TWM537467U - 生理監控裝置 - Google Patents

Description

生理監控裝置

本創作有關於一種生理感測天線，尤指一種藉由耐水洗的可撓式天線發射生理偵測訊號的生理監控裝置。

隨著醫學發達，人類年齡已漸趨向高齡化，人們也開始重視銀髮族與長照病患的醫療及照護。但現今台灣社會，由於高物價、高房價及實質薪資所得倒退等因素，也間接造成台灣少子化的現象，而社會勞動人口結構的改變，使青壯年的扶老比亦逐年地攀升。另一方面，由於台灣健保制度的不完備及民眾濫用醫療資源，造成醫護人員人力短缺及工時過長的現象，為節省社會及醫療的人力資源，許多自動化的醫療設備及遠端監控裝置亦逐漸取代了傳統人力。

現有的遠端監控裝置包括：穿戴式及固定式偵測裝置，其中，穿戴式的偵測裝置藉由帶有導電纖維或導電材質的織物連接偵測裝置後，即可用於偵測病患或使用者的心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等生理資訊，但由於病患或使用者身形的差異或對於生理資訊偵測需求的不同，導致穿戴式偵測裝置往往僅適合個人使用，且穿戴式偵測裝置需簡化元件並減少其重量，以降低對病患或使用者生活起居造成的 影響，但過度的簡化導致穿戴式偵測裝置無法精準測量生理訊號，另一方面，穿戴式偵測裝置為減少其重量，通常都使用電容量較少的儲電系統，輕量化目的也導致穿戴式偵測裝置的待機時間縮短，而無法作長時的生理訊號偵測與生理資料的蒐集。

若將感測裝置設置於居家或醫療中支撐人體的支撐物件時，雖無輕量化的需求，但由於經過多人的使用，需要頻繁地進行清洗支撐物件表面的織物以維持整潔及衛生，但往往設置於織物上的導電纖維或導電材質在經過多次的水洗後，其表面電阻值(Ω)都會產生劇烈的變化，導致由導電纖維或導電材質製成的天線或導線無法維持穩定的電性而失去作用。此外，由於織物多使用彈性材料以配合不同尺寸的支撐物件，而織物在延展時，也會同時拉伸織物上的導電纖維或導電材料，如此亦可能造成其表面電阻值及雜訊比產生變化，而影響感測裝置對於生理訊號的判讀。

有鑑於醫院內部的人力缺乏，以及遠距醫療網的盛行，如何將每一使用者或是病患的生理狀況作即時的監控及管理，是需要解決的技術之一；是以，如何製作一種耐水洗，具高拉伸強度且兼具低表面電阻值變化的生理感測織物，為本創作欲解決的技術課題。

有鑑於前述需要，本創作之一主要目的在提供一種形成在織物或軟板上的耐水洗的可撓式天線，以形成一種生理感測織物，其中，此生理感測織物上的可撓式天線同時兼具高拉伸強度及低表面電阻值變化的特性。

根據上述之目的，本創作一較佳實施例，係提供一種配置有生理感測天線的監控裝置，包括：織物或是FPC軟板，係設置於支撐物件表面；可撓式天線，係由導電材料所形成並配置於織物或是軟性印刷電路板(Flexible print circuit)，以下簡稱FPC軟板的表面，導電材料組成物包括奈米線、聚氨酯高分子材料及導電膠；以及感測單元，係與可撓式天線電性連接並藉由可撓式天線發射生理偵測訊號；其中，可撓式天線係藉由聚氨酯高分子材料經由熱交聯固化與織物結合。

