用於檢測跌倒的地面覆蓋部件的製作方法

2023-10-11 13:06:14 2

用於檢測跌倒的地面覆蓋部件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於檢測跌倒的覆蓋部件1，包括：由邊緣5、7、9、11界定的主體3；位於主體3內、按照選定的幾何形狀分布的多個壓力傳感器23；處理單元27，該處理單元與至少一些壓力傳感器23相連，並且被布置為用於收集這些壓力傳感器23的狀態信息；以及與處理單元27相連的至少一個第一端子15、17、21和一個第二端子19，位於邊緣5、7、9、11附近並且被布置為用於能夠與另一類似部件的端子相連。處理單元27被布置用於將從所述狀態信息中提取的定位信息與部件1的定位信息相關聯，通過第一端子15、17、21接收來自第一另一類似部件的信息，通過第二端子19將被關聯的信息和/或接收到的所述信息向第二另一類似部件發送。
【專利說明】用於檢測跌倒的地面覆蓋部件

【技術領域】
[0001]本發明涉及地面覆蓋部件領域，更具體地說，涉及能夠檢測人跌倒的地面覆蓋部件。

【背景技術】
[0002]所有發達國家都面臨著人口加速老齡化的問題。老齡化表現在60歲及以上的人口數量劇增。這一狀況對公共保健系統構成了嚴峻的挑戰，同時也產生了老年人管理方面的嚴重問題。
[0003]事實上，老年人的預期壽命逐年上升。此外，社會結構的變遷也使得老年人越來越多地獨自生活，或由專業養老機構看護。
[0004]對於獨自生活的人來說，這種隔絕狀態成為了嚴峻的問題，因為在跌倒時無法通知救援而可能導致死亡。而在專業養老機構中，如果希望看護人員、護理設施方面的成本比較合理，而又不至於因此惹上監護失職方面的官司，那麼檢測跌倒同樣很重要。
[0005]基於對這些問題越來越多的關注，有研究表明:法國每年有多於7500人因為跌倒後沒有及時發現或處理不及時而死亡。
[0006] 申請人:曾提出一種可以檢測這類跌倒的設備，形狀就是標準尺寸的地毯或整個地面。該設備在法國專利申請FR11/02512中有描述。這種設備例如可以用於醫院或養老院，其原理是將跌倒形成的壓力轉換成與已知位置相關聯的電信號，從而檢測出跌倒。該設備可以覆蓋保健機構的整個地面，或者至少覆蓋老年患者經過的那部分地面。
[0007]這種設備受到好評、滿足需要。不過，這種設備的出現又引起了新的需求。 申請人:注意到這種設備的設計和製造沒有考慮其所處地點的特殊性，從而使「敏感地毯」與其使用環境，即房間、走廊、公共大廳不太協調。事實上，待鋪設的地面和形狀、面積差異很大。因此，要麼提供一套形狀、面積迥異甚至專門定製的，昂貴的地毯，要麼提供一小套不太合適但便宜的樣式。當然都不能完全令人滿意。
[0008]此外，這些敏感地面覆蓋物還需要採用電纜，與其覆蓋面積成正比。當需要大面積覆蓋時，例如保健機構的走廊，大量龐雜的電纜就成了嚴重的麻煩。電纜成本的上升進一步限制了其應用，無論從所需電纜的數量、還是從安裝所需的時間來考慮都是如此。


【發明內容】

[0009]本發明的目的就是改善這種狀況。
[0010]為此，本發明提出一種用於檢測跌倒的覆蓋部件，包括:
[0011]由邊緣界定的主體；
[0012]位於主體內、按照選定的幾何形狀分布的多個壓力傳感器；
[0013]處理單元，該處理單元與至少一些壓力傳感器相連，並且被布置為用於收集這些壓力傳感器的狀態信息；
[0014]與處理單元相連的至少一個第一端子和一個第二端子，位於邊緣附近並且被布置為用於與另一類似部件的端子相連；
[0015]處理單元被布置用於:
[0016]將從所述狀態信息中提取的定位信息與部件的定位信息相關聯；
[0017]通過第一端子接收來自第一另一類似部件的信息；
[0018]通過第二端子將被關聯的信息和/或接收到的所述信息向第二另一類似部件發送。
[0019]此外，這種部件還可以具有如下可選擇的特徵:
[0020]表面層和下層各包含一層膜，膜相對的兩面各帶有一組導體箔，每組內的導體箔基本上平行，兩組導體箔被布置成使得不同的兩組導體箔基本上相互垂直並在中間層的鏤空處交叉，以便每次構成壓力傳感器。
[0021]主體整體形狀為矩形或正方形，處理單元位於主體的一角。
[0022]此外，本發明還涉及包括多個部件的成套裝備。該成套裝備還可以包括用於檢測跌倒的中央單元，該中央單元包括:
[0023]適於與至少一個部件的至少一個端子相連的端子；
[0024]處理器，與所述端子相連並被布置用於:
[0025]收集壓力傳感器的狀態信息，這些狀態信息與所述壓力傳感器的定位信息相關聯，所述定位信息與部件的標識信息耦合；
[0026]根據收集到的信息計算相互連接的部件組合的狀態矩陣；
[0027]根據狀態矩陣檢測報警狀態；
[0028]根據檢測的報警狀態發送選擇的報警信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參照附圖閱讀下文的描述後，本發明的其它特徵和優點將會進一步顯示出來。下文的描述針對的是說明性的、非限制性的實例。
[0030]圖1是根據本發明的覆蓋部件的俯視圖，圖中部件的表面層已被去掉；
[0031]圖2是圖1的部件的檢測部分的簡化電氣圖；
[0032]圖3是圖2的元件及其環境的簡化電氣圖；
[0033]圖4是圖1的部件根據另一實施方式的檢測部分的簡化電氣圖；
[0034]圖5是圖4的元件及其環境的簡化電氣圖；
[0035]圖6是圖1的部件的一部分的分解圖；
[0036]圖7是圖6的覆蓋部件處於靜態的部分剖視圖；
[0037]圖8與圖7相似，是部件受到壓力時的部分剖視圖；
