CN113049638A - 液体含量的测量装置、系统及护理用品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种液体含量的测量装置，包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，柔性传感器为印刷于柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，柔性传感器包括多组传感单元，测量电路固定在柔性衬底上并与柔性传感器电连接，用于根据柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量和/或将检测数据发送至外部设备。还涉及一种护理用品和液体含量的测量系统。本申请将柔性传感器与测量电路设置在柔性衬底上，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
Description
技术领域
本申请涉及医疗护理技术领域，具体涉及一种液体含量的测量装置、系统及护理用品。
背景技术
随着社会的发展，纸尿裤在婴幼儿和成人的日常护理中使用越来越普遍，在使用传统的纸尿裤时，一般需要定期检查纸尿裤的吸液量，以此判断是否需要更换婴幼儿的纸尿裤或者产妇的出血量是否正常等情况。由于人工判断具有局限性，经常会出现婴幼儿的纸尿裤未尽其用而被换掉或者吸水过多引起婴幼儿不适的情况，而在监测产妇的出血量时，不仅观测实时性严重滞后，还容易因为操作人员的主观性而引起较大的测量误差，对产妇的生命造成重大的威胁。目前，部分纸尿裤具备简单的液体含量测量功能，存在测量精度低、测量结构影响穿戴舒适性的问题，无法真正满足护理与可穿戴性的需求。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种液体含量的测量装置、系统及护理用品，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
为解决上述技术问题，本申请提供一种液体含量的测量装置，包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，所述柔性传感器为印刷于所述柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，所述柔性传感器包括多组传感单元，所述测量电路固定在所述柔性衬底上并与所述柔性传感器电连接，用于根据所述柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量和/或将所述检测数据发送至外部设备。
可选地，所述测量电路为贴片电路模块或单芯片电路。
可选地，所述测量电路采用表面贴装方式固定在所述柔性衬底上，并与所述柔性衬底上的连接所述传感单元的焊盘电连接。
可选地，所述传感单元为所述导电图案层中位置对应的电极组成的电极对。
可选地，所述测量电路包括电源模块、主控单元、阻抗测量电路与通道选择电路，所述电源模块与所述主控单元连接，所述阻抗测量电路分别连接所述主控单元与所述通道选择电路，所述通道选择电路与所述柔性传感器连接。
可选地，所述电源模块包括天线单元、能量转换电路与储能电路，所述能量转换电路连接所述天线单元与所述储能电路。
可选地，所述电源模块还包括阈值检测电路与开关单元，所述阈值检测电路分别连接所述储能电路与所述开关单元，所述开关单元分别连接所述储能电路与所述主控单元。
可选地，所述测量电路还包括开关单元与加速度传感器，所述加速度传感器与所述主控单元连接，所述电源模块通过所述开关单元与所述主控单元连接；和/或，所述测量电路还包括无线通信单元，所述无线通信单元与所述主控单元连接。
本申请还提供一种护理用品，包括如上所述的液体含量的测量装置，所述液体含量的测量装置设置在所述护理用品的用于收集液体的区域。
本申请还提供一种液体含量的测量系统，包括输出设备及如上所述的液体含量的测量装置，所述输出设备与所述液体含量的测量装置连接。
本申请的液体含量的测量装置、系统及护理用品，测量装置包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，柔性传感器为印刷于柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，柔性传感器包括多组传感单元，测量电路固定在柔性衬底上并与柔性传感器电连接，用于根据柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量和/或将检测数据发送至外部设备。本申请将柔性传感器与测量电路设置在柔性衬底上，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
附图说明
图1是根据第一实施例示出的液体含量的测量装置的结构示意图；
图2是根据第一实施例示出的液体含量的测量装置的另一结构示意图；
图3是根据第一实施例示出的液体含量的测量装置的测量电路的结构示意图；
图4是图3中电源模块的结构示意图；
