CN106726104A - 基于半导体致冷与碳纤维制热的"寒头暖颈"双温枕垫 - Google Patents

Abstract

基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，构成人类生活必需(农、轻、医)品的应用。根据中医和现代医学关于“寒头”和“暖颈”理论，既能对头部进行间接降温，又能对颈部进行间接加温，具有改善睡眠质量、保健和辅助治疗作用。将双温枕垫分为两部分。微功半导体制冷芯片为头部枕区提供持续冷源，确保网格化布局的PVC单元腔体内的改性冰沙相变材料处于恒温平台上，并不产生结块、硬化现象；碳纤维制热片为颈部枕区提供持续热源，在温度传感器和微处理器的管理下，确保网格化布局的PVC单元腔体内的改性非强制导热液处于恒温平台上。智能手机可对双温枕垫实施全面管理，完成节能管理、自定义设置、图表显示、数据统计等功能。双温枕垫具有广泛的通用性，无传动、无辐射、无噪音、无污染，可加载到智能枕头上使用，也可置放在普通枕头上独立使用。

Description

基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫

一、技术领域

本发明涉及一种基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫。利用现代医学理论、无机化学合成技术、半导体致冷技术、碳纤维电热技术、微处理技术、控制技术、通信技术、智能手机APP技术等手段，打造的基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，构成人类生活必需(农、轻、医)品的应用，属自动控制与互联网领域。具体地说，涉及一种基于半导体制冷与碳纤维制热的双温枕垫。

二、背景技术

1、“寒头”的必要性

中医认为，头为诸阳之会。湖南中医药大学周贻谋教授介绍，汉代以前的一部医学经典名著《难经》认为，人土诸阴经均至颈部火胸部为止，惟有诸阳经全部上升至头部，故头面部位所凝聚的阳气最充足，因此不怕寒冷。从经络学上讲，“头为诸阳之会”，就是说头部怕热不怕冷。中医用艾灸治病，但头部和面部是禁止的，其医理就在于面部和头部易寒不易热。

1973年湖南马王堆三号汉墓中出土的箭帛医书中《脉法》载到：“圣人寒头暖足，治病者取有余而益不足也。”古人将上述养生原则称之为“凉头暖足”。《说文解字》释义：“烦，热头痛也，从页火。”“页，头也。”就是说“烦”字的意义是头边有火则发热头痛而心烦。

唐代名医孙思邈所著《备急千金要方》中说：“人头边勿安火炉，日久引火气头重目赤……冬日冻脑……圣人之常法也。”说的是：不论是多么严寒的冬天，不管卧室里气温多低，也不能让头部太热，否则，易引起头痛头晕或患上呼吸道方面的疾病。医学研究也证明，常年坚持用冷水洗脸有预防感冒的作用，这是由于冬季气温低，人体最易患感冒，而坚持将脸和双手浸泡入冷水中，则可迫使鼻、脸部位血管收缩乃至上身血管收缩，从而提高人体抗御风寒的能力，以有效地预防感冒。

宋人蒲处厚在《保生要录.论衣服门》中也有精辟论述：“腰腹下至足胫，欲得常温。胸上至头，欲得稍凉。凉不至冻，温不至燥……夫寒热平和，形神舒适，疾疹不生，寿年自永。”就是说，要必须保证头凉、心胸凉。当然，无论凉意和暖感都要有一个度，这个度就是凉时不能到冷的感觉，暖是不应到燥的程度……只有凉热适度，身体和精神才会有舒适感，才能不生病或少生病，自然也就更加长寿了。

民间和中医也有“头对风暖烘烘，脚对风请郎中”的养生理论。“寒头暖足”是古代医家泄实补虚的治疗准则，也是一条养生保健的重要原则。

生活经验告诉人们，在工作高度紧张忙碌之时，特别是用脑过度者，最易出现头昏脑涨，思维能力降低。此时如果稍事休息，用冷水洗一洗脸，就能立竿见影地收到清醒头脑和提高思维能力的效果。

有人曾做过科学实验。枕头温度低一些，比被子里的温度低10℃，用这样的枕头睡觉，保持头部低温还有助于安眠，能帮助提高睡眠质量。

现代医学证实，对于“头对风暖烘烘”这句话并不是绝对的。因为头面部分布着丰富的血管、神经，直接吹风容易使面部血管收缩痉挛，有可能会引起头疼、面瘫。尤其是秋冬季和过于疲劳的时候，更容易发生。因此，保持头部凉爽要适度，不能走向极端。

头部降温保护大脑。现代医学认为，大脑是人最重要的脏器之一，它是指挥人类一切活动的总司令，同时大脑也是最脆弱的器官和最需要氧气的器官。人的脑组织的重量虽然只占身体总重量的2％，但它的耗氧量要占到人体全部耗氧量的20％。婴幼儿和儿童的脑耗氧量更要高达50％。常温情况下，脑细胞在没有氧气供应时超过4分钟就会发生不可逆转的坏死，在患者心脏骤停后，其脑损害的程度与本人体温和环境温度成正比，温度越高，脑细胞代谢越快，坏死越快。反之，温度越低，脑细胞坏死越慢。过去不少患者经过复苏抢救，心脏已经复跳，但是由于大脑缺氧而发生了严重损害，结果不是与世长辞就是处于植物人状态，令人扼腕叹息。因此，现代医学对在复苏中保护大脑越来越重视，传统的心肺复苏已经变成了心肺脑复苏。

2、暖颈的重要性

现代医学证明，人的颈部是机体非常重要的组成部分。人的颈部有许多重要的管道，如食管、气管、神经、大血管、***等。颈部血管负责为大脑供应血液，是连通着五脏六腑、大脑和面部五官神经的主要枢纽。主要的血管有左侧颈总动脉、右侧颈总动脉、左侧锁骨下动脉、颈内动脉、颈外动脉、椎动脉、无名动脉，及其他的一些动脉分支。颈部的静脉主干为颈内静脉及颈外静脉。在多个分叉处，还有颈动脉窦和颈动脉小球。长期以来，颈部被誉为人体的第二个大脑。

临床医学证明，颈部是连接大脑与躯干的中枢，是运送补充脑组织代谢消耗的要塞，是向大脑供血的交通枢纽。而颈部保暖是预防颈部疾病、大脑疾病的重要措施。

中医认为，风、寒、暑、湿、燥、火是导致生病的六大因素。其中，风寒之邪居于前两位。颈部是人体的要塞，也是最容易着凉的部位之一。颈部健康与否，影响着经络气血是否通畅。如果经络不通畅，那么相连的器官也会受到影响，也就是中医所说的“不通则痛”。

冬季气候寒冷，阴气盛极，万物收藏，人体新陈代谢也处于相对缓慢的水平。颈部如冬季受寒冷刺激，暴露在外的颈部肌肉中的血液循环放缓，会使颈部血管和其它相关软组织收缩，造成大脑血液供应不足，表现为颈部疼痛、僵硬感，头晕，头痛，肢体麻木，视力模糊、颈部僵硬酸痛感等症状；寒冷刺激易使颈部血管收缩、痉挛，容易造成毛细血管的血流不畅和堵塞，使本来就存在动脉粥样硬化的患者产生脑中卒。

即使是在盛夏时节，人们长时间待在空调房里，空调加冷风，加之着装清凉，裸露在外的颈椎最容易受到寒气入侵，导致血液循环不畅，引发肩颈部肌肉酸痛等症状。

3、半导体致冷技术

半导体致冷也叫热电致冷，是一种热泵。其机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关。

半导体致冷芯片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可发热。一般半导体致冷芯片由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料。

