FR3062207A1 - Couche compressible avec capteurs capacitifs - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une couche compressible (300), tel qu'un matelas ou un coussin de siège, comprenant : - au moins une électrode de mesure (106) ; et - au moins une électrode de garde (108) disposée en regard de ladite électrode de mesure (106), lesdites électrodes de mesure (106) et de garde (108) étant mises à un potentiel alternatif identique ou sensiblement identique (VG), dit de garde, à une fréquence donnée, dite de travail, différent d'un potentiel de masse (M), et - au moins un module de mesure (114) d'un signal relatif à la capacité (Ceo), dite électrode-objet, formée entre ladite électrode de mesure (106) et une personne (302) se trouvant sur ladite couche. Elle concerne également un lit ou un siège intégrant, ou équipés de, une telle couche capacitive sous la forme d'un matelas ou d'un coussin.
Description
Titulaires) : FOGALE NANOTECH SA.
O Demande(s) d’extension :
® Mandataire(s) : PONTET ALLANO & ASSOCIES.
(54) COUCHE COMPRESSIBLE AVEC CAPTEURS CAPACITIFS.
FR 3 062 207 - A1 (57) La présente invention concerne une couche compressiBle (300), tel qu'un matelas ou un coussin de siège, comprenant:
- au moins une électrode de mesure (106); et
- au moins une électrode de garde (108) disposée en regard de ladite électrode de mesure (106), lesdites électrodes de mesure (106) et de garde (108) étant mises à un potentiel alternatif identique ou sensiblement identique (Vq), dit de garde, à une fréquence donnée, dite de travail, différent d'un potentiel de masse (M), et
- au moins un module de mesure (114) d'un signal relatif à la capacité (Ceo), dite électrode-objet, formée entre ladite électrode de mesure (106) et une personne (302) se trouvant sur ladite couche.
Elle concerne également un lit ou un siège intégrant, ou équipés de, une telle couche capacitive sous la forme d'un matelas ou d'un coussin.
- 1 « Couche compressible avec capteurs capacitifs»
Domaine technique
La présente invention concerne une couche compressible, en particulier une couche capacitive compressible se présentant sous la forme d'un matelas prévu pour recevoir une personne en position allongée ou sous la forme d'un coussin de siège prévu pour recevoir une personne en position assise, équipée de capteurs capacitifs.
Le domaine de l’invention est, de manière non limitative, celui des couches compressibles instrumentées, telles que des matelas ou des coussins, pour des équipements mobiliers tels que des lits, des sièges, etc.
Etat de la technique
Il existe actuellement des matelas ou des coussins intégrant diverses fonctions.
Parmi ces fonctions on trouve, par exemple, la possibilité de s'adapter à la morphologie d'une personne se trouvant sur le matelas.
Une autre fonction consiste à modifier la dureté du matelas en modifiant, par exemple la pression d'un fluide, tel que de l'air, se trouvant dans le matelas. Dans ce cas, le matelas comporte une enveloppe étanche et l'utilisateur, ou le constructeur, modifie la pression du fluide en fonction du confort souhaité.
Cependant, il n'existe actuellement aucun matelas ou coussin permettant détectant la position d'une personne se trouvant sur ledit matelas ou coussin de manière dynamique. Pourtant une telle détection dynamique peut être très utile, par exemple pour réaliser un suivi physiologique de la personne, ou pour ajuster au moins une caractéristique du matelas en vue, par exemple, d'éviter la formation d'escarres ou d'éviter la chute de la personne.
Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités.
- 2 Un autre but de la présente invention est de proposer une couche compressible, telle qu'un matelas ou un coussin, permettant de détecter de manière dynamique une personne se trouvant en particulier sur ladite couche.
Encore un autre but de la présente invention est de proposer une couche compressible, telle qu'un matelas ou un coussin, permettant de détecter de manière plus précise une personne se trouvant sur ladite couche.
Il est aussi un autre but de la présente invention est de proposer une couche compressible, telle qu'un matelas ou un coussin, permettant de réaliser un suivi d'une personne se trouvant sur ladite couche.
Exposé de l'invention
Au moins un de ces buts est atteint avec une couche compressible, se présentant en particulier sous la forme d'un matelas pour recevoir une personne en position allongée ou d'un coussin de siège pour recevoir une personne en position assise, et comprenant :
- au moins une électrode, dite de mesure, se trouvant, en utilisation, en regard de ladite personne ; et
- au moins une électrode, dite de garde, disposée en regard de ladite électrode de mesure, lesdites électrodes de mesure et de garde étant mises à un potentiel alternatif identique ou sensiblement identique, dit de garde, à au moins une fréquence donnée, dite de travail, différent d'un potentiel de masse, et
- au moins un module de mesure d'un signal relatif à la capacité, dite électrode-objet, formée entre ladite électrode de mesure et ladite personne.
