TWI640292B - 穿戴式裝置 - Google Patents

Abstract

一種穿戴式裝置，包括：帶狀結構、本體、微型氣體泵、氣囊、感測器以及 驅動控制模組；本體連接設置於帶狀結構之外表面上，且具有容置空間；微型氣體泵設置於本體之容置空間中；氣囊相對於微型氣體泵而設置於帶狀結構之內表面，且與之相連通；驅動控制模組設置於本體之容置空間中；感測器設置於驅動控制模組上，供與微型氣體泵相連接；其中，驅動控制模組控制微型氣體泵運作，使氣體由微型氣體泵傳輸至氣囊，氣囊充氣鼓脹以固定穿戴使用者之特定部位，透過感測器以感測穿戴使用者之生理資訊，並傳送至驅動控制模組以進行生理資訊紀錄。

Description

穿戴式裝置

本案係關於一種穿戴式裝置，尤指一種採用壓電致動之微型氣體泵以感測生理資訊之穿戴式裝置。

於講求快速及個人壓力日益龐大的現今社會中，對於追求個人健康之意識逐漸抬頭發展中，是以一般人會衍生想經常性地監測或檢視自身的健康情形。一般而言，傳統對於人體生理健康資訊的數據量測主要透過固定的血壓計、或是體積龐大的檢測儀器，此等檢測儀器中通常包含馬達型的氣體泵、氣囊袋、感測器、洩氣閥、電池…等元件，其中馬達型的氣體泵容易產生摩擦損耗的情形，且該等元件組裝後之體積龐大，不利用經常性的使用，然若是採以體積較小的馬達型的氣體泵，則其損耗速度將更快、並會消耗更多的能源。

為了要便於一般人可經常性的監測自身的健康情形，且使監測裝置便於攜帶，目前市面上穿戴式之健康監測裝置與日俱增。但以市面上常見的穿戴式健康監測裝置來看，其通常採以光學偵測之方式來進行檢測，然而，此光學偵測之方式之精準度不高，故時常導致誤差值產生，而無法有效取得可信數據，如此一來，使用者無法取得自身健康的相關準確數據，容易造成判定上的誤差。

通常來說，欲感測一待測者之生理資訊，通常會如第1圖所示，選擇如頭部1a、心臟部位1b、手腕1c或是腳腕1d等位置進行監測，該等位置係為人體中最易感測到脈搏血壓以及心跳等資訊之位置，是以透過在這些位置進行感測，可快速且有效地瞭解到待測者的生理健康資訊。然而，如前所述，若是採以光學偵測的穿戴式健康 監測裝置，則會因為其精準度不高而導致難以採信其所檢測出來的數據資料，但若採用前述一般坊間可信度較高的血壓器或是其他測量儀器，則又因該等儀器之體積過於龐大，而無法達到輕、薄、可攜式之目標。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，可使個人健康監測裝置達到體積小、微型化、便於攜帶、省電、且精準度高之穿戴式裝置，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種採用壓電致動之微型氣體泵以感測生理資訊之穿戴式裝置，藉由壓電致動之微型氣體泵將氣體傳輸至氣囊，使氣囊充氣鼓脹，再透過設置於其相對位置之感測器感測穿戴使用者之生理資訊，俾解決習知技術之採用檢測儀器所具備之體積大、難以薄型化、無法達成可攜式之目的以及耗電等缺失，同時更解決另一習知技術所採用之光學偵測之健康監測裝置精準度不高之問題。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種穿戴式裝置，包括：一帶狀結構，具有一外表面及一內表面；一本體，連接設置於該帶狀結構之該外表面上，且具有一容置空間；一微型氣體泵，設置於該本體之該容置空間中；一氣囊，相對於該微型氣體泵而設置於該帶狀結構之該內表面，且與該微型氣體泵相連通；一驅動控制模組，設置於該本體之該容置空間中；以及一感測器，設置於驅動控制模組上，供與微型氣體泵相連接；其中，該驅動控制模組控制該微型氣體泵運作，使氣體由該微型氣體泵傳輸至該氣囊，該氣囊充氣鼓脹以固定穿戴使用者之一特定部位，並透過該感測器以感測穿戴使用者之一生理資訊，並將該生理資訊傳送至該驅動控制模組以進行生理資訊紀錄。

