本發(fā)明涉及一種護(hù)具內(nèi)襯，特別是涉及一種具有拉脹結(jié)構(gòu)以具有自我調(diào)整的特性，并設(shè)有傳感器以感測穿戴狀況的感測式護(hù)具內(nèi)襯及防護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)在容易受傷的狀況下，例如激烈運(yùn)動、工地工作或戰(zhàn)場上等，人們通常會穿戴可保護(hù)身體的護(hù)具以策安全，例如，因?yàn)轭^部包含了人類重要的器官大腦，故通常會穿戴頭盔以避免頭部受到傷害。但為了保護(hù)身體，護(hù)具通常較厚重且不通風(fēng)，在活動時(shí)容易造成身體的不適及活動的困難，并且，每個人的身形因人而異，常會有尺寸無法完全合身的狀況，造成諸多不便。

再者，在需穿戴護(hù)具的狀況下，身體可能會受到各種不同外在沖擊的影響，而護(hù)具本身也可能因此受到損傷，因此，若能有一種可對應(yīng)人體身形及活動狀況自我調(diào)整，且具有感測穿戴狀況的護(hù)具內(nèi)襯，應(yīng)能令使用者穿戴時(shí)更為舒適，并可通過感測到的數(shù)據(jù)判斷人體及護(hù)具的狀況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于上述習(xí)知的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有拉脹結(jié)構(gòu)且設(shè)有傳感器的感測式護(hù)具內(nèi)襯及防護(hù)裝置，以使穿戴時(shí)更舒適，并感測穿戴時(shí)的狀況。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種感測式護(hù)具內(nèi)襯，包含內(nèi)襯墊及傳感器。內(nèi)襯墊為以3d打印方式制成的拉脹結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯墊的一側(cè)具有凹槽。傳感器以3d打印方式制成，并設(shè)于凹槽內(nèi)，傳感器為壓力傳感器、濕度傳感器或溫度傳感器，壓力傳感器感測所受到的壓力并產(chǎn)生壓力信號，濕度傳感器感測濕度并產(chǎn)生濕度信號，溫度傳感器感測溫度并產(chǎn)生溫度信號。

較佳地，感測式護(hù)具內(nèi)襯可進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊，分別具有不同的拉脹結(jié)構(gòu)，且設(shè)于護(hù)具的不同位置。

較佳地，各不同的內(nèi)襯墊設(shè)置有不同的傳感器。

較佳地，內(nèi)襯墊的一側(cè)表面上可具有黏性層，內(nèi)襯墊通過黏性層黏附于護(hù)具。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明再提出一種防護(hù)裝置，包含防護(hù)裝置本體、內(nèi)襯墊、傳感器及處理模塊。內(nèi)襯墊為以3d打印方式制成的拉脹結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯墊設(shè)于防護(hù)裝置本體的內(nèi)側(cè)表面上，且相對于防護(hù)裝置本體的一側(cè)具有凹槽。傳感器以3d打印方式制成，并設(shè)于凹槽內(nèi)，傳感器為壓力傳感器、濕度傳感器或溫度傳感器，壓力傳感器感測所受到的壓力并產(chǎn)生壓力信號，濕度傳感器感測濕度并產(chǎn)生濕度信號，溫度傳感器感測溫度并產(chǎn)生溫度信號。處理模塊連接傳感器并接收壓力信號、濕度信號或溫度信號。其中，傳感器與處理模塊以信號線連接，內(nèi)襯墊中對應(yīng)信號線具有通道，防護(hù)裝置本體對應(yīng)通道具有溝槽，通道與溝槽連通，信號線設(shè)于溝槽及通道中。

較佳地，防護(hù)裝置可進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊，分別具有不同的拉脹結(jié)構(gòu)，且設(shè)于防護(hù)裝置本體的不同位置。

較佳地，各不同的內(nèi)襯墊設(shè)置有不同的傳感器。

較佳地，防護(hù)裝置可包含儲存單元，連接處理模塊，處理模塊傳送所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號至儲存單元，儲存單元儲存所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號。

較佳地，防護(hù)裝置可包含傳輸單元，連接處理模塊，處理模塊傳送所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號至傳輸單元，傳輸單元將所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號傳至外部裝置。

