WO2014101253A1

WO2014101253A1 - 气垫装置与承重感测方法

Info

Publication number: WO2014101253A1
Application number: PCT/CN2013/000529
Authority: WO
Inventors: 陈冠廷; 潘信宏; 刘昌和; 陈昌毅; 徐政富; 黄正贤
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2015-06-28
Also published as: TWI551244B; TW201424639A

Abstract

一种气垫装置（10），包括至少一压力感测气囊模块（100），各该压力感测气囊模块（100）包括：稳压气囊层（110）、均压气囊层（120）和压力感测层（130）。其中，均压气囊层（120）配置于稳压气囊层（110）上，该均压气囊层（120）包括相互连通的多个第一筒状气囊（122）以及相互连通的多个第二筒状气囊（124），该些第一筒状气囊（122）以及该些第二筒状气囊（124）立于该稳压气囊层（110）上并且排列成一阵列。该压力感测层（130）配置于该稳压气囊层（110）与该均压气囊层（120）之间，用以感测该均压气囊层（120）的多个部位所承受的压力。还包括一种应用该气垫装置的承重感测方法。

Description

气垫装置与承重感测方法技术领域

本发明是有关于一种气垫装置与承重感测方法，且特别是有关于一种具有两层式设计的气垫装置与应用此气垫装置的重感测方法。背景技术

坐卧是人类最基本的活动之一，人类有许多时间处于坐姿与躺姿的状态。因此，当长期坐卧不当时，人体容易产生肌肉疼痛、肌肉僵硬等状况。此外，在人体长期处于受压的情况下，例如是长时间处于躺姿或坐姿，也容易引起褥疮、坐疮、湿疹及痔疮等疾病。概估用于此类疾病的费用，每年高达数十亿美金。

近年来，已陆续有一些减压床垫产生。举例而言，有一些不需要动力的减压床垫，例如是泡棉垫、脂肪垫、空气垫或水垫等等，其利用床垫的厚薄与材质特性达到减压的效果。另外，有一些减压床垫通过动力装置来调节床垫的内部气压，以达到减压的效果，例如是间歇性式气垫、低压气浮床垫、电动持续两侧翻转床或者硅砂床等等。为改善上述疾病的发生，了解人体与环境间受力状态，是促进人体健康不可或缺的指标。发明内容

本发明的目的在于提供一种气垫装置，可提高稳定性并具有较佳的舒适度。本发明的再一目的在于提供一种^重感测方法，用以经由本申请的气垫装置感测承重。

为达上述目的，本发明的气垫装置包括至少一压力感测气嚢模块。压力感测气嚢模块包括一稳压气嚢层、一均压气嚢层以及一压力感测层。均压气嚢层配置于稳压气嚢层上，其中均压气嚢层包括相互连通的多个第一筒状气嚢以及相互连通的多个第二筒状气嚢。第一筒状气嚢以及第二筒状气嚢立于稳压气嚢层上并且排列成一阵列。压力感测层配置于稳压气嚢层与均压气嚢层之间，用以感测均压气嚢层的多个部位所^ ^受的压力。

本发明的承重感测方法用以经由一气垫装置感测承重。气垫装置包括至少一压力感测气嚢模块，各压力感测气嚢模块包括一稳压气嚢层、一均压气嚢层以及一压力感测层。均压气嚢层配置于稳压气嚢层上，其中均压气嚢层包括相互连通的多个第一筒状气嚢以及相互连通的多个第二筒状气嚢。第一筒状气嚢以及第二筒状气嚢立于稳压气嚢层上并且排列成一阵列。压力感测层配置于稳压气嚢层与均压气嚢层之间，用以感测均压气嚢层的多个部位所承受的压力。承重感测方法包括下列步骤。通过压力感测气嚢模块承受一重量。增加稳压气嚢层的压力，并且通过压力感测气嚢模块量测压力总和。控制稳压气嚢层释压。相隔每一间隔参数进行量测。量测每一间隔参数的压力总和。得到压力感测层的压力总和对应于稳压气嚢层的一参数的曲线图。

基于上述，本发明的气垫装置的压力感测气嚢模块将均压气嚢层配置于稳压气嚢层上，而压力感测层配置于稳压气嚢层与均压气嚢层之间，用以感测均压气嚢层的多个部位所^受的压力。据此，气垫装置可通过稳压气嚢层来提高稳定性，并依据压力感测层的感测结果来调整均压气嚢层，进而具有较佳的舒适度，而承重感测方法能经由气垫装置感测重。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明

