TW202042740A - 具有感測功能的穿戴式物品 - Google Patents

Abstract

一種具有感測功能的穿戴式物品，包含本體、多個導電塊及感測裝置。本體具有受壓作用部、未受壓部及第一導線圖案，未受壓部預設一安裝區塊，第一導線圖案包括多條正極導線及多條負極導線以共同形成多個分布在受壓作用部的感測點，每一感測點由其中一正極導線及其中一負極導線相接近且間隔一定距離所構成，而且正極導線及負極導線的一端分布於安裝區塊。導電塊分別設於感測點以連接對應感測點的正極導線與負極導線且於受壓時使對應感測點的正極導線與負極導線電性導通並隨不同壓力產生阻抗變化。感測裝置設於安裝區塊並與第一導線圖案電連接。

Description

具有感測功能的穿戴式物品

本發明是有關於一種具有感測功能的穿戴式物品，特別是指一種用於壓力感測的具有感測功能的穿戴式物品。

目前已有一些穿戴式感測裝置應用在醫療照護的領域，藉由穿戴於使用者身上的感測裝置感測使用者的動作或生理訊號，以獲得使用者的健康管理資訊。

穿戴式感測裝置依據不同的使用需求而需要不同的設計，開發新的結構設計與應用，以增進醫療照護的便利性及可預測性，為需要持續發展的方向

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種創新結構設計的具有感測功能的穿戴式物品。

於是，本發明具有感測功能的穿戴式物品在一些實施態樣中，是用以供一生物體穿著，該穿戴式物品包含一本體、多個導電塊及一感測裝置。該本體具有一受壓作用部、一未受壓部及一第一導線圖案，該受壓作用部為會受該生物體穿著時產生壓力作用的區域，該未受壓部為不會受該生物體穿著時產生壓力作用的區域且預設一安裝區塊，該第一導線圖案包括多條正極導線及多條負極導線，該等正極導線及該等負極導線共同形成多個分布在該受壓作用部的感測點，每一感測點由其中一正極導線及其中一負極導線相接近且間隔一定距離所構成，而且該等正極導線的一端及該等負極導線的一端分布於該安裝區塊。該等導電塊分別設於該等感測點以連接對應感測點的正極導線與負極導線且於受壓時使對應感測點的正極導線與負極導線電性導通並隨不同壓力產生阻抗變化。該感測裝置設於該安裝區塊並與該等正極導線和負極導線電連接以接收該等感測點的導通資訊並用以將該等感測點的導通資訊傳送至一接收裝置。

在一些實施態樣中，該感測裝置包括一柔性介接電路板及一電子模組，該柔性介接電路板具有一柔性板體及設於該柔性板體的一第二導線圖案，該第二導線圖案包括多條轉接導線，該等轉接導線的一端分別電連接該第一導線圖案的正極導線和負極導線且另一端電連接該電子模組。

在一些實施態樣中，該柔性介接電路板形成一主體段及一反折段，該主體段與該本體連接以使該第二導線圖案與該第一導線圖案電連接，該反折段自該主體段反折而疊置於該主體段以設置該電子模組。

在一些實施態樣中，每一導電塊具有一基層，及被覆於該基層的一導電層，且由該導電層與對應感測點的正極導線和負極導線接觸。

在一些實施態樣中，該導電層包括一層被覆於該基層的高導電係數材料，及一層位於表層且被覆於該高導電係數材料的低導電係數材料，該低導電係數材料的導電係數低於該高導電係數材料。

在一些實施態樣中，該高導電係數材料為銀漿，該低導電係數材料為導電油墨。

在一些實施態樣中，每一導電塊的導電層與對應感測點之間設有一絕緣層，且該絕緣層具有多個鏤空區以露出該導電層，該等鏤空區分布的位置與該感測點的正極導線和負極導線相對應，以藉由該等鏤空區調整該導電層與對應的正極導線和負極導線的接觸面積。

在一些實施態樣中，該導電層以印刷方式形成於該基層表面，且該絕緣層以印刷方式形成於該導電層表面。

在一些實施態樣中，該等導電塊由導電橡膠製成。

在一些實施態樣中，該等導電塊為含有導電紗製成的織物。

在一些實施態樣中，該等正極導線及該等負極導線在對應感測點處的線寬加大以增加面積。

在一些實施態樣中，該第一導線圖案以織造方式一體形成於該本體。

在一些實施態樣中，該第一導線圖案主要以銀纖維或不鏽鋼紗織成。

在一些實施態樣中，該本體為襪子，該受壓作用部為襪子對應腳底的區域，該未受壓部為襪子對應小腿的區域。

在一些實施態樣中，該等感測點以分別對應前腳掌的左、右及中間、腳底中間、及後腳跟的位置的方式分布。

在一些實施態樣中，還包含多個熱熔膠膜，該等熱熔膠膜分別覆蓋該等導電塊並與該本體熱熔結合以將該等導電塊固定於該本體。

本發明至少具有以下功效：藉由在本體的第一導線圖案形成多個感測點並配合導電塊而能在各感測點感測所受的壓力，如此能針對生物體在動作時會對穿戴式物品施加壓力的區域設置感測點，即可應用於對生物體動作狀態的監測，可提供醫療照護領域另一發展方向。

