FI125262B

FI125262B - Capacitive sensor of fabric for measuring human movements

Info

Publication number: FI125262B
Application number: FI20125472A
Authority: FI
Inventors: Aki Korhonen; Jukka Vanhala
Original assignee: Univisio Oy
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2015-08-14
Also published as: FI20125472A

Description

Kankainen kapasitiivinen anturi ihmisen liikkeen mittaamiseksiFabric capacitive sensor for measuring human motion

Keksinnön kohdeObject of the invention

Keksintö kohdistuu kapasitiiviseen kankaiseen anturiin. Anturilla voidaan havaita sähköisesti henkilön läsnäolo ja liike anturin lähellä. Anturi voi olla järjestetty esimerkiksi patjaan, petauspatjaan tai lakanaan. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmään ainakin kahden kapasitanssin mittaamiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmään henkilön liikkeen mittaamiseksi kapasitiivisella anturilla.The invention relates to a capacitive fabric sensor. The sensor can electronically detect the presence and movement of a person near the sensor. The sensor may be provided, for example, in a mattress, pillow case or sheets. The invention further relates to a method for measuring at least two capacitances. The invention further relates to a method for measuring a person's motion with a capacitive sensor.

Keksinnön taustaaBackground of the Invention

Ihmisten kiinnostus hyvinvointiin on lisääntynyt viimeaikoina. Väestön ikääntyminen lisää tarvetta läheisten ja muiden hoidettavien ihmisten tarkkailuun. Kiinnostus omaan hyvinvointiin lisää tarvetta itsensä tarkkailuun myös esimerkiksi nukkuessa. Tarkkailua voidaan toteuttaa esimerkiksi mittaamalla henkilön, kuten itsensä tai läheisensä, aktiivisuutta.People's interest in well-being has increased recently. The aging of the population increases the need to monitor those close to us and others who are being cared for. Interest in one's own well-being increases the need to observe oneself, for example, when sleeping. Monitoring can be accomplished, for example, by measuring the activity of a person, such as himself or herself or a loved one.

Henkilön aktiivisuutta voidaan mitata antureilla. Anturit voivat toimia esimerkiksi kapasitiivisesti. Antureita voidaan sijoittaa erilaisiin istuimiin, sänkyihin tai patjoihin. Voidaan mitata esimerkiksi antureiden kapasitanssin muutosta, joka muutos aiheutuu esimerkiksi ihmisen hengityksestä, jolloin tällaisilla mittauksilla saadaan tietoa ihmisen hengittämisestä.A person's activity can be measured with sensors. For example, the sensors may function capacitively. The sensors can be placed on different seats, beds or mattresses. For example, a change in the capacitance of the sensors, such as that caused by human respiration, can be measured, whereby such measurements provide information on human respiration.

Julkaisusta US 3,926,177 tunnetaan kapasitiivinen anturi, jota voidaan käyttää henkilön hengityksen aiheuttaman liikkeen mittaamiseen henkilön nukkuessa tai muuten maatessa patjan päällä. Patjaan on järjestetty kapasitiivinen anturi. Anturin toiminta perustuu kahteen elektrodiin (julkaisun kuva 3; viitenumerot 15 ja 16), joiden välissä on joustava eristekerros (julkaisun kuva 3; viitenumero 17), jolloin elektrodiin kohdistettu voima aiheuttaa mainitun eristeen kokoonpuristumisen, mikä puolestaan näkyy elektrodien välisen kapasitanssin muutoksena. Elektrodit ovat muodoltaan tasomaisia, ja mainittu eriste on tasomaisten elektrodien välissä, jolloin elektrodit ovat päällekkäin. Anturi toimii siten voima- tai paineanturina. Julkaisussa esitetään myös näi- den kahden elektrodin suojaaminen maatasolla (julkaisun kuva 3; viitenumero 14).US 3,926,177 discloses a capacitive sensor that can be used to measure a person's respiratory motion while a person is sleeping or otherwise lying on a mattress. A capacitive sensor is provided in the mattress. The operation of the sensor is based on two electrodes (publication figure 3; refs. 15 and 16), between which there is a flexible dielectric layer (release figure 3; ref. 17), whereby the force applied to the electrode causes compression of said dielectric. The electrodes are planar in shape and said dielectric is located between planar electrodes, whereby the electrodes overlap. The sensor thus acts as a force or pressure sensor. The publication also discloses ground protection of the two electrodes (Figure 3 of the publication; Ref. 14).

Keksinnön lyhyt yhteenvetoBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena parantaa eräitä tunnetun tekniikan epäkohtia. Keksintö liittyy toisaalta uuteen mittausmenetelmään ainakin kahden kapasitanssin mittaamiseksi. Menetelmää voidaan käyttää esimerkiksi ihmisen liikkeen mittaamiseksi. Menetelmän avulla voidaan hyödyntää monipuolisesti elektrodeja mittauksessa, jolloin mittaustarkkuus, toisaalta paikan suhteen ja toisaalta kapasitanssin suhteen, paranee. Keksintö liittyy toisaalta uuteen anturiin ihmisen liikkeen mittaamiseksi. Uusi anturi on materiaali-kustannuksiltaan merkittävästi tunnetun tekniikan mukaista anturia edullisempi. Lisäksi uusi anturi on helpompi valmistaa, jolloin valmistuskustannukset ovat pienemmät kuin tunnetussa tekniikassa. Vielä lisäksi uuden anturin käyttötuntuma on hyvä.It is an object of the present invention to overcome certain drawbacks of the prior art. The invention, on the other hand, relates to a new measuring method for measuring at least two capacitances. For example, the method can be used to measure human motion. The method makes it possible to make extensive use of electrodes in measurement, whereby the measurement accuracy, both on the one hand and on the other hand, in terms of capacitance, is improved. On the other hand, the invention relates to a new sensor for measuring human motion. The new sensor is significantly less expensive than the prior art sensor in terms of material costs. In addition, the new sensor is easier to manufacture, thus lowering the manufacturing cost than the prior art. In addition, the new sensor has a good feel for use.

Keksinnön mukaiselle anturille on tunnusomaista se, mitä on sanottu itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The sensor of the invention is characterized by what is said in the characterizing part of independent claim 1.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on sanottu itsenäisen patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa.The method according to the invention is characterized by what is said in the characterizing part of independent claim 10.

Piirustusten kuvausDescription of the drawings

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää erään suoritusmuodon mukaista anturia päältä päin nähtynä kuva 2a esittää kuvan 1 mukaista anturia kuvan 1 mukaisessa leikkaus-tasossa ll-ll, kuva 2b esittää kuvan 1 mukaisen anturin käyttöä henkilön läsnäolon ja sijainnin mittaamiseen, kuvan 1 mukaisessa leikkaustasossa ll-ll, kuva 3 esittää erään suoritusmuodon mukaista anturia päältä päin nähtynä kuva 4a esittää erään suoritusmuodon mukaista anturia päältä päin nähtynä kuva 4b esittää erään suoritusmuodon mukaista anturia päältä päin nähtynä kuvat 5a-5c esittävät erään suoritusmuodon mukaisen anturin käyttöä henkilön läsnäolon ja sijainnin mittaamiseen, anturin päädystä päin nähtynä, kuvat 6a-6c esittävät erästä menetelmää erään suoritusmuodon mukaisen anturin kolmen kapasitanssin mittaamiseksi, kuvat 7a-7c esittävät erästä menetelmää erään suoritusmuodon mukaisen anturin kolmen kapasitanssin mittaamiseksi, kuvat 8a-8c esittävät erästä menetelmää erään suoritusmuodon mukaisen anturin kolmen kapasitanssin mittaamiseksi, kuvat 9a ja 9b esittävät menetelmää erään suoritusmuodon mukaisen anturin kapasitanssin mittaamiseksi, kuva 10 esittää kapasitanssin mittauksessa käytettävän kytkennän periaatetta ja kuva 11 esittää erään suoritusmuodon mukaista anturia päältä päin nähtynä, kun anturi käsittää mittausyksikön.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a top view of a sensor according to an embodiment, Fig. 2a shows a sensor of Fig. 1 in the section plane II-II of Fig. 1; Fig. 3 is a top view of a sensor according to an embodiment; Fig. 4b shows a top view of a sensor according to one embodiment. Figures 5a-5c show the use of a sensor according to an embodiment. and, for measuring the position, seen from the end of the sensor, Figures 6a-6c show a method for measuring the three capacitances of a sensor according to an embodiment, Figures 7a-7c illustrate a method of one embodiment Figures 8a-8c illustrate a method for measuring the capacitance of a sensor according to one embodiment, Figures 9a and 9b illustrate a method for measuring the capacitance of a sensor according to an embodiment, Fig. 10 illustrates the principle of connecting a capacitance from the top of the sensor when the sensor comprises a measuring unit.

Kuvissa 1 - 11 on käytetty vastaavista osista vastaavia numeroita tai symboleja.Figures 1 to 11 use numbers or symbols corresponding to the corresponding parts.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Kuva 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista anturia 100 päältä päin nähtynä. Anturi 100 käsittää rungon 110. Anturi 100 käsittää ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin 120, toisen sähköä johtavan elektrodin 121 ja kolmannen sähköä johtavan elektrodin 122. Sähköäjohtava elektrodi käsittää sähköä johtavaa materiaalia. Kahden elektrodin avulla voidaan mitata kappaleen, kuten henkilön läsnäoloa. Kolmen elektrodin avulla voidaan mitata lisäksi henkilön paikka, sillä kolmen elektrodin avulla voidaan mitata, onko henkilö erityisesti ensimmäisen ja toisen elektrodin välisen alueen läheisyydessä vai erityisesti toisen kolmannen elektrodin välisen alueen läheisyydessä.Figure 1 is a top view of a sensor 100 according to an embodiment of the invention. The sensor 100 comprises a body 110. The sensor 100 comprises a first electrically conductive electrode 120, a second electrically conductive electrode 121, and a third electrically conductive electrode 122. The electrically conductive electrode comprises an electrically conductive material. Two electrodes can be used to measure the presence of an object such as a person. Three electrodes can also be used to measure the position of a person, since three electrodes can be used to measure whether a person is in the vicinity of the area between the first and second electrodes, or particularly near the area of the second third electrode.

Ensimmäinen elektrodi 120 voi olla järjestetty runkoon 110, eli rungon 110 sisälle. Ensimmäinen elektrodi 120 voi olla järjestetty rungolle 110, eli rungon 110 jommallekummalle puolelle. Ensimmäinen elektrodi 120 voi olla järjestetty osittain runkoon 110 ja osittain rungolle 110. Näin ollen ensimmäinen elektrodi 120 on järjestetty runkoon 110, rungolle 110 tai runkoon 110 ja rungolle 110. Myös toinen elektrodi 121 on järjestetty runkoon 110, rungolle 110 tai runkoon 110 ja rungolle 110. Lisäksi kolmas elektrodi 122 on samoin järjestetty runkoon 110, rungolle 110 tai runkoon 110 ja rungolle 110.The first electrode 120 may be disposed within the body 110, i.e., within the body 110. The first electrode 120 may be arranged on the body 110, i.e. on either side of the body 110. The first electrode 120 may be arranged partly on the body 110 and partly on the body 110. Thus, the first electrode 120 is arranged on the body 110, the body 110 or the body 110 and the body 110. The second electrode 121 is also arranged on the body 110, body 110 or body 110 and body 110. In addition, a third electrode 122 is likewise provided on the body 110, the body 110, or the body 110 and the body 110.

Mainitut elektrodit 120, 121, 122 voivat olla muodoltaan pitkänomaisia. Tällöin niiden pituus on selvästi suurempi kuin niiden leveys tai paksuus. Pituus voi olla esimerkiksi ainakin kymmenkertainen leveyteen tai paksuuteen nähden. Tällainen pitkänomainen johdin on helppo asentaa anturin runkoon. Lisäksi pitkänomaisen elektrodin materiaalikustannukset ovat pienet. Elektrodien tarkempia mittoja kuvataan myöhemmin. Elektrodit voivat olla myös muun muotoisia. Tällöin niistä kuitenkin lähtee sähköjohdin, jonka avulla kyseisen elektrodin kapasitanssi voidaan mitata. Pitkänomaisilla elektrodeilla on pituussuunta. Vastaavasti elektrodiin liitetyllä sähköjohtimella on pituussuunta.Said electrodes 120, 121, 122 may be of elongated shape. In this case, their length is clearly greater than their width or thickness. For example, the length may be at least ten times the width or thickness. Such an elongated cable is easy to install on the sensor body. In addition, the material cost of the elongated electrode is low. Further details of the electrodes will be described later. The electrodes may also have other shapes. In this case, however, an electrical conductor is emitted from them, by means of which the capacitance of the electrode in question can be measured. The elongated electrodes have a longitudinal direction. Correspondingly, the electrical conductor connected to the electrode has a longitudinal direction.

Mainitut elektrodit 120, 121, 122 on järjestetty runkoon tai rungolle 110 rinnakkain. Kuvassa 2a elektrodit 120, 121 ja 122 ovat samassa tasossa, ja lisäksi myös rungon 110 tasossa, jolloin ne ovat rinnakkain. Elektrodit eivät välttämättä ole täsmälleen samassa tasossa. Eräässä esimerkissä runko on tasomainen, ja rungolla on paksuus. Tällöin elektrodit voi olla järjestetty runkoon rungon tasossa rinnakkain, ja rungon tasoa vastaan kohtisuorassa pak-suussuunnassa eri korkeuksille. Elektrodien tarkempia sijoituspaikkoja kuvataan myöhemmin. Myös tällöin elektrodit ovat rinnakkain. Jos runko 110 on tasomainen, ovat elektrodit rinnakkain esimerkiksi silloin, kun elektrodien väliin jää etäisyys suunnassa, joka on rungon tason suuntainen. Mainittu rungon tason suunta voi lisäksi olla mainittua elektrodien pituussuuntaa vastaan kohtisuora. Jos elektrodeilla ei ole pituussuuntaa, ovat elektrodit rinnakkain esimerkiksi silloin, kun elektrodien väliin jää etäisyys suunnassa, joka on rungon tason suuntainen ja mainittua elektrodeihin liitetyn sähköjohtimien pituussuuntaa vastaan kohtisuora. Jos taas runko ei ole tasomainen, ovat elektrodit rinnakkain esimerkiksi silloin, kun elektrodien väliin jää etäisyys suunnassa, joka on elektrodien pituussuuntaa vastaan kohtisuora. Lisäksi elektrodit voivat olla rinnakkain silloin, kun elektrodien väliin jää etäisyys suunnassa, joka on elektrodien liitettyjen sähköjohtimien pituussuuntaa vastaan kohtisuora.Said electrodes 120, 121, 122 are disposed in parallel with the body or body 110. In Fig. 2a, the electrodes 120, 121 and 122 are in the same plane and also in the plane of the body 110, whereby they are parallel. The electrodes may not be exactly in the same plane. In one example, the body is planar and the body has a thickness. In this case, the electrodes may be arranged on the body in parallel with the plane of the body, and at different heights perpendicular to the plane of the body in a thickness direction. The exact locations of the electrodes will be described later. Here, too, the electrodes are aligned. If the body 110 is planar, the electrodes are aligned, for example, when there is a distance between the electrodes in a direction parallel to the plane of the body. Furthermore, said body plane direction may be perpendicular to said electrode longitudinal direction. If the electrodes do not have a longitudinal direction, the electrodes are parallel, for example, when there is a distance between the electrodes in a direction parallel to the plane of the body and perpendicular to said longitudinal direction of the electrical conductors connected to the electrodes. If, on the other hand, the body is not planar, the electrodes are parallel, for example, when a distance between the electrodes is in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the electrodes. In addition, the electrodes may be parallel when there is a distance between the electrodes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the electrical conductors connected to the electrodes.

Runko 110 voi käsittää sähköä eristävää materiaalia. Sähköä eristävällä materiaalilla tarkoitetaan materiaalia, jonka resistiivisyys on vähintään 109Qm. Sähköä johtavalla materiaalilla tarkoitetaan materiaalia, jonka resistiivisyys on korkeintaan 1 Ωγπ. Resistiivisyys p kuvaa aineen omanaisresis-tanssia, ja kappaleen, jonka pituus on L ja poikkileikkauksen pinta-ala A, resistanssi on pL/A. Sähkönjohtavuus on kääntäen verrannollinen resistiivisyy-teen. On myös mahdollista, että runko johtaa sähköä ainakin heikosti. Tällöin anturi 100 käsittää lisäksi eristekerroksen elektrodien päällä. Eristekerros voi olla esimerkiksi elektrodina toimivan sähköjohdon kuori.The body 110 may comprise an electrically insulating material. Electrical insulating material refers to material with a resistivity of at least 109 µm. Conductive material means a material with a resistivity of not more than 1 Ωγπ. The resistivity p represents the intrinsic resistance dance of the substance, and the resistance of a piece of length L and cross sectional area A is pL / A. The electrical conductivity is inversely proportional to the resistivity. It is also possible that the housing is conductive at least weakly. In this case, the sensor 100 further comprises an insulating layer on the electrodes. The insulating layer may be, for example, the shell of an electrical conductor acting as an electrode.

Ensimmäinen 120, toinen 121 ja kolmas 122 elektrodi käsittävät sähköä johtavaa materiaalia. Anturin 100 elektrodin (120, 121, 122) läpi ei sovelluksessa kulje suurta virtaa, joten elektrodin (120, 121, 122) sähkönjohtavuuden ei tarvitse olla erityisen hyvä, eli resistiivisyyden ei tarvitse olla erityisen pieni.The first electrodes 120, second 121 and third 122 comprise electrically conductive material. There is no high current passing through the electrode (120, 121, 122) of the sensor 100, so that the electrical conductivity of the electrode (120, 121, 122) need not be very good, i.e. the resistivity need not be very low.