1a‧‧‧頭部

1b‧‧‧心臟部位

1c‧‧‧手腕

1d‧‧‧腳腕

2‧‧‧穿戴式裝置

20‧‧‧帶狀結構

200‧‧‧外表面

201‧‧‧內表面

21‧‧‧本體

22‧‧‧微型氣體泵

22A‧‧‧微型氣體傳輸裝置

22B‧‧‧微型閥門裝置

221‧‧‧進氣板

221a‧‧‧進氣孔

222‧‧‧共振片

223‧‧‧壓電致動器

223a‧‧‧懸浮板

223b‧‧‧壓電陶瓷板

224、2241、2242‧‧‧絕緣片

225‧‧‧導電片

226‧‧‧集氣板

226a‧‧‧容置空間

2277‧‧‧閥門片

228‧‧‧出口板

23‧‧‧氣囊

24‧‧‧感測器

25‧‧‧驅動控制模組

26‧‧‧傳輸模組

27‧‧‧螢幕

3‧‧‧外部裝置

第1圖為習知之待測者量測生理資訊之位置示意圖。

第2圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置之整體結構示意圖。

第3A圖為第2圖所示之穿戴式裝置之微型氣體泵之分解結構示意圖。

第3B圖為第3A圖所示之微型氣體泵之組合結構示意圖。

第4A圖為第2圖之側視示意圖。

第4B圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置之氣囊充氣鼓脹之示意圖。

第5圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置套戴於穿戴使用者之手腕上之示意圖。

第6圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置之架構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第2圖至第6圖，所示，本案之穿戴式裝置2係供以穿戴使用者配戴於其所需進行感測的特定部位，且該特定部位係可如第1圖所示，即為頭部1a、心臟部位1b、手腕1c、腳腕1d或是其他需欲進行感測之特定部位，並不以此為限。於本實施例中，穿戴式裝置2包含帶狀結構20、本體21、微型氣體泵22、氣囊23、感測器24、驅動控制模組25以及傳輸模組26，其中帶狀結構20具有外表面200及內表面201，且外表面200係相對於內表面201；本體21係連接設置於帶狀結構20之外表面200上，且其內部具有容置空間(未圖示)；微型氣體泵22、驅動控制模組25以及傳輸模組26設置於本體21之容置空間中；氣囊23相對於微型氣體泵22而設置於帶狀結構20之內表面201，且與微型氣體泵22相連通；驅動控制模組25亦同樣設置於本體21之容置空間210中，可控制微型氣體泵22運作，使氣體經由微型氣體泵22傳輸至氣囊23，而使氣囊23充氣鼓脹以壓迫穿戴使用者所穿戴之特定部位；而感測器24設置於驅動控制模組25上，供與微型氣體泵22之出口端(未圖式)相連接，以作為感測穿戴使用者之生理資訊之用，並可將該等生理資訊傳送至驅動控制模組25中，以進行紀錄。

請參閱第2圖，於本實施例中，穿戴式裝置2之帶狀結構20係可為軟性或是硬性材質所構成之環形帶狀結構，例如可為矽膠材質、塑膠材質、織帶材質、毛巾材質、皮件材質、金屬材質或是其他可運用之相關材質，並不以此為限，其主要用以環繞套設於穿戴使用者之特定部位上，例如：手腕或是腳腕，但不以此為限。當然，帶狀結構20之長度亦不以此為限，於一些實施例中，帶狀結構20亦可為採以較長之織帶材質或是毛巾材質所構成之套帶，藉以套戴於穿戴使用者之頭部；又或者是，於另一些實施例中，帶狀結構20亦可為採以較長之塑膠材質之輔助固定帶，藉以環繞穿戴於穿戴使用者之胸部區域，以監控穿戴使用者心臟部位之生理資訊。至於帶狀結構20兩端之連接方式可採以魔鬼氈之黏貼方式、或是以凸凹對接之扣接方式、或是採以一般錶帶常用的扣接環之形式，甚至於其亦可為一體成型之環狀結構等，其連接方式係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。

穿戴式裝置2之帶狀結構20除了用以供環繞套設於穿戴使用者之特定部位上之外，其更用以承載本體21，如前所述，本體21係連接設置於帶狀結構20之外表面200上，然其連接設置之方式係可為一體成型、或是額外扣設於帶狀結構20之上，均不以此為限。於本實施例中，本體21係為一方型中空之框體結構，且其輪廓大致上小於或等於帶狀結構20之寬度，但其形態及大小並不以此為限，其係可依照實際施作情形而任施調整。本體21之容置空間主要供微型氣體泵22(如第3B圖所示)及驅動控制模組25容設於其中。

又請參閱第2圖，本實施例中，穿戴式裝置2更可包含螢幕27，用以對應設置於微型氣體泵22之上，以用於顯示一資訊，但不以此為限；當然，於另一些實施例中，穿戴裝置2亦可透過另一蓋體(未圖示)以覆蓋於微型氣體泵22上，且不以前述之螢幕27為限。且於本實施例中，螢幕27係可為但不限為觸控式螢幕，供穿戴使用者可觸控螢幕27以選擇所欲顯示之資訊，然該等資訊係可包含穿戴使用者之生理資訊、時間資訊、來電顯示資訊…等之至少其中之一。

