CN109044020A - 一种颈椎曲线学习装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颈椎曲线学习装置及方法，该装置至少包括一个人机交互模块、一个枕头高度传感模块、一个信号采集及分析模块、一个存储模块、一个驱动模块、一个电‑‑机转换模块、一个枕头形状调整模块。人机交互模块输出端、枕头高度传感模块输出端，分别连信号采集及分析模块的输入端；信号采集及分析模块输出端连驱动模块输入端；驱动模块输出端连电‑‑机转换模块输入端；电机转换模块输出端连接枕头形状调整模块输入端；信号采集及分析模块和存储模块互连。在人机交互模块的协助下，通过对不同睡姿下枕头高度传感模块数据的分析，提取（学习）使用者在不同睡姿下个性化的枕头数据，可有效解决使用者因体型差异所导致的枕头参数不适用问题。

Description

一种颈椎曲线学习装置及方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种颈椎曲线学习装置及方法。

背景技术

随着手机内容的日益丰富,越来越多的人患上了手机依赖症,使用手机上瘾,低头族随处可见。长时间的低头,不可避免地会破坏颈椎合理的生理曲线,导致颈椎病的发生。

人的一辈子有三分之一的时间是在睡眠中度过的。在睡觉时,如果通过合适的手段,使得颈椎能在睡眠时保持合理的生理曲线和牵引状态,则能大大减少颈椎病的发生,或者有效减轻颈椎病患者的痛楚。

在仰睡时,在垂直于水平面的、过颈椎的剖面上看（也即人体侧面看去）,合理的颈椎生理曲线是一个凸起的曲线,因此目前的保健枕头在外形上都具有颈部突起、头部凹下（也即前高后低）的外形,能基本保证使用者在仰睡时,颈部保持一个基本合理的生理曲线。而在侧睡时,从垂直于水平面的过颈椎的剖面上看,合理的颈椎曲线为一条直线,此时头部高度大大高于仰睡时的高度,因此不但导致仰睡枕形不再合适,而且高度也不够,因此枕头的外形，也即颈部高度和头部高度，需要随着睡姿的改变而适时调整。

为了使枕头在不同睡姿时,依旧能使颈椎保持合理的生理曲线,目前有不少专家学者和工程技术人员在对传统枕头改造的基础上,提出了许多方案。有些将枕头设计成中间细小,两边高的外形,中间适合仰睡垫在颈部,而两边高的部分,适合侧睡；CN201510787613.9和CN201510787613.9等专利通过气囊来手动调节高度，使用者在改变睡姿时，需要自己通过手动来分别调节颈部和头部气囊的高度；CN201510153937.7通过使用者的主动头部动作来告诉枕头进行睡姿切换；CN201710809715.5和CN201520242440.8等通过在不同卧位气囊下安装压力传感器来检测睡姿,从而实现高度的自动调节；CN201510276009.X 对睡姿进行了检测，在此基础上，对枕头的高低外形进行实时调整；CN201610684323.6通过直接检测枕芯内气囊的压力来检测睡姿,来实现高度的自动调节；CN201711260287.1在枕头体的上表面安装多个压力传感器来检测睡姿,根据检测到的睡姿来对枕头的高度进行自动调节；而CN200420059591.1 通过升降机构内的压力传感器感受人体睡姿的变化,从而获得睡姿信息，以此为依据来调节枕头的高度。

以上种种,不一而足。

上述枕形随睡姿改变的种种方法，虽然可让枕头的形状随睡姿实现一定程度的变化，来满足不同睡姿时枕头对颈椎合理生理曲线维持的需要，但是由于使用者个体差异巨大，比如一个身高1.5米的女子，和一个身高1.85米的彪形大汉，由于身体相关部位（比如肩宽，颈锥曲线凹进去的深度等）尺寸差异很大，因此不管是在仰睡时还是侧睡时，对枕形的要求会有非常大的差别。如果一视同仁，按枕头出厂所设置的参数来进行枕形调整，则不可避免地会产生很大的误差，给用户带来极差的体验，甚至无法使用。

综上所述，目前虽然有各类智能枕头，可以随睡姿的改变而调节外形（颈部和头部区域的高低），但由于个体差异较大，而目前的枕头对个体差异缺少学习和记忆功能，因此适用范围和用户体验效果均不理想。

本发明可较好的解决这个问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种颈椎曲线学习装置及方法，枕头局部区域的高低可随使用者的个体差异而变化。技术方案如下：

一种颈椎曲线学习装置及方法，该装置至少包括一个人机交互模块、一个枕头高度传感模块、一个信号处理采集及数据综合分析模块（也称信号采集及分析模块）、一个存储模块、一个驱动模块、一个电--机转换模块、一个枕头高度调整模块。人机交互模块的输出端、枕头高度传感模块的输出端，分别和信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；信号处理采集及数据综合分析模块的输出端和驱动模块的输入端相连；驱动模块的输出端和电--机转换模块输入端相连；电-机转换模块的输出分别驱动颈部/头部枕头高度调整装置；信号处理采集及数据综合分析模块和存储模块互连；如图1所示。

