ES2954477T3 - Un sensor, sistema y método para detectar o percibir la humedad de un artículo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sensor, sistema y método para detectar o detectar humedad de un artículo. En lugar de métodos convencionales para detectar o detectar la humedad de un artículo, como la verificación visual que requiere una inspección constante del artículo, y para muchos artículos no es posible, o el uso de indicadores activados químicamente que generalmente son de un solo uso, la presente invención Utiliza carga eléctrica para detectar o sentir la humedad de un artículo. De esa manera, la presente invención tiene como objetivo proporcionar una forma reutilizable para detectar o detectar humedad en diferentes artículos. La presente invención se puede utilizar en aplicaciones donde la humedad cambia con frecuencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sensor, sistema y método para detectar o percibir la humedad de un artículo

Campo técnico

La presente divulgación de acuerdo con la reivindicación 1 se refiere a un sistema para detectar o percibir la humedad de un artículo al que se une el sistema.

Antecedentes

Muchos tipos diferentes de artículos se utilizan en un hogar típico. Durante el uso de estos artículos, pueden entrar en contacto con un líquido como agua o soluciones o mezclas acuosas. La presencia del líquido puede no ser inmediatamente observable, por lo que no se pueden determinar las acciones oportunas y adecuadas en respuesta. A continuación, el artículo debe controlarse constantemente para determinar la presencia de agua.

Un ejemplo de tal artículo es un artículo absorbente, en particular, un artículo desechable para el cuidado personal, como un pañal, una talega, un pantalón de bebé, una prenda de incontinencia para adultos, y similares. Una vez que se ha colocado el pañal, no hay forma de saber si hay líquido (como orina) en el pañal.

Otro ejemplo puede ser una prenda de vestir, por ejemplo, una capa en un conjunto de varias capas. El atuendo puede tener una capa impermeable externa, con múltiples capas inferiores para garantizar que el usuario se mantenga caliente. Si se rompe la capa impermeable, una capa exterior de las capas inferiores queda expuesta a los elementos, y la capa exterior puede humedecerse. Debido a las otras capas intermedias entre el usuario y la capa exterior, la ruptura de la capa impermeable puede no ser evidente de inmediato para el usuario, lo que conduce a una mayor entrada de agua.

Los indicadores activados químicamente están disponibles y contienen varios compuestos químicos que experimentan una reacción química cuando se exponen a la humedad. Estos indicadores son generalmente de un solo uso y pueden no indicar la cantidad de humedad presente.

También están disponibles indicadores que contienen sensores, utilizando sensores capacitivos, resistivos, de inductancia, ópticos y de sonar. El documento US 2014/026653 A1 se refiere a sensores capacitivos utilizados para medir la concentración de gas (incluida la humedad). El documento WO 2009/084942 A2 se refiere a un transductor que comprende un condensador plano para medir la humedad y el contenido de humedad. El documento US 2014/291677 A1 se refiere a la fabricación de circuitos integrados de aplicación específica que incorporan sensores ambientales de película delgada para la temperatura, presión y humedad. El documento WO2015/184148 A1 se refiere a un condensador calentado y un método para formar el condensador calentado que elimina la humedad de una capa aislante sensible a la humedad.

Sumario de la invención

La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Una ventaja técnica de la presente invención se logra midiendo con precisión la ionización del entorno alrededor del sensor usando la configuración del sensor (que tiene una primera y una segunda placa) como se describe.

Se puede lograr una ventaja técnica adicional ya que la presente disposición no requiere la descarga total de la celda electromecánica entre mediciones, como se requiere con las técnicas de medición capacitivas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista inferior de un sensor.

La figura 2 muestra una vista superior de un sensor.

Las figuras 3 a 5 muestran secciones transversales de un sensor.

La figura 6 muestra un ejemplo de salida de un sensor.

La figura 7 muestra vistas superior e inferior de un sistema que incluye un sensor.

La figura 8 muestra un sistema unido a un artículo.

La figura 9 muestra un circuito del sensor/sistema.

La figura 10 muestra un diagrama de flujo de un ciclo de medición para el sistema.

La figura 11 muestra una vista esquemática del sistema.

La figura 12 muestra un gráfico de lecturas de medición tomadas de un sensor a diferentes niveles de humedad, y otros puntos de datos asociados.

La figura 13 muestra un diagrama de flujo de un método que usa una 1a y una 2a derivada.

La figura 14 muestra una serie de gráficos de salida (200, 300, 400) de un sensor de ejemplo en el que la serie 200 es una salida de sensor sin procesar, la serie 300 es una salida filtrada y la serie 400 es una salida de primera derivada.

La figura 15A muestra una ilustración esquemática de una vista frontal (mirando el segundo lado 22) de un sensor, que tiene una matriz de sensores secundarios 10.

La figura 15B muestra una ilustración esquemática de una vista posterior (mirando el primer lado 21) de un sensor, que tiene una matriz de sensores secundarios 10.

La figura 15C muestra una vista en sección transversal esquemática del sensor de la figura 15A.

La figura 16A muestra una ilustración esquemática de otra configuración alternativa del sensor 10.

La figura 16B muestra una vista en sección transversal esquemática del sensor de la figura 16A, a lo largo de la línea AA.

La figura 16C muestra una vista en sección transversal esquemática del sensor de la figura 16A, a lo largo de la línea BB.

Descripción detallada

Se desvela un sensor, sistema que incluye el sensor, y método para detectar o percibir la humedad de un artículo al que se une el sensor.