目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3-Sb2Te3，N型是Bi2Te3-Bi2Se3。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定

其优点在于，无运动部件，工作时无噪声，无磨损、寿命长，可靠性高；不使用制冷剂，无泄漏，对环境无污染；作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节器制冷能力，也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态；尺寸小，重量轻，适合小容量、小尺寸的特殊的制冷环境。

其缺点在于，在大制冷量的情况下，制冷效率比机械压缩式冷冻机低；电偶对中的电源只能使用直流电源。

4、以十水合硫酸钠为主材的“恒温”技术

硫酸钠(Na2SO4)是硫酸根与钠离子化和生成的盐。硫酸钠溶于水且其水溶液呈中性。暴露于空气中容易吸水生成十水合硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)，常称冰砂。纯度高且颗粒细的无水硫酸钠称为元明粉，十水合硫酸钠俗称芒硝。Na2So4·10H2O晶体在溶液中的熔点是32.4度，人体的正常温度是37℃，当人触摸时，袋中晶体吸热融化，人体会感到凉爽；袋中晶体全部融化后，温度降低，液态Na₂SO₄·10H₂O放热，可重新结晶，Na₂SO₄·10H₂O晶体析出。

市面上常见的“恒温”(凉垫、冰垫)坐垫或睡垫，可划分为四代：

第一代是水垫，垫内充水，这种垫恒温效果差，只有刚开始接触时才有凉意，价格也比较低廉。在30℃的气温里使用数分钟便失去效果，价格在4元左右。

第二代是冰泥垫，在垫内填充吸水材料和降温液，这种垫子比第一代制冷(恒温)时间稍长，大约30至60分钟。价格比起第一代稍高，价格在5元左右。

第三代冰垫为冰晶垫，将坐(床)垫内填充矿物质和多种原料合成，在30℃气温里可恒温2小时左右，在25度以下自动结晶，结晶体象味精一样，价格在14元左右。

***产品是冰砂垫，采用十水合硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)为主要原料、辅以其他材料及配方的“恒温”技术，依据物理相变原理研制而成。当垫内物质接触到较高温度时，会由固态慢慢转变为液态，此为吸热过程，此过程在30℃的气温里可持续3--6小时；在30℃以下自动结晶，为放热过程。手感像砂子，出厂价在30元左右。

当冰砂温度低于30℃时呈结晶状态；达到融点32.4℃后，由固态转为液态；当温度低于30℃时，再由液态转为结晶状态。这种状态变化称为相变。冰砂的物理状态变化(即相变)过程可以维持3-6个小时，在时间上形成一个宽广的“恒温”平台。且冰砂在相变过程中与人体温度比较接近，坐卧数秒钟就能使人体感觉到清凉舒适，既让人感到凉爽又不觉得冷，有消暑、降温、防痱、降火等作用，对高血压、头昏、腰酸背痛、神经衰弱以及痔疮等疾病防治有辅助疗效，对消除疲劳、清神醒目、集中注意力也有良好的效果。

夏日30℃条件下水温一般为28℃，人体温度37℃，低于人体6-7℃。水温升高1℃可吸收热量4.2KJ/Kg，若用水降温可吸收热量(37℃-28℃)×4.2KJ/℃＝37.8KJ。同等条件下，用冰砂降温可吸收热量约60KJ/Kg[据Telkes Maria，(1974)Solar EnergyStorage.ASHRAE Jnl 16(9)：38-44]，冰砂吸热量是水的吸热量的14倍。

5、碳纤维电热技术

碳纤维电热技术是采用碳纤维与纤维织物材料复合后，所形成的电热织物产品。碳纤维电热之物与传统的电热丝产品有本质区别，碳纤维电热织物的发热原理是在电场的作用下，碳分子产生“布朗运动”形成的。这个运动简单讲就是碳分子之间通过摩擦和撞击产生热量，碳纤维电热织物能把98％的电能转化为热能。常用在电热坐垫、电热褥、汽车坐垫等，也可用于野外作业的便携式坎肩、护腰，手套和电热鞋等。

碳纤维电热织物产品有除湿加热功能，远红外辐射作用，热效率高达98％以上，柔软耐折，可持续使用，可水洗方便清洁清洗，以及工作启动电压低、升温快的特点。

碳纤维电热织物还具有保健功能。主要是碳纤维电热织物发热时能够产生远红外，这种远红外的波长在4-15微米之间，可以增强人体的新城代谢，对血液循环有帮助，对颈椎病和肩周炎都有一定的改善和辅助治疗的效果。

碳纤维电热织物组成的加热***一般由碳纤维电热片、温度控制器、电源三部分组成。

6、液体导热技术

由于温度差而产生热量从高温区向低温区的转移，与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。在自然界中，热量传递是一种普遍存在的现象。两物体间或同一物体的不同部位间，只要存在温差，且两者之间没有隔热层，就会发生热量传递，直到各处温度相同为止。

热量传递有热传导、对流传热和辐射传热三种基本方式。对流传热依靠流体微团的宏观运动来传递热量，所以它只能在流体中存在，并伴有动量传递。

导热液是用液体作为一种导热的物质。对于液体的导热机理目前尚未获得统一的认识：一种观点认为液体的导热原因类似于气体分子的相互碰撞，只是液体分子之间的距离较小，分子间的作用力影响大于在气体分子间的作用力对碰撞过程的影响；另一种观点认为液体的导热原因类似于非导电固体，主要依靠弹性波的作用。

工况实践中常见的发热体多为“点”或“线”。而在特殊应用情况下，常常需要将发热“点”或“线”拓展为等热“面”或等热“体”。在液态的导热过程中，常常需要采用导热液形成邓文面或等温体。

液体导热材料的配方各有不同。制备工艺有的简单，有的复杂；有的用水或蒸气作为低温热传导热载体，有的是采用剧毒、强腐蚀、易燃易爆材料。每种配方均有各自不同的沸点、活性、导热效果系数。

7、国内外相关技术的发展及现状

(1)专利技术

调温凉垫(专利号：200420057156)一种能够把凉垫的温度进行降温的调温凉垫，它是把凉垫一旁的微型吹风机(或小水泵与电相连接，水泵的一端与凉垫上塑料管相连接通过塑料管内水的流动把热量从排出口排出)与外接电源、开关、电池盒内的直流电池电连接，微型吹风机的吹风口与一根盘绕在凉垫上小竹块之间的塑料管相连接，它能够把人与凉垫之间产生的热量通过塑料管内风的流动把热量从热风出口排出。

溶晶吸热凉垫(专利号：专利号：02222383)本实用新型的目的在于提供一种导热效果好、不耗能、凉爽的溶晶吸热凉垫。本实用新型是这样实现的：一种溶晶吸热凉垫，包括垫体，其特征在于：所述垫体中空，内设有十水硫酸钠晶体或十二水碳酸钠晶体。上述垫体为导热性能好的塑料体。本实用新型主要是利用外界的温差而工作，当室温高于32℃或与人体接触时，上述晶体吸热逐渐溶解；当室温低于32℃或人体离开垫体时，溶解的溶液又会逐渐放热结晶，在此过程中，可以保持人体感觉舒适的恒定温度。本实用新型不需要特殊冷源，而且携带方便、凉爽性能好，可用作座垫、床垫、枕垫，特别适用于夏天的车船座垫。