Ainsi, la couche selon l'invention permet de réaliser, de manière dynamique, une détection capacitive d'une personne se trouvant sur ladite couche, et en particulier une personne allongée sur ladite couche dans le cas d'un matelas, ou une personne assise sur ladite couche dans le cas d'un fauteuil, tel qu'un fauteuil roulant par exemple.
En utilisant cette position, il est alors possible de réaliser un suivi, en particulier dans le temps, de la personne se trouvant sur ladite couche. Il est par exemple possible de réaliser un suivi d'au moins un paramètre
- 3 physiologique relatif à la personne, de détecter un risque de chute de la personne, etc.
Dans la présente demande, deux potentiels alternatifs sont identiques à une fréquence donnée lorsqu'ils comportent chacun une composante alternative identique à cette fréquence. Ainsi, l'un au moins des deux potentiels identiques à ladite fréquence peut comporter en outre une composante continue, et/ou une composante alternative de fréquence différente de ladite fréquence donnée.
De manière similaire, deux potentiels alternatifs sont différents à la fréquence de travail lorsqu'ils ne comportent pas de composante alternative identique à cette fréquence de travail.
Suivant un mode de réalisation, l'au moins une électrode de mesure peut se trouver du côté de, ou sur, une face ou une paroi de la couche selon l'invention, située, en utilisation, du côté de la personne.
L'électrode de mesure peut alors se déformer sous le poids de ladite personne.
Suivant un autre mode de réalisation, l'au moins une électrode de mesure peut se trouver du côté de, ou sur, une face ou une paroi de la couche selon l'invention, située, en utilisation, du côté opposé à la personne.
L'électrode de mesure peut par exemple se trouver sur un plan rigide, tel que par exemple un support de la couche, qui constitue un plan de référence pour les mesures réalisées avec l'électrode de mesure.
Préférentiellement, la couche selon l'invention peut comprendre plusieurs électrodes de mesure distribuées dans le plan de la couche, sur toute ou partie de ladite couche
Dans ce cas, une électrode garde peut être commune à au moins deux, en particulier toutes les, électrodes de mesure, ladite électrode de garde commune formant en particulier un plan de garde commun.
- 4 Alternativement, ou en plus, la couche selon l'invention peut comprendre au moins une électrode garde individuelle associée à au moins une, en particulier chaque, électrode de mesure.
Par ailleurs, la couche selon l'invention peut comprendre, ou être associée à, un module de calcul agencé pour calculer la capacité électrodeobjet pour chaque électrode de mesure, en fonction du signal mesuré.
Le calcul de la capacité électrode-objet peut être réalisé en fonction du signal mesuré, ou en fonction d'une version numérisée dudit signal mesuré, ou d'un autre signal numérique ou analogique déduit dudit signal mesuré, par exemple par filtrage dudit signal mesuré à la fréquence de travail.
La couche selon l'invention peut en outre comprendre, ou être associée à, au moins un module de calcul configuré pour déterminer une distance entre la personne et chaque électrode de mesure en fonction du signal mesuré, ou de la capacité électrode-objet.
Ce module de calcul peut, par exemple, être le module de calcul de la capacité électrode-objet, ou un autre module de calcul.
L'au moins un module de calcul peut déterminer ladite distance par calcul ou par comparaison avec une table de référence préalablement établie, du signal mesuré, éventuellement préalablement numérisé et/ou traité, ou de la capacité électrode-objet.
L'au moins un module de calcul peut déterminer ladite distance directement en fonction du signal mesuré, éventuellement préalablement numérisé et/ou traité, ou de la capacité électrode-objet, en utilisant une relation préalablement renseignée.
Avantageusement, la couche selon l'invention peut comprendre un diélectrique. Un tel diélectrique peut en particulier comprendre :
- un fluide diélectrique, qui peut être gazeux, tel que de l'air, ou liquide, tel que de l'huile ;
- un polymère diélectrique, tel qu'un polymère à base de silicone ; ou
- une mousse diélectrique, telle qu'une mousse en polyester.
La couche peut être transparente. A cet effet, il peut être réalisée, par exemple, en plastique souple transparent ou en PolyDiMethylSiloxane (ou PDMS) comprenant un diélectrique, lui-même transparent.
Suivant un mode de réalisation, la couche selon l'invention peut comprendre, ou peut être formée par, une unique cellule.
Cette unique cellule peut être délimitée par une enveloppe étanche, en particulier lorsque la couche comprend un fluide diélectrique.
Cette unique cellule peut être délimitée par une enveloppe électriquement non conductrice.
Cette unique cellule peut être délimitée par une enveloppe transparente.
Préférentiellement, la compressibilité de l'unique cellule peut être ajustable. Dans ce cas, la couche selon l'invention peut en outre comprendre un moyen d'ajustement de ladite compressibilité, en fonction du signal mesuré pour au moins une, en particulier chaque, électrode de mesure.
Un tel ajustement peut être réalisé pour satisfaire un choix de confort.
