本實用新型涉及一種睡眠用品，特別是涉及一種雙穩態自動調節枕頭。

背景技術：

人在睡眠中采用仰睡或側睡姿勢時，要求頭部具有不同的支承高度。在側睡時由于肩膀寬度方向的支撐作用，為使人體脊椎保持縱向自然生態直線，以及使睡眠時感覺舒適，必須提高頭部墊枕的高度，而人在仰睡時，為保持人體頸椎的自然生態弧度，則需要采用較低的枕頭高度。由于現代人的生活和工作習慣的改變，大部分人在白天長時間使用電腦或觀看手機等液晶屏，在這種長期低頭工作環境下，導致許多人產生了頸椎病，如果人在晚間睡眠中仰睡時采用高枕，就相當于白天低頭工作，晚上睡覺時還是處于“低頭”狀態，因為這時人的頭部仍然處于前傾狀態。如果人的頸椎長期處在這種前傾狀態，將會導致頸椎弧度減小，甚至出現頸椎反弓現象。如果我們采用較低的枕頭仰睡，使頸椎后傾，就可使頸椎弧度在睡眠中得以恢復，使頸椎部受傷組織得到修復，但是采用較低的枕頭又無法滿足人在側睡時的頭枕高度要求，由于人在睡眠中的睡姿是隨意的，側睡或仰睡都是不固定的，而現有的枕頭均不能很好解決這個問題。

在現有的技術中，已經公布的有關能自動調節枕頭高度的方法主要存在以下問題：一是由于人體的可塑性、睡眠中睡姿的不確定性、手臂放置位置的不確定性以及人的頭部和軀體形狀的千差萬別，這為睡眠姿勢信息采集和正確判斷增加了難度，導致現有的各種睡姿檢測方法可靠性不高，側睡和仰睡誤判幾率較高；二是現有技術均未能解決枕體中各種流體、機電等發出的噪聲問題，因為人在睡眠時頭部墊在枕頭上，耳朵直接貼合在枕面，這時對于從枕頭內發來的非常微弱的聲響都會直接傳導到人的耳內，從而影響使用者的正常睡眠，特別是對具有睡眠問題的人員影響會更大。

技術實現要素：

本實用新型的目的：一是解決其枕頭高度可隨人的睡姿而自動調節問題。二是解決人在睡眠時其頸椎部和頭部要求具有不同的支撐高度問題；三是解決現有各種電動、氣動或機械傳動等自動調節枕頭的機電或流體發出的噪聲或電磁輻射問題。

本實用新型是通過以下方式實施的：

所述的雙穩態自動調節枕頭，由左支撐系統、右支撐系統、頭枕系統、頸枕系統及壓控系統五部分組成。左支撐系統和右支撐系統分別設置在頭枕系統和頸枕系統的左右兩側，對頭枕系統和頸枕系統起支托作用。該發明在人體側睡時，枕體自動升至“高位”，此時頭枕和頸枕部分高度相同，在人體仰睡時枕體自動降至“低位”，此時頸枕部分的高度高于頭枕部分的高度。

該發明的左、右支撐系統結構相同。以左支撐系統為例，該系統由支撐板、底板、主支撐部分和副支撐部分組成，主、副支撐部分各由一付鉸接桿及上下兩個支座組成。該支撐系統在使用者睡眠時的頭頂方向(后端)，在支撐板和底板之間，由鉸接桿一和鉸接桿三組成第一鉸鏈排，與支座一、支座三構成主支撐部分，支撐人體頭部的重量，在支撐板處于“高位”狀態時(所述的自動枕頭的支撐板位于最高位置)，第一鉸鏈排的鉸接桿的夾角(鉸接桿與垂直方向的夾角)較小(5-20°)；在使用者的人體方向(前端)，在支撐板和底板之間，由鉸接桿二和鉸接桿四組成第二鉸鏈排，與支座二、支座四構成副支撐部分，支撐人體的頸椎部分，在支撐板處于“高位”狀態時，第二鉸鏈排的鉸接桿的夾角(鉸接桿與垂直方向的夾角)較大(30-70°)。第一鉸鏈排與第二鉸鏈排之間由連桿聯接。在支撐系統底板前端的兩個側邊各設有一塊側板，兩側板的上端部橫向設有一支撐杠桿軸，支撐杠桿軸串在支撐杠桿的支點軸孔內，支撐杠桿阻力臂的端部，撬在第一鉸鏈排上端軸銷上，或者直接撬在支撐板上，在支撐系統底板的后端設有彈簧調整機構，在彈簧調整機構與支撐杠桿的動力臂的端部之間連有恒力彈簧，在支撐系統底板前端設有彈簧拉座，該彈簧拉座與第二鉸鏈排的鉸接桿二下端的軸銷之間連有增力彈簧。

