CN108489533A - 一种可抛式纸尿裤内置检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可抛式纸尿裤内置检测装置及检测方法，属于智能纸尿裤的技术领域，包括附着于纸尿裤内部的电路基板和置于纸尿裤外部的报警模块，所述电路基板上设有核心电路区、温度传感器、尿湿传感器组和生物发电模块，所述核心电路区包括电源管理模块、数据集采模块和无线传输模块，所述数据集采模块分别与电源管理模块、尿湿传感器组、无线传输模块和温度传感器电连接，电源管理模块与生物发电模块电连接，无线传输模块与所述报警模块无线传输连接，以达到纸尿裤能够通过尿液自发电以尿湿感知点来判断尿湿的区域以及尿量的多少，以感应出纸尿裤的尿湿面积保证纸尿裤的使用更人性化以及可方便更换纸尿裤且不影响纸尿裤的舒适度的目的。

Description

一种可抛式纸尿裤内置检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于智能纸尿裤的技术领域，具体涉及一种可抛式纸尿裤内置检测装置及检测方法。

背景技术

随着人们的生活质量的不断提高，纸尿裤是一次性使用后即可抛弃的产品。主要以无纺布、卫生纸、绒毛浆、高分子吸水树脂、PE膜、橡皮筋等材料制成。纸尿裤分为有幼儿专用与成人专用两种，主要用在婴儿、瘫痪者、大小便失禁病人以及大小便失禁的老年人的照理上。

纸尿裤在使用过程中会与使用者的皮肤进行直接接触，当使用者排尿之后，纸尿裤吸附了大量的尿液处于湿润状态，此时需要护理人员及时更换纸尿裤，否则，纸尿裤会造成其与使用者接触的皮肤部分变成潮湿的状态，潮湿的皮肤会变得脆弱，易导致湿疹的发生，同时，长期穿戴处于湿润状态的纸尿裤也会造成使用者的不适感，而现有的纸尿裤一般不具有实时提醒功能，导致护理人员不能够及时发现已经湿润的纸尿裤，无法及时对其进行更换，导致使用纸尿裤的人员得不到良好的穿戴体验。

针对上述缺陷，目前市面上也公开了一些具有提醒报警功能的纸尿裤，但是纸尿裤均只能够内置的电路感应纸尿裤内部的温度、湿度和电阻情况进行判断使用者是否排尿，在实际使用过程中极为不方便，同时，也无法保证纸尿裤的及时更换；而且现有的置于纸尿裤内部的监测装置，往往在安装过程中较为复杂，大大增加了更换尿不湿的便捷度，并且会影响到纸尿裤的使用舒适度。

而且现有的纸尿裤只能够监测纸尿裤是否被尿液湿润，但无法判断纸尿裤的尿湿面积，在实际使用过程中并不够人性化，不利于具有报警提示功能的纸尿裤进行大范围的推广。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种可抛式纸尿裤内置检测装置及检测方法以达到纸尿裤能够通过尿液自发电以尿湿感知点来判断尿湿的区域以及尿量的多少，可感应出纸尿裤的尿湿面积致使纸尿裤的使用更人性化以及可方便更换纸尿裤且不影响纸尿裤的舒适度的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种可抛式纸尿裤内置检测装置，包括附着于纸尿裤内部的电路基板和置于纸尿裤外部的报警模块，所述电路基板上设有核心电路区、温度传感器、尿湿传感器组和生物发电模块，所述核心电路区包括电源管理模块、数据集采模块和无线传输模块，所述数据集采模块分别与电源管理模块、尿湿传感器组、无线传输模块和温度传感器电连接，电源管理模块与生物发电模块电连接，无线传输模块与所述报警模块无线传输连接。

进一步地，所述生物发电模块包括附着于所述电路基板中部的正导电片和负导电片，所述正导电片和负导电片的材质不同，且两者之间呈间隙设置。

进一步地，所述尿湿传感器组包括多个均匀分布于所述电路基板的表面上的尿湿感知片，所述尿湿感知片与所述正导电片的材质相同，且各个尿湿感知片均与所述数据集采模块电连接。

