CN108474687B - 用于监测水合包中的液体体积的系统、装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于监测水合包(12)中的流体的体积的系统包括监测单元(20)，该监测单元附接至水合包(12)的输出(14)并且附接至进给管(16)。监测单元(20)包括压力传感器(46)和倾斜传感器(64)。压力传感器(48)获得对水合包(12)内的流体的压力的测量，能够获得对水合包(12)中的剩余流体的估计。倾斜传感器(64)能够提供调整参数，以根据由于水合包(12)的倾斜引起的压力的变化进行调整。在优选实施方式中，移动电话(30)上的应用给用户提供水合包(12)中的剩余液体的指示，优选地经由移动电话(30)与监测单元(20)之间的蓝牙连接来提供所述指示。移动电话应用(30)优选地提供剩余流体的可视化指示并且还可以提供消耗率的指示。应用(30)还提供系统的校准，使得系统能够装配至现有的水合包组件。

Description

用于监测水合包中的液体体积的系统、装置和方法

技术领域

本发明涉及用于监测水合包(hydration pack，水袋包、水囊包)且特别地监测包中的液体体积的系统和方法。本发明特别有益于帮助运动员和运动人员在进行身体活动时维持充分的水合作用水平。它还可以防止徒步者、跑步者、骑手和其他运动人员在得不到补给的情况下不知不觉地耗尽水分，所防止的上述情况在目前可能是一项重大问题，并且可能存在潜在危险。

背景技术

US 2011/0077876公开了一种用于安装在容纳液体的容器诸如酒盒、容纳药物或化学制品的容器上的流出口，该流出口包括布置在流出口上或流出口内的传感器以用于根据分配时间和外流特征确定液体的流出量。显示器指示容器中的剩余液体的量。传感器可以是压力传感器。

US 2012/0097567公开了用于管理容器中的液体体积的设备。该设备包括：检测器，用于检测第一预设时段期间容器中的液体体积的变化；第一确定器，用于确定变化是否低于第一预设阈值；以及呈现器，用于在变化低于预设阈值的情况下呈现第一提示信息。该装置可以包括压力传感器和倾斜传感器。

人们早已认识到维持充分的水合作用水平是十分重要的，特别是在进行身体锻炼诸如运动、徒步等时。即使低水平的脱水也可能产生不利的生理后果。例如，体重减少2％可能使表现下降10％-20％。超过体重3％-5％的流体流失会显着降低有氧锻炼表现，并且妨害反应时间、判断力、注意力以及作决策。脱水还可能对心血管系统造成压力，并且可能导致热应力和身体不能通过正常的排汗机制来调节温度。

在任何时段，无论在活动之前、之中还是之后，摄入过量的液体通常都无法确保充分的水合作用，因为身体不能存储过量的流体或足够快速地补充失去的流体。最好是在活动的过程中定期地摄入少量的流体。

为此，运动员和其他人员通常将会携带流体源，这种流体源传统上是呈饮用瓶或杯的形式，但是更为最近的是可以被保持在背包或类似袋体中的水合包。水合包，或者有时被称作为囊袋(bladder)，已经被证实是非常受欢迎的，因为其携带舒适、在形状方面是适型的(conformable，顺从的、适应的)、并且空重低。这样的水合包和柔软的或在使用时通常不可见的任何其它液体容器的问题在于，使用者难以辨别他们已经消耗了多少流体以及容器中剩余多少流体。这使得难以调整液体摄入量，并且因此导致在此期间水合作用不充分的风险。这样的水合包在没有备好的饮用水供给的环境中并不少见。在这种情况下，如果使用者耗尽了水，可能会导致脱水并且有潜在危险。

已知流量计用于附接至水合包的出口管，但这些流量计仅能提供所消耗的流体的粗略指示，这取决于流过出口管的流体的质量。流量计不能测量包中剩余的流体。

水合包的问题在于其通常非常柔软并且可以被用户以各种不同方式保持或携带，使得难以获得对包中的流体的准确测量。

发明内容

本发明设法提供一种监测水合包并且特别是用于监测包中的流体的量以及提供该流体的量的指示的系统和方法。该系统和方法也可以提供流体消耗量的指示。

根据本发明的方面，提供了一种用于监测水合单元中的流体的量的系统，容器具有流体出口，该系统包括：

监测单元，该监测单元包括流体腔室、可附接至水合单元的流体出口的入口端口、用于附接至进给管的出口端口、以及安装至监测单元并且与流体腔室压力连通的压力传感器、可操作以确定水合单元的倾斜角的倾斜传感器；

控制器，该控制器在使用中耦接至压力传感器和倾斜传感器，以用于从压力传感器获得压力传感器信号，控制器可操作以根据压力传感器信号确定水合单元中的流体的体积的指示，并且基于所检测的倾斜角来校准压力测量；以及

