用于將用戶的移動轉(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轉(zhuǎn)換為電壓的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]將用戶的移動轉(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程，即通過所述過程從外部源導(dǎo)出能量并將能量轉(zhuǎn)換為電能。外部源的范例是移動的人的運(yùn)動能量。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，并且被用于將來自人體的運(yùn)動轉(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)公開了利用安裝在鞋上的壓電材料來進(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(諸如步行)將在壓電傳感器上引起波動的拉力。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，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)則的樣式對齊。結(jié)果，離散的偶極子效應(yīng)積累，從而導(dǎo)致靜電電勢或電壓。
[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，所述用戶的移動將在所述壓電傳感器上引起波動的應(yīng)變，使得所述用戶的移動被轉(zhuǎn)換成電壓。
[0006]所述壓電傳感器可以包括多個矩形元件，所述多個矩形元件中的每個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將響應(yīng)于用戶的移動而提供電壓，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動能量到電能的增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)換。
[0007]為了舒適，所述設(shè)備應(yīng)當(dāng)相對平坦，當(dāng)被佩戴為垂飾時不突起太多。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)測用戶的設(shè)備。該設(shè)備包括用于將用戶的移動轉(zhuǎn)換成電壓的設(shè)備。運(yùn)動能量被轉(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秒娙輥韺τ伤鰤弘妭鞲衅魃傻碾妷哼M(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的時間段。在所述用戶不是正在移動的時間段中，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)電流并且一旦檢測到所述用戶的移動就喚醒所述電子部件的移動傳感器。
[0010]在另外的實(shí)施例中，所述用于監(jiān)測用戶的設(shè)備在喚醒時傳送控制信號。所述控制信號指示用戶和設(shè)備兩者都是活動的。針對預(yù)定時間段的對所述控制信號的缺少可以指示電池耗盡或用戶的不移動。
[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)測用戶的設(shè)備的跌倒檢測器。所述跌倒檢測器包括:移動傳感器，其用于測量所述用戶的移動；以及處理器，其用于分析并解釋來自所述移動傳感器的測量結(jié)果，以檢測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傳感器，當(dāng)測量的移動滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時所述移動傳感器繼而可以喚醒所述處理器。所述處理器解釋所感測的移動，并且在檢測到所述用戶的可能的跌倒時可以引起警報信號的發(fā)送。在實(shí)施例中，所述移動傳感器是加速度計。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種用于監(jiān)測用戶的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:用于監(jiān)測用戶的設(shè)備或跌倒檢測器；以及基站，其用于可以由監(jiān)測設(shè)備或所述跌倒檢測器傳送的控制信號。當(dāng)針對預(yù)定時間段沒有接收到控制信號時，所述基站向護(hù)理人員傳送警告信號，以指示所述監(jiān)測設(shè)備或所述跌倒檢測器可能需要服務(wù)，或者指示所述用戶沒有活動。
[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)測用戶的方法。除了將用戶的移動轉(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)所生成的電壓超過所述閾值時將電子部件從待機(jī)切換到操作。在該方法中，從所述用戶的檢測的移動得到的所生成的電壓被用作針對所述電子部件的喚醒信號。所述電子部件可以被用于監(jiān)測所述用戶的活動。該方法提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)所述用戶不活動或針對一時間段不活動時，來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之后已經(jīng)從待機(jī)狀態(tài)切換到操作狀態(tài)時，發(fā)送控制信號。所述控制信號指示所述電子部件活動。當(dāng)針對一時間段還沒有發(fā)送所述控制信號時，這可以指示電池電源已經(jīng)耗盡，或者指示所述用戶沒有活動。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種檢測用戶的潛在跌倒的方法。所述方法包括監(jiān)測用戶的方法，并且還包括以下步驟:利用移動傳感器來監(jiān)測所述用戶的移動;并且利用處理器來分析來自所述移動傳感器的測量結(jié)果，以檢測所述用戶的潛在跌倒。當(dāng)所述用戶移動時，存在跌倒的風(fēng)險。因此，當(dāng)利用壓電傳感器檢測到所述用戶的移動時，諸如所述移動傳感器和所述處理器的電子部件喚醒以開始分析所監(jiān)測的移動。
【附圖說明】
[0018]現(xiàn)在將參考附圖僅通過范例來描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其中:
[0019]圖1示出了佩戴用于監(jiān)測用戶的設(shè)