进一步地，所述正导电片和负导电片的相对两侧均设为直齿状，且正导电片和负导电片之间相互咬合配合。

进一步地，所述正导电片由碳和催化剂混合制成，负导电片由铝制成。

进一步地，所述电源管理模块包括升压电路、电容储能单元、降压电路和电量检测单元，所述生物发电模块与升压电路的输入端电连接，升压电路的输出端与电容储能单元连接，电容储能单元与降压电路的输入端电连接，降压电路的输出端与所述数据集采模块电连接；所述电容储能单元与电量检测单元电连接，电量检测单元与所述降压电路的使能端连接。

进一步地，所述核心电路区的上方涂有防水层。

进一步地，所述电路基板上开设有多个尿液过孔。

进一步地，所述报警模块包括无线接收模块、主控芯片和报警器，所述主控芯片分别与无线接收模块和报警器电连接，且无线接收模块与无线传输模块之间无线通信连接。

本发明还提供了一种可抛式纸尿裤内置检测装置的检测方法，该检测方法的执行步骤如下：

(1)报警模块接收来自于无线传输模块的原始数据，并进入步骤(2)；

(2)判断原始数据是否完整，若原始数据不完整，则返回步骤(1)；若原始数据完整，则进入步骤(3)；

(3)对原始数据进行转换，转换后获取当前纸尿裤的温度值、尿湿面积值和存储于数据采集模块内的ID值，并进入步骤(4)；

(4)根据步骤(3)的温度值，判断当前纸尿裤是否佩戴于人体上；若判断结果为“是”，则佩戴于人体之上，并进入步骤(5)；若判断结果为“否”，则没有佩戴于人体之上并退出本次判断，回到步骤(1)，纸尿裤状态不变；

(5)根据步骤(3)的ID值参数，判断ID值对应的纸尿裤是否已经报警；若判断结果为“是”，则已经报警，并返回步骤(1)；若判断结果为“否”，则未报警，并进入步骤(6)；

(6)根据步骤(3)的尿湿面积值，判断当前纸尿裤的尿湿程度是否达到预设的报警门限，若判断结果为“是”，则进入步骤(7)；若判断结果为“否”，则返回步骤(1)；

(7)通过报警模块进行报警提示，并将ID值计入已报警的队列。

本发明的有益效果为：

1.本发明中将电路基板附着于纸尿裤的内部，形成可抛式的结构，更换纸尿裤方便快捷且不会存在异物感，当纸尿裤被尿湿之后，生物发电模块在尿液的作用下进行生物发电，并通过电源管理模块对整个电路进行供电，不需要外接电池进行供电，防止废旧电池污染环境，相对于现有技术，其具有无辐射和减少环境污染的优点；且通过无线传输模块将检测到的数据信息发送至远程的报警模块，有利于护理人员进行远程监控；

2.将多个尿湿感知片均匀分布于电路基板上，用于感知纸尿裤上尿湿的区域，尿湿感知片的材料采用的是正导电片的相同材质，当此处被尿湿之后，尿湿感知片的电压就升高，通过检测电压来判断是否尿湿并计算出纸尿裤的尿湿面积，从而判断是否进行达到报警门限，实现纸尿裤的使用更加人性化，不至于盲目更换纸尿裤；

3.将正导电片中混合有催化剂材料，实现正导电片和负导电片在尿液的作用下能够具有更好的发电效果；且正导电片和负导电片的相对两侧均设为直齿状的形状，能够增大正、负导电片和尿液之间的接触面积，以提升生物发电的整体效果；

4.在电源管理模块中设有升压电路和降压电路，其中，升压电路将生物发电产生的电压升高，然后再通过电容储能单元存储电能，以降低电容储能单元对电容容值的要求，进而可缩小整个电路的体积，使之可以封装在纸尿裤的内部且不会产生异物感；同时，通过升压电路，还可提高对生物发电电能的利用率，在尿量少，发电电压较低的时候，也可以通过升压进行储能，以保证整个电路的正常运行；

