TW200933127A - Pressure-sensing apparatus - Google Patents

Description

200933127 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種薄形壓力檢測裝置，特別係關於一 種可隨身攜帶之可撓式壓力檢測裝置。 【先前技術】 近年來’隨著醫學健康知識透過各種媒體管道之傳達 ’人們對自身健康保健之意識亦隨之提升，一般市面上販 ❹ 售之各式可偵測人體幾項基本健康指標之醫療器材也越加 多樣化及操作上之簡易化。隨著人們工作型態與飲食習慣 之改變，體重過重問題也跟著越加嚴重，其影響所及，非 但是身體外觀型態之改變，更重要的是該現象已成為許多 慢性病發生之重要因子。因此，體重量測幾乎已成為現代 人經常自我從事之一項簡易健康檢查。惟，現有用於體重 之畺測裝置多半是純機械式或電子式崎秤，兩種裝置雖然 都可達到壓力檢測之功能，但就攜帶性及收納牲而言，上 Ο 述兩者都佔有一定之體積與重量，故攜帶與收納均不方便 〇 美國專利US 6,759,605揭示一體重計，其具有堅硬之平 台表面，外表披覆一墊子，此墊子可為高摩擦之材質。然 ，此一傳統體重計仍擺脫不了高厚度所帶來之缺點，包括 容易踢到、容易因站立一邊重心不穩而跌倒的危險、不容 易攜帶等問題。 【發明内容】 本發明之一範例提供一種具有軟性墊子之壓力檢測裝 200933127 置其可應用於量測人、動物或物品之重量。 本發明之壓力檢測裝置之一實施例，包含一具有一下 墊以及一可供置放一待測物之上墊的墊子、一設置於墊子 之中且可顯示待測物之檢測資料的可撓式顯示單元、一設 置於墊子之中且具有複數個以陣列方式設置之壓力感測器 的可撓式壓力感測模組、一設置於墊子之中且可擷取壓力 感測器產生之壓力訊號的可撓式訊號擷取電路以及一設置 〇 於墊子之中且可控制壓力檢測裝置之運作的可撓式控制模 組。 本發明之壓力檢測裝置之另一實施例，包含一墊子、 设置於該墊子中之一壓力感測模組、以及可檢測該壓力感 測拉組之感測訊號並顯示該待測物之檢測資料之一電子組 件。該墊子可供置放一待測物，該壓力感測模組具有複數 個壓力感測器。 本發明之壓力檢測裝置係將可撓（捲）性壓力感測器包 ® 覆在具可撓性的軟性基材中而形成一軟性可偵測壓力分佈 之墊子。當一待測物置放於墊子上時，本發明之壓力檢測 裝置即可透過控制電路擷取墊子内各微形壓力感測器所產 生之壓力感應電子訊號，並將資料送至處理單元進行分析 處理後，由此一壓力分佈換算得到待測物之重量。 【實施方式】 圖1及圖2例示本發明第一實施例之壓力檢測裝置丨〇之 不意圖。該壓力檢測裝置10包含一具有一下塾22以及一可 供置放一待測物28之上墊24的墊子2〇、一設置於該塾子2〇 200933127 之中且可顯示該待測物28之檢測資料（例如重量）的可撓式 顯示單元30、一設置於該塾子2〇之中且具有複數個壓S 測器42的可撓式壓力感測模組4〇、一設置於該墊子2〇之中 且可擷取該壓力感測器42產生之壓力訊號的可撓式訊號擷 取電路50以及一設置於該墊子2〇之中且可控制該壓力檢測 裝置10之運作的可撓式控制模組6 〇。該壓力感測器4 2可採 陣列方式設置，但不以此限。 〇 該墊子20可為圓形扁狀，該顯示單元30亦可為圓形， 但不限於此一外形。此外，該墊子2〇另包含一包覆件％， 其包覆該下墊22及該上墊24之外緣。該壓力檢測裝置1〇可 另I 3 了撓式電源供應單元8〇 ’例如可撓性紙電池（thin flexible paper battery)，用以供應該壓力檢測裝置丨〇運作所 需之電源，亦即該壓力檢測裝置1〇使用内部電源。此外， 該壓力檢測襞置1 〇亦可包含一設置於該可撓式電源供應單 元80下之可撓式電子墊（flexible electronic mat)70，其具有 P 複數導電通路，可將電源從可撓式電源供應單元8〇傳送至 該可撓式顯示單元30、該可撓式壓力感測模組4〇、該可撓 式訊號揭取電路5〇以及該可撓式控制模組。 