[0038]圖9示意性地表示了組裝件，包括根據本發明的多個覆蓋部件；
[0039]圖10是圖9的組裝件的配置函數流程圖示例；
[0040]圖11是一組壓力傳感器的狀態矩陣圖；
[0041]圖12是本發明採用的函數的流程圖示例；
[0042]圖13用拆解圖展示了根據本發明的覆蓋部件的一種實施方式。

【具體實施方式】
[0043]附圖及下文的描述從本質上包含了確定的特徵元件，因此不僅有助於解釋本發明，在必要時也有助於定義本發明。
[0044]如圖1所示，覆蓋部件I包括由邊緣5、7、9、11界定的主體3 ;端子15、17、19、21 ；壓力傳感器23 ；電纜25 ;處理單元27。
[0045]本文中，術語「部件」採用的是其一般性意義，是專用於構成一個裝配的一大套組合件的組成部分的元件，就像拼圖的組成部分一樣。術語「部件」也可以指地面覆蓋元件，例如方磚、石板、薄板，等等。
[0046]部件I包括主體3的表面層，該表面層沒有在圖1中顯示出來，目的是為了顯示覆蓋部件I的內部結構。根據本實例，主體3形狀扁平，有兩個主要方向和厚度方向，用坐標(x;y;Z)表示。主體3為基本上正方形，有四個邊5、7、9、11。為便於描述，在下文中稱邊5為「北邊」，邊7為「東邊」，邊9為「西邊」，邊11為「南邊」。安裝完成後，這一命名與覆蓋部件I的實際取向無關。邊5、7、9、11分別支撐端子15、17、19、21。此處主體3邊長約60cm。作為變型,主體3的邊長可以介於20cm至150cm之間,例如100cm,也就是說表面積介於400cm2至2.25m 2之間。
[0047]根據其它變型，主體3可以不是正方形的，例如可以是矩形的或任何其它多邊形或具有適當的封閉輪廓。覆蓋部件I可以與其它類似的覆蓋部件組裝，主體3的形狀和尺寸被選擇具有相應的形狀。換句話說，主體3是由多個覆蓋部件組合成的圖案網格。覆蓋部件I的主體3的形狀和尺寸可以根據美學標準或功能標準調整，相互之間又能組合拼裝，就像鋪設木地板、方磚這類普通地面覆蓋物一樣。
[0048]如下文所述，主體3具有上層或表面層41，下層或底層45。
[0049]主體3的下層45支撐著處理單元27和壓力傳感器23。處理單元27將參照圖3詳細說明。
[0050]每個傳感器23都與處理單元27進行電連接。電連接由導線25實現。根據本實例，處理單元27包括16個輸入端，每個輸入端與一根導線25相連，每根導線與壓力傳感器23相連。此處的處理單元27包括的輸入端數量至少等於與之相連的壓力傳感器23的數量，並且另外還要包括四個輸入/輸入端與端子15、17、19、21相連。作為變型，壓力傳感器23與處理單元27之間的連接可以採用一個或多個扁平柔性電纜，例如Axon公司銷售的「Axojump (註冊商標)-扁平柔性電纜」。處理單元27另外還與各個端子15、17、19、21相連。其電連接採用的電纜與壓力傳感器23與處理單元27之間的連接電纜相似。專業人士也可以考慮任何其它合適的電連接方式。
[0051]圖2是部件I的檢測部分的簡化電氣圖，包括壓力傳感器23和處理單元27。當沒有檢測到壓力的時候，壓力傳感器23相當於斷開的開關。當檢測到壓力的時候，相當於閉合的開關。覆蓋部件I包括電源31。為簡明起見，電源只在圖2中表示出來了。此處端子15、17、19、21中至少有帶有電源31。當壓力傳感器23受到壓力時，電氣迴路閉合。通過解釋電流的變化，處理單元27能確定每個壓力傳感器23的狀態。
[0052]壓力傳感器23按照選擇的幾何形狀分布於下層45的表面。根據本實例，壓力傳感器23有16個，按X方向和y方向均勻分布於四行四列，形成傳感器矩陣。圖6至8描述了壓力傳感器23的一種實施方式的單個結構和功能。圖13描述了另一種實施方式。
[0053]圖3表示的是圖2的處理單元27及其環境。此處的處理單元27包括微處理器28，型號「PIC24FJ64GA306」。該型號適合於10行10列的矩陣，即100個傳感器23。微處理器28在選型時主要要考慮其性能與待連接的傳感器矩陣23相匹配。處理單元27與大容量存儲器29相連。微處理器28與一個傳感器埠 30和四個端子埠 32相連。一個傳感器埠 30被布置用於通過導線25與壓力傳感器23相連。四個端子埠 32分別與端子15、17、19、21相連。此處的處理單元27包括的輸入端數量至少等於其連接的壓力傳感器23的數量(此處為16)，另外還包括四個輸入/輸出端與端子15、17、19、21相連。如下文所述，在部件I的配置階段，每個輸入/輸出端將被根據實際情況定義為輸入端或輸出端。處理單元27的功能將參照圖9至12詳述。
[0054]圖4顯示了部件I的檢測部分的另一實施方式。此處的壓力傳感器23也按X方向和I方向分布成四行四列。此處的每個傳感器23包括由表面層41支撐的上面部分48，和由下層45支撐的下面部分50。表面層41和下層45沒有表示出來。各行的壓力傳感器23的上面部分48通過公共導線31a、31b、31c、31d與處理單元27相連。同樣，各列的壓力傳感器23的下面部分50通過公共導線33a、33b、33c、33d與處理單元27相連。處理單元27可以是下文參照圖5所示的實例。根據本實例，上面部分48是導線31a、31b、31c、31d之一的部分。同樣，下面部分50是公共導線33a、33b、33c、33d的部分。根據本實例，行的導線沿主體3的X主方向布置，列的導線與前者垂直，沿y主方向。
[0055]當部件I的具有厚度z方向分量的壓力作用於壓力傳感器23時，上面部分48與下面部分50接觸。換句話說，行31a、31b、31c、31d的相關導線與列33a、33b、33c、33d的相關導線之間建立了電氣接觸，就像開關閉合了一樣。根據這種配置，行31a、31b、31c、31d的導線與列33a、33b、33c、33d的導線的每個交點限定了一個壓力傳感器23。
