TWI779817B - 寵物冷暖恆溫墊及監測寵物健康狀態的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種寵物冷暖恆溫墊裝置，以及自動監測其健康狀態的創新方法，特別是關於一種利用在軟墊上可以設定寵物喜愛的適合溫度，讓寵物可以在冬天時保持溫暖、夏天時保持涼快之下，獲得健康快樂的休息；另外，更藉由這個恆溫墊，可以誘導寵物主動喜愛在此恆溫墊上休息，並因此能順利收集到該寵物長時間的體重變化，透過手機上的推算引擎分析之後，能夠判斷出該寵物的健康狀態，或更進一步將相關資料上傳至雲端伺服器，並透過雲端伺服器上大數據及深度學習之技術協助，自動關聯推測出其未來健康狀態的一種新穎裝置與方法。

Description

寵物冷暖恆溫墊及監測寵物健康狀態的方法

本發明係有關於一種可以讓動物在上面休息或睡眠的自動冷暖恆溫墊，特別是關於一種能自動收集長時間寵物之體重變化，來判斷出寵物健康狀態的一種技術，且更進一步能將相關資料上傳至雲端伺服器，透過共享大數據平台及人工智慧的深度學習技術，關聯推測出其健康狀態的一種新穎裝置與方法。

由於寵物在夏天炎熱的天氣下，或冬天寒冷的氣候中，都經常需要飼主特別的照顧，例如在冬天時幫它們加上衣服，或甚至在夏天時需要幫它們打開冷氣消除炎熱狀況，因此市面上有許多幫寵物加溫的產品出現，但是卻很少見到幫寵物降溫的相關產品，且更少見到寵物與恆溫環境的相關文獻，其中，寵物對於恆溫的需求，並非和一般人類一樣，因此不能用一般定溫的方法來滿足寵物恆溫的需求。

另外，寵物無法表達其身體之不適狀況，飼主不易於日常生活中，即時得知寵物的健康狀態，因此若想了解所飼養的寵物之健康情況，往往需要藉由獸醫實際進行診斷才能得知，而一旦其健康出問題送至診所時，卻經常已是進入較嚴重情況且難以醫治的程度了。

也就是說，雖然可以透過定期檢驗方式，來得知寵物的健康狀況，但是每次檢驗都要將寵物送到動物醫院才有結果，非常的花錢也浪費時間，且直到現今仍然沒有一種可以在自己家中，即可日常性地獲得寵物初步健康狀態的裝置或方法出現，因此，如何在快速有效且成本低廉下，隨時能掌握寵物明確的健康狀態，即成為本領域專家所欲解決的問題。

有鑒於此，本發明提供一種特別可以利用寵物喜歡舒適溫度的習慣，設計出一種冷暖恆溫的寵物墊，讓寵物可以自動自發的養成習慣在這寵物墊上休息或睡眠，更特別的是，本發明將一個寵物的體重計放在這個寵物墊下面，因此可以隨時偵測到寵物的體重變化，藉由這個體重的變化量，就可以大致推算出寵物目前的健康狀態，且更進一步可藉由人工智慧的神經網路或深度學習等大數據之相關技術，來更準確指出寵物當前的健康情況。

根據研究發現，動物與人類一樣，當身體出現狀況時，體重會有明顯的變化，另外，許多人覺得動物胖嘟嘟的很可愛，但其實寵物和人一樣，過胖或過瘦，都會對健康造成許多負擔與威脅，維持健康體態才是照顧動物的根本之道，如果狗狗、貓咪過胖，必須從調整飲食、適度運動雙管齊下，並諮詢醫師搭配體重管理計畫，幫助動物擺脫肥胖危機。