Ensimmäinen elektrodi 120 ja toinen elektrodi 121 on järjestetty etäisyyden päähän toisistaan. Etäisyys voi riippua kohdasta, jolla etäisyyttä tarkastellaan. Kuvassa 1 esitetyn anturin 100 ensimmäisen elektrodin 120 etäisyys toisesta elektrodista 121 on oleellisesti vakio, ja sitä on merkitty symbolilla d-i. Ensimmäinen elektrodi 120 on sähköisesti eristetty muista elektrodeista. Tällöin muodostuu ensimmäisen elektrodin 120 ja ainakin jonkin muun elektrodin välille anturin ensimmäinen kapasitanssi. Tunnetusti kahden elektrodin välinen kapasitanssi C riippuu mm. johtimien välisestä etäisyydestä di ja johtimien välisen aineen permittiivisyydestä ε. Etäisyyden di kasvaessa kapasitanssi C pienenee ja väliaineen permittiivisyyden ε kasvaessa kapasitanssi C kasvaa.The first electrode 120 and the second electrode 121 are spaced apart. The distance may depend on the point at which the distance is viewed. The distance between the first electrode 120 of the sensor 100 of Fig. 1 and the second electrode 121 is substantially constant and is denoted by d-i. The first electrode 120 is electrically isolated from the other electrodes. Thereby a first capacitance of the sensor is formed between the first electrode 120 and at least one of the other electrodes. As is known, the capacitance C between two electrodes depends, e.g. the distance between conductors di and the permittivity ε of the substance between conductors. As the distance d increases, the capacitance C decreases and as the permittivity of the medium ε increases, the capacitance C increases.

Toinen elektrodi 121 ja kolmas elektrodi 122 on järjestetty etäisyyden päähän toisistaan. Etäisyys voi riippua kohdasta, jolla etäisyyttä tarkastellaan. Esimerkiksi elektrodit eivät välttämättä ole pituussuunnassaan suoria. Kuvassa 1 esitetyn anturin 100 toisen elektrodin 121 etäisyys kolmannesta elektrodista 122 on oleellisesti vakio, ja sitä on merkitty symbolilla d2. Toinen elektrodi 121 on sähköisesti eristetty muista elektrodeista. Tällöin muodostuu toisen elektrodin 121 ja ainakin jonkin muun elektrodin välille anturin toinen kapasitanssi. Lisäksi samalla tavalla muodostuu kolmannen elektrodin 122 ja ainakin jonkin muun elektrodin välille anturin kolmas kapasitanssi.The second electrode 121 and the third electrode 122 are spaced apart. The distance may depend on the point at which the distance is viewed. For example, the electrodes may not be straight in the longitudinal direction. The distance between the second electrode 121 of the sensor 100 shown in Fig. 1 and the third electrode 122 is substantially constant and is denoted by d2. The second electrode 121 is electrically isolated from the other electrodes. Thereby a second capacitance of the sensor is formed between the second electrode 121 and at least another electrode. Further, in a similar manner, a third capacitance of the sensor is formed between the third electrode 122 and at least one of the other electrodes.

Anturin ensimmäinen, toinen, ja/tai kolmas kapasitanssi voidaan mitata myöhemmin kuvatulla tavalla. Kapasitanssien arvosta voidaan päätellä, minkä elektrodien läheisyydessä henkilö tai henkilön jokin osa on. Kapasitanssien muuttumisesta voidaan tehdä päätelmiä henkilön liikkeestä ja aktiivisuudesta.The first, second, and / or third capacitance of the sensor can be measured as described below. The value of capacitances can be used to deduce the proximity of electrodes to a person or part of a person. From the changes in capacitance, conclusions can be drawn about the movement and activity of a person.

Permittiivisyys ilmaistaan usein absoluuttisen permittiivisyyden, εο, ja suhteellisen permittiivisyyden, εΓ, tulona. Absoluuttisesta permittiivisyydestä käytetään myös ilmaisuja tyhjiön permittiivisyys ja sähkövakio. Sen lukuarvo on εο= 8,854x10'12 F/m. Suhteellinen permittiivisyys on ilmalle noin 1,0; vedelle noin 81 ja puuvillalle noin 4-8. Permittiivisyys riippuu taajuudesta. Edellä olevat arvot on mitattu pienellä taajuudella, jolloin permittiivisyydestä voidaan käyttää myös nimitystä dielektrisyysvakio. Ihmisen kudoksessa on vettä noin 40-80 % riippuen tarkasteltavasta kudoksesta. Näin ollen on selvää, että kun ihminen lähestyy anturia, ja osa ilmasta korvautuu kudoksella, joka käsittää vettä, permittiivisyys muuttuu, jolloin kapasitanssi muuttuu.Permitivity is often expressed as the product of absolute permittivity, εο, and relative permittivity, εΓ. Absolute permittivity is also used to denote vacuum permittivity and electric constant. Its numerical value is εο = 8.854 x 10'12 F / m. The relative permittivity for air is about 1.0; water about 81 and cotton about 4-8. Permitivity depends on frequency. The above values are measured at low frequency, whereby the permittivity can also be referred to as the dielectric constant. The human tissue contains about 40-80% water, depending on the tissue being examined. Thus, it is clear that as a person approaches the sensor, and a part of the air is replaced by tissue comprising water, the permittivity changes, thereby changing the capacitance.

Anturia käytetään edullisesti sovelluksissa, joissa mitataan henkilön länsä-oloa ja liikettä. Edullisemmin henkilön läsnäoloa ja liikettä mitataan normaalien toimintojen yhteydessä. Tällaisia normaaleja toimintoja voi olla esimerkiksi nukkuminen, istuminen tai muut toiminnot, joita tehdään istuvassa tai makaavassa asennossa. Tällöin mittaava anturi on edullisesti integroitu normaaliin kalustukseen tai verhoiluun. Sovelluksissa, joissa mitataan makuullaan olevaa ihmistä, anturi voi olla integroitu patjaan, patjan päällykseen, petauspatjaan tai petauspatjan päällykseen, tai vuodevaatteeseen, kuten lakanaan. Sovelluksissa, joissa mitataan istuvassa asennossa olevaa ihmistä, anturi voi olla integroitu istuimeen, istuimen verhoiluun, istuintyynyyn tai istuintyynyn päällykseen. Tällaisiin sovelluksiin anturi on helppo integroida, kun anturin 100 runko 110 on valmistettu tekstiilistä tai kankaasta. Tällainen runko 110 käsittää tekstiiliä tai kangasta. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa runko 110 käsittää tekstiiliä tai kangasta. Tekstiili tai kangas on tasorakenne, joka on valmistettu joko langoista tai kuiduista. Langoista valmistettuja tekstiileitä tai kankaita ovat kudokset, neulokset, punokset, tyllit, pitsit ja verkkorakenteet eli havakset. Kuiduista valmistettuja kankaita ovat kuitukankaat ja huovat.The sensor is preferably used in applications that measure a person's presence and movement. More preferably, a person's presence and movement are measured in connection with normal activities. Such normal activities may include sleeping, sitting, or other activities performed in a sitting or lying position. In this case, the measuring sensor is preferably integrated with normal furniture or upholstery. In applications that measure a person lying down, the sensor may be integrated in a mattress, mattress cover, pillowtop or pillowtop cover, or bedding such as a sheet. For applications that measure a person in a sitting position, the sensor may be integrated in a seat, seat upholstery, seat cushion, or seat cushion cover. For such applications, the sensor 110 is easily integrated when the body 110 of the sensor 100 is made of textile or fabric. Such a body 110 comprises a textile or fabric. In some embodiments of the invention, body 110 comprises a textile or fabric. Textile or fabric is a planar structure made of either yarns or fibers. Textiles or fabrics of yarns include woven fabrics, knitwear, braid, tulle, lace and mesh. Nonwovens are nonwovens and felts.

Tekstiilien ja kankaiden valmistusmateriaaleja ovat kasvi- ja eläinperäiset luonnonkuidut, tekokuidut, tai luonnokuitujen ja tekokuitujen sekoitteet. Luonnonkuituja ovat esimerkiksi puuvilla, pellava, hamppu, villa ja silkki. Tekokuituja ovat esimerkiksi akryyli, polyesteri ja polyamidi. Käyttötarkoituksen mukaan kankaiseen runkoon 110 voidaan tehdä erilaisia viimeistelykäsitte-lyjä, jotka parantavat esimerkiksi niiden veden-ja tuulenpitävyyttä, likaa hyl-kivyyttä, kuumuuden-ja palonkestoa ja muita toivottuja ominaisuuksia.Materials for the manufacture of textiles and fabrics are natural fibers of plant and animal origin, man-made fibers, or mixtures of natural and artificial fibers. Natural fibers are, for example, cotton, linen, hemp, wool and silk. Examples of synthetic fibers are acrylic, polyester and polyamide. Depending on the use, the fabric body 110 may be subjected to various finishing treatments to improve, for example, their water and wind resistance, dirt repellency, heat and fire resistance, and other desirable properties.

Elektrodi 120, 121, 122 voi olla esimerkiksi metallinen sähköjohdin; runkoon sähköä johtavalla langalla ommeltu elektrodi; sähköä johtavalla musteella tai elastomeerilla, kuten silikonilla, runkoon painettu elektrodi; tai sähköä johtavasta kankaasta muodostettu nauha.The electrode 120, 121, 122 may be, for example, a metal electrical conductor; an electrode sutured to the body by a conductive wire; an electrode printed on the body by an electrically conductive ink or an elastomer such as silicone; or a tape made of conductive fabric.

Anturi 100 voi käsittää erillisen sähköä eristävän kerroksen, kuten johtimen kuoren, elektrodin eristämiseksi. Elektrodi voi olla yhdessä suunnassa (pituussuunnassa) jatkuva ja tätä suuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa (poikittaissuunnassa) oleellisen kapea. Pituussuunnassa johtimen pituus voi olla esimerkiksi vähintään 30 cm , tai edullisemmin vähintään 80 cm kuten myöhemmin esitetään eräiden sovelluksien yhteydessä. Elektrodi voi olla poikittaissuunnassaan poikkileikkaukseltaan esimerkiksi ympyrän muotoinen. Elektrodin mitta poikittaissuunnassaan voi olla tällöin esimerkiksi 0,1 mm-2 mm. Elektrodi voi olla myös nauhamainen, jolloin sillä on poikittaisuunnas-saan kaksi mittaa. Pienempi mitta voi olla esimerkiksi 0,1 mm-2 mm. Suurempi mitta voi olla esimerkiksi 0,2 mm - 30 mm. Jos anturin runko on tasomainen, suurempi mitoista voi olla järjestetty esimerkiksi anturin rungon tasoon.Sensor 100 may comprise a separate electrically insulating layer, such as a conductor shell, for insulating the electrode. The electrode may be continuous in one direction (longitudinally) and substantially narrow in a direction perpendicular (transverse) to this direction. In the longitudinal direction, for example, the length of the conductor may be at least 30 cm, or more preferably at least 80 cm, as will be described later in some applications. The electrode may, for example, have a transverse cross-sectional shape. The transverse dimension of the electrode can then be, for example, 0.1 mm to 2 mm. The electrode may also be strip-like, having two dimensions in its transverse direction. The smaller dimension may be, for example, 0.1 mm to 2 mm. The larger dimension may be, for example, 0.2 mm to 30 mm. If the sensor body is planar, the larger dimensions may be arranged, for example, on the level of the sensor body.

Eräässä suoritusmuodossa anturin 100 runko 110 käsittää kangasta, ja elektrodit 120, 121, 122 on integroitu (esim. liitetty; ommeltu; kudottu; työnnetty; tai painettu, kuten kuvioitu, sähköä johtavalla materiaalilla) runkoon 110. Tällainen anturi ei käsitä erillistä alustaa, joka käsittäisi mainitut elektrodit, vaan kankainen tai tekstiilinen runko 110 toimii tällaisena alustana. Tällöin anturi on käytettävissä kuten vastaava kangas, johon elektrodeja ei olisi integroitu. Tällainen anturi on mm. joustava, rullattava ja taiteltava. Lisäksi sen käyttötuntuma on mukava. Vielä lisäksi anturi voi olla pestävä.In one embodiment, the body 110 of the sensor 100 comprises a fabric, and the electrodes 120, 121, 122 are integrated (e.g., connected; sewn; woven; pushed; or printed, as patterned, by an electrically conductive material) to the body 110. Such a sensor does not comprise a separate substrate would comprise said electrodes, but the fabric or textile body 110 would serve as such a substrate. In this case, the sensor is available as a corresponding fabric to which the electrodes would not be integrated. Such a sensor is e.g. flexible, rollable and foldable. In addition, it has a comfortable feel. Furthermore, the sensor may be washable.

Kuvassa 2a on esitetty anturi 100 kuvan 1 leikkaustasossa ll-ll nähtynä. Kun ensimmäinen elektrodi 120 kytketään ensimmäiseen sähköiseen potentiaaliin ja sekä toinen elektrodi 121 että kolmas elektrodi 122 kytketään toiseen sähköiseen potentiaaliin, muodostuu ensinnäkin yhteinen elektrodi, joka koostuu toisesta ja kolmannesta elektrodista. Lisäksi muodostuvat elektrodien välille sähkökentät Ei ja E2, joita on havainnollistettu vastaavilla viivoilla kuvassa 2a. Edellä kuvatusti elektrodien välisen aineen permittiivisyys vaikuttaa elektrodien väliseen kapasitanssin. Elektrodien välisellä aineella tarkoitetaan ainetta, jonka läpi sähkökenttä (sähkökentät Ei ja E2) kulkee (kulkevat). Näin ollen väliaineen permittiivisyys riippuu paitsi siitä aineesta, joka on suoraan elektrodien välissä, myös siitä aineesta, joka on elektrodien läheisyydessä.Figure 2a is a view of the sensor 100 as seen in section plane II-II of Figure 1. When the first electrode 120 is connected to the first electrical potential and both the second electrode 121 and the third electrode 122 are connected to the second electrical potential, a common electrode consisting of the second and third electrodes is first formed. In addition, electric fields E1 and E2 are formed between the electrodes, illustrated by the corresponding lines in Figure 2a. As described above, the permittivity of the material between the electrodes affects the capacitance between the electrodes. Intermediate material means the material through which the electric field (s) E1 and E2 pass (s). Thus, the permittivity of the medium depends not only on the material directly between the electrodes, but also on the material in the vicinity of the electrodes.

Esimerkiksi kuvassa 2b on havainnollistettu tilannetta, kun henkilö 300 on elektrodien 120 ja 121 läheisyydessä. Kuvan 2b tilanteessa edellä mainittu anturin 100 ensimmäinen kapasitanssi poikkeaa kuvan 2a mukaisen anturin 100 ensimmäisestä kapasitanssista, koska henkilö 300 muuttaa väliaineen permittiivisyyttä. Kuvassa 2b elektrodit on järjestetty tasoon. Tällöin anturin kapasitanssi on järjestetty muuttumaan siten, että elektrodien välinen etäisyys säilyy olennaisesti vakiona. Elektrodit voi olla järjestetty rinnakkain eri korkeuksille runkoon 110. Tällöin elektrodien etäisyys voi hieman muuttua henkilön asettuessa rungon 110 päälle.For example, Figure 2b illustrates a situation where person 300 is in the vicinity of electrodes 120 and 121. In the situation of Figure 2b, the aforementioned first capacitance of the sensor 100 differs from the first capacitance of the sensor 100 of Figure 2a because the person 300 changes the permittivity of the medium. In Figure 2b, the electrodes are arranged in a plane. In this case, the capacitance of the sensor is arranged to change so that the distance between the electrodes remains substantially constant. The electrodes may be arranged in parallel at different heights on the body 110. In this case, the distance between the electrodes may change slightly as the person rests on the body 110.

Anturin ensimmäisellä kapasitanssilla tarkoitetaan ensimmäisen elektrodin 120 ja ainakin jonkin muun elektrodin välistä kapasitanssia. Vastaavasti anturin toisella kapasitanssilla tarkoitetaan toisen elektrodin 121 ja ainakin jonkin muun elektrodin välistä kapasitanssia. Vastaavasti anturin kolmannella kapasitanssilla tarkoitetaan kolmannen elektrodin 122 ja ainakin jonkin muun elektrodin välistä kapasitanssia. Näin ollen anturin ensimmäinen kapasitanssi voi muodostua ensimmäisen elektrodin ja sähköisesti yhteen kytkettyjen toisen ja kolmannen elektrodin välille. Vaihtoehtoisesti anturin ensimmäinen kapasitanssi voi muodostua ensimmäisen elektrodin ja toisen elektrodin välille, kun kolmatta elektrodia ei ole sähköisesti kytketty ensimmäiseen eikä toiseen elektrodiin. Vielä vaihtoehtoisesti anturin ensimmäinen kapasitanssi voi muodostua ensimmäisen elektrodin ja kolmannen elektrodin välille, kun toista elektrodia ei ole sähköisesti kytketty ensimmäiseen eikä kolmanteen elektrodiin. Anturin toista ja kolmatta kapasitanssia koskevat vastaavat huomiot. Kuvan 2b tilanteessa anturin 100 kolmas kapasitanssi ei välttämättä merkittävästi poikkea kuvan 2a mukaisen anturin 100 kolmannesta kapasitanssista, koska henkilö 300 ei merkittävästi muuta väliaineen permittiivisyyttä kolmannen elektrodin 122 läheisyydessä.The first capacitance of a sensor refers to the capacitance between the first electrode 120 and at least one of the other electrodes. Correspondingly, the second capacitance of the sensor refers to the capacitance between the second electrode 121 and at least one of the other electrodes. Correspondingly, the third capacitance of the sensor refers to the capacitance between the third electrode 122 and at least another electrode. Thus, the first capacitance of the sensor may be formed between the first electrode and electrically connected second and third electrodes. Alternatively, the first capacitance of the sensor may be formed between the first electrode and the second electrode when the third electrode is not electrically connected to the first and second electrodes. Alternatively, the first capacitance of the sensor may be formed between the first electrode and the third electrode when the second electrode is not electrically coupled to the first and third electrodes. Corresponding observations regarding the second and third capacitance of the sensor. In the situation of Fig. 2b, the third capacitance of the sensor 100 may not significantly differ from the third capacitance of the sensor 100 of Fig. 2a, since the person 300 does not significantly alter the permittivity of the medium in the vicinity of the third electrode 122.

