FR3046726A1 - Boitier de distribution d’objet d’interet a base de capteurs capacitifs. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un boîtier de distribution d'objets d'intérêt comprenant : - plusieurs compartiments, chaque compartiment contenant un ou plusieurs objets d'intérêt, - une unité de traitement intégrée et un module d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des capteurs capacitifs pour détecter la présence d'un doigt dans un compartiment, et en ce que l'unité de traitement est configurée pour comptabiliser le retrait d'un objet dans le compartiment où la présence du doigt a été détectée.

Description

"Boîtier de distribution d'objet d'intérêt à base de capteurs capacitifs."

La présente invention se rapporte à un boîtier de distribution d'objets d'intérêt. Un tel boîtier de distribution est utile dès lors que des objets sont placés dans des compartiments et qu'il y a un intérêt à savoir que : a. un ou des objets ont été pris dans un des compartiments b. un ou des objets ont été manipulés dans un des compartiments.

En général, il est intéressant de savoir qu'un objet a été pris dans un compartiment afin de pouvoir renouveler le stock et remettre un objet équivalent. On peut imaginer que ce renouvellement se fasse de façon automatique ou bien qu'une instruction sous forme de tableau de bord soit envoyée à un opérateur qui ira vérifier si effectivement il est nécessaire de renouveler le stock.

La présente invention peut s'appliquer à de nombreux domaines. Par exemple, dans un laboratoire d'étude en électronique, de nombreux composants électroniques peuvent être répartis dans des tiroirs d'une armoire. La gestion de stock nécessite de savoir notamment combien de composants ont été utilisés dans tel ou tel tiroir, et plus directement il est nécessaire d'avoir l'information qu'un tiroir est vide. Les tiroirs peuvent être assimilés aux compartiments d'un boîtier de distribution.

Une autre application peut être l'étude du comportement de clients dans un supermarché. Ici, l'objectif n'est pas uniquement de renouveler le stock mais d'avoir une indication sur les objets qui sont manipulés. En effet, l'espace étant compté dans un supermarché, il peut être important d'optimiser à la fois : a. le nombre d'échantillons par produit présentés en rayon b. la position dans le rayon des échantillons de produits similaires.

Le rayon peut être assimilé au boîtier de distribution ou bien peut contenir des boîtiers de distribution contenant des produits à la vente.

Une autre application de l'invention peut être la gestion de clés renfermées dans des compartiments d'un boîtier. Il peut s'agir par exemple d'un boîtier de clés dans un hôtel ou dans tout autre endroit où il est nécessaire de gérer de clés tel une usine par exemple.

Encore une autre application de l'invention peut être un pilulier pour la prise de médicaments.

De façon générale, un pilulier est un boîtier renfermant des médicaments dans des compartiments. Lorsqu'un utilisateur doit administrer des médicaments selon une posologie donnée, l'ensemble de ses médicaments peuvent être disposés dans un pilulier, chaque compartiment renfermant une dose à prendre à un instant donné. La disposition par compartiments permet à l'utilisateur de suivre sa posologie sans se tromper.

On connaît le document EP2745827 décrivant un pilulier rechargeable. Le pilulier est un cadre rigide avec des parois verticales encadrant chaque compartiment. Des émetteurs et récepteurs infrarouges sont disposés sur ces parois de façon à détecter la présence ou non de médicaments et ainsi valider ou non la prise de médicaments. Cependant, une telle réalisation est fragile car elle nécessite le passage de câble flexible entre les émetteurs récepteurs infrarouge disposés sur les parois verticales et le système électronique regroupé sur un côté. En outre, ce pilulier est équipé d'accéléromètre pour discriminer toute mesure réalisée dans des positions non conforme (par exemple le pilulier disposé en l'envers). Le traitement du signal est complexe car il faut gérer les capteurs infrarouges ainsi que l'accéléromètre, cela nécessitant l'utilisation de trop nombreux microcontrôleurs. L'emploi de nombreux composants nuit à l'autonomie du pilulier.

On connaît également le document EP2111212 décrivant un pilulier doté de capteur infrarouge pour détecter la présence ou non du couvercle fermant un compartiment. L'inconvénient d'un tel dispositif est la consommation énergétique trop élevée due à un nombre élevé de composants et à des traitements complexes des signaux. Le mouvement des médicaments peut entraîner des faux positifs.

On connaît le document EP 2037990 décrivant un pilulier doté pour chaque compartiment d'un détecteur infrarouge ou d'un détecteur de poids disposé l'un ou l'autre au fond du compartiment. Les inconvénients sont les mêmes que ceux précités.

