具有警示模块的指甲剪装置 【技术领域】
本发明是有关于指甲剪， 特别是有关具有警示功能的指甲剪装置。背景技术 在人的成长过程中， 随着指甲快速地长出， 可能有指甲内藏污垢与指甲刮伤皮肤 等安全上的疑虑， 故经常修剪指甲， 有其必要性。 然而， 使用一般的指甲剪来修剪指甲时， 由 于对大多数的小孩或婴儿于修剪指甲时经常会抗拒或扭动， 以致于在此情况下无法使得修 剪移位对正， 或者因为使用不当的指甲剪修剪婴儿细嫩短小的指甲， 而导致不慎剪伤其指 甲肉的意外发生， 此令其哺育者心疼， 不愉快的经验亦可能影响婴儿对修剪指甲产生排斥 感， 往往造成哺育者日后修剪婴儿指甲的不便及困扰。
传统的电容式感测技术 (capacitive sensing technology)， 已进展成为相当成 熟的技术， 可应用于数千种产品， 目前使用数量更已累积至数百万个。 用于电容式位移感测 技术的量测元件是为导电材料区域的感测器垫片与其周围导电材料之间的电容器， 而感测 器的电容值计算公式 (1) 如下所示 ：
其中 A 表示整个感测器 40 与相关路由的完整区域， d 表示感测器 40 的路由与目 标物 50 导体之间的距离， ε0 表示真空静介电系数， 而 εr 表示介电质的相对介电常数， 如 图 1a 中所显示。当手指等导电物体至感测器 40 间的距离改变时， 将会改变其电容值。由 于电容效应是存在于各个物质间， 因而感测器 40 通常会搭配隔离杂波的保护措施在电容 感测器 40 外围加上两层封装 ( 接地层 20 及防护层 30) 以隔绝外界杂波的干扰。换言之， 图 1a 是显示电容式位移感测的结构封装的示意图。如图 1b 中所显示， 图 1b 是显示此电容 式位移感测器 40 相对应的等效电路图。由于利用电容效应， 因而电容式位移感测器的解析 度相当高， 一般电容式位移感测器的量测范围为 ±0.13mm， 解析度为 0.1μm， 精确度则为 全刻度的 0.1-0.2％， 同时电容式位移感测器为非接触式量测。由此可知， 已知的电容式位 移感测技术是足以进行微距的量测。
因此， 本发明是应用此已发展成熟的电容式感测技术， 而提出一种具有警示功能 的指甲剪装置， 以预防不慎剪伤指甲肉的意外发生。
发明内容 本发明提出一种具有警示功能的指甲剪装置， 包括一指甲剪装置本体， 具有刀口 部， 配置于一端 ； 一电容式感测模块， 配置于此本体且位于此刀口部下方， 作为侦测装置 ； 一警示模块， 耦合此电容式感测模块用以警示。其中还包含一钮扣型电池模块是位于此指 甲剪装置中， 供应此电容式感测模块及此警示模块的电源。此警示模块可产生声音或发光 以利于发出警示信号。
更具体而言， 本发明是提供一种具有信号警示功能的指甲剪装置， 此装置包括 ： 一
弧形刀口的指甲剪 ； 一电容式感测模块， 位于此指甲剪的弧形刀口下方， 可量测此指甲剪的 弧形刀口与指甲肉之间的距离 ； 一警示模块， 耦合此电容式感测模块用以警示， 位于此指甲 剪的弧形刀口上方 ； 以及一控制模块， 位于此指甲剪的下部， 而耦合于此电容式感测模块与 此警示模块， 可预先设定一警示距离并比对其相对应的参考电压与变动的感测电压， 当此 指甲剪的弧形刀口与指甲肉之间的距离小于此警示距离时， 此控制模块于电压比对后将放 大及过滤此电容式感测模块所输出的信号， 以驱动此警示模块上的 LED 指示灯由绿转红， 或使扬声器发出警示声， 以作为警示信号， 如此可提醒以预防意外剪伤， 而当此指甲剪的弧 形刀口与指甲肉之间的距离大于此警示距离时， 此控制模块将使此警示模块上的 LED 灯号 恢复回绿色。