该装置包括一个枕头高度传感模块，由一个或多个传感器所组成，用于获取当前枕头的形状（各区域的高度）。其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个人机交互模块（所述人机交互模块既可为实物控制器，也可为虚拟控制器，比如手机APP/小程序等），用于实现枕头和人之间的交互，其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个信号处理采集及数据综合分析模块，所述的信号处理采集及数据综合分析模块为实则为一个具有学习能力的数据处理分析程序，主要对使用者的在不同睡姿时对枕头的形状（也即不同区域的高度）进行数据采集和分析学习，提取（学习）出使用者在各睡姿下各个区域的个性化参数。

该装置包括一个存储器，用于掉电保存上面所述提取的各个性化参数。

该装置包括一个驱动模块，由一个或多个驱动器所组成，用于实现对电--机转换器的驱动，其输入端与与信号处理采集及数据综合分析模块的输出端相连，输出端连电--机转换器。

该装置包括一个电--机转换模块，由一个或多个电--机转换器所组成，用于实现对枕头高度调节模块的机械驱动，其输入端与控制器的输入端相连。

该装置包括一个枕头高度调整模块，由一个或多个高度调节装置所组成，用于实现对枕头高度的调节。

一种颈椎曲线学习装置及方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：先进行初始化，读取掉电保存内存中使用者不同睡姿时颈椎曲线个性化数据；

步骤二：检测是否处于监督学习状态（通过人机交互模块发出学习指令），如不是则进入步骤九；

步骤三：通过人机交互模块，将枕头各区域高度调节到使用者自我感觉最舒服的状态；

步骤四：对所有枕头高度传感器进行数据采集；

步骤五：对所采数据进行处理分析，提取(学习)使用者在对应睡姿时的的枕头各区域高度数据（也即个性化颈椎曲线参数）；

步骤六：对所得个性化颈椎曲线参数进行判断，颈椎生理曲线数据是否超出合理范围，如果是则对数据进行适当修正（也即对颈椎进行适当纠正）后暂存；如果否则暂存后进行下一步骤；

步骤七：判断对典型睡姿的数据采集和提取（学习）是否完毕，否，则转换下一个睡姿，并且在人机交互模块上按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换，再转步骤三；是，则进入下一步；

步骤八：保存（掉电保存存储器）各个睡姿及对应个性化颈椎曲线参数（也即枕头个性化的形状参数）；

步骤九：结束学习。

将本装置和方法用于智能枕头中，智能枕头在检测使用者的睡姿后，可自动将枕头调整到适合使用者颈椎曲线个性化参数的形状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法可通过学习的方法，赋予枕头学习的能力，可有效消除使用者在使用时由于体型和睡眠习惯上的个体差异，可大大提高了智能枕头的适用人群范围，对颈椎起到保护作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中所述枕头区域的示意图；

图3为本发明所述的几个睡姿之间转换；

图4为不同睡姿下枕头高度个性化参数的学习方法和步骤流程图。

具体实施方式

如图5是一种颈椎曲线学习装置及方法具体实施方式例子的结构框图，该装置包括一个人机交互小键盘、连接枕头高度调节气囊的压强传感模块、一个信号处理采集及数据综合分析模块、一个掉电存储模块、一个驱动模块、一个微型气泵、一个电磁阀模块、颈部高度调节气囊、头部高度调节气囊。

连接枕头高度调节气囊的压强传感模块的输出端、人机交互的输出端，分别和信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；信号处理采集及数据综合分析模块和存储模块互连；信号处理采集及数据综合分析模块的气泵控制输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接气泵的输入端；信号处理采集及数据综合分析模块的区域控制输出端连接电磁阀的电气输入端；气泵的输出气流通过电磁阀，在信号处理采集及数据综合分析模块的控制下，输出至颈部高度调节气囊或头部高度调节气囊。

该装置包括一个连接枕头高度调节气囊的压强传感模块，用于获取当前枕头的形状（各区域的高度与充气压强有关）。其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；所述的枕头高度传感模块，具体的可以采用一个或多个压强传感器，配合放置在枕头相关区域（颈枕区/头枕区）底下或内部的高度调节气囊，通过气囊压强来获取对应区域的大概高度。（枕头区域如图2所示）。

该装置包括一个人机交互小键盘，用于实现枕头和人之间的交互，其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个信号处理采集及数据综合分析模块，所述的信号处理采集及数据综合分析模块为实则为一个具有学习能力的数据处理分析程序，主要对使用者的在不同睡姿时对枕头的形状（也即不同区域的高度）进行数据采集和分析学习，提取（学习）出使用者在各睡姿下各个区域的个性化参数。