On connaît également le document US8744620 décrivant un pilulier dans lequel chaque compartiment est doté d'un couvercle piloté. Le suivi de la posologie est obtenu en commandant les couvercles de façon mécanique.

On connaît enfin le document US 7755478 décrit un pilulier utilisant des puces RFID passives disposées en matrice sous les compartiments. L'ouverture ou la fermeture d'un couvercle d'un compartiment génère un signal qui est détecté par la puce RFID.

La présente invention a pour objet un boîtier de distribution peu consommateur en énergie.

Un autre objet de l'invention est la conception d'un boîtier de distribution peu onéreux. L'invention a encore pour objet un nouveau boîtier de distribution efficace dans le sens où le nombre de faux positifs est très faible.

On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un boîtier de distribution d'objets d'intérêt comprenant : - plusieurs compartiments, chaque compartiment contenant un ou plusieurs objets d'intérêt, - une unité de traitement intégrée et un module d'alimentation.

Selon l'invention, ce boîtier comprend en outre des capteurs capacitifs pour détecter la présence d'un doigt dans un compartiment et l'unité de traitement est configurée pour comptabiliser le retrait d'un objet dans le compartiment où la présence du doigt a été détectée.

Avec un tel boîtier, on utilise la technologie de capteur capacitif sans contact pour détecter la présence d'un doigt dans le compartiment. Une mesure sans la présence de doigt (par exemple une mesure d'étalonnage en début de process) et une mesure en présence de doigt, permet de détecter l'introduction du doigt. L'unité de traitement est configurée pour interpréter l'introduction comme le retrait d'un objet d'intérêt (parmi d'autres si le compartiment en contenait plusieurs).

Le boîtier peut comprendre un cadre souple ou rigide et les capteurs capacitifs peuvent être disposés sur un circuit imprimé souple ou rigide.

De préférence, le boîtier de distribution d'objets d'intérêt peut comprendre un cadre rigide comprenant un plateau supérieur et un plateau inférieur de sorte qu'il présente un volume intérieur apte à recevoir une tablette à compartiments amovible, chaque compartiment renfermant au moins un objet d'intérêt sous un obturateur amovible. Le plateau supérieur comporte des ouvertures réalisées respectivement au regard des obturateurs des compartiments. Selon l'invention, le plateau inférieur est un circuit imprimé doté d'un ensemble de capteurs capacitifs plans dimensionnés pour détecter l'introduction d'un doigt dans chaque compartiment, le plateau inférieur comportant en outre un blindage pour éviter toute détection côté extérieur du plateau inférieur.

Un tel boîtier à base de capteurs capacitifs plans nécessite peu de consommation d'énergie. Peu de composants sont employés. Les opérations de traitement de signal sont bien moins complexes que dans le cas de gestion des signaux infrarouges.

Le boîtier selon l'invention peut être associé à une tablette amovible ou bien la tablette peut être intégrée et fixe.

Dans ce dernier cas, le boîtier peut comprendre une porte unique disposée sur le plateau supérieur et donnant accès à l'ensemble des compartiments lorsqu'ouverte. On peut aussi envisager une porte ou un couvercle individuel prévu pour chaque compartiment.

Avec le boîtier selon l'invention, l'utilisation de capteurs capacitifs plans placés en dessous des compartiments permet de détecter la présence du doigt d'un utilisateur. On ne cherche pas spécifiquement à détecter le passage ou l'absence de médicament. Le capteur capacitif plan est peu encombrant. Il n'est pas sensible aux obturateurs qui sont généralement en plastique.

Contrairement à certains dispositifs de l'art antérieur, aucun dispositif électronique n'est disposé sur des parois latérales du boîtier. Lorsqu'un utilisateur perce l'obturateur d'un compartiment, le capteur capacitif plan détecte la présence du doigt. Il est alors supposé que l'utilisateur a bien pris l'objet d'intérêt dans le compartiment associé.

Le capteur capacitif plan selon l'invention peut avantageusement être un capteur capacitif de proximité.

Un capteur capacitif de proximité peut comporter une première électrode de mesure, notamment tout type de matériau conducteur. Cette première électrode constitue un condensateur avec au moins un autre conducteur (piste métallique de la masse par exemple) du circuit imprimé sur lequel est réalisé le capteur, il s'agit alors du condensateur de base.