El sensor puede configurarse para medir la presencia de cualquier líquido o fluido. Por ejemplo, en el caso de que el artículo sea un pañal para un niño, el sensor puede configurarse para medir la presencia de orina.

El sensor 10 puede ser un sensor 10 que tenga una salida que sea indicativa de la humedad de un artículo 28. En concreto, se apreciará que el sensor es preferiblemente capaz de detectar la humedad de un artículo sin estar directamente en contacto con la humedad. Es decir, el sensor es capaz de detectar la humedad dentro de un pañal (por ejemplo), cuando se une a la parte exterior (lado seco) del pañal.

Esta característica es muy deseable ya que permite una o más de las siguientes ventajas:

• facilidad para añadir o quitar el sensor del artículo

• facilidad de acceso al sensor (particularmente útil donde el módulo del sensor proporciona una salida visual y/o audible, o requiere otra interacción y/o servicio como carga, recarga, descarga de datos, etc.)

• mantiene el sensor higiénicamente limpio, lo que hace que el aparato sea más fácil de usar y/o más fácil de reutilizar.

El sensor 10 puede ser un sensor de tipo capacitivo que varía en capacitancia dependiendo del contenido de humedad del artículo 28. Por ejemplo, un artículo con un contenido de humedad relativamente mayor conduciría a una capacitancia relativamente mayor del sensor 10 en comparación con un artículo con un contenido de humedad relativamente menor.

En algunas realizaciones, el sensor puede ser un sensor para el cual la capacidad de almacenamiento de carga del sensor cambia dependiendo del contenido de humedad del artículo 28. Por ejemplo, un artículo con un contenido de humedad relativamente mayor conduciría a una capacidad de almacenamiento de carga relativamente mayor del sensor 10 en comparación con un artículo con un contenido de humedad relativamente menor.

En algunas realizaciones, el sensor puede ser un sensor de tipo inductivo y la inductancia puede variar en función del contenido de humedad del artículo.

Las figuras 1 a 5 muestran un sensor 10. El sensor puede comprender una primera placa 11 y una segunda placa 12. La primera placa 11 y la segunda placa 12 pueden ser eléctricamente conductoras.

La primera placa 11 y la segunda placa 12 pueden estar hechas de un material metálico tal como cobre, aluminio, estaño, plomo o cualquier metal o aleación conductora.

La primera placa 11 y la segunda placa 12 pueden estar orientadas a lo largo y/o sustancialmente paralelas a un plano de sensor nominal 13. El plano del sensor 13 puede orientarse, en uso, sustancialmente paralelo al artículo 28 al que se une el sensor 10.

La primera placa 11 puede ubicarse entre una primera parte 14 de la segunda placa 12 y una segunda parte 15 de la segunda placa 12 (cuando se mira en vista en planta).

La primera parte 14 de la segunda placa 12 puede ubicarse en o adyacente a un primer borde 18 de la primera placa 11, o alternativamente cerca de un primer borde 18 de la primera placa 11 de manera que no se produzca superposición, o de manera que menos de aproximadamente el 5 % (del área de la segunda placa) se superponga cuando se mira en vista en planta. Alternativamente todavía, puede haber un pequeño espacio (equivalente a 'd' en las figuras 15 y 16).

La segunda parte 15 de la segunda placa 12 puede ubicarse en o adyacente a un segundo borde 19 de la primera placa 11, o alternativamente cerca de un segundo borde 19 de la primera placa 11 de manera que no se produzca superposición, o de manera que menos de aproximadamente el 5 % (del área de la segunda placa) se superponga cuando se mira en vista en planta. Alternativamente todavía, puede haber un pequeño espacio (equivalente a 'd' en las figuras 15 y 16).

La primera parte 14 de la segunda placa 12 puede ubicarse en o adyacente a un primer borde del sensor, o alternativamente cerca de un primer borde del sensor de manera que no se produzca superposición, o de manera que menos de aproximadamente el 5 % (del área de la segunda placa) se superponga cuando se mira en vista en planta. Alternativamente todavía, puede haber un pequeño espacio (equivalente a 'd' en las figuras 15 y 16).

La segunda parte 15 de la segunda placa 12 puede ubicarse en o adyacente a un segundo borde del sensor 10, o alternativamente cerca de un segundo borde del sensor de manera que no se produzca superposición, o de manera que menos de aproximadamente el 5 % (del área de la segunda placa) se superponga cuando se mira en vista en planta. Alternativamente todavía, puede haber un pequeño espacio (equivalente a 'd' en las figuras 15 y 16).

El primer borde del sensor 10 puede estar ubicado junto al segundo borde y/o el primer borde del sensor 10 puede estar ubicado frente al segundo borde.

El primer borde 18 de la primera placa 11 puede estar ubicado junto al segundo borde 19 y/o el primer borde 18 de la primera placa 11 puede estar ubicado frente al segundo borde 19.

Cada parte (por ejemplo, la primera parte 14 y la segunda parte 15) de la segunda placa 12 puede estar ubicada a cada lado de la primera placa 11.

La segunda placa 12 puede comprender una o más partes adicionales. La una o más partes adicionales pueden estar ubicadas en o adyacentes a uno o más bordes de la primera placa 11.

La primera placa 11 puede ser o comprender una tira alargada.

La segunda placa 12 puede comprender un par de tiras alargadas. Cada tira alargada del par de tiras alargadas puede ser una de la primera parte 14 o la segunda parte 15 de la segunda placa 12.

