TWM543056U - 可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置 - Google Patents

Description

可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置

本新型係關於一種可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，尤指一種適用於監測使用者生理狀態之裝置。

傳統的低頻低功率的無線脈搏/心跳發射器係在使用者運動時，穿戴於使用者胸部上，而在健身器材上配置接收器以顯示使用者的生理資訊於該健身器材上，或是以腕式手錶直接顯示使用者的生理資訊。由於低頻低功率的發射器對人體生理的影響較少，因此普遍受到使用者的歡迎。然而，由於該傳統的發射器主要係穿戴於使用者的胸部上，在使用時非常不方便。

此外，關於傳統的低頻低功率無線腕式心跳發射器，因受限於信號傳送的能力，其發射角度一但稍有偏移或超出可接收之距離，將無法針對接受器作有效的信號傳送，且容易受到外物遮蔽阻斷，因而影響到信號的傳輸能力，或是干擾其他接收器。例如中華民國新型專利公告號第M344138號、以及發明專利公開號第201247170號者。

申言之，中華民國新型專利公告號第 M344138號係揭示一種耳掛式低頻無線心跳偵測器，其係將無線心跳偵測器以低頻功率來傳送，並予以微小化而可掛在耳朵上。再且，中華民國發明專利公開號第201247170號係揭示一種個人監測裝置，該個人監測裝置具有一感測器總成，該感測器總成經組態以在接觸一使用者之皮膚時感測生理信號。

另一方面，由於傳統的手腕式心跳發射器之發射頻率高至約2.4GHz左右，因此可快速且方便地將生理資訊連結至手機或平板電腦上。然而，在長期在高頻信號下將對人體造成不良的影響，尤其是心臟有疾病者，更不建議穿戴使用，因心律調整器容易受到此等頻率之干擾。例如中華民國新型專利公告號第M310726號、以及第M489622號者。

再且，根據聯邦通信委員會(Federal Communications Commission，FCC)之相關規定，當發射功率在9KHz以上時，必須通過該委員會之審查方可上市，若裝置之發射功率在9KHz以下時則無需經過官方審核。據此，傳統的手腕式心跳發射器皆採用藍芽通信模組，故上市前必須通過相關單位之檢驗。

又，傳統之低頻低功率的無線脈搏/心跳發射器的發射功率皆為單一發射功率，且為了維持傳輸的穩定性，其發射功率通常會設定的略高。然而，事實上，在進行近距離傳輸時，無需如此高的發射功率，其除了造成能源之浪費外，且長久使用下來，高發射功率對人體或其他周邊設備也有可能產生若干影響。

本新型之主要目的係在提供一種可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，俾能供使用者按其自身的使用條件，自行切換發射功率，以達成節能省電之功效

本新型之另一目的係在提供一種可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，透過創新的天線配置，即便是低頻低發射功率之條件下，亦能維持較佳的通信效果。

為達成上述目的，本新型一種可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其係配戴於一使用者之上肢，該裝置內設置有一低頻低功率發射器，其係用於與具有一長型接收天線之一接收器配對以構成通訊，該低頻低功率發射器包括至少一感測器、至少一指向性天線、電源模組、功率切換模組、以及信號控制模組；至少一感測器係用於感測使用者之至少一人體生理狀態；至少一指向性天線呈長型；電源模組係用於儲存並供應電能；信號控制模組電性耦接於至少一感測器、功率切換模組、至少一指向性天線、及電源模組；信號控制模組控制至少一感測器感測使用者之至少一人體生理狀態，將感測結果處理成至少一人體生理狀態信號，並透過至少一指向性天線發送至該接收器。其中，功率切換模組係切換至少一指向性天線之發射功率於至少二發射功率其中之一。

據此，本新型藉由功率切換模組之設置，可 供使用者依其自身使用條件來切換發射功率，進而控制發射距離之遠近，故即便採用了低頻低功率之規格，亦能維持高品質之信號傳輸效果，且更能達成節能功效。

較佳的是，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置中可所記載之至少二發射功率可包括第一發射功率、及第二發射功率，第一發射功率之發射距離約40公分至70公分，第二發射功率之發射距離約80公分至130公分。

另外，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置可包括一切換開關，其可為一機械式開關或一非機械式開關，而非機械式開關可為電容式觸摸開關、電阻式開關、壓電開關、光遮斷開關、磁簧開關或霍爾開關。

