[發明專利]基于自適應調節防打鼾防落枕的智能枕頭及其使用方法

有效

• 申請號: 202010140087.8
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111281642B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉今越;張興;賈曉輝;王乾;魯永紅;徐博達;馬天洢
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61F5/56
• 分類號: A61F5/56;A47G9/10;G05D16/20;A61B5/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種基于自適應調節防打鼾防落枕的智能枕頭，該枕頭包括智能枕頭主體部分、柔性壓力傳感器枕巾、驅動控制系統以及配套手機端app；其特征在于，

所述驅動控制系統包括第一控制板、第二控制板、多個電磁閥、預留管路、氣泵及電源，第一控制板與氣泵及各個電磁閥連接，電源用于氣泵及第一控制板和第二控制板供電；第一控制板和第二控制板相互通信，同時第一控制板通過Wi-Fi模塊與配套手機端app通信；第二控制板連接鼾聲采集裝置；

所述智能枕頭主體部分包括枕頭外殼、安裝在枕頭內部的多個活動氣囊，枕頭外殼大體形狀呈S形，在所有氣囊為未充氣狀態下符合人體頭頸生理曲線；

枕頭外殼內包括頸部區域、頭部區域及功能裝置區，頸部區域位于枕頭的下部區域，頭部區域位于枕頭的中部區域，功能裝置區位于枕頭的上部區域，頭部區域設置由多個三角形狀氣囊構成的長方體狀頭部大氣囊，每個三角形底邊的尺寸不大于人腦最大直徑的一半；頸部區域設置由多個矩形狀氣囊構成的長條狀頸部大氣囊；

功能裝置區內開有用于容納相關設備的通道，通道外由側壁通道擋板封閉，其中氣泵、電源、電磁閥、預留管路、第一控制板均位于功能裝置區，三角形狀氣囊位于頭部區域，矩形狀氣囊、鼾聲采集裝置和第二控制板位于頸部區域；

每個三角形狀氣囊均相應連接一對串聯的電磁閥，每個矩形狀氣囊均相應連接一對串聯的電磁閥；第一控制板的動作信號通過串口驅動電磁閥進行相位變換，實現相應氣囊的充放氣；

所述柔性壓力傳感器枕巾鋪滿整個枕頭上方，由橫向導電布與縱向導電布交叉而成，每個重疊部分為一個電容單元，柔性壓力傳感器枕巾有兩個接口，一個連接到枕頭功能裝置區的第一控制板，另一個連接到頸部區域的第二控制板；第一控制板用于收集壓力信號、控制各個電磁閥以及搭載Wi-Fi模塊將信息傳遞到手機上，第二控制板用于釋放激勵信號并搭載鼾聲采集裝置來采集鼾聲；

智能枕頭的工作方法的步驟是：

第一步、狀態判斷：

由于平板電容原理，頭部壓迫柔性壓力傳感器枕巾的位置處電容信號改變，通過第二控制板釋放激勵信號，將激勵后的電容信號傳遞給第一控制板，由此采集到頭部及頸部位置信息及壓力大小，在正常運行下，預先設定臥躺時最低頭部壓力閾值及最低頸部壓力閾值和臥躺時頭部及頸部有效面積閾值，若采集到的壓力數據不大于臥躺時最低頭部壓力閾值或最低頸部壓力閾值，或者壓力傳感器處于最低壓力10％的面積小于臥躺時頭部及頸部有效面積閾值，記為狀態1，此時數據采集模式以低頻低耗模式進行數據收集，實現無人使用或有人但非使用狀態時低耗休眠狀態；否則采集到的壓力數據大于臥躺最低頭部壓力閾值及最低頸部壓力閾值，同時壓力傳感器處于最低壓力10％的面積不小于臥躺頭部及頸部有效面積閾值，即可判定使用者頭部已臥躺于枕頭上，記為狀態2，數據采集模式調節為正常使用模式；

第二步、睡姿檢測、調整頭部及頸部區域：

在狀態2下，時刻檢測使用者的壓強變動幅度，若壓強在10s內變動幅度不大于30％，則將當前壓力分布狀態設為正常使用狀態；

再在此正常臥躺狀態下，采集柔性壓力傳感器枕巾上的橫縱單元上不同的壓力值，對壓力值進行卡爾曼濾波處理，定位出使用者頭部及頸部位置，提取出頭部及頸部處的壓力數據和有效面積數據；

以頸部區域的沿頸部方向的面積平分線作為劃分線，將頭部面積分為area?1與area2,其中area1area2；若area2/area140％，且頭部壓力大于設定的睡姿閾值，則判定為側臥狀態；若area2/area1≥40％，或頭部壓力小于設定的睡姿閾值，則判定為仰臥狀態；依據睡姿狀態是仰臥狀態還是側臥狀態，將相應的預設的頸部仰臥壓力閾值或頸部側臥壓力閾值賦值給標準頸部壓力閾值；

在正常使用狀態下，將頸部位置當前壓力值與通過睡姿狀態確定的標準頸部壓力閾值進行對比，若相似度低于80％，則通過第一控制板控制電磁閥進行相應矩形狀氣囊的充放氣控制，直至相似度高于80％，以此保持頸部壓力穩定，防止落枕發生；

同時通過第二控制板中加載的鼾聲分類檢測程序，對周圍環境的聲音進行分析判斷使用者是否打鼾，在判斷是的情況下，依據壓力分布中頭部區域的位置情況，通過第一控制板對相應電磁閥進行相位轉換來控制使用者頭部下方的三角形狀氣囊的充放氣情況，使得使用者頭部傾斜角度來改善打鼾現象。

2.根據權利要求1所述的智能枕頭，其特征在于，柔性壓力傳感器枕巾可拆卸，用于采集睡眠者枕頭上壓力大小。