图 1是本发明一实施例的气垫装置的示意图；

图 2是图 1的气垫装置的局部放大剖视图；

图 3是图 1的压力感测气嚢模块的示意图；

图 4是图 3的压力感测气嚢模块绘示第一筒状气嚢的示意图；

图 5是图 3的压力感测气嚢模块绘示第二筒状气嚢的示意图；

图 6是图 3的压力感测气嚢模块于另一视角的示意图；

图 7是图 3的压力感测气嚢模块绘示稳压气嚢层的示意图；

图 8是图 7的压力感测气嚢模块绘示稳压气嚢层的侧视示意图；

图 9是图 2的压力感测层的压力感测电路示意图；

图 10是图 9的压力感测元件的示意图；

图 11是图 10的压力感测元件在承受不同重量以及不同稳压气嚢层的气压下的特性曲线示意图；

图 12是图 3的压力感测气嚢模块的局部放大剖视图；

图 13是图 3的压力感测气嚢模块的控制电路示意图；图 14是图 3的压力感测气嚢模块的压力感测示意图；

图 15绘示图 14的压力感测气嚢模块的承重感测流程图；

图 16绘示图 15的压力感测结果的曲线图；

图 17绘示图 14的压力感测气嚢模块的另一承重感测流程图；

图 18绘示图 17的压力感测结果的曲线图。具体实施方式

图 1是本发明一实施例的气垫装置的示意图。请参考图 1 , 在本实施例中，气垫装置 10包括多个压力感测气嚢模块 100以及防倾模块 12。防倾模块 12环绕压力感测气嚢模块 100, 以避免压力感测气嚢模块 100产生倾倒而分散。本实施例的气垫装置 10是以包括六个压力感测气嚢模块 100为例，其中压力感测气嚢模块 100排列成 2x3的阵列，防倾模块 12环绕排列成阵列的压力感测气嚢模块 100。然而，在其他实施例中，气垫装置可包括一个或者其他数量的压力感测气嚢模块 100, 本发明不限制压力感测气嚢模块 100的数量与排列方式。

在本实施例中，防倾模块 12 例如是防倾气垫，环绕排列成阵列的压力感测气嚢模块 100, 以固定压力感测气嚢模块 100。然而，在其他实施例中，防倾模块可为泡棉垫或者其他可用以环绕并固定压力感测气嚢模块 100的组件，本发明不限制防倾模块的种类，也不限制防倾模块的设置与否。防倾模块 12实际上位于气垫装置 10的最外侧并形成环状，且防倾模块 12的高度大于压力感测气嚢模块 100 的高度，例如是两者距离地面的高度相差 1公分至 2公分。因此，防倾模块 12 与压力感测气嚢模块 100之间的高低差可使气垫装置 10由外往内呈现略微的凹陷，以使气垫装置 10更为符合人体工学。当使用者使用气垫装置 10, 例如是躺在气垫装置 10的压力感测气嚢模块 100上时，具有较佳的舒适度。

图 2是图 1的气垫装置的局部放大剖视图。图 3是图 1的压力感测气嚢模块的示意图。请参考图 2与图 3 , 在本实施例中，压力感测气嚢模块 100包括稳压气嚢层 110、均压气嚢层 120以及压力感测层 130。均压气嚢层 120配置于稳压气嚢层 110上，其中均压气嚢层 120包括相互连通的多个第一筒状气嚢 122以及相互连通的多个第二筒状气嚢 124。第一筒状气嚢 122以及第二筒状气嚢 124立于稳压气嚢层 110上并且排列成一阵列。压力感测层 130配置于稳压气嚢层 110与均压气嚢层 120之间，用以感测均压气嚢层 120的多个部位所承受的压力。此外，由于本实施例的气垫装置 10是由六个压力感测气嚢模块 100所组成，其中每一压力感测气嚢模块 100是由稳压气嚢层 110、均压气嚢层 120与压力感测层 130所组成。因此，模块化的气垫装置 10与压力感测气嚢模块 100具有良好的组装性。

图 4是图 3的压力感测气嚢模块绘示第一筒状气嚢的示意图。图 5是图 3的压力感测气嚢模块绘示第二筒状气嚢的示意图。图 4与图 5分别省略绘示第二筒状气嚢 124与第一筒状气嚢 122, 以清楚展现第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的排列方式与位置。请参考图 2至图 5, 在本实施例中，第一筒状气嚢 122 分别排列成多个第一排 A1 , 并且各第一排 A1的第一筒状气嚢 122互相连通。第二筒状气嚢 124分别排列成多个第二排 A2,并且各第二排 A2的第二筒状气嚢 124 互相连通。第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的连通方式例如是在第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的侧壁开孔，并通过超音波将对应的开孔互相接合，以使各第一排 A1的第一筒状气嚢 122互相连通并且各第二排 A2的第二筒状气嚢 124互相连通，但本发明不限于上述的连通方法。

在本实施例中，均压气嚢层 120是以包括二十个第一筒状气嚢 122与二十个第二筒状气嚢 124为例。第一筒状气嚢 122排列成四个第一排 A1 , 各第一排 A1 具有五个第一筒状气嚢 122, 如图 4所示，而第二筒状气嚢 124排列成四个第二排 A2, 各第二排 A2具有五个第二筒状气嚢 124, 如图 5所示。排列成第一排 A1 的第一筒状气嚢 122与排列成第二排 A2的第二筒状气嚢 124交替排列，以使第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124排列成一个 5x8的阵列，如图 3所示。本实施例所述的交替排列的方式例如是第一排 A1与第二排 A2依序排列，使得各第一排 A1不相邻并且各第二排 A2不相邻。然而，在其他实施例中，交替排列的方式可以是每两个第一排 A1为一单位且每两个第二排 A2为一单位，各单位的两第一排 A1与各单位的两第二排 A2依序排列，使得各单位的两第一排 A1不相邻且各单位的两第二排 A2不相邻，也可以是其他的不规则的交替排列的方式，本发明不限制第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的数量，也不限制第一排 A1与第二排 A2的交替排列的方式。

