ITPD20090129A1 - Dispositivo per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione è generalmente applicabile al settore tecnico degli apparati di rilevamento della presenza di persone in un sito ed ha per oggetto un dispositivo per il rilevamento della presenza di una persona in appoggio su una struttura di supporto del corpo umano quali, ad esempio, sedie, poltrone, divani, letti o similari.

In particolare, la presente invenzione può trovare applicazione nel settore tecnico degli accessori medicali come dispositivo di rilevamento della presenza a letto o su una sedia a rotelle di un paziente.

Stato della Tecnica

Sono molteplici le applicazioni nelle quali si rende necessario rilevare la presenza di una persona in un sito. Sebbene l'esempio probabilmente più immediato sia costituito dai sistemi di allarme anti intrusione, è anche nota l’esistenza di numerose applicazioni per le quali si deve rilevare la presenza di una persona appoggiata su una struttura di supporto del corpo umano come, ad esempio, letti, sedie, poltrone o altro.

Un esempio tipico, in questo caso, sono i dispositivi utilizzati per controllare la presenza a letto dei pazienti. Tali dispositivi sono particolarmente utili nel caso di sorveglianza di pazienti disabili che potrebbero allontanarsi senza autorizzazione o cadere dal letto. Lo stesso dicasi nel caso, anziché di un letto, di una sedia a rotelle.

I suddetti dispositivi sono generalmente composti da una centralina elettronica di controllo collegata con uno o più sensori suscettibili di trasmettere segnali, variabili con la presenza o assenza della persona, alla centralina stessa.

È evidente, quindi, che le principali differenze tra i vari dispositivi sono legate al tipo di sensore utilizzato e che, in tal senso, siano numerose le differenti realizzazioni note dei dispositivi in esame.

La forma di esecuzione più elementare consiste nel predisporre dei sensori di peso alla base del letto, del divano, della sedia o della sedia a rotelle da monitorare.

Evidentemente una tale soluzione è costosa, a causa della tipologia di sensori che si utilizza, ingombrante è passibile di errore. Il dispositivo, infatti, può essere indotto in errore qualora sulla struttura di supporto della persona si appoggi un’altra persona o del materiale pesante come libri, bottiglie o altro.

Gli stessi inconvenienti sono propri di un dispositivo equivalente, ma più evoluto, descritto in US 5,844,488. In particolare, il caso descritto è relativo ad un letto ed il sensore utilizzato è di pressione. Tale sensore è disposto a contatto del materasso sotto il lenzuolo su cui si dispone la persona. Il sensore presenta un’estensione sostanzialmente equivalente alla superficie del materasso e consente non solo di verificare la presenza della persona, ma anche la sua disposizione.

Il rilevamento della presenza di una persona appoggiata o disposta su una struttura di supporto misurando il peso sostenuto dalla struttura stesso è alla base anche dei dispositivi descritti in WO 02/068921 , US 6,546,813 e US 6,840,117. Tuttavia, i suddetti dispositivi si differenziano dai precedenti in quanto essi sfruttano sensori capacitivi. In particolare, i sensori sono realizzati mediante condensatori la cui capacità è variabile con il peso che vi si dispone sopra. Tale peso, che poggia su una delle armature, provoca lo schiacciamento del dielettrico e quindi una proporzionale variazione della capacità.

Per quanto un tale tipo di sensore sia meno costoso, risulta comunque complicato da gestire e poco preciso. In particolare, è necessario che il dielettrico utilizzato presenti un ritorno elastico veloce, preciso e costante nel tempo.

Un ulteriore esempio di utilizzo di sensori capacitivi è descritto in WO 2005/077316. In particolare, nel documento si descrive un dispositivo comprendente un primo conduttore elettrico posizionato sul letto sotto la persona, ed un secondo conduttore elettrico utilizzato come antenna e posizionato dall’altra parte della persona in modo da vedere interposto tra se stesso ed il primo conduttore elettrico la persona e l'aria. In tal senso, è pensabile che il secondo conduttore elettrico possa essere associato alla testiera o comunque alla struttura del letto. La presenza o l’assenza del paziente provoca la variazione del dielettrico e, con esso, la variazione della capacità rilevata.

Si nota subito che il dispositivo descritto è soggetto a forte imprecisione nella misura e può essere facilmente indotto in errore.

Presentazione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un dispositivo suscettibile di rilevare la presenza di una persona su una struttura di supporto come un letto, una sedia, o elementi d’arredo similari, che sia di semplice esecuzione e di semplice applicazione.

