CN107296688B - 用于预测排泄的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于尿布模块预测尿布佩带者在尿布中的排泄的方法，其中，尿布模块包括排泄传感器、运动传感器和计算单元。尿布模块至少部分地设置在尿布上，其中，运动传感器检测尿布佩带者的运动模式。计算单元借助于排泄传感器将运动模式与排泄传感器的数据相关联，其中，在探测到排泄的情况下将运动模式存储为决定性的运动模式。计算单元借助于决定性的运动模式建立运动模式识别，并且学习区别决定性的和非决定性的运动模式。借助于运动模式识别将所述运动模式分类成，使得一些运动模式被归入决定性的运动模式，由此，对即将来临的排泄进行预测。尿布模块在预测到排泄的情况下发射用于警告使用者的预测信号。

Description

用于预测排泄的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于借助于尿布模块预测尿布佩带者在尿布中的排泄的方法，其中，所述尿布模块包括排泄传感器、运动传感器和计算单元。此外，本发明涉及一种用于预测尿布佩带者在尿布中的排泄的尿布模块。
背景技术
尿布模块本身已经由文献DE 699 30 853 T2已知。此外，在此提出排泄传感器和运动传感器，以便提供早期报警测量装置。这种预测的、也前瞻性的上述传感器可以检测例如姿势、压力、运动、振动、收缩、电压、供血、湿度、温度、酵素、细菌、pH-值、传导率、电阻、电容、电感和其它的化学的、生物化学的、生物学的、机械的或电的特性。然而，最终仅推荐一种运动传感器，该运动传感器检测肛门括约肌的肌肉收缩。因此，运动传感器必须设置在肛门括约肌的紧邻附近，以便检测肛门括约肌的活动并且因此检测即将来临的排泄。在此，要注意，这种肌肉收缩呈现非常清楚的并且明显的信号。这引起，利用相应地密封地设置在肛门括约肌旁的运动传感器，处于该运动传感器下游的、用于识别收缩模式的程序不出现值得注意的问题。所述程序必须只能确定平均来说增大的收缩振幅。为此，仅需要收缩振幅的预设的阈值，该阈值处于肛门括约肌的基本活动的通常的张紧宽度之上。
不过，已知的尿布模块仅能预测固态的排泄。但值得期望的是，可以预测所有的并且特别是液态的排泄，从而在大多数情况下及早地使小孩摆脱其尿布并且到达小孩便盆。这将显著加快学习过程，由此，将使小孩部分地更早几年地戒除尿布。因此，可以大大减少尿布消耗量并且相应地更大程度地保护环境。此外，运动传感器在肛门括约肌的紧邻附近的目标精确的设置也是困难的。因为由于小孩部分大量的运动要求可能使运动传感器轻微地滑动并且因此使得对肌肉收缩的检测不可能。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种方法，利用该方法可以可靠地预测特别是小孩的(优选至少液态的)排泄。同样地，本发明的技术问题在于，给出一种相应的装置。
为了解决该技术问题，本发明教导一种用于借助于尿布模块预测尿布佩带者在尿布中的排泄的方法，其中，所述尿布模块包括排泄传感器、运动传感器和计算单元，其中，尿布模块至少部分地设置在尿布上，其中，运动传感器检测尿布佩带者的运动模式，其中，计算单元借助于排泄传感器将运动模式与排泄传感器的数据相关联，其中，在探测到排泄的情况下将运动模式存储为决定性的运动模式并且与优选随后探测到的排泄物相关联，其中，计算单元借助于决定性的运动模式建立运动模式识别并且学习区分决定性的和非决定性的运动模式，其中，借助于运动模式识别将所述运动模式分类成，使得一些运动模式被归入决定性的运动模式，由此，对即将来临的排泄进行预测，其中，所述尿布模块在预测到排泄的情况下发射用于警告使用者的预测信号。
概念“排泄传感器”特别是指湿度传感器和/或温度传感器。计算单元优选包括处理器以及进一步优选包括存储器。术语“部分地设置在尿布上”是指，尿布模块也可以具有两个或者更多个主体相互间分隔开的部件。例如仅运动传感器设置在尿布上并且优选排泄传感器的(优选在壳体中的)部分也设置在尿布上，而计算单元本身不位于尿布上，而是可以位于外部的仪器中。可能的是，排泄传感器和运动传感器通过无线电与计算单元通讯。按照另一种优选的实施方式，不仅排泄传感器的部分、运动传感器而且计算单元位于设置在尿布上的壳体中。