用户接口，该用户接口耦接至控制器并且可操作以提供水合单元中的流体的体积的指示。

从水合单元获得流体——通常为水或等压液体——的体积的可靠指示通常是困难的。发明者已经发现，可以从水合单元的出口处的流体压力得出可靠的指示。典型地，出口位于或接近水合单元的腔室的基部，因此压力可以提供流体体积的有用指示。利用水合单元中剩余的液体量的准确指示，用户可以调整液体的摄入量，以不仅确保充分的水合作用，而且还确保用户在活动期间不会耗尽液体。在活动涉及长期的锻炼或其他体力消耗的情况下以及在不能容易地获得补给液体(通常是水)的供应的情形中，后者特别有益。

对于一些水合单元并且针对一些使用，水合单元可能无法保持竖向或接近竖向取向(orientation，方向、定向、方位)，因此单独的压力测量可能变得不准确。通过获得对单元的倾斜的测量，例如通过适当的校准系数，可以考虑倾斜的影响。

倾斜传感器有利地安装至监测单元。倾斜传感器优选地为加速度计。

在一些实施方式中，可以提供(优选地电子受控的)阀以用于关闭监测单元的出口端口以便将出口端口与来自进给管的任意回压隔离。这在进给管的远端处没有单独的吸入(drink，饮用)阀的布置中可能是有利的。在设置了吸入阀的情况下，后者可以防止来自进给管的任意回压改变来自压力传感器的压力读数。

在实际的实施方式中，设置有用于将监测单元固定至水合单元的固定元件。固定元件可以是粘合构件或包括粘合构件。这允许系统被重新装配到水合单元。此外，其允许监测单元牢固地附接至水合单元，优选地沿最佳取向进行所述附接。一旦固定，由倾斜传感器给出的任意倾斜指示将与水合单元的倾斜一致。

在一些实施方式中，控制器安装至监测单元。在这种情况下，优选地设置有通信单元，该通信单元耦接至控制器并且可操作以在控制器与用户接口之间发送和/或接收数据。通信单元有利地包括无线收发器(transponder，应答器)，尽管也可以是有线连接。在优选实施方式中，通信单元包括蓝牙、RF或WiFi收发器。

有利地，控制器包括用于校准所感测的流体压力的校准值的数据库。

在优选实施方式中，控制器可操作以获得一系列压力测量并且根据该一系列压力测量确定流体消耗。

优选地，用户接口是用于移动电话、手表或其他智能装置的应用或程序。

根据本发明的另一方面，设置有用于监测水合单元中的流体的量的装置，包括：

监测单元，该监测单元包括流体腔室、可附接至水合单元的流体出口的入口端口以及附接至进给管的出口端口；

压力传感器，该压力传感器安装至监测单元并且与流体腔室压力连通；

倾斜传感器，该倾斜传感器安装至监测单元，倾斜传感器可操作以确定水合单元的倾斜角，以用于补偿由水合单元的倾斜引起的压力测量的偏差。

该装置优选地包括控制器，该控制器安装至监测单元并且连接至压力传感器，以用于从压力传感器获得压力传感器信号，控制器可操作以根据压力传感器信号确定水合单元中的流体的体积的指示。该控制器可以包括校准值的数据库，所述校准值用于校准根据所感测的压力得出的体积的指示。优选地，控制器可操作以获得一系列压力测量并且根据该一系列压力测量确定流体消耗。

优选地，倾斜传感器为加速度计。

可以设置有通信单元，该通信单元连接至控制器，并且可操作以发送来自控制器的数据和/或接收去往控制器的数据。通信单元优选地包括无线收发器，诸如蓝牙、RF或WiFi收发器。

在一些实施方式中，入口端口呈可替换的适配器的形式，以适应不同设计的水合单元。

在一些实施方式中，该装置包括连接软管以用于监测单元的入口端口与水合单元的出口端口之间的耦接。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括如本文教导的监测系统或装置的水合单元。该单元可以是水合包、水合袋、水合囊袋或水合瓶。

在一些实施方式中，该装置可以内置到水合单元中。

在一些实施方式中，监测单元可以与水合单元成一体。

在优选实施方式中，入口端口包括第一管状元件，第一管状元件包括适于装配在水合单元的出口端口上的内径。

优选地，管状元件由弹性材料制成，在水合单元的出口端口与监测单元之间提供不透水连接。

在优选实施方式中，出口端口包括第二管状元件，第二管状元件被配置为装配在进给管内并且在监测单元与进给管之间提供不透水连接。

优选地，第二管状元件包括至少一个周向肋。

根据本发明的另一方面，提供了一种监测水合单元中的流体的量的方法，容器具有流体出口，该方法包括以下步骤：

获得水合单元的出口处的压力测量；

确定水合单元的倾斜角；

使用倾斜角来补偿由水合单元的倾斜引起的压力测量的偏差；

根据压力传感器信号和倾斜角来确定水合单元中的流体的体积的指示；以及

向用户提供水合单元中的流体的体积的指示。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测水合单元中的流体的量的装置，该水合单元包括用于保持水合流体的柔性容器，该容器具有出口元件和进给管；该装置包括壳体、入口端口以及出口端口，在壳体中设置有流体腔室，入口端口设置有用于附接至水合单元的出口的管状元件，出口端口包括用于附接至进给管的出口管状元件，使得该装置在使用中设置在水合包的出口与进给管的入口之间；该装置包括压力传感器，该压力传感器安装至该装置并且与流体腔室压力连通。

