KR20080094265A - 습도 센서 및 그 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 동시에 경제적인 습도 등의 감지 센서 및 그 관리 시스템에 대한 것으로서 실과 도전체의 세사(細絲)를 조합 또는 합사한 직물이나 종이에 도전체의 세사(細絲)를 그물형상으로 부착한 전극 패드들 사이에 수분 등을 흡수할 수 있는 흡수층을 가지고 패드들 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 실시간으로 습도 등을 측정한다.

습도, 기저귀, 감지 센서, 대소변, 전극 패드, 관리 시스템

Description

습도 센서 및 그 관리 시스템{Sensor for humidity and management system therefor}

도 1은 본 발명에 따른 습도 센서 및 기저귀용 감지센서에 사용될 수 있는 전극 패드 및 그 사이의 흡수층을 도시한 개념도,

도 2는 본 발명의 실과 도전체의 세사(細絲)를 조합한 직물을 사용한 전극 패널의 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 습도 센서와 그 수신부측 장치를 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기저귀용 감지 센서를 장착한 기저귀를 도시한 개략도이다.

<도면의 중요부분의 부호에 대한 설명>

101, 102, 301, 302: 전극 패드 103: 흡수층

201: 도전체의 세사(細絲) 202: 실

203, 306: 연결 단자 303: 감지부

304: 송신부 305: 디스플레이부

307: 가변 저항 308: 전원부

310: 수신부 311: 관리 디스플레이부

401: 전극 패드 및 흡수층 402: 내측 커버

403: 흡수포 404: 방수 커버

405: 외측 커버

본 발명은 정전용량을 이용한 습도 등의 감지 센서 및 그 관리 시스템에 대한 것으로서, 특히 유연하고 투수성이 있는 패드 전극을 사용해 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 습도 등의 감지 센서 및 그 관리 시스템에 대한 것이다.

본 발명의 응용분야 중 하나인 습도센서 분야에서 습도센서는 그 작동원리에 따라, 다공질세라믹 또는 전해질에서 수분에 의해 변화되는 전도율를 이용하는 저항센서와, 고분자 중합체 등에 수분이 흡착될 때에 발생되는 유전율의 변화를 이용하는 정전용량형 센서로 나뉜다.

저항형 습도센서는 저습도영역 및 고습도영역에서의 측정이 어렵고, 그 출력 또한 비선형이면서, 온도변화에 대한 변화폭이 크고, 수증기, 응결, 소금물 및 화학물질등에 영향을 크게 받으며, 센서에 직류를 인가하면, 감습재료의 전해작용 및 전극재료의 전리현상에 의해 영구적인 특성저하가 발생한다. 하지만, 정전용량형 습도센서는 고분자 재질에 흡착되는 물분자량에 따라 정전용량이 변화하는 원리를 이용하여 제조되는 센서로서, 그 습도측정범위가 1 ~ 100%로 넓고, 선형의 출력을 갖기 때문에 응용 회로가 간소하게 구현될 수 있으며, 측정 및 조절의 영역도 실온뿐만 아니라, 영하 40℃부터 100℃온도 범위에서 별도의 온도보상장치없이 동작 가능하며, 직류에서 작동되므로 마이크로 컴퓨터를 활용한 회로에 적용하기가 쉽다.

그러나 종래의 용량형 습도 센서는 미세 소자 제조분야용으로만 한정되어 있어 매우 고가이고 농수산용, 의료용 및 일반 산업용으로써 적합하지 않다는 문제점이 있다.

아울러 본 발명의 감지 센서가 이용될 수 있는 기저귀 감지 센서 분야의 경우 종래의 기저귀 감지 센서는 실리콘 또는 합성수지 시트에 전도성 물질인 박막의 전극필름(알루미늄필름)을 일정한 간격을 두고 띠형태로 코팅하되, 전극필름을 기저귀의 끝부분까지 연장하여 알람장치와 접속되게 하여 소변이 전극필름에 접촉될 때 소변이 전도체 역할을 하여 부분적으로 코팅된 전극필름이 전기적으로 접속되어 소변감지신호를 감지하는 형태인 것이 일반적이다.

