便携式睡眠用头部支撑的制作方法

背景

相关申请案

本专利申请案为基于第16/428,972号美国专利申请案“便携式睡眠用头部支撑”的pct申请，系由其发明人kimtat于2019年6月1日提交。第16/428,972号美国专利申请案属于发明人kimtat于2018年9月26日所提交的第16/142,360号美国专利申请案“便携式睡眠用头部支撑”的部分接续专利申请案。该专利申请案的公开内容通过引用并入本文。

本文中描述的系统、装置和方法大体上涉及一种头部支撑系统，尤其是，适于外出旅行时使用的睡眠用便携式头部支撑。

相关技术描述

数百年来，旅行者一直在努力寻找各种在旅行时帮助睡眠的设备。长途旅行需要长时间地坐着，等待抵达目的地。如出行时选择夜间飞行的红眼航班，这就成了一个非常令人困扰的问题。

现已提出了多种便携式枕头设计。有人设计出了矫形枕头，其纠正睡眠者的体位。这种枕头可将特定身体部位的位置和朝向调整成安全又健康的休息姿势。当睡眠者处于坐姿时，例如，当乘客乘坐飞机航班时，如何选择体位就成了一项特殊挑战。空间有限，移动受限。在飞机座位上不是一直能获得理想的睡眠体位。而在其它一些场景中，例如，乘坐火车时或乘坐长途汽车时，也常见坐姿不适，难以入睡的情况。

现已开发出许多在坐姿下辅助睡眠的设备。颈枕就是旅行者的一种常见选择。u形枕放到使用者颈部的后部上，以防头部前后、左右摆动。颈枕会紧贴使用者，因此始终保持合适的高度，且该高度由使用者的颈部设定。但是，颈枕太大，不是特别便携并且很难收纳。

睡眠设备领域中(当身体处于坐姿下时)有若干种可供查阅的专利和公布。2013年2月28日为schwingendorf等人公布的第20130047342号美国专利公布公开了一种具有骨结构支撑的颈枕。2013年5月23日为harooni公布的第20130125312号美国专利公布描述了一种带兜帽的新型枕头。兜帽使枕头悬在脖子周围，以容纳睡眠者。授予paul的2013年12月24日发布的第d695996号美国设计专利展示了一种附接有头巾的旅行枕，以使颈枕始维持在使用者身上的适当位置。

现有技术设备无法使睡眠者的头部稳定在座椅上。设备无法始终将头部的位置保持到座椅靠背或座椅顶部。另外，设备不能针对体形和身高不同的睡眠者进行调节。此外，设备并非便携式的。这一行业长期以来都有着对可方便地放在电脑包中进行运输的舒适的头部支撑的需求。

发明概述

本文描述了一种用于支撑使用者头部的装置。该装置由两块具有数个水平、刚性的几何形状的织物构成，每块织物的一侧都带有垫层材料，垫层材料布置在织物之间。织物的至少一部分包含用作钩环型附件的环件材料。粘合物(adhesive)在第一块织物和第二块织物的边缘处及几何形状之间连接第一块织物和第二块织物，使得第一块织物和第二块织物将几何形状和垫层保持到适当位置。设有多个带有钩件材料的翼板，所述钩件材料附接至一个或更多个几何形状。这些几何形状布置成使得当折叠第一块和第二块织物时，钩环材料将几何形状保持成中空的三维结构刚性结构。

可认为该装置包括四层，第一层为织物层，其中第一块织物的至少一部分包含环件材料；第二层为硬质泡沫/材料层，置于第一层织物的顶部上；第三层为较软的垫层材料层，位于第二层硬质泡沫层上；而第四层软织物层位于第三层软垫层材料的顶部上，用粘合物将所有4层连接在一起。然后，使用单个模具在所有4层上向下压出几何形状，将带钩件材料的多个翼板附接至一个或更多个几何形状；其中，几何形状布置成使得在将第一块和第二块织物折叠至钩环材料时，所述几何形状被保持形成中空的三维刚性结构。

在一些实施例中，设有四个几何件。在某些情况下，粘合物可为热焊接或化学粘合物，或在第一块和第二块织物之间缝制的缝线(thread)。在一些实施例中，织物为拉绒尼龙或聚酯，而在其他一些实施例中，织物为毡或平绒。几何形状可用乙烯醋酸乙烯酯材料制成。可在织物和垫层之间模制或热压几何形状。垫层形状可由聚氨酯泡沫制成。织物可全部或部分涂覆防滑材料。