En realizaciones preferidas, cuando se mira en una proyección en un plano que incluye la segunda placa, la forma de la proyección de la primera placa sobre el plano es sustancialmente complementaria a la forma de la segunda placa. La primera placa 11 puede tener, por ejemplo, una forma en X o en la que cada parte de la segunda placa 12 está ubicada entre los brazos o proyecciones adyacentes de la primera placa 11.

Por ejemplo, el sensor puede configurarse como una matriz de sensores secundarios (equivalente al sensor 10), para proporcionar salida desde zonas separadas. Tal configuración se muestra esquemáticamente en la figura 15, incluyendo una batería 30 y un controlador/CI/medios de medición 31.

La figura 15A muestra un segundo lado de un sensor e ilustra un espacio 'd' entre la primera placa 11 y la segunda placa 12, de manera que cuando se mira en una proyección sobre un plano que incluye la segunda placa 12, la proyección de la primera placa no se superpone con la segunda placa.

La figura 15B muestra un primer lado del sensor 10 de la figura 15A. La figura 15C muestra una vista en sección transversal que ilustra un desplazamiento preferido a través del espesor del sensor 10 entre la(s) primera(s) placa(s) 11 y la(s) segunda(s) placa(s) 12.

Si está presente, dichos datos de salida de zona se pueden utilizar para obtener más información útil, como la direccionalidad y/o la migración de la humedad entre/a través de las zonas. Como alternativa, esto podría lograrse con el uso de múltiples sensores.

La figura 16 ilustra esquemáticamente otra configuración alternativa del sensor 10. En esta configuración alternativa, la segunda placa 12 se estrecha hacia un borde del sensor 10. De manera similar a la descrita anteriormente con referencia a la figura 15, esta realización ilustra un espacio 'd' tal que cuando se mira en una vista en planta, no hay superposición entre la primera placa 11 y la segunda placa 12. Como alternativa, cuando se mira en vista en planta, el espacio 'd' puede aproximarse a cero o, alternativamente, aún una pequeña superposición puede representar hasta aproximadamente el 5 % del área de la segunda placa 12.

La figura 16B ilustra esquemáticamente una sección transversal a lo largo de la línea AA, mientras que la figura 16C ilustra esquemáticamente una sección transversal a lo largo de la línea BB.

La primera placa 11 y/o la segunda placa 12 pueden comprender al menos una sección en ángulo.

La segunda placa 12 puede tener aproximadamente 50 mm de largo, y cada parte de la segunda placa, o la segunda placa, puede tener aproximadamente 15 mm o aproximadamente 30 mm de ancho.

La primera placa 11 puede tener aproximadamente 50 mm de largo y aproximadamente 5 mm de ancho.

Se anticipa que la forma externa del sensor 10 puede tomar varias formas. Por ejemplo, el sensor puede ser aproximadamente redondo, rectángulo alargado, óvalo alargado, en forma de gota y/o cualquier otra variante práctica. En las realizaciones más preferidas, el espesor del sensor es pequeño para que el sensor forme generalmente una tira flexible apropiada para la unión a un artículo.

Se apreciará que varias regiones del módulo sensor pueden variar en dimensión, particularmente en secciones donde electrónica adicional como la fuente de alimentación, PCB, controlador de circuito integrado, módulo de comunicaciones, etc. pueda estar presente.

La primera placa 11 puede estar en la misma placa que la segunda placa 12.

La primera placa 11 puede estar desplazada verticalmente de la segunda placa 12. La primera placa 11 puede estar configurada para ubicarse, en uso, más cerca del artículo 28 al que está unido el sensor 10 que la segunda placa 12. La segunda placa 12 puede estar configurada para ubicarse, en uso, más cerca del artículo 28 al que está unido el sensor 10 que la primera placa 11.

El sensor 10 puede comprender una capa intermedia 20 dispuesta entre la primera placa 11 y la segunda placa 12. La capa intermedia 20 puede ser una capa aislante y/o una capa dieléctrica.

La capa intermedia 20 puede ser o comprender una capa de polímero o fibra de vidrio, o una bolsa de polímero llena de gas, aire o aceite o cualquier material no conductor y/o dieléctrico. En algunas realizaciones, la capa intermedia 20 puede ser una placa de circuito impreso (PCB).

La capa intermedia 20 puede ser un sustrato sobre el que se depositan la primera placa y la segunda placa, grabadas y/o pegadas.

La capa intermedia 20 puede extenderse más allá de un borde de la primera placa 11 o la segunda placa 12 para proporcionar una superficie o área a la que se pueden unir los componentes eléctricos.

En algunas realizaciones, el sensor o sistema puede comprender una o más alas para proporcionar una superficie o área a la que se pueden unir los componentes eléctricos.

Los componentes eléctricos pueden estar alojados en una o más carcasas. La carcasa puede proteger los componentes eléctricos de los entornos circundantes.

Los componentes eléctricos pueden ser uno o más de:

un microcontrolador y/o procesador

una batería u otra fuente de energía

un comparador

un convertidor analógico a digital

un componente integrado

un resistor

un condensador

un inductor

un interruptor

un diodo y/o LED

un cristal de resonancia

una antena

un transistor

un módulo de comunicaciones.

un módulo de visualización.

La capa intermedia 20 puede tener menos de 25 mm de espesor, o entre aproximadamente 0,05 y 25 mm de espesor, o entre aproximadamente 0,05 mm y 2,5 mm de espesor.

