专利名称：使枕头随卧姿变化自动调节高度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种床上用品。
要使人们在整个睡眠过程中，颈部有关的筋和肌肉都得到充分放松，从而达到良好的休息效果，就需要有一种一旦调节好后，就不需要人们再去操作或有意识地控制，而能根据人们的不同卧姿，自动地将枕头调至所需理想高度的装置。
然而，在现有技术中，例如《一种自动调整高度的枕头》，专利号是CNZL86206621。它是在普通枕头下加置一个自动调整架所组成。它有如下不足一、该实用新型，由于受到当枕头需要下降时，来自压力板的阻力(压力板被背肩部压着，而且压力较大)和机构中各传动环节的摩擦阻力的影响，而且来自压力板的阻力会使机构中各传动环节的摩擦阻力明显增大。枕头在下降过程中，当头部对枕头的压力减小到无法克服上述两种阻力的总和时，机构就会停止运动，枕头难以下降到适合于仰卧的理想高度。因上述总的阻止枕头运动的阻力较大，所以，当枕头停止运动时，头部对枕头的压力也相应较大，颈部有关的筋和肌肉的紧张程度也就较大，对休息不利。
二、由于在人体背部或肩部有一块硬的压力板垫着，使人感觉不舒适。
三、该实用新型对介于仰卧和侧卧之间的卧姿，(半仰半侧卧)难以有效地调节高度。
又如《自动升降保健枕》，专利号是CNZL89207556.2。它是利用弹簧的弹性力作为自动调节枕头高度的原动力，它有如下不足一、因弹簧的弹性力是随弹簧的长度变化而变化的。其中，被压缩空气只是传递弹簧弹性力的媒介。因此，如果要实现枕头高度的自动调节，弹簧必然要被压缩或伸长，气体的压强也会随之变化，于是，作用于人体头部的向上作用力也会随之变化，不能适应人体头部的自然重力所产生的对枕头的自然压力。这样，就会造成颈部有关的筋和肌肉的紧张，对休息不利。
二、该实用新型中的原已被压缩的空气的体积，会随昼夜气温的变化而变化，(这里，不妨先假定气体的压强不变)预先调定的气枕高度也就随之变化，再加之气体的压强也会随气温的下降而减小，预先调定的气枕高度就更不稳定。
本发明的目的就是要克服上述两个实用新型的不足，从而提供一种使枕头随卧姿变化自动调节高度的方法和装置，使其在人们睡眠不自觉地翻身时，不需任何操作和有意识地控制，而能根据人们的不同卧姿，自动地将枕头准确、灵活、足够幅度地调至人们所需的理想高度，从而充分放松颈部有关的筋和肌肉，使得头、颈与身体上部处于生理的自然状态。
要达到上述目的，具体的技术方案包括以下四个部分一、将较薄的(厚度在30毫米以下)普通枕头置于枕头托架(托板)上，在枕头托架的边缘不影响人体正常睡眠翻身的位置上，(如侧面、后面)设置导向机构，对枕头托架进行可靠的导向，(可靠的导向是指枕头托架在使用过程中，始终不应因其升降运动或空载不用时而脱离导向。可设置支座和导向机构，对枕头托架进行导向)使普通枕头和枕头托架具备一起作足够幅度的平稳的上升和下降运动的条件。(足够幅度是指能满足人们普遍要求，使颈部有关的筋和肌肉充分放松的幅度。平稳并不要求普通枕头和枕头托架保持绝对水平，并在绝对垂直的方向上作升降运动)。
二、在枕头托架的周围，不影响人体正常睡眠翻身的位置上，(如后面，侧面或下面)设置一个所给出的作用力的大小可以调节确定的恒力给出机构，给出一个大小可以根据不同使用者的要求而调节的，一旦调节好后到再次需要调节前的长期使用过程中就确定不变的作用力N，(可取自于重力、磁力、浮力、恒定气压所给出的力)使其直接或经作用力传递后去向上作用于枕头组合件和人体头部。(枕头组合件包括枕头托架、普通枕头，以及装置、联接在它们上面的一起作上升和下降运动的重量不可忽略的部分)作用力N的大小要求是G+W+F≥CN≥G+W。式中的C是由机构设计所确定的属于机构固有的总的作用力传递比例系数，也就是假设机构中无做无用功的阻力时，作用于枕头组合件上的向上作用力与恒力给出机构所给出的确定不变的作用力N之间的比例常数。