专利名称：自动变形保健枕的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种床上用品一枕头。
背景技术：
目前，公知的枕头均为充填物枕芯外套枕套形式，它们的共同特征是或者不能变形或只能微小变形，或者只可被动变形但形变受限，而又是枕用者本人所不能为的。对于可波动变形的，尽管可以通过双手按压、捧挤，来调整枕芯形状，但还是远远不能满足枕用者健康睡姿的要求。当枕用者仰卧时，枕头不能被压得如所希望的足够低；而枕用者侧卧时， 又不能被鼓起如所希望的足够高。久而久之，以颈椎变形为主要根源的多种疾病隐患逐渐积累，造成了颈椎、脊椎、腰、背、四肢等的各种不适或病症。因此，为从根源上消除上述病因，必须改善当前枕睡方式。这就需要改造当前供睡眠者枕用的枕头，即让枕头的形状或高度随着枕用者的不同睡姿，自动地按睡姿希望而同步变化。
发明内容
为实现枕头的形状或高度随着枕用者的不同睡姿，自动地按睡姿希望而同步变化，不断地调整枕用者的的头、颈受压程度，即保持睡眠者枕压部位舒适的状态，本发明提供一种自动变形保健枕。它采用压控开关-伺服阀控制方式，通过压力控制系统，对枕芯的不同气囊进行充、放气恒压变形控制。自动变形保健枕的枕芯主体由前气囊、后气囊、前气管、后气管、控制盒和电源线构成。前、后气囊平布包裹在枕芯的衬瓤夹层中，分别通过前、 后气管与控制盒内的前、后伺服阀相通；控制盒内装配有控制装置、压力传感器、伺服阀和加压泵；控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是以压控开关-伺服阀控制方式，利用压力感知的压力信号和给定的舒适度信号， 通过由信号比较放大、处理、变换、驱动放大、执行单元组成的控制系统，对枕芯的两个不同气囊进行充、放气恒压变形控制。自动变形保健枕的枕芯主体由前气囊、后气囊、前气管、后气管、控制盒和电源线构成。前、后气囊平布包裹在枕芯的衬瓤夹层中，分别通过前、后气管与控制盒内的前、后电气伺服阀相通；控制盒内装配有控制装置、压力传感器、电气伺服阀和加压泵；控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源。在控制盒内，前、后气管的阀前盒内段分别安装有前、后压力传感器；前、后电气伺服阀各通过前、后气管的阀后段与高压管连通，高压管与加压泵的高压输出口连通；加压泵的低压输出口连通有低压管；在高压管和低压管之间，有安全阀并联贯通。在加压泵的近输出口处，由安全阀将高压管与低压管相贯联，用以发生过压时，从高压管向低压管泄压。在前、后气管阀后段与高压管的连通处，再连通一泄压管，该泄压管通过泄压电气伺服阀分为受控段与放空段。
前压力传感器的压力信号通过前压力传感信号端引入到前压力信号放大、处理单元，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号输出。后压力传感器的压力信号通过后压力传感信号端引入到后压力信号放大、处理单元经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号输出。前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元均由比较、运算、放大电路和光耦分离电路组成。在前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元中，压力传感信号端连接到运算放大器的正向输入端；运算放大器的输出端通过分离电位器与下拉光耦的二极管和上提光耦的二极管连接，再分别以下拉光耦和上提光耦的输出端构成前压力低值信号端和前压力高值信号端。前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端和前压力高值信号端引入到前电气伺服阀驱动单元，经处理、放大后，形成前电气伺服阀驱动信号输出。后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端和后压力高值信号端引入到后电气伺服阀驱动单元，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号输出。前电气伺服阀驱动单元和后电气伺服阀驱动单元均由或门处理电路和运算放大电路组成。前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端和后压力低值信号端引入到继电器驱动单元，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，驱动固体继电器动作。当前(或后)气囊压力低于低限值，而后(或前)气囊压力处于高、低限值之间时， 前(或后)压力传感信号通过前(或后)压力传感信号端子，经前(或后)压力信号放大、 处理单元的放大、处理，形成升高的前(或后)压力低值信号，而后(或前)压力低值信号仍为零值或低于阈值状态，该信号经电气伺服阀驱动单元处理、放大，控制前(或后)电气伺服阀开通，而后(或前)电气伺服阀保持关断；同时，升高的前(或后)压力低值信号通过其压力低值信号端送入继电器驱动单元，经继电器驱动单元的处理、放大，驱动继电器， 接通开启加压泵电动机，带动加压泵为高压管加压。