CN111956229B - 智能照护床垫及侦测使用者生理状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能照护床垫及侦测使用者生理状态的方法。智能照护床垫包括多个感测单元，其中各感测单元提供至少一感应电容值。所述方法包括：取得来自各感测单元的各接收电极的感应电容值；以及基于来自各感测单元的各接收电极的感应电容值而侦测使用者的一生理状态。

Description

智能照护床垫及侦测使用者生理状态的方法

技术领域

本发明是有关于一种床垫，且特别是有关于一种智能照护床垫及侦测使用者生理状态的方法。

背景技术

“智能床垫”可通过非接触式的生理量测技术，量测睡眠者呼吸信号，进而提供相关的应用。智能床垫还可通过软性压力感测技术获取躯干的活动姿态来做为睡眠品质信息以及落床的警示。由此，可提供健康助眠方案建议，以利使用者进行自我睡眠管理。

在现有技术中，用于侦测使用者睡眠数据的方式大致包括超宽频雷达感测技术(Ultra Wideband，UWB)、压力感测器(Force-Sensitive Resistor)、光纤感应。然而，上述现有技术较难实现精确的使用者姿态判断，或是成本过高，不利于居家或行动式使用。因此，有必要设计一种低成本、方便、精确且体积不过大的智能床垫。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种智能照护床垫及侦测使用者生理状态的方法，其可用以解决上述技术问题。

本发明提供一种智能照护床垫，包括承载部、底座、多个感测单元及处理器。承载部用于承载一使用者。底座设置于承载部下方。感测单元个别设置于承载部及底座之间。各感测单元包括：多面体、凹槽及至少一第一弹性件。多面体具有一顶面、一底面及至少一斜面，其中顶面的面积大于底面的面积，至少一斜面连接于顶面与底面之间，顶面推抵承载部，且各斜面设置有一传送电极。凹槽对应多面体而设置于底座，并具有对应于至少一斜面的至少一凹槽斜面，各凹槽斜面设置有对应于传送电极的至少一接收电极，各接收电极耦接处理器，并因应于与传送电极的一接触情形而提供一感应电容值。至少一第一弹性件个别设置于承载部底座之间，并因应于施加于承载部的一压力而形变，从而令多面体朝向凹槽移动。处理器耦接各感测单元的各接收电极，并基于来自各感测单元的各接收电极的感应电容值而侦测使用者的一生理状态。

本发明提供一种侦测使用者生理状态的方法，适用于包括多个感测单元的一智能照护床垫，其中各感测单元提供至少一感应电容值，所述方法包括：取得来自各感测单元的各接收电极的感应电容值；以及基于来自各感测单元的各接收电极的感应电容值而侦测使用者的一生理状态。

基于上述，本发明提出的智能照护床垫可设置有具特殊结构的感测单元，而智能照护床垫可基于感测单元的多面体上的传送电极以及凹槽斜面上的接收电极之间的感应情形而取得各接收电极的感应电容值。之后，处理器可相应地侦测使用者的生理状态。由此，本发明的智能照护床垫可提供一种低成本、方便、精确且体积不过大的生理状态侦测方案。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例绘制的智能照护床垫示意图。

