KR20190119562A - Excrements detection device and reader for diaper - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기저귀용 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기에 관한 것으로, 기저귀에 내장되어 분뇨의 존재 여부를 검출하는 분뇨 검출 장치 및 분뇨에 대한 정보를 사용자에게 알려주는 분뇨 검출 리더기에 관한 발명이다.BACKGROUND OF THE
용변을 스스로 처리하지 못하는 유아, 노인 및 거동이 불편한 환자는 일반적으로 기저귀를 착용하여 배변 문제를 해결한다. 기저귀를 착용하는 유아 등의 대부분은 인지 능력, 대화 능력 또는 신체 능력이 떨어지기 때문에 새로운 기저귀를 스스로 착용할 수 없을 뿐만 아니라 배변 여부를 보호자 등에게 알려주는 것 조차 어려운 경우가 많다. 새로운 기저귀를 착용하지 않으면 기저귀에 남아있는 분뇨에 의해서 피부 홍반, 짓무름 등의 질병이 발생하므로, 이를 막기 위해 보호자 등은 배변 여부를 확인하기 위해서 수시로 촉각, 시각 또는 후각을 통해 기저귀 외부를 관찰하여 배변 여부를 직접 확인해야한다. 그러나 보호자 등이 수시로 기저귀의 상태를 확인하는 것은 어려운 일이며, 한 사람의 보호자 등이 여려 명의 유아 등의 배변상태를 확인하는 것은 굉장히 많은 시간을 요구한다. 더욱이 근래에는 기저귀의 밀폐성이 높아짐에 따라 기저귀를 탈착하지 않은 상태에서 배변 여부를 확인하는 것이 더 어려워졌다. 이를 해결하기 위해서, 기저귀 패드의 온도, 습도, 정전용량, 유전율 등의 변화를 감지하여 배변 여부를 전자적으로 확인하는 장치가 발명되었으나, 구조가 복잡하고 제조 단가가 높으며 배변의 감지가 어렵다는 문제 때문에 상용화가 되지 않고 있다. 또한, 공진 주파수를 이용한 종래의 기술은 분뇨에 분뇨 검출 장치가 노출되면 커패시터의 유전율 변화하고 궁극적으로 분뇨에 노출되기 전과 후에 공진 주파수가 차이난다는 점을 이용하여 분뇨를 검출하고 있다. 그러나, 분뇨에 노출되더라도 유전율이 연속적으로 변화하는 한계가 있기 때문에 분뇨에 노출되기 전과 후의 공진 주파수 차이를 이용하여 기술적으로 분뇨를 검출하는데 한계가 있다.Infants, the elderly, and patients with poor mobility who do not handle the stool on their own usually wear diapers to solve the bowel problem. Most of the infants wearing diapers are not able to wear new diapers themselves because they have poor cognitive, conversational or physical ability, and it is often difficult to inform the guardian or the like of defecation. If a new diaper is not worn, diseases such as skin erythema and soreness are caused by the manure left in the diaper.To prevent this, the guardian or the like frequently observes the outside of the diaper through tactile, visual or smell to check for defecation. You should check for yourself. However, it is difficult for a guardian to check the condition of the diaper at any time, and it is very time-consuming for one guardian to check the bowel condition of several infants. Moreover, in recent years, as the diaper has been improved, it is more difficult to check the bowel movement without removing the diaper. In order to solve this problem, an apparatus for electronically confirming bowel movement by detecting a change in temperature, humidity, capacitance, dielectric constant, etc. of the diaper pad has been invented, but commercialized due to the complicated structure, high manufacturing cost, and difficulty in detecting bowel movement. There is not. In addition, the conventional technique using the resonant frequency detects the manure by using the fact that when the manure detection device is exposed to the manure, the dielectric constant of the capacitor changes and ultimately the resonant frequency is different before and after the manure is exposed. However, even when exposed to manure, there is a limit that the dielectric constant continuously changes, there is a limit in technically detecting the manure by using the resonant frequency difference before and after exposure to the manure.
기존 분뇨 검출 장치에 비교할 때 간단한 구조를 가지고 있으므로 높은 신뢰성, 가격 경쟁력 및 내구성을 갖는 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기를 제공할 수 있다.Compared with the existing manure detection device, since it has a simple structure, it is possible to provide a manure detection device and a manure detection reader having high reliability, price competitiveness and durability.
