一種適應(yīng)人體曲線的床墊及其高度調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于家居生活用品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種床墊，特別是一種將枕頭和普通床墊融為一體的一種適應(yīng)人體曲線的床墊及其高度調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代人們的用枕方式大都是將枕頭墊于腦后，從而支撐起腦部，將頭部墊高來進(jìn)行睡眠，然而這種方式往往使得頭部過度前屈，頸部架空，長期下去則容易引起頸部肌肉勞損，從而引發(fā)頸椎疾病。
[0003]隨著人們生活節(jié)奏加快和生活壓力的不斷加劇，人們的工作和生活方式也出現(xiàn)了較極端的劃分，體力勞動者由于長期從事單調(diào)機(jī)械的體力工作，使得身體生理等曲線也發(fā)生變化，而腦力勞動者也是長期坐在電腦前工作，頸部長期的肌肉勞損，都很容易造成頸椎病等頸部疾病。
[0004]在睡眠的過程中，枕具的合理墊置應(yīng)置于頸后而不是腦后，用枕過程中應(yīng)著重支撐頸部，輔助支撐頭部，從而使人體頸曲達(dá)到健康的生理曲度。但是，人體在睡眠的過程中會無意識的變換睡姿，主要是仰臥和側(cè)臥，側(cè)臥位是一種常見的睡眠姿勢，倘若枕頭過高或過低，則在側(cè)臥位時容易造成頸部肌肉和韌帶長時間處于被動應(yīng)力牽拉狀態(tài)，不利于頸部的休息或造成頸部肌群和韌帶等組織的慢性勞損，誘發(fā)和促進(jìn)頸椎病的發(fā)生，同時用枕不當(dāng)導(dǎo)致頭部側(cè)屈，椎間盤內(nèi)承受的壓力雙側(cè)差距較大時也易于使椎間盤發(fā)生退行性變或偏側(cè)突出。這兩種睡姿下，脊椎距離床面的距離會發(fā)生改變，市面上單一高度的枕頭不能滿足這一要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種適應(yīng)人體曲線的床墊及其高度調(diào)節(jié)方法，該床墊將傳統(tǒng)的枕頭和床墊融為一體，床面上頭枕、頸枕區(qū)域可以調(diào)節(jié)高度，滿足不同的睡姿高度要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種適應(yīng)人體曲線的床墊的高度調(diào)節(jié)方法，使床墊頭枕區(qū)域高度可調(diào)，建立基于統(tǒng)計模式識別基礎(chǔ)上的睡姿識別模型，將獲取的壓力測試數(shù)據(jù)輸入模型，取相似度最高的睡姿作為結(jié)果輸出，控制器根據(jù)睡姿識別模型的輸出控制高度調(diào)節(jié)裝置的工作狀態(tài)，使床墊頭枕區(qū)域上下調(diào)節(jié)。所述睡姿識別模型的建立，首先，針對每種睡姿，統(tǒng)計各傳感器的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)分類，計算每種類別下的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的個數(shù)；最后，計算相應(yīng)的影響因子，建立睡眠者的個性化睡姿模型，影響因子表示壓力傳感器受力在不同類別時對睡姿檢測提供的影響度，影響因子的計算可以是分布在該類別的數(shù)據(jù)個數(shù)在總的個數(shù)中的比例，也即總的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的個數(shù)。所述數(shù)據(jù)分類方法為:將所有樣本數(shù)據(jù)分為受力數(shù)據(jù)和未受力數(shù)據(jù)，然后再將受力數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，分為多個數(shù)量級，保證每個小類別的數(shù)據(jù)數(shù)量基本一致。所述將獲取的壓力數(shù)據(jù)輸入模型進(jìn)行識別時，具體的，針對每個壓力傳感器的受力類別，計算該睡姿的各個傳感器在該分類情況的影響因子，在對影響因子進(jìn)行加權(quán)平均，求的與每個睡姿模型的相似度，取其中最高相似度的睡姿作為結(jié)果輸出。