較佳地，內(nèi)襯墊的一側(cè)表面上可具有黏性層，內(nèi)襯墊通過黏性層黏附于防護(hù)裝置本體。

承上所述，本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯及防護(hù)裝置通過設(shè)置具拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊，以使內(nèi)襯具有自我調(diào)整特性，令使用者穿戴時(shí)更舒適并增加保護(hù)效果，并且將傳感器設(shè)于內(nèi)襯墊上，使本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯及防護(hù)裝置具有感測功能，提供用戶穿戴時(shí)的狀況數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯的示意圖；

圖2為本發(fā)明的防護(hù)裝置的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的防護(hù)裝置的示意圖；

圖4為本發(fā)明的防護(hù)裝置的另一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的防護(hù)裝置的再一個結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

10：感測式護(hù)具內(nèi)襯；100：防護(hù)裝置；

110：內(nèi)襯墊；111：凹槽；112：孔洞；113：黏性層；114：通道；

120：傳感器；

130：防護(hù)裝置本體；131：溝槽；132：導(dǎo)電區(qū)域；133：支撐點(diǎn)；134：節(jié)點(diǎn)；

140：處理模塊；141：信號線；

150：儲存單元；160：傳輸單元。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯10包含內(nèi)襯墊110及傳感器120(即感測器)。內(nèi)襯墊110是以3d打印方式制成的拉脹結(jié)構(gòu)(auxeticstructure)，內(nèi)襯墊110的一側(cè)具有凹槽111。

更詳?shù)貋碚f，整個內(nèi)襯墊110是以拉脹結(jié)構(gòu)為主體，拉脹結(jié)構(gòu)為一種具有負(fù)泊松比(negativepoisson'sratio)的結(jié)構(gòu)，其在一個方向受力而被壓縮時(shí)，在垂直于受力方向的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生收縮，相對地，在受到拉力而延展時(shí)，在垂直于受力方向的結(jié)構(gòu)也會一同延展而膨脹。

也就是說，當(dāng)拉脹結(jié)構(gòu)兩側(cè)被拉伸時(shí)，拉脹結(jié)構(gòu)的中央結(jié)構(gòu)會膨脹而使體積增加，拉脹結(jié)構(gòu)體積增加程度最大可增加30％。而在拉脹結(jié)構(gòu)中心受到壓力時(shí)，拉脹結(jié)構(gòu)會收縮而變得緊密。因此，將具有拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110設(shè)于護(hù)具中時(shí)，內(nèi)襯墊110便會依據(jù)穿戴護(hù)具的使用者的運(yùn)動而改變形狀，達(dá)到緩沖的功效，同時(shí)，也因拉脹結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)性，使護(hù)具對使用者更合身。

另外，具有負(fù)泊松比的拉脹結(jié)構(gòu)中會具有孔洞112，因此，當(dāng)具有拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110設(shè)于護(hù)具中時(shí)，也會提供通風(fēng)的功能，令用戶在穿戴護(hù)具時(shí)更為舒適。

再者，上述具有拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110的結(jié)構(gòu)形狀、大小及材質(zhì)等特性，可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，并針對不同的需求設(shè)計(jì)不同的內(nèi)襯墊110，例如，可以調(diào)整內(nèi)襯墊110構(gòu)成的材質(zhì)的比例，以符合不同的設(shè)計(jì)需求。例如，支撐點(diǎn)133的材質(zhì)可為stratasys公司的verowhiteplustm白色剛性材料，拉伸強(qiáng)度約為50-65百萬帕(mpa)，彈性模量約為2000-3000百萬帕(mpa)。而節(jié)點(diǎn)134處材質(zhì)為tangoblackplustm，為黑色橡膠狀材料，其拉伸強(qiáng)度約為0.8-1.2百萬帕(mpa)、蕭氏硬度為scalea26-28。

其中支撐點(diǎn)133與節(jié)點(diǎn)134的材料體積比可根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行調(diào)整，提高支撐點(diǎn)133(剛性材料)的比例有利于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下維持形狀的能力。提高節(jié)點(diǎn)134(彈性材料)的比例則有利于增加結(jié)構(gòu)因受力而變形的靈敏度。支撐點(diǎn)133與節(jié)點(diǎn)134兩者的比值與 內(nèi)襯墊110結(jié)構(gòu)的粗細(xì)共同決定結(jié)構(gòu)的整體剛度。