이렇게 유아용 기저귀에 있어 대소변을 감지하여 알람을 송출하여 기저귀의 교환시기를 인지할 수 있도록 하는 장치가 널리 제안되어 왔으나, 제조비용과 오동작 등의 문제로 인하여 실질적으로 제품화하여 실용화하는데 많은 제약이 있으며, 종래의 기술은 소변의 경우에는 이온 등의 작용으로 전류의 흐름에 의해 감지가 가능하나 대변의 경우에는 이러한 감지가 어렵다. 또한, 전류 흐름을 이용하기 때문 에 인체에 영향을 줄 수 있는 높은 전압이 양 전극 사이에 걸리게 되고, 소변에 의해 갑자기 큰 전류가 흐를 수 있어 갑작스런 자극을 줄 수 있다는 중요한 문제가 있다.

본 발명의 목적은 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 동시에 경제적이고, 농수산용, 의료용 및 산업용으로 이용하는데 적합한 습도 센서 및 이를 이용한 습도센서 관리 시스템를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며 경제적이고, 대소변 모두에 대해 높은 정밀도로 감지가 가능한 동시에 인체에 자극이 없는 기저귀용 감지 센서 및 이를 이용한 기저귀 관리 시스템를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 투수성과 전도성을 가지는 2개의 전극 패드, 상기 2개의 전극 패드 사이에 위치하고 수분의 흡수성을 가지는 흡수층 및 상기 2개의 전극 패드 사이의 정전용량의 변화를 통해 습도를 감지하는 감지부를 구비하는 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서에서 전극 패드 중 하나 또는 모두는 실과 도전체의 세사(細絲)를 조합 또는 합사한 직물일 수 있다. 이때 패드의 두께는 0.02mm~0.06mm 인 투수성 전극 패드를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서에서 전극 패드 중 하나 또는 모두는 종이 패드에 그물 형태의 도전체의 세사(細絲)를 결합한 것을 이용할 수도 있다.

본 발명에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서는 감지부로부터 감지된 습도에 관한 신호를 받아 표시하는 디스플레이부를 더 포함하도록 구성할 수도 있다. 또한, 감지부로부터 감지된 습도 신호를 받아 수신부에 송신하는 송신부를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서, 상기 송신부에서 송신된 습도 신호를 수신하는 수신부 및 상기 수신부에서 수신된 습도를 표시하는 관리 디스플레이부를 구비하는 습도센서 관리 시스템에 의해 달성된다. 이때 상기 습도센서는 복수개이고, 복수의 송신부는 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 각각의 고유 식별신호를 통해 상기 복수의 습도센서 각각을 구별하며, 상기 관리 디스플레이부는 상기 복수의 습도센서 각각에 대한 습도를 구분하여 표시할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 기저귀용 감지 센서는 복수개이고, 상기 투수성 전극 패드를 이용한 습도 센서로 이루어진 기저귀용 감지 센서, 상기 송신부로부터의 용변 신호를 수신하는 수신부 및 상기 수신부에서 수신되는 용변 여부를 표시하는 관리 디스플레이부를 구비하는 기저귀 관리 시스템에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 기저귀 관리 시스템에서 복수의 송신부는 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 각각의 고유 식별신호를 통해 상기 복수의 기저귀용 감지 센서 각각을 구별하며, 상기 관리 디스플레이부는 상기 복수의 기저귀용 감지 센서 각각에 대한 용변 여부를 구분하여 표시하는 것이 바람직하다. 또한, 수신부에서 용변 신호를 수신한 때 이를 스피커 등을 통해 알리는 알람부를 더 포함하도록 하고, 무선단말기에 알리는 관리용 송신부를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 습도 센서 및 기저귀용 감지센서에 사용될 수 있는 전극 패드 및 그 사이의 흡수층을 도시한 개념도이다.

본 발명은 실과 도전체의 세사(細絲)를 합사 또는 조합한 직물이나 종이에 도전체의 세사(細絲)를 그물형상으로 부착한 전극 패드들(101, 102) 사이에 수분 등을 흡수할 수 있는 흡수층(103)을 가지고 패드들 사이의 정전용량의 변화를 감지하는 센서에 대한 것으로서, 습도를 측정하거나 기저귀 착용자가 용변을 보았는지 여부를 측정하는데 사용될 수 있는 것이다.