該實用新型在使用前應調整好恒力彈簧的大小，使支撐杠桿的阻力臂對支撐板產生的向上的推力，大于在人體側睡時枕頭處于“低位”時頭部對枕體的壓力，小于人體頭部的重量。

當人在睡眠中為側睡時，假如此時枕頭處于“高位”，人的頭部重量全部壓在主支撐部分位置，由于第一鉸鏈排的鉸接桿的夾角較小，此時恒力彈簧和增力彈簧的合力遠大于人的頭部對枕頭的壓力，枕頭高度就不會下降；假如此時枕頭的原始狀態是處于“低位”狀態，而人體在側睡時，由于枕頭較低，人的頸椎部就會往下側彎，人的頭部對枕頭的壓力就會小于頭部的重量，此時恒力彈簧在支撐板上產生的向上推力，大于人體頭部對枕頭的壓力(此時增力彈簧對支撐板產生的向上推力為零)，枕頭就會自動上升。

當人體由側睡改為仰睡時，由于枕頭的原始狀態為“高位”，從人的頸椎部開始到頭部處于上翹狀態，此時人的頸部就會對支撐系統的副支撐部分產生一個壓力，由于第二鉸鏈排的鉸接桿夾角較大，導致頸部在副支撐部分的壓力和頭部在主支撐部分的壓力兩者的合力，大于兩種彈簧對支撐板向上作用的合力，此時枕頭(支撐板)就會自動下降；在枕體降到最低點時(低位)，枕頭的高度符合人在仰睡時人體頸椎弧度的自然生理要求，人體頸部對枕體的壓力為零，頭部對枕體的壓力等于頭部的重量，此時，支撐杠桿對支撐板產生的向上推力(枕頭在使用前通過彈簧調整機構調整后得到的數值)，小于人體頭部的重量，以保持枕頭處于“低位”狀態。

支撐系統在俯視方向，在結構上分雙杠桿結構和單杠桿結構。雙杠桿結構的支撐系統，設有與底板縱向中心線對稱分布的兩個支撐杠桿和兩根恒力彈簧；單杠桿結構的支撐系統設有一個支撐杠桿和一根恒力彈簧。兩種結構的支撐系統均設有兩組第一鉸鏈排和兩組第二鉸鏈排。

該實用新型支撐系統的另一類實施方案是：主支撐部分由一根搖桿組成，副支撐部分由鉸接桿二和鉸接桿四組成第二鉸鏈排，構成副支撐部分，在搖桿與第二鉸鏈排之間由連桿聯接。在支撐板處于“高位”狀態時，搖桿的夾角較小(5-20°)，而第二鉸鏈排的鉸接桿的夾角較大，該實施方案的實際使用效果與上述方案相同。

頸枕系統中設有頸枕板、頸枕體、頸枕托桿及其導向機構。頸枕托桿的上下運動由左右支撐板的上下運動帶動。頸枕托桿導向機構由導向搖桿一、導向搖桿二及底板組成，導向搖桿一的下端與底板鉸接，上端設有滑銷，滑銷可在頸枕托桿上的滑銷槽內滑動，導向搖桿二的上端與頸枕托桿鉸接，下端設有滑銷，下端滑銷可在設在底板上的滑銷座上的滑銷槽內滑動，兩導向搖桿長度方向的中部用鉸接銷鉸接，組成X型導向機構。該導向機構限制了頸枕托桿僅能在垂直方向上下移動。

該實用新型頭枕系統具有一個矩形頭枕托架，頭枕托架內放置頭枕體，在頭枕托架的縱向和橫向，均設有至少一組，確保頭枕托架垂直運動，而不會發生頭枕托架在縱向或橫向，高低不一或傾斜現象的X型導向機構，該導向機構的導向原理同頸枕托桿的導向原理相同。

該發明設有壓控系統，壓控系統由差動器和觸壓器兩大部分組成。

差動器部分設有左差動器、右差動器和托桿壓板三部分，托桿壓板與頸枕系統中的頸枕托桿固定在一起。差動器的功能是：在差動器的左、右上底板上有任意一塊受壓，而另外一塊未受到壓力時，頸枕托桿不下移，而在兩塊左、右上底板同時受到壓力時，頸枕托桿就會隨左、右差動器同步下移。

左、右差動器結構對稱。差動器由底板、上底板、拉鉤、壓簧、拉鉤壓桿組、鎖塊壓繩組以及鎖塊拉簧等件組成。拉鉤壓桿組由拉鉤滑柱、拉鉤滑套、壓桿一、壓桿二、壓桿滑輪和滑輪座等件構成；鎖塊壓繩組由鎖塊、鎖塊滾輪、壓繩、鎖塊滑套、鎖塊滑柱等件構成。當上底板相對于底板向下移動時，壓動拉鉤壓桿組，拉鉤壓桿組的拉鉤滑套拉動拉鉤，拉鉤拉動鎖塊滑套，從而使鎖塊、壓繩一起移動。鎖塊拉簧的作用是，保證在上底板向下移動的起初，鎖塊處在托桿壓板的端部外側，而拉鉤的作用是，保證在上底板移動到最下端時，鎖塊能移動到托桿壓板的端部外側。該實用新型在使用時，當有一個壓力壓在其中一個差動器的上底板上時，如果另外一個差動器的上底板上沒有受到向下方向的壓力，這時由于鎖塊的起始位置始終處在托桿壓板的端部外側，鎖塊往下移動帶動壓繩一起下移，此時壓繩對托桿壓板沒有產生壓力，因此托桿壓板不會下移，此時另外一側差動器的鎖塊在壓繩的拉動下在托桿壓板上往中心線方向移動，因此該側的托桿壓板也沒有受到壓繩的向下壓力，也不會下移，這樣在有一側差動器下移，而另一側差動器不下移的情況下，托桿壓板及頸枕托桿不會下移。而當左右上底板上分別同時受到壓力時，兩鎖塊就會帶動壓繩一起下移，壓繩壓在左右托桿壓板上，由于托桿壓板與頸枕托桿固定在一起，這樣頸枕托桿就會與差動器上底板同步下移。