同時(shí)，調(diào)整支撐點(diǎn)133的夾角可以改變結(jié)構(gòu)的體積變化極限值。支撐點(diǎn)133在夾角為60度時(shí)，該機(jī)構(gòu)體積變化為-49.7％(結(jié)構(gòu)壓縮)到74.9％(結(jié)構(gòu)拉伸)，結(jié)構(gòu)的材質(zhì)比例參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)均可在設(shè)計(jì)時(shí)予以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的產(chǎn)品需求，另外也可調(diào)整內(nèi)襯墊110的拉脹結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元的密度，使其具有不同程度的拉脹特性。

接著，將設(shè)計(jì)好的設(shè)計(jì)圖輸入到3d打印機(jī)(3dprinter)中，以3d打印的方式印出內(nèi)襯墊110。而因內(nèi)襯墊110以3d打印方式制成，所以不僅能有效降低成本，也可減少制造的時(shí)間，并且能快速地對內(nèi)襯墊110的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，甚至是進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)，使本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯10能有更廣泛的使用。

同時(shí)，在設(shè)計(jì)內(nèi)襯墊110時(shí)，可在其一側(cè)上對應(yīng)欲設(shè)置的傳感器120的大小形狀以及位置來設(shè)計(jì)凹槽111，預(yù)留傳感器120設(shè)置的位置，以使設(shè)有傳感器120的內(nèi)襯墊110的表面平整，不會因設(shè)置有傳感器120而使整體表面有凸起。

傳感器120同樣是以3d打印方式制成，其可以3d電子打印機(jī)(3delectronicsprinter)印制而成，可印制溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、應(yīng)變規(guī)等，并設(shè)于內(nèi)襯墊110上對應(yīng)的凹槽111內(nèi)。而傳感器120的厚度可控制在0.2mm-1mm的范圍內(nèi)，且不同傳感器120的厚度會有所不同，將此厚度范圍內(nèi)的傳感器120裝在內(nèi)襯墊110的凹槽111內(nèi)，使用者會幾乎感覺不到傳感器120的存在，不會產(chǎn)生異物感。

再者，傳感器120在設(shè)計(jì)時(shí)可設(shè)計(jì)為壓力傳感器、濕度傳感器或溫度傳感器中的任一種。壓力傳感器可感測其所受到的壓力，也就是說，當(dāng)壓力傳感器裝在設(shè)于護(hù)具內(nèi)的內(nèi)襯墊110上時(shí)，壓力傳感器便可感測使用者身體與內(nèi)襯墊110之間的壓力，并以此產(chǎn)生壓力信號。濕度傳感器可感測濕度，也就是說，當(dāng)濕度傳感器裝在設(shè)于護(hù)具內(nèi)的內(nèi)襯墊110上時(shí)，濕度傳感器便可感測護(hù)具內(nèi)的濕度，并以此產(chǎn)生濕度信號。溫度傳感器可感測溫度，也就是說，當(dāng)溫度傳感器裝在設(shè)于護(hù)具內(nèi)的內(nèi)襯墊110上時(shí)，溫度傳感器便可感測護(hù)具內(nèi)的溫度，并以此產(chǎn)生溫度信號。

本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯10可進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊110，分別具有不同之拉脹結(jié)構(gòu)，且設(shè)于護(hù)具的不同位置。也就是說，因?yàn)橹灰哂胸?fù)泊松比結(jié)構(gòu)就視為拉脹結(jié)構(gòu)，因此，拉脹結(jié)構(gòu)可有不同的結(jié)構(gòu)形式，其拉脹特性也不盡相同，如此，便可針對護(hù)具中不同位置的不同需求，將復(fù)數(shù)個分別具有不同拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110設(shè)于護(hù)具中的不同位置，以使具有拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110發(fā)揮更好的效果。

再者，如上所述的復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊110同樣也可分別具有復(fù)數(shù)個凹槽111，其中各個不同 之內(nèi)襯墊110可分別在其各自的凹槽111中設(shè)置有不同的傳感器120，以對不同位置感測不同的信息。

另外，內(nèi)襯墊110可在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)內(nèi)襯墊110的某個表面上具有黏性層113，再在3d打印機(jī)中加入對應(yīng)所需的材料，如此便能打印出某個表面具有黏性的內(nèi)襯墊110，而具有黏性層113的內(nèi)襯墊110就能通過黏性層113直接黏附于護(hù)具上。