高压管压力升高一前(或后)气囊压力升高一前(或后)气囊膨起；当前(或后)气囊压力达到或高于低限值时，前(或后)压力传感信号通过前(或后)压力信号放大、处理单元的放大、处理，形成零值或低于阈值的前(或后)压力低值信号，该信号不能开启前(或后)电气伺服阀驱动单元一控制前(或后)电气伺服阀关断，保持系统当前压力和气囊形态；同时，零值或低于阈值的前、后压力低值信号不能开启继电器驱动单元一继电器关断一加压泵关停。当前(或后)气囊压力高于高限值，而后(或前)气囊压力处于高、低限值之间时， 前(或后)压力传感信号通过前(或后)压力传感信号端子，经前(或后)压力信号放大、 处理单元的放大、处理，形成升高的前(或后)压力高值信号，而后(或前)压力高值信号仍为零值或低于阈值状态，该信号经前电气伺服阀驱动单元处理、放大，控制前(或后)电气伺服阀开通，而后(或前)电气伺服阀保持关断；同时，降低的前(或后)压力低值信号通过其压力低值信号端送入继电器驱动单元，经继电器驱动单元的处理、放大，控制泄压电气伺服阀开通，使得高压管通过泄压电气伺服阀泄压。高压管压力降低一气管压力降低一前(或后)气囊压力降低一前(或后)气囊收落；当前(或后)气囊压力降低达到或低于高限值时，前(或后)压力传感信号通过前(或后)压力信号放大、处理单元的放大、处理，形成零值或低于阈值的前(或后)压力高值信号，该信号不能开启电气伺服阀驱动单元一控制电气伺服阀关断，保持系统当前压力和气囊形态。本发明的有益效果是在实现枕头面在按舒适度需要调整高度的同时，可根据枕面受压情况自动地改变形状，从而使枕睡者毫无忧虑地变换睡姿，即彻底消除了由于枕头形态不能与睡姿同步变化而导致各种疾病的源头。另外，由于系统整洁、结构简单而极易标准化，可以以不同形式，作为医院、家庭等床上用品的配套，予以批量生产。
下面结合附图所示的实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的一个实施例——自动变形保健枕的整体构成示意图。图2是自动变形保健枕结构的A-A向剖视图。图3是自动变形保健枕的气动控制系统结构图。图4是自动变形保健枕的控制系统电路接线图。图5是自动变形保健枕工作过程的侧卧睡姿状态示意图。图6是自动变形保健枕工作过程的仰卧睡姿状态示意图。在图1 4所示的本发明结构图中1.前气囊，2.后气囊，3.前气管，4.后气管， 5.控制盒，5. a.电源开关，5. b.舒适度调节器，6.电源线。在图3 4所示的自动变形保健枕控制系统结构图中5.1.前压力传感器， 5.2.后压力传感器，5. 3.前电气伺服阀，5. 4.后电气伺服阀，5. 5.低压管，5. 6.高压管， 5.7.安全阀，5.8.加压泵，5. 9.泄压电气伺服阀；vx为泄压驱动信号端，g为信号接地端，M 为电动机，Ee为执行电源正极端，V1为前电气伺服阀驱动信号端，V2为后电气伺服阀驱动信号端，S1为前压力传感信号端，S2为后压力传感信号端，为前舒适度调节给定端，为后舒适度调节给定端。在图4所示的自动变形保健枕的控制系统电路接线图中SC1为前压力信号放大、 处理单元，SC2为后压力信号放大、处理单元，为前压力低值信号端为前压力高值信号端，％为后压力低值信号端，1 为后压力高值信号端，VDl为前电气伺服阀驱动单元，VD2为后电气伺服阀驱动单元，JDr为继电器驱动单元，Pe为继电器驱动限流端，P0为继电器驱动信号端，J为固体继电器，J-I为继电器常开接点，UPS为工作电源变换单元。在图2所示的自动变形保健枕结构的A-A向剖视图和图5、6所示的自动变形保健枕工作过程示意图中由不规则黑点填充的图形区域为枕芯的衬瓤。
具体实施例方式在图1所示的自动变形保健枕整体构成示意图和图2所示的自动变形保健枕结构 A-A向剖视图中自动变形保健枕的枕芯主体由前气囊1、后气囊2、前气管3、后气管4、控制盒5和电源线6构成。控制盒5的正面装配有电源开关5. a和舒适度调节器5. b。电源开关5. a为双刀双位按键式开关；舒适度调节器5. b为同轴双联电位器。前气囊1、后气囊 2平布包裹在枕芯的衬瓤夹层中，分别通过前气管3、后气管4与控制盒5贯通。在图1所示的自动变形保健枕整体构成示意图和图3所示的自动变形保健枕气动控制系统结构图中前气囊1、后气囊2分别通过前气管3、后气管4与控制盒5内的前电气伺服阀5. 3、后电气伺服阀5. 4相通；控制盒5内装配有控制装置、前压力传感器5. 1、后压力传感器5. 2、前电气伺服阀5. 3、后电气伺服阀5. 4，加压泵5. 8和泄压电气伺服阀5. 9。在控制盒5内，前气管3、后气管4的阀前盒内段分别安装有前压力传感器5. 1、后压力传感器 5. 2 ；前压力传感器5. 1以前压力传感信号端S1和信号接地端g作为压力信号输出端，后压力传感器5. 2以后压力传感信号端S2和信号接地端g作为压力信号输出端；前电气伺服阀 5. 3、后电气伺服阀5. 