Lorsqu'alimentée, la première électrode est disposée de façon à émettre un champ électromagnétique environnant. L'approche d'un objet conducteur ou non perturbe ce champ électromagnétique. Un objet conducteur apporte une capacité entre la première électrode et la masse, modifiant la capacité du condensateur de base. Un objet non conducteur modifie la constante diélectrique du condensateur de base, donc sa capacité.

La variation de la capacité permet de détecter l'approche du doigt par exemple.

Avantageusement, une première mesure de la capacité du condensateur de base peut être effectuée pour étalonnage. Des mesures successives ultérieures réalisées par l'unité de traitement permettront de détecter la présence d'un doigt si la variation de la capacité dépasse un seuil prédéterminé.

La comparaison entre la valeur de la capacité de départ et la valeur de la capacité après détection d'un doigt peut éventuellement servir à identifier le fait qu'un objet a été pris dans un compartiment qui contenait à l'origine un ou plusieurs objets.

Une électrode peut être une partie d'une piste métallique réalisée sur ou dans le circuit imprimé.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque capteur capacitif est un capteur capacitif plan qui peut être constitué d'une électrode centrale et d'une électrode de garde périphérique. L'électrode de garde et le blindage permettent de rendre la détection directionnelle en évitant des détections non souhaitées. Avantageusement, les deux électrodes sont planes et peuvent être disposées sur une même couche électronique.

Selon une variante de l'invention, chaque capteur capacitif plan peut être constitué d'une électrode centrale sur la face supérieure du circuit imprimé, et d'une électrode de garde active disposée dans ou sur la face inférieure dudit circuit imprimé et servant de blindage. L'électrode active est une électrode alimentée qui permet de réduire considérablement des signaux parasites.

Selon une caractéristique de l'invention, le plateau inférieur peut comporter des ouvertures disposées à l'endroit de chaque compartiment, à travers l'électrode centrale, de section inférieure à une section de compartiment.

Avantageusement, on réalise des trous à travers le circuit imprimé et à travers l'électrode centrale de sorte que l'intérieur du compartiment est visible. Ce trou est de préférence de diamètre inférieur au diamètre du l'ouverture sur le plateau supérieur de façon à conserver une surface suffisante de l'électrode centrale.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on prévoit un capteur capacitif plan par compartiment. De ce fait l'adressage des capteurs est simplifié : chaque capteur détecte la prise de l'objet d'intérêt dans chaque compartiment. D'autres modes peuvent être envisagés comme par exemple l'utilisation de plusieurs capteurs capacitifs plans pour un compartiment donné ou bien l'utilisation d'un capteur capacitif plan pour plusieurs compartiments, dans ce cas on réduit le nombre de composants mais également la précision. Dans des situations particulières, il peut être suffisant de savoir qu'un objet d'intérêt à été pris pour une rangée donnée.

De préférence, les compartiments sont disposés selon une matrice.

Selon un mode de mise en œuvre particulier, la tablette à compartiments peut être amovible. Dans ce cas, il s'agit par exemple d'une tablette en plastique ou en carton, jetable, constituée de plusieurs compartiments ou alvéoles obstruées par un film plastique ou en aluminium amovible. L'introduction d'une tablette dans le cadre rigide permet respectivement de disposer les compartiments sous les ouvertures du plateau supérieur et au-dessus des capteurs capacitifs plans.

De préférence, l'unité de traitement comprend un unique microprocesseur pour gérer l'ensemble des capteurs capacitifs. Il s'agit là d'un gain considérable en termes de coût de fabrication.

Pour une bonne insertion de la tablette à compartiments, les deux plateaux sont sensiblement parallèles.

Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de traitement peut comprendre des moyens de communications avec ou sans fil vers l'extérieur. Il s'agit de composants conventionnels permettant d'accéder à des réseaux de communications distants ou à d'autres appareils. A titre d'exemple non limitatif, le boîtier selon l'invention constitue un pilulier. Dans ce cas, les objets d'intérêts sont notamment des médicaments qu'un patient doit prendre à des instants et par exemple dans un ordre prédéterminé.