續(xù)請參閱圖2及圖3，圖2為本發(fā)明的防護(hù)裝置的一個結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的防護(hù)裝置的示意圖。如圖2和圖3所示，本發(fā)明的防護(hù)裝置100包含防護(hù)裝置本體130、內(nèi)襯墊110、傳感器120及處理模塊140，也就是說，本發(fā)明的防護(hù)裝置100是將上述的感測式護(hù)具內(nèi)襯10設(shè)于防護(hù)裝置本體130。而下述將以頭盔做為防護(hù)裝置本體130的示例，但并不以此為限。

內(nèi)襯墊110的結(jié)構(gòu)及其制成方式已如上所述，在此便不再贅述。內(nèi)襯墊110設(shè)于防護(hù)裝置本體130的內(nèi)側(cè)表面上，也就是設(shè)于頭盔的內(nèi)側(cè)，通過內(nèi)襯墊110的拉脹結(jié)構(gòu)做為用戶頭部與頭盔之間的緩沖，同時(shí)也因拉脹結(jié)構(gòu)有自適應(yīng)的特性，讓使用者在各種情況下皆能舒適地穿戴設(shè)有此內(nèi)襯墊110的頭盔。且因內(nèi)襯墊110的拉脹結(jié)構(gòu)中的孔洞112，使本發(fā)明之防護(hù)裝置100相較于一般頭盔有更好的通風(fēng)效果，穿戴時(shí)更為舒適而不悶熱。

而如上述所描述的內(nèi)襯墊110上的凹槽111，位于內(nèi)襯墊110相對于防護(hù)裝置本體130的一側(cè)，也就是說，凹槽111位于內(nèi)襯墊110與使用者頭部接觸的一側(cè)，使設(shè)于其中的傳感器120可與人體頭部接觸，如此，當(dāng)使用者穿戴頭盔時(shí)，傳感器120便可感測頭盔內(nèi)部的狀況并產(chǎn)生相對應(yīng)的信號，以供不同的分析需求使用。同樣地，傳感器120的制成方式、設(shè)置位置及感測種類已如上所述，在此便不再贅述。

進(jìn)一步地，防護(hù)裝置100可包含復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊110，分別具有不同的拉脹結(jié)構(gòu)，且設(shè)于防護(hù)裝置本體130的不同位置。也就是說，可有復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊110設(shè)頭盔中，并位于不同位置，例如頭頂、前額、后腦及兩側(cè)等位置。且位于不同位置的內(nèi)襯墊110，可對應(yīng)不同位置的需求，而設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)形狀、大小及材質(zhì)等，使本發(fā)明的防護(hù)裝置100具有更好的穿戴效果。舉例來說，內(nèi)襯墊110結(jié)構(gòu)可用多種材料印制成不同形狀，例如，半圓形，其材質(zhì)會較柔軟，適合放在前額處可吸收額外的重量，當(dāng)像是需增加夜視鏡或是護(hù)目鏡在頭盔前額處時(shí)，便可以半圓形的結(jié)構(gòu)來吸收所增加的額外重量；又例如，矩形，其吸震程度較好，適合擺放于后腦處，減少后腦所受到的沖擊以保護(hù)腦干，像是可吸收子彈碎片或異物的沖擊。

同樣地，如上所述的復(fù)數(shù)個內(nèi)襯墊110同樣也可分別具有復(fù)數(shù)個凹槽111，其中各個不 同的內(nèi)襯墊110可分別在其各自的凹槽111中設(shè)置有不同的傳感器120，以對不同位置感測不同的信息。

更進(jìn)一步地，在同一內(nèi)襯墊110上的不同凹槽111中，也可具有不同種類的傳感器120，也就是說，對應(yīng)不同的需求，同一內(nèi)襯墊110上可同時(shí)具有壓力傳感器、濕度傳感器或溫度傳感器，分布在同一內(nèi)襯墊110上的不同位置。

同時(shí)，因內(nèi)襯墊110及傳感器120皆是以3d打印方式制成，在內(nèi)襯墊110的結(jié)構(gòu)、形狀、設(shè)置位置，以及傳感器120的種類及設(shè)置位置等設(shè)計(jì)，皆可對應(yīng)各種不同需求而改變，而傳感器120的數(shù)量及位置也可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，且每個內(nèi)襯墊110中心皆可擺放至少一個傳感器120，以便反應(yīng)整體頭部環(huán)境。而以3d打印方式制成除了可進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)外，也可快速地取得成品，以降低成本。

