基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及床上用品技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種根據(jù)使用者的仰臥、側(cè)臥狀態(tài)自動(dòng)調(diào) 整的基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 枕頭作為一種日常用品，一般認(rèn)為，枕頭就是人們?yōu)樗叩氖孢m而采用的填充物， 而從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究上認(rèn)識(shí)，人體的脊柱，從正面看是一條直線，但側(cè)面看是具有四個(gè)生理彎 曲的曲線，為了保護(hù)頸部的正常生理彎曲，維持人們睡眠時(shí)正常的生理活動(dòng)，人們睡眠時(shí)必 須采用枕頭。枕頭一般由枕芯和枕套兩個(gè)部分構(gòu)成。枕頭可分為高枕和低枕，但是高枕是 引起落枕、頸椎病的常見(jiàn)原因之一。此外，高枕會(huì)增大頸部與胸部角度，使氣管通氣受阻，易 導(dǎo)致咽干、咽痛和鼻鼾。高枕還能使胸背肌肉長(zhǎng)期緊張，胸部受壓，妨礙正常呼吸，長(zhǎng)此下去 必定給身體帶來(lái)不良影響。正常人長(zhǎng)期睡低枕，同樣也會(huì)改變頸椎生理狀態(tài)。因頭部的靜 脈無(wú)瓣膜，重力可使腦內(nèi)靜脈回流變慢，動(dòng)脈供血相對(duì)增加，從而出現(xiàn)頭漲、煩躁、失眠等不 適，低枕對(duì)于高血壓和動(dòng)脈粥樣硬化病人尤其有不良影響。一般健康枕頭的高度要根據(jù)人 體的身高，體重來(lái)判斷。然而有時(shí)習(xí)慣了一種睡姿又想換一種睡姿時(shí)又得更換枕頭，更換比 較麻煩，而且又得增加一筆額外的開(kāi)支。所以，需要一種枕頭，能夠隨著睡姿的改變，改變枕 頭的高度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的枕頭高度固定單一、不能根據(jù)使用者的睡姿發(fā)生變化的不 足，本發(fā)明提供一種基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭及其使用方法。
[0004] -種基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭，所述枕頭包括肩墊、波浪外形的枕芯和控制 器，枕芯包括頸部區(qū)域和頭部區(qū)域，肩墊可拆卸連接在枕芯的頸部區(qū)域的端頭，枕芯的頸部 區(qū)域的高度高于頭部區(qū)域的高度，頸部區(qū)域的內(nèi)部設(shè)有空腔和增高部，控制器安裝在枕頭 的一側(cè)，增高部安置在空腔內(nèi)連接控制器。所述枕頭還包括第一連接桿、第二連接桿和第三 連接桿，控制器連接第一連接桿，第一連接桿活動(dòng)連接第二連接桿，第二連接桿活動(dòng)連接第 三連接桿，第三連接桿連接增高部，控制器通過(guò)連接桿控制增高部的位置。所述枕頭還包括 采集睡眠者臉部姿態(tài)的攝像頭和檢測(cè)枕頭上壓力大小的三維壓力傳感器，攝像頭安裝在枕 頭上方，三維壓力傳感器安置在枕頭內(nèi)部連接到控制器，控制器根據(jù)三維壓力傳感器檢測(cè) 到的數(shù)據(jù)控制攝像頭工作。所述三維壓力傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X 方向電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括 電容單元模塊，所述電容單元模塊采用由兩個(gè)以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每 個(gè)條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。
[0005] 上述枕頭中，所述電容單元模塊包括由兩個(gè)以上寬度a。長(zhǎng)度b。的條狀電容單元 組成的第一條狀電容單元組和兩個(gè)以上寬度ka。長(zhǎng)度b。的條狀電容單元組成的第二條狀 電容單元組。所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動(dòng)電極的長(zhǎng)度大 于感應(yīng)電極長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位和右差位 +L，其中，b_為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，bg為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度，所 述差位s左=S右，且&泛4、其中d。為條狀電容單元介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗 剪模量，T_為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)以上條狀電容單元、與條狀電容單 元一一對(duì)應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距a5，所述平行板面積S= M(a(]+2a5 +ka。) 13。/2，其中，M為條狀電容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長(zhǎng)度，a。條狀電容單 元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過(guò)并聯(lián) 方式或者獨(dú)立連接到控制單元。所述枕頭表面設(shè)有多個(gè)耳部區(qū)域，耳部區(qū)域凹陷設(shè)置枕頭 表面，耳部區(qū)域周?chē)纬捎幸蝗σ聿?。所述枕頭的頭部區(qū)域內(nèi)設(shè)有吸桿，吸桿頂端固定有吸 力部件，吸力部件貼合在頭部區(qū)域內(nèi)耳部的下方形成耳部區(qū)域。