此外，該壓力檢測裝置1 〇亦可藉由一電連接器而使用 外部電源。該可撓式控制模組6〇可包含一儲存單元，例如 可撓式快取記憶體，用以儲存量測資料。再者，該可撓式 控制楔組60亦可包含一類比/數位轉換器62以及一訊號處 理單元64 ’該類比/數位轉換器62係用以將該壓力感測器42 產生之類比壓力訊號轉換成數位訊號，而該訊號處理單元 200933127 64係一可撓式微處理器，用以根據該數位訊號產生量測結 果。 該塵力感測模組4〇之壓力感測器42的解析度可為每平 方公分有四個壓力感測點。該壓力感測模組4〇係以可撓式 材料製備，非常的薄，厚度小於〇 2公釐。壓力感測器42可 為種壓力_電阻式換能器，其可將所承受的正力轉為電阻 的變化數值，每個壓力點的數值是由可變電阻表示。此外 〇 ，該壓力感測模組4〇之壓力感測器42亦可為壓力·電阻式換 能器、壓力電容式換能器或壓電式力感測器。 圖3例示本發明第一實施例之壓力檢測裝置1〇的系統 方塊圖。該壓力感測模組4〇之壓力感測器42產生之類比壓 力訊號經由該可撓式訊號擷取電路5〇擷取，傳送該類比/數 位轉換電路轉換成數位訊號，其傳送到該可撓式控制模組 6〇之資料儲存單元内以資料庫的形式儲存。之後，該訊號 處理單元64將壓力資料計算成重量資料並輸出至該顯示單 © 元30予以顯示。 圖4例示本發明另—實施例之壓力檢測裝置i q，的系統 方塊圖。相較於圖3所示之壓力檢測裝置1〇，該塵力檢測裝 置之可撓式控制模組6G另包含_無線傳輸單元66。該無 線傳輸單元66可將數位壓力訊號以無線傳輸方式傳輸至一 外部電腦90進行處理，而產生壓力分右 乂刀刀斫圖形並進行影像處 理及顯示。 本發明之壓力檢測裝置係將可撓性壓力感測器包覆在 具可撓性的軟性基材中而形成一軟性可铺測壓力分佈之塾 200933127 子。當-待測物置放於該墊子上時，本發明之壓力檢測裝 置即可透過控制電路擷取墊子内各微形壓力感測器所產生 之壓力《應、電子mm ’並將資料送至處理單元進行分析處 理後，由此一壓力分佈換算得到該待測物之重量。 圖5 A至圖8例示本發明第二實施例之壓力檢測裝置1 之示意圖。該壓力檢測裝置100包含一墊子12〇(包含一上墊 及一下墊）、設置於該墊子120中之一壓力感測模組15〇、以 ❹ 及一電子組件190。該電子組件190亦可是可撓式電子組件 。該電子組件190可設置於一筒狀體18〇之中且電氣連接於 該墊子120之壓力感測模組15〇。在本發明之一實施例中， 該筒狀體180係呈圓柱形，但本發明不以此外形為限，例如 圖5B例示一矩形殼體180’’其内含該電子組件19〇。該墊子 120可供置放一待測物122 ’該壓力感測模組15〇具有複數個 以陣列方式設置之壓力感測器152，該電子組件19〇可檢測 該壓力感測模組150之感測訊號並顯示該待測物122之檢測 Ο 資料（例如重量）。此外，本發明之壓力檢測裝置100的墊子 120係可捲式且包覆該壓力感測模組15〇，因此在完成量測 後’可將該墊子120捲附在該筒狀體180上而縮小該壓力檢 測裝置100之整體體積，使其具備可攜帶性之優點，如圖6 所示。 該電子組件190係設置於該筒狀體180中且包含一顯示 模組140、一訊號擷取電路160、一控制模組130、以及一電 源供應單元170。該顯示模組140可顯示該待測物122之檢測 資料，該擷取電路160可操取該壓力感測器152產生之壓力 200933127 訊號，該控制模組130可控制該漫力檢測裝㈣〇之運作。 該電源供應單元17 G供應該壓力檢測裝置⑽運作所需之電 源’亦即該壓力檢測裝置1()〇使用内部電源。此外，該麼力 檢測裝置HK)亦可藉由-電連接器而使用外部電源。料， 該墊子12G與該筒狀體18G可設計成可拆式之結構，其透過 卡榫夾持，使得該墊子12〇可容易拆卸、清洗或更換'、如圖 7所示。 ❹ 該壓力感測模組150之壓力感測器152的尺寸可為5χ5 平方公分。