TWI519702B - 活動感知地墊及其總成 - Google Patents

Description

活動感知地墊及其總成 ASSEMBLY THEREOF

本發明係關於一種活動感測器，尤指一種在居家環境下作室內區域定位、活動頻率監測、跌倒測試等用途的活動感知地墊及其總成。

受到全球普遍生育率下降及醫療環境改善之影響，世界各國人口結構逐漸改變，高齡人口比例大幅提高，在1950年，平均由十二位勞動人口共同撫養一位高齡人口，然而，隨著人口結構之改變，此一由勞動人口對應於所須撫養之高齡人口的撫養比率正逐年降低，使勞動人口的負擔與日俱增。以台灣為例，該比率於現今的台灣已降至七比一，據統計預估該比率於二十年後將降至二．七比一，高齡人口的身心健康與醫療照護已成為應日益受到重視之問題。如何使高齡人口享受舒適、愉快且安心之生活，同時，讓勞動人口能無後顧之憂地專注於工作崗位，實為人們所共同關心之課題。

生理上的老化係隨著年齡而累積，不但可能造成高齡者對外界環境的被動反應力下降，亦使得主動從事各種動作之能力降低，在許多情況下，將造成生活上的不便，尤有甚者，若是有病在身，其生活上的不便更是不在話下，而此等不便亦埋下了諸多發生意外的危險因子，應特予重視。高齡者在無人照護的狀況下，可能意外跌倒摔傷，或因不慎碰撞乃至於突發的生理狀況而攤倒 在地。為避免在發生前述狀況時，周遭無人能及時處理，導致危險不斷擴大，各種居家安全與遠距照護之相關議題越來越受到重視，其相關應用技術也迅速地發展，其中，活動感知地墊即係為了因應前述狀況而被開發出的產品之一。

一般言，習知的活動感知地墊內部設有一感應模組，當該等活動感知地墊的感應模組受到壓力時，該感應模組便能夠將一感知訊號發送予一監視設備(如：電腦)，以便看護者(如家中的勞動人口或養護中心的專業看護人員)能透過該監視設備掌握到高齡者的活動狀況，並且在辨識出有異常發生時，迅速進行相應之處置。雖然，透過習知之該等活動感知地墊，確實有助於看護者快速得知意外狀況之發生，然而，習知活動感知地墊在實際應用上，仍有其侷限。固然，當習知活動感知地墊被鋪設於小面積的範圍內時，看護者只要透過該監視設備發現有突發之狀況，即可迅速來到鋪設該等活動感知地墊處，並提供必要之協助；惟，當習知活動感知地墊被廣泛地鋪設於家中各處，甚至大型養護中心(包含複數樓層且各樓層有大大小小的隔間)時，即便看護者透過該監視設備發現有突發之狀況，亦難以立即掌握發生狀況之地點，以致往往無法在第一時間來到現場進行必要之處置。若欲稍微改善此一狀況，一個折衷的作法係將原本較大的範圍，切割為大量小範圍之區域，並針對各別區域分別透過一監視設備掌握其狀況，再由一總機接收各該監視設備回報之訊息。前述作法雖不失為一種可行的解決辦法，惟，若未將區域細分，仍難以精確掌握事發地點；而將區域劃分過細，又必須增加大量設置監視設備之成本，實在難稱理想。

綜上所述可知，習知活動感知地墊雖有助於看護者快速得知意外狀況之發生，然而，在習知活動感知地墊被應用於大範圍之區域時，看護者往往難以立即掌握發生狀況之地點，以致不能在第一時間趕到事發現場。故，如何設計出一種活動感知地墊之監 視系統，藉由建立活動感知地墊之拓樸矩陣，令看護者不但能迅速得知意外狀況之發生，更能夠第一時間掌握事發地點，即成為現今眾多相關業者亟待解決之一重要課題。

鑒於現有的人體活動感測器對於高齡者的活動狀態監測與行動辨識能力存在之缺失，本發明之其一目的乃在於提供一種活動感知地墊及其總成，本發明透過將感測人體活動的技術結合於地墊中，可利用非察覺式(non-conscious)感測方式持續監測高齡者與室內環境之間的互動關係。