[0056]作為一種變型，導線可以在交點處，也就是在壓力傳感器23處作些改變，以便具有比兩導線的交點更大的電氣接觸面。例如，可以在相關導線段上裝備一些觸點或關於導線面面相對的基本上平的接觸面。根據另一種變型，導線可以換成包含導電材料的柔性帶。例如可以用銅或鋁作導電材料。帶的接觸面有更好的再現性，與導線相比較而言可以降低檢測遺漏的風險。壓力傳感器23可以由導線與導電帶組合構成。圖13所示的實施方式包括一套導體箔，將在下文中描述。
[0057]在運行過程中，處理單元27向各行(或列)持續供電，同時讀取/檢測各列(行)的電流變化。處理單元27通過對行(或列)連續地讀取，可以確定各導線交點中哪些產生了電氣接觸，並從而確定各壓力傳感器23的狀態。根據本實例，壓力傳感器23與處理單元27之間的導線數量，以及處理單元27上分配給壓力傳感器23的輸入端數量都減少了(8個，而不是16個)。用於處理單元27的檢測部分的輸入端數量和導線數量等於傳感器矩陣行列數量之和，此處為4+4。從壓力傳感器來的信號採用了多路復用。
[0058]圖5表示了圖4的處理單元27及其環境。此處的處理單元27包括微處理器28，型號為「PIC24FJ64GA306」。處理單元27與大容量處理器29相連。微處理器28與「行傳感器」埠 30a、「列傳感器」埠 30b、四個「端子」埠 32相連。「行傳感器」埠 30a和「列傳感器」埠 30b分別通過導線31a、31b、31c、31d和導線33a、33b、33c、33d與傳感器23相連，在下文中詳述。四個「端子」埠 32各與端子15、17、19、21相連。此處的處理單元27比圖3所示的處理單元包括更少的輸入端(8個)。另外還有四個輸入/輸出埠與端子15、17、19、21相連。如下文所述，在部件I的配置階段，每個輸入/輸出端將根據實際情況被定義為輸入端或輸出端。處理單元27的運行將在下文參照圖9至12說明。
[0059]如圖6所示，覆蓋部件I的主體3包括表面層41、中間層43、下層45。此處的部件I是可以多路復用的圖4實施方式的變型。各壓力傳感器23的上面部分48和下面部分50都包括導電材料板。這些板:
[0060]上面部分48由導線31a、31b、31c按行連接；
[0061]下面部分50由導線33a、33b、33c按列連接。
[0062]中間層43位於表面層41之下，與上面部分48接觸；並在下層45上與下面部分50接觸。根據本實例，中間層43由電絕緣材料製成，例如一層絕緣塑料。此處採用的是帶孔的聚酯材料。作為變型，例如採用了聚丙烯(PP)膜，例如利用其防火特性，或採用聚醯亞胺。表面層41和/或下層45也可以由聚酯、聚丙烯(PP)或聚醯亞胺膜製成。根據實施需要，表面層41、中間層43、下層45可以由同一種材料或不同材料製成。
[0063]中間層43包括多個鏤空部47或孔，使得上面部分48和下面部分50可以面對面。
[0064]鏤空部47為貫穿厚度z方向的孔，在中間層43上均勻分布。根據本實例，鏤空部47為圓形，半徑1cm。根據其它實施方式，鏤空部47的形狀可以不同，例如矩形、菱形或任何其它合適的多邊形，或任何一種封閉的輪廓，尤其是迴轉的。鏤空部47具有選定的面積，例如，對於厚度介於75μπι至12mm例如100、200或300 μ m的中間層43，其面積介於小於Icm2至9cm2之間。根據本實例,鏤空部47為圓形,直徑大約1mm,即面積大約0.8cm2，中間層43的厚度大約100 μ m。
[0065]事實上，鏤空部47被設置用於允許表面層41變形、從中穿過，以便上面部分48與下面部分45接近和/或接觸(毗鄰)。
[0066]根據本實例，在順序上，表面層41疊放在中間層43上，中間層43疊放在下層45上。換句話說，中間層43夾在上面的表面層41與下面的下層45之間。
[0067]圖7和圖8分別以剖視圖顯示了覆蓋部件I在靜態和響應於具有垂直分量的壓力時的狀態。此處的覆蓋部件I是根據圖2的實施方式的一種變型，每個壓力傳感器23作為與其它傳感器23的迴路相獨立的迴路的開關運行。
[0068]表面層41包括電導體49，該電導體延伸為沿與覆蓋部件I的X方向的平行的多個行。
[0069]根據本實例，導體49是直徑大約Imm的單股電線，與電源相連，電源未在圖中畫出。根據本實例，導線49附著在表面層41的下表面，對其進行電氣絕緣。導線49也可以用或不用護套進行絕緣。電線49的直徑可以根據電流需要和計劃的供電方式變化。單股電線49可以換成多根相互電絕緣的導線，每根導線與獨立的電源相連。也可以採用導體系統，例如單導體或多導體印刷電路類型的，或類似的。也可以採用導電層，覆蓋表面層41的下表面。
[0070]導線49的功能是:在沿基本上豎直方向z的壓力下發生變形，從而建立電接觸，通過電接觸可以檢測到壓力。
[0071]中間層43與圖6中的描述相似。此處的鏤空部47使表面層41發生變形，從其中穿過，以便使導線49與下層45接近或接觸或毗鄰。導線49與下層45接近或接觸的部分構成了導電段。
[0072]下層45帶有多個電觸點51，各電觸點51根據圖2的實施方式通過電線與處理單兀27相連。根據該實施方式，壓力傳感器25包括電線段49、位於其對面的電觸點51、和容納二者的鏤空部47。
[0073]根據本實例，下層45的電觸點51的接觸面積是表面層41的電導體49的接觸面積的3至5倍。從而在表面層41受壓變形時便於與後者接觸，避免檢測失誤。不過，根據各種變型，電觸點51的表面積可以被選擇為與電導體49的相同或更小。