所述獲取的壓力測試數(shù)據(jù)來自設(shè)置在床墊上的薄膜壓力傳感器，薄膜壓力傳感器設(shè)置在床墊上的臀部區(qū)域、肩部區(qū)域和頭部區(qū)域，薄膜壓力傳感器延伸至床墊的兩側(cè)，所述頭部區(qū)域的壓力傳感器能確保頭部的枕后點、頸后四點、側(cè)臥耳旁點和側(cè)頸屈曲點在傳感器的監(jiān)測范圍之內(nèi)。所述控制器根據(jù)睡姿識別模型的輸出結(jié)果控制高度調(diào)節(jié)裝置，具體的，床墊頭枕區(qū)域由多個帶狀床墊組成，高度調(diào)節(jié)裝置使帶狀床墊上下移動，控制器中設(shè)置有側(cè)臥和仰臥兩種工作模式，并記錄兩種工作模式下每個帶狀床墊的高度，控制器根據(jù)睡姿識別模型的輸出結(jié)果來控制帶狀床墊的高度。所述高度調(diào)節(jié)裝置包括凸輪機(jī)構(gòu)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、動力機(jī)構(gòu)和繼電器組，動力機(jī)構(gòu)通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，凸輪機(jī)構(gòu)與帶狀床墊下底面接觸，使帶狀床墊上下移動，控制器內(nèi)置計時單元，通過控制繼電器組的接通時間來控制凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度，進(jìn)一步控制帶狀床墊的上下移動距離。所述仰臥工作模式下，還包括腰部區(qū)域的高度調(diào)節(jié)，床墊腰部區(qū)域為帶狀床墊，仰臥工作模式下，控制器通過腰部區(qū)域的高度調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)腰部帶狀床墊的高度。
[0007]一種床墊，包括控制器、壓力傳感器和高度調(diào)節(jié)裝置，所述床墊的頭枕區(qū)域為多個帶狀床墊組成，高度調(diào)節(jié)裝置作用在帶狀床墊上，使帶狀床墊上下移動，控制器根據(jù)壓力傳感器的監(jiān)測結(jié)果控制高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用幅度。所述高度調(diào)節(jié)裝置包括凸輪機(jī)構(gòu)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、動力機(jī)構(gòu)和繼電器組，動力機(jī)構(gòu)通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，凸輪機(jī)構(gòu)與帶狀床墊下底面接觸，使帶狀床墊上下移動，控制器內(nèi)置計時單元，通過控制繼電器組的接通時間來控制凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度，進(jìn)一步控制帶狀床墊的上下移動距離。所述帶狀床墊的兩端面設(shè)有護(hù)板，下底面設(shè)置了硬質(zhì)底板。所述壓力傳感器為薄膜式壓力傳感器，設(shè)在床墊的臀部、肩部和頭部區(qū)域，在感測區(qū)域內(nèi)設(shè)置整排壓力傳感器，并延伸到床的兩側(cè)，所述頭部區(qū)域的壓力傳感器能確保頭部的枕后點、頸后四點、側(cè)臥耳旁點和側(cè)頸屈曲點在傳感器的監(jiān)測范圍之內(nèi)。所述帶狀床墊的材質(zhì)外層為乳膠，內(nèi)層為蕎麥皮。所述床墊的腰部區(qū)域也是由多個帶狀床墊組成的，并設(shè)置了對應(yīng)的高度調(diào)節(jié)裝置。
[0008]本發(fā)明有如下積極效果:本發(fā)明的床墊將床墊和枕頭一體化，并且高度可調(diào)，適合不同的人群對與枕高的要求，也同時適合一個人側(cè)臥和仰臥對于枕高的不同要求。對于脊椎患者，通過調(diào)節(jié)適合的高度，幫助恢復(fù)脊椎曲線；對于經(jīng)常低頭或仰頭工作的人群，則可以防止脊椎。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】壓力傳感器的布置方案；
圖2為本發(fā)明【具體實施方式】頸后四點和側(cè)頸屈曲點的位置圖；
圖3為本發(fā)明【具體實施方式】枕后點和側(cè)臥耳旁點的位置圖；
圖4為本發(fā)明【具體實施方式】不同枕芯頭部受力分布折線圖；
圖5為本發(fā)明【具體實施方式】人體仰臥時背部曲線圖；