图2A是依据图1绘制的各接收电极在不同时间点所提供的感应电容值。

图2B是依据图2B绘制的感测单元在不同时间点的移动情形。

图3A是依据图1绘制的感测单元出现倾斜情形的示意图。

图3B是依据图3A绘制的数个对感测单元施加压力的示意图。

图3C是依据图3B绘制的各接收电极在不同倾斜情况下所提供的感应电容值。

图4A是依据本发明一实施例绘制的承载使用者的智能照护床垫的俯视图。

图4B是依据图4A绘制的在感测单元件阵列在不同时间点的电容值分布图。

图5是依据本发明一实施例绘制的找出差异区块的示意图。

图6是依据图4A绘制的承载使用者的智能照护床垫的俯视图以及相应的电容值分布图。

图7是依据图6绘制的取得各感测单元的倾斜情形的示意图。

图8是依据本发明一实施例绘制的侦测卧姿的示意图。

图9是依据本发明一实施例绘制的侦测使用者生理状态的方法。

100：智能照护床垫

110：承载部

120：底座

130：多个感测单元

131：多面体

131a：顶面

131b：底面

131W、131S、131N、131E：斜面

133：凹槽

133a：凹槽底面

133E、133W：凹槽斜面

135：第一弹性件

137：第二弹性件

140：处理器

199：使用者

199a：胸廓区域

410：感测单元阵列

411、412、413、511、512、521、522、612、622：电容值分布图

513、523：差异区块

611、621：重心线

811、821：卧姿

812、822：视角示意图

R1E、R2E、R3E、R1W、R2W、R3W、R1S、R2S、R3S、R1N、R2N、R3N：接收电极

TE、TS：传送电极

W、S、N、E：方向

T1、T2、T3、T_i、T_i+1：时间点

M0、M1、M2：情境

A、B、C、D、E、F、G：行

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18：列

S910、S920：步骤

具体实施方式

请参照图1，该图是依据本发明一实施例绘制的智能照护床垫示意图。在本实施例中，智能照护床垫100例如是一种独立筒床垫，可用于供使用者199卧躺，并可相应地侦测使用者199的生理状态，但本发明可不限于此。

如图1所示，智能照护床垫100包括承载部110、底座120、多个感测单元130及处理器140。承载部110用于承载使用者199。底座120设置于承载部110下方。

在本实施例中，各感测单元130的结构实质相同，并可个别设置于承载部110及底座120之间。在图1中，各感测单元130可包括多面体131、凹槽133及第一弹性件135。多面体131可具有顶面131a、底面131b及斜面131W、131S、131N、131E。顶面131a的面积大于底面131b的面积，且各斜面131W、131S、131N、131E连接于顶面131a与底面131b之间。顶面131a推抵承载部110。

如图1所示，顶面131a及底面131b可以是四边形，并可通过4个斜面131W、131S、131E、131N相互连接。斜面131W可相邻于斜面131S，且斜面131S及斜面131N可个别连接于斜面131W、131E、顶面131a及底面131b之间。此外，斜面131S可相对于斜面131N，而斜面131W可相对于斜面131E。

然而，在其他实施例中，多面体131亦可实现为其他的式样，而不限于图1所示式样。举例而言，多面体131的顶面131a及底面131b亦可实现为圆形、椭圆形、三角形、五边形或其他的几何形状，并可通过相应数量的面相互连接。举例而言，假设多面体131的顶面131a及底面131b实现为三角形，则可通过3个斜面来相互连接。举另一例而言，假设多面体131的顶面131a及底面131b实现为圆形，则可通过单一环形斜面来相互连接，但本发明可不限于此。

为便于理解本发明的概念，以下将以图1所示的多面体131式样为例进行说明，而本领域技术人员应可据以推得当多面体131被实现为上述的其他式样时的相关细节。

在本实施例中，各斜面131W、131S、131N、131E可分别对应于方向W、S、N及E，且可个别设置有传送电极。以面对E方向的斜面131E为例，其可设置有传送电极TE；再以面对S方向的斜面131S为例，其可设置有传送电极TS。此外，斜面131W及131N上亦个别设置有传送电极，只是受限于图1的视角而未予以绘制。

如图1所示，凹槽133对应多面体131而设置于底座120。具体来说，凹槽133的位置可位于多面体131的下方，且凹槽133的形状及尺寸可大致相同或略大于多面体131。举例而言，由图1所示的多面体131的侧剖面图可看出，多面体131的侧剖面为一倒梯形。相应地，凹槽133的侧剖面亦可以是倒梯形。在此情况下，当承载部110受压而带动多面体131向下移动时，多面体131可相应地进入凹槽133，甚至也可以完全容置于凹槽133中，但本发明可不限于此。

在本实施例中，凹槽131可具有对应于斜面131W、131S、131N、131E的凹槽斜面，且各凹槽斜面设置有对应于传送电极的接收电极。并且，各凹槽斜面上的各接收电极耦接处理器140，并因应于与各斜面上传送电极的接触情形而提供感应电容值。

举例而言，凹槽131可具有分别对应于斜面131E及131W的凹槽斜面133E及133W。凹槽斜面133E可由上至下设置有耦接于处理器140的接收电极R1E、R2E及R3E，且其可对应于设置在斜面131E上的传送电极TE。在一实施例中，当斜面131E随着多面体131的移动而靠近接收电极R1E、R2E及R3E时，接收电极R1E、R2E及R3E可个别因应于与传送电极TE的感应面积而提供不同的感应电容值。在以下实施例中，假设接收电极R1E、R2E及R3E所个别提供的感应电容值可正相关于与传送电极TE的感应面积，但本发明可不限于此。