[0074]根據另一實施方式，傳感器23還可以是按鈕。
[0075]覆蓋部件I在鋪設時下層45與原地面接觸，表面層41作為步行的接觸面。為此，表面層41，至少其向上的外表面最好採用油氈、塑料、植絨，或其它任何符合衛生標準的材料和地面結構。
[0076]作為變型，表面層41向上的表面可以再附加一層普通的地面覆蓋物，必要時可以帶有膠以便固定所述普通覆蓋物。覆蓋部件I因此作為地面覆蓋物的下層，而附加層則構成了表面層用於步行。在這種情況下，表面層41的彈性、壓力傳感器23靈敏度和/或所述普通附加覆蓋層都要調整，以免改變或抵消覆蓋部件I的功能。例如，附加覆蓋層要能在豎直壓力下發生足夠的變形，在施加壓力處表面層41陷入鏤空部47中，如前文所述。最好不要使用太硬的附加覆蓋層比如方磚，太硬的附加覆蓋層可能會將作用力分散於覆蓋部件上，從而使測量不準確。
[0077]表面層41最好比中間層43更易變形,例如抗壓能力大約15kg/m2至25kg/m2。因此在壓力作用下，表面層41能更容易發生變形，進入鏤空部47內，從而可以提升檢測的靈敏度。
[0078]同理，下層45要適合與地面結合。例如可以採用橡膠，具有防滑屬性，採用適宜於粘合的材料和/或包括其它固定手段。
[0079]層41、43、45除了重疊，要特別被布置成導體49與鏤空部49相對，或至少與其絕大多數相對，以便電觸點51自己與鏤空部47或其絕大多數相對。
[0080]覆蓋部件I的主體3包括下層45和表面層41。這兩層41、45共邊組成圖1所示的邊緣5、7、9、11。此處是沿邊焊接組裝到一起。作為變型，兩層41、45可以編織、粘合、鑲接在一起，和/或採用任何其它合適的方法。根據另一變型，下層45和表面層41由對摺的一整片構成。因此邊緣5、7、9、11中有一邊由折邊構成，另三邊則分別由自由邊相互組合。通常，主體3構成保護性的和/或密閉性的外殼或封裝，將覆蓋部件I的內部元件與外部環境隔離。尤其是當部件I與水接觸時電子元件受到保護。
[0081]如圖8所示，當壓力(圖中用箭頭表示)施加在表面層41上時，例如由人體重量產生的壓力，表面層41變形並在受壓處陷入鏤空部47中。於是導體49在相關鏤空部47中與電觸點51接觸。
[0082]根據本實例，鏤空部47沿覆蓋部件I的主方向x、y相互之間的中心距大約7.5cm,對於表面積1.6mx2.1m的覆蓋部件I而言，就有252個壓力傳感器23,壓力傳感器23由導體49、鏤空部47、觸點51三者構成。鏤空部47的間距最好介於5cm至20cm之間。
[0083]根據圖13表不的實施方式,其功能與前述實施方式中相似的兀件都按同樣的方式標註。中間層3的厚度和組分根據其彈性或剛性選擇。表面層41和下層45都由一層膜構成，分別為411和451，材料為聚酯、聚乙烯、或聚醯亞胺。膜411和451的厚度介於Imm至5mm之間，例如3mm。
[0084]膜411和451的相對的表面，也就是朝向主體3的內部的表面，分別帶有導體箔31和33。表面層41的膜411的向內的表面帶的導體箔31構成一組導體箔31。下層45的膜451的向內的內表面帶的導體箔33構成另一組導體箔33。
[0085]導體箔31、33的材料是銅箔、鋁箔或任何其它合適的導體，採用沉積法或塗料法製成，從而形成平電纜，也就是厚度相對於表面積很小。
[0086]作為變型，兩組導體箔31、33分別固定在膜411、451上，例如粘合或採用熱再活化樹脂。採用兩個滾輪間的壓力或者採用加熱，導體箔31、33分別直接貼在膜411、451上。這一過程稱為「塗敷」:膜材料本身是熱再活化的。例如可以採用聚酯-醯亞胺作為材料，該材料與銅的粘合性好。
[0087]此處的導體箔31、33厚度介於30至200 μ m之間，例如50 μ m。導體箔31、33彼此形狀相似。導體箔31、33的長度和寬度根據部件I的尺寸調整。根據本實例，導體箔31、33的長度略小於部件I的長度，此處即小於50cm。導體箔31、33的寬度介於2至20mm之間，例如6mm。
[0088]導體箔31、33分別在膜411、451的內表面平鋪。第一組的導體箔31相互平行。第二組的導體箔33相互平行。導體箔31、33分別沿部件I的主平面的平行面中的X方向和I方向延伸。第一組導體箔31沿X方向、第二組導體箔33沿y方向，x、y方向二者相互垂直。導體箔31、33相互之間的間距固定。兩組導體箔31、33疊放形成基本上均勻、規則的網格。第一組導體箔31形成一系列沿X方向的行。第二組導體箔33形成一系列沿y方向的列。
[0089]第一組導體箔31與第二組導體箔33在鏤空部47處交叉。此處，交叉的意思是沿垂直於部件主平面的方面(z方向)看到的交叉，當部件I不受應力時導體箔31、33不相互接觸。各組導體箔31、33沿z方向保持的距離為中間層43的厚度。
[0090]當具有z方向分量的壓力作用於第一組導體箔與第二組導體箔之間的交叉點時，相對應的導體箔31的部分48與導體箔33的部分50接觸。相關導體箔31與相應導體箔33之間建立電接觸，就像開關閉合一樣。根據這種配置，導體箔31、33的每個交叉點構成壓力傳感器23。
[0091]導體箔31的部分48與導體箔33的部分50通過鏤空部47相對。每對通過共同鏤空部47相對的導體箔31、33的部分48、部分50構成壓力傳感器23。固定在層41 ；45的膜411 ；451的內表面的導體箔31 ；33的各對部分48 ；51的整體構成了壓力傳感器23矩陣。