공진회로에 분뇨에 의해 스위칭되는 스위치를 포함시킴으로써 기저귀 내에 분뇨가 존재할 때 공진 주파수가 변화하는 것을 감지하여 분뇨 검출 성능이 향상된 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기를 제공할 수 있다.It is possible to provide a manure detection device and a manure detection reader having improved manure detection performance by detecting a change in resonance frequency when manure is present in the diaper by including a switch switched by manure in the resonant circuit.
본 발명의 일 실시예에 따른 기저귀용 분뇨 검출 장치는, 적어도 하나의 인덕턴스 소자 및 적어도 하나의 커패시턴스 소자를 포함하고 제1 공진 주파수를 갖는 제1 공진 회로; 및 분뇨와 반응하여 스위칭을 수행함으로써 상기 제1 공진 회로의 구조를 바꿔서 제2 공진주파수를 갖는 제2 공진 회로로 변화시키는 스위칭부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a diaper manure detecting device includes: a first resonant circuit including at least one inductance element and at least one capacitance element and having a first resonant frequency; And a switching unit configured to change the structure of the first resonance circuit to a second resonance circuit having a second resonance frequency by performing switching in response to the manure.
상기 스위칭부는, 이격 또는 접합된 상태로 고정된 양 단자; 및 분뇨와 반응하면 팽창, 수축 또는 분해되는 변형부를 포함할 수 있다.The switching unit may include both terminals fixed in a spaced or bonded state; And a deformation part that expands, contracts, or decomposes when reacted with the manure.
나아가, 상기 스위칭부는, 상기 양 단자가 이격된 상태로 고정된 경우, 상기 변형부가 분뇨와 반응하여 팽창, 수축 또는 분해됨으로써 상기 양 단자가 접합되는 방식으로 스위칭을 수행할 수 있다.Furthermore, when the two terminals are fixed in a spaced state, the switching unit may perform switching in such a manner that both terminals are joined by expanding, contracting or disassembling in response to the manure.
더 나아가, 상기 이격된 상태로 고정된 양 단자는, 접합되기 위한 탄성을 지니고 있고, 상기 변형부에 의해 고정에서 벗어난 경우 복원력에 의하여 접합될 수 있다.Furthermore, both terminals fixed in the spaced apart state have elasticity to be joined and may be joined by restoring force when they are out of fixing by the deforming part.
나아가, 상기 스위칭부는, 상기 양 단자가 접합된 상태로 고정된 경우, 상기 변형부가 분뇨와 반응하여 팽창, 수축 또는 분해됨으로써 상기 양 단자가 이격되는 방식으로 스위칭을 수행할 수 있다.Further, when the two terminals are fixed in a state where both terminals are bonded, the switching unit may perform switching in such a manner that the two terminals are spaced apart by expanding, contracting or decomposing in response to the manure.
더 나아가, 상기 접합된 상태로 고정된 양 단자는, 이격되기 위한 탄성을 지니고 있고, 상기 변형부에 의해 고정에서 벗어난 경우 복원력에 의하여 이격될 수 있다.Furthermore, both terminals fixed in the bonded state have elasticity to be spaced apart and may be spaced apart by a restoring force when they are out of the fixing by the deformable portion.
상기 제1 공진 회로는, 제1 공진 주파수를 가지며, 상기 스위칭부가 스위칭을 수행하여 상기 제1 공진 회로의 구조가 바뀌면, 제1 공진 주파수를 결정하는 인덕턴스 또는 커패시턴스의 값이 불연속적으로 변화하여 제2 공진 주파수를 갖는 제2 공진 회로로 변화할 수 있다.The first resonant circuit has a first resonant frequency, and when the switching unit performs a switching to change the structure of the first resonant circuit, a value of inductance or capacitance that determines the first resonant frequency is changed discontinuously so as to generate a first resonant frequency. It can be changed to a second resonant circuit having a second resonant frequency.
본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 리더기는, 상기 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 따른 분뇨 검출 장치에 기전력을 유도하기 위하여 주파수가 변화하는 제1 교번 자기장을 발생시키는 전원부; 상기 분뇨 검출 장치가 상기 기전력을 유도받아 만들어내는 제2 교번 자기장과 관련된 파라미터를 감지하는 센서부; 상기 센서부가 감지한 제2 교번 자기장과 관련된 파라미터를 기반으로 하여 분뇨 존재 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 분뇨 존재 여부를 사용자에게 알리는 출력부를 포함할 수 있다.Manure detection reader according to an embodiment of the present invention, the power supply unit for generating a first alternating magnetic field frequency is changed to induce electromotive force in the manure detection device according to any one of the embodiments of the present invention; A sensor unit for sensing a parameter related to a second alternating magnetic field generated by the manure detection device by inducing the electromotive force; A controller configured to determine whether manure is present based on a parameter related to a second alternating magnetic field sensed by the sensor unit; And an output unit for notifying the user of the presence of the manure.