图5是图3中主控单元与柔性传感器的连接示意图；
图6是根据第三实施例示出的液体含量的测量系统的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
第一实施例
图1是根据第一实施例示出的液体含量的测量装置的结构示意图。如图1所示，本实施例的液体含量的测量装置，包括柔性衬底11、柔性传感器12与测量电路13，柔性传感器12为印刷于柔性衬底11的液体接触侧表面的导电图案层，柔性传感器12包括多组传感单元，测量电路13固定在柔性衬底11上并与柔性传感器12电连接，用于根据柔性传感器12的检测数据计算待测物体的液体含量和/或将检测数据发送至外部设备。
柔性衬底11可以是PI、PET、PE等薄膜材料，液体可以是尿液、血液或其他含有导电离子的液体，柔性传感器12包括印刷于柔性衬底11上的多个电极对及引线123，引线123可以由银桨、碳桨、铜浆等液态导电材料固化而成，传感单元位于导电图案层的不同位置，是由导电图案层中位置对应的电极组成的电极对，电极对及引线123可根据测量精度、测量面积等的不同呈现出不同的排列方式以及排列密度。一组电极对包括位置对应的第一电极121与第二电极122，每组电极对即一个传感单元，每个电极均通过对应的引线123连接到测量电路13，实现信号传输。引线123的表面设置绝缘层进行绝缘处理，且在与测量电路13对应的一端露出电气焊盘，用于与测量电路13的电气连接。每组电极对中第一电极121与第二电极122测量得到的物理量为相应电极对所在区域的等效阻抗值，通过多个等效阻抗值的加权计算可进一步计算出液体含量，也即整个纸尿裤的吸液量。
电极对的数量越多，吸液量测定的精度越高，灵敏度越好(即最小检测量更低)。对于低精度的应用场合，比如婴幼儿、瘫痪、失禁人员用纸尿裤，柔性传感器12可以设计为8个电极对，对于高精度的应用场合，如产妇出血量监测，则柔性传感器12可以设计为16个电极对或者更多电极对。当电极对数量较多时，可以采用公共电极与多个独立电极之间的配合来形成多个电极对，从而简化引线的设计，可以减少柔性传感器12与测量电路13之间的电气连接的接口数量，降低加工成本。
如图1所示，为其中一种精度较低的柔性传感器12的设计参考，电极A1～A8相互平行并间隔设置，电极B1～B8相互平行并间隔设置，电极A1和B1呈相向的位置对应关系，构成一组电极对，用于测量A1和B1构成区域内的吸液量的等效阻抗值，每组电极对具有相互独立分离的两端电极，以此类推，共有8组电极对，每个电极连接一条引线123，8组电极对对应16条引线123，所有引线123汇合后与测量电路13的电气引脚相连接。如图2所示，为另一种精度较高的柔性传感器12的设计参考,电极B1～B16简化为一整条电极作为公共电极，连接一条引线，电极A1～A8位于公共电极的一侧并相互平行间隔设置，电极A9～A16位于公共电极的另一侧并相互平行间隔设置，电极A1～A16的位置分别与公共电极上不同的部分对应，构成电极对，用于测量各电极对所在区域内的吸液量的等效阻抗值，实际实现时，也可以将电极A1～A16设置在公共电极的同一侧，同样可以使电极A1～A16的位置分别与公共电极上不同的部分对应，构成电极对，或者，也可以将电极B1～B16设计成16个独立电极，分别连接16条引线。可以理解，图1与图2中的电极分布方式仅为示例，可以根据电极数量、引线的走线方式及设计空间的大小等，设计成独立电极之间的配合、多排独立电极与公共电极的配合、单排独立电极与公共电极进行配合等多种分布方式，且公共电极的数量不限于一个，因此，电极分布方式在此不做限制。
请参考图3，测量电路13包括电源模块131、主控单元132、阻抗测量电路133与通道选择电路134，电源模块131与主控单元132连接，阻抗测量电路133分别连接主控单元132与通道选择电路134，通道选择电路134与柔性传感器12连接。
电源模块131将电能供给测量电路13以及柔性传感器12工作，可以是一种微型纽扣电池或薄膜电池(如纸电池)。在本实施例中，电源模块131为一种环境电磁能量收集装置。请参考图4，电源模块131包括天线单元1311、能量转换电路1312与储能电路1315，能量转换电路1312连接天线单元1311与储能电路1315。其中，天线单元1311为在柔性衬底11上印刷的单个或多个射频能量接收线圈，用于接收周围环境中特定频率的电磁波，例如移动通信网以及室内WIFI网的射频能量，当天线单元1311为阵列天线时，则每个天线可以匹配不同的网络，进而可以匹配多种网络；能量转换电路1312用于提取天线单元1311收集的射频电波中的能量，并将能量存储于储能电路1315中，能量转换电路1312优选包括阻抗变换电路1313与RF-DC整流倍压电路1314，阻抗变换电路1313通过阻抗变换将RF-DC整流电路的输入阻抗与天线单元1311的阻抗进行相等变换，以此获得最大能量传输效率，RF-DC整流倍压电路1314将高频的电磁波转化为直流电压，并通过倍压电路进行升压到测量电路13中的功能电路工作所需的电压；储能电路1315可采用超级电容器件，用于存储RF-DC整流倍压电路1314输出的直流电能，以可供给负载使用。通过采用环境电磁能量收集装置作为电源模块131，在作为一次性用品的纸尿裤上避免了使用电池，具有非常好的环保性。