另一方面，请参考图 4与图 5 , 在本实施例中，压力感测气嚢模块 100还包括多条束带 140。排列成第一排 A1的第一筒状气嚢 122与排列成第二排 A2的第二筒状气嚢 124分别配置于对应的束带 140上，并通过束带 140固定于稳压气嚢层 110上，其中束带 140例如是环型带。因此，各第一排 A1的第一筒状气嚢 122 与各第二排 A2的第二筒状气嚢 124通过将束带 140环绕在稳压气嚢层 110的周围而固定于稳压气嚢层 110上，以避免立于稳压气嚢层 110上的第一筒状气嚢 122 以及第二筒状气嚢 124产生倾倒。

此外，在本实施例中，压力感测气嚢模块 100还包括第一气管 150、第二气管 160与第三气管 170。第一气管 150连接排列成第一排 A1的第一筒状气嚢 122, 而第二气管 160连接排列成第二排 A2的第二筒状气嚢 124。更进一步地说，由于各第一排 A1的第一筒状气嚢 122互相连通，因此第一气管 150只需连接到各第一排 A1的其中一个第一筒状气嚢 122即可连接所有的第一筒状气嚢 122。同样地，由于各第二排 A2的第二筒状气嚢 124互相连通，因此第二气管 160只需连接到各第二排 A2的其中一个第二筒状气嚢 124即可连接所有的第二筒状气嚢 124。

图 6是图 3的压力感测气嚢模块于另一视角的示意图。请参考图 2、图 4至图 6,在本实施例中，排列在第一排 A1最外侧的第一筒状气嚢 122与排列在第二排 A2最外侧的第二筒状气嚢 124的长度比其余的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的长度长。其余的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124立于稳压气嚢层 110的顶面 S1上，而排列在第一排 A1最外侧的第一筒状气嚢 122与排列在第二排 A2最外侧的第二筒状气嚢 124延伸至稳压气嚢层 110的侧面 S2。换言之，均压气嚢层 120的所有第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的顶部实际上共平面，而排列在第一排 A1与第二排 A2最外侧的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的长度比其余的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的长度长，以延伸至稳压气嚢层 110的侧面 S2。

此外，在本实施例中，排列在第一排 A1与第二排 A2最外侧并延伸至稳压气嚢层 110的侧面 S2的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124并没有遮蔽整个侧面 S2, 使得延伸至稳压气嚢层 110的侧面 S2的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的底部 122a与 124a与稳压气嚢层 110的部分侧面 S2形成容置空间 S,如图 2所示。因此，第一气管 150、第二气管 160与第三气管 170容置于容置空间 S 内，其中第一气管 150以多个第一气阀连接各第一排 A1最外侧的第一筒状气嚢 122的底部 122a, 第二气管 160以多个第二气阀 162连接各第二排 A2最外侧的第二筒状气嚢 124的底部 124a, 而第三气管 170以第三气阀 172连接稳压气嚢层 110的侧面 S2, 如图 4至图 6所示。

由此可知，第一气管 150、第二气管 160与第三气管 170可分别对第一筒状气嚢 122、第二筒状气嚢 124与稳压气嚢层 110进行充气或放气，以调整第一筒状气嚢 122、第二筒状气嚢 124与稳压气嚢层 110的气压。互相连通的各第一排

A1与互相连通的各第二排 A2同时进行充气或放气，以具有相同的气压，其中各第一气阀 152与各第二气阀 162可依据需求而选择性的开启或关闭，以使各第一排 A1的第一筒状气嚢 122与各第二排 A2的第二筒状气嚢 124可分开操作而具有不同的气压。

图 7是图 3的压力感测气嚢模块绘示稳压气嚢层的示意图。图 8是图 7的压力感测气嚢模块绘示稳压气嚢层的侧视示意图。请参考图 7与图 8, 图 7仅绘示部分均压气嚢层 120, 以清楚展示稳压气嚢层 110。在本实施例中，稳压气嚢层 110包括支带 112,配置于稳压气嚢层 110内并连接稳压气嚢层 110的上壁 114与下壁 116。详细而言，稳压气嚢层 110为一块状的独立气嚢。一般的气嚢在充气之后，通常会出现中央部分较周围部分突出的现象。此现象会使配置于稳压气嚢层 110的顶面 S1与均压气嚢层 120之间的压力感测层 130感测均压气嚢层 120 的多个部位所 ₇|受的压力所得的感测结果失准，并且容易使稳压气嚢层 110的底面 S3因中央部分突起而与地面接触面积缩小，进而容易产生倾斜。