因此雖然飼主都很想知道自己養的寵物每天的體重變化，但是，對於一般動物而言，測量體重是一件困難的事，因為動物不會乖乖的站在體重計上讓你去測量，反而會動來動去，造成飼主的困擾，然而，動物在休息和睡眠時，是最安靜的時候，如果在這個時候，我們去測量它的 體重，那是最恰當的時候了。另外，記錄寵物體重也是一件很煩人的事，因為每天都要做這個繁瑣的小事，飼主們也會經常因為忘記了，而變成沒有完整的寵物體重紀錄。

因此本發明提出了一種創新的裝置與方法，除了可以自動記錄寵物的體重變化以外，更可以利用這個體重的變化，來推算出動物目前的大致健康狀態，另外，也透過AIoT的環境與設備，將這些數據連上雲端伺服器，尤其是本發明利用了重量感測單元加上震動傳感器，因此可以記錄到寵物在墊子上休息或睡眠時的各項細微震動參數，而在此之前，市面上和研究文獻之前案中，都沒有這樣能夠利用動物體重和細微震動參數等雙重效果的數據，來進行寵物健康預測的，對於寵物的健康來說，這樣的架構之下，將可以提供對寵物更精準、更全面的健康防護。

首先，當寵物進入該寵物墊上時，於每一時間間格裡，重量感測單元會自動採集該寵物重量，包含該細微震動參數。接著，飼主的手機就會出現該寵物的體重曲線變化，而由於短時間內體重的變化不是很明顯，但是一段時間之後，該曲線就會產生不同的變化，顯示出該寵物的生長曲線或衰老曲線，或因為疾病因素，體重出現明顯的不規則變化，此時，飼主的手機就會有警訊出現，提醒建議飼主將寵物送至動物醫院診治。另外，手機或雲端伺服器內的程式，可自動將該寵物之資料輸入至一個推算引擎，在這個雲端裡面經過無數次的神經網路模型訓練後，結合共享平台上的所有飼主提供的大數據，這個推算引擎會變得愈來愈聰明，也會愈來愈準確，因此之後，只要飼主持續使用這種架構下的寵物墊，手機上就會不斷地即時顯示出目前寵物的健康狀態。