概念“运动模式”特别是指由运动传感器接收并且再处理的数据组。所述数据组优选包括运动振幅关于时间的曲线。术语“图案识别”特别是包括特征提取、特征简化和分类。“特征提取”例如理解为获得来自运动模式的特征、如频率和振幅分布。“特征简化”特别是理解为将特征整体限制于主要特征，其中，所述主要特征优选是相当有效力的。“分类”特别是理解为，借助于主要特征将第二运动模式归入某一确定的种类(例如无排泄物、液态的排泄物、固态的排泄物)。
概念“预测信号”理解为例如听觉的和/或视觉的和/或触觉的信号。这例如可以是一种清晰的声音、一种LED的闪光或一种振动。优选地，预测信号借助于例如无线电或者红外线传输到外部的仪器上，并且在那里转换成听觉的/视觉的/触觉的信号。
本发明的认知在于，婴儿和小孩在排泄前不久执行独特典型的运动模式。在此，小孩的运动模式部分地完全显著地不同。一些小孩倾向于翻滚，而另外小孩例如手脚乱动或者仅在某个时刻保持在一个位置中不动。因此，所考虑的运动模式的带宽首先与各个小孩有关而且也与相应的排泄类型有关。因此，不可能的是，仅可以借助于预定的运动模式数据组进行可靠的预测。但发现，可学习的运动模式识别很可能能够进行可靠的预测。学习能力尤其是基于排泄传感器的测量，通过该排泄传感器可以利用运动模式识别检查有关预测。尿布模块本身在预测方面从一个尿布到另一个尿布在一定程度上改进。因此，可察觉的学习效果在若干天后已经出现，直到在若干个星期后尿布模块完成学习阶段。于是，排泄预测通常以大的概率合乎实际。学习能力的另一个大的优点是，小孩的运动模式在时间的进程中还可能变化。然而这种变化在几天之内由尿布模块检测并且转化成重新合乎实际的预测。在坚持不懈的使用中，小孩经常在一岁时就已经戒除尿布了。这对于消费者来说与显著的经济上的优点相关联。此外，以这种方式可以消减非常大量的塑料垃圾。
按照一种非常优选的实施方式，一些预测信号由使用者检查并且该检查的结果由计算单元存储以用于改进运动模式识别。优选地，在改进运动模式识别方面使用者检查相对于排泄传感器的数据具有优先级。例如，正确的或者说错误的预测导致基于预测的运动模式的意义重大的高分级或者说向下分级。
可能的是，尿布模块在排泄类型方面区分于排泄传感器的数据。符合目的地，尿布模块包括湿度传感器和/或温度传感器。优选的是，使排泄类型与第一、第二、并且优选其它决定性的运动模式相关联。以有利的方式，将第二运动模式归入第一、第二、并且优选其它决定性的运动模式。有利的是，尿布模块对排泄的相应的类型发出相应的预测信号。
按照一种优选的实施方式，尿布模块在探测到排泄的情况下发送用于提示使用者的排泄信号。排泄信号或者多个排泄信号包括例如听觉的和/或视觉的和/或触觉的信号。例如考虑一种清晰的声音或者说一种音列、一种LED的闪光或一种振动。优选地，排泄信号或者说多个排泄信号借助于通讯单元例如通过无线电或者红外线传输到可移动的电子仪器上，在那里排泄信号转换成听觉的/触觉的信号。符合目的的是，排泄信号或者说多个排泄信号不同于预测信号或者说多个预测信号。符合目的地，各个排泄信号彼此不同，从而对于使用者来说排泄的类型是可鉴别的。
优选的是，使用者根据一些排泄信号检查是否存在排泄，并且优选检查存在哪种排泄，其中，为了改进用于探测排泄物的排泄模式识别，该检查的结果由计算单元存储。该认知在于，可学习的排泄模式识别更可靠地检测排泄或者说排泄的类型。
在本发明的范畴内，尿布模块包含预先给定的运动模式数据组和/或排泄模式数据组。概念“预先给定的”特别是指，运动模式或排泄模式从工厂起或者在出售给最终顾客之前或者作为事后的更新存储在尿布模块中。这可以加快学习能力，因为从一开始就存在对于运动模式识别或排泄模式识别所必需的运动模式或排泄模式。
有利的是，尿布模块具有预先给定的过滤数据组，以用于改进区分决定性的与非决定性的运动模式和/或排泄模式。特别是滤出的运动模式不考虑用于运动模式识别的学习。过滤器例如可以把极端的运动模式拣选出来。优选的是，过滤器例如确定运动振幅的阈值，其中，在该阈值之上的运动振幅导致，附属的运动模式不被考虑用于学习运动模式识别。符合目的的是，过滤器定义运动振幅的值上限和/或至值下限。以这种方式，极端的运动从一开始就被分拣出来，从而例如小孩的跳跃或者绕圈转动首先根本不被考虑用于所述学习。
