KR20230132469A - 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치 - Google Patents
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Abstract
수분 검출을 위한 가요성 센서 장치, 상기 장치를 사용하는 검출 방법, 및 장치의 적용이 개시된다. 가요성 센서 장치는 가요성 감지부(100) 및 가요성 감지부(100)에 연결가능한 신호 처리 및 전송부(200)를 포함하고, 가요성 감지부(100)는 비전도성 가요성 기판(110) 및 가요성 기판(110)의 측면 상에 부착된 2개 이상의 전도성 트레이스(130a, 130b)를 포함하고, 서로 접촉하지 않는 2개의 전도성 트레이스(130a, 130b)는 전도성 트레이스 쌍으로서 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되고, 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판(110)의 측면은 검출될 표면과 직접 접촉하는 측면이고, 신호 처리 및 전송부(200)는 검출될 표면의 수분 함량을 결정하기 위해 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 정전용량 및 저항을 검출하기 위한 검출 모듈(240)을 갖는다.
Description
본 출원은 일반적으로 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치, 특히 개인 의류와 같은 불규칙한 표면 상에 편리하고 제거 가능하게 배열될 수 있는 가요성 센서 장치에 관한 것이다.
사용자의 피부에 가까이 착용할 필요가 있는 (예를 들어, 기저귀를 착용하는) 현재의 의복의 경우, 요실금 보호대의 예로서 기저귀의 부직포에 수분 측정 장치의 적어도 일부를 구축할 필요가 있다. 따라서, 부직포는 완성된 기저귀에 재봉되도록 맞춤-설계되고 제조되어야 한다. 그러나, 완성된 기저귀는 1회만 사용될 수 있다. 즉, 이들은 일회용이다. 또한, 사용자가 매일 착용하는 의복과 비교하여, 완성된 기저귀는 편안함 및 착용감 측면에서 불량하다. 따라서, 사용 비용을 줄이기 위해, 언제든지 통상의 요실금 보호대 등의 사용자가 착용하고 있는 일상적인 의복에 배치될 수 있고 편리하게 새로운 것으로 교체될 수 있는 수분 검출용 가요성 센서 장치를 개발할 필요가 있다.
또한, 기저귀를 다시 예로 든다. 종래의 수분 측정 센서 장치는 통상적으로, 측정의 기초로서, 시험될 물체와 접촉하는 전극들의 정전용량 변화를 취한다. 이는 주로 전력을 절약하기 위한 것이다. 그러나, 이러한 설계는 거짓 경보의 위험을 초래할 수 있다. 즉, 수분이 경보를 생성하는 수준에 도달하지 않을 때 경보가 생성될 수 있고, 따라서 사용자가 방해받는다.
개요
상기 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 시험될 불규칙한 표면 (즉, 다양한 거칠기를 갖는 표면)에 편리하게 연결될 수 있도록, 특히 사용자의 개인 속옷 또는 요실금 보호대 (예를 들어, 기저귀)에 해제가능하게 연결될 수 있도록 수분 검출을 위한 신규한 가요성 센서 장치를 제안하는 것을 목표로 한다. 또한, 측정 결과는 거짓 경보의 위험에 취약하지 않다.
본 출원의 한 측면에 따르면, 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치가 제안되고, 여기서 가요성 센서 장치는 가요성 감지부 및 가요성 감지부에 연결가능한 신호 처리 및 전송부를 포함하고, 여기서 가요성 감지부는 비전도성 가요성 기판 및 가요성 기판의 측면 상에 부착된 2개 이상의 전도성 트레이스를 포함하고, 서로 접촉하지 않는 2개의 전도성 트레이스는 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되어 전도성 트레이스 쌍을 구성하고, 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판의 측면은 검출될 표면과 직접 접촉하는 측면이고, 신호 처리 및 전송부는 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스 사이의 정전용량 및/또는 저항을 검출하여 검출될 표면의 수분 함량을 결정하기 위한 검출 모듈을 갖는다.
임의로, 가요성 센서 장치가 작동할 때, 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스 사이의 정전용량이 먼저 검출되고; 정전용량의 검출된 값이 미리 결정된 표준을 초과한 후에만, 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스 사이의 저항이 검출된다.
임의로, 검출될 표면의 수분 함량은 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스 사이의 정전용량 및 저항의 검출된 값 둘 모두가 한계를 벗어난 경우에만 한계를 벗어난 것으로 간주된다.
임의로, 정전용량 값 및 저항 값을 동시에 검출하기 위해 전도성 트레이스로부터 하나의 전도성 트레이스 쌍만 선택된다.
임의로, 2개의 전도성 트레이스 쌍이 전도성 트레이스로부터 선택되고, 한 쌍은 정전용량 값을 검출하도록 구성되고, 다른 한 쌍은 저항 값을 검출하도록 구성된다.
임의로, 전도성 트레이스 각각은 가요성 기판 상에 인쇄된 전도성 잉크에 의해, 또는 가요성 기판 상에 배열된 전도성 와이어에 의해 형성된다.
임의로, 신호 처리 및 전송부가 가요성 감지부에 연결될 때, 검출 모듈은 전도성 트레이스에 전기적으로 연결된다.
임의로, 검출될 표면과 직접 접촉하는 가요성 기판의 측면 상에 비-건조 접착 물질이 적용되거나; 또는 대안적으로 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판의 측면과 검출될 표면 사이에 후크 및 루프가 제공된다.