拉鉤和鎖塊拉簧同時使用的目的是，拉鉤起到對鎖塊拉簧功能的保險作用，所述的差動器也可以在鎖塊拉簧和拉鉤兩種方案之間選用其一。

觸壓器由壓墊部分和壓控杠桿組構成。

壓墊部分由獨立的壓墊底板、兩塊壓板、墊塊以及壓墊體構成，壓墊底板和枕體底板間用螺釘或插銷固定，壓板與壓墊底板鉸接、左右兩壓板在枕體橫向中心線兩側對稱分布，兩者之間的距離可以調整，壓板的端部(非鉸接端)觸壓在壓控杠桿中部的壓板擋塊上。

壓控杠桿組由兩個相互交叉，并與枕體橫向中心線對稱設置的壓控杠桿構成，壓控杠桿的下端與壓墊底板鉸接，壓控杠桿的中部，設有壓板擋塊，壓控杠桿的上端部設有杠桿壓塊，左右兩杠桿壓塊的伸出部分分別壓在左右差動器的上底板上，壓控杠桿的杠桿比L₂/L₁≥2.5。

觸壓器的作用是對枕頭的自動升降起輔助控制作用。其使用過程為：將觸壓器的壓墊部分置于人體的肩部，并壓在肩背底下，人在仰睡時肩背部分同時觸壓左右兩塊壓板，壓板觸壓住壓控杠桿中部的壓板擋塊，壓控杠桿端部的杠桿壓塊壓住差動器的上底板，左右差動器同時下移，通過壓繩壓住托桿壓板使頸枕托桿下移，這樣就在支撐板的頸枕處產生了向下的壓力，從而減少了人體在仰睡時為了將支撐板壓下而需要提供的頸部壓力，對枕頭的自動下降起輔助增力作用；當人體側睡時，僅有一塊壓板被人體側面肩膀壓住，此時由于差動器的作用，頸枕托桿上沒有受到壓力，頸枕托桿將會由“低位”升至“高位”，或者原先在“高位”時保持不變。

本實用新型的有益效果是：首先采用了雙穩態支撐結構，即枕頭處在“高位”和“低位”時，均處于兩種相對穩定狀態，這種穩定狀態保證了人在使用這種枕頭時，不會因睡眠中人的頭部對枕頭的壓力的輕微變化而導致枕頭高度不斷改變，可使枕頭高度處于相對穩定狀態，也就是說當枕頭處于“高位”或“低位”時，當人的睡姿未變，而人的頭部對枕頭的壓力有輕微變化時，枕頭的高度不會隨人的頭部壓力的輕微變化而變化，而保持相對穩定，從而不會影響到人的正常睡眠；其次枕體內采用純機械機構，無任何電磁元器件，因而克服了人們在使用自動枕頭時擔心的頭部可能受到的電磁輻射問題；再次克服了現有各種電動、氣動等自動調節枕頭的機電或流體發出的噪聲問題。