再者，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置中至少一指向性天線之長軸的軸心線與使用者之上肢的橫切線可呈一特定角度，而橫切線係指與配戴該裝置之上肢的中軸線呈正交之線且特定角度可設定成當使用者之上肢擺動時，至少一個指向性天線大致地平行於接收天線。藉此設置，當上肢擺動時，因此能以低頻低功率的方式將人體生理狀態信號有效地傳輸，以達成較佳的信號傳輸品質，此外在傳輸信號時也不會對其他儀器造成干擾，例如心律調整器。

另外，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置的至少一指向性天線包括第一指向性天線、及第二指向性天線，第一指向性天線與第二 指向性天線分別設置於裝置之相對應二側，第一指向性天線與第二指向性天線之對應端係朝彼此趨近，第一指向性天線與第二指向性天線之另一對應端係朝彼此遠離。據此，藉由上述之天線配置，當使用者之上肢擺動時，能擴大指向性天線與接收天線平行的範圍，進而得到更佳且更有效的信號傳輸品質。而且，藉由此二天線之配置，本新型之裝置可任意穿戴於左、右上肢，增加實用性。

較佳的是，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置可為彈性可伸縮的鬆緊帶或軟質的可塑性材料；以及至少一指向性天線係為可撓式天線。據此，此裝置可服貼於上肢的肢體，並可加強固定裝置於肢體上，並不會讓使用者感到不適。

又，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置之信號控制模組可包括放大電路、濾波器、整形電路及RF電路，放大電路可電性連接感測器，濾波器可電性連接放大電路，整形電路可電性連接濾波器，RF電路可電性連接整形電路，功率切換模組可電性連接RF電路。

此外，本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置之感測器可為光感式生理感測器、壓電式生理感測器、或其他可偵測人體的生理狀態之等效感測器。而且，接收器可配置於運動器材或攜帶式裝置內，例如跑步機、划船機或是智慧型手機、平板電腦等裝置內，讓使用者的生理狀態資訊可即時傳輸至該 等裝置內，且該等外部裝置可進一步統計並分析所量測到的生理狀態。

1‧‧‧低頻低功率發射器

11‧‧‧感測器

12‧‧‧信號控制模組

121‧‧‧放大電路

122‧‧‧濾波器

123‧‧‧整形電路

124‧‧‧RF電路

13‧‧‧指向性天線

131‧‧‧第一指向性天線

132‧‧‧第二指向性天線

14‧‧‧電源模組

15‧‧‧功率切換模組

2‧‧‧接收器

21‧‧‧接收天線

3‧‧‧可攜式低頻低功率之生理狀態信號發射裝置

4‧‧‧顯示螢幕

H‧‧‧第一發射功率

L‧‧‧第二發射功率

rh、lh‧‧‧上肢

Sw‧‧‧切換開關

α‧‧‧軸心線

β‧‧‧橫切線

θ‧‧‧特定角度

圖1係本新型第一實施例之系統架構圖。

圖2A、2B係本新型第一實施例之使用者穿戴示意圖。

圖3係本發明第一實施例之指向性天線及接收天線之電波輻射示意圖。

圖4A、4B係本新型第二實施例之使用者穿戴示意圖。

圖5係本新型第三實施之示意圖。

本新型可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本新型之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請同時參閱圖1、圖2A及圖2B，圖1係本新型第一實施例之系統架構圖，圖2A、2B係本新型第一實施例之使用者穿戴示意圖。另一方面，本實施例所採用的裝置3係為彈性可伸縮的鬆緊帶。

另外，低頻低功率發射器1係用於與具有一長型接收天線21之一接收器2配對以構成通訊；在本實施例中，接收器2係配置於運動器材，如跑步機中。而且，低頻低功率發射器1主要包括一感測器11、一信號控制模組12、一指向性天線13、一電源模組14、及一功率切換模 組15。其中，感測器11、指向性天線13、功率切換模組15及電源模組14係電性連接於信號控制模組12。

再者，感測器11係用於感測人體的生理狀態，例如心跳、血壓或體脂等，而本實施例係使用光感式生理感測器，其用於量測使用者的心跳。此外，本新型並不以量測生理狀態之感測器為限，亦可增加其他型態的感測器，例如動作感測器、體溫感測器、3D加速規、以及計時器等，即可同時監測運動量、運動時間、體溫、或上肢或身體翻動次數等參數。

