CN112914326A - 根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，包括设于床头的气囊枕头、均匀布置在床垫上的柔性压敏传感阵列和信息处理中心模块、以及一个用于外部输入信息的控制面板；所述的气囊枕头连接有充放气集成装置；所述的气囊枕头由若干气囊单元组成，气囊单元上部设有用于测量该点所受应力大小的应变片，气囊枕头外部包裹有柔性较好的气囊枕套；所述的控制面板布置在床尾护栏外侧；所述柔性压敏传感阵列和控制面板均与信息处理中心模块相连。本发明的根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，可以进入到普通人的日常生活中提高人们睡眠质量，还可以针对性地使用在颈椎病治疗领域帮助颈椎病人康复。

Description

根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置

技术领域

本发明涉及一种新型的医疗设施，具体涉及一种根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置。

背景技术

由于我国的生活水平不断提高和相关文化因素，一方面老年人口占比将不断的提高，另一方面在年轻人中出现了更多的慢性病、现代病。由此，未来人们借助、使用新型医疗看护设备帮助疾病治疗与复键的情况将成为一个不可逆的大趋势。目前市面上虽然推出了各种各样的新型枕头，但是始终是在材料、舒适性上进行创新。没有摆脱高度不可变化的桎梏，也无法根据不同使用者的颈椎的生理曲度的不同而改变自身外部构型。而且事实上人在枕头的使用过程中，由于自身的姿势不同，不同人的颈椎生理曲度等的不同，所需求的枕头高度以及形态也不尽相同，例如人在侧卧时需求的枕头高度明显高于平躺时需求的枕头高度，再例如颈椎病人的生理曲度已经发生了相对应的改变相较于健康人群更挺直，因此也更需要相适应的外形条件以及硬度条件的枕头。

虽然这些问题对于普通的使用者并不会产生太大的影响，但是颈椎病患者对枕头的使用不当，枕头高度与患者本身不合适，可能会造成非常严重的后果，不仅没有帮助颈椎病患者康复，更可能对患者造成更大的伤害。普通人群也可以使用更加科学的枕头以预防颈椎疾病。

发明内容

本发明为了解决目前市面上没有根据人体卧床时姿态的不同而进行不同结构调整的枕头的问题，提供了一种新型的可以判断人体睡眠的姿势并与科学的算法以及预输入信息相结合，从而对枕头的高度以及外表曲度进行调整，使得枕头与人体本身更加配合，以使得人们可以有好的枕头使用体验、从而实现预防颈椎病或者在颈椎病治疗中帮助患者康复并起到一定程度的复健作用。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，包括设于床头的气囊枕头、均匀布置在床垫上的柔性压敏传感阵列和信息处理中心模块、以及一个用于信息预输入的控制面板；所述的气囊枕头由若干气囊单元组成，所述气囊单元的上表面设有用于测量该点所受应力大小的应力片，气囊枕头外部由柔性较好的气囊枕套包裹；所述的气囊枕头连接有充放气集成装置，所述充放气集成装置用于控制气囊单元的充气和放气，从而使所有应变片所受的应力大小一致；所述的控制面板布置在床尾护栏外侧；所述柔性压敏传感阵列、控制面板和充放气集成装置均与信息处理中心模块相连。使用者可以通过控制面板预输入诸如身高、体重、肩宽、生理曲度等信息且不仅限于以上信息。另外使用者还需要通过控制面板输入预计使用时间以及充气前后枕头高度的设定初值。以一个身高175cm的成年人为例，在使用初期自身或者是医护人员将枕头高度的值设定为气囊在充气前的高度为8cm以配合如此身高条件下使用者平躺的需求，在充气后的高度为12cm以配合如此身高条件下使用者侧躺的需求。但是由于不同的人在身高、体重、曲度、肩宽等诸多生理要素上存在差异，因此最终气囊单元的充放气水准是自适应的。通过在各个气囊单元上布置应力片，应力片测量使用者的头部对枕头各个部分的压力大小，并将该数据传输给数据处理中心模块。数据处理中心模块对于受到更大应力的应力片所对应的气囊单元传递放气的指令，对于受到更小应力的应力片所对应的气囊单元传递充气的指令，以实现使用者的头部平稳而均匀地将压力分布在枕头上，在这种条件下人体的脊椎与颈椎是自然而放松的。枕头与使用者的相互配合就是在气囊枕头的各个气囊单元的自适应调整下实现的。

