TWI836475B - 液面感測裝置 - Google Patents
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Abstract
一種液面感測裝置，應用於一液體儲存容器之上，該液面感測裝置包含：一第一電路基板，其具有一第一面與一第二面，該第一面比該第二面係較接近該液體儲存容器；一電容感測單元，其包含有一電容感測電極與一第一週邊電路，該電容感測電極設置於一第一區域，該電容感測單元用以因應該液體儲存容器中之液面位置變化而產生一電容變化感測信號；一第二週邊電路，電性連接於該電容感測單元，設置於一第二區域，該第二區域比該第一區域係較遠離該第一面，該第二週邊電路於正常運作時會泄漏出一干擾信號；以及一干擾隔絕結構，設置於一第三區域，該第三區域位於該第一區域與該第二區域之間，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
Description
本案係為一種液面感測裝置，尤指應用於醫療器材之液體袋中之液面感測裝置。
在臨床治療過程以及長照階段中，經常會遇到病人有尿失禁的症狀。此時便需要配置儲尿袋(urine collection bag)來蒐集尿液，用以減輕病患與照顧者的負擔。為能不讓儲尿袋因尿液過滿而產生異常狀態，習用手段便設有一液面感測裝置來對其內存的尿量來進行偵測，用以達到監控與警示的目的。
請參見圖1，其係一儲尿袋10與傳統液面感測裝置11之外觀示意圖，其中液面感測裝置11之電容感測器110貼附在儲尿袋10的表面100，用以感測尿液累積的高度是否進入該電容感測器110所感測的區域。但現今的液面感測裝置僅適用於儲尿袋滿液的感測，警示裝置僅能裝設於移動式推車，且屬於一對一式的匹配系統，不利於數量較大的集中式監控及管理。於是發明人曾提出一公告號I718797之發明專利”液體偵測裝置及其自動判斷方法”來改善上述缺失。
而上述液面感測裝置11中之電容感測器110主要是貼附在儲尿袋10的表面100來感測尿液的液面變化，但是液面感測裝置11中之其它電路運
作時所產生的電子雜訊，極有可能影響電容感測器110所偵測到的電容變化，導致液面感測不準而判斷錯誤。
而如何解決因上述技術缺失所造成之困擾，係為發展本案技術手段之主要目的。本發明主要係有關於一種液面感測裝置，應用於一液體儲存容器之上，該液面感測裝置包含：一第一電路基板，其具有一第一面與一第二面，該第一面比該第二面係較接近該液體儲存容器；一電容感測單元，其包含有一電容感測電極與一第一週邊電路，該電容感測電極設置於一第一區域，該電容感測單元用以因應該液體儲存容器中之液面位置變化而產生一電容變化感測信號；一第二週邊電路，電性連接於該電容感測單元，設置於一第二區域，該第二區域比該第一區域係較遠離該第一面，該第二週邊電路於正常運作時會泄漏出一干擾信號；以及一干擾隔絕結構，設置於一第三區域，該第三區域位於該第一區域與該第二區域之間，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其所應用之該液體儲存容器為一儲尿袋或一點滴袋或一點滴管，而該電容感測單元因應其鄰近區域有液體接近或遠離而產生該電容變化感測信號。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該電容感測電極結構所設置之該第一區域係位於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間，而該電容感測電極結構包含至少一金屬電極層。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該第一週邊電路設置於該第一電路基板之該第二面或其上方，而該干擾隔絕結構設置於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間，該干擾隔絕結構的投影面積涵蓋該電容感測