상기 전원부는, 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수를 포함하는 주파수 대역 내에서 주파수가 변화하는 제1 교번 자기장을 발생시킬 수 있다.The power supply unit may generate a first alternating magnetic field whose frequency changes within a frequency band including a first resonance frequency and a second resonance frequency.
상기 파라미터는, 주파수 별 유도 전류 또는 유도 전압의 진폭일 수 있다.The parameter may be an amplitude of induced current or induced voltage for each frequency.
상기 제어부는, 상기 파라미터값을 기반으로 하여 공진 주파수를 판단하고, 상기 공진 주파수와 제1 공진주파수 또는 제2 공진주파수를 비교하여 분뇨 존재 여부를 판단할 수 있다.The controller may determine a resonance frequency based on the parameter value, and determine whether manure is present by comparing the resonance frequency with a first resonance frequency or a second resonance frequency.
기존 분뇨 검출 장치에 비교할 때 간단한 구조를 가지고 있으므로 높은 신뢰성, 가격 경쟁력 및 내구성을 가질 수 있다.Compared with the existing manure detection device, it has a simple structure, so it can have high reliability, price competitiveness and durability.
공진회로에 분뇨에 의해 스위칭되는 스위치를 포함시킴으로써 기저귀 내에 분뇨가 존재할 때 공진 주파수가 변화하는 것을 감지하여 분뇨 검출 성능이 향상될 수 있다.By including a switch to be switched by the manure in the resonant circuit can detect the change in the resonant frequency when the manure is present in the diaper can improve the manure detection performance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 분뇨 검출 리더기의 센서부에서 감지되는 파라미터 값을 나타낸 그래프의 일 예이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 스위칭부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치의 사용을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view illustrating a manure detection device and a manure detection reader according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a graph showing parameter values detected by a sensor unit of a manure detection reader.
3A to 3D are circuit diagrams for describing a resonance circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining an example of a switching unit.
5 is a view for explaining the manure detection device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the use of the manure detection device according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 여러가지 실시예 중 특정 실시예를 첨부된 도면에 도시하여 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 특정 실시예가 본 발명을 제한하거나 한정하는 것은 아니다. 도면의 부호에 관계없이 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, specific embodiments of the various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, these specific embodiments do not limit or limit the present invention. Regardless of the reference numerals in the drawings, the same reference numerals denote the same components, and redundant descriptions are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view illustrating a manure detection device and a manure detection reader according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 분뇨 검출 장치(100)는 공진 회로(110)를 포함할 수 있으며, 공진 회로(110)는 인덕턴스 소자(131), 커패시턴스 소자(132, 133) 및 분뇨에 의해 스위칭되는 스위칭부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
도면에서 나타내고 있는 스위칭부(120)의 스위치 표시는 상징적인 것이며, 분뇨에 노출됐는지 여부에 따라서 스위칭부 양단 사이의 전류가 흐르는지 여부가 결정되는 모든 구조일 수 있다. 분뇨에 의한 스위칭 성능을 높이기 위하여 스위칭부(120)는 분뇨에 의해 분해, 팽창 또는 수축되는 변형부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.The switch display of the
인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자의 개수는 도 1에 도시된 바와 다를 수 있다. 원하는 공진 주파수를 얻기 위한 인덕턴스 소자와 커패시턴스 소자의 조합은 다양할 수 있으므로 설계에 따라서 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자의 개수는 달라질 수 있다.The number of inductance elements and capacitance elements may differ from that shown in FIG. 1. Since the combination of inductance elements and capacitance elements for obtaining a desired resonance frequency may vary, the number of inductance elements and capacitance elements may vary depending on the design.