又，本實施例之信號控制模組12主要包括放大電路121、濾波器122、整形電路123及RF電路124，感測器11係電性連接放大電路121，濾波器122係電性連接放大電路121，整形電路123係電性連接濾波器122，RF電路124係電性連接整形電路123，指向性天線13係電性連接RF電路124。其中，放大電路121係用於放大感測器11所量測到的信號；濾波器122和整形電路123係用於對放大電路121所放大的信號進行濾波和整形；RF電路124則是將信號轉換成可發送的格式。然而，在本新型之其他實施態樣中，亦可將放大電路121和整形電路123直接由一數位信號處理器(DSP)所替代。

此外，關於本實施例之指向性天線13，其為一長型的可撓式天線，因本實施例所採用之指向性天線13為長型，故其方向性和輻射場型主要係往天線之長軸方向兩側逐漸地呈幅形擴散。再且，關於電源模組14，其可以是可重複充電之充電式電池或非充電式電池，但 本實施例係採用充電式電池，其可外接電源線或無線的方式來進行充電。

又如圖中所示，本實施例之功率切換模組15係電性連接於信號控制模組12之RF電路124。在本實施例中，功率切換模組15雖然獨立於信號控制模組12之外，不過本新型並不以此為限，在其他實施例中，功率切換模組15可直接涵蓋於信號控制模組12內。此外，功率切換模組15包括一切換開關Sw，本實施例採用薄膜開關，其屬機械式開關，惟本創作不以此為限，亦可採用非機械式開關，例如電容式觸摸開關、電阻式開關、壓電開關、光遮斷開關、磁簧開關或霍爾開關。

其中，功率切換模組15主要係用於切換發射功率之強弱模式，即用於切換指向性天線之發射功率為第一發射功率或一第二發射功率；在本實施例中，第一發射功率之發射距離約40公分至70公分，第二發射功率之發射距離約80公分至130公分。

據此，當低頻低功率發射器1與接收器2之距離較遠時，例如使用者使用跑步機時，因裝置3離跑步機之儀錶較遠，此時可將發射功率之模式切換到第一發射功率H(高功率)，以確保通信品質。另一方面，當低頻低功率發射器1與接收器2之距離較近時，例如使用者使用飛輪健身車時，因裝置3離健身車之手把較近，此時可將發射功率之模式切換到第二發射功率L(低功率)，以達省電功效。

又，如圖2A、及圖2B所示，裝置3穿戴於使 用者的上肢上，諸如使用者的左及/或右手的上臂、手肘、前臂、手腕、手掌或將該裝置握於手中，本實施例係以穿戴於使用者的手腕進行說明。應注意的是，本新型之裝置3穿戴於使用者的上肢時，並未特別限定指向性天線13的配置方向或位置，即指向性天線13可朝向上肢內側，亦可朝向上肢外側；惟本實施例係以指向性天線13對應於使用者手掌的虎口方向來進行說明。

再一步說明，如圖2A、及圖2B所示，指向性天線13之長軸的軸心線α與使用者之上肢rh、lh的橫切線β呈一特定角度θ，該橫切線β係指與配戴該裝置3之上肢rh、lh的中軸線呈正交之線。然而，特定角度θ係設定為當使用者之上肢rh、lh擺動時，能讓該至少一個指向性天線13大致地平行於該接收天線21。另外，本實施例之特定角度θ係為一銳角，此乃關係於一般使用者運動時手腕較常擺動的角度範圍，且該銳角之對邊係位於該使用者之上肢rh、lh內側。

又如圖3所示，當指向性天線13與接收天線21大致地平行時，此時指向性天線13與接收天線21的極化(Polarization)相同，因此可得到最佳功率的接收。以下說明本實施例之運作模式：啟動運作時，信號控制模組12控制感測器11感測該使用者之心跳，利用放大電路121、濾波器122、整形電路123及RF電路124等元件或電路將所量測到的信號處理成人體生理狀態信號，在根據功率切換模組15所設定的功率模式，來放大信號的功率或縮小信號的功率，並透過指向性天線13發送出。

另一方面，當穿戴裝置3的使用者跑步擺動上肢時，將使指向性天線13將平行於接收器2的接收天線21，且使低頻低功率發射器1與接收器2構成連線，此時接收天線21將可有效地且無間斷地接收使用者的人體生理狀態信號。不過，本新型也不以平行為限，因為根據圖3所示的天線輻射場型，指向性天線13即便是未完全平行於接收天線21，該接收天線21仍可有效地接收指向性天線13發送的信號。