在一实施例中，若多面体131垂直地往下移动一距离，则接收电极R1E、R2E及R3E个别与传送电极TE的感应面积亦会随之而增加。然而，由于接收电极R1E、R2E及R3E是由上而下设置于凹槽斜面133E上，故接收电极R1E、R2E及R3E个别与传送电极TE的感应面积将会呈现递减的趋势。在此情况下，接收电极R1E、R2E及R3E个别所提供至处理器140的感应电容值亦会相应地呈现递减的趋势。

类似于凹槽斜面133E，凹槽斜面133W亦可由上至下设置有耦接于处理器140的接收电极R1W、R2W及R3W，且其可对应于设置在斜面131W上的传送电极(未绘制)。基于上述实施例中教导的原理，当多面体131垂直地往下移动时，接收电极R1W、R2W及R3W个别所提供至处理器140的感应电容值亦会相应地呈现递减的趋势。

此外，虽图1未具体绘制，但凹槽133可另具有个别对应于斜面131N及131S的凹槽斜面，且前述凹槽斜面可个别连接于凹槽斜面133W及133E之间，并可相对设置。

在一实施例中，第一弹性件135(例如是弹簧)可个别设置于承载部110及底座120之间，并因应于施加于承载部110的一压力(例如是来自使用者199的压力)而形变，从而令多面体131朝向凹槽133移动。并且，当第一弹性件135因应于上述压力而完全形变时，多面体131可相应地容置于凹槽133中，但可不限于此。此外，当上述压力消失时，第一弹性件135可提供一复位力而将承载部110向上撑起，从而带动多面体131远离凹槽133，直至回复至如图1所示的初始位置。

此外，如图1所示，凹槽133可更包括连接于各凹槽斜面的凹槽底面133a。并且，感测单元133可更包括第二弹性件137(其例如是弹簧)，其设置于凹槽底面133a上。在一实施例中，第二弹性件137的一端可设置于凹槽底面133a上，而第二弹性件137可与多面体131的底面131b相距一预设距离。因此，当多面体131朝向凹槽133移动超过上述预设距离时，多面体131的底面131b可推抵第二弹性件137以压缩第二弹性件137。如此一来，感测单元130即可同时通过第一弹性件135及第二弹性件137对承载部110提供较大的支撑力。

在一实施例中，第二弹性件137的弹力系数可大于各第一弹性件135的弹力系数。如此一来，当体重较轻的使用者199卧于承载部110上，但未使多面体131向下移动超过上述预设距离时，感测单元130可只需通过第一弹性件135即提供足以支撑使用者199的支撑力。另一方面，当体重较重的使用者199卧于承载部110上，且使多面体131向下移动超过上述预设距离时，感测单元130可通过第一弹性件135及第二弹性件137协同提供足以支撑使用者199的支撑力，但本发明可不限于此。

在本实施例中，处理器140可耦接各感测单元130的各接收电极，并基于来自各感测单元130的各接收电极的感应电容值而侦测使用者199的生理状态。在不同的实施例中，上述生理状态可包括使用者199的呼吸周期及卧姿，但本发明可不限于此。

在一实施例中，对于单一个感测单元130而言，处理器140可基于各接收电极在不同时间点的感应电容值的变化情形而侦测感测单元130(的多面体131)的移动情形。

请参照图2A及图2B，其中图2A是依据图1绘制的各接收电极在不同时间点所提供的感应电容值，而图2B是依据图2B绘制的感测单元在不同时间点的移动情形。在本实施例中，假设：(1)承载部110承受有垂直往下的压力PR；(2)对应于斜面131S的凹槽斜面由上至下设置有接收电极R1S、R2S、R3S；(3)对应于斜面131N的凹槽斜面由上至下设置有接收电极R1N、R2N、R3N。

在本实施例中，由于压力PR假设为垂直往下地施加于承载部110，故各凹槽斜面上的接收电极的运作方式大致相同。因此，以下将仅基于凹槽斜面133E上各接收电极R1E、R2E及R3E的运作方式进行说明，而本领域技术人员应可相应推得其他凹槽斜面上接收电极的运作方式。