该装置包括一个存储器，用于掉电保存上面所述提取的各个性化参数。

该装置包括一个驱动器，用于实现对气泵的驱动，其输入端与与信号处理采集及数据综合分析模块的输出端相连，输出端连气泵。

该装置包括一个气泵，用于实现对枕头高度调节气囊的放气或充气，其输入端与控制器的输出端相连。

该装置包括一个多通道电磁阀，其电气输入端连接信号处理采集及数据综合分析模块的的通道选择输出端，实现对指定气囊的充/放气功能，用于实现对枕头指定区域高度的调节。

一种颈椎曲线学习装置及方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：先进行初始化，读取掉电保存内存中使用者不同睡姿时颈椎曲线个性化数据；

步骤二：检测是否处于监督学习状态（通过人机交互小键盘发出学习指令），如不是则进入步骤九；

步骤三：通过人机交互小键盘控制气泵对枕头颈部和头部区域进行充气或放气，调节到使用者自我感觉最舒服的状态；

步骤四：对与枕头高低调节气囊相连的压强传感器逐个进行数据采样；

步骤五：对所采数据进行处理分析，提取(学习)使用者在对应睡姿时的枕头高度数据（也即个性化颈椎曲线参数）；

步骤六：对所得个性化颈椎曲线参数进行判断，颈椎生理曲线数据是否超出合理范围，如果是则对数据进行适当修正（也即对颈椎进行适当纠正）后暂存；如果否则暂存后进行下一步骤；

步骤七：判断对典型睡姿的数据采集和提取（学习）是否完毕，否，则转换下一个睡姿，并且在人机交互小键盘上按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换，再转步骤三；是，则进入下一步；

步骤八：保存（掉电保存存储器）各个睡姿及对应个性化颈椎曲线参数（也即枕头个性化的形状参数）；

步骤九：结束学习。

以上所述实例，仅为本发明的优选实施例子而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：该装置至少包括一个人机交互模块、一个枕头高度传感模块、一个信号处理采集及数据综合分析模块、一个存储模块、一个驱动模块、一个电--机转换模块、一个枕头高度调整模块。

2.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：人机交互模块的输出端、枕头高度传感模块的输出端，分别和信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；信号处理采集及数据综合分析模块的输出端和驱动模块的输入端相连；驱动模块的输出端和电--机转换模块输入端相连；电--机转换模块的输出分别驱动颈部/头部枕头高度 调整装置；信号处理采集及数据综合分析模块和存储模块互连。

3.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：所述的人机交互模块，既可以是一个实物的控制器，也可以是一个虚拟控制器，比如手机端一个小程序或APP。

4.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：所述的枕头高度传感模块，由一个或多个传感器所组成。

5.根据权利要求4所述的枕头高度传感模块，其特征在于：所述的枕头高度传感模块，既可采用力传感器，又可采用压强传感器，也可采用其他可以实现一定高度感知功能的其他类型传感器。

6.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：采用本方法的枕头，对使用者不同睡姿下的枕头个性化参数（颈椎曲线个性化参数）具有学习和记忆的功能。

7.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于：包括一个存储模块，用于存储使用者的枕头个性化参数。

8.根据权利要求7所述的存储模块，其特征在于：所述的存储模块为掉电保存内存。

9.根据权利要求1所述的一种颈椎曲线学习装置及方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：先进行初始化，读取掉电保存内存中使用者不同睡姿时颈椎曲线个性化数据；

步骤二：检测是否处于监督学习状态（通过人机交互模块发出学习指令），如不是则进入步骤九；

步骤三：通过人机交互模块，将枕头各区域高度调节到使用者自我感觉最舒服的状态；

步骤四：对所有枕头高度传感器进行数据采集；

步骤五：对所采数据进行处理分析，提取(学习)使用者在对应睡姿时的的枕头各区域高度数据（也即个性化颈椎曲线参数）；

步骤六：对所得个性化颈椎曲线参数进行判断，颈椎生理曲线数据是否超出合理范围，如果是则对数据进行适当修正（也即对颈椎进行适当纠正）后暂存；如果否则暂存后进行下一步骤；

步骤七：判断对典型睡姿的数据采集和提取（学习）是否完毕，否，则转换下一个睡姿，并且在人机交互模块上按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换，再转步骤三；是，则进入下一步；

步骤八：保存（掉电保存存储器）各个睡姿及对应个性化颈椎曲线参数（也即枕头个性化的形状参数）；

步骤九：结束学习。

10.根据权利要求9所述的一种睡姿检测装置及学习方法，其特征在于:典型的睡姿不仅仅限于仰睡，侧睡，侧卧，俯卧四种，既可多以，也可少以上述四种。