임의로, 검출 구역은 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판의 측면에 한정되고, 여기서 전도성 트레이스는 검출 구역에서 가능한 한 길게 연장된다.
임의로, 쌍의 전도성 트레이스는 서로 평행하고, 검출 구역 내에서 앞뒤로 구불구불하게 연장된다.
임의로, 쌍의 전도성 트레이스는 검출 구역의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행 또는 수직인 방식으로 앞뒤로 구불구불하다.
임의로, 신호 처리 및 전송부는 가요성 감지부에 해제가능하게 연결된다.
임의로, 2개의 커넥터 시트가 가요성 기판 상에 견고하게 제공되고 쌍의 전도성 트레이스의 자유 단부에 각각 연결되며; 2개의 전도성 피스가 검출 모듈에 연결될 신호 처리 및 전송부 상에 제공되고, 신호 처리 및 전송부가 가요성 감지부에 연결될 때, 커넥터 시트는 전도성 피스와 각각 접촉한다.
임의로, 신호 처리 및 전송부는 또한 검출 모듈에 의해 검출된 데이터를 출력하고/거나 검출될 표면의 수분 함량이 바깥쪽으로 한계를 벗어났다는 경보를 보내기 위한 무선 전송 모듈을 포함한다.
임의로, 신호 처리 및 전송부는 가요성 기판을 선택적으로 클램핑하기 위해 폐쇄가능하고 개방가능한 하우징을 포함하고, 검출 모듈 및 무선 전송 모듈은 하우징 내에 배치된다.
임의로, 하우징은 서로 힌지연결되는 제1 하우징 절반부 및 제2 하우징 절반부를 포함하고, 가요성 기판은 제1 하우징 절반부와 제2 하우징 절반부 사이에 클램핑될 수 있다.
임의로, 가요성 기판은 가요성 방수 및 전기 절연 물질로 제조된 필름 형태이다.
본 출원의 또 다른 측면에 따르면, 수분 검출을 위해 이미 언급된 가요성 센서 장치에 의해 표면의 수분 함량을 검출하는 방법이 제안되며, 상기 방법은
서로 비접촉된 가요성 감지부의 2개 이상의 전도성 트레이스가 검출될 표면과 접촉하는 방식으로 가요성 센서 장치의 가요성 감지부를 검출될 표면과 접촉시키는 단계;
먼저 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택된 전도성 트레이스 쌍 사이의 정전용량을 검출하는 단계;
정전용량의 검출이 미리 결정된 제1 조건에 도달한 후에, 전도성 트레이스 쌍 사이의 저항을 검출하거나 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되고 전도성 트레이스 쌍과 상이한 다른 전도성 트레이스 쌍 사이의 저항을 검출하는 단계; 및
저항의 검출이 미리 결정된 제2 조건에 도달한 후, 검출된 정전용량 값 및 저항 값 둘 모두에 기초하여 검출될 표면의 현재 수분 함량 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
임의로, 미리 결정된 제1 조건은 정전용량의 적어도 2회의 검출을 수행하는 것을 포함하고, 각각의 검출 결과는 미리 규정된 정전용량 값보다 크다.
임의로, 미리 결정된 제2 조건은 저항의 적어도 2회의 검출을 수행하는 것을 포함하고, 각각의 검출 결과는 미리 규정된 저항 값보다 작다.
본 출원의 또 다른 측면에 따르면, 수분 함량이 검출될 수 있는 기저귀를 형성하기 위한 기저귀 상의 수분 검출을 위한 이미 언급된 가요성 센서 장치의 용도가 제안되고, 여기서 전도성 트레이스가 제공된 가요성 센서 장치의 가요성 기판의 측면이 기저귀의 부직포에 부착된다.
본 출원의 상기 언급된 기술적 수단을 사용하여, 수분 함량이 검출될 수 없는 개인 위생 흡수 제품을 수분 함량이 검출될 수 있는 개인 위생 흡수 제품으로 바꾸는 것은 쉽고 저비용이다. 여기서, 개인 위생 흡수 제품은 기저귀, 이지-업(Easy-Up) 기저귀, 위생 타월 또는 수분 모니터링을 필요로 하는 임의의 다른 제품을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 이는 유사한 제품을 사용하는 사용자에 대한 비용을 감소시킨다. 한편, 센서 장치는 교체가능하기 때문에, 보다 유연하게 사용될 수 있다. 게다가, 본 출원에 따른 가요성 센서 장치는 그의 수분 함량을 모니터링하기 위해 임의의 불규칙한 표면 상에 쉽게 배열될 수 있어서, 수분 검출의 정확도가 증가될 수 있고 거짓 경보의 속도가 감소될 수 있다.