本發明之另一目的在於，藉由相互層疊的多孔質絕緣隔離層與壓力感測層作為感測主體，並配合絕緣隔離層上之通孔沿著壓力感測層上感測電極組件之連續彎折延伸之適當間隙排列的佈排方式，在對訊號的偵測上具有極佳的準確度與靈敏度。

本發明之又一目的在於，透過在規格化底座之至少一組相對的第一組裝側及第二組裝側上配置相匹配接合之上下對接式電連接器的設計，可視居家環境實際需求自由拼接，並與一監視設備整合以進行居家環境長期、連續性監測。

為達上述之目的，本發明採用以下技術手段：一種活動感知地墊，用於與至少另一活動感知地墊相互拼接，所述活動感知地墊包括一規格化底座、一壓力感測層、一絕緣隔離層及一彈性導電層。

其中，該規格化底座具有一第一組裝側及一與該第一組裝側相對的第二組裝側，該第一組裝側上設有複數個第一卡合部，且其中之一第一卡合部上設有一第一電連接器，該第二組裝側上設有複數個第二卡合部，且對應該其中之一第一卡合部的一第二卡合部附近設有一第二電連接器；該壓力感測層設置於該規格化底座上並具有複數個感測電極組件，該些感測電極組件電性連接該 第一電連接器及該第二電連接器，每一感測電極組件具有一連續彎折延伸之適當間隙；該絕緣隔離層覆蓋該壓力感測層並具有複數個通孔，部分之該些通孔沿該些感測電極組件之適當間隙排列；該彈性導電層覆蓋該絕緣隔離層。

為達上述之目的，本發明另採用以下技術手段：一種活動感知地墊總成，用於電性連接一監視設備，並透過該監視設備進行感測訊號之接收與分析，以感測人體的活動，所述活動感知地墊總成包括至少二相互拼接的活動感知地墊，其各包括一規格化底座、一壓力感測層、一絕緣隔離層及一彈性導電層。

其中，該規格化底座具有一第一組裝側及一與該第一組裝側相對的第二組裝側，該第一組裝側上設有複數個第一卡合部，且其中之一第一卡合部上設有一第一電連接器，該第二組裝側上設有複數個第二卡合部，且對應該其中之一第一卡合部的一第二卡合部上設有一第二電連接器；該壓力感測層設置於該規格化底座上，該壓力感測層具有一控制單元及複數個電性連接該控制單元的感測電極組件，該控制單元具有一識別標籤並進一步電性連接該第一電連接器及該第二電連接器，且每一感測電極組件具有一連續彎折延伸之適當間隙；該絕緣隔離層覆蓋該壓力感測層並具有複數個通孔，部分之該些通孔沿該些感測電極組件之適當間隙排列；該彈性導電層覆蓋該絕緣隔離層。

其中，該至少二活動感知地墊的其中之一的第一卡合部與其中另一的第二卡合部相互卡合固定，該至少二活動感知地墊的其中之一的第一電連接器與其中另一的第二電連接器相互連結。

本發明至少具有以下技術功效：本發明應用於居家環境之監視系統時，照護人員可在第一時間得知各種意外狀況之發生並掌握事發地點，進而可以最短時間提供所需的醫療照護。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明 用，並非用來對本發明加以限制者。

