理性、舒适性及适用性。

Description

一种智能升降高度枕头

技术领域

本发明涉及一种人体睡眠所用枕头，具体是一种自动识别人体睡姿而改变高度的枕头。在人侧睡时升高枕头以使头部与脊柱相对平齐，避免颈椎长时间歪斜扭曲受损；在仰卧时降低枕头以使颈椎保持正常生理曲度，避免颈椎反向受压，极大提高了枕头高度的科学性和舒适性。

技术背景

现有的枕头大体分为四类及其特点：

1.传统枕头：固定高度，填充物分软硬不同。根据各人不同感受选择枕头高低；

2.高低枕头：枕头有高低部位设置，不能自动调节；

3.乳胶枕头：高度固定，只是提高枕面松软度；

4.颈椎保健枕：固定高度圆柱体，枕于颈椎部位。

枕头的基本功能为睡觉时托起头部，使颈椎与脊柱保持相对平齐。基本要素为枕头高度和枕面软硬度。

软硬度的舒适性体现在与枕面接触的人体面部，现有枕头多数为改善枕面软硬度。

高度舒适性则体现在对颈椎的保护，不合理的枕头高度会对颈椎造成伤害或感到不适。侧卧低枕时头部过低造成颈椎歪斜，长时间保持会造成颈椎受伤；仰卧高枕时头部相对脊椎过高，颈椎成反其正常生理曲度向前拉伸，久之亦会造成颈椎受损，严重时则会造成颈椎病。现有少数枕头设有高低部位构造，但其高度也是固定的，人熟睡后无法自主选择使用其高低不同的位置，没有合理性和实用性。

发明内容

本发明根据现有枕头的不足，根结合人体构造特点，睡觉姿态不同时头部对枕头的作用力不同，采集该作用力的变化并经过运算分析，判断出人体当前的睡眠姿态(仰卧或侧卧)，依据睡眠姿态的对枕头内置气囊进行充气(侧卧)或放气(仰卧)改变枕头高度。

本发明的技术方案：

本发明所要解决的技术问题：

1.睡眠姿态的识别——通过对仰卧和侧卧睡眠时头部的受力分析：在枕头高度合理状态下(如图1)，仰卧和侧卧时头部对枕面的作用力等于其重力G；在仰卧处于高枕时(如图2a)，人体颈部的重力对头部有向侧下方的拉力F1，将该F1分解得出向下的分力F1a，重力G 与F1a形成的合力Fa大于G；在侧卧处于低枕时(如图2b)，人体颈部对头部有向侧上方的拉力F2，将该F2分解得出向上的分力F2a，重力G与F2a形成的合力Fb小于G。故可通过枕头承载的力来判断人体睡姿。

2.设置充气门限值Fc，G＞Fc＞Fb。设置放气门限值Ff，Fa＞Ff ＞G。CPU(6)通过对实时采集的头部重力数据与门限值进行比较运算。当达到充气门限值Fc时可判断为侧卧低枕状态，做出充气指令。当达到放气门限值Ff时可判断为仰卧高枕状态，做出放气指令。CPU(6) 则可判断出人体的睡眠姿态和枕面高低是否匹配。

3.结构合理、简单，成本低，具有较强的适用性。

本发明结构说明：

本发明如(图3)由在枕头体(1)内安装有气囊(2)，气囊(2) 可通过充气或排气实现升高或降低枕面。气管(9)串连接到气囊(2)、充气泵(8)与排气阀(7)。在枕头体(1)下设置有感应枕台(3)，感应枕台(3)内安置有力传感器(4)，感应枕台台面和底座作用于力传感器形成剪切力使其产生弹性变形，力传感器(4)可测量枕头体(1) 上所受重量，通过信号线(5)将采集的重量数据输送至CPU(6)。CPU (6)可对采集的重量数据进行算法运算并判断出人体睡眠姿态。

所述枕头体(1)为类似传统枕头，包括枕套和松软填充物。

所述气囊(2)为柔软密封材料制造的可进行充排气的气囊。

所述感应枕台(3)包括承载台面，可有底座支撑。

所述力传感器(4)由应变片和弹性变形体组成。

所述信号线(5)为屏蔽导线或无线传输形式。

所述CPU(6)为具有运算功能的单片机。

所述排气阀(7)为电磁控制的通断阀。

所述充气泵(8)为电力驱动的气泵。

所述气管(9)为密封的气管及其所需的接头等。

工作原理：

本发明采用由可变体积气囊(2)安装于枕头体(1)内，当向气囊(2)内进行充气时，气囊(2)膨胀鼓起从而托起枕面以达到升高枕头的目的(如图3)。当通过排气阀(7)对气囊(2)进行排气时，气囊(2)收缩，枕面随之降低(如图4)。