본 출원의 원리 및 다른 측면은 첨부된 도면과 함께 하기 설명에 의해 잘 이해될 수 있다. 도면은 단지 예시적 목적을 위해 상이한 비율로 주어질 수 있지만, 이들은 본 출원에 대한 이해에 영향을 미치는 것으로 간주될 수 없음을 주목해야 한다. 도면에서:
도 1은 본 출원의 일 실시양태에 따른 가요성 센서 장치를 개략적으로 도시하는 시스템 차트이며, 여기서 가요성 센서 장치는 데이터 처리 장치와 데이터 통신하고 있고;
도 2는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치의 가요성 감지부를 개략적으로 도시하는 평면도이고;
도 3은 도 1의 가요성 센서 장치의 가요성 감지부를 개략적으로 도시하는 측단면도이고;
도 4는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치의 신호 처리 및 전송부에 연결된 가요성 감지부를 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 5a는 신호 처리 및 전송부의 예를 개략적으로 도시하는 사시도이고;
도 5b는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치의 신호 처리 및 전송부를 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 5c는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치가 수분 검출을 수행하는 것을 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 6은 본 출원의 가요성 센서 장치에 의한 측정을 수행하기 위한 방법의 예를 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
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도 3은 도 1의 가요성 센서 장치의 가요성 감지부를 개략적으로 도시하는 측단면도이고;
도 4는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치의 신호 처리 및 전송부에 연결된 가요성 감지부를 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 5a는 신호 처리 및 전송부의 예를 개략적으로 도시하는 사시도이고;
도 5b는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치의 신호 처리 및 전송부를 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 5c는 본 출원의 실시양태에 따른 가요성 센서 장치가 수분 검출을 수행하는 것을 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 6은 본 출원의 가요성 센서 장치에 의한 측정을 수행하기 위한 방법의 예를 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
본 출원의 도면에서, 동일한 구성 또는 유사한 기능을 갖는 특징부는 각각 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 본 출원의 일 실시양태에 따른 가요성 센서 장치를 개략적으로 도시하는 시스템 차트이다. 본 출원에 기재된 가요성 센서 장치는 사용자의 피부에 유지될 수 있는 개인 위생 흡수 제품에 적용가능하다. 예를 들어, 이하의 설명에서, 본 출원에 따른 가요성 센서 장치는 유아용 또는 성인용 기저귀로서 함께 작용 사용자의 일반 기저귀에 대해 유지되는 것으로 주로 설명된다. 그러나, 본 출원에 따른 가요성 센서 장치는 인간 피부 수분의 검출에 대안적으로 적용가능하거나 또는 수분이 편리하게 검출될 필요가 있는 임의의 상황에서 사용될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 기술적 해결책이 적용되는 개인 위생 흡수 제품은 기저귀, 이지-업 기저귀 및 위생 타월을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 명세서에서 용어 "일반 기저귀"는 수분 함량 모니터링의 기능이 없는 기저귀로서 이해되어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시양태에 따르면, 가요성 센서 장치는 일반적으로 가요성 감지부(100) 및 신호 처리 및 전송부(200)를 포함한다. 가요성 감지부(100)는 기저귀의 수분 함량이 검출될 수 있도록, 사용자의 피부에 대해 유지될 수 있는 사용자의 일반 기저귀에 커플링되도록 구성된다. 신호 처리 및 전송부(200)는 가요성 감지부(100)에 의해 검출된 전기 신호를 처리하고 제어할 수 있고/거나 수신된 전기 신호 및 처리된 데이터를 외향으로, 예를 들어 유선 또는 무선 방식으로, 전송하여, 신호 또는 데이터가 데이터 처리 장치(300)에 의해 수신될 수 있게 된다.
가요성 감지부(100)는 가요성 감지부(100)에 의해 검출된 전기 신호가 신호 처리 및 전송부(200)로 전송될 수 있도록 신호 처리 및 전송부(200)와 데이터 통신한다. 도 2는 본 출원에 따른 가요성 감지부(100)의 예를 추가로 도시한다. 도시된 바와 같이, 가요성 감지부(100)는 가요성 기판(110) 및 가요성 기판(110)의 측면 상에 부착된 전극 트레이스 쌍을 포함한다. 예를 들어, 본 출원의 실시양태에 따르면, 가요성 기판(110)은 가요성 방수 및 전기 절연 물질로 제조된 필름의 형태이다. 여기서, 가요성 방수 및 전기 절연 물질은 열가소성 폴리우레탄 (TPU)일 수 있다. 전극 트레이스 쌍은 2개의 트레이스가 서로 평행하고 서로 교차하지 않는 방식으로 가요성 기판(110)의 노출된 측면에 부착된 전도성 트레이스(130a, 130b) 쌍으로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전도성 트레이스(130a, 130b)는 구불구불한 방식으로 가요성 감지부(100)의 주 돌출 영역에서 연장한다. 가요성 기판(110)은 기저귀의 외부 표면에 맞을 수 있도록 실질적으로 직사각형 또는 신장형인 것으로 나타난다. 실제 요건에 따라 가요성 기판(110)이 다른 모양으로 형성될 수 있음이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가요성 기판은 확대되고, 도 2의 A-A 방향을 따라 취한 측단면도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 가요성 기판(110)은 제1 측면(110a) 및 대향하는 제2 측면(110b)을 포함한다. 사용 시, 제1 측면(110a)은 사용자의 기저귀로부터 떨어진 측면이고, 제2 측면(110b)은 사용자의 기저귀를 향한 측면이다. 전도성 트레이스(130a, 130b)는 제2 측면(110b) 상에 고정된다. 이러한 방식으로, 제2 측면(110b)이 사용자의 기저귀와 접촉함에 따라, 전도성 트레이스(130a, 130b)는 사용자의 기저귀의 부직포와 자연스럽게 접촉할 것이다. 이 경우, 가요성 기판(110)이 가요성 방수 및 전기 절연 물질로 만들어짐에 따라, 정전용량 및/또는 저항의 감지를 위한 회로의 일부가 전도성 트레이스(130a, 130b)와 전도성 트레이스(130a, 130b)에 의해 접촉된 기저귀의 부직포 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 2개의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이에 접촉하는 기저귀의 부직포의 정전용량 및/또는 저항을 각각 모니터링하여 기저귀의 상응하는 부직포의 수분 함량을 결정할 수 있다.