一种冰砂垫(申请号：201320243615.8)本实用新型公开了一种冰砂垫，包括冰砂垫本体，所述冰砂垫本体包括自上而下层叠连接的表面层和背面层，所述表面层与所述背面层之间设有冰砂层；所述冰砂垫本体的外表面可拆卸的设置有防热垫。本实用新型提供的冰砂垫，通过在表面层与背面层之间设有冰砂层，冰砂能良好吸热，当人坐于该冰砂垫上时，能给人带来凉爽舒适的体验。本实用新型能够在不浪费能源的前提下，提高凉爽效果。在停车时可以把防热垫拉下，可以抵挡太阳的直射，从而避免上车热的问题，冰砂垫本体里边有植入比人体低温7度的冰砂，在夏天坐上去有凉爽的感觉。

一种温控座垫(申请号：201310721182.7)冬天气温较低时，人们坐在椅子座垫上工作休闲时，常感觉越坐越冷，容易引起感冒生病。本发明提供一种温控座垫，其特征是：在座垫里填充温度记忆材料恒温冰砂，布置网状电阻丝，扶手上设置控温按钮。其有益效果是：使用时，将座垫加热数分钟即可长时间基本保持恒温，时间长能耗小，结构简单，操作简单，节能环保，对人体无害，一般可以保持恒温40度持续时间6小时左右。

散热器导热液(申请号：200610013712.2)本发明涉及一种散热器导热液，其特征是由以下重量百分比的组分均匀混合而成；蒸馏水78-90％、酒精4-10％、高锰酸钾3-6％、磷酸三钠1-5％和无酶洗衣粉0.5-1.0％。各组分配制成为导热液不但综合其各自的特点，同时混合后其沸点低，活性大，加热快，导热效果非常显著。通过间接加热导热液，使其在热源的作用下上下翻滚，导热、散热，保证供热采暖，安全可靠。制备工艺简单，无毒、无腐蚀、无污染，益于环保。应用该导热液使得散热器导热管的上、下温差每米仅为1-3℃；导热液上下翻滚运行速度快，每秒可达26cm左右，加热速度快、热量传递快。节水节能，可减少几倍至几十倍的用水量，大大减少水资源的浪费；有效降低生产和使用成本，应用非常广泛。

有机高温导热液(申请号：201510612309.0)一种有机高温导热液，它是由丙二醇、三乙醇胺、三(二甲胺基)膦、3-(二苯基膦基)丙胺、苯并三氮唑、聚甲基丙烯酸、聚合度6000聚马来酸酐在隔绝氧气环境下分段加热搅拌混合制成。制备的有机高温导热液缓蚀阻垢性能优异，储备碱度大于20ml保证了导热介质的长效性；导热系数稍优于导热油，可以实现在-50～190℃温度范围内完全替代导热油使用。具有高温下性能稳定，使用环境宽泛，缓蚀阻垢性能长效且环境友好以及导热系数良好的特点，原料来源直接且价廉易得，对设备运行要求低，易于实现大规模的工业化生产。

热管用吸热导热液(申请号：201110175997.0)本发明涉及一种热管用吸热导热液，其具有以下组成：氯化钙0.8-1.6wt％、碳酸钾1.5-3.5wt％、磷酸钾0.5-1.5wt％、硼酸钾0.35-0.75wt％、氢氧化钾0.2-0.8wt％、硼酸钾0.2-0.8wt％，苯并三氮唑0.1-0.35wt％，硼砂0.5-1.8wt％，甘油0.3-0.9wt％和余量的蒸馏水。本发明的吸热导热液具有防冻、防锈、防沫、无毒、环境友好、性能稳定、传热效果好的特点，传热器使用本发明的吸热导热液，能够显著提高使用寿命和传热性能。

带电池装置的暖脚袋(申请号：201310118229.0)本发明公开了带电池装置的暖脚袋，包括脚袋、导热液袋、导热液、电热器、温度传感器、电池装置和控制开关。脚袋设有夹层，导热液袋设于夹层中，导热液密封在导热液袋的内部，电热器和温度传感器密封安装在导热液袋上，电热器和温度传感器密封在导热液袋的部分浸在导热液中，导热液袋的外表面还设有电池装置，电热器、温度传感器和控制开关串联，电源装置的一端连接电热器，电源装置的另一端连接控制开关。本发明可以插电源线加热，也可以用电池装置加热，导热液袋和脚袋的形状均和鞋子相似，导热液密封在导热液袋中，导热液袋放置于脚袋的夹层中，可以避免人体与导热液袋直接接触防止烫伤，还能保温，充分的利用热能。

(2)产品

市场上可见有大批量的第三代冰晶枕垫、坐垫，回弹棉+冰晶枕垫等产品。也可见***冰砂枕垫、坐垫，回弹棉+冰砂枕垫等冰砂垫产品，价格均在20-60元之间。

市场上“红外线”电热丝加温床垫，如早年推向市场的电热毯等，均可常见。“红外线”电热丝、碳纤维电热附着在坐垫、枕头、床垫，对局部加温和全身加温的产品均可常见。

三、发明内容

1、现有专利与产品存在问题

(1)枕垫多为常态下冰砂相变材料，无人工干预，无持续致冷的后续能源供应。市场可见的冰砂枕垫在30℃时，致冷时间保持4-6小时；35℃时，致冷时间保持2-3小时；极端高温天气仅能保持1小时左右。因冰砂垫无能源支持，无法持续致冷，无力保证高温天气下的睡眠期(6-8H)。

(2)长期使用后冰砂结晶体***、结块，影响使用效果。冰砂多次结晶(放热)、融化(吸热)后，冰砂相变材料的结晶能力逐步下降，并产生板结、结块、***，舒适度大大下降，影响使用效果。

(3)颈部增温多为直接增温，电热丝烘烤使体内水分大量流失。常见的颈部加温枕头，对颈椎病患者起到了加快血液循环、活血化瘀，减轻疼痛的作用。但电热丝的长期“干烤”，导致体内水分大量流失，使人产生干燥感。同时，还存在发热效率不高的问题。

(4)导温材料不一而足，枕垫的安全性和效果无法保证。渠玉芝教授提供的管(腔)体导热技术可达到纯银热传导的32000倍，但原材料中含有剧毒、强腐蚀、易燃易爆的材料；水或蒸气作为热传导热载体的导热材料，长期使用会产生蒸发；有的导热液热传导率低下，需要强制性导热，而强制导热的后果是体积增大，噪音和振动的增加。

(5)市场产品不完善，未见“寒头暖颈”双温枕垫。现代医学认为，“暖颈”有其重要性，“寒头”有其必要性。但囿于枕头与枕垫面积和体积的限制，既要“寒头”，又要暖颈，且性质完全相反，市场上未见“寒头暖颈”枕头或枕垫。

(6)枕垫致冷和制热需要的并非平面，而是需要一个“体”或曲面。人体构成是立体的，客观上要求枕垫的致冷、制热部分应该能够形成围合头部或颈部的“体”或曲面。

(7)市售枕垫、枕头产品普遍存在智能化水平不高的问题。

2、需要解决的技术问题

(1)选用优异的相变恒温材料，解决现有冰砂相变材料结晶、液化后常出现发硬、结块现象，使相变材料十水硫酸钠的冰砂颗粒更细致。

(2)采取人工干预措施，给予冰砂相变材料以后续能源供给，强化和延续睡眠期内的恒温期，保持持续性的“寒头”。

(3)采用非强制换热导热液，作为“暖颈”导热载体，克服以水作为导热载体存在的电热效率不高的问题，不采用强制性导热措施，避免水泵、压缩机等产生电磁干扰、噪音、振动和外挂的设备，达到绿色用品的要求。