실과 도전체의 세사(細絲)를 조합한 직물이란 도 2에서 도시된 바와 같이 실(202)과 도전체의 세사(細絲)(201)를 일정하게 섞은(조합) 직물을 말하며, 실과 도전체의 세사(細絲)를 합사한 경우란 실과 도전체의 세사(細絲)를 서로 꼬아 하나의 실을 만드는 것을 말한다. 이렇게 만들어진 실을 통해 직물을 짜 전극 패드(101, 102)를 형성한다. 이때 실은 화학섬유나 면류 등 다양한 실들이 사용될 수 있고 도전체의 세사(細絲)는 알루미늄 합금이나 구리, 스테인레스 합금 등을 사용할 수 있고 경우에 따라서는 금이나 은 세사(細絲)를 사용할 수 있다. 또한, 전극 패드(101, 102)는 이러한 직물 이외에도 종이를 사용한 형태일 수도 있다.

전극 패드(101, 102)는 용도에 따라 다양한 두께를 가질 수 있으나, 측정 대상은 흡수층(103)에서의 정전용량 변화이므로 전극 패드(101, 102) 자체는 0.01mm ~ 0.05mm 정도로 매우 얇게 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 센서에는 전극 패드(101, 102)로서 직물 형태의 전극 패드 2개 또는 종이 형태의 전극 패드 2개를 사용하거나 직물 형태와 종이 형태를 하나씩 사용할 수도 있다.

이러한 전극 패드(101, 102)는 전도성은 물론 투수성을 가져 전극 패드(101, 102)를 통과한 수분이 전극 패드 사이의 흡수층(103)으로 빠르게 흡수될 수 있도록 함은 물론 매우 유연하여 측정대상에 밀착되도록 하여 더욱 정밀한 측정이 가능하 도록 한다.

양 전극 패드 사이에는 도 1에서와 같이 흡수층(103)이 형성된다. 흡수층(103)의 재질은 수분을 흡수할 수 있는 것이면 기존의 어떠한 물질도 사용될 수 있다. 흡수층(103)의 두께는 양 전극 패드 사이의 거리를 결정하게 되는데 센서의 용도와 정확도에 따라 알맞게 조절될 수 있다.

감지부(303)(도 3 참조)는 양 전극 패드 사이의 흡수층(103)이 수분 등을 흡수하였을 때 양 전극 패드 사이의 정전용량 변화를 측정한다. 측정한 정전용량 변화를 통해 감지부(303)에서 얻는 결과값의 종류에 따라 본 발명에 따른 센서의 용도가 정해지게 된다. 즉, 정전용량 변화를 정밀하게 측정하여 그 변화를 계속적으로 추적할 때에는 습도 센서로서 이용될 수 있다. 한편 한계 정전용량 변화에 대해서만 감지하는 경우에는 기저귀용 감지 센서로서 이용될 수 있다.

감지부(303)(도 3 참조)에서 감지되어 도출된 결과값에 대한 신호는 센서에 부착된 디스플레이부(305)(도 3 참조)로 보내져 디스플레이되거나 송신부(304)(도 3 참조)에 보내져 송신부(304)에서 송신된 신호를 받는 수신부(310)(도 3 참조)를 구비한 수신 장치에서 디스플레이되거나 스피커를 통한 알람이 이루어질 수 있다. 송신부와 수신부는 그 용어에 불구하고 수신부는 센서에서 일정한 명령을 수행할 수 있도록 하는 신호를 송신할 수 있고 송신부에서는 이러한 명령을 수신하도록 할 수 있는 것이며, 용어에 의하여 그 기능이 국한되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 습도 센서와 그 수신부측 장치를 나타내는 개략도이다. 본 실시예에 따른 센서는 전극 패널(301, 302), 감지부(303), 송신 부(304), 디스플레이부(305), 각 전극 패널(301, 302)과 감지부(303) 또는 전원을 연결하는 입력단자(306), 센서의 민감도를 조절하는 가변저항(307), 전원부(308) 등을 구비한다. 아울러 수신부측에는 수신부(310)와 관리 디스플레이부(311)를 포함한다.