根据本发明的方面，提供了一种用于监测水合单元中的流体的量的系统，容器具有流体出口，该系统包括：

监测单元，该监测单元包括：流体腔室；入口端口，该入口端口可附接至水合单元的流体出口；出口端口，该出口端口用于附接至进给管；以及压力传感器，该压力传感器安装至监测单元并且与流体腔室压力连通；

控制器，该控制器在使用中耦接至压力传感器，以用于从压力传感器获得压力传感器信号，控制器可操作以根据压力传感器信号确定水合单元中的流体的体积的指示；以及

用户接口，该用户接口耦接至控制器并且可操作以提供水合单元中的流体的体积的指示。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测水合单元中的流体的量的装置，包括：监测单元，该监测单元包括流体腔室、可附接至水合单元的流体出口的入口端口、用于附接至进给管的出口端口；压力传感器，该压力传感器安装至监测单元并且与流体腔室压力连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种监测水合单元中的流体的量的方法，容器具有流体出口，该方法包括以下步骤：获得水合单元的出口处的压力测量；根据压力传感器信号和倾斜角确定水合单元中的流体的体积的指示；以及提供给用户水合单元中流体的体积的指示。

本文教导的其他特征、方面和优点将在以下的具体描述中变得明显。

附图说明

下面参照附图仅通过举例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是水合单元监测系统的优选实施方式的示意图；

图2是本文教导的监测单元的优选实施方式的示意图；

图3至图6示出了水合监测系统的实际实例；

图7至图11示出了水合监测系统的另外的实际实例；

图12至图14示出了图7至图11的水合监测系统的示例尺寸；

图15示出了连接至用于水合包的各种设计的出口喷嘴或适配器的水合监测系统；

图16是由系统提供的预期的体积指示与水合单元中实际体积的曲线；

图17是可以被保持在各种取向上的水合包的示意图；

图18是当充填三升水时水合包被倾斜成0度到90度的角度时由系统提供的预期的体积指示与水合单元中的实际体积的曲线图；

图19是当充填三升水时水合包被倾斜成90度到180度的角度时由系统提供的预期的体积指示与水合单元中的实际体积的曲线图；

图20是当充填两升水时水合包被倾斜成0度到90度的角度时由系统提供的预期的体积指示与水合单元中的实际体积的曲线图；

图21是当充填两升水时水合包被倾斜成90度到180度的角度时由系统提供的预期的体积指示与水合单元中的实际体积的曲线图；

图22示出了装置校准屏的实际实例；

图23是系统组件的优选实施方式的示意图；

图24是监测单元与用户接口之间的优选的无线协议的示意图；以及

图25和图26是示出优选实施方式的系统的操作的流程图。

具体实施方式

总而言之，本文描述的实施方式提供了用于监测存在于水合单元中的水或其他液体的量的系统和方法，该水合单元典型地为水合包或囊袋。优选的系统被设计成测量水合单元的压力和取向并且将读数上传至移动电话。监测系统使用压力传感器来检测在包的出口处的、典型地在水合单元的基部或底部处的压力，基于该压力，监测系统计算水合单元中的液体的体积。加速度计可以用于补偿由包的取向引起的压力的变化。在一些实施方式中还可以设置有(优选地电子受控的)阀，以用于关闭设备的出口，以避免耦接进给管柱压力(其可以基于进给管位置定位而改变)。在优选实施方式中，移动应用(程序)基于压力读数和加速度计读数估计包内的水的体积并且以图形格式表示该体积。移动应用也可以配置和校准装置。在其他实施方式中，该应用可以单独地构成用户接口，其中控制器是附接至水合包的监测单元的组件。

现在参考图1，该图以示意形式示出了优选的水合包监测系统10。系统10附接至水合单元12，该水合单元可以是柔性的小袋或袋子，典型地被设计成保持在用户背上的背包等内。水合单元12包括定位在其基部处或靠近其基部的出口14。呈常规形式的进给管16连接至水合包12并且典型地设置有管口(mouthpiece，口、吸口)18，该管口也呈常规形式并且可以具有或不具有用于防止流体从水合包12无意地溢出的阀。