(4)采用碳纤维电热和非强制换热导热液，对颈部实行间接的、恒温的、立体的制热，避免电热丝制热造成的口鼻干燥、皮肤痛痒、蜕皮等不适症。

(5)采用致冷与制热双***网格化布局，保持制热***和致冷***互不干扰。

(6)实行“寒头暖颈”双温枕垫的信息综合处理、通信、管理，提高智能化管理水平。

(7)对半导体致冷芯片实行轮回工作制，碳纤维制热实行恒温检测和反馈。

(8)使“寒头暖颈”双温枕垫，既可接入智能枕头***，也可置放在普通枕头上使用。

(9)在“暖颈”外侧镶嵌阵列的超薄型永磁磁石，改善使用者颈部的血液循环。

(10)在“暖颈”外侧置放可选择的中药垫，有针对性地改善使用者的亚健康状况。

(11)对“寒头暖颈”枕头与枕垫进行舒适性、功能性的美化设计。

4、有益效果

(1)选用优异的相变恒温材料，解决冰砂材料长期使用后出现的发硬、结块现象，使相变材料十水硫酸钠的冰砂颗粒更细致，使用更舒适。

(2)采用致冷***后续能源持续供给，可妥善解决冰砂相变材料的可持续性致冷问题。

(3)采用碳纤维电热实现间接的、恒温的、立体的加温，可避免电热丝加温造成的弊端。

(4)采用非强制换热导热液，可提高导热效率。避免强制性导热措施产生的电磁干扰、噪音和外挂设备。

(5)采用致冷与制热双***网格化布局，实现“寒头暖颈”统一协调，互不影响。

(6)对半导体致冷芯片实行轮回工作制，碳纤维制热实行恒温检测和反馈，实现节能。

(7)实施的“寒头暖颈”双温枕垫综合处理、通信、管理，是管理更加科学化、智能化。

(8)微型化、轻量化的设计目标，所形成的软体“寒头暖颈”枕头与枕垫，便于携带，适用范围更加宽广。不仅可以将“寒头暖颈”***独立使用，也可与智能枕头、智能床垫配套使用，还可以作为独立设备，配备到宾馆供旅客使用，还可以配套到车站、码头、机场等场所，供旅客进行短暂休息是使用。

(9)通过功能化设计，实现“寒头暖颈”枕头与枕垫舒适性、功能性的完美结合。

(10)镶嵌在“暖颈”部位的阵列永磁磁石，以及可更换的中药垫，可在“暖颈”的作用下，可改善使用者的亚健康，并加速中药材有效成分的挥发，提高中药保健的使用效果。

5、解决相关技术问题所采用的技术方案

(1)选用优异的相变恒温材料，解决冰砂相变材料出现的发硬、结块问题。

(2)采用医疗级微功率半导体致冷芯片，减小能源消耗，实现节能目标。

(3)实行致冷芯片的微处理器能源管理，确保冰砂相变材料可持续恒温。

(4)采用碳纤维电热进行间接的、恒温的、立体的加温。

(5)采用非强制换热导热液，简化“暖颈”导热***，克服相应的弊端。

(6)采用双***网格化布局，保持致冷***和制热***互不干扰，实现“寒头暖颈”。

(7)引入智能化管理手段，实现对“寒头暖颈”双温枕垫的智能化管理。

(8)采用标准化设计，提高“寒头暖颈”双温枕垫的通用水平。

(9)在“暖颈”外侧镶嵌超薄型的永磁磁石阵列，减少磁石阵列对枕头舒适性的影响。

(10)在“暖颈”外侧置放便于更换的中药垫，并不影响枕垫的外观和舒适性。

四、附图说明

图1是基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫***方框图

“寒头暖颈”双温枕垫可划分为寒头致冷网格、暖颈制热网格、微处理器管理和枕垫组合等四个子***。

“寒头”致冷网格子***。主要由微功率半导体制冷芯片、冰沙相变材料、PVC腔体组成的网格化的致冷“寒头”单元构成。在双温枕垫头部220mm*600mm范围内，实行平铺式致冷；将平铺式的PVC腔体和腔体内的冰砂相变材料划分为4*2个网格并限制在可控范围；置于PVC密闭腔体之外的微功率半导体制冷芯片为冰沙相变材料提供持续的低温能源，保持冰沙相变材料可持续的恒温；可持续恒温由微处理器对其进行开启关闭控制、致冷时间控制、致冷周期控制和致冷轮回控制；微功率的半导体致冷芯片由电源模块经微处理器控制后提供能源支持。

“暖颈”制热网格子***。主要由碳纤维电热片、非强制换热导热液、温度传感器、PVC腔体组成的网格化的制热“暖颈”单元构成。在双温枕垫头部100mm*600mm范围内，实行通体式制热；通体式的PVC腔体和腔体内的非强制换热导热液划分为4个网格并限制在可控范围；置于PVC密闭腔体内的碳纤维电热片为非强制换热导热液提供持续的发热源，进行可持续的加温并恒温；可持续的加温并恒温，由微处理器对其进行开启关闭控制、加温时间控制、加温周期控制、加温温度控制；置于“暖颈”单元内的温度传感器，实时检测非强制导热液的温度，经D/A转换后，提供给微处理器，再由微处理器对实时温度与预设温度进行对比、判断后，控制碳纤维电热片输入端的占空比，使导热液的温度趋于预设的温度；预设温度和通过智能手机APP、枕垫的内置WI-FI模块，对加温温度进行预设或实时调整；碳纤维电热片由电源模块经微处理器控制后提供能源支持。

“寒头暖颈”微处理器管理子***。微处理器管理主要负责对“寒头”致冷网格子***和“暖颈”制热网格子***进行智能化管理。包括对“寒头”致冷网格子***进行开启关闭控制、致冷时间控制、致冷周期控制和致冷轮回控制；对“暖颈”制热网格子***进行开启关闭控制、加温时间控制、加温周期控制、加温温度控制；对“暖颈”制热网格子***中温度传感器检测的温度进行对比处理；通过串口与WI-FI模块对接，实现智能手机对“寒头暖颈”双温枕垫的人机对话；对供电电源进行对应处理后，向半导体致冷芯片、碳纤维电热片提供能源支持。

枕垫组合主要由PVC网格化的腔体、中药药枕垫和超薄型永磁磁石阵列组成。其中，PVC网格化的腔体共有12个单元组成，8个单元为“寒头”致冷单元，4个段元为“暖颈”制热单元；置于“暖颈”单元中部的中药药枕垫和超薄型永磁磁石阵列，有利于改善使用者的血液循环，可调整亚健康，起到改善使用者病痛的辅助治疗作用。

有上述四个子***构成的微型化、轻量化的软体“寒头暖颈”双温枕垫，不仅可以将“寒头暖颈”***独立使用，也可与智能枕头、智能床垫配套使用，还可以作为独立设备独立使用。

本发明所涉基于半导体致冷技术的“寒头暖颈”双温枕垫，其物理尺寸、外形均适用于《一种智能识别卧姿并智能调节高度的枕头》(发明专利：201710045194.0和实用新型专利201720076727.7)。其中微处理器部分、通信部分、电源部分均由“智能识别卧姿并智能调节高度的枕头”提供，智能手机APP软件只需增加“寒头暖颈”双温枕垫的管理功能即可。也适合其他类型的智能枕头配套使用。