因此，在本实施例中，稳压气嚢层 110通过三条支带 112分别连接稳压气嚢层 110的上壁 114与下壁 116, 以使稳压气嚢层 110的顶面 S1与底面 S3较为平坦，其中支带 112分别对应于第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的连接处，以使各第一筒状气嚢 122与各第二筒状气嚢 124分别位在对应的两支带 112之间。据此，配置于稳压气嚢层 110的顶面 S1上的压力感测层 130与均压气嚢层 120 的第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的接触面积更为平均，以提高感测结果的准确度，且稳压气嚢层 110的底面 S3与地面的接触面积提高而增加气垫装置 10的稳定性。

然而，在其他实施例中，稳压气嚢层 110可具有一条或多条支带 112, 本发明不限制支带 112的数量。在其他未绘示的实施例中，连接稳压气嚢层 110的上壁 114与下壁 116的支带也可为环状支带。环状支带的两侧连接上壁 114与下壁 116, 以达上述的功能。环状支带本身形成环状，使得稳压气嚢层 110的结构的俯视图类似于「回」字型，其中「回」字型的外圏为稳压气嚢层 110的侧壁，而「回」字型的内圏为环状支带，但本发明并不限制支带的种类、形状与设置与否。此外，支带 112上具有多个孔洞（未绘示），当稳压气嚢层 110填充气体时，稳压气嚢层 110虽以支带 112分隔成多个空间，但气体会经由孔洞流动至稳压气嚢层 110的各空间，以使整个稳压气嚢层 110具有相同气压。

图 9是图 2的压力感测层的压力感测电路示意图。图 10是图 9的压力感测元件的示意图。请参考图 9至图 10, 在本实施例中，压力感测层 130包括多个压力感测元件 132, 配置于对应的第一筒状气嚢 122 以及对应的第二筒状气嚢 124 的底部 122a与 124a与稳压气嚢层 110之间，如图 4与图 5所示。压力感测元件 132可对应于每一第一筒状气嚢 122以及每一第二筒状气嚢 124,也可选择性的对应于部分的第一筒状气嚢 122 以及第二筒状气嚢 124, 用以感测均压气嚢层 120 的多个部位所受的压力。压力感测元件 132排列成压力感测阵列，并经由连接线 134互相连接。

随着时代的进步，一些电子产品，例如是看护床垫，会在内部配置压力感测阵列，以便侦测或记录使用者的睡卧状态。因此，应用软性电子零组件技术的软性阵列感测元件因应而生，而本实施例的压力感测元件 132即为上述的软性阵列感测元件。压力感测元件 132采用压阻式感测技术，其在上下基板 132a的内侧分别依序堆叠上下电极层 132b以及上下压阻感应层 132c, 并在上下基板 132a的四周布置压感胶 132d, 以使上下基板 132a黏合。上下基板 132a使用柔软的塑胶材料，以使压力感测元件 132具有可挠曲的特性，并且让上下压阻感应层 132c可以相互接触。

压阻感应层 132c为一种压阻材料，其利用纳米分散技术将纳米导电粒子均匀分散于高分子聚合物其中，以形成一个具有线性反应的压阻式复合材料。因此，纳米导电粒子使压阻感应层 132c的表面为可微量变形的粗糙表面，以在压力感测元件 132在受到正向力施加时，通过粗糙表面产生的微量变形，使上下压阻感应层 132c的接触面积增加。具体而言，受压变形后的压阻感应层 132c会以电阻定律（R=pL/A ) 而产生电阻值 ( R ) 变化。当压力感测元件 132受压时，压阻感应层 132c因受压而产生量变形，使得压阻感应层 132c的截面积（A )增加而导致输出电阻值降低。此时，上下电极层 132b感测电阻值变化并通过后端系统（例如是后述的控制模块 14的感测压力感测电路 14a以及可视化界面 16 )进行电阻值变化的纪录与判断。因此，上下压阻感应层 132c能经由所施加的正向力大小不同而改变两者之间的接触程度，使得所感测到的电阻值大小也会改变。当压力移除以后，上下压阻感应层 132c的微量变形可迅速回复原状，因此不会产生明显的迟滞现象，同时具有良好的线性度以及重现性。

由此类压力感测元件 132所组成的软性阵列感测具有结构筒单、易于使用、轻薄、可挠曲、抗摔、低耗电等特点，并且可利用网版印刷技术印刷至基板 132a 上。然而，压力感测元件 132必须搭配压力感测电路才能实现它的效能。具体而言，在本实施例中，气垫装置 10还包括控制模块 14。控制模块 14连接压力感测层 130, 其中压力感测层 130感测均压气嚢层 120的部位所承受的压力，而控制模块 14接收压力感测层 130的一感测结果。控制模块 14包括压力感测电路 14a, 压力感测电路 14a如图 9 所示，其主要通过模拟前端信号处理电路 ( analog frontend )搭配微控制器包括列控制器（row controller ) 与行控制器（column controller )所输出的列控制信号 ( row control signal )及行控制信号 ( column control signal )来读取压力感测元件 132的电阻值，再经由模拟数字转换器（ analog to digit converter, ADC )将电阻值的模拟数值转换到数字数据。接着，将数字数据通过微控制器（ micro controller )进行数字信号处理后，将数据直接通过微控制器传送到 RS232信号传送接收转换电路。