4各通过前气管3、后气管4的阀后段与高压管5. 6连通，高压管5. 6 与加压泵5. 8的高压输出口连通。在前气管3、后气管4阀后段与高压管5. 6的连通处，再连通一泄压管，该泄压管通过泄压电气伺服阀5. 9分为受控段与放空段。在图3所示的自动变形保健枕气动控制系统结构图中加压泵5. 8的低压输出口连通有低压管5. 5，低压管5. 5的另一端接有空气过滤器；在加压泵5. 8的近输出口处，高压管5. 6和低压管5. 5之间，由安全阀5. 7将高压管5. 6 与低压管5. 5相贯联，用以发生过压时，从高压管5. 6向低压管5. 5泄压。泄压电气伺服阀 5. 9以泄压驱动信号端Vx和信号接地端g作为泄压驱动信号输入端。加压泵5. 8采用微型打气泵；前电气伺服阀5. 3、后电气伺服阀5. 4和泄压电气伺服阀5. 9均采用微型负开口单边双通电气伺服阀。在图3所示的自动变形保健枕气动控制系统结构图和图4所示的自动变形保健枕的控制系统电路接线图中控制盒5内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线6引入市电电源。在控制盒5 内，压力信号处理控制电路包括前压力信号放大、处理单元SCl和后压力信号放大、处理单元SC2，伺服阀驱动电路包括前电气伺服阀驱动单元VDl和后电气伺服阀驱动单元VD2，加压泵控制执行电路包括继电器驱动单元JDr、固体继电器J和加压泵5. 8的电动机M,工作电源电路包括工作电源变换单元UPS和电源开关5. a。前压力传感器5. 1通过前压力传感信号端S1和信号接地端g与前压力信号放大、处理单元SCl连接，后压力传感器5. 2通过后压力传感信号端&和信号接地端g与后压力信号放大、处理单元SC2连接；同轴双联电位器即舒适度调节器5. b的一联动臂端和零阻端均连接到前压力信号放大、处理单元SCl的前舒适度调节给定端rel，同轴双联电位器即舒适度调节器5. b的另一联动臂端和零阻端均连接到后压力信号放大、处理单元SC2的后舒适度调节给定端re2，同轴双联电位器即舒适度调节器5. b的各联高阻端均连接到信号接地端g ；前压力信号放大、处理单元SCl通过前压力低值信号端和前压力高值信号端Id1与前电气伺服阀驱动单元VDl连接；后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端％和后压力高值信号端Id2与后电气伺服阀驱动单元VD2连接；同时，前压力信号放大、处理单元SCl通过前压力低值信号端 和前压力高值信号端h，后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端％和后压力高值信号端Iv均连接到继电器驱动单元JDr ；前电气伺服阀5. 3的电磁线圈通过前电气伺服阀驱动信号端V1和执行电源正极端Ee与前电气伺服阀驱动单元VDl连接，后电气伺服阀5. 4的电磁线圈通过后电气伺服阀驱动信号端V2和执行电源正极端艮与后电气伺服阀驱动单元 VD2连接；泄压电气伺服阀5. 9的电磁线圈通过泄压驱动信号端Vx和信号接地端g与继电器驱动单元JDr连接；继电器驱动单元JDr通过继电器驱动限流端Pe和继电器驱动信号端 P0与固体继电器J连接；固体继电器J的继电器常开接点J-I与加压泵5. 8的电动机M相串联，该串联支路跨接在电源开关5. a的两输出接点之间；工作电源变换单元UPS的两市电输入端跨接在电源开关5. a的两输出接点之间。前压力传感器5. 3的压力信号通过前压力传感信号端V1引入到前压力信号放大、 处理单元SCl，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号，通过前压力低值信号端％和前压力高值信号端bi输出。后压力传感器5. 4的压力信号通过后压力传感信号端V2引入到后压力信号放大、处理单元SC2，经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号，通过后压力低值信号端％和后压力高值信号端1 输出。前压力信号放大、处理单元SCl和后压力信号放大、处理单元SC2均由比较、运算、 放大电路和光耦分离电路组成。前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端％和前压力高值信号端bjl入到前电气伺服阀驱动单元VD1，经处理、放大后，形成前电气伺服阀驱动信号，通过前电气伺服阀驱动信号端V1输出。后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端 和后压力高值信号端1 引入到后电气伺服阀驱动单元VD2，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号，通过后电气伺服阀驱动信号端V2输出。前电气伺服阀驱动单元VDl和后电气伺服阀驱动单元VD2均由或门处理电路和运算放大电路组成。前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端％和后压力低值信号端 弓丨入到继电器驱动单元JDr，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，通过继电器驱动信号端P。输出到固体继电器J控制端，驱动固体继电器J动作。