此外，还描述了一种为使用者的头部创建支撑的方法。该方法包括如下步骤：(1)利用第一次折叠来折叠具有多个几何形状并且两块织物之间粘接有垫层材料的平面结构，使得第一翼板和第二翼板折叠到第一个几何形状的前方；(2)利用第二次和第三次折叠来折叠平面结构，将第一和第二个几何形状移动到平面结构的前方，使得第二翼板附接至第三个几何形状；并且(3)利用第四次折叠来折叠平面结构，使第一翼板附接至第四个几何形状。

第一个几何形状可为多边形。第二个几何形状可为三角形。第三个几何形状可为多边形。第四个几何形状可为三角形。将第二翼板粘接至第三个几何形状的步骤可利用(但不限于)钩环机构。将第一翼板粘接至第四个几何形状的步骤可利用钩环机构。垫层材料可以是聚氨酯泡沫。该织物可涂覆防滑材料，例如，硅涂层(siliconcoating)。

附图简述

图1示出了展开状态下的第一实施例的颈托，以及每个部分和可见的附件。

图2示出了第一次折叠后的第一实施例的颈托。

图3示出了第二次折叠后的第一实施例的颈托。

图4示出了第三次折叠后的第一实施例的颈托。

图5示出了第四次折叠后的第一实施例的颈托。

图6示出了第五次折叠后的第一实施例的颈托。

图7示出了第六次折叠后的第一实施例的颈托。

图8示出了第七次折叠后的第一实施例的颈托。

图9示出了供使用的第一实施例的折叠颈托。

图10示出了第一实施例中的颈托的形状和角度。

图11示出了在人体上使用的颈托。

图12示出了展开状态下的第二实施例的颈托，以及每个部分和可见的附件。

图13示出了第一次折叠后的第二实施例的颈托。

图14示出了第二次折叠后的第二实施例的颈托。

图15示出了第三次折叠后的第二实施例的颈托。

图16示出了第四次折叠后的第二实施例的颈托。

图17示出了第二实施例中的颈托的形状和角度。

图18示出了展开状态下的第二实施例的颈托，以及每个部分和可见的附件，包括织物。

图19示出了颈托的每个部分的各层的分解图。

详细说明

本发明描述了用于支撑旅行者头部的可折叠颈托100、1200的若干种设计，无论旅行者尝试在飞机、火车、轮船还是汽车中睡觉均适用。颈托100、1200放平或折叠两次来存放以方便运输，然后，在使用者希望睡觉时折叠成某种形状。颈托由刚性材料制成，具有数个用于折叠的柔性区域。颈托还配有多个紧固件，用于将折叠件保持在一起。

在第一实施例中，图1示出了处于放平位置的颈托100。颈托100由刚性材料制成，例如，硬塑料、硬纸板、聚乙烯、厚织物、玻璃纤维、木材、中密度纤维板(mdf)、金属、玻璃、乙烯醋酸乙烯酯(eva)、聚乙烯醋酸乙烯酯(peva)、尼龙填充塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、橡胶、硅、热塑性聚烯烃(tpe-o或tpo)、豆类、聚苯乙烯泡沫塑料球或类似材料。在一些实施例中，刚性材料被分为8部分。尽管在一些实施例中，所有刚性材料均为相同的材料，但在其他一些实施例中，不同部分中的刚性材料可能不同。

所有部分都被包裹进两块织物材料101之间，织物材料例如为毡、拉绒聚酯、棉、尼龙、粘胶、聚酯尼龙混纺物、人造丝、羊毛、厚绒布或类似材料。在另一个实施例中，这些部分可被包裹进对折的单块织物中。可利用缝制、装订、粘合物、热焊接、声波焊接或类似技术连接两块织物材料101。在各个方向，织物材料均延伸到几何形状以外，超出约0.5cm。延伸的织物用于将两块织物粘接在一起。织物材料和刚性材料的厚度可能不同，但在一个实施例中，厚度约为0.4cm。在另一个实施例中，使用热成型工艺在几何形状周围产生织物材料，该工艺可形成3-d形状和结构。在又一个实施例中，使用具有多个喷头的3-d打印机在更柔性的材料内部产生脊状材料的几何形状。

图10示出了颈托100的形状和角度。在不背离本发明的前提下，该附图的角度具有±10度的公差。在以下的描述中，在不背离本发明的前提下，可互换钩环贴片。同时描述图1和图10。

在一个实施例中，颈托100的尺寸为11cm×52.5cm，但是，在不背离本文所述发明的前提下，尺寸可以成比例地改变。可以预见，对于不同的人，尺寸将不同。

颈托100的一侧具有由刚性材料制成的不等边三角形形状101。该不等边三角形101在外角处的角度为79度，在内角处的角度为77度，在远端处的角度为24度。鉴于公差的存在，在一些实施例中，该三角形可为等腰三角形。三角形宽约9cm，且长约3.75cm。