예를 들어, 검출 구역(111)은 가요성 기판(110)에, 특히 가요성 기판(110)의 제2 측면(110b)에 한정된다. 검출 구역(111)은 예를 들어 가요성 기판의 어느 한쪽 측면 가장자리로부터 거리를 두고 가요성 기판(110)의 길이 방향을 따라 연장된다. 2개의 전도성 트레이스(130a, 130b)는 검출 구역(111)에서 2개의 트레이스가 이들을 가능한 길게 만들기 위해 앞뒤로 구불구불하게 하는 방식으로 연장된다. 예를 들어, 각 전도성 트레이스는 먼저 검출 구역(111)의 경계에서부터 또 다른 반대쪽 경계까지 가요성 기판(110)의 길이 방향에 실질적으로 수직인 제1 방향(B1)을 따라서 연장될 수 있고, 이어서 제1 방향(B1)과 정확히 반대쪽인 제2 방향(B2)을 따라서 처음 언급된 경계까지 연장되고, 이어서 다시 제1 방향(B1)을 따라서 연장된다. 따라서, 트레이스는 앞뒤로 구불구불한 방식으로 연장된다. 이러한 앞뒤로 구불구불한 것은 각 전도성 트레이스가 검출 구역(111)에서 가능한 한 길어서 검출될 영역이 가능한 한 크게 점유될 수 있도록 보장할 수 있다. 따라서, 검출 정확도를 증가시키기 위해 가능한 한 크게 수분에 의해 습윤될 수 있는 영역을 덮을 수 있다.
또한, 가요성 기판(110)의 길이 방향에 실질적으로 수직인 것 이외에, 방향 B1, B2가 가요성 기판(110)의 길이 방향을 따르거나 그에 맞서지거나, 또는 길이 방향에 대해 예각 또는 둔각으로 연장될 수 있음이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 본 출원과 관련하여 "앞뒤로 구불구불한"은 표적화된 특징부 (예를 들어 전도성 트레이스)가 앞뒤로 선형으로 뿐만 아니라 또한 앞뒤로 곡선으로, 앞으로 및 역으로 연장됨을 지칭한다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 게다가, 도시된 실시양태에서는 전도성 트레이스(130a, 130b)가 서로 평행하게 연장되지만, 대안적인 실시양태에서는 전도성 트레이스가 서로 평행하지 않는 방식으로 연장될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다.
본 출원의 한 실시양태에 따르면, 전도성 트레이스(130a, 130b)는 전도성 잉크를 가요성 기판(110) 상으로 인쇄하는 것에 의해서 또는 대안적으로 구리 와이어와 같은 전도성 금속 와이어를 가요성 기판(110) 상으로 결합시키는 것에 의해서 형성될 수 있다. 전도성 트레이스(130a, 130b)가 위치되는 가요성 기판(110)의 제2 측면(110b)에 비-건조 접착 물질이 도포될 수 있고, 그에 따라 측면이 기저귀의 표면에 용이하게 결합되어 전도성 트레이스(130a, 130b)가 기저귀의 표면과 접촉되도록 보장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 비-건조 접착 섹션이 가요성 기판(110)의 제2 측면(110b)의 표면 상에 개별적으로 제공될 수 있거나 또는 대안적으로 비-건조 접착 물질이 제2 측면의 전체 표면 상에 제공될 수 있다. 공장을 떠나기 전에, 보호 필름이 제2 측면(110b) 상에 배열되어 비-건조 접착 물질 및 전도성 트레이스(130a, 130b)를 덮을 수 있다. 요구되면, 보호 필름은 제2 측면(110b)이 기저귀의 표면을 향하는 방식으로 기저귀의 표면 상으로 가요성 기판(110)을 결합시키도록 직접적으로 파열될 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 후크 및 루프가 제2 측면(110b)과 기저귀의 표면 사이에 제공되어, 그들이 서로 해제가능하게 부착될 수 있도록 보장할 수 있다. 예를 들어, 비-건조 접착 물질 또는 후크 및 루프는 제2 측면(110b) 상의 가요성 기판(110)의 길이 방향에 수직인 전도성 트레이스(130a, 130b)의 섹션에 의해 한정된 하나 이상의 블랭크 영역에 위치될 수 있다. 그에 따라, 제2 측면(110b)과 기저귀의 표면 사이의 결합 강도를 높이기 위해서, 전도성 트레이스(130a, 130b)의 섹션들이 가요성 기판(110)의 길이 방향을 따라서 서로로부터 불균일하게 이격될 수 있다.
