TW201712311A - 壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置 - Google Patents

壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201712311A
TW201712311A TW105130826A TW105130826A TW201712311A TW 201712311 A TW201712311 A TW 201712311A TW 105130826 A TW105130826 A TW 105130826A TW 105130826 A TW105130826 A TW 105130826A TW 201712311 A TW201712311 A TW 201712311A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
pressure sensing
layer
electrode
sensing pad
Prior art date
Application number
TW105130826A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI635265B (zh
Inventor
許家銘
林忠志
劉啓文
林儁
周昭宏
Original Assignee
美思科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美思科技股份有限公司 filed Critical 美思科技股份有限公司
Publication of TW201712311A publication Critical patent/TW201712311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI635265B publication Critical patent/TWI635265B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892Mats
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G7/00Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
    • A61G7/05Parts, details or accessories of beds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247Pressure sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1102Ballistocardiography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116Determining posture transitions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/113Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/34General characteristics of devices characterised by sensor means for pressure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/36General characteristics of devices characterised by sensor means for motion

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Pulmonology (AREA)

Abstract

一種壓力感測墊,包含第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層、間隔層。第二基板配置於第一基板之對面。第一電極層設置於第一基板朝向第二基板之一側,且第一電極層包含至少一第一電極圖案。第二電極層設置於第二基板朝向第一基板之一側,第二電極層包含至少一第二電極圖案。間隔層設置於第一基板與第二基板之間,間隔層包含複數個開口,用以使使用者按壓第一基板時,第一電極圖案透過開口與第二電極圖案接觸。

Description

壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置
本發明是關於一種壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置。
現有的方法與裝置,其中有些對於病患的生理統計數值提供了即時的監控。這些裝置包含了心電圖紀錄器、心率監視器、血壓監視計、腦電圖儀、脈搏監測儀、血氧計、二氧化碳測量計、恆溫器、磅秤、產婦子宮活動監視儀以及其它各種非侵入式的醫療儀器。
然而,目前對於能夠監控病患在床上之姿勢與動作的醫療儀器有著迫切的需要。在當病患癲癇發作或是當病患處於跌出床外的風險時,這種儀器能夠對專業健康照護人員發出預警。且長時間地分析病患身體姿勢與動作的變化,有助於觀察潛在的健康狀況與對藥物的反應。
本發明提供一種壓力感測墊、床墊、壓力感測裝 置,其具有多個優點,包含設計有雙層導電層以確保其可靠性、針對人體結構改變其局部的靈敏度、以及防噪、可摺疊等等,以提供使用者更舒適的感受。此外,床墊更可設置有挖除部分以替換壓力感測墊以及通孔以使處理器與壓力感測墊連接;而壓力感測裝置更可設置壓電材料以及硬度較高的層體位於壓電材料上,以提升感測的靈敏度。
本發明之一態樣提供一種壓力感測墊,包含第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層、間隔層。第二基板配置於第一基板之對面。第一電極層設置於第一基板朝向第二基板之一側,且第一電極層包含至少一第一電極圖案。第二電極層設置於第二基板朝向第一基板之一側,第二電極層包含至少一第二電極圖案。間隔層設置於第一基板與第二基板之間,間隔層包含至少一開口,用以使使用者按壓該第一基板時,第一電極圖案透過開口與第二電極圖案接觸。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板與第二基板為可撓性基板。
於本發明之一或多個實施例中,其中間隔層為彈性絕緣材料。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板與第二基板分別包含至少一孔洞。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板與第二基板各自包含至少一接地區與至少一導電區,至少一第一電極圖案與至少一第二電極圖案各自包含至少一接地電 極與至少一導電電極,接地電極設置於接地區,導電電極設置於導電區,孔洞設置於導電區及其周圍,孔洞與導電電極互不相連。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板與第二基板包含至少一定位點,用以固定第一基板與第二基板。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板與第二基板分別包含至少一分割道,分割道不與第一電極圖案或第二電極圖案相連。
於本發明之一或多個實施例中,其中該第一電極層或第二電極層包含小面積導電層與大面積導電層。大面積導電層設置於小面積導電層與間隔層之間,其中大面積導電層完全覆蓋小面積導電層,且大面積導電層與小面積導電層之材料不同。
於本發明之一或多個實施例中,小面積導電層之材料之導電係數大於大面積導電層之材料之導電係數。
於本發明之一或多個實施例中,大面積導電層之材料為導電性墨水,小面積導電層之材料為導電金屬。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊更包含處理晶片,大面積導電層連接至處理晶片之至少一接腳。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊更包含處理晶片,其中第一電極層包含至少一電線,用以分別將第一電極圖案電性連接至處理晶片之至少一接腳。
於本發明之一或多個實施例中,其中開口的數量為多個,第一電極圖案的數量為多個,間隔層包含多個開口 圖案,每一開口圖案包含部份開口,每一開口圖案對應每一第一電極圖案設置。
於本發明之一或多個實施例中,其中開口的數量為多個,第一電極圖案的數量為多個,間隔層包含多個開口圖案,每一開口圖案包含部份開口,部份開口圖案對應第一電極圖案之一設置。
