反应式枕头及其制备方法与流程

本发明提供了一种支撑装置，特别是一种可通过柔性压力传感器垫不时的记录接触压力而自动调整高度和形状的枕头，以及其制造方法。

背景技术：

1、对人类而言，睡眠是最重要的活动之一，对健康和幸福至关重要，因此舒适的床上用品，尤其是枕头，对健康和生活质量很重要。据估计，近四分之一的人会出现颈部疼痛或不适，而糟糕的枕头设计显然是导致这种极高发病率的主要原因。许多研究人员试图用枕头的硬度、形状和热特性等因子来评估其舒适性，因为枕头的形状和硬度都会影响睡眠时其对颈部和头部的支撑，若支撑不当会对颈椎产生不良影响，导致颈部疼痛和颈源性头痛。目前市面上的枕头产品通常具有固定的形状和硬度，购买后便无法调整；然而，侧睡者、仰睡者和卧睡者可能会需要硬度和高度不同的枕头，以保持头部、颈部都与脊椎对齐；同时，枕头的选择也取决于床垫的硬度。一个舒适的枕头需要能变换形状，以适合每个用户的适当睡眠姿势，尽管有床垫产品可以监测睡眠过程中的压力分布，但基于传感器信号所产生的主动调节在市场上很少见，目前并没有枕头产品可以解决个别用户和睡姿的支撑问题。

2、枕头的舒适性可以通过用户睡在枕头上时的接触区域上的压力来评断，因此需要一组压力传感器矩阵来侦测每个接触区域上的压力，并监测整个枕头表面的压力分布。传统上，压力传感器是由金属或半导体制成的单独仪器，因此这些计量器通常是无法弯曲的，且需要连接到支架上以将载荷转换为应变，其虽可高精度地监测小面积，但将其多个整合是复杂且昂贵的。这些传感器由于形状坚硬，不适用于枕头，而柔性的压力传感器具有灵活性和低成本的独特优势，因此是许多应用中具有潜力的候选者，像是用于触摸传感、大面积压力监测和绘图、步态分析和运动评分。薄而灵活的传感器经印刷在塑料箔上后，可在大范围内监测压力，但需要光滑的表面(平坦或弯曲)来支撑传感器的运作；然而，当应用于枕头时，由于接触表面通常是非平面的，会呈现随机的3d形状，且经印刷后的材料在接触过程中无法承受重复的剪切力，传感器上的褶皱可能会导致可信度问题，此外，塑料箔基材是不透气的，也可能会让用户感到不舒服。

3、有鉴于可调节的枕头产品现有的缺点，本领域目前仍需要一种反应式枕头系统，该系统能根据用户施加的接触压力调节枕头的高度和形状。

技术实现思路

1、因此，本发明的第一方面提供了一种反应式枕头，该反应式枕头包括压力传感器垫、致动器和控制器。其中该压力传感器垫包括第一电极织物层、第二电极织物和压阻织物层。该第一电极织物层包括多个第一导电部分和多个第一非导电部分，其中该第一导电部分与该第一非导电部分呈现交错；该第二电极织物层包括多个第二导电部分和多个第二非导电部分，其中第二传导部分与第二非导电部分呈现交错；该压阻织物层具有至少50k欧姆/平方的薄层电阻，并被配置为与第一电极织物层和第二电极织物接合以形成压力传感器垫。此外，该致动器包括多个第一气囊和一个第二气囊，该第一气囊配置在该第二气囊上，并且每个气囊具有与其体积增加相应的充气组态和与其体积减小相应的放气组态。该控制器与该压力传感器垫之间具有通信，并且该致动器与该控制器之间也可透过通信致动控制器，以使气囊在充气组态和放气组态之间进行转换。

2、在本发明第一方面的一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第一导电部分和该第二导电部分垂直对齐。

3、在本发明的一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第一和第二导电部分是由导电纱线制成或包括导电纱线的编织或针织织物。

4、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第一和第二非导电部分是由非导电纱线制成或包括非导电纱线的机织或针织织物。

5、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中每个第一和第二导电部分都的宽度大约为3-10毫米。

6、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中每个第一和第二非导电部分的宽度大约为5-50毫米。

7、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该压阻织物层是由半导电纱线制成或包括半导电纱线的编织或针织织物。

8、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该压阻织物层进一步包括非导电织物和多个含有压阻油墨的填充部分。

9、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该压阻油墨包括聚合物、导电材料和溶剂。

10、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该聚合物的浓度约为1-10重量百分比，导电材料的浓度约约为0.1-2重量百分比且溶剂的浓度约90-95重量百分比。

11、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该填充部分的薄层电阻至少为50k欧姆/平方。

12、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该填充部分具有一个或多个选自圆形、正方形和矩形的形状，宽度约为5-15毫米，间隔约为3-50毫米。

13、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该致动器还包括至少一个微型泵、至少一个管和至少一个阀，以在气囊的充气组态和放气组态之间进行转换。

14、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第一气囊可在充气组态和放气组态之间转换，进而调整其与枕头的左、右、顶、底部的相对应的相对体积。

15、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第一气囊包括至少三个气囊。

16、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该第二气囊可在充气组态和放气组态之间转换，进而调整其与枕头高度相对应的相对体积。

17、在本发明的另一实施例中，提供了一种反应式枕头，其中该反应式枕头还包括蓝牙模块，该蓝牙模块用于与用户终端通信。

18、本发明的第二方面提供了一种制备反应式枕头的方法，包括(1)提供一种压力传感器垫，其包括具有多个第一导电部分和多个第一非导电部分的第一电极织物层、具有多个第二导电部分和多个第二非导电部分的第二电极织物层，以及具有至少50k欧姆/平方的薄层电阻的压阻织物层，其中，该第一传导部分与该第一非导电部分交织且该第二传导部分与该第二非导电部分交织，该压阻织物层与该第一电极织物层和该第二电极织物接合；(2)提供致动器，所述致动器包括多个第一气囊和一个第二气囊，该第一气囊定位在该第二气囊上，其中每一个气囊都具有与其体积增加所相对应的充气组态和与其体积减小所相对应的放气组态；(3)提供与该压力传感器垫通信的控制器，并且该致动器与该控制器彼此通信，致动该控制器，以使该气囊在该充气组态和该放气组态之间进行转换。更具体地，该第一导电部分和该第二导电部分垂直地排列。

19、在本发明第二方面的一实施例中，提供了一种制备反应式枕头的方法，其中该第一和第二导电部分的宽度约为3-10毫米，每个该第一和第二非导电部分的宽度约为5-50毫米。

20、在本发明第二方面的另一实施例中，提供了一种制备反应式枕头的方法，其中该压阻油墨包括浓度约为1-10重量百分比的聚合物、浓度约为0.1-2重量百分比的导电材料和浓度约为90-95重量百分比的溶剂。