该不等边三角形101具有来自钩环材料(例如，维可牢搭扣)的钩件材料三角形贴片102。该三角形贴片102是底边2cm且宽4.5cm的直角三角形。其位于不等边三角形101的顶部处。在一个实施例中，使用粘合物将其粘接至织物。设有两个钩件材料的三角形贴片102，颈托100的每一侧上有一个，两者大致在相同位置处。

不等边三角形101旁为刚性材料的梯形形状103。第一梯形103的短边长度为6cm，长边长度为14.5cm。沿着短边靠近不等边三角形101的角度为103度，另一侧的角度为124度。长边靠近不等边三角形101的角度为77度，相对端的角度为56度。第一梯形宽约10cm。

第一梯形103具有来自钩环材料(例如，维可牢搭扣)的5cm×1cm的钩件材料贴片104，该贴片沿着织物顶边，起自靠近不等边三角形101顶角的沿着第一梯形103长边的角处。颈托100上设有两个贴片104，第一梯形103的每侧各设一个。在一个实施例中，在将颈托100放平时，贴片104会靠近三角形贴片102，但不会与其接触。当折叠时，两个贴片102、104可能接触。

第一梯形103旁为刚性材料的等腰三角形105，其底部两个内角为56度，顶角为68度。鉴于公差的存在，这可能是等边三角形。等腰三角形105宽为9.5cm，底边为13cm。在一些实施例中，等腰三角形105用有触感的材料包覆，以增加三角形在使用者肩膀上的摩擦力，使头托100不会在使用中从适当位置滑动。

等腰三角形105旁为刚性材料的第二梯形106。该第二梯形106具有约3cm的短底边和约15cm的长顶边。第二个梯形宽约10cm。短底边与等腰三角形105相邻一侧的角度为124度，其另一侧的角度为121度。长顶边与三角形105相邻一侧的角度为56度，其在另一侧的角度为59度。

第二梯形106具有源自钩环材料(例如，维可牢搭扣)的5cm×1cm环件材料贴片107，该贴片沿着织物的顶边，起自与等腰三角形105的顶角相对的沿着第二梯形106的长边的角处。颈托100上设有两个贴片107，第二梯形106每侧各设一个。

第二梯形106旁为刚性材料的第三梯形108。该梯形108底边较长，可能为11.5cm，顶边较短，长6cm。第三梯形108宽约10cm。该梯形靠近第二梯形106在长底边处的角度为59度，长底边的另一侧处的角度为90度。短顶边靠近第二梯形108的一侧处的角度为121度，另一角处的角度为90度。还存在由虚线113描绘的刚性材料中的折叠或中断部。该中断部113在织物中不具有接缝，而织物将刚性材料的两个部分紧密地保持在一起。中断部从梯形108顶角处起，一直延伸至长底边上与第二梯形106相距5.5cm处。这在第三梯形108的区域内创建了一个5.5cm×10cm的直角三角形和一个6cm×10cm的矩形。

第三梯形108具有源自钩环材料(例如，维可牢搭扣)的6cm×4cm环件材料直角三角形贴片109，该贴片沿着梯形108的顶边，起自内部的矩形和三角形相交的角处。颈托100上设有两个贴片109，第三梯形108每侧各设一个。

第三梯形108旁为刚性材料的直角三角形110。直角三角形110顶部为6cm，宽10cm。底部处的角度为29度，右上方的角度为61度。

直角三角形110旁为不规则四边形(trapezium)111。不规则四边形111的底边长约4cm。在直角三角形110的一侧上，底边处的角度为61度。在相对的一角处，角度为147度。从该角起，边延伸8.5cm到一个角。该角与顶边成73度角度，顶边至79度角为约7.5cm长。最后一边的边长为11cm。

不规则四边形111旁为第二直角三角形112。该第二直角三角形112的两条直角边为6cm×5cm。离不规则四边形111最近的角度为33度，且远侧角度为57度。

该第二直角三角形112具有来自钩环材料(例如，维可牢搭扣)的钩件材料的4.5cm×4.5cm的直角三角形贴片，其覆盖了第二直角三角形112的绝大部分。颈托100上设有两个贴片，第二直角三角形112每侧各设一个。