G是人体头部对枕头的自然压力的平均值。W是枕头组合件的重力。F是各传动环节和导向机构中，阻碍枕头上升的总的做无用功的阻力。上述的自然压力的平均值G是指在颈部有关的筋和肌肉完全自然松驰的条件下，由头部以及头部近端的部分颈部的自然重力所引起的头部对枕头的侧卧时的压力与仰卧时的压力二者的平均数值。人们颈部有关的筋和肌肉对于微小的作用力是不敏感的，在测试时，很难得出取不同卧姿时，人体头部对枕头的自然压力是相等的结论，但可以肯定的是，它们之间可能存在的差距△G是很小的。自然压力平均值的提法，并不排除△G＝0的可能性。取平均值是为了将取两端值时，可能给本发明带来的本来就很小的不利影响再减小一半。枕头组合件的重力W的数值应相对稳定不变。
三、必须采取充分利用滚动摩擦;进行润滑;选择合理的表面粗糙度;选择粘度小的液体作为产生浮力的液体;进行合理的结构设计等措施，将各传动环节和导向机构中的阻碍枕头上升的总的做无用功的阻力F的数值以及阻碍枕头下降的总的做无用功的阻力f的数值都减小到0至150克范围内。(F和f可以是摩擦阻力、空气阻力、粘滞阻力等做无用功的力。可以是一种力或多种力的合力。但它们不包含上述的作用力N、G、W，以及下面将要提到的作用力P和R。F和f有可能是相等的或近似相等的)四、本发明是利用在人体睡眠时，因卧姿变化，引起枕头高度不适，使得颈部有关的筋和肌肉的紧张而产生的通过头部作用于枕头的向下或向上(通过减小头部对枕头的压力间接起作用)的作用力P，(假如人们在侧卧时使用的是适合于仰卧的低枕，而在仰卧时使用的是适合于侧卧的高枕，都会使颈部有关的筋和肌肉产生明显的紧张，这种紧张证实了作用力P的存在)以及在P的作用下，枕头组合件和人体头部所获得的动能之和E，(在作用力P减小到无推动作用时，消耗动能E做功起推动作用)先后作用，推动枕头自动下降或上升到所需的理想高度。
对于确定的使用者来说，上述F和f的数值越小，机构的灵敏度就越高，本发明的性能也就越佳。F和f的理想值是零，然而，要做到零是不现实的。F和f的数值与载荷G+W的大小、摩擦系数、润滑状态、结构设计等因素有关。一般情况下，要求F和f的最大值不要超过150克。本发明的效果会随F和f的增大而降低。
在0至150克范围内，F和f的数值为越小越好。
使用者可在G+W+F≥CN≥G+W范围内，调节N的大小，选择自己所需的CN数值。选择G+W+F＝CN，比较适合于人们以往养成的使用较高枕头的习惯。使用者还可根据自己的喜好，在超出上述范围以外，适当地将CN的数值再调大一些。
为了提高本发明的质量，使得当F和f在长期的使用过程中，随着工作环境的污染而增大时，本发明也仍然具有优良的性能，在适合于侧卧的枕头的最高位和适合于仰卧的枕头的最低位各至少设置一个，或只在其中的一个位置上至少设置一个加大作用力P初始起动力的，其作用力的大小可以调节的初始附加阻力调节器。(当只设置一个时，每个0至500克可调)使用时，根据需要，调节初始附加阻力R的大小，以增加作用力P的作用效果。(使作用力P在相对较大的情况下起推动作用)根据上述的技术方案，可得出使普通枕头随卧姿变化自动调节高度的方法是一、将较薄的(厚度在30毫米以下)普通枕头置于枕头托架(托板)上，在枕头托架的边缘，不影响人体正常睡眠翻身的位置上，对枕头托架进行可靠的导向，使普通枕头和枕头托架具备一起作足够幅度的平稳的上升和下降运动的条件。
二、在枕头托架(托板)的周围，不影响人体正常睡眠翻身的位置上，设置一个所给出的作用力的大小可以调节确定的恒力给出机构，给出一个大小可以根据不同使用者的要求而调节的，一旦调节好后到再次需要调节前的长期使用过程中就确定不变的作用力N，使其直接或经作用力的传递后去向上作用于枕头组合件和人体头部。作用力N的大小要求是G+W+F≥CN≥G+W。