분뇨 검출 리더기(130)는 전원부(140), 센서부(150), 제어부(160) 및 출력부(170)를 포함할 수 있다.The manure detection reader 130 may include a power supply unit 140, a
전원부(140)는 코일에 전류를 흐르게 하여 특정한 주파수 대역을 갖는 제1 교번 자기장(161)을 발생시킬 수 있다. 주파수 대역은 공진 회로(110)의 공진 주파수를 포함하는 대역으로 설정할 수 있다. 교번 자기장이란 교류 전류가 흐르는 코일에서 발생하는 자기장으로서, 시간에 따라 크기와 방향이 바뀌는 자기장이다. 코일에 정현파 교류 전류가 흐르도록 하여 교번 자기장을 발생시킬 수 있다.The power supply unit 140 may generate a first alternating magnetic field 161 having a specific frequency band by flowing a current through the coil. The frequency band may be set to a band including the resonance frequency of the
제1 교번 자기장(161)의 영향을 받아서 공진 회로(110)의 인덕턴스 소자(131)에 쇄교하는 자속 수는 변화하고, 공진 회로(110)에는 유도 전류가 흐른다. 공진 회로(110)에 유도 전류가 흐르면 인덕턴스 소자(131)는 제1 교번 자기장(161)과 다른 제2 교번 자기장(162)을 발생시킬 수 있다. Under the influence of the first alternating magnetic field 161, the number of magnetic fluxes that link to the
모든 주파수 대역에서 제1 교번 자기장(161)의 진폭이 일정하더라도, 공진 회로(110)의 임피던스는 주파수 별로 달라지기 때문에 전류의 진폭 또한 주파수 별로 달라지고 궁극적으로 제2 교번 자기장(162)의 진폭은 일정하지 않게 된다. 또한, 공진 회로(110)는 공진 주파수에서 가장 낮은 임피던스를 가지므로, 가장 큰 유도 전류가 흐르고, 유도 전류에 의해 발생하는 제2 교번 자기장의 진폭은 가장 크다. 즉, 모든 주파수 대역에서 제1 교번 자기장(161)의 진폭이 일정할 때, 제1 교번 자기장(161)의 주파수 대역을 스윕하며 제2 교번 자기장(162)을 센싱한다면, 공진주파수에서 제2 교번 자기장(162)의 진폭은 가장 큰 것을 확인할 수 있다.Although the amplitude of the first alternating magnetic field 161 is constant in all frequency bands, since the impedance of the
이 때, 제2 교번 자기장(162)의 진폭 변화만을 측정하여 공진 주파수를 파악하려면 입력인 제1 교번 자기장(161)의 진폭은 일정하게 할 수 있다. 또한, 공진 회로(110)의 선택도(Quality Factor, Q)를 높게 함으로써, 공진 주파수 부근에서의 진폭이 변화하는 특성을 확실히 확인할 수 있다.In this case, in order to determine the resonance frequency by measuring only the amplitude change of the second alternating magnetic field 162, the amplitude of the first alternating magnetic field 161 may be constant. In addition, by increasing the selectivity (Quality Factor, Q) of the
센서부(150)의 코일은 제2 교번 자기장(162)을 감지하고, 제2 교번 자기장(162)에 의하여 센서부(150)에는 전류가 유도된다. 제1 교번 자기장(161)의 진폭이 일정할 때, 제2 교번 자기장(162)의 진폭만으로 공진 주파수를 찾을 수 있으므로, 제2 교번 자기장(162)에 의해 유도된 전류를 분석하면 공진 회로(110)가 어떤 공진 주파수를 가지고 있는지 파악할 수 있다. 자세한 실시예는 도 2에서 설명하고 있다. 공진 주파수를 파악하기 위한 파라미터로 전류 뿐만 아니라 전압 등이 될 수 있다. The coil of the
설명의 편의를 위하여 전원부(140)와 센서부(150)의 코일을 서로 다르게 표현했으나, 전원부(140)와 센서부(150)는 같은 코일을 가지고 있을 수 있다.For convenience of description, the coils of the power supply unit 140 and the
일 실시예에서, 스위칭부(120)가 오프상태일 때의 공진 회로를 제1 공진회로라고 하면, 제1 공진회로가 갖는 제1 공진 주파수는 하나의 인덕턴스 소자(131) 및 하나의 커패시턴스 소자(132)에 의해 결정된다. 이 때, 전원부(140)가 대역폭을 갖는 일정한 진폭의 제1 교번 자기장(161)을 발생시키면 공진 회로(110)는 이에 반응하여 제2 교번 자기장(162)을 발생시키고 센서부(150)는 제2 교번 자기장(162)을 센싱하고 제어부(160)는 제1 공진 주파수를 판단할 수 있다.In an embodiment, when the resonant circuit when the
기저귀에 존재하는 분뇨에 의해서 스위칭부(120)가 온 상태가 됐을 때의 공진 회로를 제2 공진 회로라고 하면, 제2 공진회로가 갖는 제2 공진 주파수는 하나의 인덕턴스 소자(131) 및 두 개의 커패시턴스 소자(132)에 의해 결정되기 때문에 제1 공진 주파수와 다르다. 즉, 제1 공진 주파수에서 커패시턴스의 값이 불연속적으로 바뀌며 제2 공진 주파수가 된다. When the resonant circuit when the
제어부(160)는 센서부(150)로부터 받은 정보를 통해 제2 공진 주파수를 판단할 수 있다. 제2 공진 주파수가 센싱된다는 것은 기저귀에 분뇨가 존재한다는 것이므로 출력부(170)는 분뇨 검출 알람을 사용자에게 제공할 수 있다. The controller 160 may determine the second resonance frequency based on the information received from the
제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수를 검출하기 위해서는 제1 교번 자기장(161)의 주파수 대역에 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수가 포함되도록 설정할 수 있다.In order to detect the first resonant frequency and the second resonant frequency, the first resonant frequency and the second resonant frequency may be included in the frequency band of the first alternating magnetic field 161.