由于本发明提供的是一个软体的双温枕垫，对枕头的外形没有特别要求，对枕头填充物(空气、聚氨酯、中药、荞麦皮、稻壳等)的流动性也没有特别要求，作为独立设备独立使用时，将微处理器部分和WI-FI通信部分集成到电源适配器中即可。

图2是基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫的***结构图

基于半导体致冷技术的“寒头暖颈”枕垫采取双***网格式布局。

图中上半部分，是以微功率半导体致冷芯片和冰砂相变材料为核心的“寒头”***。其中，(1)是4*2网格式布局的致冷单元，(2)是计算机设计中隐藏表层PVC材料后，所呈现的冰砂相变材料，(3)是微功率的半导体制冷芯片，(4)是固定和安装半导体制冷芯片的安装袋，(5)是半导体制冷芯片的信号线。

图中下半部分，是以碳纤维发热片和非强制换热导热液为核心的“暖颈”***。其中，(6)是4*1网格式布局的发热单元，(7)是计算机设计中隐藏表层PVC材料后，所呈现的非强制换热导热液，(8)是碳纤维发热片，(9)是碳纤维发热片信号线，(10)是温度传感器及其信号线，(11)是承载“寒头”和“暖颈”双***网格设备的PVC材料腔体，(12)是附着在“暖颈”部位的中药垫和永磁磁石阵列。

图中双温枕垫为软体结构，可曲卷，可平铺。不受枕头外形、材质、填充材料的影响。

五、具体实施方式

1、采用3D建模，进行精准设计。

囿于枕垫的长度、重量、质感，设计中全部实行3D建模，进行创成式的精准设计。

一是对各功能器件的结构进行精细化设计。包括网格化布局的设计、致冷***的传导设计、制热***的传导设计、永磁磁石阵列设计、中药药垫的设计。

二是对供电***、通信***、控制***的设计。

三是对智能手机APP管理***的管理功能设计和画面美化设计。

四是对双温枕垫PVC外形与色彩进行美化和舒适性设计。

2、采用医疗级高效微功率半导体致冷芯片，为冰砂相变材料提供可持续制冷的能源。

囿于“寒头暖颈”枕垫的体积，枕垫使用的安全性，以及微处理器的工作电压，高效微功率半导体致冷芯片的最高工作电压选择在直流6V以内，最大工作电流选择在1000mA之内。其最大致冷功率≤3.5W，最大致冷功率时的最大温差≥70℃，并可通过控制电源脉宽的方式，控制半导体致冷芯片的致冷功率。

据实验结果，选定的微功率半导体制冷芯片对每一网格内的冰砂相变材料由液态转为晶体的工作时间≤60S。

3、采用微处理器的能源管理，科学管理冰砂相变材料的致冷。

囿于冰砂相变材料在枕垫中的厚度，枕垫采用网格化的格局，实行多个半导体制冷芯片并行、并轮流工作。又由于冰砂相变材料自身由固态转为液态时在时间上所形成的“恒温平台”，并不需要半导体致冷芯片持续工作，依据环境温度为冰砂相变材料间断提供低温。因此，并行的半导体制冷芯片实行轮流工作制，减小并行的半导体制冷芯片对电源功率的要求。

轮流工作制的指令，由微处理器下达并执行；

轮流工作制的周期，由智能手机、WI-FI通信模块和微处理器共同完成。并根据环境温度的不同，智能手机提供经验参考值(1-3小时)，再由使用者通过智能手机向微处理器下达设定周期指令。

轮流工作制的时长，根据冰砂相变材料所处网格的位置，由智能手机、WI-FI通信模块和微处理器共同完成。枕垫中间位置≤60S，两侧≤30S。

经实验检测，环境温度35℃条件下，冰砂相变材料由晶体转化为液态的时间约需2.5H，枕垫之间位置由液态转化为晶体的时间约需60S，每晚按8H睡眠时间计算，最多需要3个轮回周期，半导体致冷芯片功率≤10W/只.晚；枕垫两端的半导体致冷芯片的功率≤5W/只.晚。

半导体致冷技术的“寒头暖颈”枕垫按4*2单元网格布局，总功率≤60W/晚，每晚耗电量为0.06KW.H，折合电费0.0294元(以北京市居民用电价格0.49元计)。

4、选用改性相变恒温材料，解决冰砂材料结晶后发硬、结块的弊端。

常见的冰砂相变材料长期使用后冰砂会***、结块，影响使用效果。冰砂多次结晶(放热)、融化(吸热)后，相变材料的致冷能力将逐步下降，并产生板结、结块、***，舒适度大大下降，影响使用效果，是长期困扰冰垫行业发展的一个难题。

采用改性的由十水硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)、硼砂(Na₂B₄O₇.10H₂O)、纯净蒸馏水(H₂O)、丙三醇(甘油C₃H₈O₃)、氯化钙(CaCl₂)和羧甲基纤维素钠(“改性纤维素”C8H16NaO8)按一定的比例构成的冰砂相变材料，可使相变材料的相变温度控制在26-29℃之间，相变潜热在198-257KJ/KG，相变可循环次数在5000次以上。本改性的冰砂相变材料在常温时呈白色雪絮状，有一定的弹性，极易塑性，并无毒、无害，无腐蚀、无污染。

鉴于普通冰砂相变材料存在的板结、硬化的弊端，本配方中增加了丙三醇材料，能使结晶的速度放慢，使液化后的晶体再次凝结后结块现象消失，并保持改性后的结晶颗粒具有良好的柔韧性。

5、采用活性碳纤维电热片进行恒定加温，避免电热丝加温造成的弊端。

常见和传统的电热加温，均采用颈部增温多为直接增温，没有加装相应的恒温控制***，电热丝烘烤使体内水分大量流失。常见的颈部加温枕头，对颈椎病患者起到了加快血液循环、活血化瘀，减轻疼痛的作用。但电热丝的长期“干烤”，导致体内水分大量流失，使人产生口干舌燥及其他反应。同时，还存在发热效率不高的问题。

活性碳纤维电热片，采用碳素纤维发热材料与棉纤维纺织而成，是一种新型的高性能纤维增强发热材料。具有发热快，效率高，强度高、可屈卷等特点。

经实验，采用活性碳纤维电热片完成“暖颈”任务，有如下优势：

一是升温迅速，采用5V电压供电后1S就产生热感，2S温度可达20℃，3S后表面温度即可达45℃，4S后可达到45-50℃的稳定温度。

二是热效率高。碳纤维发热片是一种黑体材料，电热转化率比金属丝等发热体高30％，热效率高达99.9％。

三是温度可控。采用微处理器控制输出信号的占空比，可随意调节温度，为智能手机管理“暖颈”的温度提供了可行性。

四是安全可靠。采用直流5V供电，属安全电压，不会产生触电；碳纤维发热片的强度比金属丝高6-10倍，在使用过程中一般不会发生折断，可有效杜绝火灾等事故的发生；碳纤维发热片系细密的网状结构，即便有部分折断，也不会影响整体发热。