[0092]處理單元27包括印刷電路，例如專用集成電路(英文ASIC，表示「Applicat1n-Specific integrated Circuit」)，可編程邏輯電路(例如英文縮寫為 FPGA的，表示「Field-Programmable Gate Array (現場可編程門陣列)」)，或片上集成系統(即英文SoC,表示「System on Chip (片上系統)」。
[0093]根據一種優先的實施方式，主體3採用矩形或正方形的總體形狀。處理單元27位於主體3的一角。因此，與此角相對的邊就可以在安裝覆蓋部件I之前切割掉，從而可以在鋪設時根據要覆蓋的地面形狀和尺寸調整覆蓋部件I的形狀。此處切割可以採用剪刀或鋪設地面的工人常用的壁紙刀，等等此類常用工具。事實上，在房間的角落鋪設時，處理單元27所在角的對邊上的兩個端子就沒有用了。於是覆蓋部件I的相應部分就可以切割下來以便與鋪設的房間的形狀相適應。鋪設過程非常靈活，因此覆蓋部件I可以用標準模子製作，同時還能與複雜、不常用的形狀相適應。
[0094]本文至此描述了覆蓋部件I的幾種實施方式。正如上文所提到的那樣，本發明的覆蓋部件用於與類似覆蓋部件組裝，以便覆蓋現有地面。因此覆蓋部件I可以被布置為與其它類似覆蓋部件相連接，至少可以與其它的兼容覆蓋部件相連接。為此，最好提供由多個覆蓋部件I組成的成套裝備，例如以安裝成套裝備件的形式。
[0095]圖9顯示了這種組裝的實例，包括九件覆蓋部件101至109，相互安排成三行三列。
[0096]覆蓋部件101至109的端子15、17、19、21被布置為與並置的覆蓋部件的端子15、17、19、21中至少一個相連接。根據本實例，各覆蓋部件101至109的北端子15和東端子17是陽端子。作為匹配，各覆蓋部件101至109的西端子19和南端子21是陰端子。通常，要相互連接組合的兩個端子的形狀是互補的。
[0097]根據一種組裝狀態，例如圖9所示的，地面覆蓋部件101至109是相互連接的。各覆蓋部件101至109的各處理單元27之間的信息傳輸通過端子15、17、19、21的相互連接來實現。
[0098]端子的這種布置還可以起到防錯的作用。根據這種配置，如果各覆蓋部件101至109的下層45朝向地面並且表面層41朝向上方，那麼各覆蓋部件101至109必然相互之間取向相同，從而可以相互連接。表面層41的可見表面與下層45表面之間的質地、材料和/或顏色差異可以減少部件101至109的兩個主要表面顛倒的可能性。
[0099]作為變型，當在地面鋪設覆蓋部件不關心表面的朝向時，表面層41和下層45可以相同。於是覆蓋部件就可翻轉使用了。
[0100]作為變型，端子可以都是同一類型的，例如都是陽的或都是陰的。在這種情況下，需要單獨的元件插在在要連接的兩個端子之間，例如騎馬釘，騎馬釘例如可以是陰-陰的或陽-陽的。這一變型的優點是只需要一個類型的端子，降低了生產成本。另外覆蓋部件的取向也可自由了，便於工人在鋪設時的工作。這種部件在鋪設時沒有取向的限制。這種部件的取向只在以後配置過程中才會根據其與其它部件的位置關係來確定，如下文所述。
[0101]根據另一種變型，端子可以至少部分相互重疊。換句話說，在一個覆蓋部件緊挨著已經鋪設好的覆蓋部件再鋪設的過程中，第二個部件的端子至少部分遮蓋第一個部件的端子。於是連接沿著與主體平面基本上垂直的方向實現。從而可以在鋪設的同時用豎直方向的動作完成連接操作。如果端子在被布置成遮蓋或被遮蓋的情況下功能相同，那麼這種變型與騎馬釘的變型可以組合到一起。
[0102]根據其它變型，端子可以是非接觸性的器件，例如電容性或電感性的通信元件。在這種情況下，兩個相鄰塊的端子可以分別位於各塊的主體內部，穿過各塊的主體構成的外套與相應的端子通信，而從外面接觸不到。這種方式便於主體的內部與外部環境隔離。流體通過端子滲透到覆蓋部件內部、損壞的風險大大降低。
[0103]在運行狀態下，成套裝備除了包括覆蓋部件101至109之外，還包括中央單元71或分析器，用於檢測跌倒。
[0104]中央單元71包括端子73。端子73可以與覆蓋部件101至109中至少一個相連接，例如通過所述部件的端子15、17、19、21相連接。此處中央單元71的陽端子73連接到覆蓋部件101的西面陰端子19，覆蓋部件101位於成套裝備的西北角。
[0105]中央單元71包括處理器75，處理器75與端子73相連。
[0106]一組覆蓋部件101至109在地面鋪設並相互連接後，處理器75就與覆蓋部件101至109之一的處理單元27相連並加電。在開機、重啟動、或復位時，處理器75執行配置操作。
[0107]圖10的流程圖可以由處理器75和處理單元27執行以便實施。在操作201，處理器75通過中央單元71的輸出端即此處的端子73發出配置信號，即「ping」。
[0108]在操作202，配置信號由與端子73相連的第一覆蓋部件收到，在圖9的情況下即部件101收到。部件101的處理單元27通過端子之一即此處的西端子19收到信號。處理單元27識別出配置信號以及接收信號的源端子，此處為西端子19。
[0109]配置信號包含中央單元71所連接的第一部件的唯一定位標識，此處的第一部件是覆蓋部件101。該標識在此處是一對(x，y)類型的坐標，位於地面相應的平面，定義為原點(0，0)。如下文所述，定義該原點可以定義部件組101至109和中央單元71內的信息傳播。此處的定位標識既是部件101的識別信息又是部件101相對於部件組的定位信息。
[0110]在操作203，部件101的處理單元27將配置信息解釋為指定覆蓋部件101為部件組的第一部件。處理單元27將覆蓋部件101的定位標識(0，0)存儲在其存儲器中。