電極結構，而該第一週邊電路包含有一充電接口、一充電電路、一被動元件模組以及一開關。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中更包含一第二電路基板，該具有一第三面與一第四面，該第二週邊電路設置於該第二電路基板的該第四面，該第一週邊電路設置於該第一電路基板之該第二面與該第二電路基板的該第三面之間，而該干擾隔絕結構設置於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間、或設置於該第二電路基板的該第三面與該第四面之間、或鋪滿該第二電路基板的該第三面或鋪滿該第一電路基板之該第二面，該第一週邊電路包含有一充電接口、一充電電路、一被動元件模組以及一開關，而該第二週邊電路包含有一微控制器以及一無線網路電路模組。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中更包含一短程無線信號模組，設置於該第一電路基板之該第二面與該第二電路基板的該第三面之間，該短程無線信號模組包含有一第三電路基板，該第三電路基板上設有一平面電路繞線，該第三電路基板分別與該第一電路基板及該第二電路基板垂直。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該短程無線信號模組為一藍牙追蹤器或一RFID定位器，用以協助使用者定位其位置。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該平面電路繞線用以做為該短程無線信號模組的無線信號收發天線，該平面電路繞線在未扮演天線角色時被電性連接至固定電壓，用以協助屏蔽外界電磁信號對該電容感測電極的干擾。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該干擾隔絕結構為一導電層。
根據上述構想，本案所述之液面感測裝置，其中該導電層被電性連接至一固定電壓，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
為了能對本發明之上述構想有更清楚的理解，下文特舉出多個實施例，並配合對應圖式詳細說明如下。
10:儲尿袋
100:表面
11:液面感測裝置
110:電容感測器
29:液體儲存容器
290:液面
2:液面感測裝置
20:第一電路基板
21:電容感測單元
211:第一週邊電路
212:第二週邊電路
22:干擾隔絕結構
201:第一面
202:第二面
210:電容感測電極
31:第一區域
32:第二區域
33:第三區域
233:第三面
234:第四面
2110:充電接口
2111:充電電路
2112:被動元件模組
2113:開關
2120:微控制器
2121:無線網路電路模組
40:短程無線信號模組
400:第三電路基板
401:平面電路繞線
7:點滴裝置
70:點滴管
71:點滴袋
700:液面
圖1，其係液面感測裝置貼附在儲尿袋上之外觀示意圖。
圖2，其係本案所發展出來關於液面感測裝置的構造示意圖。
圖3，其係本案關於液面感測裝置的第一較佳實施例結構示意圖。
圖4，其係本案關於液面感測裝置的第二較佳實施例結構示意圖。
圖5，其係本案關於液面感測裝置的第三較佳實施例結構示意圖。
圖6，其係本案關於液面感測裝置的第四較佳實施例結構示意圖。
圖7，其係本案將液面感測裝置2應用到點滴裝置的實施例示意圖。
為了解決上述的問題，本案發明人係發展出如圖2所示之液面感測裝置的構造示意圖，其主要是應用於一液體儲存容器29之上，而該液面感測裝置2主要包含有下列元件：第一電路基板20、電容感測單元21、第二週邊電路212以及干擾隔絕結構22。其中，第一電路基板20具有一第一面201與一第二面202，該第一面201比該第二面202較為接近該液體儲存容器29。至於電容感測單元21則至少包含有一電容感測電極210與一第一週邊電路211，該第一週邊電路211可設置於該第一電路基板20的第二面202上，而該電容感測電極210則設置於一第一區域31中，該第一區域31可位於該第一面201、第二面202
或是兩者之間，該電容感測單元21用以因應該液體儲存容器29中之液面290位置變化而產生一電容變化感測信號，而該第一週邊電路211便可以感測到該電容變化感測信號。
至於電性連接於該電容感測單元21之第二週邊電路212，其係設置於一第二區域32，該第二區域32比該第一區域31較遠離該第一面，該第二週邊電路212於正常運作時會泄漏出一干擾信號。而干擾隔絕結構22係設置於一第三區域33，該第三區域33位於該第一區域31與該第二區域32之間，該干擾隔絕結構可為一導電層。更佳者，該導電層可被電性連接至一固定電壓，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元21之外。以下則以可應用於儲尿袋或是點滴袋或是點滴管上的液面感測裝置為例，根據上述概念而發展出下列幾種較佳實施例。