於本發明之一或多個實施例中,其中另一部份開口圖案分別對應部份第一電極圖案設置。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一電極圖案的數量為多個,該第二電極圖案的數量為多個,每一第一電極圖案分別對應每一第二電極圖案設置。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一電極圖案的數量為多個,該第二電極圖案的數量為多個,部份第一電極圖案對應第二電極圖案之一設置,部份第二電極圖案對應第一電極圖案之一設置。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板或第二基板為熱塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane;TPU)薄膜或聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate;PET)薄膜。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊更包含一處理晶片,第一電極圖案與第二電極圖案分別電性連接至處理晶片。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊更包含第三基板,設置於第二基板相對第一基板之一側,用以防 噪。
於本發明之一或多個實施例中,其中第二基板為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)薄膜,第三基板為熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜。
於本發明之一或多個實施例中,其中開口為六角形、方形或圓形。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板或第二基板之材料為布料。
於本發明之一或多個實施例中,其中間隔層分割為多個間隔層區塊,間隔層區塊彼此互不相連。
於本發明之一或多個實施例中,其中間隔層分割為多個間隔層區塊,間隔層區塊僅部份相連。
於本發明之一或多個實施例中,其中開口的數量為多個,間隔層之一部份之開口之大小大於間隔層之另一部份之開口之大小。
本發明之一態樣提供一種床墊,包含發泡聚合物材料層以及壓力感測墊。壓力感測墊包含第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層、間隔層。第二基板配置於第一基板之對面。第一電極層設置於第一基板朝向第二基板之一側,且第一電極層包含至少一第一電極圖案。第二電極層設置於第二基板朝向第一基板之一側,第二電極層包含至少一第二電極圖案。間隔層設置於第一基板與第二基板之間,間隔層包含至少一開口,用以使使用者按壓該第一基板時,第一電極圖案透過開口與第二電極圖案接觸。
於本發明之一或多個實施例中,發泡聚合物材料層之至少一者包含挖除部分,挖除部分用以接收壓力感測墊。
於本發明之一或多個實施例中,床墊包含袋體,壓力感測墊設置於袋體內,袋體將壓力感測墊固定於發泡聚合物材料層之至少一者之挖除部分。
本發明之一態樣提供一種壓力感測墊,發泡聚合物材料層之一者包含通孔,通孔用以露出壓力感測墊之一部分。
於本發明之一或多個實施例中,床墊包含處理器,設置於發泡聚合物材料層之外,且處理器透過通孔連接壓力感測墊。
本發明之一態樣提供一種壓力感測裝置,包含處理器、壓電模組以及壓力感測墊。壓電模組電性連接處理器。壓力感測墊設置鄰近於壓電模組之最低面且電性連接壓電模組。壓力感測墊包含第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層、間隔層。第二基板配置於第一基板之對面。第一電極層設置於第一基板朝向第二基板之一側,且第一電極層包含至少一第一電極圖案。第二電極層設置於第二基板朝向第一基板之一側,第二電極層包含至少一第二電極圖案。間隔層設置於第一基板與第二基板之間,間隔層包含至少一開口,用以使使用者按壓該第一基板時,第一電極圖案透過開口與第二電極圖案接觸。
於本發明之一或多個實施例中,壓電模組包含發泡聚合物材料層以及壓電材料。發泡聚合物材料層的至少一 材料係選自由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠組成的群組。壓電材料設置鄰近於發泡聚合物材料層。
於本發明之一或多個實施例中,壓電模組包含多個發泡聚合物材料層以及至少一壓電材料。發泡聚合物材料層的至少一材料係選自由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠組成的群組。壓電材料設置鄰近於發泡聚合物材料層。
於本發明之一或多個實施例中,位於壓電材料上的發泡聚合物材料層之至少一者的硬度大於位於壓電材料下的發泡聚合物材料層之至少一者的硬度。
於本發明之一或多個實施例中,至少一壓電材料的數量為複數個,壓電材料設置水平地鄰近發泡聚合物材料層。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊具有上半區域與下半區域,分別位於壓力感測墊之中心線的相對兩側,其中中心線平行於壓力感測墊之一短邊,壓電模組設置於上半區域。
100‧‧‧壓力感測墊
110‧‧‧第一基板
112‧‧‧孔洞
114‧‧‧接地區
116‧‧‧導電區
118‧‧‧分割道
119‧‧‧定位點
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧第一電極層
131‧‧‧主幹導線
132a‧‧‧第一電極圖案
1002~1008‧‧‧層體
1010‧‧‧壓力感測墊
1100‧‧‧床墊
1102‧‧‧通孔
1104‧‧‧壓力感測墊
1106‧‧‧下層
1108‧‧‧外圍
1110‧‧‧處理器
1200‧‧‧床墊
1202‧‧‧通孔
1204‧‧‧壓力感測墊
132b‧‧‧第一電極圖案
134‧‧‧小面積導電層
135‧‧‧大面積導電層
140‧‧‧第二電極層
142a‧‧‧第二電極圖案
142b‧‧‧第二電極圖案
150‧‧‧間隔層
152‧‧‧開口圖案
152a、152b‧‧‧開口圖案
154‧‧‧開口
154a、154b‧‧‧開口
156‧‧‧間隔層區塊
158‧‧‧空隙
159‧‧‧凹槽
160‧‧‧處理晶片
162‧‧‧接腳
170‧‧‧第三基板
1000‧‧‧床墊
1206‧‧‧下層
1208‧‧‧壓電模組
1210‧‧‧處理器
1300‧‧‧壓電模組
1304~1310‧‧‧層體
1312‧‧‧壓電材料層
1402‧‧‧材料層
1404‧‧‧壓電材料
1502‧‧‧材料層
1504‧‧‧壓電材料
1506‧‧‧壓電材料
2000~2006‧‧‧步驟
A-A‧‧‧線
B-B‧‧‧線
UP‧‧‧上半區域
DP‧‧‧下半區域
CL‧‧‧中心線
1204a‧‧‧短邊
第1圖為本發明之一實施例中的壓力感測墊之立體圖。
第2圖為第1圖中的部份壓力感測墊之上視圖。
第3A圖為第2圖中的壓力感測墊之主幹導線之上視圖。
第3B圖為第3A圖中的主幹導線沿線A-A之剖面圖。
第4圖為本發明之另一實施例中的壓力感測墊之立體圖。
第5圖為本發明之再一實施例中的壓力感測墊之立體圖。
第6圖為第5圖中沿線B-B的壓力感測墊之局部剖面圖。
第7圖為本發明之又一實施例中的壓力感測墊之局部剖面圖。
第8圖為本發明之另一實施例中的壓力感測墊之立體圖。
第9圖為本發明之再一實施例中的壓力感測墊之立體圖。
第10A圖為本發明之又一實施例中的床墊之剖面圖。
第10B圖為本發明之另一實施例中的床墊之剖面圖。
第11圖為本發明之再一實施例中的床墊之上視圖。
第12圖為本發明之又一實施例中的床墊之上視圖。
第13A圖為本發明之又一實施例中的壓電模組之剖面圖。
第13B圖為本發明之再一實施例中的壓電模組之剖面圖。
第14圖與第15圖為本發明之另一實施例中壓力感測 裝置的壓電模組的上視圖。
第16圖至第19圖為本發明之部份實施例中的壓力感測裝置的實驗訊號圖。
第20圖為本發明之部份實施方式中偵測人體的流程圖。
第21圖為本發明之部份實施方式中針對具有不同的開口的間隔層的形變特性的實驗數據圖。
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說,在本發明部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。
在本文中,使用第一與第二等等之詞彙,是用以描述各種不同的元件,這些元件不應被這些詞彙所限制。這些詞彙僅用於單一元件與其他元件之辨別。舉例而言,一第一元件可被稱為第二元件,而且同樣的一第二元件可被稱為第一元件,而不脫離實施例的範圍。在本文中,使用第『與/或』之詞彙,其意涵包含了一個或多個相關列出項目中任一或所有的組合。
參照第1圖,第1圖為本發明之一實施例中的壓力感測墊100之立體圖。本發明之一態樣提供一種壓力感測 墊100,包含第一基板110、第二基板120、第一電極層130、第二電極層140、間隔層150。第二基板120配置於第一基板110之對面。第一電極層130設置於第一基板110朝向第二基板120之一側,且第一電極層130包含多個第一電極圖案132a、132b。第二電極層140設置於第二基板120朝向第一基板110之一側,第二電極層140包含多個第二電極圖案142a、142b。間隔層150設置於第一基板110與第二基板120之間,確切而言,間隔層150設置於第一電極層130與第二電極層140之間,間隔層150包含複數個開口154,用以使使用者按壓第一基板110或第二基板120時,第一電極圖案132a、132b可透過開口154與第二電極圖案142a、142b接觸。
