TW201632158A - 尿布濕度感測裝置、監測系統及其感測方法 - Google Patents

Abstract

本發明之一實施例提供一種尿布濕度感測裝置，其是利用電荷耦合的原理形成耦合電容，主要以單一電極片貼附於尿布外側作為耦合電極，且由量測單元感測電極片與尿布內側之間的耦合電容大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。較佳者，再將尿布潮濕訊號以無線通訊單元傳送到一外部電子裝置，提供照護人員即時監測資訊，以節省人力巡視的奔波辛勞。

Description

尿布濕度感測裝置、監測系統及其感測方法

本發明是有關一種濕度感測裝置、監測系統及其感測方法，特別是一種尿布濕度感測裝置、監測系統及其感測方法。

隨著人口平均壽命的拉長，醫療照護需求比例逐日增多，對於無意識或日常生活中需要依賴排尿護理的病患，例如高齡或幼齡人口，基本上是以尿布為主要照護方式。而醫院或安養中心的照護人力普遍不足，因此無法同時監測每一個受照護者的尿布尿濕狀態，並即時更換尿布。習知的尿濕警示裝置需要在尿布之內側設置電極以偵測尿布濕度的變化。然而，尿布內側的電極容易導致使用者產生不舒適的使用感受，且需在尿布的製造過程設置所需的電極，不僅導致製造複雜且增加成本。

綜上所述，如何簡便地感測一受照護者的尿布尿濕狀態便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種尿布濕度感測裝置、監測系統及其感測方法，其是利用電荷耦合的原理形成耦合電容，主要以單一電極片貼附於尿布外側作為耦合電極，且由量測單元感測電極片與尿布內側之間的耦合電容大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。由於本發明無須在尿布內側設置電極，因此使用上較舒適，且簡單貼附於任意廠牌之尿布皆可感測尿布濕度。

本發明一實施例之尿布濕度感測裝置包含一電極片、一量測單元以及一處理單元。電極片貼附於一尿布外側表面且電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容。量測單元與電極片電性連接，用以量測耦合電容。處理單元與量測單元電性連接，且其依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。

本發明另一實施例之尿布濕度監測系統包含一尿布濕度感測裝置以及一電子裝置。尿布濕度感測裝置包含一電極片、一量測單元、一第一處理單元以及一第一無線通訊單元。電極片貼附於一尿布外側表面且電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容。量測單元與電極片電性連接，用以量測耦合電容。第一處理單元與量測單元電性連接，且其依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。第一無線通訊單元與第一處理單元電性連接，用以傳輸尿布潮濕訊號。電子裝置包含一第二無線通訊單元、一第二處理單元以及一警示單元。第二無線通訊單元，用以接收來自尿布濕度感測裝置之尿布潮濕訊號。第二處理單元與第二無線通訊單元電性連接。警示單元與第二處理單元電性連接，且其依據尿布潮濕訊號，以產生一警示訊號。

本發明再一實施例之尿布濕度之感測方法包含：貼附一電極片於一尿布外側表面，其中電極片電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容；量測耦合電容；以及依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1a，本發明之一實施例之尿布濕度感測裝置包含一電極片10、一量測單元20以及一處理單元30。電極片10貼附於一尿布N外側表面且電氣耦合至尿布N內側，以形成一耦合電容C。可以理解的是，對於一乾燥尿布而言，電極片10係電氣耦合至尿布N內側之一皮膚B；而對於一潮濕尿布而言，電極片10係電氣耦合至尿布N中但靠近皮膚B的內側尿濕部位；為了方便說明，以下將前述兩個位置統稱為尿布N內側。而且，一潮濕尿布之耦合電容大於一乾燥尿布之耦合電容。

接續上述說明，量測單元20與電極片10電性連接，用以量測耦合電容C。處理單元30與量測單元20電性連接，且其依據耦合電容C值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。於一實施例中，量測單元20與處理單元30可整合於同一積體電路中，但不以此為限。

請參照圖1b，以下說明本發明之其他實施態樣。於一實施例中，尿布濕度感測裝置具有一無線通訊單元40，其與處理單元30電性連接，用以傳輸尿布潮濕訊號至一外部電子裝置，以通知照護人員；較佳者，無線通訊單元40係一低功耗藍芽(Bluetooth 4.0 Low Energy，BLE)通訊單元。於另一實施例中，尿布濕度感測裝置具有一提示單元50，其與處理單元30電性連接，其中處理單元30依據尿布潮濕訊號，以啟動提示單元50。提示單元50可為一燈號或聲音，舉例而言，提示單元50可為一低功耗發光二極體元件，當尿布潮濕時即可閃爍燈光以提示照護人員，而不以前述外部電子裝置通知照護人員為限。於一實施例中，為了隔離外界的耦合干擾以增加感測裝置的準確度，尿布濕度感測裝置可具有一屏蔽元件12，其可為一導電材質且設置於電極片10上與尿布N相異側，用以避免電極片10電氣耦合至外來異物(foreign body)。可以理解的是，為了達成屏蔽效果，電極片10與屏蔽元件12係電性隔離。較佳者，一軟性印刷電路板具有一電路層、一隔離層以及一金屬層依序堆疊設置，其中電路層包含一電極片，用以形成一耦合電容，金屬層作為一屏蔽元件形成於隔離層上，則此軟性印刷電路板之感測準確度較單一電極片更好。