Pour indiquer quel est le compartiment qui doit être utilisé par exemple, on peut prévoir pour chaque compartiment, une diode visible de l'extérieur et disposée sur le circuit imprimé, à proximité du compartiment auquel cette diode est associée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 est une vue schématique simplifiée illustrant le boîtier de distribution selon l'invention destiné à recevoir une tablette à compartiments,

La figure 2 est une vue d'un plateau inférieur selon l'invention,

Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques illustrant le prélèvement d'objets d'intérêts disposés dans un compartiment,

La figure 5 est une vue schématique illustrant un capteur capacitif plan et le blindage,

La figure 6 est une vue schématique de dessus du capteur capacitif de la figure 5,

La figure 7 est une vue schématique d'un capteur capacitif utilisant le blindage comme électrode de garde active,

La figure 8 est une vue schématique illustrant une ouverture réalisée à travers le plateau inférieur de façon à pouvoir visualiser l'intérieur d'un compartiment,

La figure 9 est une vue schématique d'un capteur capacitif pan en forme de disque.

Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on va maintenant décrire un boîtier de distribution de médicaments selon l'invention. Il s'agit d'un pilulier destiné à la prise de médicaments à domicile. Un tel pilulier peut être un réceptacle apte à recevoir une tablette à compartiments, cette tablette étant alors une recharge que l'on remplace après usage.

En référence à la figure 1, on distingue le boîtier 1 globalement de forme parallélépipède comprenant un plateau supérieur 2 et un plateau inférieur 3. Des parois latérales sont également prévues de sorte que l'ensemble forme un logement 4 à l'intérieur duquel une tablette à compartiments 5 peut être insérée. Le boîtier 1 est rigide, les plateaux et les parois latérales étant notamment en matériau plastique.

Le plateau 2 comporte des ouvertures 6 disposées en matrice. Le logement 4 est alors accessible à travers ces ouvertures.

La tablette à compartiments 5 comporte plusieurs compartiments 7 disposées en matrice. Chaque compartiment est une alvéole, une petite chambre dotée d'un obturateur ou couvercle transparent ou opaque et renfermant des objets d'intérêts tels que représentés sur la figure 3. La tablette à compartiments 5 peut être en plastique constitué d'un film semi rigide plan dans lequel est creusée une matrice de compartiments.

Lorsque la tablette à compartiments 5 est insérée dans le logement 4, les compartiments se retrouvent respectivement à l'endroit des ouvertures 6. Chaque ouverture est présente une dimension telle que le doigt d'un utilisateur peut traverser pour atteindre le compartiment disposé sous cette ouverture.

La figure 3 illustre un doigt 8 disposé au-dessus d'un compartiment. Cette figure 3 est une vue en coupe très schématique permettant de distinguer un compartiment 7 doté d'un obturateur et renfermant des objets d'intérêts 10 tels que des médicaments. L'obturateur 9 peut être en plastique ou en aluminium et peut être percé par appui.

Il est à noter que la tablette à compartiments 5 repose sur le plateau inférieur et est disposée entre le plateau supérieur 2 et ce plateau inférieur 3. L'ouverture 6 sur la figure 3 permet le passage du doigt 8 jusqu'à l'intérieur du compartiment 7. Sur la figure 4, le doigt 8 a percé l'obturateur 9 et atteint quasiment le fond du compartiment 7 de façon à prélever les objets d'intérêts 10.

Avantageusement, pour chaque compartiment 7, le plateau inférieur 3 comprend un capteur capacitif 11 dimensionné pour détecter la présence d'un doigt dans le compartiment 7.

Sur la figure 2 est représenté un plateau 3 selon l'invention. Il s'agit en grande partie d'un circuit imprimé éventuellement renforcé, protégé ou équipé d'éléments de finition. Ce circuit comprend une matrice de capteurs capacitifs plans 11 représentés en forme de disque. Mais d'autres formes, carrée, rectangle, triangulaire ou autres, peuvent être utilisées, comme on le verra sur la figure 6. Chaque capteur capacitif plan 11 est relié à une unité de traitement 12. Cette dernière comprend un microcontrôleur et des moyens de communications sans fil avec l'extérieur.

Le microcontrôleur traite les signaux provenant des capteurs capacitifs plans et considère qu'un compartiment a été vidé lorsque le capteur capacitif plan associé à ce compartiment génère un signal, notamment une tension, qui est supérieur à un seuil prédéterminé. Ce seuil peut notamment dépendre de la distance entre le doigt et le capteur capacitif plan. A titre d'exemple, le seuil est atteint lorsque le doigt est à moins de deux centimètres, de préférence un centimètre, du capteur capacitif.

Les moyens de communications peuvent comprendre des connecteurs USB, des modules wifi, GSM, N FC ou autres. Des connecteurs externes 15 sont notamment représentés sur la figure 1 sur un côté du boîtier 1. Une batterie 13, visible sur la figure 2, ainsi qu'un connecteur d'alimentation externe peuvent être prévus pour l'alimentation des composants électroniques du boîtier 1.