於上述較佳實施方式中，其中可撓式天線是形成在：織物或是FPC軟板的表面。

於上述較佳實施方式中，其中支撐物件為：嬰兒圍兜、床鋪、枕頭、被褥、護腰墊、背墊或靠墊。

於上述較佳實施方式中，其中奈米線係為奈米銀線。

於上述較佳實施方式中，其中以導電材料組成物的總重量為基準，奈米銀線佔5至15重量%。

於上述較佳實施方式中，其中以導電材料組成物的總重量為基準，聚氨酯高分子材料佔20至30重量%。

於上述較佳實施方式中，其中導電膠組成物包括：銅粉、銀粉、碳粉、玻璃粉及黏結劑。

於上述較佳實施方式中，其中可撓式天線包括至少一導電端子且感測裝置包括至少一接點，可撓式天線藉由導電端子與接點電性連接。

於上述較佳實施方式中，其中感測單元係藉由防水密封方式固定於織物。

於上述較佳實施方式中，其中感測單元係藉由可拆卸方式固定於可撓式基材上。

於上述較佳實施方式中，其中感測單元為低功率雷達模組。

藉由本創作所提供的實施例，可降低居家照顧或醫院照護中人力的應用，並在病患或使用者的生理訊號異常時，通知家屬或醫護人員對使用者或病患進行即時治療或救助。

1‧‧‧床鋪

11‧‧‧床架

21‧‧‧床墊

211、521‧‧‧織物

31、61‧‧‧織物天線

311、611‧‧‧梳型天線部

312、612‧‧‧導線部

3121‧‧‧導電端子

41、42、71、72‧‧‧感測裝置

411、412‧‧‧尼龍搭扣

413、421‧‧‧接點

414‧‧‧接收及轉換單元

415、424‧‧‧藍牙單元

416、425‧‧‧發射單元

422‧‧‧防水材質

423‧‧‧接收單元

5‧‧‧輪椅

51‧‧‧支架

52‧‧‧背墊

522‧‧‧口袋結構

711‧‧‧固定部

8‧‧‧電子裝置

8’‧‧‧轉換單元

81‧‧‧平板

82‧‧‧桌上型電腦

83‧‧‧個人數位助理

84‧‧‧筆記型電腦

91‧‧‧使用者

D1‧‧‧第一生理偵測訊號

D2‧‧‧第二生理偵測訊號

S11~S13‧‧‧步驟

圖1為本創作所提供生理感測織物的製作方法；圖2為本創作使用耐水洗生理感測織物的第一實施例的立體圖；圖3為本創作第一實施例織物天線與感測單元連接的示意圖；圖4為本創作第一實施例監控裝置的示意圖；圖5為本創作使用耐水洗生理感測織物的第二實施例的立體圖；圖6為本創作第二實施例織物天線與感測裝置連接的示意圖；圖7為本創作第二實施例監控裝置的示意圖；圖8為本創作使用耐水洗生理感測織物的第三實施例的立體圖；圖9為本創作使用耐水洗生理感測織物的第四實施例的立體圖；及圖10為本創作偵測裝置訊號傳輸的示意圖。

本創作的優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細的描述而更容易理解。然而，本創作可以不同形式來實現且不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇。

本創作提供一種耐水洗的生理感測織物，其係配置於接觸並支撐人體的支撐物件上，同時，耐水洗的生理感測織物並可以與感測裝置電性連接以偵測人體的生理訊號。

請參閱圖1所示，圖1為本創作所提供生理感測織物的製作流程，用以製作可貼合於織物上且耐水洗的織物天線。首先，將奈米銀線、聚氨酯高分子材料(Polyurethane,PU)及導電膠混合，用以形成導電材料之預混合物(如步驟S11所示)。

其中，以導電材料預混合物的總重量為基準，定義出導電材料預混合物的組成物包括：5至15重量%的奈米銀線；20至30重量%的聚氨酯高分子材料，以及，其餘成分則為導電膠。

本創作所使用之導電膠，係選用台灣專利公告號I480357中揭示的導電膠，其組成成分包括：100重量份之銅粉；40至150重量份之銀粉；0.1至3重量份之碳粉，其中碳粉的比表面積介於200m²/g至1000m²/g之間；1至5重量份之玻璃粉；以及5至15重量份之粘結劑。

接著，將導電材料的預混合物加熱至130至160℃之間(如步驟S12所示)，爾後，將加熱之導電材料預混合物塗佈於織物上，並藉由導電材料的 預混合物中所內含之聚氨酯高分子材料，使其與織物進行熱交聯固化後(如步驟S13所示)，可以在織物表面上形成具有耐水洗特性的織物天線。

再接著，分別針對本創作圖1所示方法製成包含：具有耐水洗特性的織物天線所形成的生理感測織物、市售電鍍銀纖維製成的導電布、市售A公司、X公司、L公司生產的導電布進行水洗測試。其中，A公司、X公司及L公司所生產導電布的成分均為81%的導電紗及19%的萊卡纖維(Lycra)，經水洗測試後其表面電阻值(Ω)變化如表1所示：

由表1結果可知，市售電鍍銀纖維製成的導電布與其他公司生產的導電布，在經過20次的水洗後，其表面電阻值均產生了劇烈的變化(即電阻值從0.1Ω變化至100Ω)。反觀，以本創作圖1所示製作方法製成的生理感測織物，其織物天線在水洗20次後，其表面電阻值僅由3.13Ω增加至4.75Ω，顯示本創作製成的織物天線在水洗後仍可維持穩定的電性。