圖6為本發(fā)明【具體實施方式】床墊的底面結(jié)構(gòu)圖；
圖7為本發(fā)明【具體實施方式】床墊的上表面結(jié)構(gòu)圖；
圖中，1.側(cè)頸屈曲點；2.頸后四點3.枕后點4.側(cè)臥耳旁點5.凸輪6.橫桿7.從動齒輪8.床架9.底板10.護(hù)板11.帶狀床墊。
【具體實施方式】
[0010]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0011]本發(fā)明的主要思路是:本發(fā)明的床墊在頭枕區(qū)域為活字排版模塊化結(jié)構(gòu)，該區(qū)域由若干個小的帶狀區(qū)域組成，每個小的帶狀區(qū)域的底部設(shè)有凸輪5等使頭枕區(qū)域高度可調(diào)的機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)凸輪5轉(zhuǎn)動，使整個頭枕區(qū)域高度可調(diào)。
[0012]1.睡姿的鑒別(壓力)
一般在側(cè)臥時，枕頭的高度應(yīng)與自己的拳頭高一致，而當(dāng)選擇側(cè)臥時，枕高應(yīng)與肩高一致，從而保持頸椎正常的生理曲線。由于仰臥和側(cè)臥時，人體與枕頭的接觸面積不一致，各處的壓力也不一致，因此，可以通過壓力判斷睡眠者的睡姿。
[0013]在睡眠中，對于檢測肩部、臀部、腿部和頭部的壓力系統(tǒng)，睡姿的變化對腿部的壓力大小改變幾乎不大，本發(fā)明主要采集睡眠者的頭部、肩部和臀部的壓力數(shù)據(jù)。如圖1，為本發(fā)明壓力傳感器的布置方案，考慮到體形的大小差異和睡眠中位置的變化，在感測區(qū)域內(nèi)設(shè)置兩排壓力傳感器，并延伸到床的兩側(cè)，保證了傳感器密度的要求，本發(fā)明的壓力傳感器采用薄膜壓力傳感器。具體的，在肩部和臀部各設(shè)置了兩排壓力傳感器，在頭部設(shè)置兩至三條壓力傳感器，能保證頭部的枕后點3、頸后四點2、側(cè)臥耳旁點4和側(cè)頸屈曲點I在傳感器的監(jiān)測范圍之內(nèi)。
[0014]其中，枕后點3為腦后部最凸起隆凸點，頸后四點2分布于頸部彎曲率最大處即第四、五頸椎結(jié)節(jié)點，側(cè)臥耳旁點4為側(cè)臥位時，耳廓上部后斜約30度的2cm處的與顴骨間連接的一個部位，該點是平時習(xí)慣性側(cè)臥并能夠經(jīng)常受壓的地方，側(cè)頸屈曲點1，側(cè)臥位時頸部與枕頭的屈曲貼合點，如圖2和3，為本發(fā)明的側(cè)頸屈曲點1、頸后四點2、枕后點3、側(cè)臥耳旁點4的位置布置圖。
[0015]具體的，本發(fā)明就多種不同的枕芯就頭部四個部位進(jìn)行了壓力監(jiān)測，繪制了各測試點壓力的分析圖，如圖4，由圖可以看出，同一枕芯條件下，側(cè)臥時各處的受壓明顯比仰臥小，也即舒適度高，側(cè)臥耳旁點4的壓力稍微高于側(cè)頸屈曲點1，但是相差不大，而枕后點3明顯高于側(cè)臥時各處的受壓情況，但比頸后四點2的受壓小。由這四個部位的受壓情況可以看出，側(cè)臥和仰臥時，各處的受壓情況有較大的區(qū)別，因此，可以就壓力來區(qū)分睡臥時的睡姿。
[0016]本發(fā)明對睡姿的識別是通過建立睡姿模型算法，該模型是基于統(tǒng)計模式識別技術(shù)。首先，針對每種睡姿，統(tǒng)計各傳感器的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)分類，計算每種類別下的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的個數(shù)。所有樣本數(shù)據(jù)中分為受力數(shù)據(jù)和未受力數(shù)據(jù)，然后再將受力數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，分為多個數(shù)量級，保證每個小類別的數(shù)據(jù)數(shù)量基本一致；最后，計算相應(yīng)的影響因子，建立睡眠者的個性化睡姿模型，影響因子表示傳感器受力在不同類別時對睡姿檢測提供的影響度。影響因子的計算可以是分布在該類別的數(shù)據(jù)個數(shù)在總的個數(shù)中的比例，也即總的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的個數(shù)。
[0017]具體的，在進(jìn)行睡姿識別時，獲取測試數(shù)據(jù)