A‧‧‧活動感知地墊總成

P、P1~P5‧‧‧活動感知地墊

1‧‧‧規格化底座

10a‧‧‧第一組裝側

11a‧‧‧第一卡合部

12a‧‧‧第一電連接器

121a‧‧‧訊號輸出端子

10b‧‧‧第二組裝側

11b‧‧‧第二卡合部

12b‧‧‧第二電連接器

121b‧‧‧上下對接式端子槽

2‧‧‧壓力感測層

21‧‧‧感測電極組件

211‧‧‧第一指叉電極

212‧‧‧第二指叉電極

22‧‧‧適當間隙

23‧‧‧第一軸向佈線區

24‧‧‧第二軸向佈線區

25‧‧‧感測區

26‧‧‧控制單元

3‧‧‧絕緣隔離層

30‧‧‧通孔

4‧‧‧彈性導電層

C‧‧‧監視設備

圖1為本發明之活動感知地墊之立體分解視圖。

圖2為本發明之活動感知地墊之立體組合視圖。

圖3為本發明之規格化底座與壓力感測層之示意圖。

圖4為本發明之活動感知地墊之使用狀態示意圖(一)。

圖5為本發明之活動感知地墊之使用狀態示意圖(二)。

圖6為本發明之活動感知地墊總成之組裝示意圖。

圖7為應用本發明之活動感知地墊總成之示意圖。

本發明主要開發出一種適用於居家環境生活空間之活動感知地墊，其特點在於，將人體活動感測技術和地墊結構作結合並視室內空間實際需求自由拼接，如此一來，不僅能透過非察覺式(non-conscious)感測方式對高齡者或行動不便者或孩童進行室內定位，還能進一步監測其活動狀態。

進一步言之，活動感知地墊的感測主體上覆蓋有柔軟且富彈性的導電表層，此一導電表層可以和位在其下方的壓力感測層形成一壓阻式感測器，因此當進行長期、連續性監測時，可由單一活動感知地墊或部分之活動感知地墊總成所受壓力與輸出電阻值之間的關係來判斷高齡者或行動不便者或孩童係處於何種活動狀態(如行走狀態、停止站立狀態、久坐狀態或跌倒狀態等)，並且在監視過程中完全不會對被監視者的日常生活造成妨害。

以下將透過特定具體實施例並配合所附圖式說明本發明的結構特徵及使用方式，本領域的技術人員可經由本發明的揭露內容輕易暸解本發明的特點及功效，並在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更，以基於不同的觀點施行或應用本發明。

請參考圖1及2，為本發明較佳實施例之活動感知地墊之立體分解及組合視圖。如圖所示，本發明較佳實施例之活動感知地墊P由下而上依序包括一規格化底座1、一壓力感測層2、一絕緣隔離層3及一彈性導電層4。須說明的是，雖然本發明較佳實施例係以矩狀之活動感知地墊P為例說明其結構特徵，但原則上活動感知地墊P係可根據室內空間實際需求而設計成其他合適的幾何形狀，例如三角形、菱形、平行四邊形等。

再者，活動感知地墊P的尺寸可大致與一般市售的橡膠「巧拼地墊」相同，本發明並不對其尺寸加以限制。另一方面，活動感知地墊P的工作原理類似薄膜開關，主要利用絕緣隔離層3將分別位在上下方的彈性導電層4與壓力感測層2隔離，並於外力作用時使彈性導電層4與壓力感測層2接觸，當受到的壓力愈大，彈性導電層4與壓力感測層2的接觸品質則愈好。

在本具體實施例中，規格化底座1視本身形狀而定具有至少一組呈相對設置的組裝側，如圖1所示為第一組裝側10a及第二組裝側10b，所述第一組裝側10a可提供與另一規格化底座1之第二組裝側10b作連接，而所述第二組裝側10b可提供與另一規格化底座1之第一組裝側10a作連接，藉此可完成至少兩個活動感知地墊P之間的相互拼接。

於實際實施時，第一組裝側10a上設有複數個第一卡合部11a，其可為但不限於卡塊；另外，第二組裝側10b上設有複數個第二卡合部11b，第二卡合部11b之構造、型式須與第一卡合部11a相匹配，例如但不限於卡槽。值得注意的是，第一組裝側10a上其中一個第一卡合部11a上設有一第一電連接器12a，且第二組裝側10b上相對應處的一個第二卡合部11b附近設有一第二電連接器12b。

於實際實施時，第一、第二電連接器12a、12b可分別為上下壓接式之公、母電連接器，但本發明並不限制於此，根據一變化 實施態樣，第一、第二電連接器12a、12b也可分別為上下磁吸式之公、母電連接器。據此，複數個相互拼接的活動感知地墊P可通過各自的第一、第二電連接器12a、12b彼此傳輸資訊。

請復參考圖1及2，並請配合參考圖3，壓力感測層2設置於規格化底座1上並具有複數個感測電極組件21。於實際實施時，規格化底座1上可開設一容置槽(圖中未標示)，其構型大致與壓力感測層2的邊緣輪廓相符，壓力感測層2即利用任何合適的結合方式安裝至容置槽內，且表面與規格化底座1齊平。