도 2는 분뇨 검출 장치의 센서부에서 감지되는 파라미터 값을 나타낸 그래프의 일 예이다.2 is an example of a graph showing parameter values detected by a sensor unit of a manure detection device.
구체적으로, 센서부(150)가 제1 공진 회로를 통해 감지한 파라미터 값의 그래프(210) 및 제2 공진 회로를 통해 감지한 파라미터 값의 그래프(220)를 나타낸다.Specifically, the
센서부(150)가 제1 공진 회로를 통해 감지한 파라미터 값의 그래프(210)는 특정 주파수 대역 B 중 f1에서의 파라미터 값이 가장 작은 것을 확인할 수 있다. 제어부는 파라미터 값이 가장 작은 곳에서의 주파수를 얻을 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 분뇨가 존재하지 않을 때는 f1을 얻을 수 있으며, 분뇨가 존재할 때는 f2를 얻을 수 있다.The
제어부(160)는 f1이 제1 공진 회로의 제1 공진 주파수와 같다는 것을 판단함으로써 기저귀 내에 분뇨가 존재하지 않는다는 결정을 할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어부(160)는 파라미터 값이 가장 작은 곳의 주파수를 판단한 뒤, 분뇨가 존재하는지 여부를 결정하기 위하여 미리 설정된 주파수 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 f1이 미리 설정된 주파수의 임계값보다 작은 것을 판단하여 분뇨가 존재하지 않는다는 결정할 수 있다.The controller 160 may determine that there is no manure in the diaper by determining that f 1 is equal to the first resonant frequency of the first resonant circuit. In another embodiment, the controller 160 may determine the frequency where the parameter value is the smallest, and then compare it with a preset frequency threshold to determine whether manure is present. For example, in FIG. 2, it may be determined that f1 is smaller than a threshold of a preset frequency, and thus, it may be determined that there is no manure.
출력부(170)는 디스플레이, 음향 등을 통하여 분뇨가 존재하지 않는다는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. The output unit 170 may provide the user with information indicating that there is no manure through a display or a sound.
기저귀에 분뇨가 존재하여 제어부(160)가 주파수 f2를 얻었다면, 제어부(160)는 f2가 제2 공진 회로의 제2 공진 주파수와 같다는 것을 판단함으로써 기저귀 내에 분뇨가 존재한다는 결정을 할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 f2가 미리 설정된 주파수의 임계값보다 크다는 것을 판단하여 분뇨가 존재한다는 결정할 수도 있다.If manure is present in the diaper and the control unit 160 obtains the frequency f 2 , the control unit 160 may determine that manure is present in the diaper by determining that f 2 is equal to the second resonant frequency of the second resonant circuit. . In addition, the controller 160 may determine that the manure is present by determining that f2 is greater than a threshold of a preset frequency.
출력부(170)는 디스플레이, 음향 등을 통하여 분뇨가 존재한다는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.The output unit 170 may provide the user with information indicating that the manure is present through a display or a sound.