該壓力感測模組15〇係以可撓（捲）式材料製備， 非常的薄，厚度實質上可小於U公釐，但本發明不限於此 一厚度。該壓力感測器152可為一種壓電式力感測器，例如 壓力-電阻式換能器，其可將所承受的正力轉為電阻的變化 數值，每個壓力點的數值是由可變電阻表示。此外，該壓 力感測模組150之壓力感測器152亦可為壓力-電阻式換能 器。該壓力感測器152可將該墊子120上所受的正力轉為電 © 壓的變化數值，每個壓力感測器152的數值是由可變電壓表 示。總合電壓¥84(¥1，¥2彳3，."）是個別壓力感測器152之電 壓輸出的函數，而量測之重量為總合電壓的函數：w==f(Vs) ’如圖8所示。 圖9例示本發明第二實施例之壓力檢測裝置1〇〇的系統 方塊圖。該控制模組130可包含一儲存單元，例如快取記憶 體’用以儲存量測資料。再者，該控制模組130亦可包含— 類比/數位轉換器132以及一訊號處理單元134,該類比/數位 轉換器132係用以將該壓力感測器152產生之類比壓力訊號 200933127 轉換成數位訊號，而該訊號處理單元134係一微處理器，用 以根據該數位訊號產生量測結果。 該壓力感測模組150之壓力感測器152產生之類比壓力 訊號經由該訊號擷取電路160擷取，傳送該類比/數位轉換 電路轉換成數位訊號，其傳送到該控制模組13〇之資料儲存 單元内以資料庫的形式儲存。之後，該訊號處理單元134 將壓力資料計算成重量資料並輸出至該顯示單元14〇予以 O m示。 圖10例示本發明另一實施例之壓力檢測裝置1〇〇,的系 統方塊圖。相較於圖9所示之壓力檢測裝置1〇〇，該壓力檢 測裝置ιο〇|之控制模組130,另包含一無線傳輸單元136。該 無線傳輸單元136可將數位壓力訊號以無線傳輸方式傳輸 至一外部電腦200進行處理’而產生壓力分布圖形並進行影 像處理及顯示。 圖11至圖13例不一馬桶300，其實施本發明之壓力檢測 © 裝置100。該馬桶300包含可供如廁使用之一馬桶墊302及連 接於該馬桶墊之302之一馬桶蓋本體3〇4。該壓力檢測裝置 100之墊子120(内置該壓力感測模組15〇)係整合於該馬桶墊 302’該電子組件190係整合於該馬桶蓋本體3〇4。該電子組 件190亦可是可撓式電子組件。該馬桶墊3〇2包含一上墊 302A及一下墊302B，其包覆該壓力感測模組15〇，如圖12 所示。此外，該馬桶墊3〇2係採可捲式設計，具有易拆卸、 替換及清洗之功效，如圖13所示。該馬桶墊3〇2内之壓力感 測模組150感測之壓力訊號係藉由一傳輸裴置3〇8傳送至該 200933127 電子組件190。此外，該馬桶墊302亦可包含一揚聲器3〇6 ，用以告知使用者量測結果。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉 本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種 不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範 圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明 之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。 ❹ 【圖式簡要說明】 圖1及圖2例示本發明第一實施例之壓力檢測裝置之示 意圖； 圖3例示本發明一實施例之壓力檢測裝置的系統方塊 圖之示意圖； 圖4例示本發明另一實施例之壓力檢測裝置的系統方 塊圖之示意圖； 圖5A至圖8例示本發明第二實施例之壓力檢測裝置之 © 示意圖； 圖9例示本發明第二實施例之壓力檢測裝置的系統方 魏圖； 圖10例示本發明另一實施例之壓力檢測裝置的系統方 塊圖；以及 圖11至圖13例示一馬桶，其實施本發明之壓力檢測裝 置。 