由图2B可看出，在时间点T1、T2、T3中，多面体131已因应于压力PR而朝向凹槽133移动，并相应地带动传送电极TE(其设置于对应于凹槽斜面133E的斜面131E上)逐渐接近接收电极R1E、R2E及R3E。在此情况下，接收电极R1E、R2E及R3E与传送电极TE之间的感应面积210将随之而逐渐增加。相应地，各接收电极R1E、R2E及R3E所提供的感应电容值亦会随着感应面积210的增加而增加，如图2A所示。此外，如先前实施例中所提及的，由于多面体131是垂直往下移动，故接收电极R1E、R2E及R3E个别提供的感应电容值在任一时间点中皆是呈现递减的趋势。

因此，当处理器140判定感测单元130的各接收电极所提供的感应电容值大致呈现图2A所示式样时，即可得知感测单元130是垂直往下移动，但本发明可不限于此。

请参照图3A，该图是依据图1绘制的感测单元出现倾斜情形的示意图。在本实施例中，由于施加于感测单元130上的压力可能使得感测单元130出现所示的左倾/右倾的情况，因此本发明亦提出了相应的技术手段来进行相应的侦测，具体说明如下。

请参照图3B及图3C，其中图3B是依据图3A绘制的数个对感测单元施加压力的示意图，而图3C是依据图3B绘制的各接收电极在不同倾斜情况下所提供的感应电容值。

图3B中绘制了三种可能的情境，分别是情境M0、M1、M2，其中情境M0中的感测单元130未有任何倾斜，情境M1中的感测单元130经受力而往方向W倾斜，而情境M2中的感测单元130经受力而往介于方向W及S之间的方向而倾斜。在此情况下，感测单元130中各接收电极的感应电容值可皆相等，但本发明可不限于此。

由图3C中对应于情境M1的感应电容值趋势可看出，若仅有设置于凹槽斜面133W的接收电极R1W、R2W及R3W个别的感应电容值呈现依序递增的趋势，则处理器140可判定感测单元130(的多面体131)朝向对应于斜面131W的方向W倾斜。从另一观点而言，若仅有设置于凹槽斜面133E(其相对于凹槽斜面133W)的接收电极R1E、R2E及R3E个别的感应电容值呈现依序递减的趋势，则处理器140可判定感测单元130(的多面体131)朝向对应于斜面131W(其对应于凹槽斜面133W)的方向W倾斜。

此外，由于情境M1中的感测单元130未朝向方向N或S倾斜，故设置于凹槽斜面133N的接收电极R1N、R2N及R2N的感应电容值可相等，且设置于凹槽斜面133S的接收电极R1S、R2S及R2S的感应电容值亦可相等。

此外，由图3C中对应于情境M2的感应电容值趋势可看出，若设置于凹槽斜面133W的接收电极R1W、R2W及R3W个别的感应电容值呈现依序递增的趋势，且设置于凹槽斜面133S的接收电极R1S、R2S及R2S个别的感应电容值亦呈现依序递增的趋势，则处理器140可判定感测单元130(的多面体131)朝向介于方向W(其对应于斜面131W)以及方向S(其对应于斜面131S)之间的方向倾斜。从另一观点而言，若设置于凹槽斜面133E(其相对于凹槽斜面133W)的接收电极R1E、R2E及R3E个别的感应电容值呈现依序递减的趋势，且设置于凹槽斜面133N(其相对于凹槽斜面133N)的接收电极R1N、R2N及R3N个别的感应电容值亦呈现依序递减的趋势，则处理器140可判定感测单元130(的多面体131)朝向介于方向W(其相反于方向E)以及方向S(其相反于方向N)之间的方向倾斜。

由上可知，处理器130可基于感测单元130中各接收电极的感应电容值而得知感测单元130的倾斜情形，但本发明可不限于此。

如先前实施例中所提及的，处理器130可基于感测单元130中各接收电极的感应电容值而侦测使用者199的呼吸周期，以下将作进一步说明。

简要而言，由于使用者199的胸廓区域可能随着呼气/吸气的动作而相应呈现收缩/扩张的情况，因此当使用者199卧于智能照护床垫100上时，位于胸廓区域下方的一或多个感测单元上的接收电极所测得的感应电容值可能会出现周期性的变化，而处理器140即可基于此周期性变化而推估使用者199的呼吸周期。