权利要求
1.一种自动变形保健枕，其特征是以压控开关-伺服阀控制方式，利用压力感知的压力信号和给定的舒适度信号，通过由信号比较放大、处理、变换、驱动放大、执行单元组成的控制系统，对枕芯的两个不同气囊进行充、放气恒压变形控制；自动变形保健枕的枕芯主体由前气囊、后气囊、前气管、后气管、控制盒和电源线构成； 前气囊、后气囊平布包裹在枕芯的衬瓤夹层中，分别通过前气管、后气管与控制盒内的前电气伺服阀、后电气伺服阀相通；控制盒内装配有控制装置、压力传感器、电气伺服阀和加压泵；控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线弓丨入市电电源；在控制盒内，压力信号处理控制电路包括前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元，伺服阀驱动电路包括前电气伺服阀驱动单元和后电气伺服阀驱动单元，加压泵控制执行电路包括继电器驱动单元、固体继电器和加压泵的电动机，工作电源电路包括工作电源变换单元和电源开关。
2.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是在控制盒内，前气管、后气管的阀前盒内段分别安装有前压力传感器、后压力传感器；前电气伺服阀、后电气伺服阀各通过前气管、后气管的阀后段与高压管连通，高压管与加压泵的高压输出口连通；加压泵的低压输出口连通有低压管；在高压管和低压管之间，有安全阀并联贯通。
3.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是在加压泵的近输出口处，由安全阀将高压管与低压管相贯联，用以发生过压时，从高压管向低压管泄压；在前气管、后气管阀后段与高压管的连通处，再连通一泄压管，该泄压管通过泄压电气伺服阀分为受控段与放空段；加压泵采用微型打气泵；前电气伺服阀、后电气伺服阀和泄压电气伺服阀均采用微型负开口单边双通电气伺服阀。
4.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是前压力传感器的压力信号通过前压力传感信号端引入到前压力信号放大、处理单元，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号输出；后压力传感器的压力信号通过后压力传感信号端引入到后压力信号放大、处理单元经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号输出；前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元均由比较、运算、放大电路和光耦分离电路组成。
5.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端和前压力高值信号端引入到前电气伺服阀驱动单元，经处理、 放大后，形成前电气伺服阀驱动信号输出；后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端和后压力高值信号端引入到后电气伺服阀驱动单元，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号输出。
6.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是前电气伺服阀驱动单元和后电气伺服阀驱动单元均由或门处理电路和运算放大电路组成；前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端和后压力低值信号端引入到继电器驱动单元，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，驱动固体继电器动作。
7.根据权利要求1所述的自动变形保健枕，其特征是控制盒的正面装配有电源开关和舒适度调节器；电源开关为双刀双位按键式开关；舒适度调节器为同轴双联电位器。
全文摘要
一种自动变形保健枕。它采用压控开关-伺服阀控制方式，通过压力控制系统，对枕芯的不同气囊进行充、放气恒压变形控制。自动变形保健枕的枕芯主体由前气囊、后气囊、前气管、后气管、控制盒和电源线构成。前、后气囊平布包裹在枕芯的衬瓤夹层中，分别通过前、后气管与控制盒内的前、后伺服阀相通；控制盒内装配有控制装置、压力传感器、伺服阀和加压泵；控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源。
文档编号F15B21/08GK102318988SQ20111015823
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者屈百达 申请人:江南大学