On peut prévoir une diode 14 disposée sur le plateau supérieur pour indiquer à l'utilisateur quel est le compartiment à prélever. Pour ce faire, l'unité de traitement est configurée pour mettre en œuvre par exemple un suivi quotidien de la prise des médicaments par l'utilisateur.

Le capteur capacitif plan selon l'invention est avantageusement réalisé sur la face supérieure du plateau inférieur 3. Sur les figures 5 et 6, on distingue une électrode de mesure lia entourée par une électrode de garde. Cette dernière est reliée à la masse et permet de limiter les effets de bord et ainsi améliorer la qualité du signal. Les deux électrodes sont reliées au microcontrôleur. Une plaque de blindage 16 est réalisée sur la face inférieure du plateau inférieur de façon à rendre le capteur capacitif plan insensible aux doigts se présentant sous le boîtier 1.

Sur la figure 7 est illustré un autre exemple de réalisation du capteur capacitif plan 11. On dispose d'une seule électrode lia reliée au microcontrôleur. La plaque de blindage 16 est alors utilisée comme électrode de garde active. L'électrode de mesure lia et la plaque de blindage 16 sont connectées en mode différentiel au microcontrôleur.

Les figures 8 et 9 illustrent un autre exemple de réalisation de capteur capacitif plan selon l'invention. Cet exemple est compatible avec les modes précédents. On prévoit ici de réaliser un trou à travers le plateau 3 et chaque électrode de mesure. Dans le cas d'un capteur capacitif selon la figure 7, on voit sur les figures 8 et 9 que le trou 17 est réalisé dans le capteur capacitif plan, de préférence en son centre. Ce trou 17 permet de visualiser l'intérieur d'un compartiment lorsque l'on regarde le boîtier par le bas, c'est-à-dire du côté du plateau inférieur.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. On peut donc envisager d'autres formes de capteur capacitif. Le boîtier et la tablette à compartiment peuvent effectivement être deux éléments emboîtables ou bien constituer une unique pièce pouvant être rechargée via des portes réalisées pour chaque compartiment.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Boîtier de distribution d'objets d'intérêt comprenant : - plusieurs compartiments, chaque compartiment contenant un ou plusieurs objets d'intérêt, - une unité de traitement intégrée et un module d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des capteurs capacitifs pour détecter la présence d'un doigt dans un compartiment, et en ce que l'unité de traitement est configurée pour comptabiliser le retrait d'un objet dans le compartiment où la présence du doigt a été détectée.
2. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre rigide comprenant un plateau supérieur et un plateau inférieur de sorte que ce cadre présente un volume intérieur apte à recevoir une tablette à compartiments amovible, chaque compartiment renfermant au moins un objet d'intérêt sous un obturateur amovible, le plateau supérieur comportant des ouvertures réalisées respectivement au regard des obturateurs des compartiments, et en ce que le plateau inférieur est un circuit imprimé doté d'un ensemble de capteurs capacitifs plans dimensionnés pour détecter l'introduction d'un doigt dans chaque compartiment, le plateau inférieur comportant en outre un blindage pour éviter toute détection côté extérieur du plateau inférieur.
3. 3. Boîtier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque capteur capacitif est un capteur capacitif plan est constitué d'une électrode centrale et d'une électrode de garde périphérique.
4. 4. Boîtier selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux électrodes sont planes et disposées sur une même couche électronique.
5. 5. Boîtier selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque capteur capacitif plan est constitué d'une électrode centrale sur la face supérieure du circuit imprimé, et d'une électrode de garde active disposée dans ou sur la face inférieure dudit circuit imprimé et servant de blindage.
6. 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le plateau inférieur comporte des ouvertures disposées à l'endroit de chaque compartiment, à travers l'électrode centrale, de section inférieure à une section de compartiment.
7. 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur capacitif plan par compartiment.
8. 8. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tablette à compartiments est amovible.
9. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement comprend un unique microprocesseur pour gérer l'ensemble des capteurs capacitifs.
10. 10. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les deux plateaux sont sensiblement parallèles.
11. 11. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement comprend des moyens de communications avec ou sans fil vers l'extérieur.
12. 12. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un pilulier.
13. 13. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque compartiment, une diode visible de l'extérieur et disposée sur le circuit imprimé, à proximité du compartiment auquel cette diode est associée.