一种基于3D打印的颈椎枕的制作方法

本实用新型涉及颈椎枕，具体涉及一种基于3d打印的颈椎枕。

背景技术：

在日常生活中，枕头是非常重要的床上用品，用于睡眠中支撑颈椎和头部，枕头是影响睡眠质量的关键因素之一。

目前市面上枕头的主要材质有荞麦枕、羽绒枕、记忆棉枕、乳胶枕等，绝大部分都是批量化生产，形状相对固定；而不同的人有不同的颈椎曲度，而且在仰卧和侧卧方向上颈椎曲度也不同，枕头太高、太低或者形状不匹配个体的颈椎曲度，都不利于睡眠及颈椎健康；而且传统的荞麦枕、羽绒枕、记忆棉枕、乳胶枕的枕芯都难以清洗，使用时间长了容易滋生细菌。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，软硬可调，与颈椎贴合度高的基于3d打印的颈椎枕。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：本基于3d打印的颈椎枕，包括包覆层和填充密度为10％～90％的填充体，所述填充体位于包覆层内，且所述包覆层与填充体一体成形，所述填充体为以下任意一种或组合：

1)线性填充体；

2)波浪式填充体；

3)圆形填充体；

4)椭圆填充体；

5)蜂窝状填充体。

优选的，所述颈椎枕包含仰卧区和侧卧区，所述仰卧区和侧卧区之间通过过渡区连接；在与颈椎枕的轴线平行的同一截面中，所述仰卧区的高度小于侧卧区的高度。

优选的，所述颈椎枕包含仰卧区和侧卧区；在与颈椎枕的轴线平行的同一截面中，所述仰卧区的高度与侧卧区的高度相等。

优选的，当所述颈椎枕的上部填充体和下部填充体相同时，上部填充体的填充密度小于下部填充体的填充密度。

优选的，当所述颈椎枕的上部和下部的填充密度相等时，所述颈椎枕的上部填充体为线性填充体或波浪式填充体，所述颈椎枕的下部填充体为圆形填充体或椭圆填充体或蜂窝填充体。

优选的，所述颈椎枕的上部硬度小于下部硬度。

优选的，所述颈椎枕采用柔性材料或半刚性材料制成。

优选的，所述柔性材料为硬度小于或等于邵氏硬度92a的弹性材料；所述半刚性材料为硬度大于邵氏硬度92a的弹性体材料或尼龙11或尼龙12材料。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点：

1、本实用新型的基于3d打印的颈椎枕可通过调整填充体的填充密度及选择适当类型的填充体来调整软硬度，从而满足使用的需求。

2、本实用新型的基于3d打印的颈椎枕中将包覆层和填充体一体成形，方便颈椎枕的加工制作。

3、本实用新型的基于3d打印的颈椎枕为基于3d打印技术制成，可根据使用者的颈椎曲度个性化定制，提高了颈椎枕与颈椎的贴合度，利于睡眠及颈椎健康。

4、本实用新型的基于3d打印的颈椎枕采用不亲水的弹性和半刚性高分子材料制成，方便清洗，减少细菌滋生。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的基于3d打印的颈椎枕的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的基于3d打印的颈椎枕的正视图。

图3是图2中b-b剖面处第n打印层的填充体的结构示意图。

图4是图2中a-a剖面处第n打印层的填充体的结构示意图。

图5是图2中c-c剖面处第n打印层的填充体的结构示意图。

图6是图2中b-b剖面处第n+1打印层的填充体的结构示意图。

图7是图2中a-a剖面处第n+1打印层的填充体的结构示意图。

图8是图2中c-c剖面处第n+1打印层的填充体的结构示意图。

图9是图2中b-b剖面处第n与第n+1打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图10是图2中a-a剖面处第n与第n+1打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图11是图2中c-c剖面处第n与第n+1打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图12是本实用新型实施例2其中一个侧卧区第n打印层的结构示意图。

图13是本实用新型实施例2仰卧区处第n打印层的结构示意图。

图14是本实用新型实施例2另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图15是本实用新型实施例3其中一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图16是本实用新型实施例3仰卧区处剖面的结构示意图。

图17是本实用新型实施例3另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图18是本实用新型实施例4其中一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图19是本实用新型实施例4仰卧区处第n打印层的结构示意图。