Un tel ajustement peut être réalisé pour ajuster la distance entre le corps d'une personne se trouvant sur ladite couche et une surface prédéterminée, telle qu'une surface dure sur laquelle ladite couche est disposée, en vue par exemple d'éviter un contact entre ledit corps et ladite surface dure pour éviter l'apparition d'escarres pouvant être causées par un tel contact, et/ou optimiser le confort de la personne.
En particulier, dans le cas où la cellule unique comprend un fluide diélectrique, l'ajustement de la compressibilité de la cellule unique peut comprendre un ajustement de la pression dudit fluide dans ladite cellule unique. Dans ce cas, le moyen d'ajustement de la compressibilité peut comprendre un moyen d'ajustement de la pression dudit fluide dans ladite cellule unique, tel qu'une pompe par exemple.
Selon un autre mode de réalisation, la couche selon l'invention peut comprendre, ou est formée par, plusieurs cellules, en particulier adjacentes, et en particulier individuellement compressible.
- 6 Dans ce mode de réalisation, la couche selon l'invention peut comprendre :
- pour au moins une cellule, au moins une électrode de mesure individuelle à ladite cellule ; et/ou
- une électrode de mesure commune à plusieurs cellules adjacentes, en particulier à toutes les cellules.
Selon l'invention, la compressibilité d'au moins une cellule peut être ajustable :
- de manière individuelle et indépendante des autres cellules ; ou
- de manière commune pour :
l'ensemble des cellules de ladite couche, ou un groupe comprenant au moins deux cellules.
Dans ce cas, la couche peut en outre comprendre un moyen d'ajustement de ladite compressibilité, en fonction du signal mesuré pour au moins une, en particulier chaque, électrode de mesure.
La couche selon l'invention peut en particulier comprendre un moyen d'ajustement :
- individuel pour au moins une, en particulier chaque, cellule ; ou
- commune à :
l'ensemble des cellules de ladite couche, ou un groupe comprenant au moins deux cellules
En particulier, dans le cas où une, respectivement chaque, cellule comprend un fluide diélectrique, l'ajustement de la compressibilité de ladite cellule peut comprendre un ajustement de la pression du fluide diélectrique se trouvant dans ladite cellule.
Dans ce cas, le moyen d'ajustement de la compressibilité de la cellule peut comprendre un moyen d'ajustement de la pression dudit fluide dans ladite cellule, tel qu'une pompe par exemple.
- 7 Suivant un premier exemple de réalisation, la compressibilité de toutes les cellules ou d'un groupe de cellules peut être ajustée de manière commune en fonction du signal mesuré pour au moins une, en particulier chaque, cellule.
Dans ce cas, le moyen d'ajustement peut être un moyen d'ajustement de la pression dudit fluide dans toutes les cellules ou dans le groupe de cellules, de manière commune, tel qu'une pompe par exemple.
Les cellules peuvent être communicantes entre-elles. Dans ce cas, la couche selon l'invention peut comprendre une unique soupape, ou ouverture, pour injecter/enlever du fluide diélectrique dans/de toutes les cellules pour ajuster, de manière commune, la compressibilité de toutes les cellules ou de toutes les cellules du groupe.
Les cellules peuvent être non-communicantes entre-elles. Dans ce cas, chaque cellule peut comprendre une soupape, ou ouverture, pour injecter/enlever du fluide diélectrique dans/de ladite cellule, pour ajuster la compressibilité de ladite cellule.
Alternativement, la compressibilité d'au moins une, en particulier de chaque, cellule peut être ajustée individuellement, indépendamment des autres cellules.
Dans ce cas, le moyen d'ajustement de la compressibilité d'une cellule peut comprendre un moyen d'ajustement de la pression du fluide diélectrique dans ladite cellule, de manière individuelle, tel qu'une pompe dédiée à ladite cellule par exemple.
Dans ce cas, chaque cellule peut comprendre une soupape, ou ouverture, pour injecter/enlever du fluide diélectrique dans/de ladite cellule, de manière individuelle et indépendante des autres cellules.
Suivant une caractéristique, particulièrement avantageuse, la couche selon l'invention peut comprendre, ou être associée à, un moyen ou un module d'analyse agencé de sorte à effectuer en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure, une cartographie du corps d'une personne allongée, ou assise, sur ladite couche.
En particulier, il est possible de déterminer au moins un point, ou une zone, de pression local(e) en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure.
- 8 Suivant une autre caractéristique avantageuse, la couche selon l'invention peut comprendre, ou être associée à, un moyen ou un module d'analyse agencé de sorte à effectuer en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure, au moins l'une des opérations suivantes :
- une mesure de la position du corps de la personne sur ladite couche ;
- un suivi du déplacement, dans le temps, du corps de la personne sur ladite couche ;
- une détection d'un risque de chute ou d'une chute du corps de la personne de ladite couche.