附圖說明

圖1：該實用新型俯視圖。

圖2：該實用新型(高位狀態)橫向剖視圖。

圖3：圖2中Q局部放大圖。

圖4：該實用新型(低位狀態)橫向剖視圖。

圖5：該實用新型支撐系統(高位狀態)主視圖。

圖6：該實用新型支撐系統(低位狀態)主視圖。

圖7：該實用新型支撐系統(雙杠桿結構)俯視剖視圖。

圖8：該實用新型支撐系統(單杠桿結構)俯視剖視圖。

圖9：支撐系統(方案1)結構示意圖。

圖10：支撐系統(方案2)結構示意圖。

圖11：支撐系統(方案3)結構示意圖。

圖12：支撐系統(方案4)結構示意圖。

圖13：支撐系統(方案5)結構示意圖。

圖14：支撐系統(方案6)結構示意圖。

圖15：支撐系統(方案7)結構示意圖。

圖16：支撐系統(方案8)結構示意圖。

圖17：支撐系統(方案9)結構示意圖。

圖18：該實用新型頸枕系統主視圖。

圖19：該實用新型頭枕系統縱向剖視圖。

圖20：頭枕托架橫向剖視圖。

圖21：該實用新型壓控系統俯視圖。

圖22：差動器主視圖(圖21中B-B剖視圖)；圖22-1：拉鉤圖。

圖23：圖22中N局部放大圖。

圖24：差動器俯視圖。

圖25：差動器單側受壓時的主視圖。

圖26：差動器雙側同時受壓時的主視圖。

圖27：圖28中M-M剖視圖。

圖28：觸壓器俯視圖。

圖29：圖27中K向視圖。

圖30：圖28中G-G剖視圖。

圖31：差動器(上底板)定向運動結構原理圖。

圖32：圖31中S-S剖視圖。

圖中：1左支撐系統、2頭枕系統、3頸枕系統、4右支撐系統、5壓控系統、6頭枕托架、7頭枕體、7a頸枕體、7b壓墊體、8頸枕板、8a墊條、9上底板、10壓控杠桿、11壓板、12鉸鏈、13壓墊底板、14螺絲、15頸枕托桿、15a托桿壓板、16底板、17支撐板、18鉸接桿一、19滾輪、20支座一、21頭枕支桿、22支撐杠桿、23導向滾輪、24鉸接桿二、25鉸接桿四、26頸枕支桿、27支座二、28支撐杠桿軸、29側板、30彈簧拉座、31第一鉸鏈排、31a第三鉸鏈排、32支座四、33增力彈簧、34彈簧拉鉤、35導向座、36恒力彈簧、37連桿、38支座三、39鉸接桿三、40左頭枕支桿套、41螺母、42左頸枕支桿套、43鉸接桿銷、44導向拉條、45調節螺桿、46調節輪、47推力軸承、48軸銷、49滑塊、50滑塊連桿、51擋塊、52搖桿、53滾輪、54導向搖桿二、55鉸接銷、56導向搖桿一、57滑銷、58滑銷槽、59滑銷座、60搖桿座、61拉鉤、62第二鉸鏈排、63拉鉤滑柱、64拉鉤滑套、65壓桿座、66鎖塊、67壓繩、68鎖塊滑柱、69壓簧、70壓繩滾輪、71壓桿二、72壓桿滑輪、73滑輪座、74壓桿一、75拉鉤軸銷、77拉鉤滑柱支座、78鎖塊滑柱支座、79鎖塊滑套、80鎖塊拉簧、81鎖塊滾輪、82壓板擋塊、83杠桿壓塊、85墊塊、86螺釘、87縱向定位鏈排、88橫向定位鏈排。

具體實施方式

由圖1可知，左支撐系統1和右支撐系統4分別設置在頭枕系統2和頸枕系統3的左右側，對頭枕系統和頸枕系統起支托作用。頭枕系統2的兩端分別設有一個左頭枕支桿21和右頭枕支桿21a，左頭枕支桿21與左支撐系統1上的左頭枕支桿套40鉸接，右頭枕支桿21a與右支撐系統4上的右頭枕支桿套40a鉸接；同樣，頸枕系統3的兩端分別設有一個左頸枕支桿26和右頸枕支桿26a，并分別于左頸枕支桿套42和右頸枕支桿套42a鉸接；該自動枕頭在使用時，壓控系統5的壓墊部分放置在人體的肩膀底下，對枕頭的自動升降起輔助控制作用。

由圖2、圖3可知，在頭枕托架6上設有頭枕體7，頸枕板8上設有頸枕體7a，壓板11上設有壓墊體7b，頭枕體7、頸枕體7a、壓墊體7b均為有機彈性材料。圖中W′表示頭枕托架6受到支撐系統的托力，F′表示頸枕托桿15受到支撐系統的托力。

由圖2可知，在枕體處于“高位”(人體側睡時)，頭枕和頸枕部分高度(圖中頭枕體7和頸枕體7a上表面的高度)相同；由圖4可知，在枕體處于“低位”(人體仰睡時)，頸枕部分的高度高于頭枕部分的高度。

參見圖5、圖6和圖7。鉸接桿一18的一端與鉸接桿三39的一端通過軸銷48鉸接，鉸接桿一18的另外一端與支撐板17上的支座一20通過軸銷48a鉸接，鉸接桿三39的另外一端與底板16上的支座三38鉸接，鉸接桿一與鉸接桿三組成第一鉸鏈排31；鉸接桿二24長度方向的中點與鉸接桿四25的一端，通過軸銷48b鉸接，鉸接桿二24的一個端點(上端點)與支撐板17上的支座二27鉸接，鉸接桿四25的另外一端與底板16上的支座四32鉸接，鉸接桿二與鉸接桿四組成第二鉸鏈排62；連桿37的一端與軸銷48鉸接，連桿37的另一端與鉸接桿二24的下端通過軸銷48c鉸接，軸銷48c上設有導向滾輪23以及彈簧拉鉤34，導向滾輪23可在導向座35內水平定向移動；在底板16右側(前端)的兩個側邊各設有一塊側板29、29a，側板上端設有支撐杠桿軸28，支撐杠桿22的支點軸孔串在支撐杠桿軸28上，支撐杠桿22可繞支撐杠桿軸28的中心線轉動，支撐杠桿阻力臂的端部22a撬在滾輪19上，滾輪19串在軸銷48a上，恒力彈簧36一端與支撐杠桿動力臂22b的端部連接，另一端與設在底板左側(后端)彈簧調整機構的導向拉條44連接，增力彈簧33的一端與設在軸銷48c上的彈簧拉鉤34連接，另一端與設在底板右端(前端)的彈簧拉座30連接。