更詳細地說，每一感測電極組件21為一第一指叉電極211a(陽極電極)及一第二指叉電極212(陰極電極)所組成，其中第一指叉電極211a的形狀與第二指叉電極212的形狀相匹配，並且所述兩者共同界定出一連續彎折延伸之適當間隙22，如圖3所示之適當間隙22呈城牆狀，包含連續的U字形彎折區段。因此在正常情況下，感測電極組件21中之第一、第二指叉電極211、212並未產生電性連結。

進一步說明壓力感測層2上感測電極組件21的佈局設計，壓力感測層2上設有至少一第一軸向佈線區23及至少一第二軸向佈線區24，其中第一軸向佈線區23係正交於第二軸向佈線區24，且第一、第二軸向佈線區23、24可定義出複數個感測區25，感測電極組件21即分別配置於感測區25內並以兩兩相對的方式規則排列。

另值得注意的是，為將活動感知地墊P應用於居家環境之監視系統，所述壓力感測層2更進一步包括一控制單元26，其可為但不限於微處理器(micron)，主要用於處理壓力感測事件，也就是在活動感知地墊P受到壓力時感知訊號，並將此一感知訊號傳遞至相互拼接的至少另一活動感知地墊P。於實際實施時，控制單元26係設置於第一軸向佈線區23與第二軸向佈線區24的交界處，控制單元26除了電性連接感測區25內之感測電極組件21外， 還透過第一、第二軸向佈線區23、24電性連接第一、第二電連接器12a、12b。

附帶一提，以上所述第一、第二軸向佈線區23、24的形狀及設置位置與控制單元26的設置位置僅為本發明的較佳實施方式，本發明的設計思路並不限制於此。換句話說，舉凡將複數個感測電極佈排於地墊之中，並通過控制器及複數個佈線區域傳輸資訊至嵌埋在地墊周緣的複數個電連接器者，均為本發明的保護範圍。

請復參考圖1及2，並請配合參考圖4及5，絕緣隔離層3覆蓋壓力感測層2，絕緣隔離層3具體為具有一特定厚度的泡棉基材層，所述特定厚度較佳係介於1公分至4公分之間，藉此提供一暫時的隔離效果以防止在無壓力負載狀態下產生錯誤的接觸信號。再者，為彈性導電層4與壓力感測層2的接觸品質，進而提升訊號感測的精確度及靈敏度，絕緣隔離層3上開設有複數個通孔30，其形狀可為但不限於圓形或矩形，並且該些通孔30係沿感測電極組件21之適當間隙22排列，其中每一個通孔30的孔徑至少須大於適當間隙22的寬度。

彈性導電層4覆蓋絕緣隔離層3且具有等電位的特性，於實際實施時，彈性導電層4可為導電材質布料、氣墊或其他合適的彈性材料，但本發明並不限制於此。

活動感知地墊P的結構特徵已詳細說明如上，接下來將進一步說明其工作原理。首先如圖4所示，彈性導電層4在無壓力負載狀態下並未接觸到壓力感測層2上之感測電極組件21(即呈現斷路狀態)，此時控制單元26所量測到的總感測電阻值應趨近於無限大。

然後如圖5所示，當彈性導電層4受到外力擠壓而產生形變時(在壓力負載狀態下)，部分之彈性導電層4可通過絕緣隔離層3上對應的通孔30與感測電極組件21接觸(即呈現閉路狀態)，此時控制單元26所量測到的總感測電阻值應為彈性導電層4本身 的感測電阻值及感測電極組件21本身的感測電阻值串聯/並聯後所形成的數值。

須說明的是，所述總感測電阻值會受到彈性導電層4與對應的感測電極組件21發生接觸的接點數量和接觸緊密程度的影響，也就是說，所述總感測電阻值將隨著所受到之壓力負載及負載面積大小而有所變化，以此方式就能夠判斷高齡者(或行動不便者)係處於何種活動狀態。