Anturin 100 runko 110 on edullisesti tasomainen. Ensimmäinen elektrodi 120 voi olla sijoitettu rungon 110 tasoon. Myös toinen elektrodi 121 ja kolmas elektrodi 122 voi olla sijoitettu rungon 110 tasoon. Elektrodit voivat olla sijoitettu rungon 110 sisälle, eli runkoon 110, kuten kuvassa 2a, tai ne voivat olla sijoitettu rungon 110 pinnalle, eli rungolle 110, kuten kuvassa 5a. Elektrodit 120, 121, 122 voivat olla kaikki rungon samalla pinnalla, tai yksi niistä voi olla eri pinnalla kuin kaksi muuta. Kuvan 5a tapauksessa runko voi olla esimerkiksi lakana, jonka pinnalle elektrodit on kuvioitu. Elektrodit voivat olla kuvioitu esimerkiksi lakanan alapinnalle. Alapinta viittaa lakanan suuntaan sitä käytettäessä. Tällöin elektrodit eivät kosketa mitattavaa ihmistä mittauksen aikana ja käyttötuntuma on hyvä.The body 110 of the sensor 100 is preferably planar. The first electrode 120 may be disposed in the plane of the body 110. Also, the second electrode 121 and the third electrode 122 may be disposed in the plane of the body 110. The electrodes may be located inside the body 110, i.e. the body 110, as in Figure 2a, or they may be located on the surface of the body 110, i.e. the body 110, as in Figure 5a. The electrodes 120, 121, 122 may all be on the same surface of the body, or one of them may be on a different surface than the other two. In the case of Figure 5a, the body may be, for example, a sheet on which the electrodes are textured. The electrodes may be patterned, for example, on the underside of a sheet. The underside indicates the direction of the sheet when used. In this case, the electrodes do not touch the person being measured during measurement and the feel of use is good.

Kuvissa 1 ja 3 ensimmäinen sähköä johtava elektrodi 120 on muodoltaan jatkuva johdin. Kuvissa myös toinen 121 ja kolmas 122 sähköä johtava elektrodi on muodoltaan jatkuva johdin. Kuvassa johdin on piirretty suoraksi, mutta johdin voi myös mutkitella. Elektrodit voivat olla myös muun muotoisia. Elektrodien välinen etäisyys voi olla esimerkiksi välillä 0,5-25 cm. Tällöin erityisesti jonkin sähköä johtavan elektrodin etäisyys lähimmästä muusta sähköä johtavasta elektrodista on mainitulla välillä. Eräässä suoritusmuodossa kunkin sähköä johtavan elektrodin etäisyys lähimmästä muusta sähköä johtavasta elektrodista on mainitulla välillä. Suuremmilla välimatkoilla kapasitanssien muutoksia on hankala havaita. Elektrodien välinen etäisyys voi olla korkeintaan esimerkiksi 8 cm, 12 cm, 18 cm tai 25 cm. Toisaalta pienillä etäisyyksillä anturissa tarvittavien elektrodien määrä kasvaa merkittäväksi. Tämä mm. lisää valmistuskustannuksia. Elektrodien välinen etäisyys voi olla vähintään esimerkiksi 0,5 cm, 3 cm, 7 cm tai 11 cm. Edullisesti elektrodien välinen etäisyys on välillä 3-12 cm, ja edullisimmin noin 10 cm. Elektrodit voivat olla oleellisesti yhdensuuntaisia. Elektrodit voivat olla myös kulmassa toisiinsa nähden. Elektrodien voidaan katsoa olevan oleellisesti yhdensuuntaisia, jos elektrodien alkupään ja loppupään välille piirrettyjen suorien välinen kulma on alle 10 astetta. Tässä yhteydessä alkupäällä tarkoitetaan kohtaa, jossa elektrodi erkanee eräästä anturin reunasta, kuten on esitetty kuvassa 3 viitenumerolla 142. Loppupäällä tarkoitetaan kohtaa, jossa elektrodi loppuu vapaasti. Kuvassa 3 loppupää on esitetty viitenumerolla 144. Elektrodilla on myös muu pää, joka päättyy esimerkiksi liittimeen 420 (kuva 3) tai mittausyksikköön 460 (kuva 11).In Figures 1 and 3, the first electrically conductive electrode 120 is a continuous conductor. Also, in the figures, the second electrically conductive electrode 121 and the third 122 are of continuous form. In the picture, the wire is drawn straight, but the wire can also be bent. The electrodes may also have other shapes. The distance between the electrodes can be, for example, between 0.5 and 25 cm. In this case, in particular, the distance of one of the electrically conductive electrodes from the nearest other electrically conductive electrode is within said range. In one embodiment, the distance of each electrically conductive electrode from the nearest other electrically conductive electrode is within said range. Changes in capacitance over longer distances are difficult to detect. The distance between the electrodes can be up to, for example, 8 cm, 12 cm, 18 cm or 25 cm. On the other hand, at short distances, the amount of electrodes required in the sensor increases significantly. This e.g. increases manufacturing costs. The distance between the electrodes can be at least 0.5 cm, 3 cm, 7 cm or 11 cm, for example. Preferably, the distance between the electrodes is between 3 and 12 cm, and most preferably about 10 cm. The electrodes may be substantially parallel. The electrodes may also be at an angle to each other. The electrodes can be considered to be substantially parallel if the angle between the lines drawn between the electrode end and end is less than 10 degrees. In this context, the leading end refers to the point where the electrode is detached from one edge of the sensor, as shown in Figure 3 with reference numeral 142. The end tip is the point where the electrode ends freely. In Fig. 3, the end is shown under reference numeral 144. The electrode also has another end terminating, for example, at connector 420 (Fig. 3) or measuring unit 460 (Fig. 11).

Edullisesti anturin mittaavalla alueella elektrodien välimatka on edellä mainitulla välillä. Kuvassa 3 esitetty anturi 100 käsittää lisäksi liittimen 420 elektrodien 120, 121, 122 liittämiseksi sähköisesti muuhun järjestelmään. Edullisesti liitin 420 käsittää yhden kontaktin kutakin elektrodia kohti. Anturi 100 voi käsittää myös useita liittimiä. Esimerkiksi yhden liittimen kutakin elektrodia kohti.Preferably, the distance between the electrodes in the sensor measuring region is within the aforementioned range. The sensor 100 shown in Figure 3 further comprises a connector 420 for electrically connecting the electrodes 120, 121, 122 to another system. Preferably, connector 420 comprises one contact per electrode. The sensor 100 may also comprise a plurality of connectors. For example, one connector per electrode.

Anturin herkkyyttä voidaan parantaa edellä kuvatulla menetelmällä, jossa ainakin kaksi elektrodia muodostaa anturin yhteisen elektrodin, ja jäljellejäävä elektrodi muodostaa anturin kapasitanssin mainittuun yhteiseen elektrodiin nähden. Tällöin yhteisen elektrodin pinta-ala on suurempi kuin yksittäisen, sähköisesti eristetyn elektrodin pinta-ala, mikä lisää herkkyyttä.The sensitivity of the sensor can be improved by the method described above, wherein at least two electrodes form the common electrode of the sensor, and the remaining electrode forms the capacitance of the sensor with respect to said common electrode. In this case, the area of the common electrode is larger than the area of a single electrically insulated electrode, which increases the sensitivity.

Anturin paikkaherkkyyttä anturin tason yhdessä suunnassa voidaan parantaa lisäämällä elektrodien määrää. Kuvassa 4a on havainnollistettu tällaista tilannetta. Kuvan 4a anturi käsittää kymmenen elektrodia 120, 121, 122, 123, ..., 129. Elektrodit ovat muodoltaan jatkuvia johtimia. Erityisesti johtimen pituus on huomattavasti suurempi kuin johtimen paksuus tai leveys. Anturissa 100 elektrodit 120 - 129 on sijoitettu edullisesti siten, että johtimen pituussuunta on oleellisesti yhdensuuntainen anturilla makaavan henkilön pituussuunnan kanssa. Yleisemmin anturin johtimen pituussuunta on edullisesti oleellisen kohtisuora henkilön oletettuun liikesuuntaan nähden. Elektrodit 120-129 eivät välttämättä ole yhdensuuntaisia yhdenkään anturin reunan kanssa. Tasomainen anturi voi olla muodoltaan suorakaiteen muotoinen, ympyrän muotoinen tai jonkin muun muotoinen. Anturi ei välttämättä ole tasomainen. Anturi voi käsittää myös muun määrän elektrodeja. Anturi voi käsittää useita elektrodeja.The position sensitivity of the sensor in one direction of the sensor level can be improved by increasing the number of electrodes. Figure 4a illustrates such a situation. The sensor of Figure 4a comprises ten electrodes 120, 121, 122, 123, ..., 129. The electrodes are in the form of continuous conductors. In particular, the length of the conductor is significantly greater than the thickness or width of the conductor. In the sensor 100, the electrodes 120 to 129 are preferably disposed such that the longitudinal direction of the conductor is substantially parallel to the longitudinal direction of the person lying on the sensor. More generally, the longitudinal direction of the sensor wire is preferably substantially perpendicular to the assumed direction of motion of the person. Electrodes 120-129 may not be parallel to any edge of the sensor. The planar sensor may be rectangular, circular, or otherwise. The sensor may not be planar. The sensor may also comprise another number of electrodes. The sensor may comprise a plurality of electrodes.

Anturin paikkaherkkyyttä voidaan parantaa lisäksi edellä kuvatulla menetelmällä, jossa kukin elektrodi voi toimia sellaisena elektrodina, joka muodostaa anturin kapasitanssin ainakin yhteen muuhun elektrodiin nähden. Tällöin kutakin elektrodia voidaan käyttää paikan mittaamisessa. Lisäksi menetelmässä mitataan kunkin elektrodin kapasitanssi ainakin johonkin toiseen elektrodiin nähden. Toisena vaihtoehtona voisi olla esimerkiksi ratkaisu, jossa joka toinen elektrodi toimisi maaelektrodina. Tällöin paikkaherkkyys olisi ainoastaan noin puolet siitä, mitä edellä kuvatulla tavalla on saavutettavissa. Esitetyssä menetelmässä ei myöskään tarvita kiinteää maaelektrodia, vaan jokin tai jotkin elektrodit toimivat vuorollaan maaelektrodina.In addition, the position sensitivity of the sensor can be improved by the method described above, wherein each electrode can function as an electrode that provides the capacitance of the sensor with respect to at least one other electrode. In this case, each electrode can be used to measure the position. In addition, the method measures the capacitance of each electrode with respect to at least another electrode. Another alternative could be, for example, a solution where every other electrode acts as a ground electrode. In this case, the position sensitivity would be only about half of what can be achieved as described above. Also, the method described does not require a solid ground electrode, but one or more electrodes act in turn as a ground electrode.

Eräässä suoritusmuodossa anturin runkona 110 toimii lakana. Lakana on valmistettu kankaasta. Lakana voi olla valmistettu esimerkiksi luonnonkuidusta. Anturi 100 käsittää näin ollen mainitun lakanan. Anturi käsittää lisäksi lakanaan tai lakanalle (runkoon tai rungolle 110) järjestettyjä elektrodeja. Tällaisen anturin runko 110 on tasomainen. Luonnollisesti runko 110 on rullattavissa tai taiteltavissa myöskin muuhun muotoon säilytyksen tai kuljetuksen ajaksi. Käyttötilanteessa runko 110 on kuitenkin oleellisesti tasomai- nen. Kun lakana toimii runkona, on tasomaisen rungon mitta tason ensimmäisessä suunnassa, Lbi (kuva 4a), on esimerkiksi välillä 80-250 cm. Tasomaisen rungon mitta tason toisessa, ensimmäistä suuntaa vastaan kohtisuorassa, suunnassa, Lb2 (kuva 4a), on esimerkiksi välillä 60 - 250 cm. Lakanan kokoon vaikuttaa mm. käytettävän sängyn koko. Esimerkiksi vauvan sängyn lakanan koko voi olla esim. 60x80 cm, kun taas parisängyn lakana voi olla esim. 250x250 cm. Elektrodit voivat jatkua rungon eräältä sivulta rungon vastakkaiselle sivulle. Lakanan, patjan tai petauspatjan tapauksessa elektrodit jatkuvat edullisesti ainakin siinä suunnassa, joka on tarkoitettu lakanaa, petauspatjaa tai patjaa käyttävän ihmisen pituussuunnaksi. Jos anturin rungon (lakana, petauspatja tai patja) mitat em. ensimmäisessä ja toisessa suunnassa ovat toisistaan poikkeavat, on tämä suunta yleensä samansuuntainen rungon mitoista suuremman mitan kanssa. Lakanan, patjan tai petauspatjan tapauksessa henkilön liike tapahtuu pääasiassa henkilön pituussuuntaa vastaan kohtisuorasti.In one embodiment, the sensor body 110 serves as a sheet. The sheet is made of fabric. The sheet may be made of natural fiber, for example. The sensor 100 thus comprises said sheet. The sensor further comprises electrodes arranged as a sheet or on a sheet (frame or frame 110). The body 110 of such a sensor is planar. Naturally, the body 110 can also be rolled or folded into another shape during storage or transport. However, in use, the body 110 is substantially planar. When the sheet acts as a frame, the dimension of the planar frame in the first direction of the plane, Lbi (Fig. 4a), is, for example, between 80 and 250 cm. The dimension of the planar body in the second, perpendicular to the first direction, in the direction Lb2 (Fig. 4a), is between 60 and 250 cm. The size of the sheets is influenced by eg. the size of the bed to be used. For example, the size of a baby bed sheet can be e.g. 60x80 cm, while a double bed sheet can be e.g. 250x250 cm. The electrodes may extend from one side of the body to the opposite side of the body. In the case of a sheet, mattress or pillowtop, the electrodes preferably extend at least in the direction intended for the longitudinal direction of the person using the sheet, pillowtop or mattress. If the dimensions of the sensor body (sheet, pillow or mattress) in the first and second directions differ from each other, this direction is generally parallel to the larger dimension of the body. In the case of a sheet, mattress or pillowtop, the movement of the person occurs mainly perpendicular to the person's longitudinal direction.

Jos petauspatja tai patja toimii anturin runkona, elektrodit on järjestetty edullisesti rungon yläosaan tai rungon päälle. Elektrodit on järjestetty rungon yläosaan silloin, kun ainakin osa elektrodeista sijaitsee ainakin osittain rungon paksuussuunnassa puolivälin yläpuolella. Yläpuoli tässä yhteydessä viittaa patjan tai petauspatjan käytönaikaiseen suuntaan. Edullisemmin elektrodit on järjestetty rungon yläosaan siten, että kaikki elektrodit sijaitsevat rungon paksuussuunnassa ainakin osittain puolivälin yläpuolella. Edullisimmin elektrodit on järjestetty rungon yläosaan siten, että kaikki elektrodit sijaitsevat rungon paksuussuunnassa kokonaan puolivälin yläpuolella. Näin sijoitettuna anturin mittausherkkyys on hyvä. Patjan käyttömukavuus säilyy tällöinkin hyvänä, koska anturin 100 runko 110 käsittää tekstiiliä tai kangasta. Edullisesti elektrodit ovat taipuisia käyttömukavuuden parantamiseksi.If the pad or mattress serves as a sensor body, the electrodes are preferably arranged on the top of the body or on the body. The electrodes are disposed at the top of the body when at least a portion of the electrodes are located at least partially in the thickness direction of the body above the midway point. The top side in this context refers to the direction of use of the mattress or pillow-top mattress. More preferably, the electrodes are arranged at the top of the body such that all electrodes are located at least partially midway through the thickness of the body. Most preferably, the electrodes are arranged at the top of the body such that all the electrodes are completely halfway in the thickness direction of the body. When positioned in this way, the measurement sensitivity of the sensor is good. Here, too, the comfort of use of the mattress remains good, since the body 110 of the sensor 100 comprises a textile or fabric. Preferably, the electrodes are flexible for improved comfort.

Elektrodien pituus, Le, voi olla sama kuin rungon mitta ensimmäisessä tai toisessa suunnassa. Edellä kuvatusti esimerkiksi lakanan mitoista ensimmäinen voi olla suurempi kuin toinen. Edullisesti elektrodit jatkuvat samansuuntaisesti rungon mitoista suuremman mitan kanssa, eli rungon ensimmäisen mitan suunnassa. Tällöin elektrodien pituus, Le, voi olla sama kuin rungon mitta ensimmäisessä. Kuvassa 4a elektrodien pituus jatkuu rungon ensimmäisessä suunnassa. Elektrodit voivat olla myös hieman lyhyemmät, kuten kuvassa 4a on esitetty. Edullisesti elektrodien pituus on vähintään normaalin ihmisen ylävartalon pituuden luokkaa. Esimerkiksi elektrodien pituus voi olla vähintään 30 cm. Edullisesti elektrodien pituus voi olla vähintään 80 cm. Suhteessa rungon 110 mittaan, elektrodien pituus voi olla ainakin noin kolmasosa vastaavasta rungon mitasta. Mainittu rungon mitta voi olla rungon mitoista suurempi, jolloin elektrodin pituus suuntautuu anturia, kuten lakanaa, käyttävän henkilön pituuden suuntaisesti. Tällöin elektrodin pituus on edullisesti suurempi kuin kolmasosa suuremmasta rungon mitasta, eli Le>(1/3)max(l_bi,Lb2)· Elektrodi ei välttämättä jatku rungon reunaan asti.The length of the electrodes, Le, may be the same as the length of the body in the first or second direction. For example, as described above, for example, the first of the sheets may be larger than the second. Preferably, the electrodes extend parallel to the larger dimension of the body, i.e. in the direction of the first dimension of the body. In this case, the length of the electrodes, Le, may be the same as the length of the body in the first one. In Figure 4a, the length of the electrodes extends in the first direction of the body. The electrodes may also be slightly shorter, as shown in Figure 4a. Preferably, the length of the electrodes is at least of the order of normal human torso length. For example, the electrodes may be at least 30 cm in length. Preferably, the electrodes may be at least 80 cm in length. In relation to the length of the body 110, the length of the electrodes may be at least about one third of the corresponding length of the body. Said body dimension may be larger than body dimensions, whereby the length of the electrode is aligned with the length of the person using the sensor, such as a sheet. In this case, the length of the electrode is preferably greater than one-third of the larger length of the body, i.e., Le> (1/3) max (l_bi, Lb2) · The electrode may not extend to the edge of the body.