於本發明之一或多個實施例中,以長方格、方格表示第一電極層130與第二電極層140之配置,須注意的是此配置是指於長方格、方格內設有第一電極層130與第二電極層140之電極圖案,並非指長方格、方格本身為電極圖案。此外,在此分別以實線繪示第一電極層130並以虛線繪示第二電極層140,此實線是用以指出從圖面方向可以直接觀察到第一電極層130,而此虛線是用以指出第二電極層140是以透視方法所繪示,從圖面方向並無法直接觀察到第二電極層140。
於本發明之一或多個實施例中,部份第一電極圖案132b對應第二電極圖案142a設置,部份第二電極圖案142b對應第一電極圖案132a設置。詳細而言,電極圖案是以多 對一的方式設置,即多個第一電極圖案132b(如圖中為五個)對應一個第二電極圖案142a設置,多個第二電極圖案142b(如圖中為五個)對應一個第一電極圖案132a設置。在此,具有較大面積的第一電極圖案132a與第二電極圖案142a理想上為接地電極,具有較小面積的第一電極圖案132b與第二電極圖案142b理想上為非接地電極之導電電極,因此一個接地電極可以對應多個導電電極設置。
於此,雖然於第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b是以長方形表示,但本發明不以此為限,於本發明之一或多個實施例中,第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b可以是六角形、方形或圓形。且第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b電路配置、數量等等,僅為示例,不應以此限制本發明。
於本發明之一或多個實施例中,其中間隔層150包含多個開口圖案152a、152b,每一開口圖案152a、152b包含部份開口154。針對第一電極層130而言,開口圖案152a分別對應部份第一電極圖案132b設置,多個開口圖案152b對應第一電極圖案132a設置。詳細而言,每一開口圖案152a為一對一地對應第一電極圖案132b設置,多個開口圖案152b為多對一地對應一個第一電極圖案132a設置。以上僅以第一電極層130的配置來描述開口圖案152a、152b分別對應不同的電極圖案配置,當然亦可另以第二電極層140來描述開口圖案152a、152b的配置,亦可達到相同效果,在此不再贅述。
雖然於圖式中開口154是以六角形表示,但本發明不以此為限,於本發明之一或多個實施例中,開口154可以是六角形、方形或圓形等。第21圖為本發明之部份實施方式中針對具有不同的開口154的間隔層150的形變特性的實驗數據圖,從圖中可以得到形變特性與開口面積的關係。於實施例中,一個重約50克的物品放置於具有不同尺吋與形狀的開口154的間隔層150上,並透過量測間隔層150的厚度變化(以毫米表示)以作為形變程度的參考數值。於此,開口154的呎吋以面積比表示,即開口154的面積和間隔層150的上表面面積的比值。由圖可知,小尺吋的開口其形狀並不太影響形變程度。當開口大於一定尺吋後,具有六角形開口的間隔層具有較大程度的形變。由於壓力感測墊有賴於間隔層形變使電極接觸而產生訊號,六角形開口有助於提升壓力感測墊的靈敏度。同樣地,圖中所繪示之開口圖案152a、152b之開口154數量或配置,僅為示例,不應以此限制本發明。
須注意的是,理想上,由於第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b是透過開口圖案152a、152b而達到受到按壓時將互相接觸的感測條件,因此,開口圖案152a、152b的形狀較佳為搭配第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b設計,例如於本實施例中,開口圖案152a、152b的形狀大致為方形,即開口154大致排列成方形。若第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b改以其他形狀配置,則開口圖案152a、152b 的形狀亦須對應地調整。
於本實施例中,間隔層150之厚度可以隨使用者的體型調整,舉例而言,男性成年者、女性成年者、幼年者所適用的壓力感測墊100之間隔層150之厚度不同,男性成年者之所適用的壓力感測墊100之間隔層150厚度通常最大,女性成年者次之,幼年者所適用的壓力感測墊100之間隔層150厚度最小,此乃因為使用者的體重、體型會影響壓力感測墊100的偵測效果與靈敏度。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板110與第二基板120為可撓性薄膜,其材料可以是聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate;PET)、熱塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane;TPU)、其他塑料、其他可撓性材料以及其組合。此外,第一基板110或第二基板120之材料可為布料,舉例而言,可由棉、麻、絲質、聚酯纖維、尼龍、人造纖維、不織布等材料組成。布料較不易產生噪音,且可提供使用者較舒適的床墊環境。
於本發明之一或多個實施例中,其中間隔層150為彈性絕緣材料,其材料可以是聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)薄膜、熱塑性聚氨酯(TPU)、海綿、其他塑料以及其組合。
參照第2圖,第2圖為第1圖中的部份壓力感測墊100之上視圖,在此欲介紹第1圖中的第一基板110、第二基板120、第一電極層130、第二電極層140的結構配置。不過,由於第一基板110、第一電極層130與第二基板120、第二電極層140具有相似的基本配置,因此在此僅以第一 基板110與第一電極層130的上視圖來進行介紹,熟知該領域之人應可由以下介紹而了解第二基板120與第二電極層140的配置。
於本發明之一或多個實施例中,在結構配置上,第一電極層130包含多個主幹導線131與第一電極圖案132a、132b。第一電極圖案132a、132b可由多個分支導線133組成。壓力感測墊100包含處理晶片160,主幹導線131連接第一電極圖案132a、132b與處理晶片160,而使第一電極圖案132a、132b分別與處理晶片160透過主幹導線131而電性連接。
同時參照第2圖、第3A圖和第3B圖。第3A圖為第2圖中的壓力感測墊100之主幹導線131之上視圖。第3B圖為第3A圖中的主幹導線131沿線A-A之剖面圖。在材料配置上,第一電極層130包含小面積導電層134與大面積導電層135。大面積導電層135設置於小面積導電層134相對第一基板110之一側,即設置於小面積導電層134與間隔層150(於此並未繪示,可參考第1圖)之間。顧名思義,小面積導電層134具有相對於大面積導電層135較小的面積,大面積導電層135可完全覆蓋小面積導電層134,而使小面積導電層134不外露。主幹導線131主要由小面積導電層134與大面積導電層135共同形成,而第一電極圖案132a、132b主要由大面積導電層135所形成。於此,大面積導電層135連接至處理晶片160之多個接腳162。
理想上,大面積導電層135與小面積導電層134之 材料不同,舉例而言,大面積導電層135之材料可以為導電性墨水,小面積導電層134之材料可以為導電金屬,例如銀、銅、鎢或鈦。此配置主要是藉由組合兩個不同材料的附著力與導電能力差異,而達到優於一個材料的附著力或導電能力的效果。
詳細而言,大面積導電層135對第一基板110具有較佳的附著力,相較於小面積導電層134,大面積導電層135較不易脫落。另一方面,小面積導電層134之材料之導電係數大於大面積導電層135之材料之導電係數。如此一來,具有較佳導電能力的小面積導電層134,雖然其較容易從第一基板110上脫落,但是可以藉由具有較佳附著能力的大面積導電層135而固定於第一基板110上,而雖然大面積導電層135具有較差的導電能力,但能藉由其包覆的小面積導電層134,而改善整體的導電效果。
再回到第2圖,於本發明之一或多個實施例中,第一基板110包含多個孔洞112,其配置用以防噪。第一基板110包含至少一接地區114與至少一導電區116,於本實施例中,第一電極圖案132a設置為接地電極,第一電極圖案132b設置為導電電極,第一電極圖案132a分別設置於接地區114,第一電極圖案132b分別設置於導電區116。於本發明之一或多個實施例中,孔洞112大致設置於導電區116及其周圍,孔洞112與第一電極圖案132b互不相連,而不干擾壓力感測墊的電路配置,此外,孔洞112的形狀可以隨著第一電極圖案132b而個別調整,以取得整體而言較大 面積的孔洞112配置。
