TWM528733U

TWM528733U - 尿布濕度感測裝置及監測系統

Info

Publication number: TWM528733U
Application number: TW105204760U
Authority: TW
Inventors: 游政陸; 高榮遠
Original assignee: 長天科技股份有限公司
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2016-09-21
Also published as: JP3208131U

Description

尿布濕度感測裝置及監測系統

本新型是有關一種濕度感測裝置及監測系統，特別是一種尿布濕度感測裝置及監測系統。

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例如公開編號：201302174編織導線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。或例如證書號數：M514312以濕度感測器感測尿濕時的濕氣，即只能量取透氣式尿布之尿布濕度，且容易受環境潮濕的影響。

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。

本新型提供一種尿布濕度感測裝置及監測系統，其是利用直接量測尿布與感測電極間之耦合電容值作為判斷尿布潮濕程度的依據，主要是以單層感測元件貼附於尿布外側作為耦合電容感測電極，且由量測單元感測單層感測元件的耦合電容值大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。由於本新型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。亦即，本新型提供一種簡單貼附於任意廠牌之尿布外側即可感測其尿布濕度的感測裝置及監測系統，而非似傳統溫溼度IC的感測技術只能量取透氣式尿布之尿布濕度。

本新型一實施例之尿布濕度感測裝置包含一基材、一感測元件、一量測單元以及一處理單元。基材具有一第一基材表面以及相對之一第二基材表面。感測元件包含一第一電極片。第一電極片具有一第一電極表面以及相對之一第二電極表面，且第一電極片以第一電極表面設置於基材之第一基材表面。其中，感測元件以第二電極表面面向一尿布之外側，貼附於尿布之外側，且第一電極片電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容。量測單元包含一接地元件。量測單元與感測元件電性連接，且量測單元量測耦合電容。處理單元與量測單元電性連接，且處理單元依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。

本新型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基材、一感測元件、一量測單元、一第一處理單元以及一第一通訊單元。基材具有一第一基材表面以及相對之一第二基材表面。感測元件包含一第一電極片。第一電極片具有一第一電極表面以及相對之一第二電極表面，且第一電極片以第一電極表面設置於基材之第一基材表面。其中，感測元件以第二電極表面面向一尿布之外側，貼附於尿布之外側，且第一電極片電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容。量測單元包含一接地元件。量測單元與感測元件電性連接，且量測單元量測耦合電容。第一處理單元與量測單元電性連接，且第一處理單元依據耦合電容值之變化，以判斷是否產生一尿布潮濕訊號。第一通訊單元與第一處理單元電性連接，且第一通訊單元傳輸尿布潮濕訊號。電子裝置包含一第二通訊單元、一第二處理單元以及一提示單元。第二通訊單元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通訊單元電性連接。提示單元與第二處理單元電性連接，且提示單元依據尿布潮濕訊號，以產生一提示訊號。

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

以下將詳述本新型之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本新型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新型之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本新型有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本新型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，以避免對本新型形成不必要之限制。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。

請一併參照圖1及圖2，本新型之一實施例之尿布濕度感測裝置包含一基材10、一感測元件20、一量測單元30以及一處理單元40。基材10具有一第一基材表面101以及相對之一第二基材表面102。於一實施例中，基材10為一介電材質。可以理解的是，基材10可為一硬質基板或一可撓性基板；舉例而言，硬質基板可為一印刷電路板(FR4)，可撓性基板可為一軟性電路板(FPC)。單層之感測元件20包含一第一電極片21。第一電極片21具有一第一電極表面211以及相對之一第二電極表面212，且第一電極片21以第一電極表面211設置於基材10之第一基材表面101。感測元件20以第二電極表面212面向一尿布N之外側，貼附於尿布N之外側，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，感測元件2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，感測元件2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。於一實施例中，感測元件20與基材10可整合於具有可撓性之一軟性印刷電路板中，以形成單片式尿布濕度感測裝置，但不以此為限。可以理解的是，尿布濕度感測裝置是貼附於一尿布外側，而無須在尿布內側或尿布中設置另一電極片，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，具有重複使用之環保效益。