由圖6可以看出，在人體處于仰睡狀態時，支撐系統為“低位”狀態，其支撐板17的頸枕支桿26的高度高于頭枕支桿21的高度。

由圖7可知，雙杠桿結構的支撐系統設有兩個支撐杠桿22、22c和兩根恒力彈簧36、36a，與底板縱向中心線P_X對稱設置。這種結構的特點是，支撐系統在底板縱向左右結構對稱，構件受力均勻，各鉸接點回轉副轉動的阻力較小。但這種結構的寬度較大。

由圖8可知，單杠桿結構的支撐系統設有一個支撐杠桿22d和一根恒力彈簧36b。這種結構的優點是支撐系統的寬度較小，缺點是支撐系統在底板縱向左右結構不對稱，各受力構件受力不均勻，變形量不一致，各鉸接點回轉副轉動的阻力相對較大。

圖9-17是該實用新型支撐系統的9種實施方案，共分兩大類。

第一類：方案1-4(在主視方向的平面上)，主支撐部分由第一鉸鏈排31組成，或者由第一鉸鏈排31和第三鉸鏈排31a并列組成，副支撐部分由第二鉸鏈排62組成；第二類：方案5-9，主支撐部分由搖桿52組成，副支撐部分由第二鉸鏈排62組成。

(1)方案一

圖9為圖5的結構簡圖，在圖中左側(人睡眠時的頭頂方向)，在支撐板17和底板16之間，由鉸接桿一18和鉸接桿三39組成的第一鉸鏈排31構成主支撐部分，支撐人體頭部的重量；在圖9的右側(人身體方向)，在支撐板17和底板16之間由鉸接桿二24和鉸接桿四25組成的第二鉸鏈排62構成副支撐部分，支撐人體的頸椎部分。連桿37一端與第一鉸鏈排中部的鉸接點鉸接，另一端與滑塊49鉸接。

圖中W₀為人的頭部對枕頭的作用力，設W為人的頭部重量，F₀為人的頸部對枕頭的作用力(壓力)，N₀為支撐杠桿阻力臂作用在支撐板上向上的推力，F_T為增力彈簧對滑塊49的拉力。

為了說明該實用新型支撐系統的工作原理，先對人體睡眠過程情景簡述如下：

假如人體在睡眠過程中的睡姿變化為：“仰睡——側睡——仰睡”。

首先，第一個睡眠過程——仰睡，要求枕頭處于“低位”(枕頭高度處于較低的位置)，這時，如果原先枕頭處于“高位”狀態，人的頭部和頸椎部都壓在枕頭上，而人的肩膀壓在床面上，此時由于人體頭部高度較高，人體的頸椎部處于前傾狀態，頸椎部就會對枕頭的觸壓部位產生較大的壓力(即F₀較大)。此時，要求所述枕頭自動降低枕頭高度，使其降到“低位”，從而降低頭部高度，在人體頭部枕于“低位”時，頸椎處于自然弧度的平衡狀態，人體頭部對枕頭的壓力W₀等于人體頭部的重量W，而頸椎部對枕頭的壓力F₀等于0或數值較小。這時W₀＝W₀＞N₀.

其次從仰睡改為側睡，枕頭的原始狀態為“低位”，此時由于肩膀寬度的作用，人體頭部就會自動往下傾斜，造成人體頸椎往側邊方向折彎，人體頭部對枕頭的作用力(壓力)由于頸椎的作用，W₀必然小于頭部的實際重量W，即W₀＜W，經過測試，在這種情況下一般W₀為W的60-75％，且隨著受試者的年齡的增大數值降低。這時要求該實用新型枕頭自動提高高度。當枕頭達到“高位”時，頭部對枕頭的壓力等于頭部的重量，即W₀＝W，而頸椎部對枕頭的壓力F₀＝0或數值較小。

再次從側睡改為仰睡，實際情況和上述第一種情景一樣。

圖9為支撐系統處于“高位”狀態，此時假如人體為側睡，人的頭部重量壓在支撐板17的A點位置，人的頸部壓在支撐板B點位置，由于側睡時在枕頭處于“高位”時，人的頭部對枕頭的壓力W₀等于人的頭部重量W，即W₀＝W，人的頸部對枕頭的壓力F₀＝0或數值較小，此時A點由恒力彈簧產生的向上的推力N₀和由增力彈簧拉力F_T產生的向上的作用力F₁，N₀和F₁形成的合力F_Y為：

F_Y＝F₁+N₀＝F_T·cos(β+θ)/2(sinθ·cosβ)+N₀，當θ很小時，

F_Y≈F_T/2sinθ+N₀》W₀.