於本發明之一或多個實施例中,其中第一基板110包含多個分割道118,分割道118為一切線,用以防噪。具體而言,如圖所示,分割道118將第一基板110切割成多個部份(圖中未標示),每個部份之兩側可互相連接。如此一來,藉由孔洞112與分割道118的設計,第一基板110較不容易因移動而內部拉扯而產生噪音。於部分實施方式中,分割道118不與第一電極圖案132b(導電電極)連接,但與第一電極圖案132a(接地電極)連接,此時,對分割道118壓力感測墊的電路配置干擾甚小。於部分實施方式中,分割道118不與第一電極圖案132a、132b連接,而不干擾壓力感測墊的電路配置。於此,僅以直線來表示分割道118,但實際配置上分割道118可以是曲線。於部分實施方式中,分割道118可具有一定寬度,例如可以分割道118是長方形,不應以圖中所繪而限制本發明之範圍。
於本發明之一或多個實施例中,第一基板110與第二基板120可包含多個定位點119,定位點119可對應於第一基板110的接地區114、導電區116或其他區域設置。同時參照第1圖與第2圖,由於第一基板110、第二基板120以及間隔層150可能存在相對滑動的問題,實際配置上,可透過熱壓或其他加工方法,設置定位點119,從而固定第一基板110、第二基板120以及間隔層150。於此,圖中所繪示之孔洞112、定位點119、分割道118等等的配置僅作為例示之用,尤其為了方便觀察起見,圖中並未繪出全部 的孔洞112、定位點119,不應以此圖中之配置與否而限制本發明之範圍。
相同地,第二基板120與第一基板110具有相似的設置,除了前述之定位點之外,第二基板120亦包含有孔洞、分割道、大面積導電層、小面積導電層等等。第二基板120與第一基板110的差別在於電極圖案的配置,詳細而言,再回到第1圖,第二電極圖案142a設置為接地電極,第二電極圖案142b設置為導電電極,電極配置結構設計上,為了達到良好的感應效果,第二電極層140的第二電極圖案142a對應第一電極層130的第一電極圖案132b、第二電極層140的第二電極圖案142b對應第一電極層130的第一電極圖案132a。由於第二基板120與第二電極圖案142a、142b的其他細節皆如以上第一基板110與第一電極圖案132a、132b之內容,因此不再贅述。
參照第4圖,第4圖為本發明之另一實施例中的壓力感測墊100之立體圖。本實施例與第1圖之實施例相似,差別在於本實施例之間隔層150之開口154之大小。本實施例之開口154大小設計隨人體身材的局部大小而配置,開口154包含局部區域之開口154a與另一局部區域之開口154b,開口154a之大小大於開口154b之大小。
詳細而言,設計有較大開口154a之區域,其對應之第一電極圖案132a、132b較容易於透過較大之開口154a與第二電極圖案142a、142b接觸,因此具有較高的靈敏度,而設計有較小開口154b之區域,其對應之第一電極圖案 132a、132b較容易於透過較小之開口154b與第二電極圖案142a、142b接觸,因此具有較低的靈敏度。
舉例而言,當人體躺於第4圖中的壓力感測墊100上時,假設人體頭部在上、腳部在下,由於腳部具有較小的面積,較不易被感測到,因而需要較高的靈敏度,因此採用較大之開口154a對應於人體的腳部部份,以提供較高的靈敏度。相較之下,由於軀幹具有較大的面積,容易被感測到,因而需要較低的靈敏度,因此採用較小之開口154b對應於人體的軀幹部份,以提供較低的靈敏度。
如此一來,藉由分配開口154a、154b的大小不同,可以使壓力感測墊100於不同的位置具有不同的靈敏度,搭配人體身材,而可達到更良好的感測效果。須注意的是,本實施例之開口154a、154b之配置並非用以限制本發明之範圍,開口154可以以多種不同大小之配置方式來完成壓力感測墊100。
參照第5圖,第5圖為本發明之再一實施例中的壓力感測墊100之立體圖。本實施例與第1圖之實施例相似,差別在於本實施例之間隔層150設計為分割成多個間隔層區塊156,間隔層區塊156彼此互不相連。詳細而言,間隔層區塊156之間設計有空隙158,從而使間隔層區塊156彼此互不相連。如此一來,當使用者收納壓力感測墊100時,可藉由間隔層區塊156與空隙158摺疊壓力感測墊100,而達到節省空間之目的。
參照第6圖,第6圖為第5圖中沿線B-B的壓力感 測墊100之局部剖面圖。間隔層區塊156對應於第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b設置,詳細而言,間隔層150之空隙158為對應於第一基板110或第二基板120未設置第一電極圖案132a、132b或第二電極圖案142a、142b的部份,以防止摺疊造成電極圖案容易脫落。舉例而言,本實施例中,空隙158對應於第二基板120未設置第二電極圖案142b的部份。
參照第7圖,第7圖為本發明之又一實施例中的壓力感測墊100之局部剖面圖。本實施例與第6圖之實施例相似,間隔層150皆分割為多個間隔層區塊156,差別在於本實施例之間隔層區塊156仍部份相連。詳細而言,間隔層150設有凹槽159,而非空隙。相同地,間隔層150之凹槽159為對應於第一基板110或第二基板120未設置第一電極圖案132a、132b或第二電極圖案142a、142b的部份,以防止摺疊造成電極圖案容易脫落。如此一來,當使用者收納壓力感測墊100時,可藉由間隔層區塊156與凹槽159摺疊壓力感測墊100。
參照第8圖,第8圖為本發明之另一實施例中的壓力感測墊100之立體圖。本實施例與第1圖之實施例相似,差別在於:本實施例之壓力感測墊100更包含第三基板170,以及本實施例之採用另一種電極配置方式。須注意的是,於本實施例之第三基板170的設置亦可搭配前述實施例,並不限於本實施例之範圍。
於本實施例中,第三基板170設置於第二基板120 相對第一基板110之一側。第二基板120與第三基板170皆為可撓性材料,但兩者的材料不同。
壓力感測墊100的設計上,理想的薄膜基板需兼顧防噪音與防止變形的特性,由於一般單一材料之薄膜基板較難以滿足這些特性,因此本實施例藉由兩種不同材質的基板來達到此兩個效果。於本發明之一或多個實施例中,第三基板170之材質相較於第二基板120具有更難以產生噪音之特性,但第二基板120之材質相較於第三基板170具有較不易被拉扯變形的特性。因此,本實施例將第三基板170設置鄰近於使用者,將電極圖案配置於第二基板120上,而可同時達到減噪與防止電極圖案因薄膜基板拉扯而脫落之目的。於本發明之一或多個實施例中,第二基板120為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)薄膜,第三基板170為熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜。當然不應以此限制本發明之範圍,於其他實施方式中,第三基板170材料可以是聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate;PET)、熱塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane;TPU)、其他塑料、其他可撓性材料以及其組合。此外,第三基板170可為布料,舉例而言,可由棉、麻、絲質、聚酯纖維、尼龍、人造纖維、不織布等材料組成。
雖然本實施方式相較於第1圖之實施方式僅增加單層薄膜,例如第三基板170,但是實際應用上不應以此限制本發明之範圍。於部分實施方式中,亦可以於第一基板110相對第二基板120之一側設置第四基板(未繪示),其中 第四基板可以與第三基板170具有相同的功用,例如難以產生噪音、不易被拉扯變形等等。當然,第四基板亦可以與第三基板具有不完全相同的功用,例如第四基板除了具有可以具有難以產生噪音、不易被拉扯變形之外,還具有止滑等功用。據此,第三基板170與第四基板(未繪示)的材質可以相同或不同。除了以上實施方式之外,於其他實施方式中,亦可以設置多個層體,不應以此所舉例的單層或雙層而限制本發明之範圍。
本實施例與前述實施例的另一個差別為電極圖案的配置。於本實施例中,第一電極圖案132a、132b與第二電極圖案142a、142b為長條形,每一第一電極圖案132a分別對應每一第二電極圖案142b設置,每一第一電極圖案132b分別對應每一第二電極圖案142a設置。此外,如前所述,間隔層150包含多個開口圖案152,本實施例中,多個開口圖案152對應一個第一電極圖案132a、132b設置,即開口圖案152以多對一的方式對應第一電極圖案132a、132b設置。如此一來,當使用者按壓時,每一第一電極圖案132a、132b可分別透過對應的多個開口圖案152而與對應的第二電極圖案142a、142b接觸。
第9圖為本發明之再一實施例中的壓力感測墊100之立體圖。本實施例與第1圖之實施例相似,差別在於本實施例之每一第一電極圖案132a分別對應每一第二電極圖案142b設置,每一第一電極圖案132b分別對應每一第二電極圖案142a設置。此外,如前所述,間隔層150包含多 個開口圖案152,每一開口圖案152對應每一第一電極圖案132a、132b設置。如此一來,當使用者按壓時,每一第一電極圖案132a、132b可分別透過對應的開口圖案152而與對應的第二電極圖案142a、142b接觸。