此外，再對以本創作圖1所示的製作方法製成的生理感測織物進行拉伸測試，並測試其織物天線表面電阻值與雜訊比之變化，其結果如表2所示：

由表2的結果可知，以本創作圖1所示製作方法製成的織物天線在拉伸31.25%的情況下，其表面電阻值僅增加了10Ω；而在拉伸50%的情況下，其表面電阻值僅增加了47Ω，且其雜訊比一直維持於有利於訊號判讀的範圍(大於20dB)。顯示本創作製成的織物天線可承受劇烈的拉伸，此一特性使本創作製成的織物天線可廣泛地應用於不同種類的織物上。

此外，本創作也可以將導電材料的預混合物塗佈至一種撓性基材上，例如：軟性印刷電路板(Flexible print circuit)，以下簡稱FPC軟板；同樣也可藉由導電材料的預混合物中所內含之聚氨酯高分子材料，使其與FPC軟板進行熱交聯固化後(如步驟S13所示)，可以在FPC軟板表面上形成具有耐水洗特性的可撓式天線。另外，可撓式天線在水洗測試後其天線表面電阻值(Ω)變化與表1相同；同時，可撓式天線在拉伸測試後其天線表面電阻值與雜訊比之變化與表2相同，故不再贅述之。

請參閱圖2，圖2為本創作使用耐水洗生理感測織物的第一實施例的立體圖；其中，在本實施例中，為將生理感測織物應用於床舖的實施方式。如圖2所示，床鋪1包括床架11與床墊21，床墊21表面為織物211，織物211較佳者為可替換的、具彈性伸縮且具透氣性的床單；其中，在織物211的局部表面上形成織物天線31的結構，織物天線31包括天線部311(例如：一種梳型天線部)及導線部312，織物天線311可以透過導線部312與感測裝置41電性連接，同時感測裝置41可透過織物天線31發射生理偵測訊號。此外，織物211也可以是一種嬰兒圍兜，同樣的，在嬰兒圍兜的局部表面上形成織物天線311 的結構，故當織物天線311透過導線部312與感測裝置41電性連接，而感測裝置41則可透過織物天線31發射生理偵測訊號，因此可以監看嬰兒的生理偵測訊號，可以避免發生嬰兒猝死的狀況發生。

請繼續參閱圖3，圖3為本創作第一實施例織物天線與感測裝置連接的示意圖。如圖3所示，導線部312具有導電端子3121，而感測裝置41具有接點413，使得感測裝置41可以藉由接點413與導電端子3121接合，藉此與織物天線31產生電性連接。此外，織物211表面相對於感測裝置41的位置，設置有一片尼龍搭扣412(俗稱魔鬼氈)，而感測裝置41的底面(與織物211貼合處)則設置有另一片尼龍搭扣411。感測裝置41可藉由尼龍搭扣411及412黏合在織物211上。當使用者欲清洗織物211或需要更換其它種類的感測裝置41時，亦可輕鬆地自織物211將感測裝置41拆卸下來。雖圖3僅示列出單一接點與單一導電端子及使用尼龍搭扣進行拆卸的態樣，但使用者可依據需求使用其它可簡易拆卸的方式或設置多個導電端子，以符合不同種類或接點個數不同的感測裝置。

接著，請參閱圖4，圖4為本創作第一實施例監控裝置的示意圖。在一具體實施例中，感測裝置41較佳者為一種低功率雷達模組，其包括：接收及轉換單元414、藍芽單元415及發射單元416。當使用者91躺臥在圖2所示的床鋪1時，很明顯的，使用者的身體會與床單上的織物天線31接觸，當發射單元416發送一個頻率(例如：頻率300MHz)的第一生理偵測訊號D1，並透過局部配置在床單上的織物天線31傳送至使用者91，接著，接收及傳換單元414則會接收由織物天線31所傳送來自使用者91反射的第二生理偵測訊號D2；再接著，並將第二生理偵測訊號即時轉換成使用者91的生理資訊，其中， 生理資訊則包括：心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等。隨後，得到的生理資訊則透過藍芽單元415，以無線方式傳輸至電子裝置8中進行分析或呈現。而家屬或醫護人員則可藉由電子裝置8即時監控一個或多個使用者的生理狀態。舉例而言，醫院中的醫護人員可藉由本創作所提供的監控裝置，就可以即時得知每一位躺在病床上的病患的生理狀態；當某一病患的生理狀態異常時，例如：無呼吸或是心跳時，電子裝置8即會發出預先設定的警示訊號或聲音，通知醫護人員在最短的時間內對病患進行救助。藉由本創作所提供的實施例，可有效降低醫院中人力的使用，並在病患的生理狀態異常時，通知醫護人員對病患進行即時的照護與救助。

