TWI384204B - 水量攝取管理裝置 - Google Patents

Description

水量攝取管理裝置

本發明係關於一種液體流量的管理裝置，特別是一種水量攝取管理裝置。

人體是由各種物質所組成，其中以水為最大宗，它在身體中所占的百分比因年齡、性別及肥胖程度而有差異，由成年肥胖女性的百分之四十五，到瘦小嬰兒的百分之八十。成年男性平均體內所含的水分約占體重百分之六十，比成年女性的百分之五十為高。嬰兒對水分流失較容易造成併發症，因為水組成嬰兒身體的百分之七十。

身體中每個細胞內均含有大量水份，約占所有體內水份的三分之二；細胞外的水像血液是大家最熟知的體液之一，它的急速流失甚至會影響到我們的生命。另外像胃液、腦脊髓，及細胞間液都是身體內的體液。人的身體因為水能在各個區間內自由流通而達到一個均衡的狀態，當這種趨向均衡的能力受到阻礙，病理現象就出現了。

許多醫療研究都證實多喝水有益生理循環新陳代謝，但是水喝太多了反而因無法適度調節體內水分，導致體液電解質不平衡，如何喝適量的水，讓身體不感到負擔並有助於新陳代謝，種種這些全都需要有正確的飲水習慣。

請參照美國專利公告號第US6212959號，該專利揭露一種用於確保適當的人類水化作用之系統，該系統係包含有口部 吸力致動的流量計，其係可測量及顯示從一個貯存器經由管子抽取之流體的體積。一個任選的止回閥係可防止流體從使用者的嘴巴回流到貯存器。模式以及控制按鈕係控制一個微處理器和一個顯示器的操作。字母與數字的顯示器以及圖形顯示器皆可顯示隨著時間或是其它事物所吸取的體積。當需要飲用的時候，可經由一個顯示器或是揚聲器提供飲用提示警報以提醒使用者，而用於確保適當的水化作用。

然而該專利仍有可改善的空間，因此，如何能提供一種水量攝取管理裝置，成為研究人員待解決的問題之一。

鑒於以上的問題，本發明提供一種水量攝取管理裝置，透過量測、記錄與顯示人體每次的飲水量資訊，達到健康疾病的預防與管理，並配合警報機制提醒使用者適時、適量為身體進行水分補充，藉以養成正確的飲水觀念及方式。

因此，本發明所揭露之水量管理裝置，包含有杯體與杯蓋。杯體，用以貯存水，而杯體包含有：至少一連通管，與被貯存的水連通；及至少一浮子，設置於各個連通管內並漂浮於被貯存的水的表面；一杯蓋，與杯體結合，而杯蓋包含有：一人機控制介面，被驅動時，感測杯蓋與浮子間的距離，並換算該距離為複數個水量值，根據複數個水量值計算出一飲水量，以及依據飲水量提示一使用者。

藉由這種水量攝取管理裝置，利用距離感測模組、連通管與浮子，若杯體內部有流率，則會造成浮子的位移，藉此可以 檢測杯體內部水位變化，進而計算出體積流率。另可透過人機控制介面設定正常人或病人的標準飲水量的參數，以於使用者吸入水量後，依設定的參數進行監控、顯示功能，包括單次飲水量與累積飲水量，透過控制器計算飲水量，配合時間監控與警報模組，提醒使用者適時、適量補充水分，藉以解決一般人不確定一天喝了多少水的問題，並養成正確的飲水觀念及方式。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。

請參照「第1圖」，係為本發明第一實施例之分解立體示意圖。如「第1圖」所示，本發明之水量攝取管理裝置100包含有杯體10與杯蓋20。

杯體10為圓柱體形狀。杯體10具有中空的結構，用以貯存水或液體。杯體10包含有第一連通管11。第一連通管11形成於杯體10的內壁上。

第一連通管11與貯存於杯體中的水或液體連通。第一連通管11的底端開設有進水口11a(如「第4圖」所示)。第一連通管11的頂端開設有排氣口11b。進水口11a用以提供杯體10中的水或液體流入。排氣口11b用以排出第一連通管11中的空氣。

浮子13為倒立圓椎體結構。浮子13對應設置於第一連通管11內，並漂浮於被貯存的水的表面。第一連通管11中的浮 子13隨著第一連通管11中的水位變化，產生對應的位移。由於浮子13係為倒立圓椎體結構，故可防止氣泡問題，並增加量測準確度。