請同時參閱第3A圖及第3B圖，第3A圖為第2圖所示之穿戴式裝置 之微型氣體泵之分解結構示意圖，第3B圖為第3A圖所示之微型氣體泵之組合結構示意圖。於本實施例中，微型氣體泵22係為一壓電致動之微型氣壓動力裝置，但不以此為限。且以本實施例為例，微型氣體泵22係由微型氣體傳輸裝置22A及微型閥門裝置22B共同組合而成，其中微型氣體傳輸裝置22A具有進氣板221、共振片222、壓電致動器223、絕緣片224、導電片225等結構，其係將壓電致動器223對應於共振片222而設置，並使進氣板221、共振片222、壓電致動器223、絕緣片2241、導電片225及另一絕緣片2242等依序堆疊設置，且該壓電致動器223係由一懸浮板223a以及一壓電陶瓷板223b組裝而成；以及微型閥門裝置22B則由集氣板26、閥門片27以及出口板28等依序堆疊組裝而成，但不以此為限。且於本實施例中，如第3A圖所示，集氣板226不僅為單一的板件結構，亦可為周緣具有側壁之框體結構，且由該周緣所構成之側壁與其底部之板件共同定義出一容置空間226a，故當本案之微型氣壓動力裝置22組裝完成後，則其正面示意圖會如第3B圖所示，可見該微型氣體傳輸裝置22A係容設於集氣板226之容置空間226a中，且其下係與閥門片227及出口板228堆疊而成。藉由此微型氣體傳輸裝置22A以及微型閥門裝置22B之組裝設置，以使氣體自微型氣體傳輸裝置22A之進氣板221上之至少一進氣孔221a進氣，並透過壓電致動器223之作動，而流經多個壓力腔室(未圖示)，並向下傳輸，進而可使氣體於微型閥門裝置22B內單向流動，並將壓力蓄積於與微型閥門裝置22B之出口端相連之氣囊23(如第4B圖所示)中，以進行集壓作業，且當需進行卸壓時，則調控微型氣體傳輸裝置22A之輸出量，使氣體經由微型閥門裝置22B之出口板228上的卸壓孔(未圖示)而排出，以進行卸壓。

請同時參閱第4A圖及第4B圖，第4A圖為第2圖之側視示意圖，第4B圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置之氣囊充氣鼓脹之示意圖。如第4A圖及第4B圖所示，於本實施例中，帶狀結構20相對於本體21之內表面201更可具有容收部(未圖示)，用以容收該氣囊23，且該容收部係與本體21之容置空間相連通，但不以此為限，是以，當微型氣體泵22未作動時，則穿戴式裝置2之側視示意圖會如第4A圖所示，其僅可 見帶狀結構20及本體21，而不會看到容收於容收部之氣囊23，然而，當微型氣體泵22受驅動作動後，氣體會由微型氣體泵22之出口端傳送至氣囊23內，使氣囊23充氣而向外鼓脹，即如第4B圖所示。

請參閱第5圖，第5圖為本案較佳實施例之穿戴式裝置套戴於穿戴使用者之手腕上之示意圖。如圖所示，當本案之穿戴式裝置2套戴於穿戴使用者之手腕上時，其即如第5圖所示，當驅動控制模組25控制驅動微型氣體泵22運作時，微型氣體泵22會將氣體由其出口端傳輸至氣囊23，使氣囊23充氣鼓脹以固定穿戴使用者之手腕內側，此時，再透過設置於驅動控制模組25上之感測器24直接感測微型氣體泵22之氣壓變化而計算穿戴使用者之生理資訊，再藉由驅動控制模組25以進行生理資訊紀錄。且於本實施例中，生理資訊係為脈搏血壓以及心跳…等數據，但不以此為限。