La primera placa 11 puede proporcionarse en un primer lado 21 del sensor. El primer lado 21 está configurado para ubicarse hacia el artículo 28 en uso.

La segunda placa 12 puede proporcionarse en un segundo lado 22 del sensor. El segundo lado 22 puede configurarse para ubicarse lejos del artículo 28 en uso.

El sistema y/o sensor 10 puede tener una capa protectora 23, por ejemplo, como se muestra en las figuras 7 y 8. La capa protectora 23 se puede proporcionar como una capa externa configurada para brindar protección al sistema y/o al sensor.

La capa protectora 23 puede configurarse para encapsular el sistema y/o el sensor.

La capa protectora 23 puede ser una capa de polímero.

La capa protectora 23 puede comprender uno o más de: pintura, pintura de látex, caucho o vidrio.

La capa protectora 23 puede estar configurada para ser un material eléctricamente aislante.

La capa protectora 23 puede configurarse para proporcionar una cubierta impermeable para detener la entrada de agua en el sensor 10.

La capa protectora 23 puede configurarse para tener menos de aproximadamente 25 mm de espesor, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 20 mm de espesor.

Como se muestra, por ejemplo, en la figura 7, el sensor 10 puede comprender una parte de unión 24.

La parte de unión 24 puede proporcionarse en un lado y/o en un primer lado del sensor 10.

La parte de unión 24 puede configurarse para permitir la unión del sensor 10 al artículo 11. La figura 8 muestra el sensor 10 fijado o unido a un pañal usando la parte de unión 24.

La parte de unión 24 puede permitir la conexión y desconexión del sensor 10 hacia y desde el artículo 28. Por ejemplo, el sensor 10 podría retirarse y volver a colocarse si fuera necesario, o retirarse y transferirse a otro artículo.

En algunas realizaciones, el sensor 10 se puede reutilizar varias veces en varios artículos 28.

La parte de unión 24 puede comprender uno o más de:

un material de gancho y/o bucle

un adhesivo

un pasador o botón

un mecanismo de unión electrostática.

En algunas realizaciones, el artículo 28 puede comprender un bolsillo o característica configurada para retener el sensor 10.

El sensor 10 y/o el sistema pueden estar formados integralmente con el artículo 28.

El sensor 10 puede comprender al menos una capa de aislamiento 25.

La capa de aislamiento 25 puede estar ubicada en un lado y/o el segundo lado 22 del sensor 10 configurado para estar ubicado lejos del artículo 28 en uso.

La capa de aislamiento 25 puede comprender una capa aislante 26.

La capa aislante 26 de la capa de aislamiento 25 puede ser una capa de polímero. En algunas realizaciones, la capa de aislamiento 25 puede comprender fibra de vidrio, o vidrio, o una placa de circuito impreso (PCB), una bolsa llena de aire o gas.

En algunas realizaciones se pueden depositar una o más de la primera placa 11 y/o la segunda placa 12, grabadas y/o unidas a la capa de aislamiento 25.

La capa de aislamiento 25 puede comprender una lámina conductora 27.

La lámina conductora 27 puede proporcionar un plano conductor.

La capa de aislamiento 25 puede configurarse para aislar el sensor del entorno externo.

El artículo puede ser uno o más de: un pañal, un apósito (por ejemplo, un apósito para heridas), sábanas, ropa o una parte de la ropa, o cubierta o recipiente de cualquier tipo, un objeto o material que está configurado para tomar o absorber humedad, o un objeto o material que está configurado para secarse con el tiempo (por ejemplo, hormigón o madera).

En algunas realizaciones, el artículo puede ser un apósito para heridas. Cuando el apósito para heridas se ajusta para cubrir una herida, puede ser difícil saber si algún líquido, como sangre o pus u otro tipo de secreción corporal, o agua del exterior, se encuentra debajo del vendaje o cuánto de ese líquido hay.

También se desvela un sistema 9 que comprende un sensor 10.

También se desvela un método para detectar o percibir la humedad de un artículo al que se une el sistema.

El sistema 9 puede detectar o percibir la humedad de un artículo al que se une el sistema.

El sistema 9 puede comprender un controlador o procesador.

El sistema 9 puede comprender un sensor 10. El sensor 10 puede ser el sensor descrito anteriormente.

El sensor 10 puede configurarse para almacenar una carga eléctrica, y en el que la capacidad de almacenamiento de carga eléctrica del sensor se basa en la humedad del artículo.

El controlador puede configurarse para cargar el sensor durante un primer periodo 50 de tiempo y, después del primer periodo de tiempo 50, descargar el sensor durante un segundo periodo de tiempo 51 y, posteriormente, medir una salida del sensor. Preferiblemente, la salida del sensor se mide en un tiempo de medición predeterminado (por ejemplo, después del tiempo de descarga). El tiempo de medición predeterminado puede variar según el uso esperado del sensor y/o la tasa de carga o descarga esperada. En algunas realizaciones, el tiempo predeterminado puede ser de aproximadamente 10 a 1000 microsegundos después de la descarga.

El primer periodo de tiempo 50 y/o el segundo periodo de tiempo 51 pueden estar predeterminados.

La figura 6 muestra un ejemplo de la carga y descarga del sensor, que se explica con más detalle a continuación, la figura 9 muestra parte de un circuito de ejemplo para el sistema y la figura 10 muestra un ejemplo de un ciclo de medición del sensor.

El ciclo de medición 64 contiene una fase de carga 60, una fase de descarga parcial 61 y una fase de medición 62.