【主要元件符號說明】 10 壓力檢測裝置 -10- 200933127 10' 壓力檢測裝置 20 墊子 22 下墊 24 上墊 26 包覆件 28 待測物 30 可撓式顯示單元 40 可撓式壓力感測模組 ® 42壓力感測器 50 可撓式訊號擷取電路 60 可撓式控制模組 60' 可撓式控制模組 62 類比/數位轉換器 64 訊號處理單元 66 無線傳輸單元 70 可撓式電子墊 〇 80 可撓式電源供應單元 90 外部電腦 100 壓力檢測裝置 100'壓力檢測裝置 120 墊子 122 待測物 130 控制模組 130'控制模組 132 類比/數位轉換器 -11- 200933127 134 訊號處理單元 136 無線傳輸單元 140 顯示單元 150 壓力感測模組 152 壓力感測器 160 訊號擷取電路 170 電源供應單元 180 筒狀體 ❹ 180’殼體 190 電子組件 200 外部電腦 300 馬桶 302 馬桶墊 302A上墊 302B下墊 304 馬桶蓋本體 © 306揚聲器 308 傳輸裝置

Claims (1)

1. 200933127 七、申請專利範圍： 1. 一種壓力檢測裝置，包含·· 一塾子’具有—下塾以及—可供置放-待測物之上塾；以 及 一可撓性電子組件，設置於㈣子中且可量測並顯示該待 測物之檢測資料。 2. 根據請求項丨之壓力檢測裝置，其係呈圓形。 3. 根據請求項1之壓力檢測裝置，其中該墊子另包含一包覆 φ 件，包覆該下墊及該上墊之外緣。 4. 根據請求項1之壓力檢測裝置，其中該可撓性電子組件包含·· 一可撓式顯不模組，設置於該墊子之中且可顯示該待測物 之檢測資料； 可撓式壓力感測模組，設置於該替子之中且具有複數個 壓力感測器； 一可撓式訊號擷取電路，設置於該墊子之中且可榻取該壓 力感測器產生之壓力訊號；以及 p —可撓式控制模組’設置於該整子之中且可控制該壓力檢 測裝置之運作。 5. 根據請求項4之壓力檢測裝置’其中該壓力感測器係以陣列 方式設置。 6. 根據請求項4之壓力檢測裝置’其中該可撓式顯示模組係呈 圓形。 7. 根據請求項4之壓力檢測裝置，其另包含—可撓式電源供應 單元。 8_根據請求項4之壓力檢測裝置’其中該可撓式控制模組包含 一儲存單元。 13 200933127 9·根據請求項8之麼力檢測I置，其中該儲存單 快取記憶體 元係 可撓式 ❹ ❹ 10·根據請求項4之屋力檢測裝置，其中該屋力感測 電容式換能器。 ™ '' 11. 根據請求項4之壓力檢測|置，其中該壓力感測器係 電阻式換能器。 12. 根據請求項4之壓力檢測農置，其中該壓力感测器係 式力感測器。 13. 根據請求項4之壓力檢測裝置，其中該可撓式控制模 一訊號處理單元。 、 14. 根據請求項4之壓力檢測裝置，其中該訊號處理單元係—可 撓式微處理器。 15. 根據請求項4之壓力檢測裝置，其中該可撓式控制模組包含 一無線傳輸單元，可傳輸該壓力訊號至一外部訊號處理單 元。 16. 根據請求項4之壓力檢測裝置，其另包含一可撓式電子塾， 設置於該墊子之中。 17. 根據請求項1之壓力檢測裝置，其係呈扁形。 18. —種壓力檢測裝置，包含： 一墊子，可供置放一待測物； 一壓力感測模組，設置於該墊子之中且具有複數個壓力感 測器；以及 一電子組件，檢測該壓力感測模組之感測訊號並顯示該待 測物之檢測資料。 19. 根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該壓力感測器係以陣列 方式設置。 壓力 壓電 組包含 14 200933127 20. 根據請求項18之遷力檢測裝置，其中該電子組件係設 筒狀體之中。 人负〜 21. 根據請求項18之壓力檢測裝置’其中該電子組件係可挽 子組件。 工電 22. 根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該電子組件包含. 一顯示模組，顯示該待測物之檢測資料； 一訊號擷取電路，擷取該壓力感測器產生之壓力訊號；以 及 φ 一控制模組’控制該壓力檢測裝置之運作。 23. 根據睛求項22之壓力檢測裝置，_其中該電子組件另包含—電 源供應單元。 24. 