請參閱第6圖，如圖所示，於本實施例中，更可具備傳輸模組26，但不以此為限。傳輸模組26亦可設置於驅動控制模組25上，用以將前述量測到的穿戴使用者之生理資訊傳送至外部裝置3中，以進行更進一步的分析統計，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形，然其所設置之位置並不以此為限，其係可依照實際施作情形而任施變化。於一些實施例中，傳輸模組26係可為有線傳輸模組，例如包含USB、mini-USB或是micro-USB，但不以此為限；而於另一些實施例中，傳輸模組亦可為無線傳輸模組，例如可為Wi-Fi模組、藍芽模組、無線射頻辨識模組(RadioFrequencyIdentification，RFID)或是近場通訊模組Near Field Communication，NFC)，但亦不以此為限；且傳輸模組26更可同時包含有線傳輸模組及無線傳輸模組，且其資料傳輸型態係可依照實際施作情形而任施變化，凡可將儲存於驅動控制模組25內之穿戴使用者之生理資訊傳送至外部裝置3之實施態樣均在本案之保護範圍內，不另行贅述。又於本實施例中，外部裝置3係可為但不限為雲端系統、可攜式裝置、電腦系統…等，該等外部裝置3主要係接收本案之穿戴式裝置所傳送之穿戴使用者之生理資訊，並可透過一程式以對該等資訊進行進一步之分析比對，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形。

請續參閱第6圖並同時參照第2圖，如圖所示，當本案之穿戴式裝置2進行 感測時，主要係透過驅動控制模組25以控制並驅動該採以壓電致動之微型氣體泵22，使微型氣體泵22將氣體傳輸至氣囊23，使氣囊23充氣鼓脹以壓迫穿戴使用者所穿戴之特定位置，此時，再透過感測器24以感測穿戴使用者之生理資訊，於一些實施例中，螢幕27係可直接顯示其所感測到的生理資訊，於另一些實施例中，更可透過傳輸模組26以將感測到的生理資訊傳送至外部裝置3，以進行更進一步之解析。

綜上所述，本案所提供之穿戴式裝置，主要藉由壓電致動之微型氣體泵將氣體傳輸至氣囊中，再透過感測器以感測穿戴使用者之生理資訊，並將該等生理資訊再傳送至驅動控制模組，並可進一步透過傳輸模組將該等生理資訊傳輸至外部裝置、或是由螢幕直接顯示該等生理資訊，藉此可達到精準量測之功效，除此之外，更可使穿戴式裝置達到體積小、重量輕、便於使用者攜帶、以及節能省電之功效。因此，本案採用壓電致動之微型氣體泵之穿戴式裝置極具產業利用價值，爰依法提出申請。

縱使本發明已由上述實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Claims (8)

1. 一種穿戴式裝置，包括：一帶狀結構，具有一外表面及一內表面；一本體，連接設置於該帶狀結構之該外表面上，且具有一容置空間；一微型氣體泵，設置於該本體之該容置空間中，該微型氣體泵係為一壓電致動之微型氣壓動力裝置，且該微型氣壓動力裝置包含一微型氣體傳輸裝置及一微型閥門裝置，當氣體自該微型氣體傳輸裝置傳輸至該微型閥門裝置內，俾進行集壓或卸壓作業；一氣囊，相對於該微型氣體泵而設置於該帶狀結構之該內表面，且與該微型氣體泵相連通；一驅動控制模組，設置於該本體之該容置空間中；以及一感測器，設置於驅動控制模組上，供與該微型氣體泵相連接；其中，該驅動控制模組控制該微型氣體泵運作，使氣體由該微型氣體泵傳輸至該氣囊，該氣囊充氣鼓脹以固定穿戴使用者之一特定部位，並透過該感測器以感測穿戴使用者之一生理資訊，並將該生理資訊傳送至該驅動控制模組以進行生理資訊紀錄。
2. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該微型氣體傳輸裝置包括依序堆疊設置一進氣板、一共振片以及一壓電致動器，其中該壓電致動器受驅動時，氣體由該進氣板進入，流經多個壓力腔室，並向下傳輸，進而可使氣體於該微型閥門裝置內單向流動，且該微型閥門裝置包括依序堆疊設置一集氣板、一閥門片以及一出口板，該出口板之一出口端係與該氣囊相連通；當氣體自該微型氣體傳輸裝置傳輸至該微型閥門裝置內，係透過該出口板之該出口端以輸送至該氣囊中進行集壓作業，或是透過該出口板之一洩壓孔進行洩壓作業。
3. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該穿戴式裝置更具有一傳輸模組，其設置於該驅動控制模組上，用以將穿戴使用者之該生理資訊傳送至一外部裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之穿戴式裝置，其中該傳輸模組係為一有線傳輸模組及一無線傳輸模組之至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第4項所述之穿戴式裝置，其中該有線傳輸模組係為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一，且該無線傳輸模組係為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一。
6. 如申請專利範圍第3項所述之穿戴式裝置，其中該外部裝置係為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統等至少其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該穿戴式裝置更包含一螢幕，藉以顯示一資訊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之穿戴式裝置，其中該資訊包含穿戴使用者之該生理資訊、一時間資訊、一來電顯示資訊等至少其中之一。