도 2에 의해 도시된 바와 같이, 2개의 커넥터 시트(131)는 이들이 전도성 트레이스(130a, 130b)의 자유 단부에 각각 전도적으로 연결되도록 가요성 기판(110) 상에 견고하게 제공된다. 커넥터 시트(131)는 예를 들어 금속과 같은 전도성 물질로 제조된다. 2개의 커넥터 시트(131)는 서로로부터 분리되고, 전도성 트레이스와 유사한 방식으로 가요성 기판(110), 특히 그의 제2 측면(110b) 상에 고정된다. 2개의 커넥터 시트(131)는 가요성 기판(110)의 가장자리에 인접하여, 가요성 기판(110)을 클램핑하면 신호 처리 및 전송부(200)가 커넥터 시트(131)와 접촉할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5a에 의해 도시된 바와 같이, 신호 처리 및 전송부(200)는 하우징을 포함한다. 하우징은 서로 힌지연결된 제1 하우징 절반부(210)와 제2 하우징 절반부(220)를 포함한다. 신호 처리 및 전송부(200)의 하우징 내에는, 특히 제1 하우징 절반부(210)에는 아날로그-디지털 변환기 장치, 제어 보드, 무선 전송 모듈 등과 같은 여러 개의 신호 처리 부품이 수용된다. 제1 하우징 절반부(210)와 제2 하우징 절반부(220)는 피벗 샤프트에 의해 서로 힌지연결될 수 있다. 한편, 스프링이 제1 하우징 절반부(210)와 제2 하우징 절반부(220) 사이에 힘을 인가하여 이들이 분리되게 피벗 샤프트 주위에 권취될 수 있다. 또한, 인력 자석이 서로를 향해 각각 대면하는 제1 및 제2 하우징 절반부(210, 220)의 표면 상에 제공될 수 있어서, 자석에 의해 인가된 인력은 제1 하우징 절반부(210)가 제2 하우징 절반부(220)에 대해 근접될 수 있게 하여, 가요성 기판(110)이 하우징 절반부들 사이에 클램핑될 수 있게 한다. 자기 인력 이외에, 스냅 온(Snap-On) 메커니즘과 같은 임의의 다른 적합한 수단이 2개의 하우징 절반부들 사이의 폐쇄를 보장하는데 사용될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 맥락에서, 하우징 절반부는 비제한적인/예시적인 표현일 뿐이며, 절반부의 체적 또는 중량이 전체 하우징의 체적 또는 중량의 절반과 확실히 동일하거나 실질적으로 동일하다는 것을 의미하지 않는다. 2개의 전도성 피스(211) (그 중 하나만이 도 5a에 예시됨)가 신호 처리 및 전송부(200)의 하우징의 표면 상에, 특히, 제1 하우징 절반부(210)의 표면 상에 제공되고, 커넥터 시트(131)에 대응하여 위치됨으로써, 가요성 기판(110)이 제1 하우징 절반부(210)와 제2 하우징 절반부(220) 사이에 클램핑될 때, 2개의 전도성 피스(211)는 각각의 커넥터 시트(131)와 접촉한다.
또한, 도 5b에 의해 도시된 바와 같이, 예를 들어, 검출 모듈(240), 데이터 처리 모듈(250) 뿐만 아니라 무선 전송 모듈(260)이 신호 처리 및 전송부(200)의 하우징 내에 수용된다. 게다가, 충전식 배터리와 같은 전원이 이들의 작동을 위해 이들 모듈에 전력을 제공하기 위해 하우징 내에 수용될 수 있다. 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 시트(211)에 전기적으로 연결된다. 2개의 전도성 시트(211) 사이에 연결된 회로 부분의 정전용량 및/또는 저항을 감지하기 위해서 상응하는 검출 회로가 검출 모듈(240) 내에 제공된다. 시장에서 이용가능한 임의의 집적 회로 또는 전용 칩이 여기에서 검출 모듈(240)로서 이용될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 검출 모듈(240)은 그에 연결된 데이터 처리 모듈(250)에 의해 처리될 수 있는 전기 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 모듈(250)은 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해서 잘 알려진 마이크로-컴퓨터(MCU) 칩의 형태일 수 있다. 더욱이, 데이터 처리 모듈(250)은 수신된 전기 신호 또는 처리된 전기 신호를 무선 전송 모듈(260)을 통해 데이터 처리 모듈(300)로 전송할 수 있거나, 또는 대안적으로 데이터 처리 모듈(250)은 데이터 처리 모듈(300)로부터 무선 전송 모듈(260)을 통해 명령을 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전송 모듈(260)은 블루투스 모듈, 와이파이 모듈, 적외선 데이터 신호 전송 모듈, 5G 신호 전송 모듈 또는 임의의 다른 적합한 무선 데이터 전송 모듈을 포함한다. 대응적으로, 데이터 처리 모듈(300)은 보호자의 휴대폰, 개인용 컴퓨터 또는 심지어 클라우드 서버일 수 있다.