도 2에서는 제어부(160)가 파라미터 값이 가장 작은 곳의 주파수를 판단하고 이를 기반으로 분뇨 존재 여부를 결정하였으나, 파라미터에 따라서는, 파라미터 값이 가장 큰 곳의 주파수 또는 도 2와 같은 그래프에서 미분 값이 0이 되는 곳의 주파수를 판단하고 이를 기반으로 분뇨 존재 여부를 결정할 수도 있다. 또한, 도 2에서는 f1<f2라고 도시했으나, 공진 회로의 설계에 따라서 f1>f2가 될 수도 있다. In FIG. 2, the controller 160 determines the frequency of the place where the parameter value is the smallest and determines whether manure exists based on this. However, depending on the parameter, the derivative of the frequency where the parameter value is the largest or the derivative in the graph as shown in FIG. 2. The frequency where the value is zero can be determined and based on this, the presence of manure can be determined. In addition, although FIG. 2 shows f1 <f2, it may be f1> f2 depending on the design of a resonance circuit.
상기 방법 외에도 공진 주파수의 변화를 이용하여 분뇨의 존재 여부를 결정하는 실시예는 본 발명의 일 실시예에 해당한다.In addition to the above method, an embodiment of determining whether a manure is present using a change in resonance frequency corresponds to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 회로를 설명하기 위한 회로도이다.3A to 3D are circuit diagrams for describing a resonance circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 스위칭부(120)가 개방된 상태인 제1 공진 회로의 제1 공진 주파수 f1은 수식 (1)과 같이 나타낼 수 있다. 분뇨에 의해 스위칭부(120)가 단락되면, 제1 공진 회로는 구조가 바뀌며 정전 용량 C2를 갖는 커패시턴스 소자가 연결된 제2 공진 회로 변화한다. 즉, 제1 공진 주파수에서 커패시턴스 값이 불연속적으로 변하여 제2 공진 주파수가 되는 것으로 볼 수 있다. 이 때, 제2 공진 주파수 f2는 수식 (2)와 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 3A, the first resonant frequency f 1 of the first resonant circuit in which the
f1과 f2의 차이가 작다면 제어부(160)가 f1과 f2을 같은 값으로 잘못 판단하여 오류가 발생할 수 있으므로, f1과 f2의 차이는 크게 설계할 수 있다.If the difference between f 1 and f 2 is small, the controller 160 may incorrectly determine f 1 and f 2 as the same value, so that an error may occur. Therefore, the difference between f 1 and f 2 may be large.
도 3b 내지 3d는 도 3a와 같은 원리로 이해될 수 있으며, 이외에도 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자의 조합으로 설계되고 스위칭부(120)에 의해 공진 주파수가 달라지는 모든 회로 구조는 본 발명의 실시예가 될 수 있다.3B to 3D may be understood based on the same principle as that of FIG. 3A. In addition, any circuit structure designed as a combination of an inductance element and a capacitance element and whose resonance frequency is changed by the
도 4는 스위칭부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an example of a switching unit.
도4를 참조하면, 스위칭부(120)는 변형부(410)와 양 단자(420)가 단자 덮개(430)에 의해 하우징된 구조일 수 있다. 일 실시예에서 변형부(410)는 분뇨와 반응하여 팽창하는 물질일 수 있다. 일 예로, 변형부(410)는 기저귀 내에 분뇨를 흡수하기 위한 고흡수성수지(Super Absorbent Polymer; SAP)의 한 종류일 수 있다. 스위칭부(120)는 물리적 충격에 의하여 양 단자가 접합되는 것을 방지하기 위하여 단자 덮개(430)를 둘 수 있다. 또한, 변형부(410)에 의해 스위칭되어 양 단자 사이에 전류가 흐르는 것이 아니고, 단자 덮개 내부에 스며든 분뇨가 전해질 역할을 하여 양 단자(420)가 전기적으로 연결될 수도 있으므로, 이를 방지하기 위하여 단자 덮개(430)는 방수성 물질일 수 있다. 다만, 변형부(410)가 변형되기 위해서는 분뇨의 일정량을 흡수해야 하므로 단자 덮개(430)는 분뇨를 받아들이는 구멍(440)을 가질 수 있다. 기저귀에 분뇨가 존재하지 않을 때, 양 단자(420) 중 오른쪽 단자는 왼쪽 단자에 닿지 않도록 변형부(410)가 담겨있는 공간의 일 벽면에 탄성을 가진 채로 고정되어 있다. 양 단자(420)는 서로 이격되어 있으므로 제1 공진 회로는 스위칭부(120)가 오프 상태인 경우를 말한다. 