CN107184330A - 一种婴儿头型矫正智能床及使用方法 - Google Patents

Abstract

发明名称一种婴儿头型矫正智能床及使用方法摘要本发明提供一种通过调节婴儿睡姿来矫正其头型的床，属于医疗健康类产品。该床通过智能移动终端发出指令或通过按键至控制器***，之后控制器通过电机驱动执行机构中的伸缩牵引的机械运动来使连接在执行机构上的床板倾斜角度变化，改变婴儿睡姿和头部受力点来矫正其头型。床板采用便于侧身的曲面设计，另外控制器通过检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度，进而控制床体的转动，可按照智能移动终端预设的工作方式运行，实现儿童的头部特定部位和枕头接触，通过一段时间的睡眠，最终令婴儿头部矫正为理想的形状。该专利不影响婴儿的正常生长发育，不会带给婴儿痛苦，具有很好的实施性和实用价值。

Description

一种婴儿头型矫正智能床及使用方法

技术领域

本发明涉及一种婴儿头型矫正用床，尤指一种可通过移动端操控顶部床板倾斜角度，进而调节婴儿头部和枕头接触点，最终矫正婴儿头型的智能头型矫正床。

背景技术

婴儿出生后的颅后形状，直接影响面部五官的位置结构。头部形状不良对婴儿的影响不仅仅是生理上的，随着年龄不断增长，将会带来一系列心理和个人生活问题。

婴儿骨骼由于未完全钙化，质地较为柔软，拥有较强的可塑性。现有的头部矫正器材主要以束缚头部的塑形头盔、头箍为主。虽然可以定向矫正婴儿头型，但是也具有束缚性大、舒适度低、整形单一、非智能的缺点，例如专利号9823069.8所设计的头型矫正器虽然结构简单，使用方便，能通过弹性带和压板限制头部生长方向，但是存在功能单一、矫形不准确的问题。此外申请号为CN 105534630 A的婴儿智能头盔能够随着年龄变化而定向整形，同时能测量头部尺寸数据和周围环境温度，但该发明需要专业人士对头盔内部形状进行精确塑形，操作繁琐，并且其智能化程度较低，收集数据的功能仅对矫正头型起到参考作用。另外，现有的矫正器材在头部主要的受力时间段——睡眠时的效果很差，多数由于体积原因无法在睡眠时佩戴，少数小巧的不仅舒适度差影响睡眠，同时容易引发落枕，而活动时佩戴又无法解决睡姿不正引发的变形。因而需要一种新型的器材克服以上缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所述的问题，提供一种头型矫正用床。通过调整床板倾斜度来调整婴儿睡姿，避免保持同一姿势过久而引起头部变形，同时通过不断调整睡姿将头型矫正为理想状态。

婴儿头型矫正智能床包括床体和控制器。床体由曲形床板面和床板支撑构成，两侧设有防护板，一曲面床板位于四条侧床板之间，电机置于床体支架上，四条牵引臂连接顶部床板与床体支架之间。

控制器可以通过有线方式和无线方式连接到检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度的传感器上，实时获取婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度数据。

控制器通过按键设置获取婴儿头型模式，或者通过无线模块获取手机APP下传的头型模式信息，结合婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度数据，通过控制器程序自动控制床体的转动，调整倾斜角度控制***，控制儿童的头部特定部位和枕头接触，通过一段时间的睡眠，实现对婴儿头型的调整。为了更好调节婴儿的翻转和睡姿稳定，床板的床面沿着睡觉时侧身翻转方向设计成下凹半月形弧形曲面，形成对身体的半包裹状态。控制器只需驱动床板面略微倾斜，便可使婴儿自然翻身。

控制器对床体的转动控制是通过驱动电机实现的，通过推杆或带轮传动或丝杆驱动等方式均可。电机驱动电路是非常成熟和广泛使用的，本专利不再做深入说明。

检测婴儿睡姿的传感器采用陀螺仪，做成微型探头放置在婴儿的头部或身上，牵出导线连接到控制器。优选地，制作一个专用头套供婴儿佩戴使用，微型探头放置在头套中，实现婴儿的状态检测。通过低功耗蓝牙通信模块实现和控制器的数据交互。