[0111]操作204可以在操作203執行之前、之中、之後執行。在操作204，處理單元27將配置信號的來源解釋為稱為源端子，此處的西端子19。例如，處理單元27在其存儲器中存儲源端子或輸入端子的標識。該標識在此處是「西」。通過確定這一取向還可以定義部件組101至109以及中央單元71中的信息傳播。西端子19於是被定義為輸入端。
[0112]作為變型，中央單元71發射的配置信號可是空白的，也就是說不包含任何定位信息。在這種情況下，每個處理單元27被布置成用於響應於接收到空配置信號而將定義原點(0,0)的定位標識賦給它所屬的覆蓋部件。
[0113]在操作205，第一部件(此處為101)的處理單元27發射多個修改後的配置信號。這些修改後的配置信號中的每一個都發向另外三個端子15、17、21之一，於是這另外三個頭就變為輸出端了。此處修改後的配置信號包括發射覆蓋部件101的定位標識、接收覆蓋部件102、104的定位標識、源端子的標識，此處對部件102而言是「西」端子，對部件104而言是「北」端子。部件101的處理單元27根據發射覆蓋部件101的標識和發射信號的端子來分別確定部件102、104的標識。例如，部件101的東端子17要傳輸的標識對應於部件101的東-西向坐標(X)增加1，即(1，0)。類似地，部件101的南端子21要傳輸的標識對應於部件101的南-北向坐標(y)減1，即(0，-1)。要傳輸的標識信息在此由處理單元27以迭代方式選定。
[0114]在操作206,每個修改後的配置信號被每個稱為接收器的覆蓋部件102、104接收，覆蓋部件102、104與發射部件101的三個輸出端子15、17、21之一相連。每個所述部件102、104的處理單元27通過端子之一接收信號，此處通過部件102的西端子19和部件104的北端子15接收。每個處理單元27都識別出修改後的配置信息以及接收信號的端子。處理單元27將源端子的標識存入存儲器，此處部件102、部件104分別是西端子19、北端子15。該端子於是被定義為輸入端子。
[0115]在操作207，各處理單元27解釋修改後的配置信號。此處各處理單元27向其存儲器中分別存入其所屬的覆蓋部件102、104的定位標識(1，0)、(0，-1)、以及從發射部件101收到的信號中所包含的源覆蓋部件101的定位標識(0，0)。處理單元27根據其它定位信息計算出部件的定位信息。採用的是迭代計算。
[0116]接下來，接收部件102、104各自通過其未定義為輸入端、即定義為輸出端的另外三個端子中的每一個傳輸信號。該操作與操作205相似，接收部件102、104這次自己變成了發射部件，向並置的其它部件103、105、107發射修改後的配置信號。例如，覆蓋部件102的處理單元27通過比較部件101和102的定位標識確定:部件101和102沿與坐標軸x相應的方向排成一行。事實上，覆蓋部件101和102之間的X坐標增加了。於是覆蓋部件102的處理單元27可以以某種方式增加(或減少)自己的定位標識(1，0)以便計算出向各輸出端子傳輸的定位標識，此處為:通過東端子17向覆蓋部件103傳輸(2，O);通過南端子21向覆蓋部件105傳輸(1，-1)。配置信號就這樣逐步傳輸，不斷地對部件組中相互連接的各部件進行配置。
[0117]一旦定位標識和「輸入」端子設定並存入處理單元27的存儲器，處理單元27就會忽略配置信號，以便只定義唯一一個「輸入」端子。例如，針對部件105的情況，該部件的處理單元27將只處理從部件102或只處理從104接收到的信號。該特徵可逆，並且可以通過復位命令取消。例如，中央單元71發射的專門信號可以清除處理單元27的存儲器中存儲的信號。
[0118]作為變型，配置信號可以限制為只向某些輸出端子傳輸，以便限制信息交換。
[0119]根據配置過程的變型，各覆蓋部件101至109的壓力傳感器23的觸發狀態被重建並被設定為參考狀態。在該校準步驟中，如果某些壓力傳感器23被檢測為激活狀態(檢測到壓力)，那麼處理器75將來在運行過程中會忽略這些傳感器23相關的狀態信息。部件上無人而只有日常家具時採用這種校準方式。這樣壓力傳感器23檢測到壓力，例如由家具產生的壓力時，可以後續計算過程中消除、至少可以忽略這些壓力。通過這種方式，家具的存在不會干擾測量，也就保證了報警的真實性。
[0120]根據另一實施方式，可以每隔固定時間，例如每隔六小時，就進行一次校準，由處理器75發送配置信號。根據這一實施方式，並置的兩個部件的兩個端子之間的連接故障可以自動解決。配置信號可以經由繞開缺陷連接的路徑逐步傳輸。只要有效連接足夠，就可以定義信息傳輸的適宜路徑或線路。該實施方式適用於包含多餘端子的覆蓋部件，例如包含四個端子。根據這一實施方式，在連續校準過程中，當檢測到持續存在的壓力時就可以取消(neutralisat1n)某些傳感器 23。
[0121]部件配置完成後，也就是說其定位標識和源端子的標識存入其處理單元27的存儲器中之後，該部件就從配置狀態進入檢測狀態。
[0122]在檢測狀態，各處理單元27傳輸狀態消息。該狀態消息包括與處理單元27相連的至少某些壓力傳感器23的「檢測到壓力」或「未檢測到壓力」的狀態。該傳輸通過輸入端子進行，輸入端子的標識存儲在處理單元27的存儲器中。在檢測狀態，配置階段的「輸入」端子用作輸出端子，反之亦然。狀態消息還包含與相關部件有關的每個所述傳感器23的定位標識、部件在配置過程中建立的定位標識、時間標記。利用這一對標識即部件的定位標識/傳感器在部件中的定位標識可以識別並定位部件組中的各傳感器23。各處理單元27將這些信息關聯起來，以便形成消息。換句話說，除了其相連的各壓力傳感器23的激活狀態和標識以外，處理單元27還應用包含部件的定位信息的標記，以便區分兩個不同部件的兩個對應傳感器23的信息。這樣就可以在以後識別出帶有所述壓力傳感器23的覆蓋部件。