五是厚度小、重量轻。碳纤维发热片的厚度约0.5mm，重量以克计算，并可屈卷。

六是产生远红外辐射。碳纤维发热片在工作时，可产生对人体健康有益的波长为5--20微米的远红外线热辐射，可促进血液循环，而电磁波为0。

七是封装工艺灵活。常见的碳纤维发热片有无纺布塑封和发热膜宫形布局塑封两种。

6、采用非强制换热导热液，简化“暖颈”导热***，克服相应的弊端。

导热液是将热量从一处转移到另一处的传导介质。常见的电热液大致上可以分为三类。一类是基于导热管等密闭***内的导热液，多为金属管(腔)内的蒸发型的液体，因导热管(腔)密闭，不用考虑内部材料的外泄，所选用的材料也就不考虑毒性、腐蚀性等问题；一类是基于强制性开放***内循环使用的导热液，多为普通管道内的循环***，多由水泵、冷头、水箱、冷凝器组成，对导热液进行强制性循环，以水性材料为主，多为无毒、无害原材料；另外一类是由导热油为主体的导热液，是以油脂为主体的导热液，适用于130℃以上环境使用，130℃以下使用由于油脂的粘度较大，严重影响热交换。

以上导热液均不适用于“寒头暖颈”枕垫。前者含有毒有害材料，一旦泄露会造成对人体的伤害，且需要硬质的金属密闭管道(腔体)，也不适合枕垫使用。中者虽然无毒无害，可以采用热管导热，但***复杂，需要水泵、水箱、冷头、冷凝器等大型部件，同样不使用与枕垫；后者由于油脂的粘稠度较高，而在130℃以下循环和导热性能差，也不适用枕垫。

采用以1，2-丙二醇(1，2-二羟基丙烷、丙二醇、α-丙二醇、甲基乙二醇)和水为主要原料所构成的水基导热液，适用于130℃以下、高效的、非强制导热，特别适用于浸泡式间接导热场所使用。

为提升非强制导热液的综合性能，在导热液中加入三聚磷酸钠作为缓蚀剂，加入甲基苯并三氮唑作为高性能金属防腐剂，对金属起到防锈、防腐的保护的作用；在导热液中加入三聚磷酸钠可起防垢兼阻垢的作用；加入三乙醇胺及磷酸作为防沸剂，确保导热液在130℃以内不沸腾。

7、采用改性导热液，大幅度地提升“暖颈”的舒适性。

本发明所涉的导热液为水性导热液，尽管导热性能较好，但存在有水性导热液流动性太强，保持性差，不易形成导热液的“厚度”的问题。为提高导热液的粘度，提高枕垫使用的舒适性，在不影响导热液的导热效果的条件下，本发明实施例中，将导热液中增加以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸钠(NaAA)为原料，进行双水相共聚合反应，增加导热液的粘稠度，减少期流动性，形成双水相聚合反应改性导热液。

双水相聚合反应是将一种水溶性单体、引发剂及分散介质溶解在水中，形成均相水溶液，一定条件下进行聚合反应，由于聚合物之间的相互作用，体系发生相分离，两种聚合物分别富集于各自相中，形成互不相溶的水溶性聚合物分散液的聚合反应。

双水相聚合反应克服了普通水溶液聚合高粘、搅拌和传热困难等缺陷，且聚合和使用过程中不存在有机溶剂污染，是制备水溶性聚合物的新方法。其中：丙烯酰胺(AM，Acrylamide，C3H5NO)是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。淀粉类食品在高温(＞120℃)烹调下容易产生丙烯酰胺；丙烯酸钠(NaAA，C₃H₃NaO₂)是一种常用的分散剂，又称2-丙烯酸钠均聚物、S聚丙烯酸钠，常温下为无色或浅黄色粘稠液体，无毒，弱碱性，不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，易溶于水和氢氧化钠水溶液；聚乙二醇20000[HO(C2H4O)Nh]由环氧乙烷与水或乙二醇逐步加成聚合而成。系列产品无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。具有广泛的化学相容性，是非常好的溶剂和增溶剂，普遍用在工业，医疗，化妆品等领域，被广泛用作载体和毛细管柱内壁的改性剂，热稳定性好。

改性导热液中以聚乙二醇20000(聚氧乙烯20000；PEG20000)水溶液作为丙烯酰胺(AM)-丙烯酸钠(NaAA)双水相共聚合的分散介质。

聚合体系是非均相的聚合体系，丙烯酰胺(AM)水溶液液滴能均匀、稳定地分散在PEG水溶液的连续相中。丙烯酰胺(AM)和丙烯酸钠(NaAA)在聚乙二醇20000水溶液中双水相共聚合成滴机理是：均一水相的引发与增长期-聚合初期的析出成核与快速聚集期-聚合中期的连续相粘度增加期-聚合末期。

经过改性的双水相聚合反应导热液，使“暖颈”效果明显提升。通过非强制导热液以及PVC热合成型的暖颈垫单元，将碳纤维发热片所形成的“面”发热，转换为“体”发热，实现由面向体的转化。所形成的发热体在围合颈部时，将会产生更多、更大的接触面积，取得更好的“暖颈”效果，可在在睡眠中舒缓酸痛疲劳的肌肉，疏通受凉的颈椎，实现自我修复，可起到物理的内病外治的效果。

8、采用双***网格式布局，保持加温***和降温***互不干扰，实现“寒头暖颈”。

本发明为保持“寒头暖颈”中头部降温的凉爽特性，又能增加颈部增温的保健特性，采用致冷与制热双***的格局，形成一种双***PVC热合的枕垫。按照中医“暖颈寒头”的理论和实践，将半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫划分为寒头致冷网格、暖颈制热网格、微处理器管理和枕垫组合等四个子***。

(1)如图2所示，图中上半部分，是以微功率半导体致冷芯片(3)和冰砂相变材料(2)为核心的“寒头”***。主要由微功率半导体制冷芯片、冰沙相变材料、PVC腔体组成的网格化的致冷“寒头”单元构成。为保障使用者睡眠中姿态变换不致失去“寒头”效果，采用平铺冰砂相变材料(2)的方式解决，在双温枕垫头部220mm*600mm范围内，实行平铺式致冷；由于平铺面积较大，而头部的曲率较小，为防止头部压力导致冰砂相变材料(2)在PVC材料(11)中的流动或移动，将平铺式的冰砂相变材料(2)划分为4*2个网格(1)，将冰砂相变材料(2)的流动限制在可控范围；为实现“寒头”***的节能，实行分位置提供不同的致冷时间，其中枕垫中部使用较多的4个单元，为冰砂相变材料(2)提供较长的持续低温时间，而两侧则提供稍短的持续低温时间；持续低温由半导体致冷单元(3)提供。

由PVC材料(11)所形成的密闭腔体内，装有冰砂相变材料(2)。微功率的半导体制冷芯片(3)置于PVC密闭腔体之外，由半导体制冷芯片的安装袋(4)对半导体制冷芯片(3)的位置进行固定，半导体制冷芯片的信号线(5)由半导体制冷芯片的安装袋(4)中引出，进入智能枕头或集成在单元适配器中的微处理器单元中。微功率的半导体致冷芯片由电源模块经微处理器控制后提供能源支持。对4*2网格及各个单元内冰沙相变材料的可持续恒温，由微处理器对其进行开启关闭控制、致冷时间控制、致冷周期控制和致冷轮回控制。