Un altro scopo della presente invenzione è realizzare un dispositivo che sia preciso nell'effettuare tale rilevamento.

Un ulteriore scopo è quello di mettere a punto un metodo implementabile dal dispositivo appena citato e che indichi come rilevare con semplicità d’azione e con estrema precisione la presenza di una persona su una struttura di supporto.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un dispositivo per il rilevamento di una persona su una struttura di supporto in accordo con la rivendicazione principale.

In particolare, il dispositivo comprende mezzi sensori suscettibili di attivare mezzi di segnalazione di detta presenza ed aventi almeno un collegamento elettrico di ingresso di un segnale elettrico di alimentazione in frequenza, e almeno un collegamento elettrico di uscita di un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detti mezzi sensori da parte di detto segnale elettrico di alimentazione.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il dispositivo comprende anche mezzi di comparazione della fase del segnale elettrico di alimentazione e della fase del segnale elettrico di uscita.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, i mezzi sensori comprendono almeno un elemento flessibile sostanzialmente laminare almeno parzialmente elettricamente conduttore.

Come si vedrà più dettagliatamente in seguito, i mezzi sensori così realizzati, sfruttando l’effetto capacitivo del contatto con corpi estranei, consentono di rilevare la presenza di una persona sulla struttura di supporto. In particolare, tale effetto capacitivo provoca uno sfasamento del segnale elettrico di alimentazione durante il suo attraversamento dei mezzi sensori. Comparando quindi la fase del segnale elettrico di alimentazione con la fase del segnale elettrico di uscita è determinabile con sicurezza se vi è un corpo estraneo in appoggio sulla struttura di supporto.

Forme di realizzazione vantaggiose dell’invenzione sono definite in accordo con le rivendicazioni dipendenti.

Ad esempio, l’elemento flessibile potrà essere un tessuto in modo tale, vantaggiosamente, da renderne facile l'applicazione su letti, sedie, o altro.

Opportunamente, ma non necessariamente, il suddetto tessuto, al fine di essere elettricamente conduttivo, comprenderà filato di ottone e/o rame in trama e/o in ordito. Tale forma di esecuzione è utilizzata da lungo tempo per soli fini estetici e con essa si realizzano generalmente capi di abbigliamento.

Per quanto detto, è evidente che gli scopi dell’invenzione sono raggiunti anche da una struttura di supporto di una persona comprendente:

- almeno un elemento di ricoprimento flessibile provvisto di almeno un collegamento elettrico di ingresso di un segnale elettrico di alimentazione in frequenza, e di almeno un collegamento elettrico di uscita di un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detto elemento di ricoprimento da parte di detto segnale elettrico di alimentazione;

- mezzi di comparazione della fase di detto segnale elettrico di alimentazione e della fase di detto segnale elettrico di uscita.

Secondo un aspetto dell’invenzione, l’elemento di ricoprimento è un tessuto comprendente materiale elettricamente conduttore in trama e/o in ordito.

Gli stessi scopi sono altresì raggiunti da un metodo per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto, comprendente le seguente fasi:

- predisporre detti mezzi sensori su detta struttura di supporto; - alimentare elettricamente detti mezzi sensori con un segnale elettrico di alimentazione in frequenza;

- prelevare da detti mezzi sensori un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detti mezzi sensori da parte di detto segnale elettrico di alimentazione;

- comparare la fase di detto segnale elettrico di alimentazione con la fase di detto segnale elettrico di uscita;

- attivare mezzi di segnalazione della presenza o dell’assenza della persona su detta struttura di supporto se la fase di detto segnale elettrico di uscita è differente, rispettivamente uguale, dalla fase di detto segnale elettrico di alimentazione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un dispositivo per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto secondo l’invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 rappresenta il dispositivo dell’invenzione in vista schematizzata;

la FIG. 2 rappresenta la struttura di supporto dell’invenzione in vista schematizzata;

la FIG. 3 rappresenta un diagramma di flusso relativo al metodo dell'invenzione.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alla fig. 1 , si descrive un dispositivo 1 per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto come, ad esempio, letti, sedie, divani, poltrone, o elementi d’arredo similari.

Un’applicazione particolarmente utile è nei letti ospedalieri o di cliniche e nelle sedie a rotelle. In questi casi, infatti, il dispositivo 1 proposto aiuta il personale medico nella sorveglianza dei pazienti, in particolare quelle persone mentalmente disabili.