首先，請先參見圖3，其係本案關於液面感測裝置的第一較佳實施例結構示意圖，其中該第一週邊電路211係設置於該第一電路基板20之該第二面202上，而該第二週邊電路212設置於該第二電路基板23的第四面234上。該干擾隔絕結構22設置於該第二電路基板23的第三面233上。該干擾隔絕結構22的投影面積完全涵蓋該電容感測電極210。如此一來，該干擾隔絕結構22將可以把第二週邊電路212所泄漏出之該干擾信號隔絕於該電容感測電極210之外。上述之該第一週邊電路211可包含有一充電接口2110、一充電電路2111、一被動元件模組2112以及一開關2113等元件，該等元件皆屬於電磁波洩漏較低或是進行電容感測時不會運作的電路元件。至於第二週邊電路212通常包含有一微控制器2120以及一無線網路電路模組2121等高電磁波洩漏的電路元件。
請參見圖4，其係本案關於液面感測裝置的第二較佳實施例結構示意圖，其與第一較佳實施例的不同處在於增設有一短程無線信號模組40，例如是以藍牙技術為基礎所建構的物品追蹤器(例如AirTag等類似之藍牙追蹤器或RFID定位器)。如此一來，短程無線信號模組40可以協助使用者定位該液面感測裝置的位置，避免使用者找不到該液面感測裝置。而該短程無線信號模組40可設置於該第一電路基板20之該第二面202與該第二電路基板23的該第三面233之間，該短程無線信號模組40可包含有一第三電路基板400，該第三電路基板400上設有一平面電路繞線401，平面電路繞線401用以做為該短程無線信號模組40的無線信號收發天線，而且如圖所示，該第三電路基板400分別與該第一電路基板20及該第二電路基板23垂直。如此一來，該第三電路基板400上的平面電路繞線401可以在未扮演天線角色時被電性連接至固定電壓(例如接地)，用以協助屏蔽外界電磁信號對該電容感測電極210的干擾。當然，該平面電路繞線401除了形成於第三電路基板400的內部，也也可以形成於第三電路基板400的兩個表面上。
再請先參見圖5，其係本案關於液面感測裝置的第三較佳實施例結構示意圖，其係針對上述實施例所進行之設計微調，主要是將電容感測單元21、第一週邊電路211、第二週邊電路212與干擾隔絕結構22的設置位置進行變化，但仍可利用該干擾隔絕結構22來把第二週邊電路212所泄漏出之該干擾信號隔絕於該電容感測電極210之外。本例是將電容感測單元21中的電容感測電極210移至第一電路基板20的第二面202上，而電容感測單元21中的第一週邊電路211則移至第二電路基板23的第三面233。至於干擾隔絕結構22則移到第二電路基板23的內部，而第二週邊電路212的位置則不變。
圖6則是本案關於液面感測裝置的第四較佳實施例結構示意圖，其係將電容感測單元21中的電容感測電極210移至第一電路基板20的第一面201上，此例之電容感測電極210的表面還可以覆蓋一介電層(圖未示出)，用以防止電容感測電極210與外界產生不當電性接觸。而干擾隔絕結構22則移到第一電路基板20的第二面202上(或第一電路基板20之中，圖未示出)，至於電容感測單元21中的第一週邊電路211與第二週邊電路212則可設在第二電路基板23的第三面233或第四面234。以本圖為例，第一週邊電路211設在第二電路基板23的第三面233，而第二週邊電路212設在第二電路基板23的第四面234。
再請參見圖7，其係將上述液面感測裝置2應用到點滴裝置7中的點滴管70上的外觀示意圖，由於液體會從點滴裝置7中的點滴袋71，受控而導入點滴管70中，再由點滴管70中以預定的速率注入病患體內。因此，醫護人員可以將液面感測裝置2貼附在點滴管70表面上，用以感測該點滴管70中液面700的變化，進而能即時監控點滴裝置7是否正常運作。當然，當點滴裝置7中未設置有該點滴管70時，也可以將液面感測裝置2貼附在點滴袋71表面上(本圖未示出)，用以感測點滴袋71中液面的變化，進而能即時發現注射液是否不足。
由上述之各式實施例可知，而該干擾隔絕結構22的設置方式可以是鋪滿該第一電路基板的第二面202上或設置於該第一電路基板20之中，也可設置於該第二電路基板23的該第三面233與該第四面234之間，又或是鋪滿該第二電路基板23的該第三面233上，只要達成將第二週邊電路212所泄漏出之該干擾信號隔絕於該電容感測電極210之外的目的即可。如此將可以有效解決因液面感測裝置中之其它電路運作時所產生的電子雜訊，而影響電容感測器所偵測到的電容變化，導致液面感測不準而判斷錯誤的缺失。
綜上所述，雖然本發明以實施例揭露如上，但並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之技術精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍請求項所界定者為準。