Kuvassa 4a on esitetty lisäksi johtimet 430, joilla liitin 420 on sähköisesti yhdistetty elektrodeihin 120-129. Kuten myöhemmin esitetään, eräässä suoritusmuodossa kukin elektrodi 120, 121, 122, ..., 129 on kytkettävissä sekä ensimmäiseen sähköiseen potentiaaliin Vi että toiseen sähköiseen potentiaaliin V2 vuorotellen. Tällainen kytkentä voidaan tehdä ohjauselektroniikalla, joka on sähköisesti yhdistetty mainittuun liittimeen 420.Figure 4a further shows conductors 430 by which connector 420 is electrically connected to electrodes 120-129. As will be described later, in one embodiment, each electrode 120, 121, 122, ..., 129 can be connected to both the first electrical potential V1 and the second electrical potential V2 alternately. Such a connection can be made by control electronics electrically connected to said connector 420.

Kuten edellä on todettu, anturi 100 käsittää edullisesti elektrodeja, joiden pituussuunta on oleellisen kohtisuora henkilön oletettuun liikesuuntaan nähden. Elektrodit voivat jatkua keskenään oleellisesti samaan suuntaan, tai voivat olla kulmassa toisiinsa nähden. Jos henkilön liikesuunnasta ei ole tietoa, on mahdollista lisätä anturiin erääseen elektrodiin nähden oleellisen kohtisuorassa suunnassa olevia elektrodeja. Tällaisessakin tapauksessa anturi käsittää ainakin kolme ensimmäiseen suuntaan jatkuvaa elektrodia. Kuvassa 4b anturi 100 käsittää viisi ensimmäiseen suuntaan jatkuvaa elektrodia 120 -124. Anturi käsittää lisäksi ainakin kolme toiseen suuntaan jatkuvaa elektrodia. Kuvassa 4b anturi 100 käsittää neljä toiseen suuntaan jatkuvaa elektrodia 125-128. Toinen suunta voi olla oleellisen kohtisuora ensimmäiseen suuntaan nähden. Toinen suunta voi olla ensimmäiseen suuntaan nähden myös muussa kulmassa.As stated above, the sensor 100 preferably comprises electrodes having a longitudinal direction substantially perpendicular to the assumed direction of motion of the person. The electrodes may extend substantially in the same direction, or may be at an angle to each other. If no person's direction of motion is known, it is possible to add electrodes substantially perpendicular to one of the electrodes. Even in this case, the sensor comprises at least three electrodes continuous in the first direction. In Figure 4b, the sensor 100 comprises five first-direction electrodes 120 -124. The sensor further comprises at least three electrodes continuous in the other direction. In Figure 4b, sensor 100 comprises four electrodes 125-128 extending in one direction. The second direction may be substantially perpendicular to the first direction. The second direction may also be at another angle to the first direction.

Anturin runkona 110 voi toimia myös petauspatja tai patja. Tällöinkin elektrodit voi olla järjestetty runkoon tai rungolle. Petauspatjan tapauksessa elektrodit on järjestetty edullisesti petauspatjan joustavaa sisusta suojaavaan verhoiluun, verhoilun päälle, tai verhoilun sisäpuolelle varsinaisen petauspatjan joustavan sisuksen ja verhoilun väliin. Vastaavasti patjan tapauksessa elektrodit on järjestetty edullisesti patjaa suojaavaan verhoiluun, sen päälle tai sen alle. Yleisemmin anturin runkona voi toimia petivaate, kuten lakana, pussilakana tai tyynyliina. Elektrodit voi olla järjestetty rungon paksuuden suunnassa rungon 110 yläosaan tai rungon 110 päälle, jolloin anturin mit-tausherkkyys on hyvä. Anturin paksuus riippuu anturin toteutuksesta. Tyypillisesti patjan paksuus on alle 50 cm, esimerkiksi 5 - 40 cm tai esimerkiksi 10-35 cm. Tyypillisesti petauspatjan paksuus on alle 10 cm, esimerkiksi 3 -8 cm. Tyypillisesti lakanan paksuus on pieni, alle 2 mm.The pad body 110 may also serve as a pad or mattress. Here, too, the electrodes can be arranged on the body or on the body. In the case of a pillow mattress, the electrodes are preferably arranged in a protective upholstery on the elastic core of the pillow mat, on top of the upholstery, or on the inside of the trim between the elastic core of the actual pillow mattress and the upholstery. Similarly, in the case of a mattress, the electrodes are preferably arranged on, on or under the mattress protective cover. More commonly, the body of the sensor may be a bed cloth, such as a sheet, duvet cover or pillow case. The electrodes can be arranged in the direction of the body thickness on the upper part of the body 110 or on the body 110, whereby the measuring sensitivity of the sensor is good. The thickness of the sensor depends on the sensor implementation. Typically, the thickness of the mattress is less than 50 cm, for example from 5 to 40 cm or from 10 to 35 cm, for example. Typically, the thickness of the pad is less than 10 cm, for example 3 to 8 cm. Typically, the thickness of the sheet is small, less than 2 mm.

Anturin runkona 110 voi toimia myös yleisemmin verhoilukangas. Tällöinkin elektrodit voi olla järjestetty runkoon tai rungolle. Elektrodit voi olla järjestetty verhoiluun, eli verhoilukankaan sisään, verhoilukankaan ulkopinnalle, tai ver-hoilukankaan sisäpinnalle. Verhoilukangasta voidaan käyttää esimerkiksi huonekalun verhoiluun. Verhoilukangasta voidaan käyttää esimerkiksi istuimen verhoiluun. Verhoilukangasta voidaan käyttää esimerkiksi ajoneuvon istuimen verhoiluun. Ajoneuvo, kuten auto, juna, laiva tai lentokone, voi käsittää näin verhoillun istuimen.More generally, the upholstery fabric may serve as a sensor body 110. Here, too, the electrodes can be arranged on the body or on the body. The electrodes may be arranged on the upholstery, i.e. inside the upholstery fabric, on the outer surface of the upholstery fabric, or on the inner surface of the upholstery fabric. Upholstery fabric can be used, for example, for furniture upholstery. Upholstery fabric can be used, for example, to seat upholstery. Upholstery fabric can be used, for example, to trim a vehicle seat. A vehicle such as a car, train, ship, or aircraft may comprise a seat so upholstered.

Anturin eräänä etuna on sen yksinkertainen toteutus. Käytettävästä mittaustavasta johtuen anturi ei välttämättä käsitä kokoonpuristuvaa ydintä, jonka avulla elektrodin liikkuisivat toisiinsa nähden. Tällöin anturi on helpompi valmistaa pitkänomaisista johtimista. Anturi ei myöskään välttämättä käsitä erillistä suojaavaa maatasoa. Yksinkertainen ratkaisu on mahdollinen, koska anturilla ei pyritä mittaamaan painevaihteluita, vaan ihmisen kehon tai kehon osan liikettä ja läsnäoloa. Yksikertainen rakenne on mahdollinen lisäksi, koska mitattavat liikkeet ovat melko suuria. Vielä lisäksi yksinkertaisen rakenteen käytettävyyttä lisää se, että elektrodeja voidaan käyttää vaihtelevasti sekä maatasona että mittaavana elektrodina. Vielä lisäksi yksinkertaisen rakenteen käyttötuntumaa parantaa se, että runko käsittää tekstiiliä tai kangasta. Esimerkiksi esitetyllä yksinkertaisella rakenteella voi mitata henkilön liikettä ja läsnäoloa. Sen sijaan esimerkiksi oleellisesti paikallaan pysyvän henkilön hengityksen aiheuttamia pieniä liikkeitä anturilla ei ole helppo havaita. Myöskään henkilön sydämen sykkeestä aiheutuvaa liikettä ei esitetyllä anturilla ole helppo havaita.One advantage of the sensor is its simple implementation. Due to the measurement method used, the sensor may not have a compressible core to allow the electrode to move relative to one another. This makes it easier to fabricate the sensor from elongated conductors. In addition, the sensor may not include a separate protective ground plane. A simple solution is possible because the sensor is not intended to measure pressure fluctuations, but rather the motion and presence of the human body or part of the body. A simple structure is also possible because the movements to be measured are quite large. Furthermore, the usability of a simple structure is further enhanced by the fact that the electrodes can be used in various ways as both ground plane and measuring electrode. Moreover, the simple construction is enhanced by the fact that the body comprises a textile or fabric. For example, the simple structure shown can measure a person's movement and presence. Instead, for example, small movements of the sensor caused by the breathing of a substantially stationary person are not easily detected. Also, the motion caused by a person's heart rate is not easily detected by the sensor shown.

Kuvissa 5a - 5c on havainnollistettu anturin 100 käyttöä nukkuvan ihmisen 300 liikkeen mittaamiseen. Kuvassa 5a anturina 100 toimii petauspatja 450. petauspatja 450 käsittää joustavan sisuksen 455 sekä sitä suojaavan verhoilun 457. Verhoilu 457 toimii anturin 100 runkona 110. Anturi 100 käsittää lisäksi rungolle 110 järjestettyjä sähköä johtavia elektrodeja 120, 121, 127, 128 ja 129. Kolmatta 122, neljättä 123, viidettä 124, kuudetta 125 ja seitsemättä 126 elektrodia ei ole selvyyden vuoksi merkitty viitenumerolla kuvissa 5a ja 5c. Kolmas elektrodi 122 on merkitty viitenumerolla kuvassa 5b.Figures 5a-5c illustrate the use of sensor 100 to measure the motion of a sleeping human 300. In Figure 5a, the sensor 100 acts as a padding mattress 450. The padding mattress 450 comprises a resilient core 455 and a protective upholstery 457. The trim 457 serves as the body 110 of the sensor 100. The sensor 100 further comprises electrically conductive electrodes 120, 121, 127, 128 and 129. , the fourth 123, the fifth 124, the sixth 125 and the seventh 126 electrodes are not marked for clarity with reference numerals 5a and 5c. The third electrode 122 is designated by reference numeral 5b.

Kuvissa 5a - 5c mitattava henkilö 300 on eri kohdissa suhteessa anturiin 100 ja/tai eri asennossa suhteessa anturiin 100. Koska ihmisen permittiivisyys on suurempi kuin ilman, kuvassa 5a erityisesti anturin ensimmäinen kapasitanssi suurempi, kuin tilanteessa, jossa henkilö 300 ei ole anturin 100 ensimmäisen elektrodin 120 läheisyydessä (kuvat 5b ja 5c). Vastaavasti kuvan 5b tapauksessa anturin kymmenes kapasitanssi (eli elektrodin 129 kapasitanssi suhteessa ainakin johonkin muuhun elektrodiin) on suurempi kuin kuvan 5a tapauksessa. Myös käden tai jalan asentoa ja erityisesti asennon muutosta voidaan mitata kapasitanssin muutoksien avulla. Esimerkiksi mainittu anturin kymmenes kapasitanssi on kuvan 5b tapauksessa suurempi kuin kuvassa 5c.5a to 5c, the person 300 to be measured is at different positions relative to the sensor 100 and / or in a different position relative to the sensor 100. Because the human permittivity is greater than air, FIG. 5a particularly has a first sensor capacitance greater than that 120 (Figures 5b and 5c). Similarly, in the case of Fig. 5b, the tenth capacitance of the sensor (i.e., the capacitance of electrode 129 relative to at least one of the other electrodes) is greater than that of Fig. 5a. Also the position of the hand or foot, and especially the change of position, can be measured by changes in capacitance. For example, said tenth capacitance of the sensor in the case of Fig. 5b is greater than in Fig. 5c.

Anturin yksi kapasitanssi voidaan mitata esimerkiksi kytkemällä yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja ainakin yksi muu elektrodi toiseen potentiaaliin. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kytketään yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja yksi muu elektrodi toiseen potentiaaliin anturin kapasitanssin mittaamiseksi. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kytketään yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja yksi muu elektrodi toiseen potentiaaliin, missä mainittu yksi muu elektrodi on mainitun yhden elektrodin viereinen elektrodi, anturin kapasitanssin mittaamiseksi. Edullisesti anturin yksi kapasitanssi voidaan mitata kytkemällä yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja ainakin kaksi muuta elektrodia keskenään samaan toiseen potentiaaliin. Edullisemmin mainitut kaksi muuta elektrodia ovat mainitun yhden elektrodin viereisiä elektrodeja, eli mainittu yksi elektrodi jää mainitun kahden muun elektrodin väliin. Edullisimmin anturin yksi kapasitanssi voidaan mitata kytkemällä yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja kaikki muut elektrodit keskenään samaan toiseen potentiaaliin. Toinen potentiaali voi olla esimerkiksi maataso.One capacitance of a sensor can be measured, for example, by connecting one electrode to the first potential and at least one other electrode to the second potential. In one embodiment of the invention, one electrode is connected to the first potential and one other electrode to the second potential for measuring the capacitance of the sensor. In one embodiment of the invention, one electrode is coupled to a first potential and one other electrode to a second potential, wherein said one other electrode is an electrode adjacent to said one electrode to measure the capacitance of the sensor. Preferably, one capacitance of the sensor can be measured by connecting one electrode to the first potential and at least two other electrodes to the same second potential. More preferably, the other two electrodes are adjacent to said one electrode, i.e., said one electrode is sandwiched between said two other electrodes. Most preferably, one capacitance of the sensor can be measured by connecting one electrode to the first potential and all other electrodes to the same second potential. Another potential may be, for example, the ground plane.

Toiseen potentiaaliin kytketyt elektrodit muodostavat anturin yhteisen elektrodin. Anturin kapasitanssit voidaan mitata esimerkiksi kytkemällä vuorotellen yksi elektrodi ensimmäiseen potentiaaliin ja muut keskenään samaan toiseen potentiaaliin jäljempänä kuvattavalla tavalla. Kapasitanssi voidaan mitata myös vaihtovirran tai jännitteen avulla, jolloin elektrodeja ei kytketä ajan suhteen vakiona säilyvään potentiaaliin. Kuvissa 6a-6c on esitetty anturin kapasitanssien eräs mittausperiaate, kun anturi käsittää kolme elektrodia, 120, 121 ja 122.The electrodes connected to the second potential form the common electrode of the sensor. The capacitances of the sensor can be measured, for example, by alternately connecting one electrode to the first potential and the other to the same second potential, as described below. Capacitance can also be measured by AC or voltage, whereby the electrodes are not connected to a potential that remains constant over time. Figures 6a-6c illustrate one principle of measuring capacitance of a sensor when the sensor comprises three electrodes, 120, 121 and 122.

Kuvissa esitettävässä mittaustavassa kukin elektrodi voi toimia sekä mittaa-vana elektrodina että maaelektrodina. Esimerkiksi elektrodi numero N voi toimia mittaavana elektrodina, kun mitataan anturin kapasitanssia numero N muiden elektrodien toimiessa yhteisenä elektrodina (esim. maatasona). On myös mahdollista, että elektrodi numero N toimii mittaavana elektrodina, kun mitataan anturin kapasitanssia numero N, ja vain jokin muu elektrodi toimii maatasona. Vastaavasti mitattaessa anturin jotakin muuta kapasitanssia kuin kapasitanssia numero N, elektrodi numero N voi toimia maatasona tai osana yhteistä elektrodia (maatasoa). Tämä yksinkertaistaa anturin rakennetta, sillä erillisiä tai erillistä maaelektrodia ei tarvita. Useiden elektrodien yhdistäminen yhteiseksi toiseksi elektrodiksi, esimerkiksi maatasoksi, lisää anturin kapasitanssia ja vähentää anturin alttiutta ulkoisille häiriöille. Näin yhteinen maa-taso (tai muu sähköisen potentiaalin taso) parantaa anturin herkkyyttä.In the measuring mode shown in the figures, each electrode can function as both a measuring electrode and a ground electrode. For example, the electrode number N may serve as a measuring electrode when measuring the capacitance of the sensor N as the other electrodes serve as a common electrode (e.g., ground plane). It is also possible that the electrode number N acts as a measuring electrode when measuring the capacitance of the sensor number N, and only any other electrode acts as a ground plane. Similarly, when measuring a capacitance other than capacitance number N of a sensor, the electrode number N may serve as a ground plane or as part of a common electrode (ground plane). This simplifies the sensor design, since no separate or separate ground electrode is required. Combining multiple electrodes into a common second electrode, such as a ground plane, increases the sensor capacitance and reduces the sensor's susceptibility to external interference. This way, the common ground level (or other level of electrical potential) improves the sensor sensitivity.

Kuvan 6a mukaisesti mitattaessa anturin ensimmäistä kapasitanssia - kytketään anturin toinen sähköä johtava elektrodi 121 ja anturin kolmas sähköä johtava elektrodi 122 sähköisesti yhteen, jolloin muodostetaan anturin ensimmäinen yhteinen elektrodi, ja - eristetään sähköisesti ensimmäinen elektrodi 120 mainitusta anturin ensimmäisestä yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin 120 ja ensimmäisen yhteisen elektrodin välille.6a, when measuring the first sensor capacitance - electrically connecting a second sensor electrode 121 and a third sensor electrode 122 to form a first sensor common electrode, and - electrically isolating the first electrode 120 from said first sensor common electrode to form a sensor first capacitance a first electrically conductive electrode 120 and a first common electrode.