可选地，电源模块131还包括阈值检测电路1316与开关单元137，阈值检测电路1316分别连接储能电路1315与开关单元137，开关单元137分别连接储能电路1315与主控单元132，阈值检测电路1316例如为电压比较电路，开关单元137例如为电子开关。当使用环境电磁能量收集装置时，其单位时间内的能量非常有限，需要收集一段时间的能量才足以达到使用要求，因而可在阈值检测电路1316判断能量达到足够阈值时才触发开关单元137导通，将能量供给包括主控单元132内在的其他功能电路。当完成一次能量采集和传输过程后，由主控单元132关断开关单元137，电源模块131进入下一轮的能量存储过程。
主控单元132通过采集柔性传感器12上多对电极的阻抗值，经由内部算法计算后得到液体含量，对于一些复杂、高级的应用，主控单元132则可以将更多的原始阻抗数据传输到外部设备，利用更多的参数条件进行复杂的算法运算。
阻抗测量电路133通过串行总线与主控单元132进行数据通信，用于测量柔性传感器12中对应电极对的阻抗。测量阻抗时，先利用正弦交流激励源对电极对上的阻抗进行激励，进而采集阻抗两端的电压，进一步换算成阻抗值，实际实现时，阻抗测量电路133可采用集成电路芯片CS1258实现。请一并参考图5，通道选择电路134采用模拟开关集成电路或者分立的MOSFET电路，包括第一模拟开关1341与第二模拟开关1342，主控单元132通过控制第一模拟开关1341、第二模拟开关1342切换柔性传感器12上的电极对，实际实现时，通道选择电路134可采用低导通电阻的集成模拟开关芯片SN74CBTLV3251实现。
请继续参考图3，测量电路13还包括加速度传感器135，加速度传感器135与主控单元132连接，电源模块131通过开关单元137与主控单元132连接。通过对加速度传感器135测量的加速度进行一次积分可获取运动速度，二次积分可获取运动位移，进而用于判定穿戴者的身体姿势以及对意外跌落、摔倒等情况做出告警响应，方便及时救助。同时，加速度传感器135的应用，还可以较准确地触发测量电路13开关机的信号，即在纸尿裤发生较大运动变化时才会给测量电路13进行供电，实现节电。例如，当纸尿裤处于存储或运输过程时，开关单元137断开，关断电源模块131对测量电路13中的功能电路的供电，不对纸尿裤进行吸水量测量；当纸尿裤穿戴使用时，通过人为按照一定的轨迹和力度去摇晃纸尿裤，使加速度传感器135的检测数据达到开机条件，主控单元132即输出控制信号控制开关单元137导通，使电源模块131输出电能给测量电路13中的功能电路，开始对纸尿裤进行吸水量测量。如此，利用加速度传感器135进行运动状态监测及开关机控制，提供了一种适用于库存、运输状态下的节电方案。
可选地，测量电路13还包括无线通信单元136，无线通信单元136与主控单元132连接，无线通信单元136用于将测量结果或柔性传感器12的检测数据发送给外部设备。当外部设备在一定的时间内未连接到无线通信单元136时，主控单元132进入睡眠状态，并关断开关单元137，进入节电状态。
在本实施例中，测量电路13为贴片电路模块或单芯片电路，测量电路13采用表面贴装方式固定在柔性衬底11上，并与柔性衬底11上的连接传感单元的焊盘电连接。具体地，测量电路13可以由多个分立的功能元器件通过SMT焊接工艺与FPC/PCB线路板进行组装形成一个贴片电路模块，也可以是将测量电路13按照大规模集成电路设计技术加工成一个单芯片电路，单芯片电路具有更小的尺寸，易于与纸尿裤集成。之后，通过使用COF(Chip OnFilm)工艺，将测量电路13固定到印刷有柔性传感器12的柔性衬底11上，将测量电路13的各电气引脚与柔性衬底11上连接柔性传感器12的电气焊盘相对应，并用导电胶(如ACF胶)实现测量电路13的电气引脚与柔性传感器12的电气焊盘之间的电气连接，最后，采用绝缘固化胶对测量电路13进行加固稳定处理。如此，通过对测量电路13进行小型化设计并使用COF工艺固定在柔性衬底11上，具有良好的舒适性，穿戴无异感。
相对于已有的技术，本实施例的测量装置可以设置在纸尿裤芯体层的下方，生产工艺简单，甚至可以直接在纸尿裤的底膜上印刷柔性传感器12，结合微型测量电路13的设计，具有良好的舒适性，穿戴无异感。电源模块131采用环境能量收集装置的设计，在作为一次性用品的纸尿裤上避免了使用电池，具有非常好的环保性。此外，本实施例的测量装置不仅可以检测到第一次有无尿湿，同时还可以较为精确的测量具体的尿湿量，包括单次尿量，累计尿量等参数，当其应用于产妇出血量监测用纸尿裤时，可以设计较高的测量精度，满足医学护理的要求，方便护理，提高效率。