在一实施例中，处理器140可依据各感测单元130的各接收电极的感应电容值产生各感测单元130的特定感应电容值，并基于各感测单元130的特定感应电容值在不同时间点的变化情形定义使用者199的呼吸周期。

请参照图4A，该图是依据本发明一实施例绘制的承载使用者的智能照护床垫的俯视图。在本实施例中，智能照护床垫100可包括排列为感测单元阵列410的多个感测单元，而各感测单元可表示为图4A中的长方格，但本发明可不限于此。如图4A所示，感测单元阵列410可具有行A、B、C、D、E、F、G及列R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及R18，但本发明可不限于此。

如图4A所示，本实施例的使用者199可卧于感测单元阵列410上，且使用者199的胸廓区域199a可随着呼吸而扩张/收缩。

请参照图4B，该图是依据图4A绘制的在感测单元件阵列在不同时间点的电容值分布图。在本实施例中，假设智能照护床垫100在时间点T1时未承载任何物件。在此情况下，处理器140可依据各感测单元130的各接收电极的感应电容值产生各感测单元130的特定感应电容值。在不同的实施例中，处理器140可基于设计者所设定的方式来计算各感测单元的特定感应电容值。举例而言，处理器140可仅考虑单一凹槽斜面上的各接收电极所提供的总感应电容值来作为上述特定感应电容值。举另一例而言，处理器140可将某一感测单元130中各接收电极的感应电容加总为此感测单元130的特定感应电容值。举又一例而言，处理器140亦可将某一感测单元130中各接收电极的感应电容乘上相应的权重之后再加总为此感测单元130的特定感应电容值，但本发明可不限于此。

在取得各感测单元130在时间点T1的特定感应电容值之后，处理器140可据以产生对应于感测单元矩阵410的电容值分布图411。由电容值分布图411可看出，由于智能照护床垫100上未有任何物件，故各感测单元130的特定感应电容值可皆相等。

接着，在时间点T2时，假设智能照护床垫100承载有使用者199，且使用者199正在吸气，故其胸廓区域199a相应地呈现扩张的情形。此时，处理器140可基于以上实施例教导的手段而取得各感测单元130在时间点T2的特定感应电容值，并据以产生对应于感测单元矩阵410的电容值分布图412。由电容值分布图412可看出，由于胸廓区域199a呈现扩张的情况，故有一部分的感测单元侦测到较高的特定感应电容值。

接着，在时间点T3时，假设智能照护床垫100承载有使用者199，且使用者199正在呼气，故其胸廓区域199a相应地呈现收缩的情形。此时，处理器140可基于以上实施例教导的手段而取得各感测单元130在时间点T3的特定感应电容值，并据以产生对应于感测单元矩阵410的电容值分布图413。由电容值分布图413可看出，由于胸廓区域199a呈现收缩的情况，故有一部分的感测单元的特定感应电容值相对于电容值分布图412而出现下降的情形。

由于胸廓区域199a以外的使用者199身体区域并不会随着呼吸而有所变化，故电容值分布图412及413之间的差异区块即对应于胸廓区域199a，而上述差异区块的电容值变化即可用于定义使用者199的呼吸周期。具体而言，处理器140可监控并记录差异区块中各感测单元在各个时间点的特定感应电容值。

之后，处理器140可找出位于差异区块中的感测单元的特定感应电容值出现最大值的时间点及出现最小值的时间点，并将这两个时间点之间的时间差定义为使用者199的呼吸周期，但本发明可不限于此。

请参照图5，该图是依据本发明一实施例绘制的找出差异区块的示意图。在本实施例中，假设处理器140在时间点Ti及Ti+1个别依上述教导而找出电容值分布图511及512。在此情况下，处理器140可基于电容值分图511及512进行布林运算，借以找出差异区块513。之后，处理器140即可依据差异区块513中的电容值变化而定义使用者199的呼吸周期，相关细节于此不另赘述。

