基于三維壓力檢測的智能枕頭及其使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及床上用品技術領域，尤其是一種根據使用者的仰臥、側臥狀態(tài)自動調 整的基于三維壓力檢測的智能枕頭及其使用方法。
【背景技術】
[0002] 枕頭作為一種日常用品，一般認為，枕頭就是人們?yōu)樗叩氖孢m而采用的填充物， 而從現代醫(yī)學研究上認識，人體的脊柱，從正面看是一條直線，但側面看是具有四個生理彎 曲的曲線，為了保護頸部的正常生理彎曲，維持人們睡眠時正常的生理活動，人們睡眠時必 須采用枕頭。枕頭一般由枕芯和枕套兩個部分構成。枕頭可分為高枕和低枕，但是高枕是 引起落枕、頸椎病的常見原因之一。此外，高枕會增大頸部與胸部角度，使氣管通氣受阻，易 導致咽干、咽痛和鼻鼾。高枕還能使胸背肌肉長期緊張，胸部受壓，妨礙正常呼吸，長此下去 必定給身體帶來不良影響。正常人長期睡低枕，同樣也會改變頸椎生理狀態(tài)。因頭部的靜 脈無瓣膜，重力可使腦內靜脈回流變慢，動脈供血相對增加，從而出現頭漲、煩躁、失眠等不 適，低枕對于高血壓和動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人 體的身高，體重來判斷。然而有時習慣了一種睡姿又想換一種睡姿時又得更換枕頭，更換比 較麻煩，而且又得增加一筆額外的開支。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)明內容】

[0003] 為了克服現有技術的枕頭高度固定單一、不能根據使用者的睡姿發(fā)生變化的不 足，本發(fā)明提供一種基于三維壓力檢測的智能枕頭及其使用方法。
[0004] -種基于三維壓力檢測的智能枕頭，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)域的內部設有空腔和增高部，控制器安裝在枕頭 的一側，增高部安置在空腔內連接控制器。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，第一連接桿活動連接第二連接桿，第二連接桿活動連接第 三連接桿，第三連接桿連接增高部，控制器通過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部連接到控制器，控制器根據三維壓力傳感器檢測 到的數據控制攝像頭工作。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以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結構，每 個條狀電容單元包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極。
[0005] 上述枕頭中，所述電容單元模塊包括由兩個以上寬度a。長度b。的條狀電容單元 組成的第一條狀電容單元組和兩個以上寬度ka。長度b。的條狀電容單元組成的第二條狀 電容單元組。所述每個條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相同，驅動電極的長度大 于感應電極長度，驅動電極長度兩端分別預留左差位和右差位 +L，其中，b_為條狀電容單元的驅動電極長度，bg為條狀電容單元的感應電極長度，所 述差位s左=S右，且&泛4、其中d。為條狀電容單元介質厚度，G為彈性介質的抗 剪模量，T_為最大應力值。所述梳齒狀結構包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容單 元一一對應連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設有電極間距a5，所述平行板面積S= M(a(]+2a5 +ka。) 13。/2，其中，M為條狀電容單元數量，b。為條狀電容單元的長度，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并聯 方式或者獨立連接到控制單元。所述枕頭表面設有多個耳部區(qū)域，耳部區(qū)域凹陷設置枕頭 表面，耳部區(qū)域周圍形成有一圈翼部。所述枕頭的頭部區(qū)域內設有吸桿，吸桿頂端固定有吸 力部件，吸力部件貼合在頭部區(qū)域內耳部的下方形成耳部區(qū)域。
[0006] -種基于三維壓力檢測的智能枕頭的使用方法，所述方法步驟包括：步驟一、學習 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，每一個姿態(tài)保持一至兩 分鐘，姿態(tài)保持時，按下控制器上設置的暫停按鈕，同時攝像頭采集臉部圖像信息；步驟二、 控制器中利用學習階段獲得的圖像數據進行多項式擬合處理，從圖像中提取特征向量，形 成臉部特征數據庫；步驟三、三維壓力傳感器監(jiān)測枕頭受到的壓力大小，控制器檢測到壓力 大小突變，攝像頭采集枕頭狀態(tài)和臉部圖像，對臉部數據進行特征提取，輸入到臉部特征數 據庫中進行姿態(tài)匹配，估計出臉部姿態(tài)，確定頸部的位置，控制器發(fā)出增高部運動指令；步 驟四、評價階段：如果臉部姿態(tài)估計有誤差，增高部停止位置不對，使用者手動調整，并按下 暫停按鈕，進行圖像采集，充實臉部數據庫。所述步驟三中頸部的位置確定是由控制器設置 的定位單元完成的，定位單元以三維壓力傳感器為坐標，枕頭中設有多個三維壓力傳感器， 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)明中是對常用的波浪性枕頭進行了改進，在頸部區(qū) 域中設置了空腔，空腔內安置了增高部對枕頭的自由調節(jié)，本發(fā)明中還設置了控制器對增 高部進行自動調節(jié)，此外，控制器對使用者睡眠時的臉部姿態(tài)進行識別估計，估算出臉部的 姿態(tài)和頸部的位置，及時將增高部移動到頸部下方，并根據使用者的頸高調整增高部的高 度，以配合使用者的使用舒適性。本發(fā)明中還設置了耳部區(qū)域對使用者壓到的耳朵進行緩 沖保護。
【附圖說明】
[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【具體實施方式】的條狀電容單元及其坐標系。
[0012]圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】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【具體實施方式】的寬度為a。和ka。的電容對受力偏移圖。
[0016] 圖9是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器結構圖。
[0017]圖10是本發(fā)明的【具體實施方式】的單元電容對的信號示意圖。
[0018] 圖11是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結構。
[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)明中的枕頭上設有耳部區(qū)域實施例一的示意圖。
[0021] 圖14是本發(fā)明中的耳部區(qū)域實施例一的示意圖。
[0022] 圖15是本發(fā)明中的耳部區(qū)域實施例二的剖面工作示意圖。
[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為驅動電極銅箱，16為感應電極銅箱。
【具體實施方式】
[0024] -種基于三維壓力檢測的智能枕頭，其結構示意圖如圖1所示，本發(fā)明提供的枕 頭能夠檢測使用者睡覺時的臉部姿態(tài)，根據臉部姿態(tài)調整枕頭的高度從而為使用者提供一 個舒適的睡眠用品。枕頭一般由枕套和枕芯2組成，本文中主要是對枕芯2的改進，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型枕頭，設有肩墊1，冬天由于頭部在被子外 面，很容易肩部受涼導致落枕，有時由于肩部有涼意，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 增設了肩墊1部位，肩墊1活動連接在枕芯2的頸部區(qū)域3下，可以選用拉鏈或者暗扣，連 接點設置在頸部區(qū)域3下，避免了使用者使用時的異物硌感，天氣炎熱時可以取下，天冷時 安裝使用。此外肩墊1的兩邊角設有兩個小的磁鐵，睡覺時，睡眠者的無意識翻動就會導致 肩墊1掉落，肩墊1出安裝兩個磁鐵在使用時吸合一起圍在脖頸處，從而更好的解決了肩部 的著涼問題。
[0025] 如圖1所示，枕頭的