三、将各传动环节和导向机构中阻碍枕头上升的总的做无用功的阻力F的数值以及阻碍枕头下降的总的做无用功的阻力f的数值都减小到0至150克范围内。
四、利用作用力P，以及在P的作用下枕头组合件和人体头部所获得的动能之和E，先后作用，推动枕头自动下降或上升到所需的理想高度。
在0至150克范围内，F和f的数值为越小越好。
为了提高本发明的质量，在适合于侧卧的枕头的最高位和适合于仰卧的枕头的最低位各至少设置一个，或只在其中一个位置上至少设置一个加大作用力P初始起动力的，其作用力的大小可以调节的初始附加阻力调节器。(当只设置一个时，每个0至500克可调)。
为使用上述方法而专门设计的专用设备-使普通枕头随卧姿变化自动调节高度的装置，是由普通枕头和普通枕头高度自动调节器所组成。其特征在于普通枕头高度自动调节器是由支座、枕头托架(托板)、使普通枕头和枕头托架能一起作足够幅度的平稳的上升和下降运动的导向机构;所给出的作用力的大小可以根据不同使用者的要求而调节的，一旦调节好后到再次需要调节前的长期使用过程中就确定不变的恒力给出机构;以及将恒力给出机构所给出的作用力传递给枕头组合件和人体头部的作用力传递机构(如N取自于磁力，可直接利用磁场传递作用力。)所组成。
为了提高本发明的质量，在适合于侧卧的枕头的最高位和适合于仰卧的枕头的最低位，各对称地装有两个加大作用力P初始起动力的，其作用力的大小可以调节的初始附加阻力调节器。(每个0至250克可调)本发明与现有技术相比较的优点和积极效果是一、能完全自动地将枕头准确、灵活、足够幅度地调至人们所需的理想高度，充分放松颈部有关筋和肌肉。
二、能使人们在整个睡眠过程中，头、颈与身体上部处于生理的自然状态，显著地提高睡眠质量。
三、能切实有效地预防落枕和因枕头高度使用不当而引起的颈椎病，对颈椎病患者有良好的辅助治疗作用。
图1至图5描述了本发明的一个实施例。图6是本发明的另一个实施的示意图。这两个实施例中的作用力传递比例系数C＝1。
图2是拆去后盖以后的视图。图1是图2的后视图。图3是图2的A-A视图。图4是图2的B-B视图。
图5是作用力传递情况的示意图。因是两边对称的，所以只画其中一半。绳索Ⅰ跨过滚轮C后接恒力给出机构(24)的一端。绳索Ⅱ跨过滚轮C后，再跨过滚轮D，接恒力给出机构(24)的另一端。绳索Ⅰ和绳索Ⅱ的另一端都与左边上面的那个导向滚轮支架(5)相连接。(这里只画出导向滚轮支架(5)的悬臂部分。)如图2所示，作用力传递机构是由有四根绳索(9)，四个作用力传递滚轮(6)，以及相应的滚轮芯轴(8)、滚轮支架(7)所组成。作用力传递滚轮(6)的内部装有滚动轴承。滚轮支架(7)被焊接在支座(15)上。
如图4所示，支座(15)是一个长方形后面开口的箱体，底部装有稳定箱体的支撑杆(17)，上部安装了四个作用力传递滚轮支架(7)。该支座(15)可用金属式塑料制作。
如图1所示，枕头托架是由两根托杆(1)、连杆(4)、绷布(3)所组成。两根托杆(1)分别与连杆(4)焊接在一起。连杆(4)要有足够的刚性。绷布(3)绷紧在两根托杆(1)上，用以托住普通枕头(2)。
如图3所示，导向机构是由两根用螺母(10)和轴用档圈(14)安装在支座(15)两侧的导杆(13)、四个导向滚轮(12)、四个导向滚轮支架(5)、四根滚轮芯轴(11)所组成。导向滚轮(12)内部装有滚动轴承。每根托杆(1)穿过支座(15)上的长槽(16)与两个导向滚轮支架(5)相连接。
如图4所示，恒力给出机构是由一块长方体的上部开有空腔(23)的混凝土块(24)和使用时放入空腔(23)的零散调重物所组成。混凝土块(24)可分成不同的重量等级制造。该混凝土块(24)运动后的动能还可起到前面所述的“动能之和E”的作用，用比重更大的物质制造可减小其体积。