通过测量并设定不同个体相应的压力门限值(充气门限值Fc，G ＞Fc＞Fb、放气门限值Ff，Fa＞Ff＞G)，传感器(4)测得的压力值传送至CPU(6)，CPU(6)将该压力值F与门限值进行比较运算。当人体侧卧时，如图2分析所示测得的压力值F小于充气门限值时，CPU 向气泵(8)发出启动指令，气泵(8)开始向气囊(2)进行充气至一定压力，枕面抬高以适应人体侧卧。当人体仰卧时，如图2分析所示测得的压力值F大于排气门限值时，CPU向排气阀(7)发出启动指令，排气阀(7)打开对气囊(2)进行排气，枕面降低以适应人体仰卧。

本发明的技术效果：本发明提供一种采用智能识别和控制技术的枕头，可显著提高人睡眠时枕头高低的科学性、合理性、舒适性及适用性。当人体睡眠时，通过对人体头部对枕头向下的作用力的实时检测，智能芯片运用算法做出判断，识别出当前枕头高度是否和当前人体睡姿相匹配，如不匹配则自动控制充气或排气动作以使枕头高度与睡姿相适应。如相匹配则不做出充气或排气动作。

附图说明

图1是人体仰卧和侧卧枕头高度合理状态的受力示意图；

图2是人体仰卧和侧卧枕头高度不合理状态的受力示意图；

图3是本发明的结构示意图，可变体积气囊(2)为充气状态；

图4是可变体积气囊(2)为排气气状态示意图。

Claims (10)

1.一种智能升降高度枕头，其对睡眠姿态的识别原理：通过对仰卧和侧卧睡眠时头部的受力分析：在枕头高度合理状态下，仰卧和侧卧时头部对枕面的作用力均约等于其重力G；在仰卧处于高枕时，人体颈部的重量对头部有向侧下方的拉力F1，将该F1分解得出向下的分力F1a，重力G与F1a形成的合力Fa大于G；在侧卧处于低枕时，人体颈部对头部有向侧上方的拉力F2，将该F2分解得出向上的分力F2a，重力G与F2a形成的合力Fb小于G，故可通过枕头承载的力来判断人体睡姿和枕头高低是否匹配。

2.一种智能升降高度枕头，其对枕头高度的控制原理：基于权利要求1所述的睡姿识别原理，设置充气门限值Fc，G＞Fc＞Fb，设置放气门限值Ff，Fa＞Ff＞G；CPU(6)通过对实时采集的头部重力数据与门限值进行比较运算，当达到充气门限值Fc时可判断为侧卧低枕状态，做出充气指令；当达到放气门限值Ff时可判断为仰卧高枕状态，做出放气指令；CPU(6)则可判断出人体的睡眠姿态和枕面高低是否匹配并做出控制动作。

3.一种智能升降高度枕头，其对枕头高度改变的执行构造：基于权利要求书2所述的CPU(6)发出的充气或放气控制指令，采用电动充气泵进行充气指令响应，采用电动排气阀(7)对放气指令做出响应；设置柔软密封材料制造的可进行充排气改变体积的气囊，当进行充气时，其体积增大抬高枕面，排气时体积收缩则降低枕面。

4.一种智能升降高度枕头，其构造如，由在枕头体(1)内安装有气囊(2)，气囊(2)可通过充气或排气实现升高或降低枕面；气管(9)串连接到气囊(2)、充气泵(8)与排气阀(7)；在枕头体(1)下设置有感应枕台(3)，感应枕台(3)内安置有力传感器(4)，感应枕台台面和底座作用于力传感器形成剪切力使其产生弹性变形，力传感器(4)可测量枕头体(1)上所受重量，通过信号线(5)将采集的重量数据输送至CPU(6)。

5.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：枕头体(1)内安装气囊(2)组成枕头构件。

6.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：感应枕台(3)内安装力传感器(4)组成数据采集构件。

7.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：充气泵(8)与排气阀(7)组成执行构件。

8.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：CPU(6)作为智能信息处理构件。

9.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：信号线(5)将权利要求6所述数据采集构件和权利要求8所述CPU(6)信息处理构件连接，作数据传输功能，其形态包括实体线和无线方式。

10.根据权利要求4所述的一种智能升降高度枕头，其特征在于：气管(9)将权利要求5所述枕头构件和权利要求7所述执行构件连接，作气体压力输送功能。