接續上述說明，請繼續參照圖1，一般而言，量測單元30可包含一接地元件(未繪示)與感測元件20電性連接，且量測單元30量測感測元件的耦合電容C值大小。處理單40元與量測單元30電性連接，且處理單元40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。可以理解的是，感測元件20之第一電極片21將電氣耦合至接地元件，以形成一初始電容，其為一定值；同時第一電極片亦電氣耦合至尿布內側，以形成一耦合電容C，其依據尿布濕度不同而改變；因此，第一電極片21之初始電容及耦合電容C實際上將形成一等效電容。由於初始電容值為一定值，故上等效電容值之變化係由耦合電容C之變化所決定。無論量測單元30是量測耦合電容C或量測等效電容，均可顯示出尿布濕度之變化，具有通常知識者當可自行修飾變化，但不以此為限。於一實施例中，量測單元30與處理單元40可整合於同一積體電路中，但不以此為限。

基上所述，本新型之一實施例之尿布濕度感測裝置是利用直接量測尿布與感測電極間之耦合電容值作為判斷尿布潮濕程度的依據，主要是以單層感測元件貼附於尿布外側作為耦合電容感測電極，且由量測單元感測單層感測元件的耦合電容值大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。

請一併參照圖3及圖4，於一實施例中，尿布濕度感測裝置之單層感測元件20更包含一第二電極片22。第二電極片22具有一第三電極表面221以及相對之一第四電極表面222，第二電極片22以第三電極表面221設置於基材10之第一基材表面101。其中，第二電極片22與第一電極片21並排設置，且以尿布N為一介電材質而彼此電氣耦合，以形成一側向耦合電容。可以理解的是，單層感測元件20之第一電極片21將電氣耦合至尿布N內側，且同時電氣耦合至第二電極片22，故第一電極片21將等效地具有一耦合電容C；亦即，耦合電容C實際上為尿布N內側、第一電極片21及第二電極片22三者形成之等效電容，且側向耦合電容值也是依據尿布潮濕程度而成正相關變化，仍符合前述的量測原理。因此，量測單元30僅需量測第一電極片21所具有之耦合電容C之變化即可得知尿布濕度之變化，具有通常知識者當可自行修飾變化，但不以此為限。

請參照圖5，在此說明感測元件20中電極片的多種結構態樣。舉例而言，實施態樣(a)顯示僅具有一第一電極片21結構之俯視圖，但不以此為限。感測元件20也可在單層結構中具有多個電極片並排。舉例而言，第一電極片21以及第二電極片22可以沿東西方向並排或沿南北方向併排，如圖5中的實施態樣(b)至(d)所示，但不以此為限。為了增加感測元件20的準確度，第一電極片21以及第二電極片22相對之外緣可包含一直線、一曲線或一折線，如圖5中的實施態樣(d)所示。於另一實施例中，第一電極片21以及第二電極片22之間隙介於0.3mm到5mm之間。

請一併參照圖2及圖4，以下說明本新型之其他實施態樣。於一實施例中，尿布濕度感測裝置具有一通訊單元50，其與處理單元40電性連接，用以傳輸尿布潮濕訊號至外部之一電子裝置，以通知照護人員；較佳者，通訊單元50係一低功耗藍芽(Bluetooth 4.0 Low Energy，BLE)通訊單元。於一實施例中，為了隔離外界的耦合干擾以增加感測元件20的準確度，尿布濕度感測裝置可具有一屏蔽層11，其可為一導電材質且設置於基材10之第二基材表面102，用以避免第一電極片21以及第二電極片22電氣耦合至外來異物(foreign body)。於另一實施例中，尿布濕度感測裝置具有一屏蔽環23 (Guard ring)，其包含一導電材質，屏蔽環23包圍第一電極片21以及第二電極片22。舉例而言，屏蔽環23為獨立設置於基材10之第一基材表面101，或屏蔽環23與屏蔽層11為一體成型之導電材質，但不以此為限。

以下說明本新型一實施例之尿布濕度感測裝置之感測原理。請一併參照圖1及圖2，本新型之一實施例之尿布濕度感測裝置包含一基材10、一感測元件20、一量測單元30以及一處理單元40。感測元件20以第二電極表面212面向一尿布N之外側，貼附於尿布N之外側，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，乾燥尿布的介電常數及導電性較低，因此量到的電容值相當低；而對於一潮濕尿布而言，因為尿液為電解質，將提高尿布整體的介電常數。而且，量測一潮濕尿布所得之耦合電容值遠大於量測一乾燥尿布所得之耦合電容值。同理，請一併參照圖3及圖4，感測元件20包含一第一電極片21以及一第二電極片22，其中尿布N內側、第一電極片21與第二電極片22以尿布N為一介電材質而電氣耦合，以共同形成一耦合電容C。同時，第二電極片22電性連接至一負偏壓，以增加感測元件的準確度。