第10A圖為本發明之又一實施例中的床墊1000之剖面圖。前述的壓力感測墊可以與床墊或床套結合,進而偵測躺在床墊上的使用者的生理資訊。床墊1000包含至少一(上)層體1006、至少一(下)層體1008以及壓力感測墊1010。壓力感測墊1010設置於層體1006以及層體1008之間。層體1006與層體1008可由發泡聚合物材料製作而成,例如熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠,以確保床墊1000是軟的、可變形的且使用者躺於其上感覺舒服。
第10B圖為本發明之另一實施例中的床墊1000之剖面圖。床墊1000從最上層到最下層分別包含層體1002、層體1004、層體1006、壓力感測墊1010以及層體1008。層體1002、層體1004、層體1006以及層體1008可由發泡聚合物材料製作而成,例如熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠,以確保床墊1000是軟的、可變形的且使用者躺於其上感覺舒服。
於部分實施方式中,可以適當設計壓力感測墊1010的形狀與位置,以配合人躺於其上時上肢(例如肩膀到腰以及肩膀到手肘)、下肢(例如大腿到腳),甚至於部份實施方 式中,壓力感測墊1010可以俱有特定的尺寸,以承載不同性別的嬰兒、幼兒、少年、青少年或成年。
第10A圖與第10B圖所述的床墊並不限於圖中所示,實際應用上,床墊1000還可以包含其他的層體與元件。
第11圖為本發明之再一實施例中的床墊1100之上視圖。於此,為了方便說明起見,省略床墊1100的上層,而僅繪示床墊1100的下層1106。壓力感測墊1104位於床墊1100的下層1106的上側之上,壓力感測墊1104可以鄰近床墊1100的最上層的底側。於部分實施方式中,可以裁切下層1106的一部份,以使壓力感測墊1104設置於下層1106內,且與下層1106之表面齊平。床墊1100可包含通孔1102以及處理器1110,通孔1102讓壓力感測墊1104的主線路可以電性連接位於床墊1100的上層與下層外部的處理器1110以及/或資料蒐集與傳送裝置(例如藍牙或其他傳輸接收/裝置)。與壓力感測墊1104連接的處理器可以與藍牙或其他無線傳輸方案共同運作,以將搜集的資訊傳送至中央電腦進行分析。處理器1110可以是積體電路,例如微型控制器、數位訊號處理器、專用積體電路或邏輯電路。通孔1102的位置並不限於圖中所繪,可以位於第11圖中床墊1100的任何適當位置。
於部份實施方式中,床墊1100的下層1106可以具有挖除部分(即壓力感測墊1104所對應的部分),挖除部分可以將最下層與其他層體完全分離或部分分離,用以接收該壓力感測墊。此挖除部分的尺寸可以稍大於或大致相同 於壓力感測墊1104的外圍1108。於部份實施方式中,床墊1100可包含載體,壓力感測墊1104可黏貼於載體上,載體可以拆卸地設置於挖除部分內,以將壓力感測墊固定於挖除部分。於部份實施方式中,床墊1100也包含袋體,壓力感測墊設置於袋體內,袋體可拆卸地設置於挖除部分上,袋體可將壓力感測墊固定於上層與下層之間,更確切而言,固定於挖除部分內。透過此挖除部分,可根據使用者的身形替換壓力感測墊1104,以提供較為精準的檢測數據,或者,當床墊1100的層體髒汙時,也可以拆除壓力感測墊1104,以清洗床墊1100的層體。藉由固定壓力感測墊1104於下層的挖除部分,可以使壓力感測墊1104回到下層與其他層體之間。
於此,替換壓力感測墊1104時,使用者可抬起床墊以打開位於下層1106的挖除部分,床墊1100可包含黏貼有壓力感測墊1104的載體或裝有壓力感測墊1104的袋體。此載體或袋體可裝回床墊1100之挖除部分中。在替換壓力感測墊1104的前後,可分別斷開壓力感測墊1104與處理器之間透過通孔的連接。
於部份實施方式中,袋體或用以承載壓力感測墊1104的載體可以是布料或塑膠材料,且透過膠體或其他方式將其黏上於挖除部分中。袋體的材料可選自由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、棉花、合成棉等等。更甚者,為了固定壓力感測墊1104於其上,袋體或其他承載壓力感測墊1104的載體可以透過拉鍊或其他限位方法,將壓力感 測墊固定於床墊上,以免壓力感測墊位移。
於其他實施方式中,床墊1100包含下層與上層,其中床墊1100的部分層體(例如上層)經過切割而能讓使用者自由地掀開上層的一部分而露出下層,使用者將壓力感測墊1104塞入後,再將上層的一部分闔上,如此一來,壓力感測墊1104能夠設置在床墊1100的下層與上層之間。
於部分實施方式中,上述的的結構亦可以應用於床套中,但床套具有更少的發泡層體,以降低床套的厚度,使床套能夠提供使用者舒服的平躺的表面。更甚者,於部份實施方式中,床套的尺寸可以與床墊大致相同。於部份其他方式中,床套的尺寸可修改為只適合特定的人體部分,例如上肢或下肢。
在使用獨立的床墊、床套或其他應用時,壓力感測墊的第一基板與第二基板可以是熱塑性聚氨酯薄膜或聚乙烯對苯二甲酸酯。熱塑性聚氨酯薄膜由於具有較軟性、彈性佳以及較薄的特性而適用於壓力感測墊。聚乙烯對苯二甲酸酯具有較堅固的特性,而可提升網印於其上的電極線路的可靠性。在使用時,人體的壓力施加於壓力感測墊上,第一基板與第二基板上的電極透過間隔層開口互相接觸,而形成迴路。
第12圖為本發明之又一實施例中的壓力感測裝置之上視圖。於此,以床墊方式實施此壓力感測裝置,但實際應用上不應以此為限。本實施方式與第11圖的實施方式相似,差別在於本實施方式中,本實施方式之床墊1200包 含壓電模組1208,壓電模組1208設置於壓力感測墊1204上。如同第11圖,為了方便說明起見,省略床墊的上層,而僅繪示床墊的下層1206,其可具有可變形的特性,可由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠組成。通孔1202提供通道供應使壓電模組1208以及壓力感測墊1204連接處理器1210或其他資料蒐集與傳輸的器材(例如藍牙或其他無線傳輸接收/裝置)。與壓力感測墊1204以及壓電模組1208連接的處理器1210可以與藍牙或其他無線傳輸方案共同運作,以無線地傳輸、接收以及/或紀錄人體資訊,並將該資訊傳送至中央電腦進行分析。處理器1210可以是積體電路,例如微型控制器、數位訊號處理器、專用積體電路或邏輯電路。壓電模組1208的配置可以參考第13A圖與第13B圖中的壓電模組1300之結構。
於本發明之一或多個實施例中,壓力感測墊1204具有上半區域UP與下半區域DP,壓電模組1208設置於上半區域UP,其中上半區域UP與下半區域DP,分別位於壓力感測墊1204之中心線CL的相對兩側,中心線CL平行於壓力感測墊1204之短邊1204a。具體而言,於部分實施方式中,壓電模組1208的面積小於壓力感測墊1204之上半區域UP的面積,其中壓電模組1208可位於上半區域UP的中心偏上。至此,當人躺於床墊1200上時,壓電模組1208可以感測人體胸腔的呼吸運動。同時,壓力感測墊1204可以偵測人體軀幹與四肢的移動。
第13A圖為本發明之又一實施例中的壓電模組1300之剖面圖。壓電模組1300包含層體1306以及壓電材料層1312。層體1306具有可變形的特性,可由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿、矽橡膠或其他材料及其組合所組成。於一或多個實施方式中,壓電材料層1312鄰近壓力感測墊。
第13B圖為本發明之再一實施例中的壓電模組1300之剖面圖。壓電模組1300從上往下包含層體1304、層體1306、壓電材料層1312、層體1308以及層體1310。層體1310鄰近壓力感測墊。層體1304、層體1306、壓電材料層1312、層體1308或層體1310可具有可變形的特性,可由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠組成。
於本實施方式中,壓電材料可以是壓電薄膜。當外力施加於壓電材料上時,壓電材料的兩側會產生電壓。舉例而言,人體的呼吸運動可以在壓電材料上產生壓力,壓電材料的形變或震動可以造成電壓值的變化。藉由形變或震動,壓電材料可以產生某種程度的電壓輸出以及與電壓輸出強度相關的訊號。
於一或多個實施方式中,當形變或震動的程度愈大,輸出的電壓愈大。因此電壓輸出相關的訊號可以帶有人體呼吸的資訊。此訊號可以是電壓差、電流值、脈衝訊號或其他電子訊號。
由於壓電材料相對而言較軟,因此其對於偵測壓力 具有較高的靈敏度。於部分實施方式中,位於壓電材料層1312上方的層體的材料可以是硬塑膠(例如硬度大於壓電材料層1312或熱塑性聚氨酯薄膜的材料),而位於壓電材料層1312下方的層體的材料可以是軟性材料。此種配置有益於提升壓電材料層1312的靈敏度與偵測精確度發泡塑料、天然海棉、合成海綿及其組合。
同樣地,壓電材料亦可以對應人體的軀幹、上肢、下肢設置,以較佳地偵測人體資訊。於此,壓電材料可以設置對應於人體胸腔以偵測人體呼吸節奏。於部份實施方式中,壓電材料可以偵測人體的姿勢並經由演算法與濾波電路計算而調整壓力感測裝置。當資料蒐集充足後,可以產生呼吸圖形。可以運用演算法以推論或診斷呼吸圖形與某些疾病或不佳的呼吸症狀的關係(例如睡眠呼吸暫停、哮喘、咳嗽)。