杯蓋20與杯體10結合。杯蓋20包含有人機控制介面22。

人機控制介面22中包含有第一距離感測模組220、按鍵模組222、控制器223、計時器224、記憶體225、顯示模組226、警報模組227與電源模組228。

當人機控制介面22被驅動時，用以感測杯蓋20與浮子13間的距離。人機控制介面22換算由第一距離感測模組220持續感測到的距離為複數個水量值。人機控制介面22根據複數個水量值計算出一飲水量(單次與/或累積飲水量)，以及依據飲水量提示一使用者。其中提示的方式可以例如是閃爍顯示或喇叭聲音均可。另外，使用者亦可於掀蓋喝完水後，再按壓按鍵模組222，來驅動人機控制介面22。人機控制介面22可由使用者或計時器來驅動。

請參照「第2圖」，係為本發明第二實施例之分解立體示意圖。如「第2圖」所示，本發明之水量攝取管理裝置100包含有杯體10、杯蓋20與吸管30。

杯體10為圓柱體形狀。杯體10具有中空的結構，用以貯存水或液體。杯體10包含有第一連通管11與第二連通管12。第一連通管11與第二連通管12分別形成於杯體10的內壁上。

第一連通管11的底端開設有進水口11a。第一連通管11的頂端開設有排氣口11b。進水口11a用以提供杯體10中的 水或液體流入。排氣口11b用以排出第一連通管11中的空氣。同樣的，第二連通管12具有第一連通管11相同結構，在此不再贅述。

浮子13為倒立圓椎體結構。浮子13分別對應設置於第一連通管11與第二連通管12內，並漂浮於被貯存的水的表面。第一連通管11中的浮子13隨著第一連通管11中的水位變化，產生對應的位移。同樣的，第二連通管12中的浮子13隨著第二連通管12中的水位變化，產生對應的位移。由於浮子13係為倒立圓椎體結構，故可防止氣泡問題，並增加量測準確度。

杯蓋20與杯體10結合。杯蓋20中包含有孔洞21與人機控制介面22。

孔洞21形成於杯蓋20的中心位置處。孔洞21為圓形狀。孔洞21的尺寸係相應於吸管30的外徑，以提供吸管30穿過杯蓋20。

人機控制介面22中包含有第一距離感測模組220、第二距離感測模組221、按鍵模組222、控制器223、計時器224、記憶體225、顯示模組226、警報模組227與電源模組228。當人機控制介面22被驅動時，用以感測杯蓋20與浮子13間的距離。人機控制介面22換算由第一距離感測模組220與第二距離感測模組221持續感測到的距離為複數個水量值。人機控制介面22根據複數個水量值計算出一飲水量(單次與/或累積飲水量)，以及依據飲水量提示一使用者。其中提示的方式 可以例如是閃爍顯示或喇叭聲音均可。另外，使用者亦可於掀蓋喝完水後，再按壓按鍵模組222，來驅動人機控制介面22。人機控制介面22可由使用者或計時器來驅動。

吸管30穿入杯蓋20的孔洞21中，以提供使用者吸取杯體10中的水。本發明的吸管30為可拋棄式吸管，故在使用上較衛生。

接著，請參照「第3圖」，係為本發明第二實施例之結合立體示意圖。如「第3圖」所示，杯體10中無貯存水或液體，故浮子13分別位於第一連通管11與第二連通管12的底端位置處，因此，可透過第一距離感測模組220或第二距離感測模組221偵測浮子13的位置，並配合記憶體225與控制器223將此位置定義為最低水量值。同樣的，當杯體10中貯存滿水或液體時，故浮子13分別位於第一連通管11與第二連通管12的頂端位置處，因此，可透過第一距離感測模組220或第二距離感測模組221偵測浮子13的位置，並配合記憶體225與控制器223將此位置定義為最高水量值。