图2至图8示出了如何将放平的颈托100折叠成用于支撑头部的形状。注意，折叠顺序并不重要，并且可以多种不同的顺序折叠以使颈托100成形。

图2示出了第一次折叠，使不等边三角形拼板101在不等边三角形101和第一多边形103之间的折叠处向后移动。

图3示出了第二次折叠，使第一多边形103在第一多边形103和等腰三角形105之间的折叠处向后移动。

图4示出了第三次折叠，使等腰三角形105在等腰三角形105和第二多边形106之间的折叠处向后移动。来自第一多边形103的钩件贴片104接触第二多边形106上的环件贴片107并粘接到第二多边形106上的环件贴片107。在一些实施例中，这种粘接并非全部粘接，而是仅沿着顶边缘粘接。

图5示出了第四次折叠，使第二多边形106在第二多边形106和第三多边形108之间的折叠处向后移动。来自不等边三角形101的钩件贴片102接触第三多边形108的背面上的环件贴片109并粘接到第三多边形108的背面上的环件贴片109。

图6示出了第五次折叠，使直角三角形110在第三多边形108和直角三角形110之间的折叠处向前移动。

图7示出了第六次折叠，使第二直角三角形112在不规则四边形111和第二直角三角形112之间的折叠处向前移动。

图8示出了第七次折叠，使不规则四边形111和第二直角三角形112在直角三角形110和不规则四边形111之间的折叠处向前移动。覆盖第二直角三角形110的钩件贴片接触第三多边形108的正面上的环件贴片109并粘接到环件贴片109。

图9示出了折叠的颈托100。等腰三角形106放到使用者的肩部1102上。使用者头部1101靠在第三多边形108和不规则四边形111上，使用者的耳朵靠在不规则四边形111上，下巴靠在第三多边形108的底边。在一些实施例中，等腰三角形106的表面包含防止或阻止等腰三角形106在使用者肩膀上滑动的材料。

图11示出了一名使用颈托100的使用者。颈托100放到肩部1102上，等腰三角形105靠在肩部1102上。头部1101靠在第三多边形108和不规则四边形111上。第一多边形103和直角三角形110朝前。

上述折叠方式用于右侧睡眠支撑，如果沿长边翻转头托，并按照以上折叠说明进行操作，则颈托100t应适用于左侧睡眠支撑。

当展开成其放平状态时，颈托101可折叠成26cm×16cm×1cm厚的形状，方便存放在文件包或电脑包中。在等腰三角形105和第二多边形106之间的折叠处向后移动等腰三角形105，直到等腰三角形105靠着第二多边形106放平。然后，在第三多边形108和第二多边形106之间的折叠处向后推动第三多边形108，直到第三多边形108靠着等腰三角形105放平。

在第二实施例中，图12示出了放平位置的颈托1200。图18和图19提供了颈托的其他潜在用途。颈托1200由四层制成：织物层1901，刚性材料1902，垫层材料1903和第二织物层1904。刚性材料1902可为硬塑料、硬纸板、聚乙烯、厚织物、玻璃纤维、木材、中密度纤维板(mdf)、金属、玻璃、乙烯醋酸乙烯酯(eva)、聚乙烯醋酸乙烯酯(peva)、尼龙填充塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、橡胶、硅、热塑性聚烯烃(tpe-o或tpo)、豆类、聚苯乙烯、聚苯乙烯泡沫塑料球或类似材料。在一些实施例中，刚性材料1902被分为4部分(和两个翼板)。尽管在一些实施例中，所有刚性材料1902均为相同的材料，但在其他实施例中，不同部分中的刚性材料1902可能不同。

垫层材料1903可为织物、乳胶橡胶泡沫、聚氨酯泡沫、记忆泡沫、粘弹性聚氨酯泡沫、低回弹聚氨酯泡沫(lrpu)、冷却凝胶泡沫、回弹泡沫、卷曲泡沫、evlon泡沫、快干泡沫、羊毛、棉、毛发、羽毛、聚酯短纤维、非织造材料或纸。垫层材料1903紧靠刚性材料1902放置，并利用织物将其保持到适当位置。

所有部分1902、1903都被包裹进两块织物材料101、1901或1904之间，织物材料例如为平绒、毡、拉绒聚酯、棉、尼龙、粘胶、聚酯尼龙混纺物、人造丝、羊毛、厚绒布或类似材料。在另一个实施例中，部分1902、1903可被包裹进对折的单块织物1901、1904中。可利用缝制、装订、粘合物、热焊接、超声焊接或类似技术连接两块织物材料101、1901或1904。在各个方向，织物材料101、1901、1904均延伸到几何形状以外，超出约0.5cm。延伸的织物部分用于将两块织物粘接在一起。织物101、1901、1904和刚性材料1902的厚度可能不同，但在一个实施例中，厚度约为0.4cm。在另一个实施例中，使用热成型工艺在几何形状周围产生织物材料101、1901、1904，该工艺可形成3-d形状和结构。在又一个实施例中，使用具有多个喷头的3-d打印机在更柔性的材料内部产生脊状材料的几何形状。在一些实施例中，无泡沫一侧的织物为拉绒织物，即钩环(维可牢搭扣)附件的环件侧。