為讓本發明的各部技術特徵和優點能更明顯易懂，以下透過實施方式與實施例，並配合所附圖式作詳細之說明。

1:寵物墊

2:底座

3:恆溫單元

4:重量感測單元

5:壓力傳感器

6:顯示器

7:均熱板

8:顯示窗

9:控制器

10:開關

11:電源

12:散熱孔

13:晶片讀取模組

14:無線模組

15:數位裝置

16:網路

17:APP套件

18:雲端伺服器

20:寵物

21:動物晶片

22:識別碼

23:寵物重量

24:日期時間

25:細微震動參數

30:推算引擎

31:健康狀態

50:捲積神經網路

51:寵物年齡

52:時間間隔

53:體重變化量

100:監測寵物健康狀態的方法

110~150:步驟

第1圖係本發明主要模組之立體分解圖；

第2圖係本發明組合完成之外觀示意圖；

第3圖係本發明透過晶片獲得動物識別碼之實施例圖；

第4圖係本發明具有網路及細微震動參數之示意圖；

第5圖係本發明連結手機及雲端伺服器之示意圖；

第6圖係本發明監測寵物健康狀態方法之流程圖；

第7圖係本發明利用卷積神經網路訓練及預測之實施例圖。

請參閱第1及第3圖所示，本發明為一種寵物冷暖恆溫墊，包含有一寵物墊1、一底座2、一恆溫單元3、一重量感測單元4、及一控制器9所構成，該寵物墊1係提供寵物20可以休息或睡眠之用，該寵物墊1與該底座2之間可設有卡扣或結合的機構，以方便拆裝，因此該寵物墊1也可以是磁性的貼合物、或魔術沾之類的材質布料所製成，主要是要讓寵物在上面可以有柔軟舒適感，而考慮到寵物經常會有便溺的行為，因此寵物墊1是設計成可以拆下來清潔或更換的方式。該底座2設置於該寵物墊1下方，可以是一個薄型的盒狀結構，在該底座2內可裝設有一恆溫單元3，該恆溫單元3設於該底座2內，可位於該寵物墊1之下方，可以由熱電致冷晶片、或傳統壓縮機、或由熱泵技術來達成其冷暖能力。該重量感測單元4可位於該底座2內，其可透過至少一個設於該底座2的支點上之壓力傳感器5，來獲取承載 物之壓力值，在加總之後，可轉換出在寵物墊1上面的寵物20之重量，並傳送給該控制器9，該控制器9可以依據收到重量來判斷，當有寵物20在上面時，就可自動打開該恆溫單元3之電源供應，當沒有寵物20在上面時，即可自動關閉該恆溫單元3之電源供應，以節省能源；另一方面，該重量感測單元4並可自動定時將寵物20的重量及其量測的日期與時間等資料，都紀錄於該控制器9上，該控制器9係以電性連結於該恆溫單元3及該重量感測單元4，藉由設定之溫度，該控制器9可自動調節進行製冷與製熱，在該控制器9的程序控制之下，該寵物墊1即可保持一定恆溫，此溫度可為該寵物20最喜愛之溫度，而由於一般動物都會憑其本能跑到感覺最舒適的地方去休息，例如冬天溫暖的軟墊，或夏天涼爽的墊子上，因此該寵物墊1將可吸引寵物20主動到上面休息，同時藉由該重量感測單元4，即可順勢監測該寵物20於各時間之重量變化，當寵物重量出現不合常規之變化時，該控制器9即可發出警訊通知用戶。

在該寵物墊1的上方，可以設有一個顯示窗8，可以看到設於該底座2的顯示器6上之圖文資訊，因此該寵物20的體重即可顯示在該顯示窗8上，另外，也可方便看到該控制器9所發出的各項訊息。

由於該恆溫單元3的冷暖面板之接觸面積，通常會小於該寵物墊1的面積，為了防止熱源中心會有朝向四周溫度遞升或遞減的效應，造成在該寵物墊1上局部冷熱不一情況，因此在該底座2與該寵物墊1之間，可以設有一個均熱板7，利用導熱係數高的面板材料，可將該恆溫單元3所發出之冷源或熱源，快速平均傳導至該均熱板7之各處，使得其上之該寵物墊1平面各處，都可以保持相似的均溫，另外，在該底座的四周，可以設有至 少一個以上的散熱孔12，可將製冷或製熱時所產生的熱能，藉由空氣傳導或風扇方式，將熱量排放到外部。

其中該重量感測單元4可以內建有偵測微量震動的軟硬體模組，或是藉由一個震動傳感器的方式，當施加於該寵物墊1上之細微震動產生時，該重量感測單元4也可以記錄該細微震動參數25，並傳送給該控制器9，如此一來，除了記錄重量以外，也可以記錄寵物20在墊子上休息時的各項細微震動資料，包括呼吸、心跳、或抖動的參數都可以分析出來，因此將可以協助判斷更精準的寵物健康狀態。

在該底座2內或該寵物墊1下方，可設有一晶片讀取模組13，該晶片讀取模組13可自動讀取寵物身上之一動物晶片21，因此當寵物20俯臥在該寵物墊1上休息或睡眠時，該晶片讀取模組13即可獲得該寵物20之唯一識別碼22，並傳送至該控制器9，以分辨出多隻寵物並做出正確記錄。其中該電源11可為市電供應之電力，提供各單元所需，或當市電供應斷電時，亦可由內建的電池來輔助供應電力。