본 실시예에 따른 습도 센서와 그 수신부측 장치는 습도센서 관리 시스템을 구성한다. 이때 습도센서는 하나 또는 그 이상이 될 수 있으며, 습도센서가 복수 개인 경우 복수의 습도 센서의 송신부(304)는 각기 고유 식별신호를 가져 수신부(310)에서 어느 습도 센서로부터 들어오는 신호인지 인식하도록 한다. 수신부측 장치는 습도 센서로부터의 신호를 받는 수신부(310) 및 상기 수신부(310)에서 수신된 습도를 표시하는 관리 디스플레이부(311)를 포함한다. 고유 식별신호를 통해 어느 습도 센서로부터의 신호인지를 판단하여 해당 습도 센서로부터의 습도 데이터를 디스플레이한다. 아울러 송신부 및 수신부측 장치에는 혼신이 없도록 하는 양방향 통신 수단 또는 단방향 통신 수단이 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 습도센서 관리 시스템은 농산물 재배용 용기, 씨앗 발아 장치, 저장되거나 전시된 농수산물의 관리 시스템 또는 매우 건조한 환경이 유지되어야 하는 산업용 밀폐 시설 등에 사용될 수 있어 그 응용범위가 넓다. 특히 직물 또는 종이 재질로 이루어져 유연성과 투수성이 좋은 전극 패널을 필요로 하는 습도 관리 분야에 폭 넓게 응용될 수 있다. 또한, 습도 센서를 이용하여 기저귀 착용자가 용변을 보았는지 여부를 판단하는 기저귀용 감지 센서를 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기저귀용 감지 센서를 장착한 기저귀를 도시한 개략도이다. 감지 센서의 전극 패널 및 흡수층(401)은 기저귀의 내측 커버(402)와 흡수포(403) 사이에 부착된다. 외측 전극 패널 바깥쪽에는 방수 커버(404)와 외측 커버(405)가 형성된다. 더욱 바람직하게는 도 4와 달리 흡수포가 흡수층의 역할을 하고 흡수층과 외측 전극 패널 사이에 방수 커버가 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 기저귀용 감지 센서의 패드 전극 및 흡수층은 내측 커버(402)와 흡수포(403) 사이의 특정 위치에만 장착될 수 있으며, 이러한 위치는 기저귀 자체의 용도가 유아용, 환자용 등 그 용도에 따라서 달라질 수 있다. 이때 기저귀 내에서 패드 전극 및 흡수층의 위치 변경이 인위적으로 허용되도록 구성하는 것도 가능하다.

전극 패널과 연결된 감지부 및 송신부나 디스플레이부는 기저귀의 벨트 부근에 장착되며, 연결 단자를 통해 전극 패널과 분리, 연결이 가능하도록 구성될 수 있다. 이때 전극 패널의 위치와 형태는 응용에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 감지부는 기저귀 착용자가 용변을 본 경우 전극 패널 사이의 정전용량 변화를 감지하여 그와 관련한 신호를 송신부 또는 디스플레이부에 보내도록 구성된다. 감지부의 용변 여부 감지는 계속적으로 이루어지거나 일정 시간 마다 주기적으로 이루어질 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 기저귀용 감지 센서는 전원에 대한 전원 수명 측정 수단을 내장하여 전원 수명이 기준치 이하로 남은 경우 송신부 또는 디스플레이부에 해당 신호를 보내도록 구성할 수 있다.