上式表示，當W₀大小有輕微變化時，F_Y仍遠大于W₀，故支撐板17處于高度相對穩定狀態。由上式可知，當θ＝0時，F_Y＝∝，此時無論在A點施多大的壓力，支撐板17均不會下移，例如當人體臀部坐壓在支撐板上，或者人的腳踩壓在上面，如果這時支撐板不能自動下移，就可能造成支撐系統構件損壞，因此在支撐板處于“高位”時，將θ角設計為5-20°，最佳角度為10-17°，對支撐系統具有安全保護作用。

在人體由側睡改為仰睡時，為了將處于“高位”的支撐板17壓下，僅在A點處施加壓力還不行，還需要在枕體的頸部承托區B點施加壓力，即F₀＞0，此時：

F_Y＝F₁+N₀＝(F_T-F₀·ctgα)cos(β+θ)/2(sinθ·cosβ)+N₀.

在支撐板處于“高位”向“低位”下移的起始階段θ值較小，此時：

F_Y≈(F_T-F₀·ctgα)/2sinθ+N₀.

參照圖5、圖7，N₀的大小是可以通過彈簧調整機構的調節輪46調節的，調整時使實際N₀值相當于人體頭部重量W的80-90％。當：

W₀＞F_Y≈(F_T-F₀·ctgα)/2sinθ+N₀時，支撐板17即會自動下降。因此只要選擇合適的F₀和α值，就很容易滿足支撐板下降的條件。

當人體由仰睡再次改為側睡時，開始時支撐板處于“低位”，此時θ＝90°，β＝0，且F₀＝0，W₀＝(60-75％)W，N₀＝(80-90％)W，則：

F_Y＝F₁+N₀＝(F_T-F₀·ctgα)cos(β+θ)/2(sinθ·cosβ)+N₀＝N₀＞W₀

故支撐板自動升起。以上分析可知，只要調整好彈簧調整機構，使由恒力彈簧36產生的N₀滿足N₀＝(80-90％)W，即恒力彈簧在支撐板A點產生的向上的推力為人體實際頭部重量的(80-90％)，支撐系統就會根據人體睡姿變化實現自動升降，對于具體的使用者由于其頭部的重量各不相同，故需要單獨調整恒力彈簧的彈力。

(2)方案二

由圖10可知，該方案是在方案一的基礎上將連桿37的下端鉸接點由圖中原C點位置調整到鉸接桿二24的CD之間的E點。

(3)方案三

由圖11可知，該方案是在方案一的基礎上，增加了由鉸接桿五18a和鉸接桿六39a組成的第三鉸鏈排31a，第三鉸鏈排31a與第一鉸鏈排31在支撐板和底板之間并列設置，在第一鉸鏈排及第三鉸鏈排中間的鉸接處用連桿二37a聯結，同時將圖中HB設成獨立的第二支撐板17a，第二支撐板17a分別與支撐板17和第二鉸接桿24鉸接。該方案的優點是，人體的頭部壓力W₀可以在圖中AH之間任意位置分布，而不會影響系統的工作特性。

(4)方案四

由圖12可知，該方案是在方案一的基礎上，增加滑塊49a及滑塊連桿50，該方案的優點是可以調整主、副支撐部分之間的距離。

(5)方案五

由圖13可知，該方案是在支撐板17和底板16之間，將方案一中的由鉸接桿一和鉸接桿三組成的第一鉸鏈排31用搖桿52代替，構成主支撐部分，搖桿52的上端設有滾輪53，下端與底板16鉸接，搖桿的中間與連桿37鉸接。搖桿與垂直方向的夾角為5-20°。

(6)方案六

圖14是在圖13的基礎上，將連桿37與滑塊49原鉸接點C處，上移到鉸接桿二24的中部鉸接點D處。

(7)方案七

圖15是將圖13中搖桿52上端的滾輪53設在搖桿的下端，搖桿上端與支撐板17鉸接。

(8)方案八

圖16是將圖13中搖桿52的下端與滑塊49鉸接，圖13中連桿37的下端，設在搖桿52的左側，與底板16鉸接。

(9)方案九

圖17是將圖16中的主支撐部分和副支撐部分的距離加大，在搖桿52的下端增設滾輪53a，在滑塊49與搖桿52的下端用滑塊連桿50在兩端鉸接。

由圖18可知，頸枕系統中頸枕托桿15的兩端設有頸枕支桿26、26a。頸枕托桿15的上下運動由左右支撐板的上下運動帶動。為了防止頸枕托桿15發生左右高低不同的現象，即在頸部壓力F₀偏離頸枕托桿15長度方向的中心時，頸枕托桿15能始終保持水平狀態，則要求頸枕托桿15具有垂直方向的導向機構，圖中導向搖桿一56的一端(下端)與底板16上的搖桿座60鉸接，導向搖桿一的另一端設有滑銷57，滑銷57可在頸枕托桿15上的滑銷槽58內滑動；導向搖桿二54的一端(上端)與頸枕托桿15鉸接，導向搖桿二的另一端也設有滑銷，滑銷可在滑銷座59上的滑銷槽內滑動，滑銷座59設置在底板16上。導向搖桿一、二長度方向的中部用鉸接銷55鉸接。由于兩導向搖桿組成了X型，故能保證頸枕托桿始終保持水平狀態，而不會發生一頭高一頭低的現象。