第14圖與第15圖為本發明之另一實施例中壓電模組的上視圖。為方便說明起見,並未繪示位於壓電材料上的層體。第14圖中,材料層1402支撐一個壓電材料1404。 第15圖,材料層1502支撐二個壓電材料1504、1506。體積愈大或數量愈多的壓電材料可以提升感測的靈敏度。於此,多個壓電材料可設置水平地於材料層1502之一側,於此設置於材料層1502之上。此外,壓電模組的配置可以垂直於人體躺於其上的方向,或者,可與人體躺於其上的方向夾一定角度。於部份實施方式中,壓力感測裝置可以包含兩個互相交錯的壓電模組(例如形成X狀),以提供較大 的感測面積。在此,壓電材料以細長形的方塊表示,但實際應用上並不限於此,壓電材料可以根據材料的特性而適當設計壓電材料的形狀,例如方形、長方形等等。
第16圖至第19圖為本發明之部份實施例中的壓力感測裝置的實驗訊號圖。在這些實施例中,壓電模組根據第14圖或第15圖的配置設置於床墊中央,且位於枕頭下方靠近使用者的胸腔與軀幹。第16圖至第19圖中壓電材料的位置、數量或使用者躺下的位置並不完全相同。詳細而言,第16圖與第17圖中,使用者平躺於床墊中央。第18圖與第19圖中,使用者躺於床墊的右側(當從靠近人體觀察時)。第19圖(壓力感測裝置採用兩個壓電材料)的實驗數據呈現較清晰的呼吸節奏,而較適合用於分析。由實驗數據可以觀察出使用者的呼吸節奏以及是否有巨大變化。
第20圖為本發明之多個實施方式中利用上述壓力感測墊以及/或壓力感測裝置偵測人體的方法的流程圖。首先,於步驟2000中,使用者的人體直接或間接地躺在壓力感測墊以及/或壓力感測裝置上,壓力感測裝置包含至少一壓電模組。接著,在步驟2002中,隨著人體運動,壓力感測墊以及/或壓力感測裝置的感測器(例如前述的電極配置、壓電模組或其組合)產生訊號。然後,在步驟2004中,將訊號傳送至處理器中,以使處理器持續地蒐集訊號。在步驟2006中,訊號經處理器初步處理後,傳送至中央電腦,以進一步處理以及/或分析。
本發明提供一種壓力感測墊、床墊、壓力感測裝 置,其具有多個優點,包含設計有雙層導電層以確保其可靠性、針對人體結構改變其局部的靈敏度、以及防噪、可摺疊等功能,以提供使用者更舒適的感受。此外,床墊更可設置有挖除部分以替換壓力感測墊以及通孔以使處理器與壓力感測墊連接,而壓力感測裝置更可設置壓電材料以及硬度較高的層體位於壓電材料上,以提升感測的靈敏度。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧第一基板
112‧‧‧孔洞
114‧‧‧接地區
116‧‧‧導電區
118‧‧‧分割道
119‧‧‧定位點
130‧‧‧第一電極層
131‧‧‧主幹導線
132a‧‧‧第一電極圖案
132b‧‧‧第一電極圖案
133‧‧‧分支導線
160‧‧‧處理晶片
162‧‧‧接腳

Claims (37)

  1. 一種壓力感測墊,包含:一第一基板;一第二基板,配置於該第一基板之對面;一第一電極層,設置於該第一基板朝向該第二基板之一側,該第一電極層包含至少一第一電極圖案;一第二電極層,設置於該第二基板朝向該第一基板之一側,該第二電極層包含至少一第二電極圖案;以及一間隔層,設置於該第一基板與該第二基板之間,該間隔層包含至少一開口,用以使一使用者按壓該第一基板時,該第一電極圖案透過該開口與該第二電極圖案接觸。
  2. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板與該第二基板為可撓性基板。
  3. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該間隔層為彈性絕緣材料。
  4. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板與該第二基板分別包含至少一孔洞。
  5. 如請求項4所述之壓力感測墊,其中該第一基板與該第二基板各自包含至少一接地區與至少一導電區,該至少一第一電極圖案與該至少一第二電極圖案各自包含至少一 接地電極與至少一導電電極,該接地電極設置於該接地區,該導電電極設置於該導電區,該孔洞設置於該導電區及其周圍,該孔洞與該導電電極互不相連。
  6. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板與該第二基板分別包含至少一定位點,用以固定該第一基板與該第二基板。
  7. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板與該第二基板分別包含至少一分割道,該分割道不與該第一電極圖案或該第二電極圖案相連。
  8. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一電極層或該第二電極層包含:一小面積導電層;以及一大面積導電層,設置於該小面積導電層與該間隔層之間,其中該大面積導電層完全覆蓋該小面積導電層,且該大面積導電層與該小面積導電層之材料不同。
  9. 如請求項8所述之壓力感測墊,其中該小面積導電層之材料之導電係數大於該大面積導電層之材料之導電係數。
  10. 如請求項8所述之壓力感測墊,其中該大面積導電 層之材料為導電性墨水,該小面積導電層之材料為導電金屬。
  11. 如請求項8所述之壓力感測墊,更包含一處理晶片,該大面積導電層連接至該處理晶片之至少一接腳。
  12. 如請求項1所述之壓力感測墊,更包含:一處理晶片,其中該第一電極層包含至少一電線,用以將該第一電極圖案電性連接至該處理晶片之至少一接腳。
  13. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該開口的數量為複數個,該第一電極圖案的數量為複數個,該間隔層包含複數個開口圖案,每一該些開口圖案包含部份該些開口,每一該些開口圖案對應每一該些第一電極圖案設置。
  14. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該開口的數量為複數個,該第一電極圖案的數量為複數個,該間隔層包含複數個開口圖案,每一該些開口圖案包含部份該些開口,部份該些開口圖案對應該些第一電極圖案之一設置。
  15. 如請求項14所述之壓力感測墊,其中另一部份該些開口圖案分別對應部份該些第一電極圖案設置。
  16. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一電極圖案的數量為複數個,該第二電極圖案的數量為複數個,每一該些第一電極圖案分別對應每一該些第二電極圖案設置。
  17. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一電極圖案的數量為複數個,該第二電極圖案的數量為複數個,部份該些第一電極圖案對應該些第二電極圖案之一設置,部份該些第二電極圖案對應該些第一電極圖案之一設置。
  18. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板或該第二基板為熱塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane;TPU)薄膜或聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate;PET)薄膜。
  19. 如請求項1所述之壓力感測墊,更包含一處理晶片,該第一電極圖案與該第二電極圖案分別電性連接至該處理晶片。
  20. 如請求項1所述之壓力感測墊,更包含一第三基板,設置於該第二基板相對該第一基板之一側,用以防噪。
  21. 如請求項20所述之壓力感測墊,其中該第二基板為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)薄膜,該第三基板為熱塑性聚氨 酯(TPU)薄膜。
  22. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該開口為六角形、方形或圓形。
  23. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該第一基板或該第二基板之材料為布料。
  24. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該間隔層分割為複數個間隔層區塊,該些間隔層區塊彼此互不相連。
  25. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該間隔層分割為複數個間隔層區塊,該些間隔層區塊僅部份相連。
  26. 如請求項1所述之壓力感測墊,其中該開口的數量為複數個,該間隔層之一部份之該些開口之大小大於該間隔層之另一部份之該些開口之大小。
  27. 一種床墊,包含:至少二發泡聚合物材料層;以及一壓力感測墊,設置於該些至少二發泡聚合物材料層之間,該壓力感測墊包含:一第一基板;一第二基板,相對該第一基板設置; 一第一電極層,設置於該第一基板朝向該第二基板的一側,該第一電極層包含至少一第一電極圖案;一第二電極層,設置於該第二基板朝向該第一基板之一側,該第二電極層包含至少一第二電極圖案;以及一間隔層,設置於該第一基板與該第二基板之間,該間隔層包含至少一開口,用以使一使用者按壓該第一基板時,該第一電極圖案透過該開口與該第二電極圖案接觸。