Ensimmäinen kapasitanssi voidaan mitata esimerkiksi kytkemällä eri elektrodeja eri potentiaaleihin ja mittaamalla anturin jännitteen nousuaika jäljempänä kuvatulla tavalla. Kuvassa 6a anturin ensimmäinen elektrodi 120 on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin Vi ja muut elektrodit 121, 122 toiseen po tentiaaliin V0. Kytkeminen esitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin mm. kuvan 10 yhteydessä. Toinen potentiaali voi olla esimerkiksi maataso. Tällöin anturin ensimmäinen kapasitanssi muodostuu ensimmäisen elektrodin 120 ja muiden elektrodien 121 ja 122 muodostaman yhteisen elektrodin välille. Kapasitanssi voidaan mitata myös värähdyspiirin värähtelytaajuudesta jäljempänä kuvattavalla tavalla, jolloin anturiin syötetään vaihtojännitettä tai vaihtovirtaa. Vaihtojännitteen taajuudesta riippuen, erityisesti suurella taajuudella, koko elektrodi ei välttämättä ole samassa potentiaalissa, vaan potentiaali vaihtelee ajan ja paikan suhteen.The first capacitance can be measured, for example, by connecting different electrodes to different potentials and measuring the rise time of the sensor voltage as described below. In Fig. 6a, the first electrode 120 of the sensor is connected to the first potential Vi and the other electrodes 121, 122 to the second potential V0. The coupling will be described in more detail later e.g. 10. Another potential may be, for example, the ground plane. The first capacitance of the sensor is then formed between the first electrode 120 and the common electrode formed by the other electrodes 121 and 122. The capacitance can also be measured from the oscillation frequency of the oscillation circuit as described below, whereby an alternating voltage or alternating current is supplied to the sensor. Depending on the frequency of the AC voltage, especially at high frequency, the entire electrode may not be at the same potential, but the potential will vary with time and place.

Kuvan 6b mukaisesti mitattaessa anturin toista kapasitanssia - kytketään anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi 120 ja anturin kolmas sähköä johtava elektrodi 122 sähköisesti yhteen, jolloin muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi ja - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi 121 mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin 121 ja toisen yhteisen elektrodin välille.6b, when measuring a second sensor capacitance, electrically connecting a first sensor electrode 120 and a third sensor electrode 122 to form a second sensor common electrode, and electrically isolating a second sensor electrode 121 from said second sensor common electrode to form a second sensor capacitance a second electrically conductive electrode 121 and a second common electrode.

Kuvassa 6b anturin toinen elektrodi 121 on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin Vi ja muut elektrodit 120, 122 toiseen potentiaaliin V0. Anturin toinen kapasitanssi muodostuu toisen elektrodin 121 ja muiden elektrodien 120 ja 122 muodostaman yhteisen elektrodin (esim. maataso) välille.In Fig. 6b, the second electrode 121 of the sensor is connected to the first potential Vi and the other electrodes 120, 122 to the second potential V0. The second capacitance of the sensor is formed between the second electrode 121 and the common electrode (e.g., ground plane) formed by the other electrodes 120 and 122.

Kuvan 6c mukaisesti mitattaessa anturin kolmatta kapasitanssia - kytketään anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi 120 ja anturin toinen sähköä johtava elektrodi 121 sähköisesti yhteen, jolloin muodostetaan anturin kolmas yhteinen elektrodi, ja - eristetään sähköisesti anturin kolmas elektrodi 122 mainitusta anturin kolmannesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin kolmas kapasitanssi kolmannen sähköä johtavan elektrodin 122 ja kolmannen yhteisen elektrodin välille.6c, when measuring a third sensor capacitance - electrically connecting a first sensor electrode 120 and a second sensor electrode 121 to form a third sensor common electrode, and - electrically isolating a third sensor electrode 122 from said third sensor electrode to form a third sensor electrode capacitance between the third electrically conductive electrode 122 and the third common electrode.

Kuvassa 6c anturin kolmas elektrodi 122 on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin Vi ja muut elektrodit 120, 121 toiseen potentiaaliin V0. Anturin kolmas kapasitanssi muodostuu kolmannen elektrodin 122 ja muiden elektrodien 120 ja 121 muodostaman maatason välille.In Figure 6c, the third electrode 122 of the sensor is coupled to the first potential Vi and the other electrodes 120, 121 to the second potential V0. The third capacitance of the sensor is formed between the third electrode 122 and the ground plane formed by the other electrodes 120 and 121.

Kuvan 7a mukaisesti anturin ensimmäinen kapasitanssi olisi mahdollista myös muodostaa niin, että - eristetään sähköisesti ensimmäinen elektrodi 120 muista elektrodeista (121.122) , ja - eristetään sähköisesti toinen elektrodi 121 kolmannesta elektrodista 122, jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin 120 ja jonkin muun elektrodin (121.122) välille.7a, it is also possible to form the first capacitance of the sensor by: - electrically isolating the first electrode 120 from other electrodes (121.122), and - electrically isolating the second electrode 121 from the third electrode 122, thereby forming a first capacitance of the sensor (121.122).

Kapasitanssin mittaaminen voidaan tehdä jäljempänä kuvatulla tavalla. Vastaavalla tavalla myös muut kapasitanssi voidaan muodostaa siten, että yksi elektrodi toimii mittaavana elektrodina ja yksi vain yksi muu toimii maatasona, kuten kuvissa 7b ja 7c on havainnollistettu. Kun vain yksi muu elektrodi toimii maatasona, on yksi elektrodi kytketty ensimmäiseen potentiaaliin ja yksi muu elektrodi kytketty toiseen potentiaaliin. Muut elektrodit ovat eristetty mainituista potentiaaleista.Capacitance measurement can be done as described below. Similarly, other capacitances may also be formed such that one electrode serves as a measuring electrode and one other only serves as a ground plane, as illustrated in Figures 7b and 7c. When only one other electrode acts as a ground plane, one electrode is connected to the first potential and one other electrode is connected to the second potential. Other electrodes are isolated from said potentials.

Henkilön liikkeestä saadaan tietoa esimerkiksi mittaamalla vain anturin ensimmäinen ja kolmas kapasitanssi. Edullisesti mitataan myös anturin toinen kapasitanssi.For example, information on a person's motion can be obtained by measuring only the first and third capacitances of the sensor. Preferably, the second capacitance of the sensor is also measured.

Kuvien 6a-6c esittämässä suoritusmuodossa ensimmäinen 120, toinen 121 ja kolmas 122 sähköä johtava elektrodi ovat kukin kytkettävissä sekä ensimmäiseen että toiseen sähköiseen potentiaaliin vuorotellen. Vastaavasti kukin elektrodi on kytkettävissä sähköisesti kuhunkin muuhun elektrodiin yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Jos anturi käsittää kolme elektrodia, on kukin elektrodi on kytkettävissä sähköisesti molempiin muihin elektrodeihin, yhteen kerrallaan. Kuten kuvassa 6 ja 8 on esitetty, yksi elektrodi kerrallaan muodostaa anturin kapasitanssin, ja on siten sähköisesti eristetty muista elektrodeista. Vastaavasti kuvissa 6 ja 8 kukin elektrodi on sähköisesti eristettävissä kaikista muista elektrodeista. Jos anturi käsittää useampia elektrodeja, voi kukin elektrodi olla kytkettävissä sähköisesti ainakin yhteen muuhun elektrodiin anturin yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Edullisesti kukin elektrodi on kytkettävissä sähköisesti useaan muuhun elektrodiin anturin yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Kaksi elektrodia on sähköisesti kytkettävissä, jos niiden välille on muodostettavissa yhteys, jonka sähköinen resistanssi on pieni, esimerkiksi alle 10 Ω. Tyypillisesti sähköinen yhteys voidaan toteuttaa johtimilla, jolloin resistanssi on huomattavasti tätä pienempi. Elektrodi on sähköisesti eristettävissä, jos mainittu sähköinen yhteys on katkaistavissa. Jos sähköinen yhteys on katkaistu, on elektrodin resistanssi muihin elektro-deihin nähden suuri, esimerkiksi yli 100 Ω, sillä anturin runko 110 on edullisesti sähköä eristävää materiaalia, ja elektrodi itsessään voi käsittää eriste-kerroksen. Tyypillisesti, jos sähköinen yhteys on katkaistu, on elektrodin resistanssi muihin elektrodeihin nähden huomattavasti tätä suurempi.In the embodiment shown in Figures 6a-6c, the first electrically conductive electrode 120, second 121, and third 122 are each actuated alternately to the first and second electrical potentials. Similarly, each electrode can be electrically coupled to each of the other electrodes to form a common electrode. If the sensor comprises three electrodes, each electrode can be electrically connected to both other electrodes, one at a time. As shown in Figures 6 and 8, one electrode at a time forms the capacitance of the sensor and is thus electrically isolated from the other electrodes. 6 and 8, respectively, each electrode can be electrically isolated from all other electrodes. If the sensor comprises multiple electrodes, each electrode may be electrically coupled to at least one other electrode to form a common electrode for the sensor. Preferably, each electrode can be electrically coupled to a plurality of other electrodes to form a common electrode for the sensor. Two electrodes are electrically switchable if they can be connected with a low electrical resistance, for example less than 10 Ω. Typically, the electrical connection can be accomplished by conductors, whereby the resistance is significantly less than this. The electrode can be electrically insulated if said electrical connection can be severed. If the electrical connection is interrupted, the resistance of the electrode to other electrodes is high, for example over 100 Ω, since the sensor body 110 is preferably an electrically insulating material and the electrode itself may comprise an insulating layer. Typically, if the electrical connection is cut off, the resistance of the electrode to the other electrodes will be significantly higher.

Kuvissa 8a-8c on esitetty kuvista 6a-6c hieman poikkeava mittaustapa. Kuvat 8a ja 8b ovat identtiset kuvien 6a ja 6b kanssa. Kuvan 8c mukaisesti mitattaessa anturin kolmatta kapasitanssia, anturin kolmas elektrodi 122 on kytketty toiseen potentiaaliin V0 ja muut elektrodit 120, 121 ensimmäiseen potentiaaliin V-ι. Anturin kolmas kapasitanssi muodostuu kolmannen elektrodin 122 ja muiden elektrodien 120 ja 121 muodostaman jännitetason välille anturin kolmannen elektrodin 122 ollessa sähköisessä maatasossa.Figures 8a-8c show a measurement method slightly different from Figures 6a-6c. Figures 8a and 8b are identical to Figures 6a and 6b. 8c, when measuring the third capacitance of the sensor, the third electrode 122 of the sensor is connected to the second potential V0 and the other electrodes 120, 121 to the first potential V-ι. A third sensor capacitance is formed between the third electrode 122 and the voltage level formed by the other electrodes 120 and 121 with the third sensor electrode 122 in an electrical ground plane.

Kuvien 8a-8c esittämässä suoritusmuodossa vain ensimmäinen 120 ja toinen 121 sähköäjohtava elektrodi ovat kumpikin kytkettävissä sekä ensimmäiseen että toiseen sähköiseen potentiaaliin vuorotellen. Kolmas elektrodi 122 on kytketty vain toiseen potentiaaliin V0.In the embodiment shown in Figs. 8a-8c, only the first electrically conductive electrode 120 and the second electrode 121 are each connected to both the first and second electrical potentials alternately. The third electrode 122 is connected only to the second potential V0.

Kuvassa 9a on lisäksi havainnollistettu anturin ensimmäisen kapasitanssin mittausta, kun anturi käsittää kymmenen elektrodia. Kuvan 9a mukaisesti mitattaessa anturin ensimmäistä kapasitanssia, anturin ensimmäinen elektrodi 120 on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin Vi ja muut elektrodit 121, 122, ..., 129 toiseen potentiaaliin Vo. Mainitut muut elektrodit 121 - 129 muodostavat tällöin anturin ensimmäisen yhteisen elektrodin. Toinen potentiaali V0 voi olla esimerkiksi maataso. Tällöin anturin ensimmäinen kapasitanssi muodostuu ensimmäisen elektrodin 120 ja muiden elektrodien 121 - 129 muodostaman maatason välille. Kuvassa on lisäksi esitetty anturin ensimmäisen kapasitanssin latauksen etuvastus R-ι, jonka kautta mitattava elektrodi on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin. Lisäksi on esitetty jännite lähde, jonka yli vallitsee jännite-ero V. Tällöin ensimmäinen potentiaali on juuri V:n verran suurempi kuin toinen potentiaalin: Vi=V0+V. Kytkimellä Si voidaan virtapiiri sulkea, jolloin anturin kapasitanssi latautuu. Kuvassa 9a on esitetty lisäksi jännitemittari anturin ensimmäisen kapasitanssin yli vaikuttavan jännitteen Vs mittaamiseksi. Muita mittauksessa mahdollisesti käytettäviä komponentteja on esitetty tarkemmin kuvassa 10.Figure 9a further illustrates the measurement of the first capacitance of a sensor when the sensor comprises ten electrodes. 9a, when measuring the first capacitance of the sensor, the first electrode 120 of the sensor is coupled to the first potential Vi and the other electrodes 121, 122, ..., 129 to the second potential Vo. Said other electrodes 121 - 129 then constitute the first common electrode of the sensor. The other potential V0 may be, for example, a ground plane. The first capacitance of the sensor is then formed between the first electrode 120 and the ground plane formed by the other electrodes 121-129. The figure further shows the front resistance R-ι of the first capacitance charge of the sensor, through which the electrode to be measured is connected to the first potential. In addition, a voltage source over which the voltage difference V exists is shown. In this case, the first potential is just V greater than the second potential: Vi = V0 + V. Switch Si can be used to close the circuit and charge the capacitance of the sensor. Fig. 9a further shows a voltage meter for measuring the voltage Vs acting over the first capacitance of the sensor. Other components that may be used in the measurement are detailed in Figure 10.

Kuvassa 9b on vielä havainnollistettu kuvan 9a mukaisen anturin toisen kapasitanssin mittausta. Kuvan 9b mukaisesti mitattaessa anturin toista kapasitanssia, anturin toinen elektrodi 121 on kytketty ensimmäiseen potentiaaliin Vi ja muut elektrodit 120, 122, 123, 124..., 129 toiseen potentiaaliin Vo. Mainitut muut elektrodit 120, 122 - 129 muodostavat tällöin anturin toisen yhteisen elektrodin. Toinen potentiaali voi olla esimerkiksi maataso. Tällöin anturin toinen kapasitanssi muodostuu toisen elektrodin 121 ja muiden elektrodien 120 ja 122 - 129 muodostaman maatason välille. Kuvassa 9b on esitetty lisäksi jännitemittari anturin toisen kapasitanssin yli vaikuttavan jännitteen Vs mittaamiseksi. Eräässä suoritusmuodossa yhteinen elektrodi muodostetaan kytkemällä vain kaksi elektrodia sähköisesti yhteen. Viitaten kuvaan 9b, anturin toisen yhteisen elektrodin voivat muodostaa esimerkiksi anturin toista elektrodia 121 lähimmäiset elektrodit 120 ja 122.Fig. 9b further illustrates the measurement of the second capacitance of the sensor of Fig. 9a. 9b, when measuring the second capacitance of the sensor, the second electrode 121 of the sensor is coupled to the first potential Vi and the other electrodes 120, 122, 123, 124 ..., 129 to the second potential Vo. Said other electrodes 120, 122-129 then constitute the second common electrode of the sensor. Another potential may be, for example, the ground plane. Hereby, the second capacitance of the sensor is formed between the second electrode 121 and the ground plane formed by the other electrodes 120 and 122-129. Figure 9b further shows a voltage meter for measuring the voltage Vs acting over the second capacitance of the sensor. In one embodiment, the common electrode is formed by electrically connecting only two electrodes. Referring to Figure 9b, the second common electrode of the sensor may be formed, for example, by electrodes 120 and 122 closest to the second electrode 121 of the sensor.

Anturin kapasitanssi voidaan mitata tunnetuilla tekniikoilla. Kapasitanssi voidaan määrittää esimerkiksi anturin yli olevan jännitteen nousuajasta, kun anturia ladataan tunnetulla jännitteellä käyttäen tunnettua etuvastusta. Tällainen piiri on esitetty kuvissa 9a, 9b ja 10. Kuvissa 9a, 9b ja 10 on esitetty jännitelähde, joka muodostaa ylitseen jännitteen V. Jännitemittari mittaa jännitettä Vs kondensaattorin yli, jonka kondensaattorin kapasitanssia on merkitty kirjaimella C. On selvää, että kondensaattorin kapasitanssi C on juuri edellä kuvattu jokin anturin 100 kapasitanssi. Tämän korostamiseksi kondensaattorin ensimmäinen elektrodi on kuvassa 10 merkitty anturin ensimmäiseksi elektrodiksi 120 ja kondensaattorin toinen elektrodi on merkitty anturin muiksi elektrodeiksi 121, 122, ... . Edellä kuvatulla tavalla mainitut muut elektrodit käsittävät ainakin jokin muun anturin elektrodin, esimerkiksi toisen 121 tai kolmannen 122 elektrodin. Edullisesti muista elektrodeista muodostetaan yhteinen elektrodi, jolloin mainitut muut elektrodit käsittävät kaksi tai useampia elektrodeja.The capacitance of the sensor can be measured by known techniques. The capacitance can be determined, for example, from the rise time of the voltage across the sensor when the sensor is charged at a known voltage using a known forward resistor. Such a circuit is illustrated in Figures 9a, 9b and 10. Figures 9a, 9b and 10 show a voltage source which provides a voltage over V. The voltage meter measures a voltage Vs across a capacitor whose capacitor is denoted by C. It is clear that capacitor C is just one of the capacitances of the sensor 100 described above. To emphasize this, the first electrode of the capacitor is marked in Figure 10 as the first electrode 120 of the sensor and the second electrode of the capacitor is designated as the other electrodes 121, 122, ... of the sensor. As mentioned above, said other electrodes comprise at least one other sensor electrode, for example a second 121 or a third 122 electrode. Preferably, the other electrodes are formed into a common electrode, wherein said other electrodes comprise two or more electrodes.