检测床体的倾斜度的传感器可以是角度传感器或陀螺仪，放置在床板底部或床板上面的固定位置，牵出导线连接到控制器。

优选地，所述控制器主控芯片采用单片机或DSP等嵌入式CPU嵌入式控制***。

优选地，高精度单轴倾角计或陀螺仪采用数字器件，通过SPI或I2C总线和主控芯片进行数据交互。

优选地，所述持智能端APP采用微信，在其上进行二次开发，实现和控制器的数据交互。

优选地，床体可以用木材、塑料和金属材料构成。

附图说明

图1为床外部图；1为婴儿头戴式睡姿传感器、2为防护栏、3为曲面床板、4为防护板。

图2为床内部结构图；5为检测床体的倾斜度的传感器 、6为直线推杆、7为床体支架、8为控制器。

图3为带传动实现方式；1为婴儿床支架 、2为上端悬挂轴 、3为吊篮式曲面床体、4为上带轮、5为同步带、6为带编码器的电机连接的带轮、7为控制器 、8为婴儿头戴式睡姿传感器。

图4为导轨滑动方式工程图；1为床体支架、2为床体支架的导轨、3为床体两边连接轴、4为装置轴承的滚轮、5为曲面柔性床板、6为上端换向带轮、7为电机、8为牵引带（绳）、9为婴儿头戴式睡姿传感器、10为床***置传感器、11为控制器。

图5为导轨滑轮布置方式图；4为装置轴承的滚轮。

具体实施方式

驱动机构放置于床体下部的位置，驱动用的直线推杆布置在主支架上，并且四条推杆连接至床体四个角。控制器位于床体的正下边。

下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体描述。

实现方式一：

本发明的具体实施方案如图1、图2所示，睡姿监测装置（1）可以穿戴在婴儿头部，监测检测婴儿头部位置以及方向，通过无线通讯将信号发送到控制器端；床体护栏（2）在侧倾过程中防止婴儿跌落，同时兼备平时保护作用；弧形弯曲床板（3）承载床上物品及婴儿，曲面设计可以实现较小的床体倾角调整婴儿睡姿；床体外框架（4）对整个床体起封装作用，同时增强强度和保护作用；直线电动推杆（6）一共布置四个，分别支撑床体的四个角，在电动推杆伸缩配合下达到床体不同倾斜角度，同时由于电动推杆的自锁特性，达到某一位置后无需继续供电也可保持姿态；床体支架（7）起对床体的支撑作用，设立倾斜支脚和电动推杆底部配合，固定电动推杆底部；电动推杆（6）连接弧形弯曲床板（3）和床体支架（7）。控制器（8）放置在床体支架（7）上，接收来自婴儿的睡姿传感器和检测床体的倾斜度传感器的信号，通过算法得出控制参数，调控电动推杆伸缩量，达到合理倾斜角度目的。

婴儿置于床体中时，将检测婴儿头部传感器穿戴在婴儿头部，打开控制器电源，即可开始采集床体和婴儿状态信号，家长通过智能手机APP端或控制器按键可以选择头型模式，控制器接收到头型模式参数后，动态检测床体、婴儿的状态，通过一系列算法得出合理的对胎儿当前状态的矫正方案，并控制四个电动推杆合理配合伸缩量，达到床体倾斜角度的控制。并在调整姿态过程中动态控制推杆以达到最佳调节方案，调节过程更加趋于平稳更具有舒适性。

当婴儿在某个姿态下维持时间达到一定时间后，主控端将控制床体推杆伸缩，使床体倾斜角度改变，按事先设定的最佳适配方式角度，随着多次角度调整，防止婴儿头部的单点长时间受压迫，组织血供不足，舒适性不好影响婴儿睡眠质量。

实现方式二：

采用同步带传动的实现方式如图3所示，控制器 （7）上集成主控CPU芯片，无线通信模块，电机驱动电路。控制器 检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度，实时获取婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度数据。本方案中对应婴儿睡姿的检测方式和实施方式一采用相同模式。环装头部设备（8）中放置了一个有蓝牙传输功能的的陀螺仪模块，佩戴在婴儿头部，将头部的姿态数据发送给控制器（7）。对于床体倾斜度的检测，本方案在电机上增加连接一个绝对编码器，该编码器用于检测电机当前所处转动角度，并将角度数据传输回控制器（7）。床体两端设置上端悬挂轴（2），挂轴和床架的孔配合，装配轴承可减小摩擦力；电机和带轮（6）直连，带轮（6）和床体（3）间通过同步带（5）的带传动实现驱动床体倾斜的目的，使用带传动主要考虑到带具有弹性,可缓和冲击和振动载荷,运转平稳,无噪声;当过载时,带即在轮上打滑,可防止其他零件损坏也可一定程度保证婴儿安全;控制器（7）放置在床体支架（1）上，接收来自婴儿的睡姿传感器和检测床体的倾斜度传感器的信号，通过算法得出控制参数，调控同步带（5）传动，实现驱动床体倾斜的目的。结构相对简单,成本低,维护方便，互换性强，可以调整角度大，安全可靠，响应速度快。该设计床体结构简单，制造方便。