請參照「第4圖」，係為本發明第二實施例之側視示意圖。如「第4圖」所示，杯體10中已貯存有水40，故水40經由進水口11a流入第一連通管11中，而浮子13隨著水位高度的變化，產生相對應的位移，最後，浮子13的位置將與第一連通管11外的水40的水平面高度相對應(連通管原理)。排氣口11b用以排出第一連通管11中的空氣。同樣的，水40經由進水口12a流入第二連通管12中，浮子13隨著水位高度的變 化，產生相對應的位移，最後，浮子13的位置將與第二連通管12外的水40的水平面高度相對應(連通管原理)。排氣口12b用以排出第二連通管12中的空氣。此時，可透過第一距離感測模組220或第二距離感測模組221偵測浮子13的位置，配合記憶體225與控制器223將此位置定義為初始水量值。

請參照「第5圖」，係為本發明第三實施例之分解立體示意圖。如「第5圖」所示，本發明之水量攝取管理裝置200包含有杯體10、杯蓋20與吸管30。其中第三實施例與第二實施例不同之處在於：第三實施例的第一連通管11與第二連通管12的頂端連接於杯蓋20上，其餘結構與第二實施例相同，在此不再贅述。

請參照「第6圖」，係為本發明第三實施例之側視示意圖。如「第6圖」所示，本發明之水量攝取管理裝置200包含有杯體10、杯蓋20與吸管30。其中第三實施例與第二實施例不同之處在於：第三實施例的第一連通管11與第二連通管12的頂端連接於杯蓋20上，其餘結構與第二實施例相同，在此不再贅述。

請參照「第7圖」，係為本發明之人機控制介面22之電路方塊圖。如「第7圖」所示，本發明之人機控制介面22包含有第一距離感測模組220、第二距離感測模組221、按鍵模組222、控制器223、計時器224、記憶體225、顯示模組226、警報模組227與電源模組228。

第一距離感測模組220與控制器223連接。第一距離感測 模組220透過非接觸感測方式(例如，紅外線感測、雷射光感測或超音波感測)感測目前杯體20中的水位，以取得水量值。第一距離感測模組220可包含有感測器(例如，紅外線、雷射光源或超音波)電路、訊號放大電路、濾波器及類比至數位轉換電路。由於第一距離感測模組220採用非接觸感測方式，故減少吸力氣流造成誤差，且無可動機械零件的磨耗問題，因此，使用壽命較長。

第二距離感測模組221與控制器223連接。第二距離感測模組221透過非接觸感測方式(例如，紅外線感測、雷射光感測或超音波感測)感測目前杯體20中的水位，以取得水量值。第二距離感測模組221可包含有感測器(例如，紅外線、雷射光源或超音波)電路、訊號放大電路、濾波器及類比至數位轉換電路。由於第二距離感測模組221採用非接觸感測方式，故減少吸力氣流造成誤差，且無可動機械零件的磨耗問題，因此，使用壽命較長。另外，本發明之人機控制介面22亦可僅採用一組距離感測模組與浮子來感測水量值。

按鍵模組222與控制器223連接。按鍵模組222用以提供使用者輸入參數值。其中參數值可包含有定時飲水時間、目前時間、年齡、體重、性別、疾病與/或標準飲水量。按鍵模組222可包含有電源開關、重置開關、確定按鍵、取消按鍵與數字按鍵。

控制器223接收由第一距離感測模組220與第二距離感測模組221感測到的距離，並換算為水量值。於控制器223被驅 動時，係將已接收的複數個水量值換算為一時間區間與對應的飲水量。控制器223並依據飲水量與時間區間與記憶體225的建議水攝取量與時間值比對後，透過顯示模組226與/或警報模組227提示使用者。

另外，控制器223亦可接收按鍵模組222提供的參數值並進行一運算程序。控制器223根據運算程序之結果產生控制訊號與資料。控制器223亦可用微處理器取代。

計時器224與控制器223連接。計時器224用以計算時間。計時器224接收控制器223發出的控制訊號，以開始計時或停止計時。

記憶體225與控制器223連接。記憶體225儲存有複數個時間值以及與之對應的複數個建議水攝取量。另外，記憶體225亦可儲存資料、水量值、參數值、運算程序的結果與飲水需求表(例如，根據年齡、體重、性別、疾病等條件對應一日所需的飲水量而建立)，以供控制器223查找、讀取進行相關運算程序。

顯示模組226與控制器223連接。顯示模組226接收控制器送出的資料，以顯示水量攝取資訊(例如，單次飲水量、累積飲水量、下次補充飲水時間、下次補充飲水量…等等)。顯示模組226可以例如是液晶顯示器或觸控式顯示面板。