接著，請參閱圖5及圖6，其中，圖5為本創作使用耐水洗生理感測織物的第二實施例的立體圖；而圖6為本創作第二實施例織物天線與感測裝置連接的示意圖。首先，如圖5所示，其中床架11、床墊21、織物211、織物天線31、天線部311及導線部312等與圖2相同，在此便不再贅述。在圖5中的感測裝置42是藉由縫紉的方式設置於織物211的內裏。再接著，請繼續參閱圖6，感測裝置42亦具有接點421與導電端子3121接合，唯，與圖3不同處在於，感測裝置42被一層防水材質422密封，同時藉由縫紉方式將其固定於織物211的內裏，藉由該防水密封的方式，使用者可清洗織物211而不致影響感測裝置41的功能。

請繼續參閱圖7，圖7為本創作第二實施例生理監控裝置的示意圖；於圖7中，感測裝置42、藍芽單元424及發射單元425、使用者91、織物天線31、第一生理偵測訊號D1、第二生理偵測訊號D2與與圖4對應元件的功能相同，故不再贅述。不同處在於，感測裝置42中的接收單元423僅用於接受第 二生理偵測訊號D2，而不進行生理偵測訊號轉換的步驟，感測裝置42則以無線方式即時將獲得的第二生理偵測訊號D2傳輸至電子裝置8中，再藉由電子裝置8中的轉換單元8’將第二生理偵測訊號ID2轉換心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等生理資訊。

接著，請參閱圖8，圖8為本創作使用耐水洗生理感測織物的第三實施例的立體圖，其中，在本實施例中，是將生理感測織物應用於輪椅。如圖8所示，輪椅5包括支架51與背墊52，背墊52表面為織物521，織物521較佳者為可替換的、具彈性伸縮且具透氣性的背墊外套，織物521的局部表面上形成具有織物天線61，織物天線61包括天線部611(例如：一種梳型天線)及導線部612；此外，織物天線61可以透過導線部612與感測裝置71電性連接(與圖3或圖6所示電性連接的方式相同)，感測裝置71則藉由自本體延伸出的固定部711將感測裝置71固著支架51上。如同圖4或圖7中生理監控裝置運作的模式，感測裝置71較佳者為低功率雷達模組，感測裝置71可透過織物天線61發射生理偵測訊號至坐在輪椅5的使用者身上，並由感測裝置71接收自使用者身上反射回來的生理偵測訊號，藉此獲得使用者的心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等生理資訊。

請繼續參閱圖9，圖9為本創作使用耐水洗生理感測織物的第四實施例的立體圖。於圖9中，其中輪椅5、支架51、背墊52、織物521、織物天線61、天線部611及導線部612與圖8相同，在此便不再贅述。在圖9中，可於背墊52表面的織物521上設置一個口袋結構522，而感測裝置72則放置於口袋結構522中，當使用者想要清洗織物521或替換不同種類的感測裝置時，可自口袋結構522將接將感測裝置72取出或替換。如同圖4或圖7中生理監控裝置運 作的模式，感測裝置72較佳者為低功率雷達模組，感測裝置72可透過織物天線61發射生理偵測訊號至坐在輪椅5的使用者身上，並由感測裝置72接收自使用者身上反射回來的生理偵測訊號，藉此獲得使用者的心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等生理資訊。

請參閱圖10，圖10為本創作偵測裝置訊號傳輸的示意圖。如圖10所示，當使用者91躺臥在床鋪1或坐在輪椅5上時，首先感測裝置(包括：41、42、71、72)會先藉由使用者91配戴的無線射頻標籤(RFID)(未示於圖中)進行身分的確認，確認完成後，具有感測裝置的床鋪1或輪椅5透過織物天線發出生理偵測訊號，並同時接收自使用者91反射回來的生理偵測訊號，接收的生理偵測訊號經由轉換步驟即可獲得使用者91的心跳數、心電、呼吸或身體姿態資訊等生理資訊，接收的生理偵測訊號或轉換得到的生理資訊可以即時的方式或經過一段時間的蒐集後，將其以紅外線傳輸、藍牙傳輸、群峰無線傳輸或Wi-Fi傳輸等無線傳輸的方式傳送至平板81、桌上型電腦82、個人數位助理83或筆記型電腦84等電子裝置中，而在遠端的人員即可透過平板81、桌上型電腦82、個人數位助理83或筆記型電腦84的顯示器即時監控使用者91的生理狀態。遠端人員亦可依據圖10所示的方式，同時監控多個使用者的生理狀態，而達到節省人力的效果。此外，電子裝置除可為平板81、桌上型電腦82、個人數位助理83或筆記型電腦84外，亦可為行動電話、手錶、遊戲機或其它具有處理單元及顯示單元的電子裝置。而當無遠端監控的需求時，電子裝置亦可以有線的方式與感測裝置電性連接，或直接將電子裝置加掛於感測裝置之上。