由圖19、20可見頭枕托架6為矩形，在頭枕托架的四周，有三個側邊具有邊框6a，在靠近人體頸部的一側無邊框6b，托盤內放置頭枕體7。在頭枕托架6的長度方向的兩端，設有頭枕支桿21、21a。

同樣，對于頭枕托架6的縱向和橫向，均設有至少一組，確保頭枕托架6垂直運動，而不會發生頭枕托架在縱向或橫向，高低不一或傾斜現象的X型導向機構。

通過對上述方案一的詳細分析，可以知道本發明的支撐系統可以利用人體側睡或仰睡時自身的特點，在不需要其他外力的情況下，實現自動調整枕頭的高度。但是由于不同人群、不同年齡、不同人的頭部重量、不同的頭部外形，以及睡眠時的不同習慣，單靠該發明提供的支撐系統的自動調節功能，可能會導致一部分動作不能完全到位的現象。例如有一部分人群在側睡時，可能并不是將身體的側面壓于床面，人體的背部平面并不完全與床面垂直，而是以45°左右的傾角向前或向后、半趴著或半仰著睡覺，有時將人的下巴部壓在枕頭上，這種情況下靠上述支撐系統就不能達到自動調整高度的效果，據統計平均約有20％的概率會發生此類情況。為了克服這一不足，本發明增設了壓控系統5。

由圖21可知，將該實用新型壓控系統5分成兩大部分，第一大部分為差動器5a，由左差動器5b、右差動器5c和托桿壓板15a三部分組成；第二大部由觸壓器5d組成。

由圖22、圖23和圖24可知，托桿壓板15a固定在頸枕托桿15上，這樣托桿壓板15a運動時，頸枕托桿15即會同步運動。差動器5a以中心線P_Y為中心，左右結構對稱。現以左差動器5b為例分析。

圖22、24中，拉鉤滑柱63、拉鉤滑套64、壓桿一74、壓桿二71、壓桿滑輪72和滑輪座73等件構成拉鉤壓桿組；鎖塊66、鎖塊滾輪81、壓繩67、鎖塊滑套79、鎖塊滑柱68等件構成鎖塊壓繩組；壓簧69使差動器在受壓松開后能及時回復到原來位置。

在拉鉤壓桿組中，下端設有底板16，在上底板9上設有拉鉤滑柱支座77、77a，拉鉤滑柱63固定在支座上，拉鉤滑柱上設有可在其上定向直線滑動(不能作圓周轉動)的拉鉤滑套64，壓桿一74一端與拉鉤滑套64上的軸銷64a鉸接，另一端與壓桿二71鉸接，鉸接軸上設有壓桿滑輪72，壓桿滑輪72可在滑輪座73內水平滑動，滑輪座73設在底板16上，壓桿二71的另一端與上底板9上的壓桿座65鉸接。拉鉤61的端部設有圓孔(見圖22-1)，該圓孔套在拉鉤滑套上的軸銷64a上，拉鉤61的拉桿部串過鎖塊滑柱支座78上的圓孔。

由圖22左側及圖24可以看出，當上底板9相對于底板16向下移動時，拉鉤壓桿組的拉鉤滑套64向左移動，拉動拉鉤61，勾動鎖塊滑套79左移。

由圖24可見，鎖塊66的左側設有鎖塊拉簧80，鎖塊拉簧一端勾在上底板上的固定座9c上，另一端勾住鎖塊66，拉動鎖塊向左側移動，保證鎖塊回復到最左側位置，由此可見，拉鉤61和鎖塊拉簧80的作用一樣，而拉鉤61起到對鎖塊拉簧80功能的保險作用。所述的差動器或者在鎖塊拉簧和拉鉤兩種方案之間選用其一。

在圖24的右側部分，在鎖塊壓繩組中，鎖塊滑柱68兩端固定在鎖塊滑柱支座78和支座78a上，鎖塊滑套79套在鎖塊滑柱68上并可作水平方向定向移動，鎖塊滑套上設有兩個軸銷79a、79b，軸銷79b上設有鎖塊滾輪81和鎖塊66，鎖塊66與軸銷79b通過銷釘66b固定(見圖23)；在托桿壓板15a的上方、緊接托桿壓板的上側面上設有壓繩67，壓繩的端部通過銷釘66a(參見圖23)與鎖塊66固定；拉鉤61的端部彎鉤勾住軸銷79a，當拉鉤向左側移動時，拉動鎖塊滑套79一起向左邊移動，設在鎖塊滑套軸銷上的鎖塊66帶動壓繩67一起向左邊移動。

在圖25中，當有一個壓力F₉壓在上底板9上時，這時如果以P_Y為中心線的右側部分的上底板9a上沒有受到向下方向的壓力，即F_9a＝0，這時在F₉施壓開始，鎖塊66的起始位置在圖中N點，該點在托桿壓板15a及壓繩滾輪70的左端外側，此時當左側的鎖塊66下移時，右側的鎖塊66a在壓繩67的拉動下，就會在右側的托桿壓板15b上向左水平移動，當左側的上底板9下壓到最低點時，右側的鎖塊66a到達最左邊，由此看出右側的上底板9a及頸枕托桿15在原來的高度位置未發生變化。