按照一种相当特别优选的实施方式，排泄传感器的与运动模式相关联的数据相应地在时间上跟随运动模式。符合目的地，在一个预定的时间间隔之内排泄传感器的跟随的数据处于运动模式之后。所述时间间隔为例如一分钟。
按照一种相当优选的实施方式，尿布模块包括用于与可移动的电子仪器通讯的通讯单元。所述通讯单元例如能发送并且接收无线电信号。例如考虑WLAN、蓝牙或GSM无线电信号。但也可能的是，通讯单元发送并且接收红外线辐射。“通讯单元”特别是理解为包括所属的电子部件的天线。在本发明的范畴内，尿布模块具有限时元件。所述限时元件以有利的方式位于计算单元中并且进一步优选地位于计算单元的外围设备中。
以有利的方式，排泄传感器是湿度传感器。优选地，排泄传感器包括面状的元件，其中，优选地，面状的元件的第一边缘侧比第二边缘侧长。符合目的地，在面状的元件上设置有电导体，其中，所述电导体优选检测在电导体之间的电阻或者电容。优选地，所述电导体中的至少一个电导体在面状的元件的长度的至少一半上延伸。
有利的是，排泄传感器的部件可逆地或不可逆地安装在尿布模块上。优选地，排泄传感器的部分、特别是面状的元件借助于压力触点、例如通过弹簧夹固定在尿布模块的壳体上。符合目的地，排泄传感器这样构造，使得该排泄传感器可卫生地清洁。
按照一种特别优选的实施方式，尿布模块可逆地和/或不可逆地、例如利用搭扣元件并且特别是利用维可牢尼龙搭扣紧固在尿布上。按照另一种实施方式，尿布模块借助于用于挂住尿布模块的夹子固定在尿布的边缘上。
有利的是，尿布模块具有用于操作的界面。按照第一实施方式，用于操作的界面设置在壳体上并且优选包括至少一个输入和/或输出元件、例如荧光屏和/或发光二极管和/或按钮。按照另一种实施方式，用于操作的界面设置在可移动的电子仪器上并且因此可以使用可移动的电子仪器的所有的操作元件。优选地，尿布模块包括在壳体上的用于操作的界面和在可移动的电子仪器上的用于操作的界面。
按照一种优选的实施方式，运动传感器检测转动运动和/或平移运动。按照一种特别优选的实施方式，运动传感器检测转动运动和/或平移运动。运动传感器可以具有加速传感器和/或磁场传感器和/或回转仪。按照一种优选的实施方式，运动传感器是惯性传感器。
可能的是，计算单元包含在设置在尿布上的部件中和/或包含在尿布模块的未设置在尿布上的部件中。计算单元可以只设置在尿布上、只设置在可移动的电子仪器上或者同时设置在两个(以例如也分开的形式的)元件上。
为了解决技术上的问题，本发明教导一种用于预测尿布佩带者在尿布中的排泄物的尿布模块、特别是根据按照本发明的方法用于预测尿布佩带者在尿布中的排泄的尿布模块，其中，所述尿布模块包括排泄传感器、运动传感器和计算单元。
优选地，尿布模块至少部分地设置在尿布上。可能的是，计算单元构造成，使得该计算单元可以借助于排泄传感器将由运动传感器检测的运动模式与排泄传感器的数据相关联，其中，在探测到排泄的情况下将运动模式存储为决定性的运动模式并且与优选随后探测到的排泄物相关联。有利的是，计算单元这样构造，使得该计算单元可以借助于所述决定性的运动模式建立运动模式识别，并且可以学习区分决定性的和非决定性的运动模式。符合目的地，可以借助于运动模式识别将所述运动模式分类成，使得一些运动模式被归入决定性的运动模式，由此，可以对即将来临的排泄进行预测。优选的是，尿布模块在预测的情况下发射用于警告使用者的预测信号。
附图说明
以下借助于示出仅一个实施例的附图详细地阐述本发明。在附图中示意性地：
图1示出按照本发明的安装在尿布上的尿布模块的透视图；
图2示出从前侧观察的图1中的尿布模块的透视图；
图3示出从背侧观察的图1和2中的尿布模块的透视图；以及
图4示出图1至3中的尿布模块的框图。
具体实施方式
在图1中示出尿布1，按照本发明的尿布模块2借助于在这里未示出的搭扣连接件安装在该尿布1上。尿布模块2包括排泄传感器3，该排泄传感器特别是通过有吸附力的、细长地构造的并且面状的元件9构成。面状的元件9在该实施例中由尿布模块2的壳体20延伸超过尿布1的上边缘并且由那里沿着尿布1的内侧延伸直到尿布1的裆部区域21。为此，面状的元件9在一侧上具有未示出的搭扣元件。