在一些实施例中，织物101、1901、1904涂覆有防滑涂层。此种防滑涂层可为透明硅、热塑性弹性体(tpe)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚氨酯(pu)或泡沫抓握表面。此种防滑涂层可以喷涂、粘合或热涂覆。

图17示出了颈托1200的形状和角度。在不背离本发明的前提下，该附图所示角度允许有±10度的公差。在以下的描述中，在不背离本发明的前提下，可互换钩环贴片。同时描述图12和图17。

在一个实施例中，颈托1200的尺寸为10cm×43cm，但是，在不背离本文所述发明的前提下，尺寸可以成比例地改变。可以预见，对于不同的人，尺寸将不同。

颈托1200的一侧具有刚性材料的梯形形状1203。第一梯形1203的短边长度为6.5cm，长边长度为15cm。沿着短边靠近第一三角形1204的角度为120度，另一侧处的角度为100度。长边靠近第一三角形1204的角度为60度，相对端的角度为80度。第一梯形宽约11cm。

第一梯形1203具有刚性材料的6cm×3cm的翼板1201，该翼板用织物包裹，而织物附接至与第一三角形1204相对的侧。来自钩环材料1905(例如，维可牢搭扣)的钩件材料附接至翼板1201的顶边。第二翼板1202被附接至第一梯形1203的长边，该翼板是以类似方式由织物内的刚性内部材料制成，包括顶侧上的钩件材料。折叠时，第二翼板1202上的钩件材料附接至第二梯形1205上的环件材料。第一翼板1201上的钩件材料附接至第二三角形1206上的环件材料。

第一梯形1203旁为刚性材料制成的具有三个60度角度的等边三角形1204(第一三角形)。鉴于公差的存在，这可能是等腰三角形。第一三角形1204宽为7cm，底边为12cm。

第一三角形1204旁为刚性材料的第二梯形1205。该第二梯形1205具有约6.5cm的短底边和约15cm的长顶边。第二梯形宽约11cm。短底边与第一三角形1204相邻一侧的角度为120度，其另一侧的底角为10度。长顶边与第一三角形1204相邻一侧的底角为60度，其在另一侧的角度为80度。

第二梯形1205旁为刚性材料制成的等腰(第二)三角形1206。第二三角形1206顶部长10cm，底部长13cm。沿着第二梯形1205的一侧宽约10cm。底部处的角度为50度，而左上方的角度为85度。远端角度为45度。

图13至图16示出了如何将放平的颈托1200折叠成用于支撑头部的形状。注意，折叠顺序并不重要，并且可以多种不同的顺序折叠以使颈托1200成形。

图13示出了第一次折叠，其中颈托的垫层侧向下，在翼板1201、1202和第一多边形1203之间的折叠处向上折叠翼板1201、1202。

图14示出了第二次折叠，使第一多边形1203在第一多边形1203和第一三角形1204之间的折叠处向上移动。

图15示出了第三次折叠，使第一三角形1204在第一三角形1204和第二多边形1205之间的折叠处向上移动。翼板1202的钩件部分与第二多边形1205上的环件织物接触并粘接于其上。

图16示出了第四次折叠，使第二三角形1206在第二多边形1205和第二三角形1206之间的折叠处向后移动。翼板1201的钩件部分与第二三角形1206的背面上的环件织物接触并粘接到该环件织物。这是折叠完成的颈托1200，可供使用。

当展开处于其放平状态时，颈托1200可折叠成18cm×14cm×3cm厚的形状，方便存放在文件包或电脑包中。在第一三角形1204和第二多边形106之间的折叠处向后移动第二多边形1205，直到第二多边形1205靠着第一三角形1204平放。

本领域的普通技术人员均熟悉并可理解前述设备和操作，包括它们的实施方式。在不影响此类发明范围的前提下，可以按比例放大或缩小本说明中所使用的所有尺寸。所有角度的公差均为±10度。

以上有关实施例、替代实施例和特定实例的描述均为举例说明，不应被视为限制性的。此外，当前实施例可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行多种变更和修改，并且本发明包括此等变更和修改。