(2)如图2所示，图中下半部分，是以碳纤维发热片和非强制换热导热液为核心的“暖颈”***。主要由碳纤维电热片、非强制换热导热液、温度传感器、PVC腔体组成的网格化的制热“暖颈”单元构成。为保障使用者睡眠中姿态变换不失去“暖颈”效果，在双温枕垫头部100mm*600mm范围内，实行通体式制热；由于平铺面积较大，头部的曲率较小，为防止颈部压力导致非强制换热导热液PVC材料构成的腔体内流动或移动，将通体式的PVC腔体和墙体内的非强制换热导热液划分为4个网格化布局的发热单元(6)，将改性非强制换热导热液的流动限制在可控范围；置于PVC密闭腔体内的碳纤维电热片(8)为改性非强制换热导热液提供持续的发热源，可对改性非强制换热导热液进行可持续的加温并恒温；每个导热单元内设置1片碳纤维发热片(8)，碳纤维发热片(8)置于改性非强制换热导热液(7)内，再全部置于由PVC材料(11)所形成的密闭腔体内，将改性非强制换热导热液(7)加温后，对使用者的颈部进行间接加温。

碳纤维发热片采用无纺布塑封的结构形式，碳纤维发热片信号线(9)由上下两端引出。为保障碳纤维发热片(8)和改性非强制换热导热液(7)所形成的颈部发热体温度可控，置于“暖颈”单元内碳纤维发热片(8)附近置放的温度传感器(10)，实时检测改性非强制导热液(7)的温度，检测结果经D/A转换后，提供给微处理器，再由微处理器对实时温度与预设温度进行对比、判断后，控制碳纤维电热片(8)输入端的占空比，使碳纤维电热片(8)的发热量、改性非强制导热液(7)的温度趋于预设的温度；改性非强制换热导热液的可持续加温并恒温，由微处理器对其进行开启关闭控制、加温时间控制、加温周期控制、加温温度控制；预设温度和通过智能手机APP、枕垫的内置WI-FI模块，对加温温度控制功能进行预设或实时调整；碳纤维电热片(8)由电源模块经微处理器控制后提供能源支持。

(3)枕垫组合主要由PVC网格化的腔体、中药药枕垫和超薄型永磁磁石阵列(12)组成。其中，PVC网格化的腔体共有12个单元组成，8个单元为“寒头”致冷单元，4个单元为“暖颈”制热单元；置于“暖颈”单元中部的中药药枕垫和超薄型永磁磁石阵列(12)，有利于改善使用者的血液循环，可起到调整亚健康和改善使用者病痛的辅助治疗作用。

9、引入智能化管理手段，实行“寒头暖颈”双温枕垫的智能化管理。

在“寒头暖颈”双温枕垫中设置专用微处理器，主要负责对“寒头”致冷网格子***和“暖颈”制热网格子***进行智能化管理。

双温枕垫的智能化管理主要包括微处理器、温度传感器、WI-FI模块和智能手机APP管理***，同时还包括由微处理器指令的执行设备。

微处理器管理包括对“寒头”致冷网格子***进行开启关闭控制、致冷时间控制、致冷周期控制和致冷轮回控制，温度控制在30℃左右；对“暖颈”制热网格子***进行开启关闭控制、加温时间控制、加温周期控制、加温温度控制，颈部加温的可调节温度为40--50℃，以保证颈部加温的效果；对“暖颈”制热网格子***中温度传感器检测的温度进行对比处理；通过串口与WI-FI模块对接，实现智能手机对“寒头暖颈”双温枕垫的人机对话，随时设定和调节加温的温度，在实现加温的同时，提高加温***的安全性、可调性、可控性；对供电电源进行对应处理后，向半导体致冷芯片、碳纤维电热片提供能源支持。

10、采用“寒头暖颈”标准化设计，提高枕垫的通用化水平。

依照“寒头暖颈”双温枕垫的功能设计，实行智能枕头“集成式”结构***设计和便携式枕垫的***结构设计等两种方案。主要区别在于微处理器部分、通信部分、电源部分的设置位置。

本发明所涉半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫中的智能枕头“集成式”结构***设计，适用于《一种智能识别卧姿并智能调节高度的枕头》(发明专利：201710045194.0和实用新型专利201720076727.7)功能的集成配套。用于智能枕头的微处理器部分、通信部分、电源部分均由智能枕头提供，智能手机APP软件中只需增加“寒头暖颈”双温枕垫的管理功能即可。

本发明所涉半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫中的便携式枕垫***结构设计，适用于普通用户的独立使用，也可适用于其他功能性枕头的配套使用。对枕头的外形没有特别要求，对枕头填充物(空气、聚氨酯、中药、荞麦皮、稻壳等)的流动性也没有特别要求。作为独立设备独立使用时，只需将微处理器部分和WI-FI通信部分集成到电源适配器中，即可将功能性枕头、普通枕头平滑升级为双温枕头。

双温枕垫为软体结构，厚度仅有12mm，可曲卷，可平铺。不受枕头外形、材质、填充材料的影响。

双温枕垫作为一个智能产品，可以对“寒头”和“暖颈”***分别控制使用。夏季使用时可以仅仅开启“寒头”***，关闭“暖颈”***，避免夏季时节“暖颈”造成燥热。冬季如果怕冷，可关闭“寒头”***，只使用“暖颈”***，且“暖颈”温度也可根据使用者的需要，通过智能手机进行调整和设定。

11、在“暖颈”外侧镶嵌超薄型的永磁磁石阵列，较少磁石阵列对枕头舒适性的影响。

磁石可以入药。主要用于肝肾不足，虚阳上亢之头晕目眩，耳聋耳鸣，视物模糊，用于肾不纳气，上气喘逆，用于肾水不足，耳目昏聩，磁石研末外敷，可治痈疮肿毒及创伤出血。

磁石还可用于心神不安，惊悸、失眠，既可安神，亦可镇惊，如《圣济总录》以磁石炼水饮。

磁石外用，可以起到一定的辅助治疗和改善亚健康的作用。其原理可以概括为以下几个方面：1.生命过程中的氧化还原反应、神经的传导、心肺的搏动等都与人体内部的电子传递有关，磁场可以影响电子的运动。2.生物膜的渗透性有极强的选择性，它对人体内部的脑电位及物质的交换和代谢有主要的作用。磁场能影响一些带电离子，如钾、钠、氧的渗透能力。3.人体中的各种酶和蛋白质都含有许多微量过渡金属，如铁、钴、锰、铜等。这些微量元素大多是各种酶和蛋白质的组成部分，同时又是酶和蛋白质的活动中心。磁场通过对过渡金属元素(磁性离子)的作用而改变这些酶和蛋白质的活动功能，加速酶***的生化反应。

永磁磁石阵列在双温枕垫中的应用，主要是将超薄型的永磁磁石(12)镶嵌到是承载“寒头”和“暖颈”双***网格设备的PVC材料腔体(11)上，物理位置在颈部和口鼻附近，并处在中药药垫的下方。

12、在“暖颈”外侧置放的中药垫，便于更换，并不影响枕垫的外观和舒适性。

中药药垫是在中医理论体系局部与整体辩证统一的指导下，以生理活性较强的芳香开窍、走窜透骨、生猛躁烈、气味俱厚的植物药为主，通过刺激皮肤，经络俞穴，孔、窍等部位以发挥其清热解毒、扶正祛邪等作用，使失去平衡的脏腑阴阳得以重新调整和改善，从而促进机体功能的恢复，达到治病的目的。