以下說明本發明一實施例之尿布濕度感測裝置之感測原理，其是採用電荷耦合的原理以形成耦合電容，主要以單一電極片貼附於尿布外側作為耦合電極，且以量測單元感測電極片與尿布內側之間的耦合電容大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。其耦合電容之計算公式如方程式(1)： C=eA/d                                 (1) 其中，C表示耦合電容，e表示介電常數，A表示電極片面積，d表示電荷耦合距離。在電極片面積A固定不變的條件下，可得耦合電容C與電荷耦合距離d呈反比。

請一併參照圖1a以及圖2a，在一乾燥尿布中，其電荷耦合距離d1是電極片10至尿布N內側皮膚B之距離；而在一潮濕尿布中，其電荷耦合距離d2是電極片10至尿布N內側尿濕部位之距離。且，尿液中水份及電解質會滲透至尿布中，使得電荷耦合距離d2小於電荷耦合距離d1。藉由上述方程式(1)，可知一潮濕尿布之耦合電容c2大於一乾燥尿布之耦合電容c1。當耦合電容值之變化大於一閥值時，處理單元30將產生一尿布潮濕訊號。

請參照圖2b，於一實施例中，在時間點t0時，尿布濕度感測裝置實測得一乾燥尿布的耦合電容值c1為5 pF。經過一段時間後，受照護對象於時間點t1時排尿，使得潮濕尿布的耦合電容值c2增為14 pF。由此可見，本發明之尿布濕度感測裝置可以準確感測並判斷一尿布的乾燥或潮濕狀態。

請參照圖3，本發明另一實施例之尿布濕度監測系統包含一尿布濕度感測裝置1以及一電子裝置2。尿布濕度感測裝置1包含一電極片10、一量測單元20、一第一處理單元30以及一第一無線通訊單元40。電極片10貼附於一尿布外側表面且電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容。量測單元20與電極片10電性連接，用以量測耦合電容。第一處理單元30與量測單元20電性連接，且其依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號E。第一無線通訊單元40與第一處理單元30電性連接，用以傳輸尿布潮濕訊號E，以通知照護人員；較佳者，無線通訊單元40係一低功耗藍芽(Bluetooth 4.0 Low Energy，BLE)通訊單元。尿布濕度感測裝置2之其他技術內容或其他實施例已如前述，在此不再贅述。

接續上述說明，電子裝置2包含一第二無線通訊單元42、一第二處理單元32以及一警示單元60。第二無線通訊單元42，用以接收來自尿布濕度感測裝置1之尿布潮濕訊號E。第二處理單元32與第二無線通訊單元42電性連接。警示單元60與第二處理單元32電性連接，且其依據尿布潮濕訊號E，以產生一警示訊號。於一實施例中，電子裝置2可為一行動上網裝置、電腦或嵌入式系統，以利照護人員行動管理、集中管理多位受照護對象，而免於奔波巡視的辛勞。於另一實施例中，警示單元60可為一揚聲器、震動器、燈號以及顯示裝置至少其中之一，以即時通知照護人員尿布乾燥或潮濕狀態。於一實施例中，尿布濕度監測系統，更包含一儲存單元(未圖式)與第二處理單元32電性連接，用以儲存尿布潮濕訊號E及其訊號產生時間，以建立一生理資訊表。

可以理解的是，若某一受照護對象因疾病或身體不適，而發生頻尿或腹瀉現象，將可透過電子裝置2所建立的生理資訊表以反應受照護對象是否有短時間內頻繁排泄等生理異常現象；或著，透過生理資料表的紀錄，也可監測受照護對象尿濕後，經過多久才由照護人員更換其尿片，以提升照護中心之照護效率及品質。

請參照圖4，以說明本發明再一實施例之尿布濕度之感測方法。首先，貼附一電極片於一尿布外側表面，其中電極片電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容(S41)。於一實施例中，在步驟S41之中，設置一屏蔽元件12於電極片10上與尿布相異側，其包含一導電材質，用以避免電極片10電氣耦合至外來異物，以增加感測裝置的準確度，如圖1b所示。接著，量測耦合電容(S42)。於一實施例中，潮濕尿布之耦合電容大於一乾燥尿布之耦合電容。最後，依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號(S43)。可以理解的是，步驟S43包含當耦合電容值之變化大於一閥值時，產生一尿布潮濕訊號。於一實施例中，在步驟S43之後，傳輸尿布潮濕訊號至一外部電子裝置，以產生一警示訊號並建立一生理資訊表。以上步驟之詳細說明已如前所述，在此不再贅述。