De manière non limitative, un tel suivi peut être utilisé pour :
- réaliser un suivi du sommeil,
- déclencher une alerte de chute, par exemple lorsque la personne s'approche trop d'un bord de la couche de la détection ; et/ou
- déclencher une alerte santé, par exemple lorsqu'aucun déplacement n'est détecté pendant une période prédéterminée.
en particulier, par suivi dans le temps des signaux mesurés pour au moins une, en particulier plusieurs, électrodes de mesure.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la couche selon l'invention peut comprendre, ou être associée à, un moyen ou un module d'analyse agencé de sorte à effectuer en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure, un suivi d'au moins un paramètre physiologique du corps de la personne. Ce suivi peut être réalisé par suivi dans le temps des signaux mesurés pour au moins une, en particulier plusieurs, électrodes de mesure.
Un tel suivi peut consister en un suivi d'une fréquence de respiration, de battements cardiaques, etc. en fonction d'une variation de distance mesurée par plusieurs électrodes de mesure.
La mesure de paramètre physiologique peut permettre de détecter une situation anormale de la personne et déclencher par exemple une alarme et/ou une action mécanique par exemple une vibration au niveau du matelas
- 9 ou du coussin, ou tout support en contact direct ou indirect avec la personne pour le faire réagir (vibration de la tête pour réveil, massage cardiaque....)
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la couche selon l'invention peut en outre comprendre, ou être associée à, un moyen ou un module d'analyse agencé de sorte à effectuer en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure, une détection d'une substance liquide, par exemple pour détecter l'incontinence. En effet, les électrodes de mesure capacitives sont sensibles à la présence de liquide sur la couche de détection. Par conséquent, les signaux mesurés pour les électrodes de mesure permettent de détecter la présence de liquide sur la couche de détection.
La détection peut exploiter une évolution de la surface détectée par les capteurs en prenant en compte par exemple la zone (au niveau du bassin pour l'urine, au niveau de la tête pour un vomissement...) de cette évolution et son aspect temporel.
Dans une version particulièrement avantageuse, la couche selon l'invention peut en outre comprendre au moins une électrode, dite de polarisation :
- disposée en regard de la face de ladite couche se trouvant, en utilisation, du côté de ladite personne, et
- mise au potentiel de masse de sorte à polariser, par effet capacitif, une personne se trouvant du côté de ladite face.
Ainsi, lorsque le couplage entre la personne à détecter et le potentiel de masse est dégradée, ou coupée, cette électrode de polarisation permet de ramener la personne au potentiel de masse ou de l'en rapprocher, de sorte à conserver la sensibilité et la performance de détection, avec les électrodes de mesure.
La couche peut comprendre une électrode de polarisation individuelle pour au moins une, en particulier, chaque électrode de mesure.
La couche peut comprendre une électrode de polarisation commune à plusieurs, en particulier à toutes les électrodes de mesure, en particulier formant un plan de polarisation.
- 10 Au moins une électrode de polarisation peut être disposée sous, ou au même niveau que, la ou les électrodes de garde.
Au moins une électrode de polarisation peut être ajourée de sorte qu'une électrode de garde est disposée dans la partie ajourée de ladite électrode de polarisation.
Au moins une électrode de polarisation peut être insérée entre deux électrodes de gardes adjacentes, au même niveau que lesdites électrodes de garde.
La couche selon l'invention peut comprendre un nombre d'électrodes de polarisation identique, ou différent, du nombre d'électrodes de mesure.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins une électrode de polarisation disposée au même niveau que la ou les électrodes de mesure.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens de commutation permettant de relier les électrodes de mesure soit à l'entrée du module de mesure (électrode active), soit au potentiel de garde.
Ainsi, un module de mesure peut être utilisé pour interroger séquentiellement une pluralité d'électrodes de mesure.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens de commutation permettant en outre de commuter des électrodes de mesure en électrodes de polarisation.
Dans ce cas, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens de commutation permettant de relier respectivement les électrodes de mesure, soit à l'entrée du module de mesure (électrode active), soit à la garde, soit à la masse.
On peut notamment créer des zones d'électrodes de mesure, de garde et de polarisation. Ces zones peuvent se déplacer par commutation de chaque électrode de mesure.
En particulier, il est plus judicieux de séparer les électrodes de polarisation de la ou des électrodes de mesure actives avec des électrodes de garde afin de minimiser le couplage entre les électrodes de polarisation et de mesure.
- il La couche de détection selon l'invention peut être intégrée dans un support ou un équipement mobilier tel qu'une table, un siège, un fauteuil, ou une civière.
Alternativement, la couche de détection peut être indépendante du support, ou de l'équipement mobilier, et rapportée sur ledit support ou l'équipement mobilier, en particulier de manière détachable.