如图4所示，初始附加阻力调节器是由磁铁座(19)、永久磁铁(18)、间隙调整螺钉(20)、紧固螺钉(21)所组成。该附加阻力调节器由紧固螺钉(21)安装在导杆(13)上。永久磁铁(18)与磁铁座(19)过盈配合安装。永久磁铁(18)与导向滚轮支架(5)的相应面(22)配合工作。调节间隙调整螺钉(20)，可以调节吸引间隙的大小，从而可调节吸引力的大小。磁铁座(19)不宜用铁质材料制作。
本发明的导向机构的种类可选择下列组合之一;
导柱与导套、导向槽与滑块、导柱与滚轮。
本发明的恒力给出机构可选择下列之一一个物体的重力、一块有恒定体积和恒定重量的物体的浮力;通有可调定的恒定直流电的园柱空心线圈与线圈内部的园柱永久磁铁;具有恒定气压的气缸与活塞。恒定气压，可由高压储气容器、气缸、气缸进气调压阀、气缸排气调压阀和管路所组成的机构给出。
本发明的另一个实施例如图6所示(支座(1)的内部被剖视)它由带有盛放液体空腔的支座(1)、浮块(2)、液体(3)、枕头托架(6)、导向滚轮(5)、导向滚轮支架(4)、普通枕头(7)所组成。导向滚轮(5)的内部装有滚动轴承，滚动轴承内部有一根芯轴，芯轴安装于导向滚轮支架(4)上。枕头托架(6)的托杆穿过导向滚轮(5)，从而起导向作用。浮块(2)的浮力通过枕头托架(6)的托杆的一端传递给普通枕头(7)和人体头部。浮块(2)的上部可设置一个能开启和封闭的开口，通过此开口向浮块(2)的空腔内注入或抽出液体可起到调节浮力大小的作用。浮块(2)的外形应做成流线形，以减小阻力。在枕头托架(6)的托杆(8)上可安装初始附加阻力调节器，结构与上一实施例的结构相同。在支座(1)上可安装相应的铁片起吸作用。
权利要求
1.使枕头随卧姿变化自动调节高度的方法是一、将较薄的普通枕头置于枕头托架上，在枕头托架的边缘不影响人体正常睡眠翻身的位置上，对枕头托架进行可靠的导向，使普通枕头和枕头托架具备一起作足够幅度的平稳的上升和下降运动的条件；二、在枕头托架的周围不影响人体正常睡眠翻身的位置上，设置一个所给出的作用力的大小可以调节确定的恒力给出机构，给出一个大小可以根据不同使用者的要求而调节的，一旦调节好后到再次需要调节前的长期使用过程中就确定不变的作用力N，使其直接或经作用力的传递后去向上作用于枕头组合件和人体头部，作用力N的大小要求是G+W+F≥CN≥G+W；三、将各传动环节和导向机构中阻碍枕头上升的总的做无用功的阻力F的数值以及阻碍枕头下降的总的做无用功的阻力f的数值都减小到0至150克范围内；四、利用作用力P，以及在P的作用下，枕头组合件和人体头部所获得的动能之和E，先后作用，推动枕头自动下降或上升到所需的理想高度。
2.根据权利要求1所述的方法，在0至150克范围内，F和f的数值为越小越好。
3.根据权利要求1所述的方法，在适合于侧卧的枕头的最高位和适合于仰卧的枕头的最低位各至少设置一个或只在其中一个位置上至少设置一个初始附加阻力调节器。
4.使枕头随卧姿变化自动调节高度的装置是由较薄的普通枕头和普通枕头高度自动调节器所组成，其特征在于，普通枕头高度自动调节器是由支座、枕头托架、导向机构、恒力给出机构和作用力传递机构所组成。
5.根据权利要求4所述装置，在适合于侧卧的枕头的最高位和适合于仰卧的枕头的最低位，各对称地装有两个初始附加阻力调节器。
全文摘要
本发明是关于使枕头随卧姿变化自动调节高度的方法和装置。长期以来，自动调节枕头高度的问题一直没有得到理想的解决。而本发明巧妙地利用力学原理，在作用力基本平衡的基础上，利用因卧姿变化，引起枕头高度不适，使得颈部有关的筋和肌肉紧张而产生的由头部作用于枕头的向下或向上(通过减小头部对枕头的压力，间接作用)的作用力，推动枕头自动下降或上升到所需的理想高度。
文档编号A47G9/00GK1061336SQ9010925
公开日1992年5月27日 申请日期1990年11月15日 优先权日1990年11月15日
发明者蒋文鑫 申请人:蒋文鑫, 滕茂华