본 출원의 실시양태에 따르면, 가요성 센서 장치가 사용될 때, 가요성 센서 장치의 가요성 감지부(100)는 사용자의 기저귀의 부직포 물질에 직접 결합될 수 있고, 동시에 신호 처리 및 전송부(200)는 커넥터 시트(131)가 전도성 피스(211)와 각각 접촉 가요성 감지부(100) 상에 클램핑될 수 있다. 이어서, 부직포 물질 내에 존재하는 수분에 의해서 유발되고 예를 들어 도 1에 도시된 습윤 영역(Q1 및 Q2)과 같은 하나 이상의 습윤 영역이라면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 직물 물질의 습윤 영역(Q1 및 Q2)과 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 부분이 신호 감지 회로의 일부를 형성하는데, 이는 가요성 감지부(100)의 전도성 트레이스(130a, 130b)와 직물 물질의 직접적인 접촉 때문이다. 예를 들어, 검출 모듈(240)은 필요에 따라 신호 감지 회로의 일부의 정전용량 및/또는 저항을 검출하는 데 사용될 수 있다. 전도성 트레이스(Q1 및 Q2) 사이에서 점유된 습윤 영역(Q1 및 Q2)의 면적이 달라질 것이기 때문에, 이는 검출될 정전용량 및/또는 저항의 변동을 초래하여야 한다. 따라서, 이런 변동을 지속적으로 모니터링함으로써, 직물 물질가 과습윤 상태인지 여부를 결정할 수 있을 것이다. 수분 함량이 미리 결정된 값을 초과하고 경보가 필요할 경우, 경보는 데이터 처리 모듈(250)에 의해 무선 전송 모듈(260)을 거쳐서 보호자의 휴대폰으로 보내져서 기저귀가 새로운 것으로 교체되어야 함을 보호자에게 알릴 수 있다. 따라서, 가요성 기판(110)의 검출 구역(111)에 습윤 영역(들)이 존재하는지 여부 및 습윤 영역(들)의 수분 함량이 얼마인지 가능한 한 정확하게 모니터링하기 위해, 각각의 전도성 트레이스는 이미 언급한 바와 같이 검출 구역(111)에서 가능한 한 길어야 하며, 따라서, 가능한 한 큰 영역을 점유한다.
이미 언급된 바와 같이 본 출원의 가요성 센서 장치를 사용하면, 검출 전극으로서 전도성 트레이스를 의류 직물 내에 미리 의도적으로 내장할 필요가 없다. 따라서, 기저귀와 같은 의복의 제조가 보다 용이해진다. 또한, 가요성 센서 장치는 직물 물질의 수분 함량을 검출하기 위해 그/그녀의 개인 직물 물질에 직접 부착될 수 있기 때문에 사용자 경험이 개선될 수 있다. 게다가, 사용 비용을 감소시키기 위해 가요성 센서 장치의 가요성 감지부(100)를 교체하는 것이 용이하다.
종래의 수분 함량 검출 방법에서는, 통상 정전용량이 검출되며, 즉, 검출될 회로의 일부의 정전용량을 지속적으로 모니터링하여 수분 함량이 한계를 벗어나 있는지 여부를 결정하는데 사용된다. 그러나, 이러한 정전용량 검출 방법은 검출 결과가 너무 민감하다는 점에서 불리하며, 따라서 때때로 수분 함량 변동이 존재하지만(이러한 변동이 과도한 환경 습도에 의해 유발될 수 있더라도), 직물 물질 자체의 수분 함량은 경보가 울리는 정도에 도달하지 못한다. 이 경우, 경보는 잘못될 것이다.
검출 결과의 신뢰성을 향상시키기 위해, 도 6은 본 출원에 따른 가요성 센서 장치에 의한 검출을 수행하기 위한 방법의 예의 흐름도를 개략적으로 도시하고 있다. 본 명세서에 설명된 방법의 단계는 저장되고 원한다면 데이터 처리 모듈(250) 또는 데이터 처리 장치(300)에 의해 실행될 수 있는 프로그램으로서 코딩될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다.
먼저, 단계(S10)에서, 가요성 감지부(100)는 검출될 표면 위에 부착되고, 신호 처리 및 전송부(200)가 가요성 감지부(100)에 연결된 후에 자체-검사가 수행된다(즉, 전자는 커넥터 시트(131)가 전도성 피스(211)와 각각 접촉 후자 상에 클램핑된다). 예를 들어, 검출 모듈(240)은 합선(short circuit)과 같은 이상 상태가 존재하는지 여부를 확인하기 위해 데이터의 시험 검출을 수행 데이터 처리 모듈(250)에 의해 지시될 수 있고/거나 무선 전송 모듈(260)은 임의의 오작동이 존재하는지 여부를 확인하기 위해 자체 검사를 수행 지시될 수 있다.
그 후, 단계(S20)에서, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 정전용량을 검출하기 위해 작동 지시된다. 한편, 검출된 데이터는 데이터 처리 모듈(250)에 공급될 수 있다. 단계(S30)에서, 검출된 정전용량 값이 미리 결정된 기준에 따라 한계를 벗어나 있는지 여부가 판단된다. 여기서, 미리 결정된 기준은 널리 되어 있고 관련 기술분야의 통상의 기술자가 따르는 정전용량 검출 기준일 수 있다. 예를 들어, 경험적 값이 정전용량 검출을 위해 미리 규정될 수 있다. 실제로 검출된 정전용량 값이 경험적 값을 초과하는 경우, 2개의 전도성 피스(211) 사이의 현재 정전용량 값은 한계를 벗어난 것으로 간주된다.
단계(S30)에서 판단 결과가 "아니오(N)"이면, 프로세스는 단계(S20)으로 복귀하고, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 정전용량을 검출하고 검출된 데이터를 데이터 처리 모듈(250)에 공급하기 위해 계속 작동 지시된다. 단계(S30)에서 판단 결과가 "예(Y)"이면, 처리는 단계(S40)로 진행한다. 단계(S40)에서, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 저항을 검출하고 검출된 데이터를 데이터 처리 모듈(250)에 공급하기 위해 작동 지시된다. 임의로, 단계(S30)에서의 판단 결과는 여러 정전용량 검출에 의존하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1 검출의 정전용량 값이 한계를 벗어나는 경우, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 정전용량을 검출하고 제2 검출의 정전용량 값이 한계를 벗어나 있는지 여부를 판단하기 위해 연속적으로 작동 지시된다. 수회의 연속적인 검출(예를 들어, 적어도 2회의 검출)의 정전용량 값들이 한계를 벗어날 때에만, 단계(S30)에서 판단 결과가 "예"가 될 수 있다.