De manière nullement limitative, la couche selon l'invention peut se présenter sous la forme :
-d'un matelas, par exemple un matelas équipant un lit, une table, une civière, etc. ; ou
-d'un coussin, par exemple un coussin pour équiper un siège, une chaise, un fauteuil, un fauteuil roulant, etc.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un équipement muni d'une couche de détection selon l'invention.
Un tel équipement peut être un mobilier pour recevoir une personne en position assise, tel qu'un siège, ou un fauteuil, en particulier roulant.
Un tel équipement peut être un mobilier pour recevoir une personne en position allongée, tel qu'un lit, une table d'opération, une table d'imagerie médicale ou encore une civière.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
- la FIGURE 1 est une représentation schématique du principe électrique d'un premier exemple non limitatif d'un dispositif de détection capacitive pouvant être mis en œuvre dans une couche selon ;
- la FIGURE 2 est une représentation schématique du principe électrique d'un deuxième exemple non limitatif d'un dispositif de détection capacitive pouvant être mis en œuvre dans une couche selon ;
- la FIGURE 3 une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'une couche selon l'invention ;
- la FIGURE 4 une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'une couche selon l'invention ; et
- les FIGURES 5-6 sont des configurations d'électrodes pouvant être utilisées dans une couche selon l'invention.
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La FIGURE 1 est une représentation schématique du principe électrique d'un premier exemple non limitatif d'un dispositif de détection capacitive pouvant être mis en œuvre dans une couche selon l'invention.
Le dispositif 100, représenté sur la FIGURE 1, permet de détecter l'approche et le contact d'un objet 102 par rapport à une surface de détection 104. Dans le cas de la présente demande, un tel objet 102 est une partie ou la totalité du corps d'une personne, tel que décrit plus loin en référence aux FIGURES 3 et 4.
- 13 Le dispositif 100 comprend au moins une électrode 106, dite de mesure, disposée face à la surface de détection 104, et donc à l'objet 102 s'approchant de ladite surface 104, et une électrode 108, dite de garde, disposée face à l'électrode de mesure 106, en dessous et à distance de l'électrode de mesure 106.
Le dispositif 100 comprend en outre un amplificateur de charge formé par un amplificateur opérationnel (AO) 110, dont la sortie est bouclée sur son entrée négative par une impédance 112, qui peut être un condensateur ou un condensateur associé à une résistance. Dans l'exemple représenté, l'impédance 112 est formée par un condensateur C.
Un module 114, numérique ou analogique, relié à la sortie de l'AO 110, mesure une tension électrique, notée Vs, sur la sortie de l'AO 110, à une fréquence de travail prédéterminée.
Le dispositif 100 comprend en outre une source électrique E, dite de garde, fournissant un potentiel alternatif, dit de garde, noté Vg, différent d'une masse électrique, notée M, à la fréquence de travail.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1 :
- l'électrode de mesure 106 est reliée à l'entrée négative de l'AO 110, et
- l'électrode de garde 108 est reliée à l'entrée positive de l'AO ; et
- la source électrique E est reliée à l'entrée positive de l'AO 110.
Dans cette configuration, l'électrode de mesure 106 et l'électrode de garde 108 sont au même potentiel (ou sensiblement au même potentiel) alternatif Vg, fourni par la source E.
Ainsi, l'électrode de garde 108 protège l'électrode de mesure 106 des couplages capacitifs parasites avec l'environnement et empêche l'apparition de capacités de fuite.
En outre, l'électronique de détection et en particulier l'AO 110 sont de préférence alimentés par une alimentation référencée au potentiel de garde Vg, pour éviter les capacités de fuite au niveau de l'électronique.
Alternativement, bien entendu, l'électronique de détection et en particulier l'AO 110 peuvent être alimentés par une alimentation référencée au potentiel de masse.
La tension Vs, mesurée par le module de mesure 114, est proportionnelle à la capacité Ceo, dite électrode-objet, formée entre l'électrode
- 14 de mesure 106 et l'objet 102. En particulier, la tension Vs mesurée vérifie la relation suivante :
K= Ec-f (1)
Ainsi, il est possible de déduire la capacité Ceo à partir du signal Vs mesuré.
De plus, la capacité Ceo est directement fonction de la distance séparant l'objet 102 de l'électrode de mesure 106, et donc de l'enfoncement de l'objet 102 dans la surface de détection 104. Par conséquent, il est possible de déduire la distance entre l'objet 102 et l'électrode de mesure 106 en fonction de la valeur de la capacité Ceo, et plus généralement en fonction du signal Vs.
Pour une pluralité d'électrodes de mesure 106, on peut ainsi obtenir une représentation tridimensionnelle de la forme de l'objet et de sa distance relativement à chacune de ces électrodes de mesure 106.
Le module de mesure 114 peut calculer la capacité Ceo en fonction du signal qu'il mesure, ou d'une version numérisée dudit signal.