請參閱圖4A、4B，圖4A、4B係本新型第一實施例之變形例的使用者穿戴示意圖。本變形例之特定角度θ係為接近直角90度或直接為直角90度，可因應各種不同使用者習慣，或各式健身器材中各種接收天線21之不同配置；例如接收天線21配置於使用者二側或前方左右二側時，皆可維持高品質之接收功效。據此，可更擴大本新型之適用範圍，以適用各種不同使用者習慣或各健身設備之不同天線配置。

請參閱圖5，圖5係本新型第二實施之示意圖。本實施例與前述實施例主要差異在於，本實施例之裝置3內配置二指向性天線，且又設置有一顯示螢幕4。進一步說明，如圖中所示，本實施例之裝置3內設置有第一指向性天線131、及第二指向性天線132，該二天線分別設置於裝置3之相對應二側。

此外，關於顯示螢幕4，其電性連接於信號控制模組12，並用於顯示感測器1所感測到之人體生理狀態信號。以本實施例為例，即顯示螢幕4顯示使用者之即時 心跳，如圖5中所示之數字「120」。

其中，第一指向性天線131與第二指向性天線132之一對應端係朝彼此趨近，第一指向性天線131與第二指向性天線132之另一對應端係朝彼此遠離。而且配戴時，第一指向性天線131與第二指向性天線132之開口方向均朝向使用者之內側。據此，藉由此一天線的配置能擴大指向性天線131,132與接收天線21平行的範圍，進而得到更有效的信號傳輸，而且使用者亦可任意穿戴於左、右上肢。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本新型所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧低頻低功率發射器

11‧‧‧感測器

12‧‧‧信號控制模組

121‧‧‧放大電路

122‧‧‧濾波器

123‧‧‧整形電路

124‧‧‧RF電路

13‧‧‧指向性天線

14‧‧‧電源模組

15‧‧‧功率切換模組

Claims (10)

1. 一種可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其係配戴於一使用者之上肢，該裝置內設置有一低頻低功率發射器，其係用於與具有一長型接收天線之一接收器配對以構成通訊，該低頻低功率發射器包括：至少一感測器，其用於感測該使用者之至少一人體生理狀態；至少一指向性天線，其呈長型；一電源模組，其係用於儲存並供應電能；一功率切換模組；以及一信號控制模組，其電性耦接於該至少一感測器、該功率切換模組、該至少一指向性天線、及該電源模組；該信號控制模組控制該至少一感測器感測該使用者之該至少一人體生理狀態，將感測結果處理成至少一人體生理狀態信號，並透過該至少一指向性天線發送至該接收器；其中，該功率切換模組係切換該至少一指向性天線之發射功率於至少二發射功率其中之一。
2. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該至少二發射功率包括一第一發射功率、及一第二發射功率，該第一發射功率之發射距離約40公分至70公分，該第二發射功率之發射距離約80公分至130公分。
3. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態 信號發射裝置，其中，該功率切換模組包括一切換開關，其係為一機械式開關或一非機械式開關。
4. 如請求項3之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該非機械式開關係選自由電容式觸摸開關、電阻式開關、壓電開關、光遮斷開關、磁簧開關及霍爾開關所組成群組之至少一種。
5. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該至少一指向性天線之長軸的軸心線與該使用者之上肢的橫切線呈一特定角度，該橫切線係指與配戴該裝置之上肢的中軸線呈正交之線；該特定角度係設定成當該使用者之上肢擺動時，該至少一個指向性天線大致地平行於該接收天線。
6. 如請求項5之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該至少一指向性天線包括一第一指向性天線、及一第二指向性天線，該第一指向性天線與該第二指向性天線分別設置於該裝置之相對應二側，該第一指向性天線與該第二指向性天線之一對應端係朝彼此趨近，該第一指向性天線與該第二指向性天線之另一對應端係朝彼此遠離。
7. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該裝置係為彈性可伸縮的鬆緊帶或軟質的可塑性材料；該至少一指向性天線係為一可撓式天線。
8. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該信號控制模組包括放大電路 、濾波器、整形電路及RF電路，該放大電路係電性連接該感測器，該濾波器係電性連接該放大電路，該整形電路係電性連接該濾波器，該RF電路係電性連接該整形電路，該功率切換模組係電性連接該放大電路。
9. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該感測器為一光感式生理感測器。
10. 如請求項1之可切換發射功率之低頻低功率生理狀態信號發射裝置，其中，該接收器係配置於運動器材或攜帶式裝置內。