Per la sua operatività, il dispositivo 1 comprende mezzi sensori 3 suscettibili di attivare mezzi di segnalazione 4 della presenza o assenza di una persona sulla struttura di supporto sorvegliata. In particolare, tali mezzi sensori 3 sono provvisti di almeno un collegamento elettrico di ingresso 5 di un segnale elettrico di alimentazione in frequenza. È presente anche almeno un collegamento elettrico di uscita 6 di un segnale elettrico di uscita generato dall'attraversamento dei mezzi sensori 3 da parte del segnale elettrico di alimentazione.

Secondo un aspetto dell'invenzione, i mezzi sensori 3 comprendono almeno un elemento flessibile 8 sostanzialmente laminare e almeno parzialmente elettricamente conduttore.

Tale elemento flessibile 8, quindi, è facilmente applicabile su letti o sulle sedute di divani, sedie, poltrone o similari. Inoltre, la sua proprietà di essere conduttore elettrico consente al segnale elettrico di alimentazione di attraversarlo. Tale attraversamento potrebbe provocare alterazioni del segnale di alimentazioni per cui il segnale elettrico di uscita potrebbe essere differente da quello di ingresso.

Un’alterazione evidente è determinata dalla probabile resistività intrinseca dell'elemento flessibile 8 che provoca una riduzione di ampiezza del segnale di uscita rispetto a quello di ingresso.

Tuttavia, di interesse è il fatto che l’elemento flessibile laminare 8 costituisce l’armatura di un condensatore. In tal senso, la disposizione di un corpo su di esso provoca variazioni sulla fase del segnale di alimentazione per cui il segnale di alimentazioni di uscita presenta una fase differente da quella del segnale di alimentazione. Tale variazione di fase è tanto più intensa quanto più esteso è il corpo che vi si appoggia.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, quindi, il dispositivo 1 comprende mezzi di comparazione 7 della fase del segnale elettrico di alimentazione con la fase del segnale elettrico di uscita.

Tale comparazione consente di determinare se vi è una persona disposta sulla struttura di supporto. Opportunamente, ma non necessariamente, al comparatore possono essere associati mezzi di regolazione di un valore di soglia predeterminato di tale variazione di fase. Ciò consente di escludere la segnalazione della presenza di una persona per variazioni di fase piccole che sono dovute a corpi di piccole dimensioni. Tali mezzi di regolazione possono essere realizzati, ad esempio, mediante un apposito circuito elettronico solitamente comprendente un resistore variabile.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, l’elemento flessibile 8 è un tessuto. Ciò facilita il suo uso poiché esso può essere utilizzato come lenzuolo o come elemento di ricoprimento dell’imbottitura della seduta di sedie, poltrone o similari.

Preferibilmente, ma non necessariamente, il tessuto presenta, come componente elettricamente conduttore, filato di ottone e/o filato di rame in trama e/o in ordito. Come anticipato, tale tessuto è utilizzato da lungo tempo per soli fini estetici nella realizzazione di capi di abbigliamento

Per facilitare il rilevamento della variazione di fase tra il segnale di alimentazione e il segnale di uscita, il primo potrebbe presentare un andamento nel tempo sostanzialmente ad onda quadra.

Per quanto concerne la frequenza del segnale di alimentazione, essa è di libera scelta. Tuttavia, prove sperimentali hanno confermato che un segnale di alimentazione avente la frequenza in un intorno dei 48 KHz consente di ottenere ottimi risultati nel rilevamento della presenza di persone.

Per quanto fin qui detto, è evidente che oggetto dell’invenzione è anche una struttura di supporto 2 di una persona che, come si osserva in fig.

2, comprenda almeno un elemento flessibile 8 sostanzialmente laminare e generalmente utilizzato come elemento di ricoprimento.

L’elemento flessibile 2 sarà provvisto di almeno un collegamento elettrico di ingresso 5 del segnale elettrico di alimentazione in frequenza, e di almeno un collegamento elettrico di uscita 6 del segnale elettrico di uscita.

La stessa struttura di supporto 2 comprenderà anche mezzi di comparazione 7 della fase del segnale elettrico di alimentazione con la fase del segnale elettrico di uscita.

Analogamente a quanto detto per il dispositivo 1 , l’elemento flessibile 8 è un tessuto comprendente materiale elettricamente conduttore in trama e/o in ordito.