En outre, le dispositif 100 comprend un commutateur 116 permettant de relier l'électrode de mesure 106 :
-soit à l'entrée négative de l'AO : dans ce cas, l'électrode de mesure 106 est dite « active » et permet de mesurer un signal relatif à la capacité Ceo ;
-soit au potentiel de garde Vg, présent par exemple à l'entrée positive de l'AO : dans ce cas, l'électrode de mesure 106 est reliée au même potentiel de garde Vg que l'électrode de garde 108 et devient une électrode de garde.
Ainsi, il est possible d'interroger séquentiellement une pluralité d'électrodes de mesure.
La FIGURE 2 est une représentation schématique du principe électrique d'un deuxième exemple non limitatif d'un dispositif de détection capacitive pouvant être mis en œuvre dans une couche selon l'invention.
- 15 Le dispositif 200, représenté sur la FIGURE 2, comprend tous les éléments du dispositif 100 de la FIGURE 1.
Le dispositif 200 comprend, en plus du dispositif 100, une autre électrode 202, dite électrode de polarisation. L'électrode de polarisation 202 est reliée à la masse électrique M et permet de polariser l'objet 102 avec le potentiel de masse M, de sorte à conserver la sensibilité et la performance de détection du dispositif 100, lorsque le couplage entre l'objet 102 et le potentiel de masse M est dégradé ou coupé. Une telle situation peut se produire lorsque l'objet 102 est uniquement en contact avec la surface de détection 104, ou lorsque l'objet 102 n'a aucun contact direct ou indirect avec le sol, autre que par la surface de détection 104. Une telle situation se produit lorsqu'une personne est allongée/assise sur la surface de détection, sans aucun contact avec le sol, ou la terre ou la masse.
Dans l'exemple représenté, l'électrode de polarisation 202 est ajourée et l'électrode de garde 108 est disposée dans la partie ajourée de l'électrode de polarisation 202, sans contact avec ladite électrode de polarisation 202. Ainsi, l'électrode de polarisation 202 et l'électrode de garde 108 sont disposées au même niveau.
L'électrode de polarisation 202 est plus grande que l'électrode de garde 108, elle-même de préférence plus grande que l'électrode de mesure 106.
Suivant un exemple de réalisation alternatif, l'électrode de polarisation 202 peut être disposée sous l'électrode de garde 108, qui est dans ce cas ajourée pour permettre le couplage capacitif entre l'électrode de polarisation et l'objet.
Suivant un exemple de réalisation alternatif, l'électrode de polarisation 202 peut être insérée entre deux électrodes de garde adjacentes.
Suivant un autre exemple de réalisation alternatif, l'électrode de polarisation 202 peut être insérée entre des électrodes de mesure 106, dans le même plan que ces électrodes de mesure.
La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'une couche selon l'invention.
La couche 300 représentée sur la FIGURE 3, se présente sous la forme d'un matelas mettant en œuvre le dispositif de détection 100 de la FIGURE 1.
- 16 Le matelas 300 est prévu pour recevoir un corps 302 d'une personne du côté d'une face 304, dite supérieure, formant la surface de détection, d'une manière similaire à la surface de détection 104 de la FIGURE 1.
Le matelas 300 est formé par une enveloppe 306 étanche, gonflée d'air. Il comprend une pluralité d'électrodes de mesure 106i-106n disposées dans l'épaisseur du matelas 300, à distance de la paroi supérieure 308, et en regard de ladite paroi supérieure 308.
Le matelas 300 comprend une unique électrode de garde 108 formant un plan de garde commun à toutes les électrodes de mesure 106i-106n.
Les électrodes de mesure 106i-106n et l'unique électrode de garde 108 sont disposées solidaires de la paroi inférieure 310, opposée à la paroi supérieure 308.
Le matelas 300 comprend, ou est associé à, un module d'analyse 312. Ce module d'analyse 312 est relié à chaque module de mesure 114i-114n, associé à chaque électrode de mesure, respectivement 106i-106n. Le module d'analyse 312, reçoit de chaque module de mesure 114,
- le signal mesuré pour l'électrode de mesure 106,, et/ou
- la capacité électrode-objet Ceo,i déterminée pour ladite électrode de mesure, ou encore
- la distance entre chaque électrode de mesure 106, et la partie du corps 302 en regard de l'électrode de mesure 106,.
De plus, le matelas 300 comprend, ou est associé à, un moyen 314 d'ajustement de la pression d'air dans l'enveloppe 306 de sorte à ajuster la compressibilité dudit matelas 300. Un tel moyen 314 d'ajustement de la pression d'air peut être une pompe reliée à l'enveloppe 306 par un conduit, ou une pompe intégrée au matelas 300 et injectant/retirant de l'air de l'air dans/de l'enveloppe 306.
En modifiant la pression de l'air dans le matelas 300 il est possible d'ajuster la distance entre le corps 302 et les électrodes de mesure 106i-106n pour éviter que le corps 302 viennent en contact avec un support rigide 316, sur lequel le matelas 300 est disposé. Cela permet d'améliorer le confort de la personne, mais aussi d'éviter l'apparition d'escarres.