기저귀에 분뇨가 존재하면 단자 덮개의 구멍(440)으로 분뇨의 일정량이 스며들어서 변형부(410)에 흡수된다. 분뇨를 흡수한 변형부(410)는 팽창하여 벽면에 고정된 오른쪽 단자를 위로 밀어낸다. 고정되어 있던 벽면에서 밀려난 오른쪽 단자는 탄성력에 의하여 본래 위치로 복원된다. 이 때, 왼쪽 단자와 오른쪽 단자를 물리적으로 접합되어 양 단자(420) 사이에 전류가 흐르게 된다. 즉, 스위칭부(120)가 온 상태가 되면서 제1 공진 회로는 구조가 바뀌어 제2 공진 회로로 변화하게 된다. 도면으로 설명하지 않았으나, 변형부(410)는 분뇨와 반응하여 팽창하는 물질일 수 있을 뿐만 아니라 수축하거나 분해되는 물질일 수 있다. 팽창, 수축 또는 분해되는 변형부(410)를 가지고 설계할 수 있는 스위칭부(120)의 구조는 도 4에 도시된 구조 외에도 여러 가지 구조가 있을 수 있으며, 본 발명의 실시예에 해당한다.Referring to FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the manure detection device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 인덕턴스 소자(131)는 평면 상에서 반지름이 작아지거나 커지는 나선형의 도선으로 나타낼 수 있다. 커패시턴스 소자(132, 133)는 얇은 도체판이 중간 물질(520)을 사이에 두고 이격된 상태에서 마주보고 있는 구조로 나타낼 수 있다. 도체판 사이의 중간 물질(520)은 커패시턴스 소자의 유전율을 결정하기 때문에 원하는 공진 주파수의 커패시턴스 값이 얼마인지에 따라 다른 물질일 수 있다. 인덕턴스 소자(131)와 커패시턴스 소자(132, 133)를 하우징하고 있는 상부 덮개(530) 및 하부 덮개(510)는 소자들이 분뇨에 노출되지 않도록 방수성 물질일 수 있다. 이에 더하여 하부 덮개(510)는 기저귀 패드에 견고하게 부착되어야 하므로 하부 덮개 하단에는 접착성 물질이 도포될 수 있다. Referring to FIG. 5, the
일 실시예에서, 중간 물질(520)의 면적은 상부 덮개(530) 및 하부 덮개(510)의 면적보다 작을 수 있고, 중간 물질(520)을 외부 환경에 노출시키지 않기 위하여 상부 덮개(530) 및 하부 덮개(510)가 중간 물질(520)을 완전히 감싸는 형태일 수 있다.In one embodiment, the area of the
스위칭부(120)는 공진 회로의 구조를 변화시키기 위하여 분뇨에 노출되어야 하므로, 스위칭 덮개(540)는 분뇨를 흡수할 수 있는 물질일 수 있다. 일 예로, 스위칭 덮개(540)가 흡수한 분뇨는 도 4에 도시된 바와 같이, 단자 덮개(430)의 구멍(440)으로 들어가서 변형부(440)을 팽창시킬 수 있다.Since the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 검출 장치의 사용을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the use of the manure detection device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 분뇨 검출 장치(100)는 기저귀 내에 부착될 수 있다. 분뇨 검출 장치는 분뇨에 의해 영향을 받지 않는 기저귀 상단에 부착될 수 있으며, 스위칭부(120)만 분뇨로부터 직접 영향을 받을 수 있는 위치에 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭부(120)의 부착 위치를 달리함으로써, 분뇨의 종류가 소변인지 대변인지 구분할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
이상과 같이 한정된 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구 범위 및 발명의 설명을 보고 용이하게 변경, 수정하여 실시할 수 있으며 그러한 실시까지 본 발명의 청구범위의 기재 범위에 속하게 된다.Although the present invention has been described in detail with reference to the limited embodiments as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains can see and change the claims and the description of the invention, and can be easily changed, modified and carried out to the implementation within the scope of the claims of the present invention.
Claims (11)
적어도 하나의 인덕턴스 소자 및 적어도 하나의 커패시턴스 소자를 포함하고 제1 공진 주파수를 갖는 제1 공진 회로; 및
분뇨와 반응하여 스위칭을 수행함으로써 상기 제1 공진 회로의 구조를 바꿔서 제2 공진주파수를 갖는 제2 공진 회로로 변화시키는 스위칭부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출용 장치.In the device attached to the diaper to detect the manure,
A first resonant circuit comprising at least one inductance element and at least one capacitance element and having a first resonant frequency; And
Switching unit for changing the structure of the first resonant circuit to the second resonant circuit having a second resonant frequency by performing switching in response to the manure
Manure detection device comprising a.