系统10包括附接至水合包12的出口14的监测单元20。系统10还包括控制器，该控制器在图1所示的实例中可以是智能手机30，该智能手机包括应用(或程序)，该应用与监测单元20通信并计算水合包12内的流体的量且优选地还计算用户的流体消耗量。受控单元30优选地借助于蓝牙与监测单元20通信，在这种情况下，监测单元20和控制单元30两者都设置有蓝牙收发器。在其他实施方式中，控制器被内置到监测单元20中，使得在单元20中确定体积估计，其中移动电话单独地用作用户接口。

现在参考图2，该图更详细地示出了监测单元20的实施方式。单元20包括：腔室40，流体可以进入该腔室；以及入口端口42，该入口端口被设计成耦接至水合包12的出口14。出口端口44也耦接至腔室40并且优选地具有可以容易地适配到常规进给管16的尺寸和设计，尽管其可以设置有其自身专用的进给管。监测单元20包括能够感测腔室40内的压力的压力传感器46。还设置有电子单元48，该电子单元至少包括蓝牙收发器并且在一些实施方式中还包括控制器以用于基于由压力传感器测量的压力来确定水合包内的流体的体积的指示。在优选实施方式中，电子单元48还包括加速度计(在图2中未示出)，以用于获得监测单元20的倾斜的指示，该倾斜的指示用于校准压力测量值，如下面进一步详细描述的。在其他实施方式中，任何适当形式的倾斜传感器可以用于取代加速度计。

在监测单元20的背面优选地设置有固定元件，该固定元件可以是例如粘着垫，使得单元20可以被固定至水合包12，以将单元20稳定地保持在适当的位置并且还提供可靠的倾斜测量。固定元件可以允许移除监测单元20，以例如允许水合包12在使用后被清洁。可以使用其他形式的固定，包括到水合包的出口的耦接，并且在一些实施方式中，到水合包的出口的耦接可以提供足够的保持以确保监测单元20牢固地附接至水合包并且与水合包一起倾斜。

可以在监测单元20的出口端口44处设置阀，以防止来自进给管16的回压。在进给管的端部没有吸入阀的情况下，这可能是特别有利的。然而，在很多情况下，吸入阀装配在进给管的远端，在这种情况下，吸入阀将中断产生的任何回压，因此不需要监测单元阀。

参考图3至图6，这些图示出了图1和图2的监测单元20的实际实施方式。监测单元包括壳体25，该壳体有用地成形为适配在水合包12的出口元件14上并且包括出口元件可以紧密地适配到其中的凹入侧。实际上，壳体25优选地给出人机工程学的形状，图3至图6描绘了原型。

入口端口42包括喷嘴或管状元件，该喷嘴或管状元件的形状和尺寸被设置成以不透水密封的方式适配到水合包12的出口中。入口端口42可以设置有一个或多个适当的O型环密封件以确保与水合包的不透水连接。在一些实施方式中，单元20可以包括一个或多个不同的配件或附件以顺应具有不同形状或设计的出口的水合包。

在该实例中，单元20的出口端口44具有一系列向外逐渐变细的环形脊，以将进给管16保持在适当位置。将理解，可以使用其他配件。在一些实施方式中，一个或多个O型环密封件可以设置在出口端口44处，以用于密封目的。

入口端口42和出口端口44被有用地线性布置，这使得进给管16能够维持与其直接附接至水合包12的出口配件时所在的取向相同的取向。

特别参考图5和图6，在该实例中，腔室40由驻留在壳体25中并且实际上朝水合包出口向下延伸的弯曲的管状构件形成。在管的端部处装配有压力传感器46和控制单元48。压力传感器46可以在管状腔室40的端部处提供不透流体密封或以不透流体密封设置。

入口端口42和出口端口44不需要具有所示的形状，并且在其他实施方式中可以相异。入口端口42还可以呈可替换的适配器的形式，以适配到不同设计的水合包。如果有需要，可以设置连接软管以用于在水合包的入口端口42与出口14之间的耦接。

图3至图6中所示的单元20可以设计成相对于水合包12较平坦地搁置(lie)，例如通过将管状腔室40旋转90度到一侧，这将允许设计较浅(shallower)的壳体。

现在参考图7至图11，这些图示出了监测单元20的另一实际实施方式，特别是更符合人体工程学地成形的壳体。与图2至图6的实施方式一样，监测单元20包括壳体25、入口端口42和出口端口44。

参考图7，该图示出了监测单元20的底部透视图，该监测单元包括具有凸起侧84和凹入侧26以及两个侧壁80、82的壳体25。如上所述，凹入侧26允许出口元件紧密地定位在壳体25的周界内。入口端口42从凸起侧84突出并且包括第一管状元件50。管状元件50包括等于或小于标准水合囊袋喷嘴的外径的内径，并且由弹性材料制成，使得该管状元件可以紧密地适配在水合囊袋喷嘴上，从而产生监测单元20与水合包12之间的不透水连接。在一些实施方式中，管状元件50由相同或相似的材料制成，并且具有与常规进给管相等的尺寸。壳体25的侧壁80、82包括凹坑(dimple)，以帮助用户握紧监测单元20。