參閱圖1至圖4，本發明具有感測功能的穿戴式物品之實施例用以供一生物體5穿著，該穿戴式物品包含一本體1、多個導電塊2、多個熱熔膠膜3及一感測裝置4。在本實施例中，生物體5是以人體的小腿及腳為例說明，而生物體5可不限於人體，穿戴式物品的本體1是以襪子為例說明，但是本實施例所揭露的技術概念亦可應用於其他形式的穿戴式物品，例如衣服、褲子、手環等服飾，不以本實施例為限。

該本體1具有一受壓作用部11、一未受壓部12及一第一導線圖案13，該受壓作用部11為會受該生物體5穿著時產生壓力作用的區域，該未受壓部12為不會受該生物體5穿著時產生壓力作用的區域且預設一安裝區塊121。該第一導線圖案13包括多條正極導線131及多條負極導線132，該等正極導線131及該等負極導線132共同形成多個分布在該受壓作用部11的感測點133，每一感測點133由其中一正極導線131及其中一負極導線132相接近且間隔一定距離所構成，而且該等正極導線131的一端及該等負極導線132的一端分布於該安裝區塊121。具體而言，該受壓作用部11為襪子對應腳底的區域，該未受壓部12為襪子對應小腿的區域，該安裝區塊121為襪子對應外側腳踝上方的區域。該等正極導線131自該安裝區塊121 (即襪子對應外側腳踝上方的區域)延伸通過襪子對應腳背的區域再從襪子對應腳背內側的區域延伸至該受壓作用部11 (襪子對應腳底的區域)，該等負極導線132由一匯流導線132a連接四條分流導線132b構成，該匯流導線132a自該安裝區塊121 (即襪子對應外側腳踝上方的區域)延伸通過襪子對應腳背外側的區域且該等分流導線132b自該匯流導線132a再通過襪子對應腳背外側的區域延伸至該受壓作用部11 (襪子對應腳底的區域)，而在該受壓作用部11與該等正極導線131共同形成五個感測點133，該等感測點133以分別對應前腳掌的左、右及中間、腳底中間、及後腳跟的位置的方式分布，而且該等正極導線131及該等負極導線132在對應感測點133處的線寬加大以增加面積。在本實施例中，該第一導線圖案13以織造方式一體形成於該本體1，且主要以銀纖維織成，不僅能導電並具有抗菌的功能。當然，該第一導線圖案13亦可由其他導電紗織成，例如不鏽鋼紗。該等正極導線131及該等負極導線132亦可互換為負極和正極，不以本實施例為限。此外，在本實施例所圖示的襪子是以穿於右腳的襪子為例說明，穿於左腳的襪子則第一導線圖案13是以與穿於右腳的襪子為鏡射對稱的方式排布。