본 발명의 상기 일실시예에 따른 기저귀용 감지 센서와 그 관리 장치를 통해 기저귀 관리 시스템을 구성할 수 있다. 관리 장치는 송신부로부터의 용변 신호를 수신하는 수신부와 수신부에서 수신되는 용변 여부를 표시하는 관리 디스플레이부를 포함한다. 또한 본 기저귀 관리 시스템은 복수의 기저귀용 감지 센서를 관리하되 복수의 기저귀용 감지 센서의 송신부는 각기 고유 식별신호를 가져 관리 장치의 수신부에서 어느 감지 센서로부터 들어오는 신호인지 인식하도록 구성할 수 있다. 관리 장치는 수신된 신호의 고유 식별신호를 통해 어느 감지 센서로부터의 신호인지를 판단하여 해당 감지 센서에 해당되는 표시를 디스플레이한다. 관리 장치는 스피커 등을 통해 알람을 울릴 수 있으며, 외부 관리자의 페이저 등의 무선 단말기에 해당 신호를 송출할 수 있는 관리 송신부를 구비할 수 있다. 아울러 관리 장치에서는 각 기저귀 감지 센서로부터 수신한 용변 신호의 수신 데이터를 각 기저귀 감지 센서별로 저장하여 그 데이터를 진단용으로 활용할 수 있다.

본 발명에 따른 습도 센서 또는 기저귀용 감지 센서는 구조가 매우 간단하고, 정전용량의 변화를 감지하므로 전력 소모량이 매우 적다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 습도 센서는 투수성이 높은 전극 패드를 사용해 정전용량의 변화를 측정하므로 정밀도가 높은 동시에 농수산용, 의료용 및 산업용으로 이용하는데 적합한 구조를 가지면서 경제적이라는 장점이 있다. 본 발명에 따른 기저귀용 감지 센서는 감지시 인체에 영향이 없고, 감지부와 송신부 등을 기저귀에 탈부착이 가능하므로 매우 경제적이라는 이점이 있다. 아울러 유연한 패드를 사용하므로 피부에 자극이 없다는 이점이 있다.

Claims (12)

1. 투수성과 전도성을 가지는 2개의 전극 패드;

   상기 2개의 전극 패드 사이에 위치하고 수분의 흡수성을 가지는 흡수층; 및

   상기 2개의 전극 패드 사이의 정전용량의 변화를 통해 습도를 감지하는 감지부

   를 구비하는 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극 패드 중 하나 또는 모두는 실과 도전체의 세사(細絲)를 조합 또는 합사한 직물인 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 패드의 두께는 0.02mm~0.06mm 인 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극 패드 중 하나 또는 모두는 종이 패드에 그물 형태의 도전체의 세 사(細絲)를 결합한 것인 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감지부로부터 감지된 습도 신호를 받아 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감지부로부터 감지된 습도 신호를 받아 수신부에 송신하는 송신부를 더 포함하는 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서.
7. 제 6 항에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도센서;

   상기 송신부에서 송신된 습도 신호를 수신하는 수신부; 및

   상기 수신부에서 수신된 습도를 표시하는 관리 디스플레이부

   를 구비하는 습도센서 관리 시스템
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 습도센서는 복수개이고, 상기 복수의 송신부는 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 각각의 고유 식별신호를 통해 상기 복수의 습도센서 각각을 구별하며, 상기 관리 디스플레이부는 상기 복수의 습도센서 각각에 대한 습도를 구분하여 표시하는 습도센서 관리 시스템.
9. 제 6 항에 따른 투수성 전극 패드를 이용한 습도 센서로 이루어진 기저귀용 감지 센서;

   상기 송신부로부터의 용변 신호를 수신하는 수신부; 및

   상기 수신부에서 수신되는 용변 여부를 표시하는 관리 디스플레이부

   를 구비하는 기저귀 관리 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 기저귀용 감지 센서는 복수개이고, 상기 복수의 송신부는 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 각각의 고유 식별신호를 통해 상기 복수의 기저귀용 감지 센서 각각을 구별하며, 상기 관리 디스플레이부는 상기 복수의 기저귀용 감지 센서 각각에 대한 용변 여부를 구분하여 표시하는 기저귀 관리 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 수신부에서 용변 신호를 수신한 때 이를 스피커 등을 통해 알리는 알람부

    를 더 포함하는 기저귀 관리 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 수신부에서 용변 신호를 수신한 때 이를 무선단말기에 알리는 관리용 송신부

    를 더 포함하는 기저귀 관리 시스템.

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