在中国古代，著名医学家华陀、孙思邈通过大量的临床，掌握并开“闻香祛病”的先河，我国明代中医药大家李时珍在其鸿篇巨制《本草纲目》中也再三地阐述了药枕的治病原理与临床作用，此后经数千年的发展而长盛不衰。所谓“闻香祛病”就是采用不同的药物加工成枕头和坐(靠)垫，其枕芯多为粉碎后的具有挥发性功效的中草药，野生植物的根、茎、花、叶、种子、果实等。其基本的原理在于枕、垫药芯内的中药成分不断挥发，中药微粒子借助头部和身体其它部位的体温和毛窍孔吸收作用于五脏六腑、经络；其透入体内后，通过经络、穴位疏通气血，调理阴阳；此外还能通过鼻腔吸入中药有效成分，经肺的气血交换而进入体内的病患处。

中药药垫的的辅助治疗主要通过局部皮肤的直接吸收作用、药物刺激经络传导与穴位外敏放大效应、鼻腔的吸收作用而实现。人体在睡眠时，药垫作用于局部的经络及穴位有几十个，如哑门、风府、风池、天柱、大椎、颈夹脊及皮肤、头针区等。尤其是中药药垫是置放在“暖颈”网格单元的外侧，而“暖颈”网格中有内置的碳纤维发热设备，还能产生40-50℃的温度，使药物中挥发性成分缓慢散发，长时间作用于头部或经络穴位，并通过皮肤和鼻粘膜吸收和嗅神经传导，还有眼部的间接吸收等途径来达到治疗目的。

13、引入智能手机APP的管理，摆脱双温枕垫对其他***的依赖

全面采用智能手机APP的管理，摆脱双温中的对其他***、其他设备的的依赖和依附，实现真正意义上的简单、简化和便携，主要包括：

(1)自定义设置功能

双温枕垫手动启动、关闭

双温枕垫自动启动、关闭设置

“寒头”***开启关闭自定义设置

“寒头”***致冷时间自定义设置

“寒头”***致冷周期自定义设置

“寒头”***致冷轮回自定义设置

“暖颈”***开启关闭自定义设置

“暖颈”***加温时间自定义设置

“暖颈”***加温周期自定义设置

“暖颈”***加温温度经验参考值及自定义设置

“寒头暖颈”WI-FI与智能手机对码自定义设置

远程调用“寒头暖颈”历史数据密码自定义设置

密码忘记与重设自定义设置

(2)图表显示功能

环境温度实时显示

“寒头”***开启关闭显示

“寒头”***致冷时间显示

“寒头”***致冷周期显示

“寒头”***致冷轮回显示

“暖颈”***开启关闭显示

“暖颈”***加温时间显示

“暖颈”***加温周期显示

“暖颈”***加温温度实时显示

(3)数据统计功能

“寒头”***致冷时间统计

“寒头”***致冷周期统计

“寒头”***致冷轮回统计

“暖颈”***加温时间统计

“暖颈”***加温周期统计

“暖颈”***加温温度实时显示

(4)“寒头”及“暖颈”知识库

14、双温枕垫的艺术化处理

枕垫的艺术化处理，是一个非常复杂的问题。涉及到色彩心理学、色彩结构学、材料学和工艺处理，等等方面，特别涉及到使用者的年龄、受教育程度、爱好、好恶、偏好、情绪、经历、环境等因素。为简化双温枕垫的艺术化处理，采用“双温枕垫本体+双温枕垫外套“的方式解决，化解双温枕垫本体的销售风险。

一是采用多图案机制。包括卡通图案、碎花图案、点状图案、抽象图案、动物图案、景观图案、单色等。

二是采用多色彩机制。包括暖色系(红、紫红、红橙、橙、黄橙)，冷色系(蓝色，绿色，紫色)，中色系(黑、白、灰)，以及于此相关的同色系、混色系、过度色系。

三是采用多材质机制。包括纯棉布、麻、棉麻、棉涤、棉麻涤混纺、和人造纤维等透气性和吸湿性好的普通面料；毛料、真丝(蚕丝)可清洁保养皮肤、增加皮肤细胞活力的高档面料；高弹性云丝、天鹅绒等具有透气、透湿、爽滑、贴身、柔滑的超自然面料；竹纤维等具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能的新兴高科技面料。

四是采用多套装机制。包括拉链(尼龙搭扣)侧套装、拉链(尼龙搭扣)后套装、拉链(尼龙搭扣)下套装等。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的“寒头暖颈”双温枕垫的设计理念、网格化布局及实施方案、***构成、基于半导体致冷与碳纤维制热的间接致冷与制热机制、智能手机APP功能设置，或在本发明的精神和原则之内所作的任何数量修改、尺寸变换、等量替换、外形改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，其特征在于将双温枕垫划分为头部枕区和颈部枕区两大部分。既能对头部进行间接降温，又能对颈部进行间接加温，双***各自独立工作，相互隔离，互不影响，互不干涉，符合中医和现代医学关于“寒头”和“暖颈”理论，具有改善睡眠质量、保健和辅助治疗作用。

2.根据权利要求1所述的基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，其特征在于将头部枕区的PVC腔体实行网格化布局，形成4*2的单元结构，8个单元内均填充适量的改性冰沙相变材料，由微功半导体制冷芯片为头部枕区8个单元内的改性冰砂相变材料提供持续冷源，确保网格化布局的PVC单元腔体内的温度持续处于26--29℃之间的恒温平台上；冰砂相变材料加入缓凝剂后所形成的改性冰砂相变材料，相变可循环次数在5000次以上，结晶温度有所降低，相变潜热有所提升，并不产生结块、硬化现象，提升了冰砂相变材料的性能，使用寿命和舒适度明显提高。

3.根据权利要求1所述的基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，其特征在于将颈部枕区的PVC腔体实行网格化布局，形成4个单元结构，4个单元内均填充适量的改性非强制导热液材料，由碳纤维发热片为颈部枕区4个单元内的改性非强制导热液材料提供持续热源，在温度传感器和微处理器的管理下，确保网格化布局的PVC单元腔体内的温度持续处于40--50℃之间的恒温平台上；改性非强制导热液材料无需使用水泵、气泵等机械或传动设备，自动均温导热，无辐射、无噪音、无污染。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，其特征在于其通用性、柔软性、超薄性、轻量化，厚度仅有12mm的双温枕垫，既可加载到智能枕头上使用，也可置放在功能性枕头或普通枕头上独立使用；在智能枕头上使用时，其微处理器部分、通信部分、电源部分可由智能枕头提供，只需增加智能手机APP软件的“寒头暖颈”双温枕垫的管理功能即可；在功能性枕头或普通枕头或其他功能性枕头使用时，可曲卷，可平铺，不受枕头的外形、材质、枕内填充材料的影响，对填充材料的流动性没有特别要求，只需将微处理器和WI-FI通信部分集成到电源适配器中即可将功能性枕头、普通枕头平滑升级为双温枕头。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于半导体致冷与碳纤维制热的“寒头暖颈”双温枕垫，其特征在于它是一个智能产品，通过智能手机APP的管理，可以对“寒头”和“暖颈”***分别控制使用；夏季使用时可以仅仅开启“寒头”***，关闭“暖颈”***，避免夏季时节“暖颈”造成燥热；如冬季怕冷，可关闭“寒头”***，只使用“暖颈”***；智能手机APP可对双温枕垫实施全面管理，除完成一般的管理功能、图表显示、数据统计、参考值、知识库外，还可完成“寒头”***开启关闭、致冷时间、致冷周期、致冷轮回，以及“暖颈”***开启关闭、加温时间、加温周期、加温温度等项目的自定义设置。