Kuvassa 10 esitetyn kytkimen S2 avulla kondensaattorin varaus voidaan purkaa purkuvastuksen R2 läpi. Jännitelähteen avulla kondensaattoria voidaan varata, mikäli kondensaattorin yli oleva jännite on pienempi kuin jännitelähteen jännite, ja mikäli kytkin S1 on suljettu ja kytkin S2 avoin. Lataaminen on tietyin edellytyksin mahdollista myös kytkimen S2 ollessa suljettu. Kun tyhjää kondensaattoria varataan, nousee kondensaattorin jännite tunnetusti kohti jännitelähteen jännitettä siten, että jännite-ero pienenee eksponentiaalisesti ajan suhteen. Tunnetusti Vs=V0(1-exp(-t/RiC)), missä t on aika ja R1 latauksen etuvastus (kuva 10). Mittaamalla jännitettä Vs ajan funktiona voidaan kapasitanssi C määrittää mainitusta yhtälöstä.By means of the switch S2 shown in Fig. 10, the capacitor can be discharged through a discharge resistor R2. By means of a voltage source, the capacitor can be charged if the voltage across the capacitor is less than the voltage of the voltage source, and if switch S1 is closed and switch S2 is open. Charging is possible under certain conditions even when switch S2 is closed. When an empty capacitor is charged, it is known that the voltage of the capacitor rises towards the voltage of the voltage source so that the voltage difference decreases exponentially with time. Known as Vs = V0 (1-exp (-t / RiC)), where t is the time and R1 is the charge resistance (Figure 10). By measuring the voltage Vs as a function of time, the capacitance C can be determined from said equation.

Tunnetusti kapasitanssi voidaan määrittää myös sarja- tai rinnakkaisreso-nanssipiirin värähdystaajuudesta. Sarjaresonanssipiirissä anturin kapasitanssin kanssa sarjaan kytketään induktanssi (kela). Sarjaresonanssipiirin väräh-dystaajuus on kääntäen verrannollinen induktanssin ja kapasitanssin tulon neliöjuureen. Rinnakkaisresonanssipiirissä anturin kapasitanssin kanssa rinnan kytketään induktanssi (kela). Myös rinnakkaisresonanssipiirin värähdys-taajuus on kääntäen verrannollinen induktanssin ja kapasitanssin tulon neliöjuureen. Piirissä mahdollisesti olevat resistanssit vaikuttavat värähdystaa-juuteen.As is known, capacitance can also be determined from the oscillation frequency of a series or parallel resonance circuit. In a series resonant circuit, the inductance (coil) is connected in series with the capacitance of the sensor. The oscillation frequency of the serial resonant circuit is inversely proportional to the square root of the product of inductance and capacitance. In a parallel resonance circuit, an inductance (coil) is coupled in parallel with the capacitance of the sensor. Also, the oscillation frequency of the parallel resonant circuit is inversely proportional to the square root of the product of inductance and capacitance. Any resistance in the circuit affects the frequency of the vibration.

On selvää, että samoja menetelmiä voidaan käyttää anturin useiden kapasitanssien mittaamiseen, esimerkiksi anturin 100 kunkin kapasitanssin mittaamiseen.Obviously, the same methods can be used to measure multiple capacitances of a sensor, for example, measuring each capacitance of sensor 100.

Eräässä esimerkissä latauksen etuvastuksena R1 käytettiin vastusta, jonka arvo oli R1 = 10 ΜΩ. Jännitelähteen jännite oli 3 V. Anturi oli järjestetty pe-tauspatjaan, ja elektrodit olivat noin 180 cm pitkiä johtimia, poikkileikkaukseltaan oleellisesti ympyrän muotoisia, ja poikkileikkauksen halkaisijan ollessa noin 0,5 mm. Petauspatjaan oli järjestetty 7 elektrodia, joiden välinen etäisyys oli noin 10 cm. Anturin kapasitanssit mitattiin kapasitanssin jännitteen nousuajasta. Nousuaika määritettiin ajaksi, jossa ajassa kapasitanssin yli vaikuttava jännite nousi noin välille 60 % - 70 % jännitelähteen jännitteestä. Tällöin kunkin kapasitanssin mittausajaksi muodostui noin 250 ps, kun pe-tauspatjan päällä ei ollut henkilöä (pieni kapasitanssi). Kapasitanssin mittausajaksi muodostui noin 350 ps - 450 ps, kun petauspatjan päällä oli hen- kilo (suuri kapasitanssi). Mittaustarkkuuden parantamiseksi kukin anturin kapasitanssi mitattiin useita kertoja, ja mittaustuloksena ilmoitettiin näiden keskiarvo. Purkuvastukseksi R2 valittiin R2 = 10 kQ. Tällöin kondensaattorin purkaminen kesti noin yhden tuhannesosan sen latausajasta.In one example, a resistor having a value of R1 = 10 et was used as a loading resistor R1. The voltage of the voltage source was 3 V. The sensor was arranged in a stop mattress, and the electrodes were approximately 180 cm long, having a substantially circular cross-section and a diameter of about 0.5 mm. The pad had 7 electrodes spaced about 10 cm apart. The capacitances of the sensor were measured from the rise time of the capacitance voltage. The rise time was defined as the time over which the voltage across the capacitance increased to about 60% to 70% of the voltage of the voltage source. Here, the measurement time for each capacitance was about 250 ps when there was no person on top of the recovery mattress (low capacitance). The capacitance measurement time was about 350 ps to 450 ps when the pad was on a person (high capacitance). In order to improve the measurement accuracy, each sensor capacitance was measured several times, and the average of these was reported. The discharge resistance R2 was selected as R2 = 10 kQ. In this case, the discharge of the capacitor took approximately one thousandth of its charge time.

Viitaten kuvaan 11, edullisesti anturi 100 (kuten petauspatja) käsittää myös mittausyksikön 460. Mittausyksikkö 460 käsittää mittauselektroniikan, ja mittausyksikkö 460 on järjestetty mittaamaan anturin kapasitanssit. Mittaus-yksikkö 460 on sähköisesti kytketty muuhun anturiin 100 kaapelilla 462, joka voi käsittää useita yksittäisiä johtimia, esimerkiksi yhden johtimen kullekin elektrodille 120-129. Kaapeli 462 voi olla kytketty anturiin esimerkiksi liittimen 420 avulla, tai kaapeli 462 voi olla kytketty suoraan elektrodeihin. On myös mahdollista, että elektrodin 120-129 jatkuvat suoraan mittausyksikölle 460, jolloin erillistä kaapelia 462 ei tarvita.Referring to Figure 11, preferably the sensor 100 (such as a pad) also comprises a measuring unit 460. The measuring unit 460 comprises measuring electronics, and the measuring unit 460 is arranged to measure the capacitances of the sensor. The measuring unit 460 is electrically connected to the other sensor 100 by a cable 462, which may comprise a plurality of individual conductors, for example one conductor for each electrode 120-129. Cable 462 may be connected to the sensor, for example, by means of connector 420, or cable 462 may be directly connected to the electrodes. It is also possible that the electrode 120-129 extends directly to the measuring unit 460, whereby a separate cable 462 is not required.

Mittausyksikkö 460 on järjestetty mittaamaan anturin 100 kapasitanssit. Eräässä suoritusmuodossa mittausyksikkö 460 on järjestetty mittaamaan anturin 100 kutakin elektrodia vastaava kapasitanssi, jolloin mitattavia anturin kapasitansseja on yhtä monta kuin elektrodeja. Mittausyksikkö 460 on järjestetty mittaamaan anturin 100 kapasitanssit esimerkiksi jollakin edellä kuvatulla tavalla. Viitaten kuviin 6a-6c, mittausyksikkö on eräässä suoritusmuodossa järjestetty - kytkemään anturin toinen sähköä johtava elektrodi 121 ja anturin kolmas sähköäjohtava elektrodi 122 sähköisesti yhteen, - eristämään sähköisesti anturin ensimmäinen elektrodi 120 anturin muista elektrodeista, jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin 120 ja muiden elektrodien välille, - mittaamaan mainittu ensimmäinen kapasitanssi, - kytkemään anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi 120 ja anturin toinen sähköäjohtava elektrodi 121 sähköisesti yhteen, - eristämään sähköisesti kolmas elektrodi 122 anturin muista elektrodeista, jolloin muodostuu anturin kolmas kapasitanssi kolmannen sähköä johtavan elektrodin 122 ja muiden elektrodien välille, ja - mittaamaan mainittu kolmas kapasitanssi.The measuring unit 460 is arranged to measure the capacitances of the sensor 100. In one embodiment, the measuring unit 460 is arranged to measure the capacitance corresponding to each electrode of the sensor 100, whereby the capacitances of the sensor to be measured are as many as the electrodes. The measuring unit 460 is arranged to measure the capacitances of the sensor 100, for example in one of the ways described above. Referring to Figures 6a-6c, the measuring unit is in one embodiment arranged to: - electrically connect a second sensor electrode 121 and a third sensor electrode 122 electrically, - electrically isolate the first sensor electrode 120 from other sensor electrodes 120 to form a first sensor capacitance electrode 120 and between the other electrodes, - to measure said first capacitance, - to electrically connect the first electrode conductor 120 of the sensor and the second electrode conductive sensor 121, - electrically isolate the third electrode 122 from other electrodes of the sensor, forming a third capacitance of the third electrode 122 and other electrodes and - measuring said third capacitance.

Mittausyksikkö 460 voi olla järjestetty mittaamaan anturin muut kapasitanssit vastaavalla tavalla. Mittausyksikkö 460 voi käsittää mikrokontrollerin, joka on järjestetty suorittamaan mainitut sähköiset kytkemiset ja eristämiset.The measuring unit 460 may be arranged to measure the other capacitances of the sensor in a similar manner. The measuring unit 460 may comprise a microcontroller arranged to perform said electrical connections and isolations.

Viitaten kuviin 7a-7c, mittausyksikkö on eräässä suoritusmuodossa järjestetty - eristämään sähköisesti anturin kolmas elektrodi 122 anturin muista elektrodeista, - eristämään sähköisesti anturin ensimmäinen elektrodi 120 anturin muista elektrodeista, jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin 120 ja toisen sähköä johtavan elektrodin 121 välille, - mittaamaan mainittu ensimmäinen kapasitanssi, - eristämään sähköisesti anturin ensimmäinen elektrodi 120 anturin muista elektrodeista, - eristämään sähköisesti kolmas elektrodi 122 anturin muista elektrodeista, jolloin muodostuu anturin kolmas kapasitanssi kolmannen sähköä johtavan elektrodin 122 ja toisen sähköä johtavan elektrodin 121 välille ja - mittaamaan mainittu kolmas kapasitanssi.Referring to Figures 7a-7c, the measuring unit is in one embodiment arranged to: - electrically isolate the third sensor electrode 122 from other sensor electrodes, - electrically isolate the first sensor electrode 120 from other sensor electrodes, thereby forming a first sensor capacitance between the first electrically conductive electrode 120 - electrically isolating the first sensor electrode 120 from the other electrodes of the sensor - electrically isolating the third electrode 122 from the other electrodes of the sensor, forming a third sensor capacitance between the third electrically conductive electrode 122 and the second electrically conductive electrode 121, and capacitance.

Mittausyksikkö 460 voi olla lisäksi järjestetty suorittamaan ainakin yksi seu-raavista: - näyttämään anturin 100 kapasitanssien mittausarvot, - tallentamaan anturin 100 kapasitanssien mittausarvot muistiin, - lähettämään anturin 100 kapasitanssien mittausarvot langallisesti tai langattomasti, - muodostamaan aktiviteettiarvon anturin 100 kapasitanssien mittaus-arvojen avulla, - näyttämään mainitun aktiviteettiarvon, - tallentamaan mainitun aktiviteettiarvon ja - lähettämään mainitun aktiviteettiarvon langallisesti tai langattomasti.The measuring unit 460 may further be configured to perform at least one of the following: - display the measurement values of the capacitances of the sensor 100, - store the measurement values of the capacitances of the sensor 100, wirelessly or wirelessly, - generate the activity values, displaying said activity value, - storing said activity value, and - transmitting said activity value wirelessly or wirelessly.

Edellä mainittu muisti voi olla esimerkiksi muistikortti. Muistikortti voi olla irrotettavissa mittausyksiköstä 460 mittausarvojen siirtämiseksi esimerkiksi tietokoneelle. Mittausarvot ja/tai aktiviteettiarvo voidaan lähettää esimerkiksi tietokoneelle, matkapuhelimeen, valvontajärjestelmälle tai kodin ohjausyksikölle. Valvontajärjestelmä voi tallentaa tiedot esimerkiksi potilastietokantaan. Kodin ohjausyksikkö voi käynnistää tietojen perusteella muita toimintoja tai laitteita, kuten kahvinkeittimen, television tai tietokoneen.The aforementioned memory may be, for example, a memory card. The memory card may be removable from the measuring unit 460 for transferring measurement values to, for example, a computer. Measured values and / or activity values can be sent to, for example, a computer, a mobile phone, a monitoring system or a home control unit. The monitoring system may, for example, store the data in a patient database. The home control unit can use information to initiate other functions or devices, such as a coffee machine, television, or computer.

Eräässä suoritusmuodossa mittausyksikkö 460 on järjestetty muodostamaan aktiviteettiarvon anturin 100 kapasitanssien mittausarvojen avulla ja näyttämään mainitun aktiviteettiarvon sytyttämällä mainittua aktiviteettiarvoa vastaava valonlähde. Esimerkiksi vihreää valoa lähettävä valonlähde 467 (kuva 11) voidaan sytyttää silloin, kun aktiviteettitaso on ollut matala, jolloin henkilö on oletettavasti nukkunut hyvin. Vastaavasti punainen valolähde 465 voidaan sytyttää, kun aktiviteettitaso on ollut korkea, jolloin henkilö on oletettavasti nukkunut huonosti. Näiden välinen aktiviteettiarvo voidaan esittää esimerkiksi sytyttämällä keltaista valoa lähettävä valonlähde 466. Mittausyksikköä voidaan ohjata esimerkiksi painonapin 464 avulla.In one embodiment, the measurement unit 460 is arranged to generate an activity value by measuring the capacitances of the sensor 100 and display said activity value by switching on a light source corresponding to said activity value. For example, a light source 467 emitting green light (Figure 11) can be lit when the activity level is low, and the person is expected to have slept well. Similarly, the red light source 465 can be lit when the activity level has been high, at which point the person is supposed to have slept poorly. The activity value between these can be represented, for example, by turning on a yellow light emitting light source 466. The unit of measurement can be controlled, for example, by a push button 464.

On selvää, että mittausyksikkö 464 voi käsittää myös muun laisia hallinta-laitteita kuten katkaisimia ja useampia painonappeja. On myös selvää, että mittausyksikkö 464 voi käsittää toisenlaisen näytön, jolla mittausarvoja ja/tai aktiviteettitasoa voidaan esittää käyttäjälle. Mittausyksikkö 464 toimii sähkövirralla. Tarvittava sähkö voidaan saada esimerkiksi yhdestä tai useammasta paristosta, akusta tai tehokkaasta kondensaattorista, tai esimerkiksi sähköverkosta suoraan tai muuntajan avulla.It is understood that the measuring unit 464 may also comprise other types of control devices such as switches and a plurality of push buttons. It will also be understood that the measurement unit 464 may comprise a different display for displaying the measurement values and / or activity level to the user. The measuring unit 464 operates on an electric current. The required electricity can be obtained, for example, from one or more batteries, accumulators or a powerful capacitor, or, for example, directly from the mains or through a transformer.

Kuvissa esitetyissä suoritusmuodoissa elektrodit on numeroitu sijainnin mukaisessa järjestyksessä. On selvää, että elektrodit voidaan numeroida myös muulla tavalla.In the embodiments shown in the figures, the electrodes are numbered in order of location. Obviously, the electrodes can be numbered in other ways as well.

Esitettyä mittausmenetelmää voidaan käyttää myös yleisemmin kapasitanssien mittaamiseksi ainakin kolmen elektrodin avulla. Nämä kolme elektrodia voivat olla järjestetty anturiin, joka käsittää lisäksi rungon, esimerkiksi rungon, joka käsittää kangasta. Mittausmenetelmää voidaan kuitenkin soveltaa myös tapauksessa, jossa käytettävissä on ainakin kolme irrallista sähköä johtavaa elektrodia.The measuring method shown may also be used more generally to measure capacitances by means of at least three electrodes. These three electrodes may be arranged on a sensor which further comprises a body, for example a body comprising a fabric. However, the measurement method can also be applied in the case where at least three loose electrically conductive electrodes are available.

Viitaten kuviin 6a-9b, menetelmässä voidaan käyttää ainakin yhtä elektrodia mitattavasta kapasitanssista riippuen joko maapotentiaalin elektrodina tai mittaavan potentiaalin elektrodina. Menetelmän eräässä suoritusmuodossa mainittua ainakin yhtä elektrodia voidaan lisäksi käyttää kelluvan potentiaalin elektrodina. Tässä kelluvan potentiaalin elektrodilla tarkoitetaan elektrodia, joka (i) on sähköisesti eristetty elektrodeista (tai elektrodista), jotka on kytketty sähköisesti maapotentiaaliin ja (ii) on sähköisesti eristetty elektrodeista (tai elektrodista), jotka on kytketty sähköisesti mittaavaan potentiaaliin.Referring to Figures 6a-9b, the method may use at least one electrode, depending on the capacitance to be measured, either as a ground potential electrode or as a measuring potential electrode. In one embodiment of the method, the at least one electrode may further be used as a floating potential electrode. As used herein, a floating potential electrode is defined as an electrode (i) electrically isolated from electrodes (or electrode) which is electrically connected to ground potential and (ii) electrically isolated from electrodes (or electrode) which is connected to electrically measuring potential.