另外，假设处理器140在时间点Ti及Ti+1个别依上述教导而找出电容值分布图521及522。在此情况下，处理器140可基于电容值分图521及522进行布林运算，借以找出差异区块523。之后，处理器140即可依据差异区块523中的电容值变化而定义使用者199的呼吸周期。

在一实施例中，处理器140可依据各感测单元130的各接收电极的感应电容值产生各感测单元130的特定感应电容值，并基于各感测单元130的特定感应电容值在不同时间点的变化情形定义使用者199的卧姿。

请参照图6，该图是依据图4A绘制的承载使用者的智能照护床垫的俯视图以及相应的电容值分布图。在本实施例中，感测单元阵列410的细节请参照图4A的相关说明，于此不另赘述。

如图6所示，假设使用者199于时间点T1时仰卧于感测单元阵列410上，则处理器140可依据各感测单元130的特定感应电容值而产生电容值分布图612。之后，处理器140可再依据各感测单元130的特定感应电容值而找出使用者199的重心线611。举例而言，处理器140可将各列中承载有使用者199的一或多个感测单元找出，并逐列找出这些感测单元的重心位置。在本实施例中，假设各列所找出的重心位置皆位于行C及D中间，则处理器140可将各列的重心位置连接而形成重心线611，但本发明可不限于此。在取得重心线611之后，处理器140可据以定义使用者199的卧姿。举例而言，若重心线611为直线，则处理器140可推测使用者199的卧姿可能为正卧，而若重心线611为曲线(例如S型曲线)，则处理器140可推测使用者199的卧姿可能为侧卧，但本发明可不限于此。

之后，假设使用者199于时间点T2向其左侧翻身而改变为侧卧于感测单元阵列410上，则处理器140可依据各感测单元130的特定感应电容值而产生电容值分布图622。之后，处理器140可再依据各感测单元130的特定感应电容值而找出使用者199的重心线621。为便于理解，本实施例中假设各列所找出的重心位置皆位于行E及F中间，则处理器140可将各列的重心位置连接而形成重心线621，但本发明可不限于此。

在本实施例中，由于重心线611不同于重心线621，故处理器140可判定使用者199的卧姿已改变。具体来说，由于重心线621位于重心线611的左侧，故处理器140例如可判定使用者199已向其左侧翻身/移动等，但可不限于此。

在其他实施例中，由于可能出现使用者199在卧于同一组感测单元的情况下改变卧姿的情境，故本发明另提出了将各感测单元的倾斜情形纳入考量的技术手段，以期更为精准地判定使用者的卧姿。

请参照图7，其是依据图6绘制的取得各感测单元的倾斜情形的示意图。在本实施例中，对于感测单元阵列410中承载有使用者199的感测单元而言，处理器140可基于先前实施例教导的机制而个别取得这些感测单元的倾斜情形，其细节可参照先前实施例中的说明，于此不另赘述。

为便于说明，本实施例中假设承载有使用者199的感测单元皆朝向使用者199的重心线所在方向而倾斜。举例而言，在时间点T1中，承载有使用者199的感测单元(以阴影表示)皆朝向重心线611倾斜，而各感测单元的倾斜方向以其中的箭头表示，但本发明可不限于此。举另一例而言，在时间点T2中，承载有使用者199的感测单元(以阴影表示)皆朝向重心线621倾斜，而各感测单元的倾斜方向以其中的箭头表示，但本发明可不限于此。

请参照图8，其是依据本发明之一实施例绘制的侦测卧姿的示意图。在本实施例中，假设使用者199在不同的时间点分别以卧姿811及821卧于智能照护床垫100上，且卧姿811及821在智能照护床垫100的感测单元阵列上由同一组感测单元承载。在此情况下，若仅采用图4A至图6所示的方式来侦测使用者199的卧姿，由于卧姿811及821可能对应于相同的重心线，故处理器140将无法正确地判定卧姿811及821之间的差异。

然而，若采用图7的方式而进一步考量上述各感测单元的倾斜情形，将可正确地区别卧姿811及821。具体而言，由卧姿811及821的另一视角示意图812及822可看出，虽卧姿811及821是由相同的感测单元承载，但卧姿811及821对各感测单元所造成的倾斜情形将有所不同。