當右側的壓力F_9a壓在右側的上底板9a上，而左側的上底板9上的壓力F₉＝0時，情景和圖25所示的相反，即左側的上底板9處在“高位”，右側的上底板9a處在“低位”，頸枕托桿15仍在原來的高度不變。

由圖26可知，當差動器的左右上底板上分別同時受到F₉及F_9a的壓力時，左右兩個鎖塊66、66a就會處在原來的位置相對不變，兩鎖塊帶動壓繩67一起同步下移，壓繩壓在左右托桿壓板15a、15b上，由于托桿壓板與頸枕托桿15固定在一起，這樣頸枕托桿15就會同步下移。

由此可見，差動器5a的功能是：在左右上底板9、9a上有任意一塊受壓，而另外一塊未受到壓力時，頸枕托桿15不下移，而在左右上底板兩塊同時受到壓力時，頸枕托桿15就會隨左右上底板9、9a同步下移。

觸壓器由壓墊部分和壓控杠桿組構成。

由圖27、28、29、30可知，壓墊部分由獨立的壓墊底板13、左右兩塊壓板11、11a、墊塊85以及壓墊體7b構成(參見圖2)，壓墊底板13和底板16間用螺釘14固定，或者使用插銷固定，這樣觸壓器5d部分可以與枕體分開收儲。在壓墊底板13的上方，設有左右兩塊壓板11、11a，分別設置在中心線P_Y的左右兩側，左右壓板11、11a與壓墊底板13之間用鉸鏈12聯結，兩壓板之間的距離S可以通過壓墊底板13上的預留螺孔，調整鉸鏈12的安裝位置予以調整，或者采用滑柱、滑套，或滑槽、滑塊的結構方式調整左右壓板之間的距離。

由圖27可以看出，壓控杠桿組由兩個相互交叉、并與枕體橫向中心線P_Y對稱設置的左、右兩個壓控杠桿10、10a構成，左、右壓控杠桿的下端分別與壓墊底板13鉸接，左壓控杠桿的中部設有壓板擋塊82，右壓控杠桿的中部設有壓板擋塊82a。左壓板11的上端部(壓板鉸鏈反方向)壓在壓板擋塊82上，右壓板11a的上端部壓在壓板擋塊82a上。左壓控杠桿10的上端部設有杠桿壓塊83，右壓控杠桿10a的上端部設有杠桿壓塊83a，左右杠桿壓塊83、83a的伸出部分分別壓在右側的上底板9a和左側的上底板9上，壓控杠桿的杠桿比L₂/L₁≥2.5。較大的杠桿比可以降低壓板的高度H。在壓墊底板13上，左右壓板11、11a未觸及到的區域，設有三塊彈性墊塊85，并與壓板11的上表面一致，在壓板11、墊塊85的上表面覆有一層壓墊體7b(參見圖2)，構成了平整的壓墊區。

觸壓器的使用過程是：將觸壓器的壓墊部分置于人體的肩部，并壓在肩膀底下，人在仰睡時背肩部同時觸壓左右兩塊壓板，通過觸壓器壓控杠桿端部的杠桿壓塊83、83a，壓住差動器5a的上底板9a、9，左右差動器同時下移，通過壓繩67壓住托桿壓板，使頸枕托桿15下移，從而在支撐板17上的B點處產生壓力F₀，從而減少了人體在仰睡時為了將支撐板17壓下而需要提供的頸部壓力；當人體側睡時，通過調整好左右兩塊壓板間的距離S，僅有一塊壓板被人體側面肩膀壓住，此時由于差動器的作用，頸枕托桿15回復到“高位”。由于壓控系統5的作用是起到輔助的增加頸部壓力(F₀)作用，這個輔助增力不需太大，故可以將觸壓器壓控杠桿的杠桿比L₂/L₁做得較大(≥2.5)，從而可以將觸壓器壓墊部分的厚度(H)做得較小，這樣壓墊區就不會影響到人體的正常睡眠。

結合圖25、26可知，差動器的上底板9、9a僅可作上下方向的運動，在前后左右方向均不得有移動或擺動，因此上底板必須具有運動導向機構。在此，本實用新型使用專利號為ZL201410478419.8的國家發明專利中公開的一個技術：使用不在同一平面上的至少2組鉸鏈排組成的導向機構，每個鉸鏈排由至少2個活動鉸接板組成。由圖31、32可知，在底板16和上底板9之間設有2組鉸鏈排，其中一組鉸鏈排87和87a相互平行設置，另一組鉸鏈排88和88a相互平行設置，兩組鉸鏈排的鉸接軸相互垂直，鉸鏈排87、87a僅可使上底板9在與紙張平面相垂直的平面上移動，而鉸鏈排88、88a僅可使上底板9在與紙張平面平行的平面上移動，因此上底板9最后只能在上下方向移動。