用于將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓的設(shè)備可以被用于能量收獲。能量收獲是這樣一種過(guò)程，即通過(guò)所述過(guò)程從外部源導(dǎo)出能量并將能量轉(zhuǎn)換為電能。外部源的范例是移動(dòng)的人的運(yùn)動(dòng)能量。壓電材料具有將機(jī)械應(yīng)變能量變換為電荷分布的能力，并且被用于將來(lái)自人體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。例如，Nathan S.Shenck和Joseph A.Parad iso所著的“EnergyScavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics，，(MIT Media Laboratory,ResponsiveEnvironments Group，http://www.rst2.edu/njheps/resources/energy_scavenging, pdf)公開(kāi)了利用安裝在鞋上的壓電材料來(lái)進(jìn)行能量收集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種備選可佩戴設(shè)備，所述備選可佩戴設(shè)備將佩戴所述設(shè)備的用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓。
[0004]所述設(shè)備的目的是利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的。頸繩(neckcord)允許用戶將所述設(shè)備圍繞其頸部佩戴。所述用戶的移動(dòng)(諸如步行)將在壓電傳感器上引起波動(dòng)的拉力。印刷電路板的重量也引起重力，以作用在壓電傳感器上。所述拉力和所述重力作用在所述壓電傳感器的不同部分或位置上并且在不同方向上，從而引起波動(dòng)的應(yīng)變。當(dāng)外力使所述壓電傳感器產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變時(shí)，在其材料中的極化單元格(cell)移位，并且在材料的晶格中以規(guī)則的樣式對(duì)齊。結(jié)果，離散的偶極子效應(yīng)積累，從而導(dǎo)致靜電電勢(shì)或電壓。
[0005]在實(shí)施例中，所述壓電傳感器被整形為矩形元件。所述矩形元件由于在不同方向上作用在其上的拉力和重力而彎曲。通過(guò)所述頸繩傳遞的拉力可以作用在矩形形狀的元件的端部部分上，而由PCB的質(zhì)量引起的重力作用在中間部分上。在另外的實(shí)施例中，拉力作用在中間部分上并且重力作用在元件的端部部分上。在該實(shí)施例中，PCB被耦合到所述端部部分，并且頸繩被耦合到所述矩形元件的中間部分。在兩者實(shí)施例中，所述用戶的移動(dòng)將在所述壓電傳感器上引起波動(dòng)的應(yīng)變，使得所述用戶的移動(dòng)被轉(zhuǎn)換成電壓。
[0006]所述壓電傳感器可以包括多個(gè)矩形元件，所述多個(gè)矩形元件中的每個(gè)被耦合到與之前的實(shí)施例中所描述的類似的頸繩和PCB。矩形形狀的元件中的每個(gè)將響應(yīng)于用戶的移動(dòng)而提供電壓，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)能量到電能的增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)換。
[0007]為了舒適，所述設(shè)備應(yīng)當(dāng)相對(duì)平坦，當(dāng)被佩戴為垂飾時(shí)不突起太多。因此，在實(shí)施例中，所述PCB被定位在與所述頸繩相同的平面中，所述平面垂直于彎曲面，其中，拉力和重力令矩形形狀的元件彎曲。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備。該設(shè)備包括用于將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓的設(shè)備。運(yùn)動(dòng)能量被轉(zhuǎn)換為電能，使得壓電傳感器可以被用作電學(xué)部件的電源?？梢岳缋秒娙輥?lái)對(duì)由所述壓電傳感器生成的電壓進(jìn)行濾波和緩沖，并且經(jīng)濾波和緩沖的電壓可以被用作電壓源。
[0009]在所述用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備的另外的實(shí)施例中，由所述壓電傳感器生成的電壓被用于將電子部件從待機(jī)喚醒到操作狀態(tài)。所述設(shè)備可以包括用于在電子部件在所述操作狀態(tài)中時(shí)向其供應(yīng)能量的電池。這提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述電子部件的能量消耗被限制到所述用戶正在移動(dòng)的時(shí)間段。在所述用戶不是正在移動(dòng)的時(shí)間段中，所述能量消耗被限制到待機(jī)功率。因此，所述壓電傳感器不是被用于能量收獲，而是被用作不獲取供應(yīng)電流并且一旦檢測(cè)到所述用戶的移動(dòng)就喚醒所述電子部件的移動(dòng)傳感器。