  28. 如請求項27所述之床墊,其中該些發泡聚合物材料層之至少一者包含一挖除部分,該挖除部分用以接收該壓力感測墊。
  29. 如請求項28所述之床墊,更包含一袋體,其中該壓力感測墊設置於該袋體內,該袋體將該壓力感測墊固定於該些發泡聚合物材料層之至少一者之該挖除部分內。
  30. 如請求項27所述之床墊,其中該些發泡聚合物材料層之一者包含一通孔,該通孔用以露出該壓力感測墊之一部分。
  31. 如請求項30所述之床墊,更包含一處理器,設置於該些發泡聚合物材料層之外,且該處理器透過該通孔連接 該壓力感測墊。
  32. 一種壓力感測裝置,包含:一處理器;一壓電模組,電性連接該處理器;以及一壓力感測墊,設置鄰近於該壓電模組之一下表面,其中該壓力感測墊電性連接該壓電模組,該壓力感測墊包含:一第一基板;一第二基板,相對該第一基板設置;一第一電極層,設置於該第一基板朝向該第二基板的一側,該第一電極層包含至少一第一電極圖案;一第二電極層,設置於該第二基板朝向該第一基板之一側,該第二電極層包含至少一第二電極圖案;以及一間隔層,設置於該第一基板與該第二基板之間,該間隔層包含至少一開口,用以使一使用者按壓該第一基板時,該第一電極圖案透過該開口與該第二電極圖案接觸。
  33. 如請求項32所述之壓力感測裝置,其中該壓電模組包含:一發泡聚合物材料層,其中該發泡聚合物材料層的材料是選自由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠所組成的群組;以及 至少一壓電材料,設置鄰近於該發泡聚合物材料層。
  34. 如請求項33所述之壓力感測裝置,其中該至少一壓電材料的數量為複數個,該些壓電材料水平地設置於該發泡聚合物材料層之一側。
  35. 如請求項32所述之壓力感測裝置,其中該壓電模組包含:複數個發泡聚合物材料層,其中該發泡聚合物材料層的材料是選自由熱塑性聚氨酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚酯薄膜、發泡塑料、天然海棉、合成海綿以及矽橡膠所組成的群組;以及至少一壓電材料,設置於該些發泡聚合物材料層之二者之間。
  36. 如請求項35所述之壓力感測裝置,其中位於該壓電材料上的該些發泡聚合物材料層之至少一者的硬度大於位於該壓電材料下的該些發泡聚合物材料層之至少一者的硬度。
  37. 如請求項32所述之壓力感測裝置,其中該壓力感測墊具有一上半區域與一下半區域,分別位於該壓力感測墊之一中心線的相對兩側,其中該中心線平行於該壓力感測墊之一短邊,該壓電模組設置於該上半區域。
TW105130826A 2015-09-25 2016-09-23 壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置 TWI635265B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/866,076 2015-09-25
US14/866,076 US10416031B2 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Pressure sensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201712311A true TW201712311A (zh) 2017-04-01
TWI635265B TWI635265B (zh) 2018-09-11

Family

ID=58408785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105130826A TWI635265B (zh) 2015-09-25 2016-09-23 壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10416031B2 (zh)
TW (1) TWI635265B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580048A (zh) * 2019-02-18 2019-04-05 珠海奥美健康科技有限公司 一种床垫压力分布的评价方法、装置及床垫
TWI682313B (zh) * 2017-10-19 2020-01-11 美思科技股份有限公司 感測裝置、感測方法及姿勢監控墊
TWI686171B (zh) * 2018-12-26 2020-03-01 財團法人工業技術研究院 生理訊號感測器及生理訊號感測方法
TWI695304B (zh) * 2019-06-17 2020-06-01 百醫醫材科技股份有限公司 壓力感應系統及壓力感應設定方法
CN113261951A (zh) * 2021-04-29 2021-08-17 北京邮电大学 一种基于压电陶瓷传感器的睡姿识别方法及装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11147477B2 (en) * 2016-01-25 2021-10-19 Rondish Company Limited Fall management bed pad
EP3443535A4 (en) * 2016-04-15 2019-11-27 The Coca-Cola Company SHELVES MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD
US10314528B2 (en) * 2016-05-20 2019-06-11 American Sterilizer Company Patient support pad
US10517511B2 (en) * 2017-06-14 2019-12-31 Hello Nurse Medical Innovations, Inc. Patient off-bed notification system
US11387004B2 (en) 2018-03-15 2022-07-12 Thermogenesis Group, Inc. Standing desk mat
US11116343B2 (en) * 2018-03-15 2021-09-14 Thermogenesis Group, Inc. Standing desk mat
US11653769B2 (en) 2018-12-14 2023-05-23 Sleep Technologies, Llc Methods and systems of spring modules for an adjustable sleeping system
WO2020258061A1 (zh) * 2019-06-26 2020-12-30 百医医材科技股份有限公司 压力感应系统及压力感应设定方法
WO2021102512A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 The University Of Melbourne Piezoresistive sensor
US20220020253A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-20 Palo Alto Research Center Incorporated Systems and methods for improved object placement sensing for point-of-purchase sales
CN112903146B (zh) * 2021-01-22 2022-07-15 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种真皮基柔性压力传感器的制备方法及应用
US11892363B2 (en) 2022-01-10 2024-02-06 Wellsense, Inc. Anti-crinkling pressure sensing mat
US11776375B2 (en) 2022-01-10 2023-10-03 Wellsense, Inc. Pressure sensing mat with vent holes
CN115160786A (zh) * 2022-07-07 2022-10-11 钢铁研究总院有限公司 柔性可拉伸导电复合材料和应变传感器及其制备方法
DE102022120266A1 (de) 2022-08-11 2024-02-22 BH Holding GmbH Verfahren zur Herstellung eines Auflagekörpers

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4037069A (en) * 1975-11-20 1977-07-19 Roland Gonzalez Mat switch
US4634917A (en) * 1984-12-26 1987-01-06 Battelle Memorial Institute Active multi-layer piezoelectric tactile sensor apparatus and method