家长通过智能手机APP端或控制器按键可以选择头型模式，控制器接收到头型模式参数后，结合儿童睡姿和床体当前倾角状态，驱动连接带轮的电机动态调整床体倾斜角和婴儿的睡姿状态。

实施方式三：

如图4所示，床体支架的导轨（2）两个，曲面床板两边连接轴（3）两个，连接在连接轴（3）两端的装置轴承的滚轮（4）共计四个，上端换向带轮（6）两个，以上部件因为对称原因，在不影响理解的前提下本文没有完全标出。

本方案中对应婴儿睡姿的检测方式和床体倾角的检测和实施方式一采用相同模式。控制器（11）集成主控CPU芯片，无线通信模块，电机驱动电路，以及同外接设备如智能手机交互的功能，主要根据各种传感器传入数据进行分析并作出响应，控制床体倾斜角度，达到矫正头型的目的；婴儿头部姿态检测方式也是采用佩戴一个蓝牙连接的头部环装设备（9）；在床体床板端部设置一个陀螺仪传感器（10）测量床体倾斜角度，并同时兼备蓝牙模块实现和控制器（11）的蓝牙数据通信。

床架顶端设置对称的床体支架的导轨（2），可以实现滚轮嵌入滑动。床板由两根平行连接轴（3）固定，并连接至导轨（2）中装有轴承的滚轮（4）上 ，轴端部装轴承轮（4）和轨道（2）匹配，减小摩擦力，而两根平行杆之间床板（5）采用圆弧柔性曲面，两端固定吊装在轴上。如图5所示，轨道采用向内凹进，宽度略大于滑轮宽度，另设立通孔方便设置轴端带连接，滚轮可以从宽口装入。

动力部分，下端通过电机（7）直连带轮，通过驱动柔性带（8）实现牵引带传动，经过对称的两个带轮（6）的换向，使柔性带（8）两端连接至床体的平行连接轴（3）端部，连接轴（3）端部接入滚轮（4），滚轮（4）卡在轨道（2）的槽中。传动带（8）在被电机驱动过程中，通过换向轮（6）带动床体的平行轴（3），借由滚轮（4）实现床体在轨道上滑动，从而实现床体角度的调整。该设计方式构造简单，过渡平滑，电机需要的驱动力矩也较小。制作装配方便，也可将牵引带换做牵引绳，可以实现对婴儿头型矫正的智能监控和调整。

Claims (6)

1.一种婴儿头型矫正智能床，其特征在于，包括床体和控制器；床体的控制器可以通过传感器检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度，控制器程序通过设定参数自动控制床体转动，调整床体倾斜角度。

2.一种婴儿头型矫正智能床，其特征在于控制器连接触摸液晶屏，通过按键实现头型模式选择；控制器根据头型模式，检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度，进而控制床体的转动，实现儿童的头部特定部位和枕头接触，通过一段时间的睡眠，实现对婴儿头型的调整。

3.一种婴儿头型矫正智能床，其特征在于控制器连接无线通信模块，可以实现和智能手机APP端的连接，通过智能手机APP设置婴儿头型类型，同时数据下传到控制器，控制器检测婴儿的睡姿和检测床体的倾斜度，进而控制床体的转动，控制儿童的头部在枕头的接触点，通过一段时间的睡眠，实现对婴儿头型的调整。

4.根据权利要求1所述的床体，其特征在于，床板沿着睡觉时侧身翻转方向设计成下凹半月形弧形曲面，方便床体的倾斜和婴儿睡姿调整和稳定。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，检测婴儿的睡姿的传感器采用高精度单轴倾角计或陀螺仪，做成微型探头放置在婴儿的头部或身上，牵出导线连接到控制器；检测床体的倾斜度的传感器可以是高精度单轴倾角计或陀螺仪，放置在床板底部或上面边上的固定位置，牵出导线连接到控制器。

6.根据权利要求1所述的控制器驱动床体转动原理，其特征在于，控制器主芯片采用嵌入式CPU，通过编程输出控制命令到电机驱动电路，之后通过电机驱动机械臂杆或链条履带等执行机构，伸缩牵引来使连接在执行机构上的床板倾斜角度变化，通过电机驱动执行结构实现床体的倾斜。