本发明的另一目的是提供一指甲剪装置， 此装置包括 ： 一弧形刀口的指甲剪 ； 一 电容式感测晶片， 位于此指甲剪的弧形刀口下方， 可量测此指甲剪的弧形刀口与指甲肉之 间的距离 ； 一警示模块， 耦合此电容式感测模块用以警示， 位于此指甲剪的弧形刀口上方 ； 以及一控制模块， 位于此指甲剪的下部， 而耦合于此电容式感测晶片与此警示模块， 可预先 设定一警示距离并比对其相对应的参考电压与变动的感测电压， 当此指甲剪的弧形刀口与 指甲肉之间的距离小于此警示距离时， 此控制模块于电压比对后将放大及过滤此电容式感 测晶片所输出的信号， 用以驱动此警示模块上的 LED 指示灯由绿转红， 或使扬声器发出警 示声， 以作为警示信号， 如此可提醒以预防意外剪伤， 而当此指甲剪的弧形刀口与指甲肉之 间的距离大于此警示距离时， 此控制模块将使此警示模块上的 LED 灯号恢复回绿色。 附图说明
由以下详细叙述所对应的附图可更充分理解本发明， 其中 ： 图 1a 为显示电容式位移感测的结构封装的示意图 ； 图 1b 为显示图 1a 所对应的等效电路图 ； 图 2 为显示本发明的俯视示意图 ； 图 3 为显示本发明的一实施例的系统方块图 ； 以及 图 4 为显示本发明的一较佳实施例的系统方块图。 主要元件符号说明 ： 20 接地层 30 防护层 40 电容感测器 50 目标物 70 绿色指示灯 80 红色指示灯 100 指甲剪装置 200 电容式感测模块 300 控制模块 400 警示模块 500 钮扣型电池模块 600 电容式感测晶片4CN 101897510 A
说控制模块 警示模块明书3/4 页700 800具体实施方式
为了预防不慎剪伤指甲肉的意外发生， 本发明是应用已发展成熟的电容式感测技 术， 在传统的指甲剪中嵌入一电容感测模块或一电容感测晶片， 进而提出一种具有警示功 能的指甲剪装置 100， 其特别可利于修剪婴儿、 小孩、 伤患、 病人或老人的指甲。请参照图 2， 显示本发明的俯视示意图。于进行修剪中而此指甲剪装置 100 的刀口近乎接触到指甲肉 时， 此指甲剪装置 100 中上的警示装置， 例如扬声器发出警示声或是发光二极管 (LED) 指示 灯将会由绿转红， 以作为警示信号， 如此可提醒以预防意外剪伤。换言之， 除了进行修剪时 的目测判断外， 本发明是附加信号警示的辅助功能。
在一实施例中， 基于上述的现有技术中的电容式位移感测原理及其计算公式 (1)， 当此指甲剪装置 100 靠近欲剪者的手指时， 借由位于此指甲剪装置 100 的弧形刀口下方的 一电容式感测模块 200， 可计算出此电容式感测模块 200 与指甲肉之间的距离。此电容式 感测模块 200 是由位于此指甲剪装置 100 下部的一控制模块 300 所控制， 如图 3 中所显示， 通过此控制模块 300 可预先设定一警示距离 ( 例如， 设定警示距离值为 1mm)， 并予以储存 于此电容式感测模块 200 中， 同时记录相对应的感测电容所引发的参考电压值。此控制模 块 300 是逐一比对此电容式感测模块 200 所测得的电压信号与在此警示距离所测得的参考 电压。当此指甲剪装置 100 的弧形刀口与指甲肉之间的距离小于此警示距离时， 此时此控 制模块 300 于比对电压后将放大及过滤此电容式感测模块 100 所输出的信号， 以驱动一预 设音效或灯号显示且位于此指甲剪装置 100 的弧形刀口上方的警示模块 400， 使其上方的 LED 指示灯号变更颜色， 例如由绿灯 70 转红灯 80， 或使其上方的扬声器 ( 未图示 ) 发出警 示声， 以作为警示信号， 如此可提醒以预防意外剪伤。此外， 若此指甲剪 100 的弧形刀口与 指甲肉之间的距离大于此警示距离 ( 换言之， 此指甲剪的位置在警示距离之外 )， 则此控制 模块 300 将使此警示模块 400 上的 LED 指示灯恢复回绿色的灯号 70。上述所有的组件是相 互耦合， 内部电源则由位于此指甲剪装置 100 上部的一钮扣型电池模块 500 所供应， 此钮扣 型电池模块 500 可包括 ： 锂电池、 氧化汞电池、 碱锰电池、 水银电池、 镍氢电池以及镍镉电池 等。