Quest’ultimo potrebbe essere costituito da filato di ottone e/o di rame.

Operativamente, come si osserva in fig. 3, a seguito della predisposizione dei mezzi sensori 3 sulla struttura di supporto 2, si alimentano elettricamente tali mezzi sensori 3 con il segnale elettrico di alimentazione in frequenza.

Successivamente si preleva, dai mezzi sensori 3, il segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento dei mezzi sensori da parte del segnale elettrico di alimentazione.

Si procede quindi con la comparazione della fase del segnale elettrico di alimentazione con la fase del segnale elettrico di uscita al fine di verificare se vi sono variazioni tali da indicare la presenza di una persona disposta sulla struttura di supporto 2.

A seguito di tale rilevamento si procederà con l’attivazione di mezzi di segnalazione 4 della presenza o dell’assenza della persona sulla struttura di supporto 2.

Per quanto detto, il dispositivo, la struttura di supporto ed il metodo dell’invenzione raggiungono gli scopi dell’invenzione.

In particolare, sono superati almeno parzialmente gli inconvenienti propri dell’arte nota per la semplicità di esecuzione e di applicazione di quanto fin qui descritto.

A ben vedere, sia il dispositivo che la struttura di supporto dell’invenzione sono particolarmente precisi ed assicurano un corretto rilevamento della presenza o dell’assenza di una persona.

Il dispositivo secondo l’invenzione, così come la struttura di supporto ed il metodo, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito dell'invenzione.

Anche se il dispositivo è stato descritto con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza dell’invenzione e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Un dispositivo per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto (2), comprendente mezzi sensori (3), suscettibili di attivare mezzi di segnalazione (4) di detta presenza, aventi almeno un collegamento elettrico di ingresso (5) di un segnale elettrico di alimentazione in frequenza, e almeno un collegamento elettrico di uscita (6) di un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detti mezzi sensori (3) da parte di detto segnale elettrico di alimentazione, in cui detto dispositivo comprende anche mezzi di comparazione (7) della fase di detto segnale elettrico di alimentazione con la fase di detto segnale elettrico di uscita, e detti mezzi sensori (3) comprendono almeno un elemento flessibile (8) sostanzialmente laminare almeno parzialmente elettricamente conduttore.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , in cui che detto elemento flessibile (8) è un tessuto.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui che detto tessuto comprende filato di ottone e/o filato di rame in trama e/o in ordito.
4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui che detto segnale elettrico di alimentazione presenta un andamento nel tempo sostanzialmente ad onda quadra.
5. 5. Una struttura di supporto di una persona comprendente almeno un elemento flessibile (8) sostanzialmente laminare provvisto di almeno un collegamento elettrico di ingresso (5) di un segnale elettrico di alimentazione in frequenza, e di almeno un collegamento elettrico di uscita (6) di un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detto elemento flessibile (8) da parte di detto segnale elettrico di alimentazione, in cui detta struttura di supporto comprende anche mezzi di comparazione (7) della fase di detto segnale elettrico di alimentazione con la fase di detto segnale elettrico di uscita, e detto elemento flessibile (8) è un tessuto comprendente materiale elettricamente conduttore in trama e/o in ordito.
6. 6. Struttura di supporto secondo la rivendicazione 5, in cui che detto materiale elettricamente conduttore comprende filato di ottone e/o filato di rame.
7. 7. Un metodo per il rilevamento della presenza di una persona su una struttura di supporto (2), comprendente le seguente fasi: - predisporre mezzi sensori (3) su detta struttura di supporto; - alimentare elettricamente detti mezzi sensori (3) con un segnale elettrico di alimentazione in frequenza; - prelevare da detti mezzi sensori (3) un segnale elettrico di uscita generato dall’attraversamento di detti mezzi sensori (3) da parte di detto segnale elettrico di alimentazione; - comparare la fase di detto segnale elettrico di alimentazione con la fase di detto segnale elettrico di uscita; - attivare mezzi di segnalazione (4) della presenza o dell’assenza della persona su detta struttura di supporto (2) se la fase di detto segnale elettrico di uscita è differente, rispettivamente uguale, dalla fase di detto segnale elettrico di alimentazione.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori (3) comprendono almeno un elemento flessibile (8) sostanzialmente laminare almeno parzialmente elettricamente conduttore.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto elemento flessibile (8) è un tessuto.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto tessuto comprende filato di ottone e/o filato di rame in trama e/o in ordito.