此外，在本实施例中，气垫装置 10还包括可视化界面 16。可视化界面 16连接控制模块 14, 用以显示控制模块 14所接收的压力感测层 130的感测结果。具体来说，可视化界面 16连接上述的 RS232信号传送接收转换电路。当数字数据通过微控制器进行数字信号处理，并直接通过微控制器传送到 RS232信号传送接收转换电^^后， RS232信号传送接收转换电^^将数据输出到可视化界面 16, 用以显示压力感测层 130的压力感测元件 132所排列而成的压力感测阵列的压力分布图形。

上述的控制装置 14的压力感测电路 14a与可视化界面 16的规格与种类如下：输入电源为电压是 5伏特（ V )而电流是 0.5安培（ A )的直流电（ Direct Current, DC )或是直接通过 USB接线使用 USB 电源；数字输出数据为标准 RS232输出界面，其数字传输速率（鲍率（ baud rate ) )为 38400bps( bit per second )或者 9600bps; 压力感测电路 14a最多可读取排列成 32x32阵列的 1024个压力感测元件 132,而感测元件界面（ sensor interface )为 2.54连接器（connector ), 其为单排排座（母座）。可视化界面 16例如是笔记型电脑（ notebook, NB )或是个人电脑 ( personal computer, PC )装置等人机界面，用以显示压力感测层 130的压力分布图形。然而，上述的压力感测电路 14a的规格与可视化界面 16的种类仅为本发明的其中一实施例，本发明不以此为限制。

另一方面，由于本实施例的压力感测元件 132为软性的压阻式感测元件，且其上下压阻感应层 132c能经由所施加的正向力大小不同而改变电阻值，因此当压力感测层 130配置于稳压气嚢层 110与均压气嚢层 120之间时，压力感测元件 132 的电阻值会受到均压气嚢层 120的重量与稳压气嚢层 110的气压的影响。具体来说，压力感测层 130是经由对应于均压气嚢层 120承受压力的多个部位的压力感测元件 132的电阻值变化来得知压力集中点。因此，在均压气嚢层 120未^受压力之前，压力感测层 130承受固定重量（例如是均压气嚢层 120的重量），且稳压气嚢层 110的气压均匀，使得每一压力感测元件 132具有相同的电阻起始值与感测特性。此时，每一压力感测元件 132的起始电阻值与感测特性受到压力感测元件 132所承载的重量（例如是均压气嚢层 120的重量 )与稳压气嚢层 110的气压的影响。

图 11是图 10的压力感测元件在承受不同重量以及不同稳压气嚢层的气压下的特性曲线示意图。请参考图 11 , 图 11绘示压力感测元件 132在承受不同重量以及不同稳压气嚢层的气压下的特性曲线示意图。每一条曲线代表压力感测元件 132在稳压气嚢层 110处于各个不同的气压下，其承受不同的重量（单位：克）时所对应的电导值（conductivity ), 其中横轴为重量，纵轴为电导值。此外，图 11下半部的曲线群绘示压力感测元件 132在不同的稳压气嚢层 110的压力下，承受不同重量时的电阻值的倒数（1/R ), 而上半部的曲线群绘示压力感测元件 132 在不同的稳压气嚢层 110的压力下，承受不同重量以及未承受重量时的电阻值的差值倒数（1/AR )。

由此可知，压力感测元件 132可通过调整稳压气嚢层 110的气压而调整其感测特性。当稳压气嚢层 110的气压固定之后，由于未承受压力的均压气嚢层 120 所提供给压力感测层 130的重量也固定，故压力感测元件 132的起始电阻值与感测特性也因而固定（其感测特性例如图 11的其中一条曲线）。因此，在均压气嚢层 120未承受额外压力之前，各压力感测元件 132的电阻值相同。当均压气嚢层 120的多个部位^ ^受压力时，对应于受压力的那些部位的压力感测元件 132在固定的感测特性下依据所承受的压力值而改变其电阻值，并通过量测各压力感测元件 132的电阻值变化而得知承受压力的部位的位置与其重量，并将此结果传送至图 9的控制装置 14的压力感测电路 14a与可视化界面 16, 以判定均压气嚢层 120上的压力集中点。

另外，由于压力感测元件 132会受到正向力（重量）的影响而改变电阻值，因此压力感测元件 132除了可以通过电阻值变化来感测压力集中的位置之外，还可以用以量测总重量，例如是量测病人的体重。量测方式例如是使用者（病人）躺在气垫装置 10的均压气嚢层 120上，以使各个压力感测元件 132经由承受压力而改变电阻值，并通过电阻值变化而得知各压力感测元件 132所对应的均压气嚢层 120的部位所承受的重量，而对应于每一电阻值差值而得的重量的总和即为使用者的重量。