該等導電塊2分別設於該等感測點133以連接對應感測點133的正極導線131與負極導線132且於受壓時使對應感測點133的正極導線131與負極導線132電性導通並隨不同壓力產生阻抗變化。各導電塊2為薄膜狀並貼附於本體1的外表面，當感測點133處受壓時會增加導電塊2與正極導線131和負極導線132的接觸力而使得導電塊2中的導電物質與正極導線131和負極導線132接觸，進而將正極導線131和負極導線132導通，且當感測點133處所受壓力越大時，導電塊2中較多的導電物質與正極導線131和負極導線132導通而使阻抗降低，藉此可測得感測點133處的受壓狀況。在本實施例中，該等感測點133分布於腳底的不同位置，可用以獲得穿戴者在走路時的步態資訊，且從左右腳的感測點133所獲得的資訊，能夠監測穿戴者走路是否平衡，以評估預測跌倒的風險。另配合參閱圖5，在本實施例中，每一導電塊2具有一基層21，及被覆於該基層21的一導電層22，該導電層22包括一層被覆於該基層21的高導電係數材料221，及一層位於表層且被覆於該高導電係數材料221的低導電係數材料222，該低導電係數材料222的導電係數低於該高導電係數材料221。每一導電塊2由低導電係數材料222與對應感測點133的正極導線131和負極導線132接觸。基層21可例如以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚氨酯(PU)等高分子材料製的薄膜，該高導電係數材料221為銀漿，該低導電係數材料222為導電油墨且以碳系導電油墨較佳。導電層22以印刷方式形成於基層21上 ，且低導電係數材料222的阻抗可依使用需求調整。該低導電係數材料222除了用以保護銀漿以避免銀漿被氧化，且用以避免高導電係數材料221直接接觸正極導線131和負極導線132而使感測點133一直處於導通狀態無法具有感測功能。換言之，由於低導電係數材料222的導電係數較低，在感測點133未受壓時阻抗較大而使正極導線131和負極導線132處於未導通狀態，當感測點133受壓時，高導電係數材料221會參與導電而使阻抗降低，感測點133的壓力越大會使較多的高導電係數材料221參與導電而降低阻抗。在一變化的實施態樣，參閱圖6與圖7，導電塊2的導電層22也可以是單一材料所形成，例如以導電油墨印刷於基層21所形成，且每一導電塊2的導電層22與對應感測點133之間還可設有一絕緣層23，且該絕緣層23具有多個鏤空區231以露出導電層22，該等鏤空區231分布的位置與該感測點133的正極導線131和負極導線132相對應，以藉由該等鏤空區231調整該導電層22與對應的正極導線131和負極導線132的接觸面積。也就是說，鏤空區231的形狀、大小及數量可以變化調整，例如圖8所示為另一種鏤空區231的布設態樣。藉由調整絕緣層23的厚度和鏤空區231的形狀、大小及數量，可以調整使用者施壓於導電塊2時導電層22與正極導線131和負極導線132接觸的面積，而藉由減少導電層22與正極導線131和負極導線132的接觸面積可以降低導電靈敏度，進而增加感測電路的作用區間以增加可供分析的資訊。該絕緣層23可以是導電塊2的一部份，例如以印刷方式形成於該導電層22表面，在製造上較為方便，但是該絕緣層23也可以和導電塊2分開製作，先在本體1表面設置絕緣層23後再設置導電塊2。在其他的變化態樣，導電塊2亦可由導電橡膠製成，或是為含有導電紗製成的織物，導電橡膠及含有導電紗製成的織物皆可因受壓而增加導電性(降低阻抗)。

再參閱圖5，該等熱熔膠膜3分別覆蓋該等導電塊2並與該本體1熱熔結合以將該等導電塊2固定於該本體1。該等熱熔膠膜3除了用以固定導電塊2，亦可設計為具有防滑功能的防滑塊。

參閱圖1、圖2、圖4與圖9，該感測裝置4設於該安裝區塊121並與該等正極導線131和負極導線132電連接以接收該等感測點133的導通資訊並用以將該等感測點133的導通資訊傳送至一接收裝置(未圖示)。另配合參閱圖9，在本實施例中，該感測裝置4包括一柔性介接電路板41及一電子模組42，該柔性介接電路板41具有一柔性板體411及設於該柔性板體411的一第二導線圖案412，該第二導線圖案412包括多條轉接導線412a，該等轉接導線412a的一端分別電連接該第一導線圖案13的正極導線131和負極導線132且另一端電連接該電子模組42。該柔性介接電路板41形成一主體段413及一反折段414，該主體段413與該本體1連接以使該第二導線圖案412與該第一導線圖案13電連接，該反折段414自該主體段413反折而疊置於該主體段413以設置該電子模組42。在本實施例中，該感測裝置4設於本體1 (襪子)的外表面，該柔性介接電路板41的主體段413以設有第二導線圖案412的一面朝向本體1設置而使該第二導線圖案412與該第一導線圖案13電連接，藉由該反折段414自該主體段413反折而使該電子模組42朝外設置且減少該柔性介接電路板41與本體1的結合面積，以降低對穿著舒適性的影響。該電子模組42包含有電源、藍芽傳輸元件等電子元件，以將測得的各感測點133的阻值傳輸至接收裝置供後續分析判讀。該柔性介接電路板41亦可利用熱融膠膜(圖未示)將其覆蓋並與本體1熱熔結合而固定於本體1。

綜上所述，藉由在本體1的第一導線圖案13形成多個感測點133並配合導電塊2而能在各感測點133感測所受的壓力，如此能針對生物體5在動作時會對穿戴式物品施加壓力的區域設置感測點133，即可應用於對生物體5動作狀態的監測，可提供醫療照護領域另一發展方向。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:本體 11:受壓作用部 12:未受壓部 121:安裝區塊 13:第一導線圖案 131:正極導線 132:負極導線 132a:匯流導線 132b:分流導線 133:感測點 2:導電塊 21:基層 22:高導電層 23:低導電層 3:熱熔膠膜 4:感測裝置 41:柔性介接電路板 411:柔性板體 411a:印刷載層 411b:熱接合層 412:第二導線圖案 412a:轉接導線 413:主體段 414:反折段 42:電子模組 5:生物體