29:液體儲存容器
2:液面感測裝置
20:第一電路基板
21:電容感測單元
211:第一週邊電路
212:第二週邊電路
22:干擾隔絕結構
201:第一面
202:第二面
210:電容感測電極
31:第一區域
32:第二區域
33:第三區域
Claims (10)
- 一種液面感測裝置，應用於一液體儲存容器之上，該液面感測裝置包含：一第一電路基板，其具有一第一面與一第二面，該第一面比該第二面係較接近該液體儲存容器；一電容感測單元，其包含有一電容感測電極與一第一週邊電路，該電容感測電極設置於一第一區域，該電容感測單元用以因應該液體儲存容器中之液面位置變化而產生一電容變化感測信號；一第二週邊電路，電性連接於該電容感測單元，設置於一第二區域，該第二區域比該第一區域係較遠離該第一面，該第二週邊電路中包含有一微控制器，於正常運作時會泄漏出一干擾信號；以及一干擾隔絕結構，設置於一第三區域，該第三區域位於該第一區域與該第二區域之間，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
- 如請求項1所述之液面感測裝置，其所應用之該液體儲存容器為一儲尿袋、一點滴袋或一點滴管，而該電容感測單元因應其鄰近區域有液體接近或遠離而產生該電容變化感測信號。
- 如請求項1所述之液面感測裝置，其中該電容感測電極結構所設置之該第一區域係位於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間，而該電容感測電極結構包含至少一金屬電極層。
- 如請求項3所述之液面感測裝置，其中該第一週邊電路設置於該第一電路基板之該第二面或其上方，而該干擾隔絕結構設置於該第一電路基板的該第二面與該第二週邊電路之間，該干擾隔絕結構的投影面積涵蓋該電容感 測電極結構，而該第一週邊電路包含有一充電接口、一充電電路、一被動元件模組以及一開關。
- 如請求項3所述之液面感測裝置，其中更包含一第二電路基板，該具有一第三面與一第四面，該第二週邊電路設置於該第二電路基板的該第四面，該第一週邊電路設置於該第一電路基板之該第二面與該第二電路基板的該第三面之間，而該干擾隔絕結構設置於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間、或設置於該第二電路基板的該第三面與該第四面之間、或鋪滿該第二電路基板的該第三面或鋪滿該第一電路基板之該第二面，該第一週邊電路包含有一充電接口、一充電電路、一被動元件模組以及一開關，而該第二週邊電路更包含有一一無線網路電路模組。
- 如請求項5所述之液面感測裝置，其中更包含一短程無線信號模組，設置於該第一電路基板之該第二面與該第二電路基板的該第三面之間，該短程無線信號模組包含有一第三電路基板，該第三電路基板上設有一平面電路繞線，該第三電路基板分別與該第一電路基板及該第二電路基板垂直。
- 如請求項6所述之液面感測裝置，其中該短程無線信號模組為一藍牙追蹤器或一RFID定位器，用以協助使用者定位其位置。
- 如請求項6所述之液面感測裝置，其中該平面電路繞線用以做為該短程無線信號模組的無線信號收發天線，該平面電路繞線在未扮演天線角色時被電性連接至固定電壓，用以協助屏蔽外界電磁信號對該電容感測電極的干擾。
- 如請求項1所述之液面感測裝置，其中該干擾隔絕結構為一導電層，該導電層被電性連接至一固定電壓，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
- 一種液面感測裝置，應用於一液體儲存容器之上，該液面感測裝置包含：一第一電路基板，其具有一第一面與一第二面，該第一面比該第二面係較接近該液體儲存容器；一電容感測單元，其包含有一電容感測電極與一第一週邊電路，該電容感測電極設置於一第一區域，該第一區域係位於該第一電路基板的該第一面與該第二面之間，而該電容感測電極結構包含至少一金屬電極層，該電容感測單元用以因應該液體儲存容器中之液面位置變化而產生一電容變化感測信號；一第二週邊電路，電性連接於該電容感測單元，設置於一第二區域，該第二區域比該第一區域係較遠離該第一面，該第二週邊電路於正常運作時會泄漏出一干擾信號；以及一干擾隔絕結構，設置於一第三區域，該第三區域位於該第一區域與該第二區域之間，用以將該干擾信號隔絕於該電容感測單元之外。
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