图20是本实用新型实施例4另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图21是本实用新型实施例6的基于3d打印的颈椎枕的结构示意图。

图22是本实用新型实施例6的基于3d打印的颈椎枕的正视图。

图23是图22中e-e剖面处第n打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图24是图22中d-d剖面处第n打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图25是图22中f-f剖面处第n打印层叠加后的填充体的结构示意图。

图26是本实用新型实施例7其中一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图27是本实用新型实施例7仰卧区处第n打印层的结构示意图。

图28是本实用新型实施例7另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图29是本实用新型实施例8其中一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图30是本实用新型实施例8仰卧区处第n打印层的结构示意图。

图31是本实用新型实施例8另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图32是本实用新型实施例9另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

图33是本实用新型实施例9仰卧区处第n打印层的结构示意图。

图34是本实用新型实施例9另一个侧卧区处第n打印层的结构示意图。

其中，1为仰卧区，2为侧卧区，3为过渡区，4为包覆层，5为填充体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1至图11所示的基于3d打印的颈椎枕，在功能上，所述颈椎枕分为仰卧区和侧卧区，所述仰卧区和侧卧区之间通过过渡区连接；在与颈椎枕的轴线(此轴线为颈椎枕的长度方向的轴线)平行的同一截面中，所述仰卧区的高度小于侧卧区的高度。颈椎枕的仰卧区的截面曲线形状贴合使用者仰卧时颈部和头部的生理曲线，颈椎枕侧卧区的截面曲线形状贴合使用者侧卧时颈部和头部的生理曲线。

颈椎枕由3d打印而成，使用的3d打印技术类型为fdm(熔融层积技术)，使用硬度为邵氏90a的tpu(热塑性聚氨酯)材料制成。

在结构上，颈椎枕包括包覆层和填充密度为10％～90％的填充体，所述填充体位于包覆层内，且所述包覆层与填充体一体成形。本实施例中填充体采用线性填充体，如图3至图11所示，填充直线与颈椎枕的高度方向呈45°夹角，且第n层与第n+1层填充直线的夹角为90°，相交呈网格状结构，即交叉的线性填充体，仰卧区和侧卧区的填充密度比例均为30％。

填充直线与颈椎枕的高度方向呈45°夹角，此设计有利于在使用时可产生压缩形变，而第n层与第n+1层填充直线的夹角为90°的网格状结构，则可避免单向形变，并且有利于压力释放后的形变恢复。

在实际应用时，3d打印的颈椎枕制作分三步进行：

第一步：使用以下方法中的一种或多种获取或模拟使用者仰卧状态和侧卧状态下的颈部及头部的生理曲线：

1)手工测量，获取使用者仰卧状态和侧卧状态颈部及头部的生理曲线；

2)使用者在站立并平视前方状态下，从背后正对着使用者拍摄肩部到头部的照片，从两侧拍摄肩部到头部的照片，然后将照片合成，形成使用者肩部、颈部及头部的三维轮廓，进一步获取颈部及头部的生理曲线；

3)使用者在站立并平视前方状态下，利用三维扫描仪对使用者进行肩部、颈部及头部进行三维扫描，获取使用者肩部、颈部及头部的三维轮廓，进一步获取颈部及头部的生理曲线；

4)利用ct扫描，更精准获取使用者颈部及头部内部骨骼的生理曲线。

第二步：利用已获取的使用者仰卧时的颈部及头部的生理曲线构建颈椎枕仰卧区的形状，利用已获取的使用者侧卧时的颈部及头部的生理曲线构建颈椎枕侧卧区的形状。

第三步：使用上述的3d打印技术类型、材料及填充结构打印成型，打印时沿颈椎枕长度方向逐层打印叠加。

实施例2

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:如图12至图14所示，仰卧区和侧卧区处均采用圆形填充体，仰卧区和侧卧区处的填充体的填充密度比例均为25％。

本实施例采用圆形填充体，比实施例1的交叉线性填充体有更高的支撑刚性，所以可降低填充密度比例，节省材料用量。

实施例3

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:如图15至图17所示，仰卧区和侧卧区处的填充体均采用蜂窝状填充体，仰卧区和侧卧区处的蜂窝状填充体的填充密度均为30％，采用硬度为邵氏90a的tpee(聚酯弹性体)材料。