請一併參考圖6及7，活動感知地墊P的工作原理已詳細說明如上，再接下來將更進一步說明其用途。如圖7所示，一種適用於居家環境之監視系統包括一活動感知地墊總成A及一監視設備C。

具體而言，活動感知地墊總成A為複數個規格相同的活動感知地墊P1-P5相互拼接而成，其中就活動感知地墊P1和活動感知地墊P2而言，活動感知地墊P1可透過其第二組裝側10b的第二卡合部11b以由上而下的方式與活動感知地墊P2之第一組裝側10a的第一卡合部11a相互卡合定位，並透過所述第二卡合部11b附近的第二電連接器12b與活動感知地墊P2之所述第一卡合部11a的第一電連接器12a對應接合而形成導通。其餘活動感知地墊P3-P5的連結方式可以此類推，所以不多加贅述。

須說明的是，為配合所述兩活動感知地墊P1、P2的拼接設計，如圖6所示，第一電連接器12a具有一排突伸出對應的第一卡合部11a的訊號輸出端子121a，且第二電連接器12b具有一排外露於規格化底座1底部的上下對接式端子槽121b。

另一方面，監視設備C(如電腦)可利用有線或無線方式與活動感知地墊總成A電性連接，醫療照護人員可透過監視設備C掌握活動感知地墊P1-P5的具體位置，並藉由監視設備C對感測訊號進行分析，同時由分析結果判斷高齡者或行動不便者或孩童係處於何種活動狀態。由此可知，透過後端資通訊系統整合，遠端 子女、照護人員可在第一時間得知各種意外狀況之發生並掌握事發地點，進而可以最短時間提供所需的醫療照護。

附帶一提，雖然本發明較佳實施例係以單一個電腦為例說明監視設備C的使用方式，但在其他變化實施例中，本領域的技術人員可採用多個電子裝置組合而成，例如：多台電腦、手機搭配電腦，或電腦搭配特置之資料處理盒等硬體元件。

綜上所述，與現有在居家環境下感測人體活動的技術相比，本發明至少具有下列優點：

1.本發明之活動感知地墊透過將感測人體活動的技術整合於地墊中，並配合規格化底座及上下對接式電連接器的使用，當應用於居家環境之監視系統時可視室內空間實際需求自由拼接，並利用非察覺式感測方式持續監測受照護人員(如高齡者、行動不便者、孩童等)與室內環境之間的互動關係，以準確地掌握受照護人員的活動狀態，進而可利用最短時間提供其所需的醫療照護。

2.承上，所述活動感知地墊藉由相互層疊的多孔質絕緣隔離層與壓力感測層作為感測主體，並配合絕緣隔離層上之通孔沿著壓力感測層上感測電極組件之連續彎折延伸之適當間隙排列的佈排方式，在對訊號的偵測上具有極佳的準確度與靈敏度。

3.應用本發明之監視系統不需要輔以積極、侵入性來監測使用者的身體活動狀況，因此不會對使用者的日常生活造成妨害，更重要的是，能有效降低使用者的心理壓力。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍落入本發明的專利保護範圍內。

P‧‧‧活動感知地墊

1‧‧‧規格化底座

10a‧‧‧第一組裝側

11a‧‧‧第一卡合部

12a‧‧‧第一電連接器

10b‧‧‧第二組裝側

11b‧‧‧第二卡合部

12b‧‧‧第二電連接器

2‧‧‧壓力感測層

21‧‧‧感測電極組件

211‧‧‧第一指叉電極

212‧‧‧第二指叉電極

22‧‧‧適當間隙

26‧‧‧控制單元

3‧‧‧絕緣隔離層

30‧‧‧通孔

4‧‧‧彈性導電層

Claims (10)