El ciclo de medición 64 se puede realizar de manera secuencial, realizándose primero la fase de carga 60 seguida de la fase de descarga parcial 61 y luego la fase de medición 62.

Después del o de cada ciclo de medición 64, se puede permitir que el sensor 10 se descargue hasta el equilibrio.

El ciclo de medición puede realizarse varias veces por segundo.

En este punto, una salida del sensor, que en este caso es un voltaje a través del sensor 10, es V1a o V2a. En la fase de descarga parcial 61 se descarga el sensor 10. En alguna realización, el interruptor S2 se cierra para introducir una ruta de descarga adicional para proporcionar una tasa de descarga más rápida. El interruptor S2 puede abrirse al final de la fase de descarga 61.

El ciclo de medición comienza con la activación de S1. Esto cargará el sensor (como una celda electroquímica) y la capacitancia parásita del circuito. En la fase de carga 60 del ciclo de medición 64 el sensor 10 se carga durante un primer periodo de tiempo 50 a un tiempo T1. En este punto, una salida del sensor, que en este caso es un voltaje a través del sensor 10, es V1 o V2. El sensor 10 se carga aplicando un voltaje a través del sensor 10, por ejemplo, cerrando el interruptor S1 como se muestra en la figura 9.

En la fase de descarga o descarga parcial 61 del ciclo de medición 64, el sensor 10 se descarga durante un segundo periodo de tiempo 51 desde el momento T1 hasta el momento T2. P.ej. se desconecta la fuente y se activa S2 para conectarse a tierra durante unos 7 ps (T2-T1). Esto drenará la capacitancia parásita en el circuito e invertirá la celda electroquímica y hará que la fuerza electromotriz fluya hacia atrás. Después de este corto tiempo de comenzar a descargar, tanto S1 como S2 se abren para hacer que R1 se conecte a una alta impedancia. En el momento en que S2 se convierte en Z alto, el entorno ionizado sigue descargándose. Esta corriente de descarga o EMF dará como resultado un voltaje a través de R3, que mide el sensor, preferiblemente en un tiempo predeterminado (T3).

Cuando haya un entorno con una mejor capacidad para cargarse, (un pañal mojado por ejemplo), se acumulará más carga y la corriente fluirá a través de R2 y R3 y, por lo tanto, dará como resultado un voltaje más alto medido por el ADC que se correlaciona con la humedad del entorno.

El comportamiento observado es el de una pequeña celda electroquímica. Cuando se "inyecta" energía, el electrolito (aire/pañal/pañal mojado) está ionizado. Un pañal mojado tiene una mejor capacidad de ionizarse que uno seco. Después del ciclo de carga, la celda cambia de una celda electrolítica a una celda galvánica cortocircuitando el circuito por un tiempo muy pequeño. Debido a la lentitud de la celda, el EMF comienza a fluir después de este cortocircuito del circuito que se puede medir para indicar la humedad en el entorno que rodea al sensor.

En la fase de medición 62 del ciclo de medición 64 se mide una salida del sensor. La salida puede basarse en la cantidad de carga y/o la cantidad de carga que se ha descargado. En algunas realizaciones, la salida del sensor puede basarse en una propiedad eléctrica del sensor. En algunas realizaciones, la salida del sensor puede basarse en el voltaje a través del sensor, u otro voltaje en el circuito, o una corriente extraída del sensor (por ejemplo, a través de una resistencia conocida). En el circuito de la figura 9, por ejemplo, la salida es un voltaje medido en el punto A. En la figura 9, la salida se mide usando un circuito divisor de voltaje y un convertidor analógico a digital. Luego, la salida del sensor se proporciona al procesador o controlador 33.

El procesador o controlador 33 puede, basado en la salida del sensor, determinar una salida indicativa de la humedad del artículo en base a la salida medida del sensor 10.

Tal y como se muestra en la figura 6, la línea 52 (línea discontinua) muestra un ejemplo de ciclo de medición 64 para un sensor donde hay humedad, mientras que la línea 53 muestra un ejemplo de ciclo de medición 64 para un sensor en el que no hay humedad.

Para la línea 52 donde hay humedad en el momento T1, el voltaje V1 es el mismo que el voltaje V2 para la línea 53 donde no hay humedad en el sensor 10. El sensor tiene una mayor capacidad de transporte de carga cuando hay humedad que cuando no hay humedad. Por lo tanto, dado el mismo tiempo de carga (el primer periodo de tiempo 50) y un tiempo de carga que garantiza que el sensor 10 se cargará por completo independientemente del contenido de humedad, el sensor 10, donde haya humedad retendrá más carga que el sensor 10 donde no haya humedad, sin embargo, el voltaje a través del sensor será el mismo (es decir, V1 = V2).

Posteriormente, al final de la fase de descarga parcial 61, la salida del voltaje V1a del sensor 10 para la línea 52 donde hay humedad será mayor que el voltaje V2a para la línea 53 donde no hay humedad.

El procesador o controlador 33 puede comunicar la salida indicativa de la humedad del artículo a un dispositivo externo 31 a través del módulo de comunicación 30.

El módulo de comunicaciones 30 puede ser un módulo de comunicaciones inalámbricas como un módulo de comunicaciones Bluetooth, Wi-Fi u otro módulo de comunicación RF adecuado. Será evidente que la elección de la frecuencia y/o protocolo de comunicación puede tener ventajas aplicables a escenarios de uso particulares. Por ejemplo, una frecuencia relativamente baja (800 a 900 MHz), puede ser ventajosa en entornos a gran escala como hospitales, hogares de ancianos y guarderías donde una longitud de onda más larga puede penetrar mejor los obstáculos.