销86设置为从侧壁80突出。销86提供插塞(不可见)，该插塞插入壳体25中并阻塞到监测单元20内的电池舱的入口。优选地，销86为电池舱提供不透水密封。从壳体25移除销86提供到电池舱的通路。

图8示出了监测单元20的侧面透视图。可以看到第二管状耦接件52从凹入侧26突出并且与第一管状元件50相反。管状耦接件52具有外径，该外径的大小被设计成使得该管状耦接件可以紧密地适配在标准进给管内并且提供监测单元20与进给管之间的不透水连接。在一些实施方式中，管状耦接件52包括具有较宽外径的一个或多个周向肋54以提供进给管内的紧密适配。这在图9中所示的侧视图中可以最清楚地看出。附加的周向肋56可以沿管状耦接件52设置以帮助将进给管保持在适当位置。

第二管状耦接件52由比第一管状元件50刚性的材料制成，使得其可以被握紧并且端部插入进给管中。

如在图9中可以看见的，第一管状元件50和第二管状耦接件52沿着公共轴线布置，这使得进给管能够从水合包延伸，正如当其直接装配到水合包时所做的那样。因此，不带有监测器的原始组件的人机工程学被维持下来。

图10从顶部透视图示出了监测单元20，而图11从后透视图示出了监测单元20。

图12至图14示出了监测单元20的示例尺寸。

图15示出了连接至不同水合包的各种设计的出口喷嘴或适配器90的监测单元20。为了附图的清楚起见，在这些附图中未示出水合包。来自监测单元20的入口管42适配到水合包12的出口喷嘴中，并且能够顺应不同形状和设计的出口。实际上，使用管作为从监测单元20到水合包的出口的连接器避免了针对不同水合包采用不同连接器的需要。进给管通常为行业中的标准组件，也就是说大多数水合包使用通用大小的进给管。因此，使用管形式的连接器提供了非常有效的耦接布置并且适合绝大多数现有的产品。

在实际测试中，如在图16中可以看见的，图1到图15的系统可以提供水合包12中的液体的体积的准确指示，其中所估计的体积与实际测量的体积非常匹配。这是当水合包12竖向或基本竖向地设置时的情况。

然而，如图17中所描绘的，水合包12在使用中可以以各种不同的取向被保持，通常从大约0到至多大约180°。这可能例如与用户选择携带水合包的方式、在运动或锻炼期间用户的取向等有关。例如，当跑步者或步行者将水合包12保持在背包中时，该水合包很可能被保持为基本上竖向，然而当用户骑自行车时，包12可能接近水平。

现在参考图18，对于充填有三升水的水合包，可以看出单独从压力测量值得出的预期的体积估计如何随着水合包12的取向的角度偏离。在该特定情况下，在相对低的倾斜角度下，基于单独的压力测量值的预期的、估计的体积与水合包12内的实际体积之间存在合理的相关性。

图19示出了当以从大约200°至小于100°的角度倾斜时的充填有三升水的同一水合包。在该情况下可以看出，基于单独的压力测量值的预期的、估计的水体积与包12中液体的实际体积之间存在较大的偏差。对于充填有两升水的水合包，图20类似于图18，而对于充填有两升水的水合包，图21类似于图19。

一般而言，包12中的液体量越少，对包的倾斜的压力测量的变化将越大。

优选的系统20通过使用来自倾斜角传感器的读数来补偿由水合包12的倾斜引起的测量的偏差，在优选实施方式中，该倾斜角传感器为加速度计。在一种实施方式中，控制器包括具有基于压力和倾斜角的相关值的数据库，使得压力测量可以基于所检测的倾斜角和由倾斜引起的预期的偏差来校准，在剩余的液体的计算中适当考虑该倾斜。数据库优选地还包括用于不同液体体积的校准表，以便考虑由包中的液体的量引起的变化，并且还可以包括用于不同类型的水合包的表等。在其他实施方式中，代替数据库中的查阅表，控制器可以包括校准算法。

设想优选的系统可以提供赋予用户自校准该系统的能力的算法，这将使用户能够选择优选的水合包并且校准监测单元以适应该包。控制器也可以被配置为提供校准例程以允许校准加速度计读数，以便考虑监测单元被用户以不同于与包的主体直接对准的取向附接至用户的水合包。该自校准例程可以在移动电话中的应用内或者在专用控制器内完成。

在一种实例中，压力传感器也可以通过下述方式被校准，所述方式为：将监测单元20装配至用户的水合包，然后充填水合包达预定水平、优选地达最大容量，并且然后使其到达至少一个其他已知的液体水平，诸如最低水平或水合包上指示的任意中间水平。由压力传感器46检测到的压力可以随后被校准到已知液体量，优选地通过曲线拟合进行所述校准，以便生成用于准确地估计在中间压力下包中的液体量的校准系数值。此外，压力校准可以在移动电话应用或专用控制器内执行。