如第4至第5圖所示，其中該底座2內可設有一無線模組14，可連結至一數位裝置15或網路16，該網路16可包含WIFI或藍芽等無線通訊協議，且可連結至網際網路，該數位裝置15可包含有手機、平板、或筆記電腦等，因此可將該重量感測單元4所定時量測之寵物重量23、日期時間24、或該寵物20之識別碼22，透過該控制器9及該無線模組14之處理，上傳至該數位裝置15或一雲端伺服器18內，其中，該數位裝置15內可設有一APP套件17，可當作本裝置的一個遙控器，可以開關電源、也可以設定溫度，可以手動輸入該寵物20之識別碼22、或設定該寵物20之基本資料、或設定 量測的不同時間間隔等；或查詢各日期時間24之寵物重量23、或查詢寵物之健康狀態31等，且當手機每次連上該無線模組14時，都會自動將控制器9內暫存的資料，與手機或雲端伺服器18等記憶體資料，再次相互更新，其中，該寵物20之基本資料中至少包括有寵物之種類及寵物之年齡。另外，該恆溫單元3之溫度設定，也可以是一種針對不同寵物的動態適溫調整，例如，可以設定為一種舒眠模式，就是當該重量感測單元4偵測震動，發現到寵物20已進入睡眠狀況時，該控制器9可以自動調高或調低一些溫度，讓寵物20能更舒服好眠，且本發明可不限於此。

由於每種動物在不同年齡下，其正常的體重變化量都有一定的範圍，因此在該雲端伺服器18或該APP套件17內，可設有一推算引擎30，該推算引擎30可為一軟體程式，或是一個類神經網路模型，可以藉由該寵物重量23於不同的時間間隔下之變化量，按照其年齡及物種，來推算出該寵物20的健康狀態31。另外，推算引擎30也可以計算該細微震動參數25，以及其變化量，同樣也可以更精準的輔助推算出該寵物20的健康狀態31。

如第6至第7圖所示，其是依據本發明之一實施例繪製的監測寵物健康狀態的方法，為本發明的另一個技術特點，本實施例的方法可由第1至第5圖的寵物冷暖恆溫墊執行，首先，在(步驟110)中，當寵物20進入該寵物墊1上時，於每一時間間格52裡自動採集該寵物重量23，包含該細微震動參數25。接著，該雲端伺服器18或該APP套件，可將該寵物20之基本資料、各日期時間24之寵物重量23、各日期時間24之細微震動參數25，輸入至一前處理程式，如(步驟120)所示。接著(步驟130)開始，前處理程式可以變換不同的時間間隔52，例如，變換為一周或一個月的時間間隔， 因此可得出在各時間間隔52裡計算寵物20的體重變化量53及其平均值，找出變異量較高的時間間隔52，並以此時間間隔52的多個體重變化量53，輸入至該推算引擎30。

於(步驟140)中，該推算引擎30經過計算後，輸出該健康狀態31；在一實施例中，例如在(步驟150)中，說明任何時候都可從該APP套件17或從該雲端伺服器18內，查詢或輸入該寵物20之健康狀態31，或查詢各日期時間24之寵物重量23、或各日期時間24之細微震動參數25。

另外，本發明之一實施例中，該推算引擎30的運算步驟可包含有卷積神經網路50、或迴歸神經網路、或深度學習之技術，首先，在該推算引擎30之模型訓練階段，主要將每個寵物年齡51、寵物體重變化量53、及量測之時間間格52，轉成多個特徵向量樣本做為輸入資料，並以其健康狀態31之資料做為輸出結果，其中，該健康狀態31可由用戶自行輸入，或由該細微震動參數25所計算出之呼吸、心跳等訊息，做為其參考健康狀態，經過模型訓練之後，成為一個訓練完成的推算引擎30，以及，在該推算引擎30之模型預測階段裡，主要將欲推算之寵物年齡51、寵物體重變化量53、及量測之時間間格52，轉成特徵向量做為輸入資料，經模型計算後，輸出所推算預測之健康狀態31，其中該寵物之體重變化量53，可由固定或變動的時間間隔52來計算得出，且可包括該細微震動參數25之變化量。