在一较佳实施例中， 是以位于此指甲剪装置 100 下部的一电容式感测晶片 600 置 换图 2 中的电容式感测模块 200， 如图 4 中所显示。举例而言， 位于此指甲剪装置 100 的 弧形刀口下方的此电容式感测晶片 600 可能是单晶片微控制器 (MCU) 或可编程系统晶片 (PSoC)， 可包含数位与类比资源、 多工器、 可配置阵列及存储器等元件以利界面连接与扩充 性。此单晶片微控制器是具有一高信噪 (SNR) 的类比数字转换器 (ADC) 以减少误判， 而此 可编程系统晶片可控制温度、 湿度与静电放电等干扰的补偿参数而提升其感测效能。基于 上述的电容式位移感测原理， 当此指甲剪装置 100 靠近手指时， 此指甲剪装置 100 的弧形刀 口与指甲肉之间的距离除了可通过上述的电容感测计算公式 (1) 而得知外， 亦可借由此电 容式感测晶片 600 的程序开发工具而更加精确地计算出。 例如， 可利用赛普瑞斯 (Cypress) 公司所生产的可编程系统晶片的程序开发工具 (PSoC Designer 或 PSoC Express) 等软件 套件。通过位于此指甲剪装置 100 下部的一控制模块 700 可预先设定一警示距离值， 并予以储存于此电容式感测晶片 600 的存储元件中， 同时记录相对应的感测电容所引发的参考 电压值。此控制模块 700 是逐一比对此电容式感测晶片 600 所测得的电压信号与在此警示 距离所测得的参考电压。当此指甲剪装置 100 的弧形刀口与指甲肉之间的距离小于此警 示距离时， 此控制模块 700 于比对电压后将放大及过滤此电容式感测晶片 600 所输出的信 号， 以驱动位于此指甲剪装置 100 的弧形刀口上方的一警示模块 800， 使其上方的 LED 指示 灯号变更颜色， 例如由预设之绿灯 70 转为红灯 80， 或使其上方的扬声器 ( 未图示 ) 发出警 示声， 以作为警示信号， 如此可提醒以预防意外剪伤。此外， 当此指甲剪装置 100 的位置在 警示距离之外时， 此控制模块 700 将使此警示模块 800 上的 LED 指示灯恢复回绿色 70 的灯 号。上述所有的组件是相互耦合， 内部电源由位于此指甲剪装置 100 上部的一钮扣型电池 模块 ( 未图示 ) 所供应， 此钮扣型电池模块可包括 ： 锂电池、 氧化汞电池、 碱锰电池、 水银电 池、 镍氢电池以及镍镉电池等。
因此， 本发明是应用电容式位移感测原理而提出一种具有警示功能的指甲剪， 以 确保手指的安全， 除了可安心地修剪外， 并有助于减低对修剪指甲的恐惧及排斥的心理。
以上所叙述， 目的在于说明， 所使用的具体名称是用以提供本发明进行深入的了 解； 然而， 明显地对于所属技术领域的技术人员而言， 本发明毋需对特定细节据以实施。因 此， 其目的在于说明并阐述本发明于上所述的具体实施例， 但不予以详尽地描述或使本发 明局限于所公开的具体形式。 明显可知， 鉴于前述所启示可进行若干的修改及变化， 前述所 选的实施例是为了详述本发明的原理及其实务上的应用， 以利于其他所属技术领域中的技 术人员得以详加利用本发明及其经各种修改的实施例， 而适用于所考量的特定用途。本发 明的保护范围以权利要求书为准。