接著，防護(hù)裝置100可更包含儲存單元150，儲存單元150連接處理模塊140，處理模塊140可將其所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號傳至儲存單元150，而儲存單元150可將所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號儲存，以提供后續(xù)不同的需求使用。

再者，防護(hù)裝置100可更包含傳輸單元160，傳輸單元160連接處理模塊140，處理模塊140可將其所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號傳至傳輸單元160，而傳輸單元160可將所接收的壓力信號、濕度信號或溫度信號傳至外部裝置。傳輸單元160可以以無線傳輸?shù)姆绞脚c外部裝置連接，以使他處的人可實(shí)時(shí)掌握穿戴本發(fā)明的防護(hù)裝置100的用戶的狀況。

上述儲存單元150及傳輸單元160可記錄不同種類的傳感器120感測到的信息，用戶便能根據(jù)這些信息進(jìn)行各種評估判斷。例如，當(dāng)頭盔受到?jīng)_擊時(shí)，壓力傳感器便能感測使用者頭部所受到的壓力，之后便能以此判斷該沖擊對使用者的影響；或是溫度傳感器及濕度傳感器可對應(yīng)感測頭盔內(nèi)的溫度及濕度，從而掌握使用者的使用狀況，作為判斷使用者身體健康的依據(jù)。同時(shí)，也可依據(jù)傳感器120感測到的信息判斷頭盔使用的狀況，以作為更換頭盔的參考。

同樣地，內(nèi)襯墊110可在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)其某一表面上具有黏性層113，再在3d打印機(jī)中加入對應(yīng)所需的材料，如此便能打印出某一表面具有黏性的內(nèi)襯墊110，而具有黏性層113的內(nèi)襯墊110便能通過黏性層113而直接黏附于防護(hù)裝置本體130的內(nèi)側(cè)表面上。

繼續(xù)請參閱圖4，其為本發(fā)明的防護(hù)裝置的另一個結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，其提供一種傳感器120與處理模塊140的連接方式。其中，傳感器120與處理模塊140的連接方式是以信號線141連接，因此，在內(nèi)襯墊110中會有對應(yīng)信號線141的通道114，通道114 可在設(shè)計(jì)內(nèi)襯墊110時(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)，如此以3d打印機(jī)列印制成的內(nèi)襯墊110便會具有讓信號線141通過的通道114。

而防護(hù)裝置本體130對應(yīng)通道114具有溝槽131，也就是頭盔具有可令信號線141通過的溝槽131，并且內(nèi)襯墊110的通道114與頭盔的溝槽131會彼此連通，因此信號線141便可設(shè)于溝槽131及通道114中，如此，設(shè)于內(nèi)襯墊110的傳感器120便可通過信號線141通過內(nèi)襯墊110及頭盔，而與處理模塊140相連接。

繼續(xù)請參閱圖5，其為本發(fā)明的防護(hù)裝置的再一個結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，其提供另一種傳感器120與處理模塊140的連接方式。在圖5中，防護(hù)裝置本體130具有的溝槽131可設(shè)置在其中，也就是在頭盔內(nèi)，并且可在制作頭盔時(shí)，就將頭盔中的信號線141一并制作，如此，當(dāng)內(nèi)襯墊110需更換時(shí)，因頭盔的溝槽131中的信號線141與內(nèi)襯墊110的通道114中的信號線141并非為一體，便不需將頭盔中的信號線141更換，僅需換掉內(nèi)襯墊110。而在頭盔上與內(nèi)襯墊110的信號線141相接處，可設(shè)有較大面積的導(dǎo)電區(qū)域132，令其可穩(wěn)定地連續(xù)傳輸信號。

承上所述，本發(fā)明的感測式護(hù)具內(nèi)襯10及防護(hù)裝置100在防護(hù)裝置本體130中設(shè)置具有拉脹結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墊110，通過拉脹結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)特性，以令防護(hù)裝置100可適應(yīng)各種不同的使用狀況，并在且內(nèi)襯墊110上設(shè)置傳感器120，以掌握用戶穿戴防護(hù)裝置100時(shí)的狀況。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明之精神與范疇，而對其進(jìn)行之等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附之申請專利范圍中。