Viitaten kuviin 6a-9b, menetelmässä voidaan sähköisesti eristää eräs elektrodi muista elektrodista. Lisäksi voidaan kytkeä ainakin kaksi mainituista muista elektrodeista sähköisesti yhteen yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Lisäksi voidaan määrittää mainitun erään elektrodin ja mainitun yhteisen elektrodin välinen kapasitanssi.Referring to Figures 6a-9b, the method may electrically isolate an electrode from another electrode. In addition, at least two of said other electrodes may be electrically connected to form a common electrode. Further, the capacitance between said one electrode and said common electrode can be determined.

Viitaten kuviin 6a-9b, menetelmässä voidaan sähköisesti eristää yksi elektrodi muista elektrodeista. Lisäksi voidaan kytkeä sähköisesti yhteen kaikki elektrodit lukuun ottamatta mainittua yhtä elektrodia yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Lisäksi voidaan määrittää mainitun yhden elektrodin ja mainitun yhteisen elektrodin välinen kapasitanssi.Referring to Figures 6a-9b, the method may electrically isolate one electrode from the other electrodes. In addition, all but one of the electrodes may be electrically connected to form a common electrode. Further, the capacitance between said one electrode and said common electrode can be determined.

Eräässä suoritusmuodossa ainakin kaksi elektrodia kytketään sähköisesti yhteen, ja jäljelle jäävä kolmas elektrodi eristetään sähköisesti näistä, jolloin muodostuu eräs rakenteen kapasitanssi. Tämä kapasitanssi voidaan mitata jollakin tunnetulla tekniikalla. Vaihtamalla johtimien kytkentää, kuten kuvien yhteydessä 6-9 yhteydessä on todettu, voidaan mitata rakenteen muut kapasitanssit. Mitattujen kapasitanssien arvoista voidaan tehdä päätelmiä minkä tahansa kappaleen, kuten esimerkiksi ihmisen, liikkeestä elektrodien läheisyydessä. Menetelmä soveltuu luonnollisesti käytettäväksi myös kuvien 1-5 yhteydessä esitettyjen anturirakenteiden yhteydessä. Menetelmän etuna on, että erillistä maaelektrodia ei tarvita, koska ainakin yksi muu elektrodi voi toimia maaelektrodina. Lisäksi menetelmän etuna on tarkempi paikkaherk-kyys, sillä kapasitanssit voidaan mitata kultakin elektrodilta sen sijaan, että osa toimisi kiinteästi maatasona. Vielä lisäksi menetelmän etuna on parempi herkkyys, sillä usean elektrodin muodostama yhteinen elektrodi on kooltaan suurempi kuin yksi elektrodi, jolloin sellaisen anturin kapasitanssi, johon on järjestetty yhteinen elektrodi, on suurempi kuin sellaisen anturin, jossa kapasitanssina toimii vain elektrodipari.In one embodiment, at least two electrodes are electrically coupled together, and the remaining third electrode is electrically isolated from these to form a capacitance of the structure. This capacitance can be measured by any known technique. By changing the conductor wiring, as noted in Figures 6-9, other capacitances of the structure can be measured. The measured capacitance values can be inferred from the movement of any object, such as a human, near the electrodes. Naturally, the method is also applicable to the sensor structures shown in Figures 1-5. An advantage of the method is that no separate ground electrode is needed, since at least one other electrode can act as a ground electrode. In addition, the method has the advantage of providing more precise location sensitivity, since capacitances can be measured at each electrode instead of being a fixed ground plane. Still further, the method has the advantage of improved sensitivity because the common electrode formed by the plurality of electrodes is larger than one electrode, whereby the capacitance of a sensor provided with a common electrode is greater than that of a sensor in which only a pair of electrodes acts as a capacitance.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa käytetään neljää elektrodia. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa käytetään viittä elektrodia. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa käytetään kuutta elektrodia. Kuten edellä on esitetty, eräissä muissa suoritusmuodoissa voidaan käyttää esimerkiksi kolmea, seitsemää tai kymmentä elektrodia.In one embodiment of the invention, four electrodes are used. In one embodiment of the invention, five electrodes are used. In one embodiment of the invention, six electrodes are used. As discussed above, in some other embodiments, for example, three, seven, or ten electrodes may be used.

Eräissä suoritusmuodoissa ainakin yksi elektrodi eristetään sähköisesti muista elektrodeista. Lisäksi ainakin kaksi muuta elektrodia kytketään sähköisesti yhteen anturin yhteisen elektrodin muodostamiseksi. Tällöin muodostuu anturin kapasitanssi mainitun yhden elektrodin ja mainitun anturin yhteisen elektrodin välille. Mainittu anturin kapasitanssi voidaan mitata jollakin tunnetulla tekniikalla. Vaihtamalla sitä, mikä elektrodi eristetään sähköisesti muista elektrodeista, voidaan mitata kutakin elektrodia vastaava anturin kapasitanssi suhteessa ainakin kahden muun elektrodin muodostamaan yhteiseen anturiin. Riippuen elektrodien määrästä, jäljellejäävät elektrodit eristetään sähköisesti mainitusta yhdestä elektrodista ja mainitusta yhteisestä elektrodista.In some embodiments, at least one electrode is electrically isolated from the other electrodes. In addition, at least two other electrodes are electrically connected together to form a common electrode for the sensor. Thereby a capacitance of the sensor is formed between said one electrode and the common electrode of said sensor. Said sensor capacitance can be measured by any known technique. By changing which electrode is electrically isolated from the other electrodes, the capacitance of the sensor corresponding to each electrode can be measured relative to a common sensor formed by at least two other electrodes. Depending on the number of electrodes, the remaining electrodes are electrically isolated from said one electrode and said common electrode.

Eräässä suoritusmuodossa elektrodeja on kolme. Tällöin voidaan yksi elektrodi kytkeä ensimmäiseen potentiaaliin ja kaksi elektrodia toiseen potentiaaliin kapasitanssin mittaamiseksi. Esimerkiksi elektrodit voivat olla rinnakkain. Mitattaessa anturin keskimmäistä elektrodia vastaavaa kapasitanssia, voidaan reunimmaiset kytkeä yhteiseksi elektrodiksi ja eristää keskimmäinen elektrodi tästä yhteisestä elektrodista (kuvat 6b ja 8b).In one embodiment, there are three electrodes. Hereby one electrode can be connected to the first potential and two electrodes to the second potential for measuring capacitance. For example, the electrodes may be parallel. When measuring the capacitance corresponding to the middle electrode of the sensor, the outermost ones can be connected to a common electrode and the middle electrode isolated from this common electrode (Figures 6b and 8b).

Mitattaessa reunimmaisia elektrodeja vastaavia kapasitansseja, voidaan muista elektrodeista muodostaa yhteinen elektrodi (kuvat 6a, 6c, 8a ja 8c). Vaihtoehtoisesti mitattaessa reunimmaisia elektrodeja vastaavia kapasitansseja, voidaan mitata reunimmaisen elektrodin kapasitanssi suhteessa vain yhteen muuhun elektrodiin. Tällöin voidaan mitata kapasitanssi suhteessa esimerkiksi viereiseen elektrodiin (kuvat 7a ja 7c). Edullisesti mitataan kolme kapasitanssia, yksi kapasitanssi vastaten kutakin elektrodia.When measuring the capacitances corresponding to the outermost electrodes, a common electrode can be formed from the other electrodes (Figures 6a, 6c, 8a and 8c). Alternatively, when measuring capacitances corresponding to the outermost electrodes, the capacitance of the outermost electrode relative to only one other electrode can be measured. Here, capacitance relative to, for example, the adjacent electrode can be measured (Figures 7a and 7c). Preferably, three capacitances are measured, one capacitance corresponding to each electrode.

Eräässä suoritusmuodossa elektrodeja on neljä. Tällöin voidaan yksi elektrodi kytkeä ensimmäiseen potentiaaliin ja kaksi elektrodia toiseen potentiaaliin. Jäljelle jäävä neljäs elektrodi voidaan joko kytkeä mainittuun toiseen potentiaaliin suuremman yhteisen elektrodin muodostamiseksi tai sähköisesti eristää sekä ensimmäisestä että toisesta potentiaalista. Muodostuva anturin kapasitanssi voidaan mitata. Jos elektrodit sijaitsevat rinnakkain, edullisesti mainittu yksi elektrodi jää mainitun kahden elektrodin väliin. Elektrodirivin reunalla tämä ei kuitenkaan ole mahdollista. Reunimmaista elektrodia vastaavaa kapasitanssia mitattaessa ei välttämättä muodosteta yhteistä elektrodia useasta elektrodista. Muodostuvat anturin kapasitanssit voidaan mitata vaihtamalla sitä, mikä yksi elektrodi kytketään ensimmäiseen potentiaaliin. Mikäli yhteinen elektrodi muodostetaan useasta elektrodista kytkemällä ne sähköisesti yhteen, jää mainittu yksi elektrodi edullisesti kahden sellaisen elektrodin väliin, jotka kuuluvat yhteiseen elektrodiin. Edullisesti mitataan yhteensä neljä kapasitanssia, yksi kapasitanssi vastaten kutakin elektrodia.In one embodiment, there are four electrodes. Then one electrode can be connected to the first potential and two electrodes to the second potential. The remaining fourth electrode can either be coupled to said second potential to form a larger common electrode or electrically isolated from both the first and second potentials. The resulting capacitance of the sensor can be measured. If the electrodes are co-located, preferably one of said electrodes is between said two electrodes. However, this is not possible at the edge of the electrode array. When measuring the capacitance corresponding to the outermost electrode, a common electrode may not be formed from multiple electrodes. The resulting capacitances of the sensor can be measured by changing which one electrode is connected to the first potential. If a common electrode is formed from a plurality of electrodes by electrically bonding them, said one electrode is preferably trapped between two electrodes belonging to the common electrode. Preferably, a total of four capacitances are measured, one capacitance corresponding to each electrode.

Eräässä suoritusmuodossa elektrodeja on viisi. Tällöin voidaan yksi elektrodi kytkeä ensimmäiseen potentiaaliin ja kaksi elektrodia toiseen potentiaaliin. Jäljelle jäävä neljäs elektrodi voidaan joko kytkeä mainittuun toiseen potentiaaliin tai sähköisesti eristää sekä ensimmäisestä että toisesta potentiaalista. Jäljelle jäävä viides elektrodi voidaan joko kytkeä mainittuun toiseen potentiaaliin tai sähköisesti eristää sekä ensimmäisestä että toisesta potentiaalista. Muodostuva anturin kapasitanssi voidaan mitata. Jos elektrodit sijaitsevat rinnakkain, edullisesti mainittu yksi elektrodi jää mainitun kahden elektrodin väliin. Elektrodirivin reunalla tämä ei kuitenkaan ole mahdollista. Reunimmaista elektrodia vastaavaa kapasitanssia mitattaessa ei välttämättä muodosteta yhteistä elektrodia useasta elektrodista. Muodostuvat anturin kapasitanssit voidaan mitata vaihtamalla sitä, mikä yksi elektrodi kytketään ensimmäiseen potentiaaliin. Mikäli yhteinen elektrodi muodostetaan useasta elektrodista kytkemällä ne sähköisesti yhteen, jää mainittu yksi elektrodi edullisesti kahden sellaisen elektrodin väliin, jotka kuuluvat yhteiseen elektrodiin. Edullisesti mitataan yhteensä viisi kapasitanssia, yksi kapasitanssi vastaten kutakin elektrodia.In one embodiment, there are five electrodes. Then one electrode can be connected to the first potential and two electrodes to the second potential. The remaining fourth electrode can either be connected to said second potential or electrically isolated from both the first and second potentials. The remaining Fifth electrode can either be connected to said second potential or electrically isolated from both the first and second potentials. The resulting capacitance of the sensor can be measured. If the electrodes are co-located, preferably one of said electrodes is between said two electrodes. However, this is not possible at the edge of the electrode array. When measuring the capacitance corresponding to the outermost electrode, a common electrode may not be formed from multiple electrodes. The resulting capacitances of the sensor can be measured by changing which one electrode is connected to the first potential. If a common electrode is formed from a plurality of electrodes by electrically bonding them, said one electrode is preferably trapped between two electrodes belonging to the common electrode. Preferably, a total of five capacitances are measured, one capacitance corresponding to each electrode.

Eräässä suoritusmuodossa on useita elektrodeja. Tällöin voidaan yksi elektrodi kytkeä ensimmäiseen potentiaaliin ja kaksi elektrodia toiseen potentiaaliin. Jäljelle jäävät elektrodit voidaan kukin yksitellen joko kytkeä mainittuun toiseen potentiaaliin tai sähköisesti eristää sekä ensimmäisestä että toisesta potentiaalista. Muodostuva anturin kapasitanssi voidaan mitata. Muodostuvat anturin kapasitanssit voidaan mitata vaihtamalla sitä, mikä yksi elektrodi kytketään ensimmäiseen potentiaaliin. Jos elektrodit sijaitsevat rinnakkain, edullisesti mainittu yksi elektrodi jää mainitun kahden elektrodin väliin. Elektrodirivin reunalla tämä ei kuitenkaan ole mahdollista. Mikäli yhteinen elektrodi muodostetaan useasta elektrodista kytkemällä ne sähköisesti yhteen, jää mainittu yksi elektrodi edullisesti kahden sellaisen elektrodin väliin, jotka kuuluvat yhteiseen elektrodiin. Edullisesti mitataan yhteensä kunkin elektrodin kapasitanssi suhteessa ainakin yhteen muuhun elektrodiin. Edullisesti mitataan ainakin jonkin elektrodin kapasitanssi suhteessa yhteen yhteiseen elektrodiin, joka mainittu elektrodi on sähköisesti eristetty mainitusta yhteisestä elektrodista, ja joka yhteinen elektrodi on muodostettu kytkemällä ainakin kaksi elektrodia sähköisesti yhteen.In one embodiment, a plurality of electrodes are provided. Then one electrode can be connected to the first potential and two electrodes to the second potential. The remaining electrodes may each be individually connected to said second potential or electrically isolated from both the first and second potentials. The resulting capacitance of the sensor can be measured. The resulting capacitances of the sensor can be measured by changing which one electrode is connected to the first potential. If the electrodes are co-located, preferably one of said electrodes is between said two electrodes. However, this is not possible at the edge of the electrode array. If a common electrode is formed from a plurality of electrodes by electrically bonding them, said one electrode is preferably trapped between two electrodes belonging to the common electrode. Preferably, the total capacitance of each electrode relative to the at least one other electrode is measured. Preferably, the capacitance of at least one electrode relative to one common electrode is electrically isolated from said common electrode and which common electrode is formed by electrically connecting at least two electrodes together.

Edellä on esitetty siten esimerkiksi seuraavaa:Thus, for example, the following has been presented above:

Esimerkki A1. Anturi (100), joka käsittää - rungon (110), - ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin (120), joka on järjestetty runkoon (110) ja/tai rungolle (110), - toisen sähköä johtavan elektrodin (121), joka on järjestetty runkoon (110) ja/tai rungolle (110), ja - kolmannen sähköä johtavan elektrodin (122), joka on järjestetty runkoon (110) ja/tai rungolle (110), jossa anturissa (100) - kukin kolmesta elektrodista (120, 121, 122) on eristetty sähköisesti muista elektrodeista, jolloin muodostuu anturin kapasitanssit kunkin kolmen elektrodin ja ainakin yhden muun elektrodin välille, tunnettu siitä, että - mainittu runko (110) käsittää tekstiiliä tai kangasta, ja - mainitut elektrodit (120, 121, 122) on järjestetty runkoon (110) rinnakkain.Example A1. A sensor (100) comprising: - a body (110), - a first electrically conductive electrode (120) arranged on the body (110) and / or a body (110), - a second electrically conductive electrode (121) arranged on the body (110) and / or body (110), and - a third electrically conductive electrode (122) disposed on the body (110) and / or body (110), wherein the sensor (100) - each of the three electrodes (120, 121), 122) is electrically isolated from the other electrodes to form sensor capacitances between each of the three electrodes and at least one other electrode, characterized in that - said body (110) comprises a textile or fabric, and - said electrodes (120, 121, 122) are arranged. to the body (110) in parallel.

Esimerkki A2. Esimerkin A1 mukainen anturi (100), tunnettu siitä, että elektrodit (120, 121, 122) on järjestetty tasoon, jolloin anturin kapasitanssi on järjestetty muuttumaan siten, että elektrodien välinen etäisyys säilyy olennaisesti vakiona.Example A2. The sensor (100) according to Example A1, characterized in that the electrodes (120, 121, 122) are arranged in a plane, whereby the capacitance of the sensor is arranged to change so that the distance between the electrodes remains substantially constant.

Esimerkki A3. Esimerkin A1 tai A2 mukainen anturi, tunnettu siitä, että ensimmäinen tai toinen sähköäjohtava elektrodi käsittää yhtä seuraavista - sähköä johtava elastomeeri, - sähköä johtava muste, - sähköä johtavaksi käsitelty lanka, - sähköä johtavasta kankaasta muodostettu nauha ja - sähköjohto.Example A3. A sensor according to Example A1 or A2, characterized in that the first or second electrically conductive electrode comprises one of the following: - an electrically conductive elastomer, - an electrically conductive ink, - an electrically conductive wire, - a tape formed of an electrically conductive fabric, and - an electric conductor.

