优质的睡眠需要舒适的寝具,寝具中头枕是否舒适直接影响睡眠的质量。一个舒适的头枕可以保持颈椎正常的前凸弧度,减轻颈椎压力,促进睡眠、保证健康。为了满足不同用户对头枕的需求,头枕的形状、高度以及枕芯填充物等方面都需要多种多样。为了提升睡眠质量,改善部分特殊用户睡眠时的打鼾或睡眠呼吸暂停问题,本课题根据仰卧时需头枕高度稍低、硬度偏软,侧卧时需头枕高度稍高、硬度偏硬这一要求,研究了一款可跟随用户睡姿智能调节高度的头枕。由于仰卧时头部对头枕产生的压力大于侧卧,且该压力会随着睡姿变换发生变化,所以需要预先测出并记录用户仰卧感到舒适时头部对头枕的压力,将其作为舒适压力值,之后当检测出的实时压力值与舒适压力值不一致时,就改变头枕的高度直至实时压力值返回至舒适压力值附近,这样无论仰卧侧卧,头枕可随时调整至合适的高度,有效地支撑用户的头部、颈部。另外该智能头枕还拥有止鼾以及睡眠呼吸暂停预警功能,当检测到用户发生打鼾或睡眠呼吸暂停时就控制头枕向一侧倾斜,推动用户头部偏转使情况改善。为了实现头枕的自动调节高度功能,首先需要实时检测用户头部对头枕产生的压力。本文设计了一种压力检测装置,其具有支撑部件、传感部件、托持部件、防过载部件以及传力弹性部件。多块托持部件阵列布置覆盖支撑部件;传感部件是位于支撑部件与托持部件之间的力传感器;防过载部件位于支撑部件与托持部件之间;传力弹性部件位于托持部件与传感部件之间。使用此装置检测用户头部对头枕的压力,测得的压力值精度更高,使用的传感器性能稳定,能有效地进行检测并防止传感器过载。其次,本文使用了一种升降装置。使用单片机控制气泵与电磁阀,对安装在压力检测装置之下四个角位置的共四个气囊进行充放气,通过气囊的膨胀与收缩实现头枕高度的升降。安装在压力检测装置支撑部件内的倾斜角度传感器可实时检测头枕的倾斜角度,通过控制气泵与电磁阀的开闭来对任意一个或多个气囊进行充放气,使头枕在升降过程中保持水平或维持一定倾角。然后,本文研发了一种智能控制系统。使用Keil u Vision软件编写控制程序并下载到单片机内,通过单片机实现压力的测量处理,用户的状态分析以及气泵、电磁阀的智能控制。使用Visual Studio软件编写MFC程序,通过RS485串口通讯方式同步接收数据总线内的数据,在电子计算机上实时绘制压力值变化曲线,压力值分布曲线与频谱分析曲线等。最后,本文建立了一种打鼾或睡眠呼吸暂停的预警系统。使用声音传感器检测用户呼吸音的变化,判断用户是否出现打鼾;对呼吸引起的压力波动进行频谱分析,判断用户是否出现睡眠呼吸暂停。当检测到用户出现打鼾或睡眠呼吸暂停时,头枕会自动进行适当干预。将上述检测装置或控制系统使用柔软的海绵或乳胶包裹,将压力检测装置侧表面及以上包裹为一个整体,侧表面及以下包裹为另一个整体,避免头枕在升降过程中由于包裹物的伸缩影响压力检测装置的测量。包裹后的头枕体积小巧,整洁美观,功能性强。