TWI740667B

TWI740667B - 壓力感應結構

Info

Publication number: TWI740667B
Application number: TW109134037A
Authority: TW
Inventors: 陳俊亦; 李岳穆; 王娟瑜
Original assignee: 行政院原子能委員會核能研究所
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202214183A

Abstract

本發明係為一種壓力感應結構，其包含一墊體以及一第一壓力感應件，其中，該墊體係包含一第一凹槽，該第一凹槽係設置於該墊體之一第一面，該第一壓力感應件係設置於該第一凹槽內，該第一壓力感應件其係包含一光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第一發光二極體及一第一光敏電阻，其中，當該光學矽膠產生形變時，隨著形變之變化該第一光敏電阻係接收該第一發光二極體之光強度產生之電阻值也隨之變化。

Description

壓力感應結構

本發明係關於一種結構，特別是一種壓力感應結構。

現代人總會使用到許多讓自己更好走路的鞋墊、或者讓工作久坐時更舒適之坐墊，但是以鞋墊來說，有分成很多種的功能，如：

1. 防止腳掌於鞋內滑動：鞋子的鞋子床是平的，但是使用者的腳卻是有曲度的，於走路之時候腳掌就會再鞋子裡面滑動，讓使用者在走路的時候，會在每走一次都會多花一點力氣，增加長途步行時受傷的可能性，因此透過鞋墊，可以讓使用者的腳與鞋子契合，不使與走路時受傷。

2. 提高承托，增加走路步伐的穩定度：有些鞋子內的鞋墊，加有後跟承托杯的鞋墊，使步行時降低後腳跟著地時之擺動，從而減低疲勞及減低創傷的機會。

3. 吸震：吸震鞋墊有兩種，一種是運用硬式的杯形後跟托，因為人類後跟的肥厚肌肉就是一個天然的吸震機能，只要配合一個合適弧度的硬膠托，便可以發揮出良好的吸震功能，適用於一些步伐穩定而持久的活動，如劍擊、勁步、遠足等。而另一類是援助其他軟性材料，如Gel、氣墊來吸收足跟著地時的衝擊力，適用於跑步、籃球等高跑跳動作。

4. 矯正步行及站立姿勢：有不少人因天生及其他因素，在站立時脊椎與腿骨並不能百分百垂直，或是在步行時步履左搖右擺，長期之下引起各種骨骼及關節的創傷，借助矯形鞋墊可以糾正步行及站立時之姿勢，從而減低創傷。

但現在市面上的矯正步行及站立姿勢之腳墊，通常都僅能做到初步的矯正，但在長期使用上，卻還是會因為使用者走路姿勢的不同，會使腳墊造成不同形狀的磨損，但卻無法讓使用者了解到如何正確走路，才可以正確的矯正自己的走路姿勢及態樣。

為此，如何讓使用者在使用腳墊、鞋墊或座椅椅墊時，可以有效了解自己的姿勢態樣，並透過上述了解自己的姿勢態樣來矯正自己的坐姿、站姿的方法，為本領域技術人員所欲解決的問題。

本發明之一目的，在於提供一種壓力感應結構，其係透過發光二極體及光敏電阻之間感應電阻變化，讓使用者可以了解自己的走路或坐下時的姿態，使自己可以調整並矯正為正確之姿勢。

針對上述之目的，本發明提供一種壓力感應結構，其包含一墊體，其係包含一第一凹槽，該第一凹槽係設置於該墊體之一第一面；以及一第一壓力感應件，其係設置於該第一凹槽內，該第一壓力感應件其係包含一光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第一發光二極體及一第一光敏電阻；其中，當該光學矽膠產生形變時，隨著形變之變化該第一光敏電阻係接收該第一發光二極體之光強度產生之電阻值也隨之變化。

本發明提供一實施例，更包含一第二凹槽，其係設置於該第一面，一第二壓力感應件設置於該第二凹槽內，該第二壓力感應件其係包含該光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第二發光二極體及一第二光敏電阻。

本發明提供一實施例，更包含一第三凹槽，其係設置於該第一面，一第三壓力感應件設置於該第三凹槽內，該第三壓力感應件包含該光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第三發光二極體及一第三光敏電阻。

本發明提供一實施例，其中該光學矽膠係使用聚二甲基矽氧烷(Polydimethhylsiloxane，PDMS)

本發明提供一實施例，其中該第一壓力感應件、該第二壓力感應件及該第三壓力感應件形成一平面，其係用以感應一受體施一力之施壓平均。

本發明提供一實施例，包含一凸點結構，其係設置於該墊體之一第二面。

本發明提供一實施例，其中該凸點結構具有一曲率半徑。

本發明提供一實施例，其中該曲率半徑係介於10 mm至23 mm之間。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