Protocolos como Bluetooth (BLEv5+, onda Z y otros) pueden proporcionar tecnología de malla para comunicarse en un área más amplia.

Como alternativa, el módulo de comunicaciones 30, puede ser una solución con cable como USB, ethernet u otro protocolo. Se apreciará que también se puede usar un protocolo cableado para suministrar energía al sensor 10 y/o cargar/recargar el sensor.

También se apreciará que varias tecnologías de transferencia de energía inductiva pueden ser útiles para cargar/recargar una batería integrada.

El sensor 10 puede comprender una o más placas. Las placas pueden ser eléctricamente conductoras. Las placas pueden tener cualquiera de las características de las placas descritas anteriormente.

El sensor 10 puede cargarse proporcionando o aplicando un voltaje o una diferencia de potencial a través del sensor. El sensor 10 puede cargarse proporcionando un voltaje o una diferencia de potencial a través de una o la primera placa y una o la segunda placa.

El sensor puede estar cargado con un voltaje constante

El primer periodo de tiempo puede ser de unos 30 ps.

El primer periodo de tiempo puede ser de aproximadamente 20 ps, o aproximadamente 10 ps, o aproximadamente 5 ps, o aproximadamente 2 ps.

El segundo periodo de tiempo puede ser de aproximadamente 7 ps.

El sensor se descarga a través de una resistencia conocida.

La salida del sensor se mide mediante un convertidor analógico a digital y/o mediante un circuito divisor de voltaje o cualquier otro método de medición adecuado.

El sistema puede comprender al menos un elemento de memoria 34.

El sistema puede comprender uno o más interruptores (por ejemplo S1 y S2) configurados para ser controlados por dicho procesador para cargar y/o descargar el sensor.

Los interruptores pueden ser cualquier interruptor conocido en la técnica, por ejemplo, uno o más transistores.

La salida del sensor puede ser proporcional a la humedad del artículo.

La salida del sensor puede ser mayor cuando el artículo está mojado o húmedo que cuando el artículo está seco. La salida del sensor puede ser menor cuando el artículo está seco que cuando el artículo está mojado o húmedo. La figura 11 muestra una vista esquemática del sistema. El sistema puede comprender uno o más módulos de comunicaciones 30. El módulo de comunicación 30 se puede proporcionar como parte del procesador o de otros componentes eléctricos.

El módulo de comunicación 30 puede proporcionar comunicación entre el sistema y un dispositivo externo 31. El módulo de comunicación 30 puede permitir la comunicación a través de una conexión por cable y/o inalámbrica.

El módulo de comunicación 30 puede configurarse para proporcionar cualquier salida del sensor y/o sistema.

También se puede proporcionar un módulo de visualización. El módulo de visualización puede mostrar cualquier salida del sensor y/o sistema.

En algunas realizaciones, la salida indicativa de la humedad y el punto de saturación del artículo se determina utilizando la primera y la segunda derivada de la diferencia entre las lecturas de medición consecutivas del sensor, como se muestra en la figura 13.

La salida indicativa de la humedad y el punto de saturación del artículo se basa además en la comparación entre la primera y la segunda derivada de la diferencia entre las lecturas de medición consecutivas de la salida del sensor. En algunas realizaciones, la salida de datos en bruto del sensor 10 puede procesarse a bordo del sensor.

Como alternativa, los datos en bruto del sensor 10 pueden ser comunicados por el módulo de comunicaciones 30 a un dispositivo externo que puede seguir procesando los datos, calculando por ejemplo:

el filtrado de los datos,

el cálculo de una primera derivada,

el cálculo de una segunda derivada

el promedio

la comparación de cualquiera de los anteriores con un punto de ajuste predeterminado

cualquier otro cálculo descrito en este documento.

El dispositivo externo puede ser, por ejemplo, un teléfono inteligente, tableta, ordenador, servidor en la nube, servidor de base de datos o controlador dedicado. Se apreciará que el entorno en el que se pretende utilizar el dispositivo dictará, al menos hasta cierto punto, las configuraciones preferidas. Por ejemplo, el cálculo externo y el análisis de la salida del flujo de datos (por cable o de forma inalámbrica) desde un sensor 10, puede reducir los requisitos de energía del módulo central 10 prolongando así la vida esperada de una batería/carga dada.

Como alternativa, en configuraciones donde se prefiere un sistema independiente, el módulo sensor 10 puede incorporar pasos de procesamiento adicionales de la salida de datos y/o puede incluir una interfaz de usuario para permitir alertas y/o la interacción del usuario para comunicar eventos relacionados con la humedad de un artículo, etc. La figura 12 muestra un gráfico que detalla una serie de lecturas de medición del sensor a lo largo del tiempo y la primera y segunda derivadas correspondientes de estas lecturas.

La determinación de la salida indicativa de la humedad y el punto de saturación del artículo en base a una comparación entre la primera y la segunda derivada se explicará más adelante.

En cada periodo de tiempo, el sensor emprende un ciclo de medición como se describe en relación con la figura 6. Este ciclo de medición es recurrente e independiente de los ciclos anteriores. Cada ciclo de medición produce una lectura.

Preferiblemente, las mediciones se toman de forma autónoma y pueden ocurrir, por ejemplo, periódicamente en un intervalo predeterminado, o alternativamente aún pueden ocurrir en respuesta a un desencadenante tal como una entrada de un usuario o una fuente externa.