图 12是图 3的压力感测气嚢模块的局部放大剖视图。请参考图 12, 在本实施例中，压力感测气嚢模块 100还包括多个辅助侦测片 180。辅助侦测片 180配置于对应的第一筒状气嚢 122 的底部 122a与对应的第二筒状气嚢 124 的底部 124a。具体来说，辅助侦测片 180配置于压力感测元件 132与对应的第一筒状气嚢 122的底部 122a之间，或者配置于压力感测元件 132与对应的第二筒状气嚢 124的底部 124a,用以辅助压力感测元件 132感测均压气嚢层 120所承受的压力，例如是使均压气嚢层 120的所承受的压力通过接触第一筒状气嚢 122与第二筒状气嚢 124的辅助侦测片 180准确地传递至压力感测元件 132。辅助侦测片 180可以配置于压力感测元件 132上，也可直接制作于第一筒状气嚢 122的底部 122a 与对应的第二筒状气嚢 124的底部 124a, 本发明不限制辅助侦测片 180的制作方式。

图 13是图 3的压力感测气嚢模块的控制电路示意图。请参考图 4、图 5与图 13 , 在本实施例中，气垫装置 10包括充气模块 18。充气模块 18连接均压气嚢层 120与控制模块 14。在控制模块 14接收压力感测层 130的感测结果之后，控制模块 14依据压力感测层 130的感测结果而控制充气模块 18,以通过充气模块 18调整均压气嚢层 120的气压。充气模块 18连接第一气管 150、第二气管 160与第三气管 170, 而控制模块 14能控制充气模块 18对第一气管 150、第二气管 160与第三气管 170进行充气或放气，并控制第一气阀 152、第二气阀 162与第三气阀 172 开启或关闭。

在本实施例中，充气模块 18经由第三气管 170与第三气阀 172而调整稳压气嚢层 110的气压，进而固定压力感测层 130的感测特性。当均压气嚢层 120的部位承受压力，例如是使用者躺在均压气嚢层 120上时，压力感测层 130通过压力感测元件 132感测承受压力的那些部位的位置与压力值，并经由图 9的压力感测电路 14a将感测结果传送到可视化界面 16, 以清楚得知均压气嚢层 120的压力集中点的位置与压力值。控制模块 14依据压力感测层 130的感测结果而控制充气模块 18, 包括控制对应于承受压力的部位的第一筒状气嚢 122或者第二筒状气嚢 124所连接的第一气阀 152或第二气阀 162,以使对应的第一气阀 152或第二气阀 162开启。因此，充气模块 18经由第一气管 150或第二气管 160对承受压力的第一筒状气嚢 122或者第二筒状气嚢 124进行充气或放气，以调整均压气嚢层 120 承受压力的那些部位所对应的第一筒状气嚢 122或者第二筒状气嚢 124的气压，使得均压气嚢层 120的那些部位所 7 受的压力因而分散。据此，气垫装置 10具有较佳的舒适感。

图 14是图 3的压力感测气嚢模块的压力感测示意图。图 15绘示图 14的压力感测气嚢模块的承重感测流程图。图 14绘示压力感测气嚢模块 100承受重量 W并通过压力感测层 130感测压力值的示意图，其中压力感测层 130仅以对应于均压气嚢层 120的部分第二筒状气嚢 124的压力感测元件 132与其量测结果为例。请参考图 14与图 15, 在本实施例中，以经由气垫装置 10感测承重的承重感测方法包括下列步骤。首先，通过压力感测气嚢模块 100承受重量\¥。接着，增加稳压气嚢层 110的压力，以将稳压气嚢层 110固定于较高的压力值，例如是压力值大于 1 ( PSI )。当稳压气嚢层 110处于固定的压力值时，通过压力感测气嚢模块 100的压力感测层 130量测各点承受的压力值，如同图 14的输出结果，以经由累加各点的压力值而得到压力总和。

之后，经由图 13的控制模块 14控制稳压气嚢层 110释压，并在释压过程中相隔每一间隔参数进行量测。在本实施例中，承重感测方法量测的参数为稳压气嚢层 110的释压值，而间隔参数为稳压气嚢层 110进行释压的一间隔压力。本实施例的气垫装置 10相隔每一间隔压力即进行一次量测，例如是稳压气嚢层 110 每释压 0.3 ( PSI ) 即以压力感测层 130量测当时的压力总和。上述的间隔压力不限定于 0.3 ( PSI ), 此处仅是用以举例说明，而间隔压力的数值愈小，所得的曲线也越准确。如此反复量测每间隔压力的压力总和，便可以得到在承受固定重量 W 的情况下，压力感测层 130所量测的压力总和对应于稳压气嚢层 110的压力的曲线图，如图 15所示。

图 16绘示图 15的压力感测结果的曲线图。请参考图 14至图 16, 其中图 16 绘示压力感测器嚢模块 100在^受不同重量的情况下，稳压气嚢层 110的压力对应于压力感测层 130所量测的压力总和的多条曲线。因此，图 16可视为是预先利用压力感测器嚢模块 100在承受不同重量的情况下，经由上述量测方法量测压力总和而计算重量所构成的数据库。从图 16的多条曲线可以看出压力感测器嚢模块