图22示出了当校准该系统时，由用户使用的应用内的校准屏91的实例。在校准屏上的指令92向用户指示水合包需要被倾斜处于的角度，以允许压力传感器46以已知的角度校准。对于完整的校准，倾斜角范围从0°到180°。可以提供被倾斜成各种角度的水合包94的图像以帮助引导用户。校准屏90也可以包括勾选框或打钩号部分96，其中，一旦对每个角度的校准完成，针对该角度就会出现钩号。在使用中，在校准例程期间，使用户通过各种步骤将囊袋倾斜到设置角度，并且控制器获得由倾斜引起的压力变化的测量。这允许系统在水合包的不同设计、形状和大小的情况下工作。

图23更详细地示出了图2的优选实施方式电子模块48的组件。设置有压力传感器46以便测量包12的出口14处的流体压力。可以包括信号调节电路60以用于缩放(scale)压力传感器模拟电压(差动电压)以与微控制器70的模拟数字转换器(ADC)62相配。控制器70还优选地被配置为在不使用时使压力传感器46断电。

倾斜传感器(加速度计)64用于识别包12的取向/倾斜角。在实际的实施方式中，倾斜传感器64经由作为接口的I2C/SPI协议连接到控制器。X轴、Y轴和Z轴加速度值随后从倾斜传感器64获得以识别包的取向。该模块64优选地也在不使用时进入断电模式。

优选地从经由导通/关断(ON/OFF)开关80连接的3V纽扣电池78获得功率。导通/关断开关80优选地容易被用户访问以在不使用时使装置关闭并且在必要时使装置开启。可以设置升压转换器72以从纽扣电池为压力传感器46供以动力(当后者要求较高的工作电压时)。该模块72优选地也在不使用时进入断电模式。纽扣电池电压可以由微控制器70的ADC62监测以在低电池电压的情况下警告用户。

控制器70还包括连接至天线76的蓝牙收发器74、用于存储控制器算法(固件)和在一些实施方式中存储校准数据的闪速存储器84以及RAM86。蓝牙收发器74将通常将测量读数传递至用户的电话。

现在参考图24，该图以示意形式示出了在附接至水合包12的监测装置20与远程控制器之间建立的通信，在该实施方式中，远程控制器是智能手机30上的应用。第一步，应用30在步骤102处执行配对例程以将智能手机30配对至监测装置20。当这成功完成时，在步骤104处在监测装置中(通常在图13的电子系统的控制器70的存储器中)设置适当的标志。优选的应用随后在步骤106中初始化校准例程，向用户提供关于如何充填水合包以及如何定向水合包以获得所需的校准数据的引导。在步骤108处，控制器70生成校准数据，该校准数据随后被传递回应用30以在步骤110处生成一组配置细节，以实际上使用与图16和图19至图22中示出的那些曲线图类似的曲线图校准水合包12内剩余流体的体积的确定。该数据可以特定于用户的水合包。该系统可以仅在监测单元20首次装配至水合包12或重新装配至现有的水合包12时进行校准。

当已经确定了配置细节(步骤110)时，系统进入可以被描述为运行操作的状态，其中在步骤112处由监测单元周期性地采集读数，并且然后在步骤114处读数被传递至应用30，以用于处理并且在智能手机30的显示器上显示水合包12中剩余的流体的量的指示。在优选实施方式中，应用30还向用户提供流体消耗量的指示，该流体消耗量的指示通过获得对水合包12中的所测量的液体在特定时间段内的减少率的测量来确定。在一些实施方式中，这可以与用户的期望的流体消耗率有关或者与预定的标准有关，或者内置在应用30中，通常取决于正在进行的锻炼的类型，或者例如由用户预编程到应用30中。

现在参考图25，该图示出了由监测单元20执行的例程。在步骤200处，例如通过用户按压或切换导通/关断开关80或者通过检测到包的移动来使监测单元上电，例如通过加速度计64检测包的移动。一旦上电，例程进入步骤202，在该步骤中确定是否已经检测到蓝牙连接。如果情况不是这样，则例程转到步骤204，在该步骤处，控制器70继续寻找蓝牙连接。当已经发现蓝牙连接时，在步骤206处确定监测单元20是否已经配对至手机30，并且如果情况不是这样，则在步骤208处例程寻找来自电话30的配对请求。一旦配对，例程转到步骤210，以确定校准数据是否可用。如果情况不是这样，则在步骤212处控制器70发送执行校准的请求。例程随后转到步骤214以启动测量序列，并且在第一步骤也就是步骤216中，控制器70获得监测装置20的当前状态的测量并且将其传输至移动电话30。在步骤218处，控制器70确定是否已经达到预定时间间隔，并且当情况是这样时，转到步骤220以采集压力和取向的测量，该测量经由收发器74转发至电话30。例程随后转到步骤222，在预定时间间隔还未过去(elapse，逝去)时也到达该步骤，在该步骤处监测单元20被保持在低功率模式直到已经达到预定间隔。实际上，对压力和取向的测量最好是每60秒采集不超过一次以便保存电池电量。当然，该间隔可以依靠预期的或期望的流体消耗量而改变并且在一些实施方式中这可以是用户可调节的。