習知市面上的矯正步行及站立姿勢之腳墊，通常都僅能做到初步的矯正，但在長期使用上，卻還是會因為使用者走路姿勢的不同，會使腳墊造成不同形狀的磨損，但卻無法讓使用者了解到如何正確走路，才可以正確的矯正自己的走路姿勢及態樣。

本發明改良一種壓力感應結構，其係透過發光二極體及光敏電阻之間感應電阻變化，讓使用者可以了解自己的走路或坐下時的姿態，使自己可以調整並矯正為正確之姿勢。

在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。

首先，請參閱第1圖，其為本發明之一實施例之裝置示意圖。

如圖所示，本實施例係為一種壓力感應結構，其包含一墊體10以及一第一壓力感應件20，其中，該墊體10係包含一第一凹槽102及，該第一凹槽102係設置於該墊體10之一第一面P1，該第一壓力感應件20係設置於該第一凹槽102內，請一併參考第2A圖，其為本發明之一實施例之第一壓力感應件之結構示意圖，如圖所示，該第一壓力感應件20其係包含一光學矽膠22，於該光學矽膠22之兩側分別對應埋設一第一發光二極體24及一第一光敏電阻26；其中，當該光學矽膠22產生形變時，隨著形變之變化該第一光敏電阻26係接收該第一發光二極體24之光強度產生之電阻值也隨之變化。

其中，上述之該光學矽膠22係使用聚二甲基矽氧烷(Polydimethhylsiloxane，PDMS)，該光學矽膠22於室溫放置48小時或是於烘箱中以150℃烘烤10分鐘。

更進一步，本實施例中更包含一第二凹槽104內，其係設置於該第一面P1 ，一第二壓力感應件30設置於該第二凹槽104內，該第二壓力感應件30其係包含該光學矽膠22，於該光學矽膠22之兩側分別對應埋設一第二發光二極體及一第二光敏電阻(上述元件因同於第一壓力感應件之元件，故未圖示)。

另外，本實施例中更進一步包含一第三凹槽106，其係設置於該第一面P1，一第三壓力感應件40設置於該第三凹槽106內，該第三壓力感應件40其係包含該光學矽膠22，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第三發光二極體及一第三光敏電阻(上述元件因同於第一壓力感應件之元件，故未圖示)，其中，該第一壓力感應件20、該第二壓力感應件30及該第三壓力感應件40形成一平面90，其係用以感應一受體(未圖示)施一力之施壓平均。

本實施例中光敏電阻之數據計算方式，係透過將該第一光敏電阻26(此處以第一壓力感應件20為計算說明)，與一個750Ω(其他阻值也可以)串聯形成光強度偵測器，並於電路兩端施加5V之固定直流電壓，因該第一光敏電阻26的電阻值(R _L)隨受光照強度增加而降低，此時該第一光敏電阻26的分壓值(V _L)亦隨之降低，所以藉由量測光敏電阻的分壓值即可回推此時光敏電阻的受光強度。詳細公式推導參考公式(1)、公式(2)。

(1)

(2)

本實施例中透過由該第一壓力感應件20、該第二壓力感應件30及該第三壓力感應件40形成之該平面90，可以了解到使用者在使用本發明之壓力感應結構時受力較重的方向，因此透過此裝置可以建議使用者該如何矯正姿勢並且可以透過後續的持續使用來追蹤矯正之效果。

而本發明之壓力感應裝置，係透過該第一壓力感應件20、該第二壓力感應件30及該第三壓力感應件40內的該光學矽膠22受壓時，會產生形變使該光學矽膠22的截面積變小，請參閱第2B圖，其為本發明之一實施例之第一壓力感應件之作動示意圖，如圖所示，如此一來會導致由該第一發光二極體24、該第二發光二極體及該第三發光二極體所發出之光強度傳遞到該第一光敏電阻26、該第二光敏電阻及該第三光敏電阻的光強度變弱，而使該第一光敏電阻26、該第二光敏電阻及該第三光敏電阻所傳遞到一第一電子裝置80之一第一電阻訊號72、一第二電阻訊號74及一第三電阻訊號76參數上昇，透過此種方式來確定使用者著力點。

接續上述，本發明之壓力感應裝置更包含一凸點結構60 ，其係設置於該墊體10之一第二面P2，該凸點結構60具有一曲率半徑(未圖示)，該曲率半徑係介於10 mm至23 mm之間。