上述技术方案中，进一步地，所述的充放气集成装置包括支路橡胶气管，微型电磁阀，干路橡胶气管，二位三通阀，进气储气罐，出气储气罐和充气泵，并且考虑到安全、噪声等一系列问题集成在一起布置，安置在一个盒子当中，整个充放气集成装置安置在主床体的下方的空闲空间中；微型电磁阀安装在每一条支路橡胶气管上以控制支路气管的开闭以及开放程度，微型电磁阀受信息处理中心模块的控制；所述支路橡胶气管一端与气囊单元相连，一端与干路橡胶气管相连；所述干路橡胶气管另一端通过二位三通阀与进气储气罐和出气储气罐相连；所述充气泵用于从外界输送气体到进气储气罐中。所述充放气集成装置的任务执行信号由信息处理中心模块发出。

进一步地，所述气囊单元根据自身处于整个气囊枕头的不同位置而具有不同的特征，处于气囊枕头周边区域的气囊单元完全充气以后的高度低于处于中心部分的气囊单元完全充气以后的高度。

进一步地，所述柔性压敏传感阵列由若干紧密排布的柔性压敏传感单元构成，每个柔性压敏传感单元感知其所在的位置的压力大小并发送给信息处理中心模块，信息处理中心模块将收到的信息与预输入信息相比较从而判断使用者此时的姿态。信息处理中心模块通过比对压力信息以及控制面板的预输入信息，判断床上是躺上了使用者亦或仅仅是异物而已，如果是异物可以进行提示、报警等功能；判断人体在床上的姿态并根据控制面板的预输入充气前后枕头高度的设定初值，信息处理中心模块发送执行任务命令至充放气集成装置，充放气集成装置在接收到信息以后执行对应的充放气任务，尤其是每个微型电磁阀根据信息处理中心模块得到的信息不仅仅控制自身的开闭，更可以控制自身的开闭程度等以达到理想的充气后构型。

进一步地，所述的控制面板包括了其他的模式与功能，根据使用的目的不同而改变，例如本发明可以针对性地使用在颈椎病人治疗之中，在患者的白天的复健时间，可以选择复健模式，在患者平躺的情况下，充气枕头有规律的有节奏地在一定范围内进行充气放气不断缓慢的改变枕头高度，帮助颈椎病患者的颈部运动，以达到帮助颈椎病患者复健的效果。

本发明的有益效果在于：

本发明的根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，是一种并不复杂但全新的结构，该装置将充气手段运用到枕头的设计中，在使用者平躺时气囊单元放气使得枕头的高度变低，在使用者侧躺时气囊单元充气使得枕头的高度变高，从而使得枕头的高度更加适合使用者在特定睡姿下的需求。在使用上不仅可以广泛的投入到未来人们的日常生活中去提高普通人群的睡眠质量以及预防颈椎病，更可以针对特殊人群，例如有颈椎疾病的颈椎病人群，这款枕头可以有效地帮助病人从颈椎病中康复过来，提高枕头和患者的适合、匹配程度，帮助患者康复，有非常高的应用价值。

附图说明

图1是充气式颈椎康复保健枕装置的总体结构示意图；

图2是气囊枕头排布说明示意图；

图3是柔性传感阵列排布说明示意图；

图4是保健枕装置整体外观上侧视图；

图5是保健枕装置整体外观下侧视图；

图6是充气式颈椎康复保健枕装置工作流程逻辑图；

图中，气囊枕头1、柔性压敏传感阵列2、床垫3、信息处理中心模块4、控制面板5、微型电磁阀6、支路橡胶气管7、干路橡胶气管8、二位三通阀9、进气储气罐10、出气储气罐11、充气泵12、气囊枕套13、气囊单元14、柔性压敏传感单元15、充放气集成装置16。