现在参考图26，该图示出了通过移动电话30的应用来执行的监测和通知水合包12的状态的例程。例程开始于步骤300处，通常在启动应用的上电时开始。在步骤302处，启动连接子例程，在步骤304处该子例程确定监测单元20是否已经配对至电话30。如果情况不是这样，则在步骤304处，例程将电话30配对至监测单元20。一旦配对，则例程转到步骤308，在该步骤处确定监测单元20是否已经被校准，并且如果情况不是这样，则例程转到步骤310，在该步骤处启动校准序列。一旦被校准，例程继续至步骤312，在该步骤处配置细节被发送至监测单元20以被存储在控制器70的存储器中。在步骤314处，例程从监测单元20获得水合包12的当前状态，并且在步骤316处，应用基于在步骤314中获得的状态读数估计容纳在水合包12中的液体的量。在步骤318处，例程存储所估计的水的体积并且将该体积的指示提供给用户，所述指示例如为电话30的显示器上的图形和/或数字标示。在步骤320处，例程监听来自监测单元20的其他传输的读数。当在步骤322处监测到已经接收到新的读数时，例程转回到步骤318；否则例程返回到步骤320以继续监听新的读数的接收。当例程转回到步骤318时，应用30将存储新的读数并且提供水合包12中剩余的水的体积的新的指示，并且在一些实施方式中，生成液体消耗率的指示。这可以借助于竖向条形图可视地指示，该竖向条形图具有随着水合包12中的液体的水平降低自上而下变化的彩色条或明亮条。有利地，条形图设计成给出表示剩余流体的水平的可视化指示。在实施方式中，水合包内留下的水的体积以六个或更多个竖向堆叠的条的形式表示，每条表示总包容量的16.6％。

还可以显示剩余液体的数字指示，例如百分比或体积。消耗的指示可以是随着时间过去被饮用的液体的体积，或者在一些实施方式中可以是例如呈下述形式的指示：代表在锻炼的时段期间充分、过量或不足的液体消耗率的彩色指示或其他图形指示。

优选地，电话30的显示器继续显示最后确定的水位直到接收到下一个读数。

在实际的实施方式中，默认测量值和上传间隔被选择为60秒。如果用户希望，则可以根据电话应用的需要增加或减少该值。将理解的是，更频繁的读数将减少电池寿命。

在一些实施方式中，在液体消耗期间采集的测量值将被丢弃，因为它们将不会给出对包内留有的液体体积的估计。更具体地，当用户通过吮吸管口18而通过进给管18汲取液体时，出口装置40的腔室中的压力将下降并且因此不再提供水合包12中剩余的流体体积的可靠指示。用户的饮用可以通过所测量的压力的突然变化来确定，或者在提供的情况下，借助于在监测单元20的外部端口44处的电子回流阀来确定。这样的阀将包括阀的状态(开启或关闭)的指示符，其中打开状态指示用户正在饮用流体。这样的阀可以通过出口装置40的腔室与进给管16之间的相异压力来打开，这种相异压力由用户吮吸管口18引起或受电子控制。一旦用户停止饮用，该阀将关闭。

在实际的实施方式中，在用户仅对实时值或瞬时值感兴趣的情况下，远程装置30不必存储历史读数。然而，在其他实施方式中，移动手机30可以存储历史数据，以便向用户提供消耗的液体消耗率的指示。

在蓝牙通信不可用的情况下，监测装置20将不会继续采集测量直到手机通信被恢复。

监测装置20优选地利用所使用的实际的包进行校准，而不是通过工厂基于不是特定于包的校准来进行。这将涉及用户用特定的水量充填他的/她的水合包或容器(电话应用30将辅助该用户)并且设置校准点值。

在实际的实施方式中，可以使用以下组件，然而要理解的是这些仅是实例并且替代选择也是适当的。蓝牙模快nRF51822(来自Nordic半导体)是适当的选择。适当的压力传感器模块是MP3V5010(来自Freescale半导体)，其具有从0到10kpa的压力范围。适当的加速度计是LIS2DH12TR(来自STMicroelectronics)。