- 17 Le moyen d'ajustement 314 est reliée au module d'analyse 312. Ce dernier envoie des consignes au moyen d'ajustement 314 pour modifier la pression dans l'enveloppe 306 en fonction :
- des signaux mesurés par les modules de mesure 114i-114n ; et/ou
- des capacité électrode-objet Ceo,i- Ceo,N, et/ou
-des distances entre les électrodes de mesure 106i-106n et le corps 302.
Le module d'analyse 112 peut en outre être configuré pour réaliser au moins une des opérations suivantes :
-déterminer une cartographie du corps 302 allongé sur le matelas 300,
- suivre le déplacement du corps 302 dans le temps,
- détecter une chute probable du corps 302,
-déterminer un paramètre physiologique, tel qu'une fréquence de respiration, une fréquence cardiaque, etc.
en fonction :
- des signaux mesurés par les modules de mesure 114i-114n ; et/ou
- des capacité électrode-objet Ceo,i-Ceo,N ; et/ou
-des distances entre les électrodes de mesure 106i-106n et le corps 302 ;
et éventuellement, de leur évolution dans le temps.
La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'une couche selon l'invention.
La couche 400, représentée sur la FIGURE 4, se présente sous la forme d'un matelas comprenant tous les éléments du matelas 300 de la FIGURE 3.
Le matelas 400 diffère du matelas 300 en ce qu'il comprend une pluralité de cellules, en particulier N cellules 402i_402n, gonflées d'air. Chaque cellule 402, est compressible individuellement et indépendamment des autres cellules.
Une électrode de mesure 106, est associée à chaque cellule 402,.
- 18 La compressibilité des cellules 402i-402n peut être ajustée de manière commune par la pompe 314.
Suivant un exemple de réalisation alternatif, (non représenté) la compressibilité de chaque cellule 402, peut être ajustée par une pompe individuelle (non représentée) associée à ladite cellule 402,.
Suivant un exemple de réalisation alternatif, (non représenté) la compressibilité d'une pluralité de cellules 402i-402n constituant un groupe de cellules peut être ajustée par une pompe individuelle (non représentée) associée à audit groupe de cellules. Dans ce cas, la couche selon l'invention peut comprendre une pluralité de pompes qui contrôlent, chacune, la pression d'un groupe de cellules.
Dans les exemples décrits en référence aux FIGURES 3 et 4, les matelas 300 et 400 mettent en œuvre le dispositif de détection de la FIGURE 1. Suivant des exemples de réalisation alternatifs, les matelas 300 et 400 peuvent mettre en œuvre le dispositif de détection 200 de la FIGURE 2.
La FIGURE 5 est une représentation schématique d'une configuration d'électrodes pouvant être mise en œuvre dans une couche selon l'invention, et en particulier dans les matelas 300 et 400.
La configuration 500, représentée sur la FIGURE 5, comprend une pluralité d'électrodes de mesure 106i-106n sont utilisées. Pour chaque électrode de mesure 106i-106n, le dispositif comprend une électrode de garde individuelle, respectivement 108i-108n, au lieu d'une électrode de garde unique.
De manière optionnelle, il est possible d'utiliser en outre :
- une unique électrode de polarisation, ou
-des électrodes de polarisation individuelles.
La FIGURE 6 est une représentation schématique d'une configuration d'électrodes pouvant être mise en œuvre dans une couche selon l'invention.
- 19 La configuration 600, représentée sur la FIGURE 6, comprend une matrice de M lignes et de N colonnes d'électrodes de mesure 106,,j avec 1 <i<M et l<j<N, distribuées dans le plan du matelas 300 ou 400. Pour chaque électrode de mesure, respectivement 106i,i-106m,n, le dispositif comprend : -une électrode de garde individuelle, respectivement 108i,i-108m,n ;
et
- optionnellement, une électrode de polarisation individuelle, respectivement 202i,i-202m,n·
Chaque électrode de polarisation 202,,j est ajourée et chaque électrode de garde 108,,j est disposée dans la partie ajourée de l'électrode de polarisation 202,,j, au même niveau que ladite électrode de polarisation 202,,j.
Suivant une configuration alternative, les électrodes de polarisation 202i,i-202m,n peuvent être rejointes pour former un unique plan, dit de polarisation.
Suivant encore une autre alternative, les électrodes de polarisation peuvent être remplacées par des lignes de polarisation, perpendiculaires entre-elles, et disposées entre les électrodes de garde 108,,j.
Suivant encore une autre alternative, les électrodes de polarisation peuvent être remplacées par des lignes de polarisation, perpendiculaires entre-elles, et disposées entre les électrodes de mesure 106,,j.
Tous les exemples qui viennent d'être décrits concernent un matelas. Bien entendu, la couche selon l'invention peut également être un coussin, en particulier un coussin pour fauteuil roulant.