100在^受不同重量的情况下，稳压气嚢层 110的压力以及压力感测层 130在稳压气嚢层 110释压过程中所量测的压力总和的曲线不同。因此，将图 15所量测的曲线对应于图 16的数据库（图 15的曲线以虚线绘示 ) , 可以经由图 16的数据库推估图 15的曲线所对应的重量 W。举例而言，经由上述的量测方法所得的曲线落在图 16的数据库的两条曲线之间，而两条曲线分别代表压力感测气嚢模块 100 在承受重量为 15公斤的情况下以及承受重量为 25公斤的情况下的曲线，故可推估重量 W约为 20公斤。

图 17绘示图 14的压力感测气嚢模块的另一承重感测流程图。同样地，在本实施例中，图 14的压力感测气嚢模块 100的压力感测示意图也可通过图 17的承重感测流程量测重量，其中图 15的承重感测流程的参数为稳压气嚢层 110释压的间隔压力，而图 17的承重感测流程的参数为稳压气嚢层 110的释压时间。因此，图 17的承重感测流程是以每一间隔时间作为进行量测的依据。请参考图 14与图 17, 在本实施例中，以经由气垫装置 10感测^重的^重感测方法包括下列步骤。首先，通过压力感测气嚢模块 100承受重量\¥。接着，增加稳压气嚢层 110的压力并固定于较高的压力值，例如是压力值大于 1 ( PSI ), 并且通过压力感测气嚢模块 100经由压力感测层 130量测压力值，以经由累加压力值而得到压力总和。

之后，经由图 13的控制模块 14控制稳压气嚢层 110释压，并在释压过程中相隔每一间隔参数进行量测，其中本实施例的参数为稳压气嚢层 110的释压时间，而间隔参数为稳压气嚢层 110进行释压的一间隔时间。因此，本实施例的气垫装置 10相隔每一间隔时间即进行一次量测，例如是稳压气嚢层 110每释压 1秒即量测当时的压力总和。上述的间隔时间不限定于 1秒，而间隔时间的数值愈小，所得的曲线也越准确。如此反复量测每间隔时间的压力总和，便可以得到在承受固定重量 W的情况下，压力感测层 130所量测的压力总和对应于稳压气嚢层 110 的释压时间的曲线图，如图 17所示。

图 18绘示图 17的压力感测结果的曲线图。请参考图 14、图 17与图 18, 其中图 18绘示压力感测器嚢模块 100在承受不同重量的情况下，稳压气嚢层 110 的释压时间对应于压力感测层 130 所量测的压力总和的多条曲线。因此，图 18 可视为是预先利用压力感测器嚢模块 100在承受不同重量的情况下，经由上述量测方法量测压力总和而计算重量所构成的数据库。从图 18的多条曲线可以看出压力感测器嚢模块 100在承受不同重量的情况下，稳压气嚢层 110的释压时间以及压力感测层 130在稳压气嚢层 110释压过程中所量测的压力总和的曲线不同。因此，将图 17所量测的曲线对应于图 18的数据库（图 17的曲线以虚线绘示），可以经由图 18的数据库推估图 17的曲线所对应的重量 W。举例而言，经由上述的量测方法所得的曲线落在图 16中代表 10公斤与 15公斤的曲线之间，故可推估重量 W约为 12公斤。据此，压力感测气嚢模块 100可以通过上述的两种量测方法量测其所承受的重量。综上所述，本发明的气垫装置包括压力感测气嚢模块，而压力感测气嚢模块包括稳压气嚢层 110、均压气嚢层 120与压力感测层 130,使得模块化的气垫装置具有良好的组装性。压力感测气嚢模块将均压气嚢层配置于稳压气嚢层上，以通过稳压气嚢层来提高稳定性，而压力感测层配置于稳压气嚢层与均压气嚢层之间，用以感测均压气嚢层的多个部位所承受的压力，其中压力感测层连接可视化界面，以显示压力感测层的感测结果。另外，气垫装置还包括控制模块与充气模块，用以依据压力感测层的感测结果来调整均压气嚢层中承受压力的那些部位的气压，进而分散均压气嚢层所承受的压力而具有较佳的舒适度。据此，气垫装置具有良好的组装性、稳定性与舒适度。

虽然已结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

权利要求书

1. 一种气垫装置，包括：

至少一压力感测气嚢模块，各该压力感测气嚢模块包括：

稳压气嚢层；

均压气嚢层，配置于该稳压气嚢层上，其中该均压气嚢层包括相互连通的多个第一筒状气嚢以及相互连通的多个第二筒状气嚢，该些第一筒状气嚢以及该些第二筒状气嚢立于该稳压气嚢层上并且排列成一阵列；以及压力感测层，配置于该稳压气嚢层与该均压气嚢层之间，用以感测该均压气嚢层的多个部位所^^受的压力。