有利地，监测装置20将使用BLE 4.0与手机通信。监测装置20优选被设计成顺应标准3/8英寸(9.5mm)进给管道，使该装置容易地装配至现有的水合作用组件。

要理解的是，本文的教导不限于使用智能移动电话来计算体积、消耗并且传达给用户。其他实施方式可以使用其他装置，诸如手表、任何其他的智能装置、专用控制或显示单元等。

所描述的实施方式和从属权利要求的所有可选的和优选的特征和修改可用于本文教导的发明的所有方面。此外，从属权利要求的各特征，以及所描述的实施方式的所有可选的和优选的特征和修改可以彼此结合和互换。

Claims (17)

1.一种用于监测具有流体出口(14)的水合单元(12)中的流体的量的系统，所述系统包括：

监测单元(10)，所述监测单元包括流体腔室(40)、能附接至水合单元(12)的流体出口(14)的入口端口(42)、用于附接至进给管(16)的出口端口(44)、以及安装至所述监测单元(10)并且与所述流体腔室(40)压力连通的压力传感器(46)，

其特征在于，所述监测单元(10)还包括能操作以确定所述水合单元的倾斜角的倾斜传感器；

所述系统还包括：

控制器(48)，所述控制器在使用中耦接至所述压力传感器(46)和所述倾斜传感器，以用于从所述压力传感器获得压力传感器信号，所述控制器(48)能操作以根据所述压力传感器信号确定所述水合单元中的流体的体积的指示，并且基于所检测的所述水合单元的倾斜角以及具有基于压力和所述水合单元的倾斜角的相关值的数据库，或者基于所检测的所述水合单元的倾斜角以及校准系数，来校准压力测量；以及

用户接口(30)，所述用户接口耦接至所述控制器并且能操作以提供所述水合单元中的流体的体积的指示。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述倾斜传感器是加速度计。

3.根据任一前述权利要求所述的系统，包括阀，以用于防止回压从进给管进入所述腔室。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述阀设置在所述监测单元中并且由所述控制器电子地控制。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器(48)安装至所述监测单元，所述系统包括通信单元，所述通信单元耦接至所述控制器(48)并且能操作以在所述控制器与所述用户接口(30)之间发送和/或接收数据。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器(48)：

a)包括校准值的数据库，以用于校准根据所感测的压力得出的体积的指示；并且/或者

b)能操作以获得一系列压力测量并且根据所述一系列压力测量确定流体消耗。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述用户接口(30)是用于移动电话或手表的应用或程序。

8.一种用于监测水合单元中的流体的量的装置，包括：

监测单元(10)，所述监测单元包括：流体腔室(40)；入口端口(42)，所述入口端口能附接至水合单元的流体出口；以及出口端口(44)，所述出口端口用于附接至进给管；

压力传感器(46)，所述压力传感器安装至所述监测单元(10)并且与所述流体腔室压力连通；

其特征在于，所述装置还包括：倾斜传感器，所述倾斜传感器安装至所述监测单元，所述倾斜传感器能操作以确定所述水合单元的倾斜角；以及

控制器(48)，所述控制器安装至所述监测单元，并且连接至所述压力传感器(46)以用于从所述压力传感器获得压力传感器信号，所述控制器能操作以根据所述压力传感器信号确定所述水合单元中的流体的体积的指示并且补偿由所述水合单元的倾斜引起的压力测量的偏差。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器：

a)包括校准值的数据库，以用于校准根据所感测的压力得出的体积的指示；并且/或者

b)能操作以获得一系列压力测量并且根据所述一系列压力测量确定流体消耗。

10.根据权利要求8或9所述的装置，包括阀，以用于防止回压从进给管进入所述腔室，所述阀设置在所述监测单元中并且由所述控制器(48)电子地控制。

11.根据权利要求8或9所述的装置，包括通信单元(30)，所述通信单元连接至所述控制器(48)，并且能操作以发送来自所述控制器(48)的数据和/或接收去往所述控制器的数据。

12.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述入口端口呈可替换的适配器(42)的形式，以适应不同设计的水合单元(12)。

13.根据权利要求8或9所述的装置，包括连接软管(42)，以用于所述监测单元(10)的入口端口与所述水合单元(12)的流体出口之间的耦接。

14.一种水合单元，所述水合单元包括根据权利要求1至7中任一项所述的系统或根据权利要求8至13中任一项所述的装置。

15.根据权利要求14所述的水合单元，其中，所述入口端口包括第一管状元件，所述第一管状元件包括适于装配在所述水合单元的流体出口上的内径。

16.根据权利要求14或15所述的水合单元，其中，所述监测单元与所述水合单元成一体。

17.一种监测具有流体出口的水合单元中的流体的量的方法，所述方法包括获得所述水合单元的出口处的压力测量的步骤，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

确定所述水合单元的倾斜角；

使用所述倾斜角来补偿由所述水合单元的倾斜引起的压力测量的偏差；

根据压力传感器信号和所述倾斜角来确定所述水合单元中的流体的体积的指示；以及

向用户提供所述水合单元中的流体的体积的指示。

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