綜合上述，本發明之尿布濕度感測裝置、監測系統及其感測方法，其是利用電荷耦合的原理形成耦合電容，主要以單一電極片貼附於尿布外側作為耦合電極，且由量測單元感測電極片與尿布內側之間的耦合電容大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。本發明之尿布濕度感測裝置可以準確感測並判斷一尿布的乾燥或潮濕狀態。較佳者，再將尿布潮濕訊號以無線通訊單元，例如一低功耗藍芽通訊單元，傳送到一外部電子裝置，提供照護人員即時監測資訊，以利照護人員行動管理、集中管理多位受照護對象，而免於奔波巡視的辛勞。此外，外部電子裝置可建立每一受照護者的生理資訊表，以提升照護中心之照護效率及品質。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

B‧‧‧皮膚
C、c1、c2‧‧‧耦合電容
N‧‧‧尿布
E‧‧‧尿布潮濕訊號
d1、d2‧‧‧電荷耦合距離
t0、t1‧‧‧時間點
1‧‧‧尿布濕度感測裝置
2‧‧‧電子裝置
10‧‧‧電極片
12‧‧‧屏蔽元件
20‧‧‧量測單元
30‧‧‧處理單元、第一處理單元
32‧‧‧第二處理單元
40‧‧‧無線通訊單元、第一無線通訊單元
42‧‧‧第二無線通訊單元
50‧‧‧提示單元
60‧‧‧警示單元
S41~S43‧‧‧尿布濕度之感測步驟

圖1a為一示意圖，顯示本發明一實施例之尿布濕度感測裝置。 圖1b為一示意圖，顯示本發明另一實施例之一種尿布濕度感測裝置。 圖2a為一曲線圖，顯示本發明一實施例之尿布濕度感測裝置之感測原理。 圖2b為一曲線圖，顯示本發明一實施例之尿布濕度感測裝置之感測結果。 圖3為一方塊圖，顯示本發明一實施例之尿布濕度監測系統。 圖4為一流程圖，顯示本發明另一實施例之尿布濕度之感測方法。

B‧‧‧皮膚

C‧‧‧耦合電容

N‧‧‧尿布

10‧‧‧電極片

20‧‧‧量測單元

30‧‧‧處理單元

Claims (10)

1. 一種尿布濕度感測裝置，包含： 一電極片，其貼附於一尿布外側表面，該電極片電氣耦合至該尿布內側，以形成一耦合電容； 一量測單元，其與該電極片電性連接，用以量測該耦合電容；以及 一處理單元，其與該量測單元電性連接，且其依據該耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。
2. 如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，更包含一低功耗藍芽(Bluetooth 4.0 Low Energy，BLE)通訊單元，其與該處理單元電性連接，用以傳輸該尿布潮濕訊號至一外部電子裝置。
3. 如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，更包含一屏蔽元件，其包含一導電材質且設置於該電極片上與該尿布相異側，用以避免該電極片電氣耦合至外來異物。
4. 一種尿布濕度監測系統，包含： 一尿布濕度感測裝置，其包含： 一電極片，其貼附於一尿布外側表面，該電極片電氣耦合至該尿布內側，以形成一耦合電容； 一量測單元，其與該電極片電性連接，用以量測該耦合電容；以及 一第一處理單元，其與該量測單元電性連接，且其依據該耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號；以及 一第一無線通訊單元，其與該處理單元電性連接，用以傳輸該尿布潮濕訊號；以及 一電子裝置，其包含： 一第二無線通訊單元，用以接收來自該尿布濕度感測裝置之該尿布潮濕訊號； 一第二處理單元，其與該第二無線通訊單元電性連接；以及 一警示單元，其與該第二處理單元電性連接，且其依據該尿布潮濕訊號，以產生一警示訊號。
5. 如請求項4所述之尿布濕度監測系統，其中該電子裝置包含一行動上網裝置、電腦或嵌入式系統。
6. 如請求項4所述之尿布濕度監測系統，更包含一儲存單元，其與該第二處理單元電性連接，用以儲存該尿布潮濕訊號。
7. 如請求項4所述之尿布濕度監測系統，其中該第一無線通訊單元以及該第二無線通訊單元係一低功耗藍芽(Bluetooth 4.0 Low Energy，BLE)通訊單元。
8. 如請求項4所述之尿布濕度監測系統，其中該尿布濕度感測裝置更包含一屏蔽元件，其包含一導電材質且設置於該電極片上與該尿布相異側，用以避免該電極片電氣耦合至外來異物(foreign body)。
9. 一種尿布濕度之感測方法，包含： 貼附一電極片於一尿布外側表面，其中該電極片電氣耦合至該尿布內側，以形成一耦合電容； 量測該耦合電容；以及 依據該耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。
10. 如請求項9所述之尿布濕度之感測方法，更包含設置一屏蔽元件於該電極片上與該尿布相異側，其包含一導電材質，用以避免該電極片電氣耦合至外來異物(foreign body)。