1. 一種活動感知地墊，用於與至少另一活動感知地墊相互拼接，所述活動感知地墊包括：一規格化底座，具有一第一組裝側及一與該第一組裝側相對的第二組裝側，該第一組裝側上設有複數個第一卡合部，且其中之一第一卡合部上設有一第一電連接器，該第二組裝側上設有複數個第二卡合部，且對應該其中之一第一卡合部的一第二卡合部附近設有一第二電連接器；一壓力感測層，設置於該規格化底座上並具有複數個感測電極組件，該些感測電極組件電性連接該第一電連接器及該第二電連接器，每一感測電極組件具有一連續彎折延伸之適當間隙；一絕緣隔離層，覆蓋該壓力感測層並具有複數個通孔，部分之該些通孔沿該些感測電極組件之適當間隙排列；及一彈性導電層，覆蓋該絕緣隔離層。
2. 如請求項1所述的活動感知地墊，其中該壓力感測層上定義有至少一第一軸向佈線區及至少一與該第一軸向佈線區正交的第二軸向佈線區，且該第一軸向佈線區與該第二軸向佈線區進一步定義出複數個感測區，該些感測電極組件分別設置於該些感測區內。
3. 如請求項2所述的活動感知地墊，其中每一感測電極組件包括一第一指叉電極及一形狀與該第一指叉電極相匹配的第二指叉電極，該第一指叉電極與該第二指叉電極共同界定出該連續彎折延伸之適當間隙。
4. 如請求項2所述的活動感知地墊，其中該壓力感測層更進一步包括一控制單元，該控制單元設置於該第一軸向佈線區與該第二軸向佈線區的交界處並電性連接該些感測電極組件，該控制單元進一步透過該第一軸向佈線區或該第二軸向佈線區電性連 接該第一電連接器及該第二電連接器。
5. 如請求項1所述的活動感知地墊，其中該第一電連接器具有一排突伸出對應的第一卡合部的訊號輸出端子，該第二電連接器具有一排與該排訊號輸出端子相匹配的上下對接式端子槽。
6. 一種活動感知地墊總成，用於電性連接一監視設備，並透過該監視設備進行感測訊號之接收與分析，以感測人體的活動，所述活動感知地墊總成包括：至少二相互拼接的活動感知地墊，其各包括：一規格化底座，具有一第一組裝側及一與該第一組裝側相對的第二組裝側，該第一組裝側上設有複數個第一卡合部，且其中之一第一卡合部上設有一第一電連接器，該第二組裝側上設有複數個第二卡合部，且對應該其中之一第一卡合部的一第二卡合部上設有一第二電連接器；一壓力感測層，設置於該規格化底座上，該壓力感測層具有一控制單元及複數個電性連接該控制單元的感測電極組件，該控制單元具有一識別標籤並進一步電性連接該第一電連接器及該第二電連接器，且每一感測電極組件具有一連續彎折延伸之適當間隙；一絕緣隔離層，覆蓋該壓力感測層並具有複數個通孔，部分之該些通孔沿該些感測電極組件之適當間隙排列；及一彈性導電層，覆蓋該絕緣隔離層；其中，該至少二活動感知地墊的其中之一的第一卡合部與其中另一的第二卡合部相互卡合固定，該至少二活動感知地墊的其中之一的第一電連接器與其中另一的第二電連接器相互連結。
7. 如請求項6所述的活動感知地墊總成，其中每一活動感知地墊的該壓力感測層上定義有至少一第一軸向佈線區及至少一與該第一軸向佈線區正交的第二軸向佈線區，且該第一軸向佈線區 與該第二軸向佈線區進一步定義出複數個感測區，該壓力感測層的該些感測電極組件分別設置於該些感測區內。
8. 如請求項7所述的活動感知地墊總成，其中每一感測電極組件包括一第一指叉電極及一形狀與該第一指叉電極相匹配的第二指叉電極，該第一指叉電極與該第二指叉電極共同界定出該連續彎折延伸之適當間隙。
9. 如請求項7所述的活動感知地墊總成，其中該壓力感測層的該控制單元設置於該第一軸向佈線區與該第二軸向佈線區的交界處並電性連接該些感測電極組件，該控制單元進一步透過該第一軸向佈線區或該第二軸向佈線區電性連接對應的第一電連接器及該第二電連接器。
10. 如請求項6所述的活動感知地墊總成，其中每一活動感知地墊的該第一電連接器具有一排突伸出對應的第一卡合部的訊號輸出端子，每一活動感知地墊的該第二電連接器具有一排與該排訊號輸出端子相匹配的上下對接式端子槽。