以感测单元阵列410的列R5为例，当其用于在时间点T1承载呈现卧姿811的使用者199时，对应于行A～F的感测单元的倾斜方向可如图8所示。亦即，列R5上对应于行A～E的感测单元例如可朝右下方倾斜，而对应于行F的感测单元则例如可朝左下方倾斜。

另一方面，当列R5用于时间点T2承载呈现卧姿821的使用者199时，对应于行A～F的感测单元的倾斜方向可如图8所示。亦即，列R5上对应于行A～D的感测单元例如可朝右下方倾斜，而对应于行E、F的感测单元则例如可朝左下方倾斜。

在此情况下，由于在时间点T1所测得的感测单元的倾斜情形不同于在时间点T2所测得的感测单元的倾斜情形，故处理器140可判定使用者199的卧姿已改变。

请参照图9，该图是依据本发明一实施例绘制的侦测使用者生理状态的方法。本实施例的方法可由图1的智能照护床垫执行。首先，在步骤S910中，处理器140可取得各感测单元的各接收电极的感应电容值。接着，在步骤S920中，处理器140可基于来自各感测单元的各接收电极的感应电容值而侦测使用者199的生理状态。步骤S910及S920的细节可参照先前各实施例中的说明，于此不另赘述。

此外，相关专业人员还可依照需求设置警报系统，借以在所侦测到的生理状态出现异常时提供相应处置。例如，当使用者的呼吸模式/周期满足一特征条件(例如呼吸暂停、过慢、过快、睡醒等)时立即通知应变人员，或是幼儿翻身符合趴睡状态或是触及床铺边缘有摔落危险时立即警报。此外，相关人员还可立即通过网络存取设置于智能照护床垫附近的取像装置而取得相关的照片，进而得知卧于智能照护床垫上的使用者的状态。

综上所述，本发明提出的智能照护床垫可设置有具特殊结构的感测单元，而智能照护床垫可基于感测单元的多面体上的传送电极以及凹槽斜面上的接收电极之间的感应情形而取得各接收电极的感应电容值。之后，处理器可相应地侦测各感测单元的移动情形(例如倾斜、下移等)，并还可进一步基于所提出的方法侦测使用者的生理状态(例如呼吸周期及卧姿等)。由此，本发明的智能照护床垫可提供一种低成本、方便、精确且体积不过大的生理状态侦测方案。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种智能照护床垫，包括：

一承载部，其用于承载一使用者；

一底座，其设置于该承载部下方；

多个感测单元，其个别设置于该承载部及该底座之间，其中各该感测单元包括：

一多面体，其具有一顶面、一底面及至少一斜面，其中该顶面的面积大于该底面的面积，该至少一斜面连接于该顶面与该底面之间，该顶面推抵该承载部，且各该斜面设置有一传送电极；

一凹槽，其对应该多面体而设置于该底座，并具有对应于该至少一斜面的至少一凹槽斜面，各该凹槽斜面设置有对应于该传送电极的至少一接收电极，各该接收电极耦接该处理器，并因应于与该传送电极的一接触情形而提供一感应电容值；

至少一第一弹性件，其个别设置于该承载部及该底座之间，并因应于施加于该承载部的一压力而形变，从而令该多面体朝向该凹槽移动；以及

一处理器，耦接各该感测单元的各该接收电极，并基于来自各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值而侦测该使用者的一生理状态。

2.如权利要求1所述的智能照护床垫，其特征在于，各该感测单元的该凹槽还包括连接于该至少一凹槽斜面的一凹槽底面，且各该感测单元还包括：

一第二弹性件，其设置于该凹槽底面上，其中当该多面体朝向该凹槽移动超过一预设距离时，该多面体的该底面推抵该第二弹性件以压缩该第二弹性件，且该第二弹性件的弹力系数大于各该第一弹性件的弹力系数。

3.如权利要求1所述的智能照护床垫，其特征在于，各该感测单元的该多面体的侧剖面以及该凹槽的侧剖面皆为倒梯形。

4.如权利要求1所述的智能照护床垫，其特征在于，该至少一斜面包括相邻的一第一斜面及一第二斜面，该至少一凹槽斜面包括个别对应于该第一斜面及该第二斜面的一第一凹槽斜面及一第二凹槽斜面，该第一凹槽斜面及该第二凹槽斜面由上至下个别设置有一第一接收电极、一第二接收电极及一第三接收电极。