具体实施方式

以下结合附图与例子对本发明进行进一步说明。

如说明书附图1所示，一种根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，包括设于床头的气囊枕头1、均匀布置在床垫3上的柔性压敏传感阵列2和信息处理中心模块4、以及一个用于信息预输入的控制面板5；所述的气囊枕头1连接有充放气集成装置16；所述的气囊枕头1由若干气囊单元14组成，其外部由柔性较好的气囊枕套13包裹(如图2所示)；所述的控制面板5布置在床尾护栏外侧；所述柔性压敏传感阵列2、控制面板5和充放气集成装置16均与信息处理中心模块4相连。如图4所示，所述气囊枕头1安置在床体的头部，并且通过支路橡胶气管7与充放气集成装置16相连；所述的控制面板5安置在床体尾端。所述的气囊枕套13具有良好的柔性(如可采用天然乳胶)，应当能保证在内部的气囊单元14充气或放气的条件下都能够被完好的包裹，从而成型为气囊枕头1。

如图5所示，所述的充放气集成装置安置在床体下方的空闲空间内。所述的充放气集成装置16包括支路橡胶气管7，微型电磁阀6，干路橡胶气管8，二位三通阀9，进气储气罐10，出气储气罐11和充气泵12，整个充放气集成装置16安置在主床体的下方；微型电磁阀6安装在每一条支路橡胶气管7上以控制支路气管的开闭以及开放程度，微型电磁阀6可以接收到信息处理中心模块4的任务执行命令，从而改变开闭状态以及控制自身的开度，从而使得每一个气囊单元14得到适量体积与压强的气体，每一个气囊单元14都达到理想的状态以后，整个气囊枕头1就可以在总体上表现出整体姿态上的高度变化，体积变化，形态变化等；所述支路橡胶气管7一端与气囊单元14相连，一端与干路橡胶气管8相连；所述干路橡胶气管8另一端通过二位三通阀9与进气储气罐10和出气储气罐11相连；所述充气泵12用于从外界输送气体到进气储气罐10中。支路橡胶气管7可以为气囊单元14充气使其膨胀，气囊单元14可以放气使气体经过支路橡胶气管7流回至充放气集成装置16。

所述气囊单元14根据自身处于整个气囊枕头1的不同位置而具有不同的特征，处于气囊枕头1周边区域的气囊单元14完全充气以后的高度低于处于中心部分的气囊单元14完全充气以后的高度。

如图3和4所示，所述柔性压敏传感阵列2安置在床体全范围内，所述柔性压敏传感阵列2由大量紧密排布的柔性压敏传感单元15构成，每个柔性压敏传感单元15可以紧密的附着在床垫上并且并不会影响使用者躺在床上时体验，每个柔性压敏传感单元15可以准确的得到自身所在位置的床垫受到的压力信息，并且柔性压敏传感阵列2与信息处理中心模块4连接，柔性压敏传感阵列2可以将这些信息发送给信息处理中心模块4，信息处理中心模块4将收到的信息与预输入的身高、体重等信息相比较从而判断使用者此时的姿态。

所述的信息处理中心模块4与布置在床尾的控制面板5相连，控制面板5可以接受外界的信息输入，并且将其作为信息的预输入进行预处理，这些信息包括身高、体重、颈椎生理曲度、肩宽、头宽、体态结构，但不仅限于此。控制面板5将这些预处理信息发送给信息处理中心模块4，信息处理中心模块4可以对信息进行预处理并且得到平躺理论压力、侧躺理论压力、平躺姿态时枕头理想高度、平躺姿态时枕头理想形态、侧躺姿态时枕头理想高度、侧躺姿态时枕头理想形态等信息，且不仅限于以上列举的信息。此外使用者还需要在控制面板5中输入预计治疗时间以及气囊枕头1充气前后的高度设定初值。