在图2中示出没有尿布1的尿布模块2。壳体20具有闭/断路器16以及用于操作尿布模块2的界面12。面状的元件9具有两个电导体14、15，其中，导体14围住导体15。在本实施例中，排泄传感器3是湿度传感器，该湿度传感器通过电导体14、15之间的受湿度影响的电阻22的电阻测量能测量在尿布1中的湿度。由于在电阻22的周围环境中湿度的增大，在电导体14、15之间的电阻值变小。因此，在电导体14、15之间施加电压时，在所测得的电阻值下降的情况下可归因于在尿布1中的湿度上升。
在图3中仅从背侧示出尿布模块2的壳体20。可看到一个维可牢尼龙搭扣17，该维可牢尼龙搭扣确保尿布1的稳固的保持。此外，能看到凹口18，面状的元件9的端部可推入到该凹口中。在此，面状的元件9的电导体14、15借助于压力触点19并且优选通过弹簧夹与壳体20连接。
在图4中以框图说明尿布模块2。除了排泄传感器3和用于操作的界面12之外，壳体20此外还包含运动传感器4、计算单元5、通讯单元7以及电压供应装置13。运动传感器4是惯性传感器，该惯性传感器能检测不仅转动运动而且平移运动。由此，可以检测不仅在排泄前常见的翻滚运动而且手脚乱动运动。计算单元5具有处理器10、存储器11以及限时元件6，其中，处理器10此外还包含计时器6。
通讯单元7在本实施例中是WLAN接口并且因此可以无问题地与可移动的电子仪器8、如手机或者输入板连接。在本实施例中尿布模块2也包括在以智能手机的形式的可移动的电子仪器8上的程序以及可移动的电子仪器8本身。所述程序通过智能手机的通讯单元和在壳体20中的通讯单元7与计算单元5通讯。因此，在本实施例中可移动的电子仪器8是尿布模块2的组成部分，但不由壳体20包围。这种情况用虚线表示。
在将尿布1给尿布佩带者穿上时，壳体20也同时连同一个新的、插入的面状的元件9借助于维可牢尼龙搭扣17紧固在尿布1上。面状的元件9绕尿布1的上边缘弯曲并且借助于其搭扣元件向下直到裆部区域21地紧固在尿布1的内壁上。随着尿布1的闭锁和操纵闭/断路器16，尿布模块2现在为运行准备就绪。
尿布模块2借助于运动传感器3和计时器6连续地记录尿布佩带者的运动模式。一旦排泄传感器3察觉电阻22的电阻值快速下降，就将这样探测到的排泄与上述决定性的运动模式相关联。在时间的进程中进行这种方式的很多的关联。
计算单元5可以通过电阻值下降的速度评定是汗水、固态的排泄物还是液态的排泄物。在此，在固态的或液态的排泄之前的运动模式被存储为决定性的运动模式。决定性的运动模式用作用于运动模式识别的基础。运动模式识别的程序位于计算单元5的存储器11中。
在特征提取中从多个存储的运动模式中首先由运动振幅-时间曲线中确定不同的特征、例如相应的运动模式的频率和振幅分布。然后，在特征简化中挑选出最有效力的特征，这些特征特别强烈地与相应的排泄类型相关。
在短的学习时间之后，运动模式识别收集足够多的运动模式，以便整理出最有效力的特征的组合。现在运动模式可以借助于最有效力的特征在排泄类型方面分类。如果例如检测到包含即将来临的液态的排泄的典型特征的运动模式，则计算单元5通过通讯单元7向可移动的电子仪器8发送信号，由此，警告使用者即将来临的液态的排泄。使用者现在可以把尿布佩带者、例如小孩放在小孩便盆上。由此，渐渐地使小孩相当快速地戒除尿布1，尿布消耗量大大减低并且相应地保护环境。
尤其在学习阶段中符合目的的是，使用者在收到预测信号之后检查，是否存在排泄并且如果存在的话，存在哪种排泄。然后，使用者可以借助于其可移动的电子仪器8输入该检查的结果，由此，要么证实要么否定由尿布模块2进行的预测。在证实的情况下，运动模式或者说运动模式的某一确定的特征相应地被定成高级。以这种方式还提高了运动模式识别的学习能力。
此外，尿布模块2在尿布1中在探测到排泄的情况下以有利的方式发送排泄信号。这种排泄信号不同于预测信号，从而使用者立刻得到通知。此外，使用者也可以证实或者否定所探测到的排泄类型的准确性，从而尿布模块2在排泄模式识别方面也是自学习的。

Claims (14)