5.如权利要求4所述的智能照护床垫，其特征在于，设置于该第一凹槽斜面上的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极所个别提供的该感应电容值正相关于与设置于该第一斜面上的该传送电极之间的感应面积，且设置于该二凹槽斜面上的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极所个别提供的该感应电容值正相关于与设置于该第二斜面上的该传送电极之间的感应面积。

6.如权利要求5所述的智能照护床垫，其特征在于，若仅有设置于该第一凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值依序递增，该处理器判定该多面体朝向对应于该第一斜面的一第一方向倾斜；

其中若仅有设置于该第二凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值依序递增，该处理器判定该多面体朝向对应于该第二斜面的一第二方向倾斜；

其中若设置于该第一凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值依序递增，且设置于该第二凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值亦依序递增，则该处理器判定该多面体朝向介于该第一方向及该第二方向之间的一第三方向倾斜。

7.如权利要求5所述的智能照护床垫，其特征在于，若设置于该第一凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值皆相等，且设置于该第二凹槽斜面的该第一接收电极、该第二接收电极及该第三接收电极个别的该感应电容值亦皆相等，则该处理器判定该多面体未倾斜。

8.如权利要求4所述的智能照护床垫，其特征在于，该至少一斜面更包括一第三斜面及一第四斜面；

该第二斜面及该第四斜面个别连接于该第一斜面、该第三斜面、该顶面及该底面之间，该第二斜面相对于该第四斜面；

其中该至少一凹槽斜面更包括一第三凹槽斜面及一第四凹槽斜面；该第二凹槽斜面及该第四凹槽斜面个别连接于该第一凹槽斜面、该第三凹槽斜面之间，该第二凹槽斜面相对于该第四凹槽斜面；

该第二凹槽斜面、该第三凹槽斜面及该第四凹槽斜面个别对应于该第二斜面、该第三斜面及该第四斜面。

9.如权利要求1所述的智能照护床垫，其特征在于，该些感测单元经排列为一感测单元矩阵，且该处理器经配置以：

依据各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值产生各该感测单元的一特定感应电容值；以及

基于各该感测单元的该特定感应电容值在不同时间点的一变化情形定义该使用者的该生理状态。

10.如权利要求9所述的智能照护床垫，其特征在于，该生理状态包括该使用者的一呼吸周期，且该处理器经配置以：

依据各该感测单元在一第一时间点的该特定感应电容值产生对应于该感测单元矩阵的一第一电容值分布图；

依据各该感测单元在一第二时间点的该特定感应电容值产生对应于该感测单元矩阵的一第二电容值分布图；

找出该第一电容值分布图及该第二电容值分布图之间的一差异区块；找出位于该差异区块中的该些感测单元的该特定感应电容值出现一最大值的一第三时间点及出现一最小值的一第四时间点；

将该第三时间点及该第四时间点之间的一时间差定义为该使用者的该呼吸周期。

11.如权利要求9所述的智能照护床垫，其特征在于，该感测单元矩阵包括多个行及多个列，该生理状态包括该使用者的一卧姿，且该处理器经配置以：

依据位于各该列中的该些感测单元在一第一时间点的该特定感应电容值而找出该使用者的一第一重心线；

基于该第一重心线定义该使用者的该卧姿。

12.一种侦测使用者生理状态的方法，适于如权利要求1所述的智能照护床垫，所述方法包括：

取得来自各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值；以及

基于来自各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值而侦测该使用者的一生理状态。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该些感测单元经排列为一感测单元矩阵，且基于来自各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值而侦测该使用者的该生理状态的步骤包括：

依据各该感测单元的各该接收电极的该感应电容值产生各该感测单元的一特定感应电容值；以及

基于各该感测单元的该特定感应电容值在不同时间点的一变化情形定义该使用者的该生理状态。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该感测单元矩阵包括多个行及多个列，该生理状态包括该使用者的一卧姿，基于各该感测单元的该特定感应电容值在不同时间点的该变化情形定义该使用者的该生理状态的步骤包括：

依据位于各该列中的该些感测单元在一第一时间点的该特定感应电容值而找出该使用者在各该列上的一第一重心位置；

基于该使用者在各该列上的该第一重心位置产生一第一重心线；

基于该第一重心线定义该使用者的该卧姿。

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