柔性压敏传感阵列2将压力信息发送给信息处理中心模块4，信息处理中心模块4将得到的信息与预输入信息进行比对，从而判断床上是否放置异物等，以给予使用者提示或者警报；或者通过压力分布结合预输入的身高体重信息判断人体躺在床体上的姿势，并由此姿势结合在信息预输入环节设定的气囊枕头1充气前后高度设定初值来决定改变枕头的高度，枕头高度的改变通过使各个气囊单元14接收到大量的气体输入或输出而实现整体的枕头高度的提高或降低，从而使枕头的高度适合使用者当前的体态，使用时感到舒适。枕头形态的改变是通过在不同位置的气囊单元14获取不同体积的气体输入与输出，从而使枕头的顶部呈现出不同的上曲面，达到更加拟合使用者当前的颈椎生理曲度的效果。信息处理中心模块4完成上述步骤以后，将得到的命令信息发送给充放气集成装置16。

考虑到安全、噪声等一系列问题，将所述的充放气集成装置16的所有部分集成在一起布置，安置在一个盒子当中，如图5所示。充放气集成装置16在接收到信息处理中心模块4的工作命令以后，便发动相应的功能。例如，当充放气集成装置16接收到信息处理中心4发来的需要抬高枕头整体高度的命令以后，充气泵工作从外界输入气体进入装置，气体进入进气储气罐10，二位三通阀9变位使得进气回路流通，进气储气罐10的气体进入干路橡胶气管8，干路橡胶气管8的气体进入支路橡胶气管7，而在每个支路橡胶气管7上都安放着微型电磁阀6来控制该支路橡胶气管7的开闭状态以及开度，微型电磁阀6打开使得气囊单元14充气，气囊单元14体积增大膨胀，大量的气囊单元14体积增大膨胀表现为气囊枕头1的整体高度的升高，当每个气囊单元14达到合适的体积以后微型电磁阀6闭合停止气体的交换与流动。而当充放气集成装置16接收到信息处理中心模块4发来的需要减少枕头整体高度的命令以后，二位三通阀9变位使得出气回路流通，微型电磁阀6打开使得气囊单元14放气，气囊单元14体积减少，并且信息处理中心模块4可以通过合理的控制不同微型电磁阀6的开度不同使得这个过程比较缓和而均匀，大量的气囊单元14体积减少表现为气囊枕头1的整体高度的减少，当每个气囊单元14达到合适的体积以后微型电磁阀6闭合停止气体的交换与流动。

需要说明的是，在以上的充气与放气过程中，信息处理中心模块4可以通过给予不同的微型电磁阀6不同的开度命令的方式实现枕头不同的外部构型，例如在充气过程中可以给予枕头中心部位气囊单元14更大的开度命令，枕头外围气囊单元14更小的开度命令，使得中部的气囊单元14获得更快、更大体积的膨胀，外围的气囊单元14获得更慢、更小体积的膨胀。不同的气囊单元14获得不同的体积的气体，表现为整体的气囊枕头1的外部构型不同，从而适应不同使用者在信息预输入与预处理阶段输入的不同颈椎生理曲度信息。