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.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Couche compressible (300;400), se présentant en particulier sous la forme d'un matelas pour recevoir une personne (302) en position allongée ou d'un coussin de siège pour recevoir une personne en position assise, et comprenant :- au moins une électrode (106), dite de mesure, se trouvant, en utilisation, en regard de ladite personne (302) ; et- au moins une électrode (108), dite de garde, disposée en regard de ladite électrode de mesure (106), lesdites électrodes de mesure (106) et de garde (108) étant mises à un potentiel alternatif identique ou sensiblement identique (VG), dit de garde, à au moins une fréquence donnée, dite de travail, différent d'un potentiel de masse (M), et- au moins un module de mesure (114) d'un signal relatif à la capacité (Ceo), dite électrode-objet, formée entre ladite électrode de mesure (106) et ladite personne (302).
- 2. Couche selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'au moins une électrode de mesure (106) se trouve du côté de, ou sur, une face ou une paroi (308) de ladite couche, située, en utilisation, du côté de la personne.
- 3. Couche (300;400) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'au moins une électrode de mesure (106) se trouve du côté de, ou sur, une face ou une paroi (310) de ladite couche (300;400), située, en utilisation, du côté opposé à la personne (302).
- 4. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs électrodes de mesure (106i106n) distribuées dans le plan de la couche (300;400), sur toute ou partie de ladite couche (300;400), une électrode garde (108) étant commune à au moins deux, en particulier toutes les, électrodes de mesure (106i-106n), ladite électrode de garde (108) commune formant en particulier un plan de garde commun.
- 5. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs électrodes de mesure (106i106n) distribuées dans le plan de la couche (300;400), sur toute ou partie de ladite couche (300;400), une électrode garde individuelle étant associée à au moins une, en particulier chaque, électrode de mesure (106i-106n).
- 6. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de calcul (114) agencé pour calculer la capacité électrode-objet (Ceo) pour chaque électrode de mesure (106), en fonction du signal mesuré (Vs).
- 7. Couche (300;400)selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un diélectrique, en particulier :- un fluide diélectrique ;- un polymère diélectrique, tel qu'un polymère à base de silicone ; ou- une mousse diélectrique, telle qu'une mousse en polyester.
- 8. Couche (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend, ou est formée par, une unique cellule (306).
- 9. Couche (300) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la compressibilité de l'unique cellule (306) est ajustable, ladite couche comprenant (300) en outre un moyen d'ajustement (314) de ladite compressibilité, en fonction du signal mesuré (Vs) pour au moins une, en particulier chaque, électrode de mesure (106).
- 10. Couche (400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend, ou est formée par, plusieurs cellules (402i-402n), chaque cellule (402,) étant individuellement compressible, ladite couche (400) comprenant :- pour au moins une cellule (402,) au moins une électrode de mesure (106,) individuelle à ladite cellule ; et/ou- 22 -au moins une électrode de mesure commune à plusieurs cellules adjacentes, et en particulier à toutes les cellules (402,).
- 11. Couche (400) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la compressibilité d'au moins une cellule (402,) est ajustable :- de manière individuelle et indépendante des autres cellules (402,) ; ou- de manière commune pour :- l'ensemble des cellules de ladite couche (400), ou- un groupe comprenant au moins deux cellules.
- 12. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée qu'elle comprend un moyen d'ajustement (314) de la compressibilité d'une cellule (306;402i-402n) par ajustement de la pression d'un fluide diélectrique présent dans ladite cellule (306;402i-402n).
- 13. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un module d'analyse (312) agencé de sorte à effectuer, en fonction des signaux mesurés pour plusieurs, en particulier toutes les, électrodes de mesure (106), au moins l'une des opérations suivantes :- une cartographie du corps de la personne (302) allongée, ou assise, sur ladite couche (300;400) ;- une mesure de la position du corps de la personne (302) sur ladite couche (300;400);- un suivi du déplacement, dans le temps, du corps de la personne (302) sur ladite couche (300;400) ;- une détection d'un risque de chute ou d'une chute du corps de la personne (302) de ladite couche (300;400) ;- un suivi d'au moins un paramètre physiologique du corps de la personne (302) ;- une détection d'une substance liquide.
- 14. Couche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre au moins une électrode (202), dite de polarisation :- disposée en regard de la face de ladite couche se trouvant, en5 utilisation, du côté de la personne, et- mise au potentiel de masse (M) de sorte à polariser, par effet capacitif, une personne se trouvant du côté de ladite face.
- 15. Couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications précédentes,10 caractérisé en ce qu'elle se présente sous la forme :- d'un matelas, ou- d'un coussin pour siège.
- 16. Siège, en particulier fauteuil roulant, équipée d'une couche selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 14.
- 17. Lit équipé d'une couche (300;400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.1/3
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| TP | Transmission of property |
Owner name: FOGALE SENSORS, FR Effective date: 20220908 |
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