本申请的液体含量的测量装置、系统及护理用品，测量装置包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，柔性传感器为印刷于柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，柔性传感器包括多组传感单元，测量电路固定在柔性衬底上并与柔性传感器电连接，用于根据柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量。本申请将柔性传感器与测量电路设置在柔性衬底上，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
第二实施例
本申请还提供一种护理用品，包括如第一实施例所述的液体含量的测量装置，液体含量的测量装置设置在护理用品的用于收集液体的区域。
实际实现时，护理用品包括但不限于纸尿裤等可用于液体吸收的护理用品，液体含量的测量装置可设置在纸尿裤芯体层的下方，在纸尿裤芯体层吸收液体后，对吸液量进行测量，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
第三实施例
图6是根据第三实施例示出的液体含量的测量系统的结构示意图。如图6所示，本实施例的液体含量的测量系统，包括输出设备20及如第一实施例所述的液体含量的测量装置10，输出设备20与液体含量的测量装置10连接。
输出设备20与液体含量的测量装置10之间优选通过无线方式连接，输出设备20包括但不限于手机、监测仪等具备数据输出显示和/或数据运行能力的电子设备，液体含量的测量装置10的具体结构及工作过程详见第一实施例的描述，在此不再赘述。
本申请的液体含量的测量装置、系统及护理用品，测量装置包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，柔性传感器为印刷于柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，柔性传感器包括多组传感单元，测量电路固定在柔性衬底上并与柔性传感器电连接，用于根据柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量。本申请将柔性传感器与测量电路设置在柔性衬底上，测量更加智能化，且具有良好的舒适性，穿戴无异感。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种液体含量的测量装置，其特征在于，包括柔性衬底、柔性传感器与测量电路，所述柔性传感器为印刷于所述柔性衬底的液体接触侧表面的导电图案层，所述柔性传感器包括多组传感单元，所述测量电路固定在所述柔性衬底上并与所述柔性传感器电连接，用于根据所述柔性传感器的检测数据计算待测物体的液体含量和/或将所述检测数据发送至外部设备。
2.根据权利要求1所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述测量电路为贴片电路模块或单芯片电路。
3.根据权利要求2所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述测量电路采用表面贴装方式固定在所述柔性衬底上，并与所述柔性衬底上的连接所述传感单元的焊盘电连接。
4.根据权利要求1所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述传感单元为所述导电图案层中位置对应的电极组成的电极对。
5.根据权利要求1所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述测量电路包括电源模块、主控单元、阻抗测量电路与通道选择电路，所述电源模块与所述主控单元连接，所述阻抗测量电路分别连接所述主控单元与所述通道选择电路，所述通道选择电路与所述柔性传感器连接。
6.根据权利要求5所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述电源模块包括天线单元、能量转换电路与储能电路，所述能量转换电路连接所述天线单元与所述储能电路。
7.根据权利要求6所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述电源模块还包括阈值检测电路与开关单元，所述阈值检测电路分别连接所述储能电路与所述开关单元，所述开关单元分别连接所述储能电路与所述主控单元。
8.根据权利要求5所述的液体含量的测量装置，其特征在于，所述测量电路还包括开关单元与加速度传感器，所述加速度传感器与所述主控单元连接，所述电源模块通过所述开关单元与所述主控单元连接；和/或，所述测量电路还包括无线通信单元，所述无线通信单元与所述主控单元连接。
9.一种护理用品，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的液体含量的测量装置，所述液体含量的测量装置设置在所述护理用品的用于收集液体的区域。
10.一种液体含量的测量系统，其特征在于，包括输出设备及如权利要求1-8中任一项所述的液体含量的测量装置，所述输出设备与所述液体含量的测量装置连接。
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