具體而言，本新型是直接量測尿布與感測電極間的電容值作為判斷尿布潮濕程度的依據，且本新型主要以單層感測元件貼附於尿布外側作為耦合電容感測電極。在感測元件貼附於尿布外側後，第一電極片電氣耦合至尿布內側，但不以此為限。如前所述，第一電極片亦可同時電氣耦合至尿布內側以及第二電極片。請參照圖1，一般而言，尿布廠商考量使用者皮膚B的舒適度，通常會設計尿布N為具有快速滲透性，使尿液迅速擴散至尿布N外側，而遠離皮膚B側。因此，貼附於尿布N外側之感測元件20將可迅速感測到因尿濕所致的較高的耦合電容值。可以理解的是，一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以及電荷耦合距離d固定不變的條件下，可得耦合電容C與介電常數e呈正比。

請一併參照圖1以及圖6，在一乾燥尿布中，其尿布介電常數e1是乾燥尿布所具有之介電常數；而在一潮濕尿布中，其尿布介電常數e2是潮濕尿布所具有之介電常數。藉由上述方程式(1)，可知一潮濕尿布之尿布耦合電容c2大於一乾燥尿布之尿布耦合電容c1。因此，本新型之一實施例之尿布濕度感測裝置僅需透過量測一耦合電容值之變化，即可判斷尿布潮濕程度。

請參照圖7，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，本新型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8，本新型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包含一基材10、一感測元件20、一量測單元30、一第一處理單元40以及一第一通訊單元50。其中，第一處理單元40與量測單元電性30連接，且第一處理單元40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；第一通訊單元50與第一處理單元40電性連接，且第一通訊單元50傳輸尿布潮濕訊號E。尿布濕度感測裝置1之其他技術內容及各元件間之連接關係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包含一第二通訊單元60、一第二處理單元70以及一提示單元80。第二通訊單元60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70與第二通訊單元60電性連接。提示單元80與第二處理單元70電性連接，且其依據尿布潮濕訊號E，以產生一提示訊號。於一實施例中，電子裝置2可為一行動上網裝置、電腦、伺服器或嵌入式系統，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，提示單元80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90與第二處理單元70電性連接，用以儲存尿布潮濕訊號E以及相對應之一時間戳記，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。

綜合上述，本新型之尿布濕度感測裝置及監測系統，其是利用直接量測尿布與感測電極間的電容值作為判斷尿布潮濕程度的依據，主要是以單層感測元件貼附於尿布外側作為耦合電容感測電極，且由量測單元量測單層感測元件的耦合電容值大小作為判斷尿布潮濕程度的依據。本新型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通訊單元，例如一低功耗藍芽通訊單元，傳送到外部之一電子裝置，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，外部之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。此外，本新型提供一種簡單貼附於任意廠牌之尿布外側即可感測其尿布濕度的感測裝置及監測系統，而非似傳統溫溼度IC的感測技術只能量取透氣式尿布之尿布濕度。

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

B‧‧‧皮膚
C、c1、c2‧‧‧耦合電容
N‧‧‧尿布
E‧‧‧尿布潮濕訊號
e1、e2‧‧‧介電常數
t0、t1‧‧‧時間點
1‧‧‧尿布濕度感測裝置
10‧‧‧基材
101‧‧‧第一基材表面
102‧‧‧第二基材表面
11‧‧‧屏蔽層
2‧‧‧電子裝置
20‧‧‧感測元件
21‧‧‧第一電極片
211‧‧‧第一電極表面
212‧‧‧第二電極表面
22‧‧‧第二電極片
221‧‧‧第三電極表面
222‧‧‧第四電極表面
23‧‧‧屏蔽環
30‧‧‧量測單元
40‧‧‧處理單元、第一處理單元
50‧‧‧通訊單元、第一通訊單元
60‧‧‧第二通訊單元
70‧‧‧第二處理單元
80‧‧‧提示單元
90‧‧‧儲存單元

圖1為一示意圖，顯示本新型一實施例之尿布濕度感測裝置。圖2為一示意圖，顯示本新型一實施例之尿布濕度感測裝置。圖3為一示意圖，顯示本新型另一實施例之一種尿布濕度感測裝置。圖4為一示意圖，顯示本新型另一實施例之一種尿布濕度感測裝置。圖5為一俯視圖，顯示本新型不同實施例之尿布濕度感測裝置之感測元件。圖6為一曲線圖，顯示本新型一實施例之尿布濕度感測裝置之感測原理。圖7為一曲線圖，顯示本新型一實施例之尿布濕度感測裝置之感測結果。圖8為一方塊圖，顯示本新型一實施例之尿布濕度監測系統。