Esimerkki A4. Jonkin esimerkin A1-A3 mukainen anturi (100), tunnettu siitä, että - sähköä johtavat elektrodit (120, 121, 122) ovat muodoltaan jatkuvia johtimia, ja - jonkin sähköä johtavan elektrodin (120, 121, 122) etäisyys lähimmästä muusta sähköä johtavasta elektrodista on välillä 0,5 - 25 cm.Example A4. Sensor (100) according to one of the examples A1 to A3, characterized in that: - the electrically conductive electrodes (120, 121, 122) are in the form of continuous conductors, and - the distance of one of the electrically conductive electrodes (120, 121, 122) from the nearest other electrically conductive electrode. is between 0.5 and 25 cm.

Esimerkki A5. Esimerkin A4 mukainen anturi, tunnettu siitä, että - runko (110) on muodoltaan tasomainen, - rungon (110) mitta tasonsa ensimmäisessä suunnassa on välillä 80 cm-250 cm ja - rungon (110) mitta tasonsa toisessa, ensimmäisestä suuntaa vastaan kohtisuorassa, suunnassa on välillä 60 cm-250 cm, jolloin anturi on käytettävissä makaavan ihmisen liikkeen mittaamiseksi.Example A5. The transducer according to Example A4, characterized in that: - the body (110) is planar in shape, - the body (110) has a dimension in the first direction of its plane between 80 cm and 250 cm and - the body (110) has a dimension in its second is between 60 cm and 250 cm, whereby a sensor is available to measure the motion of a lying person.

Esimerkki A6. Esimerkin A5 mukainen anturi, tunnettu siitä, että - elektrodit jatkuvat rungon (110) mainitussa ensimmäisessä suunnassa, ja - elektrodien pituus mainitussa ensimmäisessä suunnassa on vähintään 30 cm.Example A6. A sensor according to Example A5, characterized in that - the electrodes extend in said first direction of the body (110), and - the length of the electrodes in said first direction is at least 30 cm.

Esimerkki A7. Jonkin esimerkin A4 - A6 mukainen anturi (100), tunnettu siitä, että - runko (110) on muodoltaan tasomainen, jolloin rungolla on kolme mittaa, - rungolla (110) on paksuus, joka vastaa mainituista mitoista pienintä, - elektrodit on järjestetty rungon paksuuden suunnassa rungon (110) yläosaan tai rungon (110) päälle, jolloin anturin mittausherkkyys on hyvä.Example A7. A sensor (100) according to any one of examples A4 to A6, characterized in that: - the body (110) has a planar shape, the body having three dimensions, - the body (110) having a thickness corresponding to the smallest of said dimensions, in the direction of the upper part of the body (110) or on the body (110), whereby the measuring sensitivity of the sensor is good.

Esimerkki A8. Petauspatja, patja tai lakana, joka käsittää jonkin esimerkin PA1-PA7 mukaisen anturin.Example A8. A mattress, mattress or sheet comprising a sensor according to one of the examples PA1-PA7.

Esimerkki A9. Esimerkin A8 mukainen petauspatja, patja tai lakana, joka käsittää lisäksi mittausyksikön (460), joka on järjestetty mittaamaan anturin kapasitanssit.Example A9. A pillow mattress, mattress or sheet according to Example A8, further comprising a measuring unit (460) arranged to measure the capacitances of the sensor.

Esimerkki A10. Menetelmä ihmisen liikkeen mittaamiseksi, jossa menetelmässä - järjestetään saataville anturi, joka anturi käsittää ainakin kolme sähköä johtavaa elektrodia (120, 121, 122), - eristetään sähköisesti anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi (120) ainakin yhdestä anturin muusta elektrodista (121, 122), jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin (120) ja ainakin jonkin muun elektrodin (121, 122) välille, - mitataan mainittu anturin ensimmäinen kapasitanssi, - mitataan anturin avulla ainakin toinen anturin kapasitanssi ja - mitataan ihmisen liikettä mainitun ainakin kahden kapasitanssin avulla, tunnettu siitä, että -järjestetään saataville jonkin esimerkin A1 -A7 mukainen anturi tai esimerkin A8 mukainen patja, lakana tai petauspatja, - kytketään sähköisesti yhteen anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi (120) ja anturin kolmas sähköäjohtava elektrodi (122), jolloin - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi, - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille ja - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi, jolloin - mitataan ihmisen liikettä mainitun anturin ensimmäisen kapasitanssin ja mainitun anturin toisen kapasitanssin avulla.Example A10. A method for measuring human motion, comprising: - providing a sensor comprising at least three electrically conductive electrodes (120, 121, 122), - electrically isolating the first electrically conductive electrode (120) of the sensor from at least one other sensor electrode (121, 122), forming a first capacitance of the sensor between the first electrically conductive electrode (120) and at least another electrode (121, 122), - measuring said first capacitance of the sensor, - measuring at least one sensor capacitance by means of the sensor, and - measuring human motion by said at least two capacitances, characterized by: - providing a sensor according to any one of Examples A1 to A7 or a mattress, sheet or pillow mat according to Example A8, - electrically connecting the first electrically conductive electrode (120) and the third electrically conductive electrode (122) of the sensor, one common electrode, - electrically isolating one sensor electrode (121) from said second sensor common electrode, thereby forming a second sensor capacitance between the second electrically conductive electrode (121) and said second common electrode, and - measuring said second sensor capacitance, a first capacitance of said sensor and a second capacitance of said sensor.

Toisaalta edellä on esitetty esimerkiksi seuraavaa:On the other hand, for example, the following has been stated above:

Esimerkki B1. Menetelmä ainakin kahden kapasitanssin mittaamiseksi, jossa - järjestetään saataville kolme sähköä johtavaa elektrodia (120, 121, 122), jolloin muodostuu anturi, joka käsittää mainitut kolme elektrodia, - eristetään sähköisesti anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi (120) ainakin yhdestä anturin muusta elektrodista (121, 122), jolloin muodostuu anturin ensimmäinen kapasitanssi ensimmäisen sähköä johtavan elektrodin (120) ja ainakin jonkin muun elektrodin (121, 122) välille ja - mitataan mainittu anturin ensimmäinen kapasitanssi tunnettu siitä, että - kytketään sähköisesti yhteen anturin ensimmäinen sähköä johtava elektrodi (120) ja anturin kolmas sähköäjohtava elektrodi (122), jolloin - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi, - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille ja - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi.Example B1. A method for measuring at least two capacitances, comprising: - providing three electrically conductive electrodes (120, 121, 122) to form a sensor comprising said three electrodes, - electrically isolating the first electrically conductive electrode (120) of the sensor from at least one other sensor electrode (121). , 122), forming a first capacitance of the sensor between the first electrically conductive electrode (120) and at least another electrode (121, 122), and - measuring said first capacitance of the sensor, characterized in that - electrically connecting the first electrically conductive electrode (120) of the sensor. and a third electrically conductive electrode (122) of the sensor, wherein - forming a second common electrode of the sensor, - electrically isolating the second electrode (121) of the sensor from said second common electrode of the sensor, forming a second capacitance of the sensor between said second common electrode and - measuring said second capacitance of the sensor.

Esimerkki B2. Esimerkin B1 mukainen menetelmä, jossa - järjestetään saataville neljäs sähköä johtava elektrodi (123), jolloin muodostuu anturi, joka käsittää mainitut kolme elektrodia (120, 121, 122) ja neljännen elektrodin (123), - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi kytkemällä sähköisesti yhteen anturin ensimmäinen (120), kolmas (122) ja neljäs (123) sähköäjohtava elektrodi, - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille, - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi.Example B2. The method of Example B1 wherein: - providing a fourth electrically conductive electrode (123) to form a sensor comprising said three electrodes (120, 121, 122) and a fourth electrode (123), - forming a second common electrode of the sensor by electrically connecting the sensor the first (120), the third (122) and the fourth (123) electrically conductive electrode, - electrically isolating the second sensor electrode (121) from said second sensor common electrode, thereby forming a second sensor capacitance between the second electrically conductive electrode (121) and said second common electrode , - measuring said second capacitance of the sensor.

Esimerkki B3. Esimerkin B2 mukainen menetelmä, jossa - järjestetään saataville lisäksi useita sähköä johtavia elektrodeja, jolloin muodostuu anturi, joka käsittää mainitut elektrodit, - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi kytkemällä sähköisesti yhteen kaikki anturin elektrodit lukuun ottamatta anturin toista elektrodia (121), - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille, - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi.Example B3. The method of Example B2, comprising: - further providing a plurality of electrically conductive electrodes to form a sensor comprising said electrodes, - forming a second common electrode of the sensor by electrically interconnecting all of the sensor electrodes except the second sensor electrode (121), an electrode (121) from said second common electrode of the sensor, thereby forming a second capacitance of the sensor between the second electrically conductive electrode (121) and said second common electrode, - measuring said second capacitance of the sensor.

Esimerkki B4. Esimerkin B1 mukainen menetelmä, jossa - järjestetään saataville neljäs sähköä johtava elektrodi (123), jolloin muodostuu anturi, joka käsittää mainitut kolme elektrodia (120, 121, 122) ja neljännen elektrodin (123), - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi kytkemällä sähköisesti yhteen anturin ensimmäinen (120) ja kolmas (122) sähköäjohtava elektrodi, - eristetään sähköisesti anturin neljäs elektrodi (123) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista ja mainitusta neljännestä elektrodista (123), jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille, - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi.Example B4. The method of Example B1 wherein: - providing a fourth electrically conductive electrode (123) to form a sensor comprising said three electrodes (120, 121, 122) and a fourth electrode (123), - forming a second common electrode of the sensor by electrically connecting the sensor the first (120) and the third (122) electrically conductive electrode, - electrically isolating the fourth electrode (123) of the sensor from said second common electrode of the sensor, - electrically isolating the second electrode (121) of said sensor from said second common electrode and said fourth electrode (123) forming a second capacitance of the sensor between the second electrically conductive electrode (121) and said second common electrode, - measuring said second capacitance of the sensor.

Esimerkki B5. Esimerkin B4 mukainen menetelmä, jossa - järjestetään saataville lisäksi useita elektrodeja, jolloin muodostuu anturi, joka käsittää mainitut elektrodit, - muodostetaan anturin toinen yhteinen elektrodi kytkemällä sähköisesti yhteen anturin ensimmäinen (120) ja kolmas (122) sähköäjohtava elektrodi, - eristetään sähköisesti anturin toinen elektrodi (121) mainitusta anturin toisesta yhteisestä elektrodista, - eristetään sähköisesti muut elektrodit mainituista anturin toisesta yhteisestä elektrodista ja mainitusta anturin toisesta elektrodista (121), jolloin muodostuu anturin toinen kapasitanssi toisen sähköä johtavan elektrodin (121) ja mainitun toisen yhteisen elektrodin välille, - mitataan mainittu anturin toinen kapasitanssi.Example B5. The method of Example B4, comprising: - further providing a plurality of electrodes to form a sensor comprising said electrodes, - forming a second common electrode of the sensor by electrically connecting the first (120) and third (122) electrically conductive electrodes of the sensor, (121) said second sensor common electrode, - electrically isolating the other electrodes from said second sensor common electrode and said second sensor electrode (121), thereby forming a second sensor capacitance between the second electrically conductive electrode (121) and said second common electrode, the second capacitance of the sensor.

Esimerkki B6. Jonkin esimerkin B1 - B5 mukainen menetelmä, jossa - elektrodit sijaitsevat rinnakkain, ja - muodostettaessa mainittu anturin toinen yhteinen elektrodi kytkemällä yhteen anturin ensimmäinen (120) ja kolmas (122) sähköä johtava elektrodi mainittu anturin toinen sähköä johtava elektrodi (121) jää kahden yhteiseen elektrodiin kuuluvan elektrodin (120, 122) väliin.Example B6. The method of any one of Examples B1 to B5, wherein: - the electrodes are parallel, and - forming said second common electrode of the sensor by coupling the first (120) and third (122) electrically conductive electrodes of the sensor said second electrically conductive electrode (121) of the sensor between the electrode (120, 122).

Esimerkki B7. Jonkin esimerkin B1 - B6 mukainen menetelmä, jossa - mitataan kunkin elektrodin kapasitanssi ainakin johonkin toiseen elektrodiin nähden.Example B7. The method of any one of Examples B1 to B6, wherein: - measuring the capacitance of each electrode with respect to at least another electrode.

Esimerkki B8. Menetelmä ihmisen liikkeen mittaamiseksi, jossa - mitataan ainakin kaksi kapasitanssia jonkin esimerkin B1 - B7 mukaisesti ja - mitataan ihmisen liikettä mainitun ainakin kahden kapasitanssin avulla.Example B8. A method of measuring human motion, comprising: - measuring at least two capacitances according to any one of Examples B1 to B7; and - measuring human motion by said at least two capacitances.

Esimerkki B9. Esimerkin B8 mukainen menetelmä, jossa - mainitut elektrodit (120, 121, 122) on järjestetty runkoon (110), jolloin - mainittu anturi käsittää rungon (110) ja mainitut elektrodit (120, 121, 122), ja - mainittu runko (110) käsittää tekstiiliä tai kangasta.Example B9. The method of Example B8, wherein - said electrodes (120, 121, 122) are disposed on a housing (110), wherein - said sensor comprises a housing (110) and said electrodes (120, 121, 122), and - said housing (110) comprises textiles or fabric.

Esimerkki B10. Esimerkin B9 mukainen menetelmä, jossa - käytetään mainittuna runkona (110) patjaa, petauspatjaa tai lakanaa.Example B10. The method of Example B9, wherein - said mattress, pillow top or sheet is used as said frame (110).

Esimerkki B11. Laite, joka on järjestetty mittaamaan ainakin kaksi kapasitanssia jonkin esimerkin B1-B10 mukaisesti.Example B11. A device arranged to measure at least two capacitances according to any one of Examples B1-B10.

Jonkin esimerkin B1-B10 mukaista menetelmää voidaan soveltaa esimerkiksi järjestämällä elektrodit jonkin esimerkin A1-A9 mukaiseen anturiin tai patjaan.The method of any of Examples B1 to B10 may be applied, for example, by providing the electrodes to a sensor or mattress of any of Examples A1 to A9.

Esimerkin A9 mukaisesti anturi voi käsittää mittausyksikön 460. Mittausyksikkö 460 voi olla järjestetty mittaamaan ainakin kaksi kapasitanssia jonkin esimerkin B1-B10 mukaisesti.According to Example A9, the sensor may comprise a measuring unit 460. The measuring unit 460 may be arranged to measure at least two capacitances according to one of Examples B1 to B10.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan soveltaa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown, but can be applied within the scope of the appended claims.

Claims

A system comprising a sensor (100) comprising: - a flat body (110), - a first conductive electrode (120) disposed in and / or on the body (110), - a second conductive electrode (121) which is disposed in and / or on the body (110), and - a third conductive electrode (122) arranged in and / or on the body (110), in which the sensor (100) - each of the three electrodes (120) , 121, 122) are electrically insulated from the other electrodes, the capacitances of the sensor being formed between each of the three electrodes and at least one other electrode, and the electrodes (120, 121, 122) are arranged such that a distance between the electrodes is provided. in a direction parallel to the plane of the body (110), wherein - said electrodes (120, 121, 122) are arranged side by side in the body (110), wherein - said body (110) comprises textile or fabric, and - which system further comprises a measuring unit (460), which - measuring unit (460) is arranged to measure the sensor capacity by measuring the capacitance of the electrode (120, 121, 122) relative to at least one adjacent electrode (121, 122, 120), characterized in that the measuring unit (450) is arranged to measure at least two capacitances of the sensor by electrically coupling the other conductor of the sensor. electrode (121) and the transducer's third conductive electrode (122), forming the first common electrode of the transducer, and electrically isolating the transducer's first conductive electrode (120) from said first common electrode by the transducer, the transducer's first capacitance being formed between the first conductive electrode (120) and the first common electrode, and - measuring said first capacitance of the sensor, and - electrically coupling the first conductive electrode (120) of the sensor and the third conductor electrode (122) of the sensor, forming the second common electrode of the sensor, - electrically isolating the second electrode (121) of the transducer from said second common electrode by the transducer, the transducer second capacitance is formed between the second conductive electrode (121) and said second common electrode, and - measuring said second capacitance by the sensor.

System according to claim 1, characterized in that - the body (110) has three dimensions, the body (110) having a thickness corresponding to the smallest of said dimensions, and - all electrodes are arranged in the upper part or the top of the body (110). the body (110) in the direction of the thickness of the body, the sensor having a good measuring accuracy.

System according to claim 1 or 2, characterized in that the electrodes (120, 121, 122) are arranged in a plane, the capacitance of the sensor being arranged to change so that the distance between the electrodes remains constant.

System according to any one of claims 1-3, characterized in that the first or second conductive electrode (120, 121) comprises one of the following: - electrically conductive elastomer, - electrically conductive ink, - wire treated to become electrically conductive , - bands formed by electrically conductive fabric, and - electrical conductors.

System according to any one of claims 1-4, characterized in that - the conductive electrodes (120, 121, 122) are in the form of continuous conductors, and - the distance of an conductive electrode (120, 121, 122) from the nearest second conductive conductor. the electrode is between 0.5 and 25 cm.

System according to claim 5, characterized in that - the dimension of the body (110) in a first direction of its plane is between 80 cm and 250 cm, and - the dimension of the body (110) in a second direction transverse to the first the direction of its plane is between 60 cm and 250 cm, whereby the clean (100) is available for measuring the motion of a lying person.

System according to claim 6, characterized in that - the electrodes (120, 121, 122) extend in said first direction of the body (110), and - the length of the electrodes (120, 121, 122) in said first direction is at least 30 cm.

System according to any one of claims 1-7, characterized in that - the measuring unit (460) is arranged to form an activity value by means of measurement values for the capacitances of the sensor (100).

System according to any one of claims 1-7, characterized in that - the measuring unit (460) is arranged to show said activity value.

System according to any one of claims 1-9, characterized in that the sensor (100) is arranged in a mattress cover, a mattress or a sheet.