[0123]根據本實例，每個傳感器23的狀態或僅僅狀態改變了的傳感器的狀態包含在消息中，消息按預定的時間間隔傳送。
[0124]作為變型，只要一檢測到傳感器23的狀態發生了變化就將整個傳感器組的狀態包含在消息中。
[0125]根據另一變型，只有當檢測到至少一個傳感器23的狀態發生變化時才傳送消息，並且只有檢測到變化的傳感器23的狀態包含在所述消息中。可以稱之為「活動等待」或「輪詢」。
[0126]此外，在檢測狀態，各處理單元27通過其「輸出」端子之一接收狀態消息，通過其「輸入」端子傳送該消息。狀態消息如此逐步傳送，與配置操作中信號的傳送方向相反，一直到達處理器75。處理單元27將被關聯的信息以及接收到的信息按預定的時間間隔發送。通過處理單元27的這種安排可以重組不同的原始信息，以便通過數量有限的通道將其發送，此處也就是通過輸入端子發送。
[0127]處理器75收集部件組101至109的各部件的全部狀態消息。
[0128]處理器75利用從覆蓋部件101至109的狀態消息中提取的信息計算出相互連接的覆蓋部件101至109的壓力傳感器23的狀態矩陣91或圖形。圖9的各覆蓋部件101至109的各壓力傳感器23的狀態圖形91如圖11所示。
[0129]畫叉的空間表示壓力傳感器23是活動的，即檢測到大於設定檢測閾值的壓力。空白空間表示壓力傳感器23不活動，即檢測到小於預定檢測閾值的壓力。
[0130]檢測所需要計算可以在中央單元71中進行。為此，中央單元71可以包括運算單元，以嵌入式器件、專用卡或任何其它合適的器件的形式。中央單元71還可以包括通信裝置，有線的(普通電話線或網絡，例如乙太網)或無線的(例如通過GSM、GPRS、3G、或Wifi通信接口或模塊)。通信模塊與處理器75的輸出端相連。
[0131]此外，中央單元71也可以由多個部分構成。在這種情況下，中央單元71的第一部分包括與壓力傳感器23連接的處理器75，第一部分包括與上述類似的通信接口。
[0132]第一部分與分離的第二部分通信，第二部分可以進行下述的檢測計算，而且也包括與上述類似的通信接口。
[0133]這些通信接口或模塊可以用來在檢測到跌倒時發出報警，例如發向中央伺服器、遠程監視中心、救援中心，或者對於醫院、診所、養老院而言，發向醫務室。
[0134]最後，中央單元71可以只包括與上述類似的通信接口，而檢測跌倒的全部計算都轉移到檢測伺服器上進行，檢測伺服器通過該接口與中央單元71相連。
[0135]圖12是流程圖實例，跌倒檢測計算單元可以採用該流程圖。
[0136]在操作300，計算單元利用包括與跌倒檢測相關的參數以及通信接口的初始化來進行初始化。
[0137]然後在操作310，檢測循環開始。該循環包括收集部件101至109的壓力傳感器23的狀態，即與狀態矩陣91相應的數據。
[0138]然後在操作320，計算單元檢查壓力傳感器23的標識、部件的定位標識和時間標記清單，以便確定這些數據是否符合下文所述的跌倒檢測條件。
[0139]如果符合，那麼通信接口會在操作330被激活，以便發送跌倒檢測信號，然後回到操作310進行檢測。如果不符合，循環就直接回到操作310。
[0140]跌倒檢測信號的發送可以包括任何有用的信息，包括根據相關壓力傳感器23及其所屬部件101至109的標識推算出來的跌倒位置、與時間標記相關的時長以便指明跌倒時間，等等。
[0141]當人跌倒時，必然仰臥、俯臥，或至少有一部分較大的身體面接觸地面。於是可以通過足夠密集的網格來區分跌倒和有一個或多個人站在覆蓋部件101至109上。
[0142]圖7、圖8所示的實例中的網格很密集，故精確度高。事實上，通過躺倒的人的伸展範圍，可以在如下情況下檢測到跌倒:
[0143]-當多於10個檢測點即壓力傳感器23，在邊長約30cm的正方形內，或在對角線大約35cm的類似的矩形內，即面積大約0.09cm2，並且在最小持續時間，例如一分鐘左右期間被激活時；或者
[0144]-當在第一主方向、對角線、或第二主方向上排成一排的四個檢測點在最小持續時間，例如一分鐘左右期間被激活時。
[0145]通常，對於檢測而言，最小持續時間可以設定為大於15秒。根據一種變型，檢測可以不依賴於最小持續時間。
[0146]根據傳感器在部件中的布置並且尤其是它們之間的間距，計算算法被調整，例如為了能夠選擇測量精度。
[0147]這些場景實際上排除了多人在鋪有部件101至109的地面上行走或停留的情況。事實上，成年人的腳絕大多數都短於35cm，35cm相當於53碼。因此，上文所述的檢測標準可以區分出站立狀態，站立狀態下只有腳與地面接觸。此外，在有多人的情況下，就算他們緊靠在一起，由於上述的網格，這些人也不會觸發檢測，就算鏤空部47的中心距為20cm也是如此。
[0148]根據一種變型，通過設置計算單元的參數，可以在檢測到站立或行走的個人時觸發專門的報警。因而本發明除了可以檢測跌倒以外，還可以檢測非法進入，或者在一般情況下可以檢測到人的存在並定位，無論是否處於站立狀態都可以檢測到。這些數據的歸納分析可以當與數據存儲系統耦接後變得更精確、有效。對於老年人保健機構，這樣設置參數可以例如迅速地在機構內檢測並定位迷路的人。這種功能對於患記憶障礙的人特別有用。
[0149]根據另一變型，某些功能，例如上一段落所述的功能，可以自動啟動或關閉。例如，只有在預先設定的時間段，例如夜間，站立的人才能觸發報警。