B‧‧‧皮膚

C‧‧‧耦合電容

N‧‧‧尿布

10‧‧‧基材

20‧‧‧感測元件

30‧‧‧量測單元

40‧‧‧處理單元

Claims

一種尿布濕度感測裝置，包含：一基材，具有一第一基材表面以及相對之一第二基材表面；一感測元件，包含：一第一電極片，具有一第一電極表面以及相對之一第二電極表面，且該第一電極片以該第一電極表面設置於該基材之該第一基材表面；其中，該感測元件以該第二電極表面面向一尿布之外側，貼附於該尿布之外側，且該第一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，包含一接地元件，其與該感測元件電性連接，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。
如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，其中該基材為一介電材質。
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外部之一電子裝置。
如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，更包含一屏蔽層，其包含一導電材質且設置於該基材之該第二基材表面。
如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，更包含一屏蔽環(Guard ring)，其包含一導電材質且設置於該基材之該第一基材表面，該屏蔽環包圍該第一電極片。
如請求項1所述之尿布濕度感測裝置，其中該感測元件更包含：一第二電極片，具有一第三電極表面以及相對之一第四電極表面，該第二電極片以該第三電極表面設置於該基材之該第一基材表面，且該第二電極片與該第一電極片並排且電氣耦合，該第二電極片、該第一電極片與該尿布內側以該尿布為主要介電質，共同形成一耦合電容。
如請求項6所述之尿布濕度感測裝置，更包含一屏蔽環(Guard ring)，其包含一導電材質且設置於該基材之該第一基材表面，該屏蔽環包圍該第一電極片以及該第二電極片。
如請求項6所述之尿布濕度感測裝置，其中該第一電極片以及該第二電極片之間隙介於0.3mm到5mm之間。
如請求項6所述之尿布濕度感測裝置，其中該第一電極片以及該第二電極片相對之外緣包含一直線、一曲線或一折線。
一種尿布濕度監測系統，包含：一尿布濕度感測裝置，包含：一基材，具有一第一基材表面以及相對之一第二基材表面；一感測元件，包含：一第一電極片，具有一第一電極表面以及相對之一第二電極表面，且該第一電極片以該第一電極表面設置於該基材之該第一基材表面；其中，該感測元件以該第二電極表面面向一尿布之外側，貼附於該尿布之外側，且該第一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，包含一接地元件，其與該感測元件電性連接，用以量測該耦合電容；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，其與該第二通訊單元電性連接；以及一提示單元，其與該第二處理單元電性連接，且其依據該尿布潮濕訊號，以產生一提示訊號。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，其中該基材為一介電材料。
如請求項10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、伺服器或嵌入式系統。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，其中該提示單元包含一顯示器、一發光元件以及一揚聲器至少其中之一。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，其中該電子裝置更包含一儲存單元，其與該第二處理單元電性連接，用以儲存該尿布潮濕訊號以及相對應之一時間戳記。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，其中該第一通訊單元以及該第二通訊單元為一低功耗藍芽通訊單元。
如請求項10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層，其包含一導電材質且設置於該基材之該第二基材表面。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，更包含一屏蔽環，其包含一導電材質且設置於該基材之該第一基材表面，該屏蔽環包圍該第一電極片。
如請求項10所述之尿布濕度監測系統，其中該感測元件更包含：一第二電極片，具有一第三電極表面以及相對之一第四電極表面，該第二電極片以該第三電極表面設置於該基材之該第一基材表面，且該第二電極片與該第一電極片並排且電氣耦合，該第二電極片、該第一電極片與該尿布內側以該尿布為主要介電質，共同形成該耦合電容。
如請求項18所述之尿布濕度監測系統，更包含一屏蔽環(Guard ring)，其包含一導電材質且設置於該基材之該第一基材表面，該屏蔽環包圍該第一電極片以及該第二電極片。
如請求項17所述之尿布濕度監測系統，其中該第一電極片以及該第二電極片相對之外緣包含一直線、一曲線或一折線。
如請求項17所述之尿布濕度監測系統，其中該第一電極片以及該第二電極片之間隙介於0.3mm到5mm之間。