Cada lectura de medición se toma cargando y descargando el sensor como se muestra y se describe en relación con la figura 6. El valor obtenido en T2 se utiliza como lectura de medición.

Cada valor obtenido en T2 se toma y almacena como una lectura de medición como entrada para el análisis. En una realización, se obtienen una serie de valores en T2 para cada ciclo de medición. El número de lecturas se puede promediar para determinar la lectura de medición para el ciclo de medición. Esto ayuda a eliminar el ruido.

La línea 120 de la figura 12 muestra una serie de ejemplo de lecturas de medición a lo largo del tiempo, como se describe anteriormente para un sensor a medida que avanza a través de una serie de etapas (121, 123, 125, 127, 129, 131, 133) de niveles variables de humedad del artículo, como se describirá.

El resultado indicativo de la humedad del artículo se basa en una medición de referencia inicial o una medición anterior, como se muestra en la línea 122. La medición inicial de línea de base en esta realización son las lecturas de medición del sensor tomadas antes de colocar el sensor en el artículo, como se muestra en la región 121 del gráfico en la figura 12.

La medición de referencia o la medición anterior dependen del material utilizado para construir el sensor.

En algunas realizaciones, después de que el sensor toma una lectura de medición, la medición de la línea de base o la medición anterior se elimina de esta lectura, como se muestra en las lecturas de la línea 124 en la figura 12. En esta realización, el controlador o procesador determina una primera derivada de la diferencia entre las lecturas de medición consecutivas en cada periodo de tiempo, como podrá apreciarse.

En esta realización, el controlador o procesador determina una segunda derivada de la diferencia entre los cálculos consecutivos de la primera derivada en cada periodo de tiempo, como podrá apreciarse.

La línea 128 muestra la serie de cálculos de la primera derivada de las lecturas de medición mostradas por la línea 124 a lo largo del tiempo. La línea 126 muestra los cálculos de la segunda derivada a lo largo del tiempo.

En esta realización, cada primera derivada y segunda derivada se calculan en tiempo real a medida que el sensor toma lecturas de medición.

Una vez calculado, el controlador o procesador compara la primera y la segunda derivada. Esta comparación entre los cálculos de la primera y la segunda derivada puede usarse para determinar cuándo cambia la humedad del artículo y/o cuándo se ha alcanzado el punto de saturación del artículo.

En esta realización, el controlador o procesador compara los puntos de datos de la primera y segunda derivada actuales o más actualizados. En algunas realizaciones, el controlador o procesador también compara el punto de datos de la primera derivada actual o más actualizado con los puntos de datos de la primera derivada anteriores, y el punto de datos de la segunda derivada actual o más actualizado con los puntos de datos de la segunda derivada anteriores.

La comparación de estos puntos de datos permite que los diferentes estados de variación de humedad, incluyendo el punto de saturación, se determinen. Como se explicará a modo de ejemplo y con referencia a la figura 12 a continuación, cada una de las diferentes regiones del gráfico 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133 indica un ejemplo de un nivel de humedad diferente o variable del sensor o artículo.

En primer lugar, ningún pico de la primera derivada y ningún pico de la segunda derivada indica que el sensor se encuentra en un estado constante o invariable de humedad. Esto se muestra en la región 121 donde el sensor aún no se ha colocado en el artículo, y la región 127, donde el sensor lee un nivel constante de humedad.

Un pico pequeño de la primera derivada y ningún pico o casi ningún pico de la segunda derivada indica que el sensor se ha conectado a un artículo. Esto se muestra a modo de ejemplo en la región 123 de la figura 12.

Un pico de la primera derivada negativo grande y un pico de la segunda derivada que va de positivo a negativo indica la eliminación del sensor de un artículo que tiene un alto nivel de humedad. Un ejemplo de esto se muestra en la región 133.

Un pico positivo de la primera derivada y un pico de la segunda derivada que va de negativo a positivo indica que el nivel de humedad está aumentando. Esto se muestra en la región 125 donde hay un gran aumento de humedad. Un pico de la primera derivada levemente positivo y un pico de la segunda derivada que va de negativo a positivo indica que el artículo se está acercando a su punto de saturación. Esto se muestra en la región 129 de la figura 12. Un pico de la primera derivada decreciente y un pico de la segunda derivada decreciente después de estados que indican un cambio en los niveles de humedad tales como los descritos en relación con las regiones 123, 125 o 129 de la figura 12 indica que el artículo ha alcanzado su punto de saturación.

Se apreciará que diferentes artículos tendrán diferentes puntos de saturación y el punto de saturación de cada artículo estará determinado por el material del artículo.

En algunas realizaciones, una vez que se haya alcanzado el punto de saturación del artículo, y este haya sido determinado por el responsable o el encargado del tratamiento, esto activará una señal. Esta señal puede alertar al usuario de la saturación del artículo.

Con referencia a la figura 14, se describirán los resultados de la prueba de un sensor 10 según la presente divulgación. En esta prueba, se fijó un sensor 10 al exterior (lado seco) de un pañal, y se inyectó agua periódicamente en el interior del pañal. En estas pruebas, el pañal permaneció inmóvil durante toda la duración de la prueba.

El protocolo de prueba adoptado (y mostrado en la figura 14) comprendía:

paso 1: inyectar 45 ml de agua durante un periodo de 14 segundos

paso 2: esperar 6 minutos

paso 3: inyectar 25 ml de agua durante un periodo de 7 segundos

paso 4: esperar 1 minuto

paso 5: repetir la inyección de 25 ml durante un periodo de 7 segundos hasta que se produzca una fuga.