[0150]這種覆蓋部件一方面可以通過工業過程設計並製造，另一方面又在鋪設時很好地適應要鋪設的空間。養老院的房間或走廊可以採用上述覆蓋部件，適當調整其數量和相互搭配，就像例如鋪設方磚一樣。通過覆蓋部件的相互連接可以按多種組合構建傳感器網絡。所需覆蓋部件的數量與要覆蓋的總面積基本上成比例。此外，覆蓋部件之間的組裝也簡化了，從而減少了鋪設中的失誤和缺陷。
[0151]根據上文所述實例，所提出解決方案特別利用了覆蓋部件的一致性，以便簡化鋪設安裝工人的工作，並降低了鋪設中失誤的風險。例如，各邊都帶端子的矩形部件很容易安裝並構成一組。
[0152]根據具體情形，最好將部件的製造成本最小化，並且/或者使覆蓋部件與待覆蓋表面儘可能一致。為此，可以為具體的用途改變具體的部件。例如，對於沿牆或角落鋪設，可以去除矩形覆蓋部件一邊或兩邊的端子。同理，所有覆蓋部件可以都只帶兩個端子，以便定義唯個輸入和唯個輸出，從而定義唯個逐步傳送信息的路徑。在這種情況下，各部件的端子的相互位置、部件組中各部件的相互位置都互相關聯，需要根據具體情況調整。
[0153]本發明不局限於上文所述的、僅僅作為例子的覆蓋部件實例，而是包括了業內人士在下面的權利要求書中所能考慮到的所有變型。
[0154]此外，本發明還涉及由上文所述的多個覆蓋部件或蓋板構成的成套裝備。這種成套裝備還可以包括上文所述的中央單元。
[0155]本發明還涉及一種檢測跌倒的方法，包括:
[0156]重建相互連接的多個覆蓋部件中的所有壓力傳感器的狀態；
[0157]向中央單元傳送從多個覆蓋部件重建中提取的傳感器狀態數據；
[0158]在選定的額定時段期間檢測下列條件中至少之一:
[0159]-相鄰的「受壓」狀態的壓力傳感器對應的面積大於預定閾值；或
[0160]-與「受壓」狀態的壓力傳感器相關的定位數據表明:連續排列的傳感器中，兩端部的傳感器的距離大於預定閾值；
[0161]-檢測到以上兩種情況之一後發射報警信號。
【權利要求】
1.一種用於檢測跌倒的覆蓋部件(I)，包括: 由邊緣(5、7、9、11)界定的主體(3)； 位於主體(3)內、按照選定的幾何形狀分布的多個壓力傳感器(23)； 處理單元(27)，該處理單元與至少一些壓力傳感器(23)相連，並且被布置為用於收集這些壓力傳感器(23)的狀態信息；以及 與處理單元(27)相連的至少一個第一端子(15、17、21)和一個第二端子(19)，位於邊緣(5、7、9、11)附近並且被布置為用於能夠與另一類似部件的端子相連； 處理單元(27)被布置用於: 將從所述狀態信息中提取的定位信息與部件(I)的定位信息相關聯； 通過第一端子(15、17、21)接收來自第一另一類似部件的信息； 通過第二端子(19)將被關聯的信息和/或接收到的所述信息向第二另一類似部件發送。
2.根據權利要求1的部件，其中處理單元(27)被布置用於按預定的時間間隔發送被關聯的信息和接收到的信息。
3.根據上述任一項權利要求的部件，其中處理單元(27)被布置用於響應於壓力傳感器(23)的狀態改變發送被關聯的信息。
4.根據上述任一項權利要求的部件，其中主體(3)包括表面層(41)和下層(45)，中間層(43)位於表面層(41)和下層(45)之間並且包括多個至少部分容納壓力傳感器(23)的鏤空部(47)。
5.根據權利要求4的部件，其中表面層(41)和下層(45)各包括一層膜，該膜在相對的表面上帶有一組導體箔(31 ;33)，導體箔(31 ；33)在每組內基本上平行，各組導體箔(31 ；33)被布置使得不同組的導體箔(31 ；33)相互基本上垂直並在中間層(43)的鏤空部(47)處相互交叉，以便每次構成壓力傳感器(23)。
6.根據上述任一項權利要求的部件，其中主體(3)為矩形或正方形的總體形狀，處理單元(27)位於主體(3)的一角。
7.根據上述任一項權利要求的部件，其中處理單元(27)還被布置用於根據其它定位信息計算所述部件的定位信息。
8.根據權利要求7的部件，其中處理單元(27)被布置用於以迭代的方式根據所述部件(I)的標識信息計算類似部件的標識信息。
9.根據上述任一項權利要求的部件,其中主體(3)呈扁平形狀，主體(3)的面積介於400cm2和 2.25m2之間。
10.根據上述任一項權利要求的部件，其中第一端子(15、17、21)和第二端子(19)被相互地布置以便為所述部件的安裝形成防錯標記。
11.一種用於檢測跌倒的覆蓋部件成套裝備，包括多個根據上述任一項權利要求的部件(101,102,103,104)。
12.根據權利要求11的成套裝備，還包括用於檢測跌倒的中央單元(71)，中央單元(71)包括: 適於與至少一個部件(101)的至少一個端子(15、17、19、21)相連的端子(73)； 處理器(75)，與所述端子(73)相連並被布置用於: 收集壓力傳感器(23)的狀態信息，所述狀態信息與所述壓力傳感器(23)的定位信息相關聯，所述定位信息與部件(101、102、103、104)的標識信息耦合； 根據收集到的信息計算相互連接的部件(101、102、103、104)組合的狀態矩陣(91)； 根據狀態矩陣(91)檢測報警狀態； 根據檢測的報警狀態發送選擇的報警信號。
13.根據權利要求12的成套裝備，還包括通信模塊，該通信模塊與處理器(75)的輸出端相連並被布置用於向中央伺服器發送報警信號。
14.根據權利要求11至13中任一項的成套裝備，其中處理器(75)被布置用於忽略至少一些壓力傳感器(23)的狀態信息。
【文檔編號】A61B5/00GK104519796SQ201380030465
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年4月8日 優先權日:2012年4月19日
【發明者】C·德戈爾斯 申請人:Abcd創新公司