根據請求項22之壓力檢測裝置，其中該控制模組包含一儲存 xrxj — 早7G。 25·根據請求項24之壓力檢測裝置，其中該儲存單元係一快取記 憶體。 26. 根據請求項22之壓力檢測裝置，其中該控制模組包含一訊號 g 處理單元。 27. 根據請求項26之壓力檢測裝置，其中該訊號處理單元係一微 處理器。 28. 根據請求項22之壓力檢測裝置，其中該控制模組包含一無線 傳輸單元，可傳輸該壓力訊號至一外部訊號處理單元。 29. 根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該壓力感測器係一壓力 -電容式換能器。 3 0 ·根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該壓力感測器係一壓力 -電阻式換能器。 3 1.根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該壓力感測器係一壓電 15 200933127 式力感測器。 32.根據請求項18之壓力檢測裝置，其中該墊子係可捲式且包覆 該壓力感測模組。 3 3. —種可捲式馬桶塾之壓力檢測裝置，包含： 一馬桶墊，可供如廁使用； 一壓力感測模組’設置於該馬桶墊之中且具有複數個壓力 感測器； 一馬桶蓋本體，連接於該馬桶塾；以及 ® 一電子組件，設置於馬桶蓋本體之中且可檢測該壓力感測 模組之感測訊號並顯示重物檢測資料。 34. 根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置，其中該電子 組件係可撓式電子組件。 35. 根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置，其中該電子 組件包含： 一訊號擷取電路，設置於該馬桶蓋本體中且可擷取該壓力 感測器產生之壓力訊號； © —控制模組，設置於該馬桶蓋本體之中且可控制該壓力檢 测裝置之運作；以及 一顯示裝置，設置於該馬桶蓋本體之中且可顯示該待測物 之檢測資料。 36. 根據請求項35之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置，其中該電子 組件另包含一電源供應單元。 37·根據請求項35之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置，其中該控制 模組包含一儲存單元。 38·根·據請求項35之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置，其中該儲存 單元係一快取記憶體。 16 200933127 39·根據睛求項35之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 模組包含一訊號處理單元。 40.根據請求項39之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 處理單元係一微處理器。 41·根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 蓋本體包含一揚聲器裝置。 42.根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 感測器係一壓力-電容式換能器。 〇 43.根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 感測器係一壓力-電阻式換能器。 44·根據請求項33之可捲式馬桶墊之壓力檢測裝置， 感測器係一壓電式力感測器。 4 5.根據請求項3 3之可捲式馬桶塾之壓力檢測裝置， 墊係可捲式且包覆該壓力感測模組。 46.根據請求項33之壓力檢測裝置，其中該壓力感測 方式設置。 ❹ 其中該控制 其中該訊號 其中該馬桶 其中該壓力 其中該壓力 其中該壓力 其中該馬桶 器係以陣列 17