US4985952A (en) * 1990-05-23 1991-01-22 Nathan Edelson Flexibly hinged convertible mattress
US5695859A (en) * 1995-04-27 1997-12-09 Burgess; Lester E. Pressure activated switching device
US6329617B1 (en) * 2000-09-19 2001-12-11 Lester E. Burgess Pressure activated switching device
US6990176B2 (en) * 2003-10-30 2006-01-24 General Electric Company Methods and apparatus for tileable sensor array
JP4139828B2 (ja) * 2004-07-07 2008-08-27 昭和電工株式会社 生体情報計測用パネル、生体情報計測用マット、生体情報計測装置及び生体情報計測方法
EP1821088A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-22 IEE International Electronics & Engineering S.A.R.L. Pressure sensing mat
JP2009053109A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Aisin Seiki Co Ltd 圧電フィルムセンサ
US8161826B1 (en) * 2009-03-05 2012-04-24 Stryker Corporation Elastically stretchable fabric force sensor arrays and methods of making
WO2010118117A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-14 Regents Of The University Of Minnesota Sensing tissue properties
US8510878B2 (en) * 2011-03-15 2013-08-20 Oaded Llc Portable, foldable yoga/meditation mat
WO2012145865A1 (zh) * 2011-04-29 2012-11-01 Yang Chang-Ming 布料电子化的产品及方法
BR112014000766A2 (pt) * 2011-07-13 2017-02-14 Enhanced Surface Dynamics Inc método para fabricação de a esteira de sensibilidade de pressão; e método para testar uma esteira de sensibilidade de pressão
US20130197387A1 (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Rest Devices, Inc. System and Method for Measuring Movement of a Body Part
FR2989829B1 (fr) * 2012-04-20 2014-04-11 Commissariat Energie Atomique Capteur tactile photosensible
CN202711422U (zh) * 2012-04-24 2013-01-30 苏州摩多物联科技有限公司 一种离床感应报警装置
US8922225B2 (en) * 2012-06-07 2014-12-30 China Medical University Sensing pad
US9282893B2 (en) * 2012-09-11 2016-03-15 L.I.F.E. Corporation S.A. Wearable communication platform
US8997588B2 (en) * 2012-09-29 2015-04-07 Stryker Corporation Force detecting mat with multiple sensor types
JP6539204B2 (ja) * 2014-12-24 2019-07-03 日本メクトロン株式会社 感圧素子および圧力センサ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI682313B (zh) * 2017-10-19 2020-01-11 美思科技股份有限公司 感測裝置、感測方法及姿勢監控墊
TWI686171B (zh) * 2018-12-26 2020-03-01 財團法人工業技術研究院 生理訊號感測器及生理訊號感測方法
CN109580048A (zh) * 2019-02-18 2019-04-05 珠海奥美健康科技有限公司 一种床垫压力分布的评价方法、装置及床垫
TWI695304B (zh) * 2019-06-17 2020-06-01 百醫醫材科技股份有限公司 壓力感應系統及壓力感應設定方法
CN113261951A (zh) * 2021-04-29 2021-08-17 北京邮电大学 一种基于压电陶瓷传感器的睡姿识别方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10416031B2 (en) 2019-09-17
US20170089775A1 (en) 2017-03-30
TWI635265B (zh) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI635265B (zh) 壓力感測墊、床墊以及壓力感測裝置
US10939870B2 (en) Patient worn sensor assembly
US20210361165A1 (en) Sensor network for measuring physiological parameters of mammal subject and applications of same
US8052612B2 (en) Respiration monitoring system
US20090054792A1 (en) Heartbeat/respiration sensor and body monitor employing same
US8672842B2 (en) Smart mattress
US8165654B2 (en) Textile structure for detecting body surface electrical signals of human and signal detector using the same
US20060015027A1 (en) Unobtrusive measurement system for bioelectric signals
EP1562474A1 (en) Device and method for passive patient monitoring
EP3515300B1 (en) Wearable device, method and system for monitoring one or more vital signs of a human body
KR20200099542A (ko) 생체 데이터 측정 장치
CN105997085B (zh) 可穿戴慢阻肺动态监测胸带
CN104434110B (zh) 基于柔性电纺织材料的连续呼吸测量方法
CN105640524A (zh) 一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置
CN116295963A (zh) 基于新型柔性压力传感器的柔性分布式压力检测垫
JP2006271978A (ja) 睡眠行動を監視するための方法及び電界マットレス
KR102541687B1 (ko) 신생아용 맥박계
CN203970366U (zh) 生命体征监测垫
Abraham et al. Low-cost and disposable pressure sensor mat for non-invasive sleep and movement monitoring applications
TWI805972B (zh) 感測心臟生理活動與肺臟呼吸狀態的智慧衣
CN216221421U (zh) 睡眠监测装置的安装结构
Mastro et al. Non-invasive neonatal vital acquisition unit
CN105286820A (zh) 生命体征监测垫