이어서, 단계(S50)에서, 검출된 저항 값이 미리 결정된 기준에 따라 한계를 벗어나 있는지 여부가 판단된다. 여기에서, 미리 결정된 기준은, 널리 되어 있고 관련 기술분야의 통상의 기술자가 따르는 저항 검출 기준일 수 있다. 예를 들어, 저항 검출을 위한 경험적 값이 미리 규정될 수 있다. 실제로 검출된 저항 값이 경험적 값보다 작으면, 2개의 전도성 피스(211) 사이의 전류 저항 값은 한계를 벗어난 것으로 간주된다.
단계(S50)에서 판단 결과가 "아니오"이면, 프로세스는 단계(S20)로 복귀하고, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 정전용량을 검출하고 검출된 데이터를 데이터 처리 모듈(250)에 공급하기 위해 계속 작동 지시된다. 단계(S50)에서 판단 결과가 "예"이면, 프로세스는 단계(S60)로 진행한다. 단계(S60)에서, 무선 전송 모듈(260)은 기저귀가 확인 또는 교체될 것을 그/그녀에게 경고하기 위해 보호자의 휴대폰에 경보 신호를 전송 지시된다. 대안적인 실시양태에서, 신호 처리 및 전송부(200)의 하우징에는 호출기와 같은 경보 장치가 제공될 수 있어, 경보가 호출기에 의해 울린다.
임의로, 단계(S50)에서의 판단 결과는 여러 저항 검출에 의존하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1 검출의 저항 값이 한계를 벗어나면, 검출 모듈(240)은 2개의 전도성 피스(211) 사이의 저항을 검출하고 제2 검출의 저항 값이 한계를 벗어나 있는지 여부를 판단하기 위해 계속 작동 지시된다. 수회의 연속적인 검출(예를 들어, 적어도 2회의 검출)의 저항 값들이 한계를 벗어난 경우에만, 단계(S50)에서 판단 결과가 "예"가 될 수 있다.
본 출원에 따른 상기 언급된 방법은, 오경보를 회피할 수 있어, 수분 함량에 대한 검출 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것을 보장할 수 있다. 더욱이, 저항 검출은 단지 정전용량 값이 한계를 벗어나 있는 것으로 검출되는 경우에만 수행되기 때문에, 검출의 정확도는 가요성 센서 장치가 지정된 기간에 작동하는 것이 가능하다는 전제 하에 전력 절약의 요구를 만족시킴으로써 향상될 수 있다.
본 출원에 따른 가요성 센서 장치가 기저귀의 분야에만 적용될 수 있는 것으로 제한되지 않는다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 가요성 센서 장치의 가요성 감지부(100)는 인간 피부의 표면의 수분 함량을 검출하기 위해 인간 피부(예를 들어, 그/그녀의 얼굴) 상에 직접 부착되도록 설계될 수 있고, 또는 대안적으로 가요성 감지부(100)는 표면의 수분 함량을 검출하기 위해 임의의 다른 불규칙한 표면 상에 직접 부착될 수 있다.
또한, 비록 이미 설명된 실시양태에서 정전용량 값 및 저항 값을 모니터링하기 위해서 2개의 전도성 트레이스(130a, 130b)가 설명되었지만, 대안적인 실시양태에서, 서로 접촉되지 않는 2개 초과(즉, 2개 이상)의 전도성 트레이스가 제공될 수 있고, 그에 따라 전도성 트레이스 쌍이 이미 설명된 실시양태의 전도성 트레이스(130a, 130b) 쌍으로서 이러한 전도성 트레이스로부터 선택될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 대안으로서, 하나의 전도성 트레이스 쌍이 이들 전도성 트레이스로부터 선택되어 정전용량의 검출을 별개로 수행하고, 또 다른 전도성 트레이스 쌍이 전도성 트레이스로부터 선택되어 저항 값의 검출을 별개로 수행하는 것이 또한 가능하다.
비록 본 출원의 일부 구체적인 실시양태가 여기에서 설명되었지만, 이들은 단지 설명 목적을 위해서 제공된 것이고 본 출원의 범위를 제한하는 것으로 생각될 수 없다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 실시양태는 서로 임의적으로 조합될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 본 출원의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 여러 가지 변경, 대체 및 변형이 고려될 수 있다.