另外，為了使本發明之具有該凸點結構60之該墊體10與無凸點結構60之該墊體10在壓力檢測之差異，因此進行壓力實驗，實驗中分為對照組以及實驗組，實驗條件如下所述：

對照組：無凸點結構之墊體。

實驗組：具有凸點結構之墊體。

對照組之實驗結果如下表1。表1 未使用凸點結構之墊體之壓力測試結果

壓力(Kg)	5	10	15	20	25
電壓(V)	0.664	0.661	0.66	0.657	0.655

實驗組之實驗結果如下表2。表2 未使用凸點結構之墊體之壓力測試結果

壓力(Kg)	5	10	15	20	25
電壓(V)	0.652	0.664	0.637	0.631	0.627

透過表1及表2可以獲得第4圖，其為本發明之一實施力之凸點結構壓力測試結果示意圖，本實驗係透過Arduino控制板來讀取電壓值，透過結果中可以發現，有該凸點結構60之該墊體10較沒該凸點結構60之該墊體10有著較好的壓力靈敏感應度。

另外為使本發明之裝置之方式更明示，因此在此舉一實施例，當該凸點結構60感受到一受體(如第2B圖之箭頭)之重量時，使該光學矽膠22產生形變(如第2B圖所示)，透過該凸點結構60(該第二面P2)將所承受之力傳遞至該第一凹槽102、該第二凹槽104及該第三凹槽106所在之該第一面P1，使該第一凹槽102內之該第一壓力感應件20產生該第一電阻訊號72、該第二凹槽104內之該第二壓力感應件30產生該第二電阻訊號74及該第三凹槽106內之該第三壓力感應件40產生該第三電阻訊號76，並將該第一電阻訊號72、該第二電阻訊號74及該第三電阻訊號76回傳至該電子裝置80，透過該電子裝置80計算出由該第一壓力感應件20、該第二壓力感應件30及該第三壓力感應件40形成該平面分別之接受的壓力，在得知該受體之壓力偏向，更進一步來說，本發明之壓力感應結構，係可運用於鞋墊、坐墊等與身體可產生碰觸，並產生壓力之物件上。

以上所述之實施例，本發明係為一種壓力感應結構，其係透過發光二極體及光敏電阻之間感應電阻變化，讓使用者可以了解自己的走路或坐下時的姿態，使自己可以調整並矯正為正確之姿勢。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:墊體 102:第一凹槽 104:第二凹槽 106:第三凹槽 20:第一壓力感應件 22:光學矽膠 24:第一發光二極體 26:第一光敏電阻 30:第二壓力感應件 40:第三壓力感應件 60:凸點結構 72:第一電阻訊號 74:第二電阻訊號 76:第三電阻訊號 80:電子裝置 90:平面 P1:第一面 P2:第二面

第1圖：其為本發明之一實施例之裝置示意圖；第2A圖：其為本發明之一實施例之第一壓力感應件之結構示意圖；第2B圖：其為本發明之一實施例之第一壓力感應件之作動示意圖；第3圖：其為本發明之一實施例之凸點結構示意圖；以及第4圖：其為本發明之一實施力之凸點結構壓力測試結果示意圖。

10:墊體

102:第一凹槽

104:第二凹槽

106:第三凹槽

20:第一壓力感應件

30:第二壓力感應件

40:第三壓力感應件

72:第一電阻訊號

74:第二電阻訊號

76:第三電阻訊號

80:電子裝置

90:平面

Claims

一種壓力感應結構，其包含：一墊體，其係包含一第一凹槽，該第一凹槽係設置於該墊體之一第一面；一第一壓力感應件，其係設置於該第一凹槽內，該第一壓力感應件其係包含一光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第一發光二極體及一第一光敏電阻；以及一凸點結構，其係設置於該墊體之一第二面；其中，當該光學矽膠產生形變時，隨著形變之變化該第一光敏電阻係接收該第一發光二極體之光強度產生之電阻值也隨之變化。
如請求項1所述之壓力感應結構，更包含一第二凹槽，其係設置於該第一面，一第二壓力感應件設置於該第二凹槽內，該第二壓力感應件其係包含該光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第二發光二極體及一第二光敏電阻。
如請求項2所述之壓力感應結構，更包含一第三凹槽，其係設置於該第一面，一第三壓力感應件設置於該第三凹槽內，該第三壓力感應件包含該光學矽膠，於該光學矽膠之兩側分別對應埋設一第三發光二極體及一第三光敏電阻。
如請求項1所述之壓力感應結構，其中該光學矽膠係使用聚二甲基矽氧烷(Polydimethhylsiloxane，PDMS)。
如請求項3所述之壓力感應結構，其中該第一壓力感應件、該第二壓力感應件及該第三壓力感應件形成一平面，其係用以感應一受體施一力之施壓平均。
如請求項1所述之壓力感應結構，其中該凸點結構具有一曲率半徑。
如請求項6所述之壓力感應結構，其中該曲率半徑係介於10mm至23mm之間。