本实施例的蜂窝状填充体比实施例1的交叉的线性填充体有更高的支撑刚性，相同硬度的tpee材料比tpu材料有更高的模量，所以本实施例比实施例1有更高的支撑刚性。

实施例4

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:如图18至图20所示，

在高度方向上，位于上半部分的填充体的填充密度为20％，位于下半部分的填充体的填充密度为40％。

本实施例中仰卧区和侧卧区处下半部分填充密度高于上半部分，即颈椎枕的下半部分的刚性高于上半部分的刚，其目的在于为整个颈椎枕提供一个稳定的底部，提高颈椎枕的使用寿命，而上半部分降低了填充密度比例，可提供更柔软的触感。

实施例5

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:颈椎枕分为上、下两部分，且填充体采用交叉的线性填充体，填充密度均为30％，但上半部分采用硬度为邵氏90a的tpu(聚氨酯)材料打印，下半部分采用尼龙11材料打印。

本实施例中尼龙11的刚性高于90a的tpu材料，所以颈椎枕下半部分的刚性和稳定性高于上半部分。

实施例6

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:如图21至图25所示，颈椎枕两侧的侧卧区与中间仰卧区在同一轴线的截面上高度相同，此时，侧卧区与仰卧区之间不需要使用过渡区。仰卧区处的填充密度比例为30％，侧卧区处的填充密度比例为50％。

本实施例颈椎枕的侧卧区与中间仰卧区的在同一轴线的截面上高度相同，但填充刚性不同，侧卧区填充刚性高于仰卧区。同时本实施例侧卧区的填充刚性高于仰卧区，即侧卧区被压缩的距离小于仰卧区，能在使用者侧卧时提供较好的颈部和头部支撑，同时避免使用者在翻身时由于颈椎枕的仰卧区与侧卧区高度差异产生不适感。

实施例7

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:图26至图28所示，颈椎枕两侧的侧卧区与中间仰卧区在同一轴线的截面上高度相同，此时，侧卧区与仰卧区之间不需要使用过渡区。仰卧区处的填充体采用波浪式填充体，其中波浪式填充体中的波浪状曲线的中心线垂直于颈椎枕底部，填充密度为30％；侧卧区采用交叉的线性填充体，填充密度为30％。

本实施例颈椎枕的仰卧区采用波浪式填充体，波浪状曲线的支撑刚性低于交叉的线性填充体，能提供更大的形变空间，实现更柔软的触感。

实施例8

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例7:图29至图31所示，颈椎枕两侧的侧卧区与中间仰卧区在同一轴线的截面上高度相同，其中侧卧区与仰卧区均分为上、下两部分，侧卧区与仰卧区的下半部分处的填充体均采用蜂窝状填充体，填充密度均为30％。仰卧区的上半部分采用波浪式填充体，波浪式填充体的波浪状曲线的中心线垂直于颈椎枕的底部，填充密度为30％，侧卧区的上半部分采用交叉的线性填充体，填充密度为30％，从而能提供更稳定的颈椎枕底部。

实施例9

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例7:图32至图34所示，颈椎枕两侧的侧卧区与中间仰卧区在同一轴线的截面上高度相同，侧卧区分为上下两部分，侧卧区的下半部分处的填充体采用蜂窝状填充体，填充密度为45％，侧卧区的上半部分处的填充体采用交叉的线性填充，填充密度为45％，而仰卧区处采用交叉的线性填充，填充密度为30％。这保证舒适性及稳定性的情况，简化了打印加工制作。

实施例10

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:颈椎枕的填充体采用交叉式的线性填充体。在高度方向上，位于上半部分的填充体填充密度为10％，而位于下半部分的填充体的填充密度为90％。此利用较软的上半部件提供舒适性，再采用较硬的底部提供稳定性。

实施例11

本实施例的基于3d打印的颈椎枕除以下技术特征外同实施例1:

本实施例的颈椎枕仅有仰卧区，采用硬度为邵氏75a的光固化pu材料，使用的3d打印技术类型为dlp(面光源光固化3d打印技术)。

本实施例采用更低硬度的弹性体材料打印，舒适感更强，仅有仰卧区部分，长度较短，适合充当沙发头部靠枕以及汽车座椅头部靠枕等场景使用。

上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。