在一實施例中，上述機器學習模型例如是利用類神經網路等技術所建構的機器學習模型，以類神經網路為例，其輸入層與輸出層之間，是由眾多的神經元和鏈接所組成，其中可包含多個隠藏層(hidden layer)，各層節點(神經元)的數目不定，可使用數目較多的節點以增強該類神經網 路的強健性。在本實施例中，機器學習模型中例如卷積神經網路50，或深度神經網路等，而本發明不以此為限制。以卷積神經網路50為例，如第7圖所示，可以將該寵物年齡51、時間間隔52、體重變化量53，其所對應的參數數值，作為機器學習模型的卷積神經網路輸入，並以其健康狀態31做為輸出，並利用反向傳遞(Backward propagation)進行訓練，以利用最後的目標函數(loss/cost function)來進行各層參數的更新，而可訓練學習模型內各層的參數值，其中例如是以誤差均方和(mean square error)當作目標函數。其中，預測結果時可以是用習知的(ResNet50)、(InceptionV3)等卷積神經網路模型架構，或透過深度學習中常用之TensorFlow+Keras架構來做推算。

由於寵物20生病時，體重通常會產生急遽的變化，因此，也就是說，在大量飼主手動輸入其健康狀態之下，且當寵物20使用該寵物墊1上一段時間之後，該推算引擎30將學習到一個健康寵物的正常體重之變化模式，當該雲端伺服器18上收集到愈來愈多樣本之後，就建構了一個大數據的資料庫，之後，當該寵物墊1上有發現不和常規的體重變化量53出現時，例如短時間內急遽升高或急遽降低等，都會引發該推算引擎30產生警告，因此也就讓飼主可以提早發現寵物20的各種狀況。

由上述具體實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下之技術效果：

1.本發明能提供一個自動調控冷暖恆溫的寵物墊，不管是在夏天或在冬天，都能讓寵物能有一個舒適的窩，且利用寵物休息或睡眠時，自動偵測其重量，長時間記錄其體重變化，且能按照年齡及物種，提早推算出寵物是否生病，讓飼主和獸醫可以有提早幫寵物治療的機會，因 此可以大大提高寵物的健康程度。

2.本發明可以藉由連網能力與手機或雲端網路連上線，因此可以用手機遙控，且方便輸入或查詢各項資訊，減少用戶的不便性，另外更可以利用手機APP及雲端伺服器等，提供各種深度學習的預測模型等工具，讓寵物的大數據實際可以變成寵物大健康之一大保障。

3.本發明藉由一個震動傳感器，將各項細微震動資料包括呼吸、心跳、或抖動的參數，都分析出來，再配合雲端大數據之各項工具協助之下，將可以更精準的判斷出寵物當下、或甚至未來的健康狀態。

綜上所述，本發明之寵物冷暖恆溫墊及監測寵物健康狀態的方法，確實能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明未曾公開於申請前，誠以完全符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1:寵物墊

2:底座

3:恆溫單元

4:重量感測單元

5:壓力傳感器

6:顯示器

7:均熱板

8:顯示窗

9:控制器

10:開關

11:電源

Claims (10)