Con referencia a la serie 200 que se muestra en la figura 14, se muestran los datos de salida del sensor sin procesar. La línea discontinua 201 representa la línea de base (con el sensor 10 unido al pañal) antes de que se añada agua al pañal. Se puede ver que la parte final del gráfico 202, cae por debajo de la línea de base original porque el sensor se ha retirado del pañal.

Con referencia a la serie 300 que se muestra en la figura 14, se muestra un gráfico filtrado de los datos sin procesar. La primera parte del gráfico muestra 45 ml de agua inyectada durante un periodo de tiempo de 14 segundos. Luego, el gráfico se estabiliza durante un periodo de tiempo de 6 minutos correspondiente a la espera de 6 minutos, donde no se añadió más humedad.

Después del periodo de espera de 6 minutos, se muestra una serie de pasos de un minuto dentro de los cuales se inyectaron 25 ml de agua.

En la parte final del gráfico, el pañal se satura y las inyecciones de agua adicionales quedan enmascaradas en la salida del sensor debido a que se produjo una fuga.

Se puede ver al analizar los gráficos de la serie 200 y la serie 300 que existe una fuerte correlación entre el volumen de agua inyectada y la salida del sensor detectada por el sensor 10. Esta fuerte correlación es particularmente útil dado que el sensor 10 es un sensor de tipo sin contacto y se unió al exterior (lado seco) del pañal.

Además, con referencia a la serie 400 como se muestra en la figura 14, se muestra un gráfico de la primera derivada de los datos filtrados. En este gráfico se pueden ver claramente los picos correspondientes a la inyección de líquido en el pañal. Por consiguiente, los datos de la primera derivada se pueden usar para correlacionar de forma muy estrecha e identificar un evento de inyección que se produzca.

A menos que el contexto indique claramente lo contrario, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, las palabras "comprende", "comprendiendo", y similares, deben interpretarse en un sentido inclusivo en oposición a un sentido exclusivo o exhaustivo, es decir, en el sentido de "incluir, pero sin limitarse a".

La referencia a cualquier técnica anterior en esta memoria descriptiva no es, y no debe tomarse como, un reconocimiento o cualquier forma de sugerencia de que ese estado de la técnica forma parte del conocimiento general común en el campo de actividad en cualquier país del mundo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (9) para detectar o percibir la humedad de un artículo (28) al que se une el sistema (9), comprendiendo el sistema (9):

un controlador o procesador,

un sensor (10), estando configurado el sensor (10) para almacenar una carga eléctrica, y en el que la capacidad de almacenamiento de carga eléctrica del sensor (10) se basa en la humedad del artículo (28), caracterizado porque el controlador (33) está configurado para:

cargar el sensor durante un primer periodo de tiempo (50), y después del primer periodo de tiempo (50) descargar parcialmente el sensor (10) durante un segundo periodo de tiempo (51), y posteriormente medir una salida del sensor (10), opcionalmente en un tiempo predeterminado,

en el que el controlador (33) está configurado para determinar una salida del sensor (10) indicativa de la humedad del artículo (28) en base a la salida medida del sensor (10).

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para, después del primer periodo de tiempo, descargar activamente al menos parcialmente el sensor durante un segundo periodo de tiempo.

3. El sistema de la reivindicación 2, en el que el sensor comprende una primera y una segunda placa separadas por una capa dieléctrica (20), y en el que el controlador está configurado para después del primer periodo de tiempo descargar activamente al menos parcialmente el sensor conectando la primera y la segunda placa sustancialmente al mismo potencial.

4. El sistema (9) de la reivindicación 3, en el que la primera y la segunda placa son eléctricamente conductoras y cuando se miran en una proyección en un plano que incluye la segunda placa, se cumple una de las siguientes condiciones:

la proyección de la primera placa sobre el plano no se solapa con la segunda placa; o

la proyección de la primera placa sobre el plano se superpone en menos del 5 % de la superficie de la segunda placa con la segunda placa;

en el que la forma de la proyección de la primera placa sobre el plano es sustancialmente complementaria a la forma de la segunda placa.

5. El sistema (9) de la reivindicación 4, en el que la primera placa está a una distancia (d) de la segunda placa.

6. El sistema (9) de la reivindicación 5, en el que una parte de la segunda placa (12) está situada a cada lado de la primera placa (11).

7. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el sensor (10) se carga proporcionando o aplicando un voltaje o una diferencia de potencial a través de una o de la primera placa (11) y de una o de la segunda placa (12).

8. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el sensor (10) se carga con un voltaje constante.

9. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el primer periodo de tiempo (50) es:

a) de aproximadamente 2 ps,

b) de aproximadamente 5 ps,

c) de aproximadamente 10 ps,

d) de aproximadamente 20 ps, o

e) de aproximadamente 30 ps.

10. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el segundo periodo de tiempo (51) es de aproximadamente 7 ps.

11. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el sensor (10) se descarga a través de una resistencia conocida.

12. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la salida del sensor (10) se mide mediante un convertidor analógico a digital.

13. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el sistema (9) comprende al menos un elemento de memoria (34).

14. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el sistema (9) comprende uno o más interruptores o transistores configurados para ser controlados por dicho procesador (33) para cargar y/o descargar el sensor (10).

15. El sistema (9) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la salida indicativa de la humedad del artículo (28) se basa además en una medición inicial de la línea de base.