[0010]在另外的實(shí)施例中，所述用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備在喚醒時(shí)傳送控制信號(hào)。所述控制信號(hào)指示用戶和設(shè)備兩者都是活動(dòng)的。針對(duì)預(yù)定時(shí)間段的對(duì)所述控制信號(hào)的缺少可以指示電池耗盡或用戶的不移動(dòng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種包括用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備的跌倒檢測(cè)器。所述跌倒檢測(cè)器包括:移動(dòng)傳感器，其用于測(cè)量所述用戶的移動(dòng)；以及處理器，其用于分析并解釋來(lái)自所述移動(dòng)傳感器的測(cè)量結(jié)果，以檢測(cè)所述用戶的潛在跌倒。由壓電傳感器生成的電壓被用于喚醒所述移動(dòng)傳感器和所述處理器。
[0012]在另外的實(shí)施例中，所生成的電壓被用于喚醒所述移動(dòng)傳感器，當(dāng)測(cè)量的移動(dòng)滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所述移動(dòng)傳感器繼而可以喚醒所述處理器。所述處理器解釋所感測(cè)的移動(dòng)，并且在檢測(cè)到所述用戶的可能的跌倒時(shí)可以引起警報(bào)信號(hào)的發(fā)送。在實(shí)施例中，所述移動(dòng)傳感器是加速度計(jì)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種用于監(jiān)測(cè)用戶的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備或跌倒檢測(cè)器；以及基站，其用于可以由監(jiān)測(cè)設(shè)備或所述跌倒檢測(cè)器傳送的控制信號(hào)。當(dāng)針對(duì)預(yù)定時(shí)間段沒(méi)有接收到控制信號(hào)時(shí)，所述基站向護(hù)理人員傳送警告信號(hào)，以指示所述監(jiān)測(cè)設(shè)備或所述跌倒檢測(cè)器可能需要服務(wù)，或者指示所述用戶沒(méi)有活動(dòng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓的方法。所述方法包括以下步驟:利用頸繩在壓電傳感器上引起拉力；并且利用印刷電路板的重量引起重力以作用在所述壓電傳感器上。所述頸繩將所述用戶的所述移動(dòng)傳遞到所述壓電傳感器，并且由所述印刷電路板的所述重量引起的所述重力對(duì)抗由所述頸繩提供的所述拉力，從而在所述壓電傳感器上引起應(yīng)變。在使用中，所述用戶的所述移動(dòng)引起所述壓電傳感器的形狀的變化，從而導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換和電壓的生成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種監(jiān)測(cè)用戶的方法。除了將用戶的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓的方法的步驟之外，所述方法還包括以下步驟:對(duì)所生成的電壓進(jìn)行濾波;將經(jīng)濾波的生成的電壓與閾值進(jìn)行比較;并且當(dāng)所生成的電壓超過(guò)所述閾值時(shí)將電子部件從待機(jī)切換到操作。在該方法中，從所述用戶的檢測(cè)的移動(dòng)得到的所生成的電壓被用作針對(duì)所述電子部件的喚醒信號(hào)。所述電子部件可以被用于監(jiān)測(cè)所述用戶的活動(dòng)。該方法提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)所述用戶不活動(dòng)或針對(duì)一時(shí)間段不活動(dòng)時(shí)，來(lái)自電池電源的降低的功耗。
[0016]在實(shí)施例中，所述方法還可以包括以下步驟:當(dāng)所述電子部件在已經(jīng)接收到所述喚醒信號(hào)之后已經(jīng)從待機(jī)狀態(tài)切換到操作狀態(tài)時(shí)，發(fā)送控制信號(hào)。所述控制信號(hào)指示所述電子部件活動(dòng)。當(dāng)針對(duì)一時(shí)間段還沒(méi)有發(fā)送所述控制信號(hào)時(shí)，這可以指示電池電源已經(jīng)耗盡，或者指示所述用戶沒(méi)有活動(dòng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種檢測(cè)用戶的潛在跌倒的方法。所述方法包括監(jiān)測(cè)用戶的方法，并且還包括以下步驟:利用移動(dòng)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)所述用戶的移動(dòng);并且利用處理器來(lái)分析來(lái)自所述移動(dòng)傳感器的測(cè)量結(jié)果，以檢測(cè)所述用戶的潛在跌倒。當(dāng)所述用戶移動(dòng)時(shí)，存在跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。因此，當(dāng)利用壓電傳感器檢測(cè)到所述用戶的移動(dòng)時(shí)，諸如所述移動(dòng)傳感器和所述處理器的電子部件喚醒以開(kāi)始分析所監(jiān)測(cè)的移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)范例來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其中:
[0019]圖1示出了佩戴用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)