如图6为本装置的主要工作流程。首先使用者需要通过外部的控制面板5输入一定的初始信息，这些信息往往包括，身高，体重，颈椎生理曲度，肩宽，使用时间等等，且不仅限于此。关于使用时间需要在此进行说明，由于本发明涉及的保健床一方面可以个人使用在自身日常生活中，另外一方面也可以大量的投入到医疗工作中，如果是个人使用可以将使用时间设定为没有时间限制或者是一个相当长的时间，如果是医疗中使用则可以根据医生的要求设定具体的治疗时间，以此作为逻辑判断的边界。信息的预输入完成以后结构需要进行安全性检查，如果结构自检发现自身存在安全性问题则需要进行报警等待修复，如果不存在安全性问题则可以进入工作。本发明的工作与压力相关，使用者躺上床后，柔性压力传感单元2便会接收到压力信号，这些信号可以与预输入环节输入的信息进行比对从而判断躺在床上的是使用者或是床上被安放了异物，为保护产品，柔性压敏传感单元2上不适合长久的摆放异物，同时也可防止异物的压力干扰信息处理中心模块4对使用者形体的判断，故若判断为保健床上布放了异物则给出清理异物提示。信息处理中心模块4在根据使用者躺上床后柔性压敏传感单元2给予的信息以及预输入阶段的身高体重信息相结合通过计算得到使用者的姿态，并由姿态数据进行判断执行充气任务或是放气任务，不同的充放气任务指令会使得二位三通阀9处于不同的位置以及各个微型电磁阀6实现不同的开闭度，最终通过装置自身的调整以及自适应实现气囊枕头1形态的变化以给予使用者良好的睡眠体验。当工作时间未达到预设定的治疗时间时，装置会持续执行工作流程。而当工作时间达到预设定的治疗时间后，保健床会在安全的条件下进入待机模式，等待下一次外界通过控制面板5输入信息再开始工作。

需要附加说明的是，控制面板5除了可以进行信息的预输入以外，还包括了其他的模式与功能，例如白天的复健时间，可以通过选择复健模式的方式，在病人平躺的情况下，充气枕头有规律的有节奏地在一定范围内进行充气放气不断缓慢的改变枕头高度，帮助颈椎病患者的颈部运动，以达到帮助颈椎病患者复健的效果。但其余功能可以不仅限于此。

Claims (4)

1.一种根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，其特征在于，包括设于床头的气囊枕头(1)、均匀布置在床垫(3)上的柔性压敏传感阵列(2)和信息处理中心模块(4)、以及一个用于信息预输入的控制面板(5)；所述的气囊枕头(1)由若干气囊单元(14)组成，所述气囊单元(14)的上表面设有用于测量该点所受应力大小的应力片，所述气囊枕头(1)的外部包裹有气囊枕套(13)；所述的气囊枕头(1)连接有充放气集成装置(16)；所述充放气集成装置(16)用于控制气囊单元(14)的充气和放气，从而使所有应变片所受的应力大小一致；所述的控制面板(5)布置在床尾护栏外侧；所述柔性压敏传感阵列(2)、控制面板(5)和充放气集成装置(16)均与信息处理中心模块(4)相连。

2.根据权利要求1所述的根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，其特征在于，所述的充放气集成装置(16)包括支路橡胶气管(7)，微型电磁阀(6)，干路橡胶气管(8)，二位三通阀(9)，进气储气罐(10)，出气储气罐(11)和充气泵(12)，整个充放气集成装置(16)安置在主床体的下方；微型电磁阀(6)安装在每一条支路橡胶气管(7)上以控制支路气管的开闭以及开放程度，所述微型电磁阀(6)受信息处理中心模块(4)的控制；所述支路橡胶气管(7)一端与气囊单元(14)相连，一端与干路橡胶气管(8)相连；所述干路橡胶气管(8)另一端通过二位三通阀(9)与进气储气罐(10)和出气储气罐(11)相连；所述充气泵(12)用于从外界输送气体到进气储气罐(10)中。

3.根据权利要求1所述的根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，其特征在于，所述气囊单元(14)根据自身处于整个气囊枕头(1)的不同位置而具有不同的特征，处于气囊枕头(1)周边区域的气囊单元(14)完全充气以后的高度低于处于中心部分的气囊单元(14)完全充气以后的高度。

4.根据权利要求1所述的根据人体睡眠姿态进行高度及形态调整的充气保健枕装置，其特征在于，所述柔性压敏传感阵列(2)由若干柔性压敏传感单元(15)构成，每个柔性压敏传感单元(15)感知其所在的位置的压力大小并发送给信息处理中心模块(4)，信息处理中心模块(4)将收到的信息与预输入信息相比较从而判断使用者此时的姿态。

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