2. 如权利要求 1所述的气垫装置，其中该些第一筒状气嚢分别排列成多个第一排，并且各该第一排的该些第一筒状气嚢互相连通，该些第二筒状气嚢分别排列成多个第二排，并且各该第二排的该些第二筒状气嚢互相连通，该些第一排与该些第二排交替排列。

3. 如权利要求 2 所述的气垫装置，其中该压力感测气嚢模块还包括多条束带，排列成该些第一排的该些第一筒状气嚢与排列成该些第二排的该些第二筒状气嚢分别配置于对应的该些束带上，并通过该些束带固定于该稳压气嚢层上。

4. 如权利要求 2所述的气垫装置，其中该压力感测气嚢模块还包括一第一气管与一第二气管，该第一气管连接排列成该些第一排的该些第一筒状气嚢，而该第二气管连接排列成该些第二排的该些第二筒状气嚢。

5. 如权利要求 4所述的气垫装置，其中排列在该些第一排最外侧的该些第一筒状气嚢与排列在该些第二排最外侧的该些第二筒状气嚢的长度比其余的该些第一筒状气嚢与该些第二筒状气嚢的长度长，其余的该些第一筒状气嚢与该些第二筒状气嚢立于该稳压气嚢层的一顶面上，而排列在该些第一排最外侧的该些第一筒状气嚢与排列在该些第二排最外侧的该些第二筒状气嚢延伸至该稳压气嚢层的一侧面。

6. 如权利要求 5所述的气垫装置，其中排列在该些第一排与该些第二排最外侧的该些第一筒状气嚢与该些第二筒状气嚢的底部与该稳压气嚢层的部分该侧面形成一容置空间，该第一气管与该第二气管容置于该容置空间内。

7. 如权利要求 6所述的气垫装置，其中该压力感测气嚢模块还包括一第三气管，连接该稳压气嚢层，且该第三气管容置于该容置空间内。

8. 如权利要求 1所述的气垫装置，其中该稳压气嚢层包括至少一支带，配置于该稳压气嚢层内并连接该稳压气嚢层的一上壁与一下壁。

9. 如权利要求 1 所述的气垫装置，其中该压力感测层包括多个压力感测元件，配置于对应的该些第一筒状气嚢以及对应的该些第二筒状气嚢的底部与该稳压气嚢层之间。

10. 如权利要求 1所述的气垫装置，其中该压力感测气嚢模块还包括多个辅助侦测片，配置于对应的该些第一筒状气嚢与对应的该些第二筒状气嚢的底部。

11. 如权利要求 1所述的气垫装置，还包括：

防倾模块，环绕该压力感测气嚢模块。

12. 如权利要求 11所述的气垫装置，其中该至少一压力感测气嚢模块包括多个压力感测气嚢模块，且该些压力感测气嚢模块排列成阵列，而该防倾模块环绕排列成阵列的该些压力感测气嚢模块。

13. 如权利要求 11所述的气垫装置，其中该防倾模块为一防倾气嚢。

14. 如权利要求 11所述的气垫装置，其中该防倾模块的高度大于该压力感测气嚢模块的高度。

15. 如权利要求 1所述的气垫装置，还包括：

控制模块，连接该压力感测层，其中该压力感测层感测该均压气嚢层的该些部位所承受的压力，而该控制模块接收该压力感测层的一感测结果。

16. 如权利要求 15所述的气垫装置，还包括：

充气模块，连接该均压气嚢层与该控制模块，其中该控制模块依据该压力感测层的该感测结果而控制该充气模块，以通过该充气模块调整该均压气嚢层的气压。

17. 如权利要求 15所述的气垫装置，还包括：

可视化界面，连接该控制模块，用以显示该控制模块所接收的该压力感测层的感测结果。

18. 一种承重感测方法，用以经由一气垫装置感测承重，该气垫装置包括至少一压力感测气嚢模块，各该压力感测气嚢模块包括一稳压气嚢层、一均压气嚢层以及一压力感测层，该均压气嚢层配置于该稳压气嚢层上，其中该均压气嚢层包括相互连通的多个第一筒状气嚢以及相互连通的多个第二筒状气嚢，该些第一筒状气嚢以及该些第二筒状气嚢立于该稳压气嚢层上并且排列成一阵列，该压力感测层配置于该稳压气嚢层与该均压气嚢层之间，用以感测该均压气嚢层的多个部位所承受的压力，该承重感测方法包括：

通过该压力感测气嚢模块承受一重量；

增加该稳压气嚢层的压力，并且通过该压力感测气嚢模块量测压力总和；控制该稳压气嚢层释压；

相隔每一间隔参数进行量测；

量测每一间隔参数的压力总和；以及

得到该压力感测层的压力总和对应于该稳压气嚢层的一参数的曲线图。

19. 如权利要求 18所述的承重感测方法，其中该参数为该稳压气嚢层的一释压值，而该间隔参数为一间隔压力。

20. 如权利要求 18所述的承重感测方法，其中该参数为该稳压气嚢层的一释压时间，而该间隔参数为一间隔时间。