警報模組227與控制器223連接。警報模組227接收控制器223發出的控制訊號，以產生一警報效果(例如，發光閃爍與/或喇叭聲響)提醒使用者。

電源模組228分別與第一距離感測模組220、第二距離感測模組221、按鍵模組222、控制器223、計時器224、記憶體225、顯示模組226、警報模組227連接。電源模組228用以提供第一距離感測模組220、第二距離感測模組221、按鍵模組222、控制器223、計時器224、記憶體225、顯示模組226與警報模組227運作所需電力。電源模組228可以例如是直流電池或整流電能。另外，水量攝取管理裝置100中可安裝防水漏電斷路，以提升其安全性。

以下說明，水量攝取管理裝置100的訊號控制流程：首先，開始按下按鍵模組222中的開關，第一距離感測模組220與第二距離感測模組221感測浮子13的位置，以量測水位高度，再將第一距離感測模組220與第二距離感測模組221所量測到的數據經由訊號放大電路、濾波器及類比至數位轉換電路，再傳送到控制器223作運算處理，以取得水量值，接著，控制器223利用取得的水量值判斷是否飲水(兩筆水量值所表示的高度不同時，代表了水量有減少)，若水位不等同時開啟計時器，再利用兩筆水量值相同與否，判斷是否停止飲用了(兩筆水量值所表示高度相同，表示沒有繼續飲用了，所以水量值沒有變化)，終止計時器224計時，最後控制器223根據液位差訊號和時間關係計算出飲水體積與體積流率。

以下說明，水量攝取管理裝置100的人機控制介面22之控制流程：首先，透過按鍵模組222取得使用者輸入的參數值，並將訊號輸出到控制器223做數據分析與判斷，例如根據 使用者體重不同做變化，計算出使用者每天和每小時所需飲水量，接著，先確定水量攝取管理裝置100內的初始水量，於每次飲水時，利用第一距離感測模組220與第二距離感測模組221感測水位高度差變化，以由控制器223計算出單次飲水量，並立即經由顯示模組226顯示，同時將量測數據送至記憶體225作儲存、累加動作，控制器223利用兩筆數據的時間間距，判斷單位時間內是否有補充水分與達到設定之標準飲用量，若未達標準飲水量，則透過顯示模組226顯示數據，並同時透過警報模組227發出警示。另外，控制器223亦可利用初始水量扣除累加的飲水量，得知水量攝取管理裝置100中剩餘的飲水量，並透過顯示模組226顯示，讓使用者知道是否需要再加水。舉例來說，設定喝水時間為兩小時，超過兩小時未喝水則透過警報模組227發出警示。

請參照「第8圖」，係為本發明之水位體積之示意圖。如「第8圖」所示，本發明的杯體10中的原始體積V₀ (即最高水量值)可透過下列公式(1)計算取得：V₀ ＝(r₁ ² ＋r₁ *r₂ ＋r₂ ² )/3*π*H………(1)

其中，r₁ 為杯底半徑，r₂ ’為杯肚半徑，r₂ 為杯頂半徑，H為杯體高度。

當水量值產生變化後，下降至液面高度h時：r₂ ’＝((H－h)/tan θ)＋r₁

目前體積V’透過下列公式(2)計算取得：V’＝(r₁ ² ＋r₁ *r₂ ’＋r₂ ’² )/3*π*(H－h)………(2)

則體積變化量△V＝V₀ －V’

質量差△M＝△V*ρ，其中ρ(水密度：4℃＝1(g/cm³ )、15℃＝0.9991(g/cm³ )、25℃＝0.9971(g/cm³ )；酒密度＝0.79(g/cm³ ))。

平均質量流Fav＝△M/△t，其中△t為量測時距。

角度θ＝tan^－1 (H/r₁ ² －r₁ )。其中若杯體10為圓柱體時，則杯底半徑r₁ ＝杯肚半徑r₂ ’＝杯頂半徑r₂ 。

綜合以上所述，本發明之水量攝取管理裝置，藉由這種水量攝取管理裝置，利用距離感測模組、連通管與浮子，若杯體內部有流率，則會造成浮子的位移，藉此可以檢測杯體內部水位變化，進而計算出體積流率。另可透過人機控制介面設定正常人或病人的標準飲水量的參數，以於使用者吸入水量後，依設定的參數進行監控、顯示功能，包括單次飲水量與累積飲水量，透過控制器計算飲水量，配合時間監控與警報模組，提醒使用者適時、適量補充水分，藉以解決一般人不確定一天喝了多少水的問題，並養成正確的飲水觀念及方式。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧杯體