1. 一種寵物冷暖恆溫墊，包含：一寵物墊，其係提供寵物可以休息或睡眠之用，該寵物墊與一底座之間可設有卡扣或結合機構，以方便拆裝；該底座，設置於該寵物墊下方，該底座內可裝設有一恆溫單元；該恆溫單元，設於該底座內，可位於該寵物墊之下方；一重量感測單元，可位於該底座內，透過至少一個裝設於該底座支點上之壓力傳感器，獲取承載之壓力值，加總後轉換出該寵物墊上之寵物重量，並可自動定時將寵物重量及日期時間紀錄於一控制器上；該控制器，係以電性連結於該恆溫單元及該重量感測單元，藉由設定之溫度，該控制器可自動調節冷熱，該寵物墊即可保持恆溫，並可吸引寵物在該寵物墊上休息，同時藉由該重量感測單元，可監測該寵物於各時間之重量變化，當寵物重量出現不合常規之變化時，該控制器可發出警訊通知用戶。
2. 如請求項1所述之寵物冷暖恆溫墊，其中該底座與該寵物墊之間，可以設有一均熱板，可將該恆溫單元所發出之冷源或熱源，快速平均傳導至該均熱板之各處，使得其上之該寵物墊平面各處，都可以保持相似的均溫。
3. 如請求項1所述之寵物冷暖恆溫墊，其中該重量感測單元可以偵測到微量的震動，當施加於該寵物墊上之細微震動產生時，該重量感測單元可以記錄該細微震動參數，並傳送給該控制器；其中，該控制器更可以依據重量判斷，當有寵物在該寵物墊上時，就可自動打開該恆溫單元之電源供應，當沒有寵物在該寵物墊上時，即可自動關閉該恆溫單元之電源供應，以節省能源。
4. 如請求項1所述之寵物冷暖恆溫墊，其中之電源可為市電供應之電力，或由內建的電池來供應所需電力。
5. 如請求項3所述之寵物冷暖恆溫墊，其中該底座內或該寵物墊下方，可設有一晶片讀取模組，該晶片讀取模組可自動讀取寵物身上之一動物晶片，以獲得該寵物之唯一識別碼，並傳送至該控制器。
6. 如請求項5所述之寵物冷暖恆溫墊，其中該底座內可設有一無線模組，可連結至一數位裝置或網路，因此可將該重量感測單元所定時量測之寵物重量、日期時間、或該寵物之識別碼，透過該控制器及該無線模組之處理，上傳至該數位裝置或一雲端伺服器內，其中，該數位裝置內可設有一APP套件，可手動輸入該寵物之識別碼、或設定該寵物之基本資料、或設定量測之時間間隔、或查詢各日期時間之寵物重量、或查詢寵物之健康狀態；其中，該寵物之基本資料中至少包括寵物之種類及寵物之年齡。
7. 如請求項6所述之寵物冷暖恆溫墊，其中該雲端伺服器或該APP套件內，可設有一推算引擎，該推算引擎可為一軟體程式，可以藉由該寵物重量於不同的時間間隔下之變化量，來推算出該寵物的健康狀態，其中，該寵物重量可包含該細微震動參數。
8. 一種監測寵物健康狀態的方法，適於如請求項1所述的寵物冷暖恆溫墊，所述方法包括：當寵物進入該寵物墊上時，於每一時間間格裡自動採集該寵物重量，包含細微震動參數；該雲端伺服器或該APP套件，可將該寵物之基本資料、各日期時間之寵物重量、各日期時間之細微震動參數，輸入至一前處理程式；前處理程式可以變換不同的時間間隔，在各時間間隔裡計算寵物 的體重變化量及平均值，找出變異量較高的時間間隔，並以此時間間隔的多個體重變化量，輸入至一推算引擎；該推算引擎經過計算後，輸出該健康狀態；可從該APP套件或從該雲端伺服器內，查詢該寵物之健康狀態，或查詢各日期時間之寵物重量、或各日期時間之細微震動參數。
9. 如請求項8所述之監測寵物健康狀態的方法，其中該推算引擎的運算步驟可包含有卷積神經網路(CNN)或迴歸神經網路(RNN)或深度學習之技術，首先，在該推算引擎之模型訓練階段：主要將每個寵物年齡、寵物體重變化量、及量測之時間間格，轉成多個特徵向量樣本做為輸入資料，並以其健康狀態之資料做為輸出結果，經過模型訓練之後，成為一個訓練完成的推算引擎；以及，在該推算引擎之模型預測階段：主要將欲推算之寵物年齡、寵物之體重變化量、及量測之時間間格，轉成特徵向量做為輸入資料，並輸出所推算預測之健康狀態。
10. 如請求項9所述之監測寵物健康狀態的方法，其中該寵物之體重變化量，可由固定或變動的時間間隔計算得出，且可包括該細微震動參數之變化量。

Images