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明具有感測功能的穿戴式物品的實施例的示意圖； 圖2是說明該實施例的本體的右側示意圖； 圖3是說明該實施例的本體的左側示意圖； 圖4是說明該實施例的本體的底側示意圖； 圖5是說明該實施例的感測點處相關結構的局部剖視示意圖； 圖6是說明該實施例的導電塊的變化態樣的局部剖視示意圖； 圖7是說明該實施例的絕緣層的示意圖； 圖8是說明該實施例的絕緣層的鏤空區變化態樣的示意圖；及 圖9是說明該實施例的感測裝置的示意圖。

1:本體

11:受壓作用部

13:第一導線圖案

131:正極導線

132:負極導線

133:感測點

2:導電塊

3:熱熔膠膜

Claims (16)

1. 一種具有感測功能的穿戴式物品，用以供一生物體穿著，該穿戴式物品包含： 一本體，具有一受壓作用部、一未受壓部及一第一導線圖案，該受壓作用部為會受該生物體穿著時產生壓力作用的區域，該未受壓部為不會受該生物體穿著時產生壓力作用的區域且預設一安裝區塊，該第一導線圖案包括多條正極導線及多條負極導線，該等正極導線及該等負極導線共同形成多個分布在該受壓作用部的感測點，每一感測點由其中一正極導線及其中一負極導線相接近且間隔一定距離所構成，而且該等正極導線的一端及該等負極導線的一端分布於該安裝區塊； 多個導電塊，分別設於該等感測點以連接對應感測點的正極導線與負極導線且於受壓時使對應感測點的正極導線與負極導線電性導通並隨不同壓力產生阻抗變化；及 一感測裝置，設於該安裝區塊並與該等正極導線和負極導線電連接以接收該等感測點的導通資訊並用以將該等感測點的導通資訊傳送至一接收裝置。
2. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該感測裝置包括一柔性介接電路板及一電子模組，該柔性介接電路板具有一柔性板體及設於該柔性板體的一第二導線圖案，該第二導線圖案包括多條轉接導線，該等轉接導線的一端分別電連接該第一導線圖案的正極導線和負極導線且另一端電連接該電子模組。
3. 如請求項2所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該柔性介接電路板形成一主體段及一反折段，該主體段與該本體連接以使該第二導線圖案與該第一導線圖案電連接，該反折段自該主體段反折而疊置於該主體段以設置該電子模組。
4. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，每一導電塊具有一基層，及被覆於該基層的一導電層，且由該導電層與對應感測點的正極導線和負極導線接觸。
5. 如請求項4所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該導電層包括一層被覆於該基層的高導電係數材料，及一層位於表層且被覆於該高導電係數材料的低導電係數材料，該低導電係數材料的導電係數低於該高導電係數材料。
6. 如請求項5所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該高導電係數材料為銀漿，該低導電係數材料為導電油墨。
7. 如請求項4所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，每一導電塊的導電層與對應感測點之間設有一絕緣層，且該絕緣層具有多個鏤空區以露出該導電層，該等鏤空區分布的位置與該感測點的正極導線和負極導線相對應，以藉由該等鏤空區調整該導電層與對應的正極導線和負極導線的接觸面積。
8. 如請求項7所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該導電層以印刷方式形成於該基層表面，且該絕緣層以印刷方式形成於該導電層表面。
9. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該等導電塊由導電橡膠製成。
10. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該等導電塊為含有導電紗製成的織物。
11. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該等正極導線及該等負極導線在對應感測點處的線寬加大以增加面積。
12. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該第一導線圖案以織造方式一體形成於該本體。
13. 如請求項12所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該第一導線圖案主要以銀纖維或不鏽鋼紗織成。
14. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該本體為襪子，該受壓作用部為襪子對應腳底的區域，該未受壓部為襪子對應小腿的區域。
15. 如請求項14所述具有感測功能的穿戴式物品，其中，該等感測點以分別對應前腳掌的左、右及中間、腳底中間、及後腳跟的位置的方式分布。
16. 如請求項1所述具有感測功能的穿戴式物品，還包含多個熱熔膠膜，該等熱熔膠膜分別覆蓋該等導電塊並與該本體熱熔結合以將該等導電塊固定於該本體。

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