Claims (23)
- 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치로서, 가요성 감지부(100) 및 가요성 감지부(100)에 연결가능한 신호 처리 및 전송부(200)를 포함하고, 가요성 감지부(100)는 비전도성 가요성 기판(110) 및 가요성 기판(110)의 측면 상에 부착된 2개 이상의 전도성 트레이스를 포함하고, 서로 접촉하지 않는 2개의 전도성 트레이스(130a, 130b)는 전도성 트레이스 쌍으로서 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되고, 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판(110)의 측면은 검출될 표면과 직접 접촉하는 측면이고, 신호 처리 및 전송부(200)는 검출될 표면의 수분 함량을 결정하기 위해 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 정전용량 및 저항을 검출하기 위한 검출 모듈(240)을 갖는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항에 있어서, 가요성 센서 장치가 작동할 때, 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 정전용량이 먼저 검출되고; 정전용량의 검출된 값이 미리 결정된 표준을 초과한 후에만, 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 저항이 검출되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제2항에 있어서, 검출될 표면의 수분 함량이 전도성 트레이스 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b) 사이의 정전용량 및 저항의 검출된 값 둘 모두가 한계를 벗어나는 경우에만 한계를 벗어나는 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필요에 따라 정전용량 값 및 저항 값을 동시에 검출하기 위해 오직 전도성 트레이스 쌍 하나가 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 전도성 트레이스 쌍이 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되고, 한 쌍은 정전용량 값을 검출하도록 구성되고 다른 쌍은 저항 값을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전도성 트레이스(130a, 130b)가 가요성 기판(110) 상에 인쇄된 전도성 잉크에 의해, 또는 가요성 기판(110) 상에 배열된 전도성 와이어에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 처리 및 전송부(200)가 가요성 감지부(100)에 연결될 때, 검출 모듈(240)은 전도성 트레이스(130a, 130b)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 비-건조 접착 물질이 검출될 표면과 직접 접촉하는 가요성 기판(110)의 측면 상에 적용되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 후크 및 루프가 전도성 트레이스가 제공된 가요성 기판(110)의 측면과 검출될 표면 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 검출 구역(111)이 전도성 트레이스(130a, 130b)가 제공된 가요성 기판(110)의 측면에 한정되고, 전도성 트레이스(130a, 130b)가 검출 구역(111)에서 가능한 한 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제10항에 있어서, 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b)가 서로 평행한 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제11항에 있어서, 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b)가 검출 구역(111)에서 앞뒤로 구불구불하게 연장되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제12항에 있어서, 전도성 트레이스(130a, 130b)가 검출 구역(111)의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행 또는 수직이도록 하는 방식으로 앞뒤로 구불구불한 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 처리 및 전송부가 가요성 감지부(100)에 해제가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제5항에 있어서, 2개의 커넥터 시트(131)가 가요성 기판(110) 상에 견고하게 제공되고 쌍의 전도성 트레이스(130a, 130b)의 자유 단부에 각각 연결되며; 2개의 전도성 피스(211)가 검출 모듈(240)에 연결되도록 신호 처리 및 전송부(200) 상에 제공되고, 신호 처리 및 전송부(200)가 가요성 감지부(100)에 연결될 때, 커넥터 시트(131)는 전도성 피스(211)와 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 처리 및 전송부(200)가 또한 검출 모듈(240)에 의해 검출된 데이터를 출력하고/하거나 검출될 표면의 수분 함량이 바깥쪽으로 한계를 벗어났다는 경보를 보내기 위해 무선 전송 모듈(260)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제16항에 있어서, 신호 처리 및 전송부(200)가 가요성 기판(110)을 선택적으로 클램핑하기 위해 폐쇄가능하고 개방가능한 하우징을 포함하고, 검출 모듈(240) 및 무선 전송 모듈(260)이 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제17항에 있어서, 하우징은 서로 힌지연결되는 제1 하우징 절반부(210) 및 제2 하우징 절반부(220)를 포함하고, 가요성 기판(110)은 제1 하우징 절반부(210)와 제2 하우징 절반부(220) 사이에 클램핑될 수 있는 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 기판(110)이 가요성 방수 및 전기 절연 물질로 만들어진 필름의 형태인 것을 특징으로 하는 가요성 센서 장치.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치에 의해 검출될 표면의 수분 함량을 검출하는 방법으로서,
서로 비접촉된 가요성 감지부(100)의 2개 이상의 전도성 트레이스가 검출될 표면과 접촉하는 방식으로 가요성 센서 장치의 가요성 감지부(100)를 검출될 표면과 접촉시키는 단계;
먼저 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택된 전도성 트레이스(130a, 130b) 쌍 사이의 정전용량을 검출하는 단계;
정전용량의 검출이 미리 결정된 제1 조건에 도달한 후에, 전도성 트레이스(130a, 130b) 쌍 사이의 저항을 검출하거나 2개 이상의 전도성 트레이스로부터 선택되고 전도성 트레이스 쌍과 상이한 다른 전도성 트레이스 쌍 사이의 저항을 검출하는 단계; 및
저항의 검출이 미리 결정된 제2 조건에 도달한 후, 검출된 정전용량 값 및 저항 값 둘 모두에 기초하여 검출될 표면의 현재 수분 함량 상태를 결정하는 단계
를 포함하는 방법. - 제20항에 있어서, 미리 결정된 제1 조건이 정전용량의 적어도 2회의 검출을 수행하는 것을 포함하고, 각각의 검출 결과는 미리 규정된 정전용량 값보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
- 제21항에 있어서, 미리 결정된 제2 조건이 저항의 적어도 2회의 검출을 수행하는 것을 포함하고, 각각의 검출 결과는 미리 규정된 저항 값보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
- 수분 함량이 모니터링될 수 있는 기저귀를 형성하기 위한 기저귀 상의 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 수분 검출을 위한 가요성 센서 장치의 용도로서, 전도성 트레이스(130a, 130b)가 제공된 가요성 센서 장치의 가요성 기판(110)의 측면이 기저귀의 부직포 물질에 부착되는 것인 용도.
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