[0006] -種基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭的使用方法，所述方法步驟包括：步驟一、學(xué)習(xí) 階段：使用者平躺在床上，頭部放在枕頭的頭部區(qū)域中，隨后翻轉(zhuǎn)，每一個(gè)姿態(tài)保持一至兩 分鐘，姿態(tài)保持時(shí)，按下控制器上設(shè)置的暫停按鈕，同時(shí)攝像頭采集臉部圖像信息；步驟二、 控制器中利用學(xué)習(xí)階段獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合處理，從圖像中提取特征向量，形 成臉部特征數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟三、三維壓力傳感器監(jiān)測(cè)枕頭受到的壓力大小，控制器檢測(cè)到壓力 大小突變，攝像頭采集枕頭狀態(tài)和臉部圖像，對(duì)臉部數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，輸入到臉部特征數(shù) 據(jù)庫(kù)中進(jìn)行姿態(tài)匹配，估計(jì)出臉部姿態(tài)，確定頸部的位置，控制器發(fā)出增高部運(yùn)動(dòng)指令；步 驟四、評(píng)價(jià)階段：如果臉部姿態(tài)估計(jì)有誤差，增高部停止位置不對(duì)，使用者手動(dòng)調(diào)整，并按下 暫停按鈕，進(jìn)行圖像采集，充實(shí)臉部數(shù)據(jù)庫(kù)。所述步驟三中頸部的位置確定是由控制器設(shè)置 的定位單元完成的，定位單元以三維壓力傳感器為坐標(biāo)，枕頭中設(shè)有多個(gè)三維壓力傳感器， 均勻安置在枕頭中。所述使用方法中，控制器分析臉部圖像信息后，確定頸部位置的同時(shí)確 定耳部是否被壓到，如果耳部被壓到，的耳部下方的枕頭內(nèi)部形成耳部區(qū)域。
[0007] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明中是對(duì)常用的波浪性枕頭進(jìn)行了改進(jìn)，在頸部區(qū) 域中設(shè)置了空腔，空腔內(nèi)安置了增高部對(duì)枕頭的自由調(diào)節(jié)，本發(fā)明中還設(shè)置了控制器對(duì)增 高部進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，此外，控制器對(duì)使用者睡眠時(shí)的臉部姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別估計(jì)，估算出臉部的 姿態(tài)和頸部的位置，及時(shí)將增高部移動(dòng)到頸部下方，并根據(jù)使用者的頸高調(diào)整增高部的高 度，以配合使用者的使用舒適性。本發(fā)明中還設(shè)置了耳部區(qū)域?qū)κ褂谜邏旱降亩溥M(jìn)行緩 沖保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明中的枕頭的示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明中的枕頭的剖面示意圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明中的枕頭的控制器控制增高部的工作原理圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0012]圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0013] 圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0014] 圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0015] 圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的寬度為a。和ka。的電容對(duì)受力偏移圖。
[0016] 圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板三維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖10是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對(duì)的信號(hào)示意圖。
[0018] 圖11是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0019]圖12是本發(fā)明中的枕頭的使用方法流程圖。
[0020] 圖13是本發(fā)明中的枕頭上設(shè)有耳部區(qū)域?qū)嵤├坏氖疽鈭D。
[0021] 圖14是本發(fā)明中的耳部區(qū)域?qū)嵤├坏氖疽鈭D。
[0022] 圖15是本發(fā)明中的耳部區(qū)域?qū)嵤├钠拭婀ぷ魇疽鈭D。
[0023] 圖中，1為肩墊，2為枕芯，3為頸部區(qū)域，4為頭部區(qū)域，5為空腔，6為增高部，7為 控制器，8為第一連接桿，9為第二連接桿，10為第三連接桿，11為耳部區(qū)域，12為暫停按鈕， 13為上PCB基板，14為下PCB基板，15為驅(qū)動(dòng)電極銅箱，16為感應(yīng)電極銅箱。
【具體實(shí)施方式】
[0024] -種基于三維壓力檢測(cè)的智能枕頭，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本發(fā)明提供的枕 頭能夠檢測(cè)使用者睡覺(jué)時(shí)的臉部姿態(tài)，根據(jù)臉部姿態(tài)調(diào)整枕頭的高度從而為使用者提供一 個(gè)舒適的睡眠用品。枕頭一般由枕套和枕芯2組成，本文中主要是對(duì)枕芯2的改進(jìn)，為了介 紹方便，文中枕頭既是枕芯2,枕芯2包括頸部區(qū)域3和頭部區(qū)域4,頸部區(qū)域3的高度高于 頭部區(qū)域4的高度。本發(fā)明提供的枕頭為加長(zhǎng)型枕頭，設(shè)有肩墊1，冬天由于頭部在被子外 面，很容易肩部受涼導(dǎo)致落枕，有時(shí)由于肩部有涼意，從而蒙頭睡，但是把頭部放在被窩里 影響呼吸，呼吸的空氣是被窩里不流通的氣體，不利于呼吸道健康。所以本發(fā)明中在枕頭中 增設(shè)了肩墊1部位，肩墊1活動(dòng)連接在枕芯2的頸部區(qū)域3下，可以選用拉鏈或者暗扣，連 接點(diǎn)設(shè)置在頸部區(qū)域3下，避免了使用者使用時(shí)的異物硌感，天氣炎熱時(shí)可以取下，天冷時(shí) 安裝使用。此外肩墊1的兩邊角設(shè)有兩個(gè)小的磁鐵，睡覺(jué)時(shí)，睡眠者的無(wú)意識(shí)翻動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致 肩墊1掉落，肩墊1出安裝兩個(gè)磁鐵在使用時(shí)吸合一起圍在脖頸處，從而更好的解決了肩部 的著涼問(wèn)題。
[0025] 如圖1所示，枕頭的