1.用于借助于尿布模块(2)预测尿布佩带者在尿布(1)中的排泄的方法，其中，所述尿布模块(2)包括排泄传感器(3)、运动传感器(4)和计算单元(5)，其中，尿布模块(2)至少部分地设置在尿布(1)上，其中，运动传感器(4)检测尿布佩带者的运动模式，
所述计算单元(5)借助于排泄传感器(3)将运动模式与排泄传感器(3)的数据相关联，其中，在探测到排泄的情况下将运动模式存储为决定性的运动模式并且与探测到的排泄物相关联，其中，所述计算单元(5)借助于所述决定性的运动模式建立运动模式识别，并且学习区分决定性的和非决定性的运动模式，其中，借助于所述运动模式识别将所述运动模式分类成，使得一些运动模式被归入决定性的运动模式，由此，对即将来临的排泄进行预测，其中，所述尿布模块(2)在预测的情况下发射用于警告使用者的预测信号，
其特征在于，一些预测信号由使用者检查并且该检查的结果由计算单元(5)存储以用于改进运动模式识别，其中，所述尿布模块(2)具有预先给定的过滤数据组，以用于改进在决定性的和非决定性的运动模式之间的区分，
其中，运动模式识别是可学习的，学习能力基于排泄传感器(3)的测量，通过该排泄传感器利用运动模式识别检查有关预测，可学习的运动模式识别除了包括对运动模式的分类以外还包括对来自运动模式的特征的特征提取以及基于主要特征的特征简化。
2.根据上述权利要求1所述的方法，其中，所述尿布模块(2)在探测到排泄的情况下发送用于提示使用者的排泄信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用者根据一些排泄信号来检查是否存在排泄，并且为了改进用于探测排泄的排泄模式识别将所述检查的结果由计算单元(5)存储。
4.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述尿布模块(2)包含预先给定的运动模式数据组和/或排泄模式数据组。
5.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述排泄传感器(3)的与运动模式相关联的数据在时间上跟随运动模式。
6.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述尿布模块(2)包括用于与可移动的电子仪器(8)通讯的通讯单元(7)。
7.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述排泄传感器(3)具有湿度传感器。
8.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述排泄传感器(3)的一部分可逆地或不可逆地固定在尿布模块(2)上。
9.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述尿布模块(2)可逆地或不可逆地安装在尿布(1)上。
10.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述尿布模块(2)具有用于操作的界面(12)。
11.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述运动传感器(4)检测转动运动和/或平移运动。
12.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述计算单元(5)包含在尿布模块(2)的设置在尿布(1)上的部件中和/或包含在尿布模块的未设置在尿布(1)上的部件中。
13.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，其中，在探测到排泄的情况下将运动模式存储为决定性的运动模式并且与随后探测到的排泄物相关联。
14.用于根据权利要求1至13之一所述的方法来预测尿布佩带者在尿布(1)中的排泄的尿布模块(2)，其中，所述尿布模块(2)包括排泄传感器(3)、运动传感器(4)和计算单元(5)。
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