상기 스위칭부는,
이격 또는 접합된 상태로 고정된 양 단자; 및
분뇨와 반응하면 팽창, 수축 또는 분해되는 변형부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 1,
The switching unit,
Two terminals fixed in a spaced or joined state; And
Deformation that expands, contracts, or breaks down when reacted with manure
Manure detection device comprising a.
상기 스위칭부는,
상기 양 단자가 이격된 상태로 고정된 경우, 상기 변형부가 분뇨와 반응하여 팽창, 수축 또는 분해됨으로써 상기 양 단자가 접합되는 방식으로 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 2,
The switching unit,
When the two terminals are fixed in a spaced apart state, the manure detection device, characterized in that for performing the switching in such a way that the two terminals are joined by expansion, contraction or decomposition in response to the manure.
상기 이격된 상태로 고정된 양 단자는,
접합되기 위한 탄성을 지니고 있고, 상기 변형부에 의해 고정에서 벗어난 경우 복원력에 의하여 접합되는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 3,
Both terminals fixed in the spaced state,
The manure detection device having elasticity to be bonded and bonded by a restoring force when it is out of fixing by the deformation part.
상기 스위칭부는,
상기 양 단자가 접합된 상태로 고정된 경우, 상기 변형부가 분뇨와 반응하여 팽창, 수축 또는 분해됨으로써 상기 양 단자가 이격되는 방식으로 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 2,
The switching unit,
And when both terminals are fixed in a bonded state, the deforming unit reacts with the manure to expand, contract or decompose so that the switching is performed in such a manner that both terminals are spaced apart.
상기 접합된 상태로 고정된 양 단자는,
이격되기 위한 탄성을 지니고 있고, 상기 변형부에 의해 고정에서 벗어난 경우 복원력에 의하여 이격되는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 5,
Both terminals fixed in the bonded state,
It has elasticity to be spaced apart, the manure detection device, characterized in that spaced apart by a restoring force when it is out of the fixed by the deformation.
상기 제1 공진 회로는,
제1 공진 주파수를 가지며,
상기 스위칭부가 스위칭을 수행하여 상기 제1 공진 회로의 구조가 바뀌면, 제1 공진 주파수를 결정하는 인덕턴스 또는 커패시턴스의 값이 불연속적으로 변화하여 제2 공진 주파수를 갖는 제2 공진 회로로 변화하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 장치.The method of claim 1,
The first resonant circuit,
Has a first resonant frequency,
When the switching unit performs a switching to change the structure of the first resonant circuit, the value of inductance or capacitance that determines the first resonant frequency is discontinuously changed to a second resonant circuit having a second resonant frequency. A manure detection device.
상기 분뇨 검출 장치가 상기 기전력을 유도받아 만들어내는 제2 교번 자기장과 관련된 파라미터를 감지하는 센서부;
상기 센서부가 감지한 제2 교번 자기장과 관련된 파라미터를 기반으로 하여 분뇨 존재 여부를 판단하는 제어부; 및
상기 분뇨 존재 여부를 사용자에게 알리는 출력부
를 포함하는 분뇨 검출 리더기.A power supply unit for generating a first alternating magnetic field whose frequency changes in order to induce electromotive force to the manure detection device according to any one of claims 1 to 7;
A sensor unit for sensing a parameter related to a second alternating magnetic field generated by the manure detection device by inducing the electromotive force;
A controller configured to determine whether manure is present based on a parameter related to a second alternating magnetic field sensed by the sensor unit; And
Output unit for notifying the user of the presence of the manure
Manure detection reader comprising a.
상기 전원부는,
상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수를 포함하는 주파수 대역 내에서 주파수가 변화하는 제1 교번 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 리더기.The method of claim 8,
The power supply unit,
And a first alternating magnetic field in which a frequency is changed within a frequency band including the first resonant frequency and the second resonant frequency.
상기 파라미터는,
주파수 별 유도 전류 또는 유도 전압의 진폭인 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 리더기.The method of claim 8,
The parameter is
Manure detection reader, characterized in that the amplitude of the induced current or induced voltage for each frequency.
상기 제어부는,
상기 파라미터값을 기반으로 하여 공진 주파수를 판단하고, 상기 공진 주파수와 제1 공진주파수 또는 제2 공진주파수를 비교하여 분뇨 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 분뇨 검출 리더기.The method of claim 8,
The control unit,
And a resonant frequency based on the parameter value, and comparing the resonant frequency with a first resonant frequency or a second resonant frequency to determine whether manure is present.
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