11‧‧‧第一連通管

11a‧‧‧進水口

11b‧‧‧排氣口

12‧‧‧第二連通管

12a‧‧‧進水口

12b‧‧‧排氣口

13‧‧‧浮子

20‧‧‧杯蓋

21‧‧‧孔洞

22‧‧‧人機控制介面

220‧‧‧第一距離感測模組

221‧‧‧第二距離感測模組

222‧‧‧按鍵模組

223‧‧‧控制器

224‧‧‧計時器

225‧‧‧記憶體

226‧‧‧顯示模組

227‧‧‧警報模組

228‧‧‧電源模組

30‧‧‧吸管

40‧‧‧水

H‧‧‧杯體高度

h‧‧‧液面高度

r₁ ‧‧‧杯底半徑

r₂ ’‧‧‧杯肚半徑

r₂ ‧‧‧杯頂半徑

θ‧‧‧角度

100‧‧‧水量攝取管理裝置

200‧‧‧水量攝取管理裝置

第1圖係為本發明第一實施例之分解立體示意圖。

第2圖係為本發明第二實施例之分解立體示意圖。

第3圖係為本發明第二實施例之結合立體示意圖。

第4圖係為本發明第二實施例之側視示意圖。

第5圖係為本發明第三實施例之分解立體示意圖。

第6圖係為本發明第三實施例之側視示意圖。

第7圖係為本發明之人機控制介面之電路方塊圖。

第8圖係為本發明之水位體積之示意圖。

10‧‧‧杯體

11‧‧‧第一連通管

12‧‧‧第二連通管

13‧‧‧浮子

20‧‧‧杯蓋

21‧‧‧孔洞

22‧‧‧人機控制介面

220‧‧‧第一距離感測模組

221‧‧‧第二距離感測模組

222‧‧‧按鍵模組

226‧‧‧顯示模組

30‧‧‧吸管

100‧‧‧水量攝取管理裝置

Claims (10)

1. 一種水量攝取管理裝置，包含有：一杯體，用以貯存水，該杯體包含有：至少一連通管，與該被貯存的水連通；及至少一浮子，設置於各該連通管內並漂浮於該被貯存的水的表面；及一杯蓋，與該杯體結合，該杯蓋包含有一人機控制介面，該人機控制介面包含有：至少一距離感測模組，以一非接觸感測方式感測該杯蓋與各該浮子間的距離；一計時器，用以計算時間；一記憶體，儲存有複數個時間值以及與之對應的複數個建議水攝取量；一控制器，係接收該距離並換算為該水量值，該控制器被驅動時，係將已接收的複數個該水量值換算為一時間區間與對應的該飲水量，並依據該飲水量與該時間區間與該記憶體的該建議水攝取量與該時間值比對後，提示該使用者；一按鍵模組，用以提供使用者輸入一參數值；一顯示模組，用以顯示一水量攝取資訊；一警報模組，用以產生一警報效果提示該使用者；及一電源模組，用以提供各該距離感測模組、該計時器、該記憶體、該控制器、該按鍵模組、該顯示模組與該 警報模組運作所需的電力；其中，該人機控制介面被驅動時，用以感測該杯蓋與該浮子間的距離，並換算該距離為複數個水量值，該人機控制介面根據複數個該水量值計算出一飲水量，以及依據該飲水量提示一使用者。
2. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中該參數值包含有定時飲水時間、目前時間、年齡、體重、性別、疾病與標準飲水量。
3. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中該水量攝取資訊包含有單次飲水量與累積飲水量。
4. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中該杯蓋還開設有一孔洞。
5. 如請求項4所述之水量攝取管理裝置，其中包含有一吸管，穿入該杯蓋的該孔洞中，以供使用者吸取該杯體中的水。
6. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中該非接觸感測方式係為紅外線感測、雷射光感測或超音波感測。
7. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中各該連通管形成於該杯體的內壁上。
8. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中各該連通管的頂端連接於該杯蓋上。
9. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中各該連通管的頂端開設有排氣口。
10. 如請求項1所述之水量攝取管理裝置，其中各該浮子係為倒 立圓錐體結構。