本創作提供的生理感測織物，除可應用於床鋪的床墊或輪椅的背墊外，也可將生理感測織物應用於床鋪的枕頭或被褥、輪椅的護腰墊或靠墊，此外，亦可將生理感測織物應用於日常生活中、醫療保健上其它短時間或長時間與人體接觸並用作支撐的支撐物件。

此外，本創作的另一實施例是將前述之織物天線31，由一種撓性天線來取代，撓性天線可由一導電材料配置於一軟板表面所得。導電材料可為一奈米線、一聚氨酯高分子材料及一導電膠，軟板材料可為FPC軟板。其差異在於，可將耐水洗特性的可撓式天線以氈黏物(例如：魔鬼氈)固定於支撐物上，並將可撓式天線與感測裝置連接後，即可與本創作的監控裝置一起運作。由於，在本實施例的監控裝置中，只有將織物天線31，由撓性天線來取代，其他並未改變，故可以耐水洗特性的可撓式天線作為使用者91的第一生理偵測訊號即反射的第二生理偵測訊號的傳送天線；其餘並未改變，故不再贅述。

綜上所述，本創作所提供一種製作簡易、高拉伸比例且耐水洗的織物天線或是由可撓式天線，使其可應用於多種支撐物件表面上；很明顯的，上述的嬰兒圍兜、床鋪、枕頭、被褥、護腰墊、背墊或靠墊都是作為本創作中的支撐物件。同時，可藉由遠端的電子裝置同時監控多個使用者的生理狀態，而達到節省人力的效果；故，本創作實為一極具產業價值之作。

本創作得由熟悉本技藝之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。

31‧‧‧織物天線

41‧‧‧感測裝置

414‧‧‧接收及轉換單元

415‧‧‧藍牙單元

416‧‧‧發射單元

8‧‧‧電子裝置

91‧‧‧使用者

D1‧‧‧第一生理偵測訊號

D2‧‧‧第二生理偵測訊號

Claims (10)

1. 一種生理監控裝置，包括：一織物，係設置於一支撐物件表面；一織物天線，係由一導電材料製成並配置於該織物表面，該導電材料組成物包括一奈米線、一聚氨酯高分子材料及一導電膠；以及一感測裝置，係與該織物天線電性連接並藉由該織物天線發射生理偵測訊號；其中，該織物天線藉由該聚氨酯高分子材料經由熱交聯固化步驟與該織物結合。
2. 一種生理監控裝置，包括：一織物，係設置於一支撐物件表面；一撓性天線，係由一導電材料配置於一軟板表面，該撓性天線配置於該織物表面，該導電材料組成物包括一奈米線、一聚氨酯高分子材料及一導電膠；以及一感測裝置，係與該撓性天線電性連接並藉由該撓性天線發射生理偵測訊號。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之生理監控裝置，其中該支撐物件為：嬰兒圍兜、床鋪、枕頭、被褥、護腰墊、背墊或靠墊。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之生理監控裝置，其中該奈米線係為一奈米銀線。
5. 如申請專利範圍第4項所述之生理監控裝置，其中以該導電材料組成物的總重量為基準，該奈米銀線佔5至15重量%。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之生理監控裝置，其中以該導電材料組成物的總重量為基準，該聚氨酯高分子材料佔20至30重量%。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之生理監控裝置，其中該導電膠組成物包括：銅粉、銀粉、碳粉、玻璃粉及黏結劑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之生理監控裝置，該織物天線包括至少一導電端子且該感測裝置包括至少一接點，該織物天線藉由該至少一導電端子與該至少一接點電性連接。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生理監控裝置，其中該感測裝置係藉由一防水密封方式固定於該織物。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述之生理監控裝置，其中該感測裝置為一低功率雷達模組。