5.在电路基板上分布着大量的尿液过孔，以保证不影响纸尿裤的吸水特性；且在核心电路区的上方涂有防水层，以保证其内部的电路在潮湿环境或是尿液里均能正常工作。

附图说明

图1是本发明提供的可抛式纸尿裤内置检测装置的整体系统框图；

图2是本发明提供的可抛式纸尿裤内置检测装置中生物发电模块的结构示意图；

图3是本发明提供的可抛式纸尿裤内置检测装置的整体结构布局示意图；

图4是本发明提供的可抛式纸尿裤内置检测装置中电源管理模块的系统框图；

图5是本发明提供的可抛式纸尿裤内置检测装置的检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

如图1-图5所示，本发明提供了一种可抛式纸尿裤内置检测装置，包括附着于纸尿裤内部的电路基板7和置于纸尿裤外部的报警模块，所述电路基板7上设有核心电路区6、温度传感器、尿湿传感器组和生物发电模块3，所述核心电路区6包括电源管理模块、数据集采模块和无线传输模块，所述数据集采模块分别与电源管理模块、尿湿传感器组、无线传输模块和温度传感器电连接，温度传感器用于检测贴附皮肤处的温度，纸尿裤的温度在纸尿裤进行穿戴的时候，一般是30～37度之间的，从而判断纸尿裤是否正常佩戴，电源管理模块与生物发电模块3电连接，无线传输模块与所述报警模块无线传输连接，无线传输模块将检测的温度值数据、尿湿面积数据和ID值传送至报警模块，可通过蓝牙/wifi/sub 1G等传输方式与报警模块之间建立无线通信；所述数据采集模块中存储有ID值，ID值存储于数据采集模块的控制单元(MCU)内，此ID值是唯一的，用以区分不同的纸尿裤。作为优选的，所述电路基板7的材料可为PVC、PET、PI、FPC材料，以保证整体的弱软性，不影响纸尿裤的使用体验，将生物发电模块3处于电路基板7的中间位置上，且面积较大，以保证生物发电模块3的供电稳定；作为优选的，本申请公开的内置检测装置不仅限于用于纸尿裤，还可用于卫生巾或者卫生棉上。

所述生物发电模块3包括附着于所述电路基板7中部的正导电片1和负导电片2，所述正导电片1和负导电片2的材质不同，且两者之间呈间隙设置，即通过两块不相连且材料不同的导电片组成，由于两个电极片的材料不同，在尿液的作用下则会产生生物电，作为优选的，正导电片1和负导电片2之间的最小距离在0.1mm到15mm区间，正导电片1和负导电片2的厚度均小于2mm，以保证纸尿裤的柔软舒适性。

所述尿湿传感器组包括多个均匀分布于所述电路基板7的表面上的尿湿感知片4，所述尿湿感知片4与所述正导电片1的材质相同，且各个尿湿感知片4均与所述数据集采模块电连接。作为优选的，一般采用4个或者8个尿湿感知片4，尿湿触发的尿湿感知片4的个数越多，表示纸尿裤尿湿的区域越大，此处，尿湿感知片4的原理是利用发电原理，尿湿感知片4的材料是生物发电模块3中正导电片1的材料，当此处被尿湿之后，尿湿感知片4的电压就升高，数据集采模块通过检测电压来判断是否尿湿。

所述正导电片1和负导电片2的相对两侧均设为直齿状，且正导电片1和负导电片2之间相互咬合配合，采用此形状能够增大正、负导电片2和尿液之间的接触面积，以提升生物发电的发电电能，从而保证电源管理模块中电容储能单元的正常充能，当然，将所述正导电片1和负导电片2的相对两侧均设为直齿状只是本实施例优选的技术方案，正导电片1和负导电片2也可采用其他形状。

所述正导电片1由碳和催化剂混合制成，负导电片2由铝制成，作为优选的，将二氧化锰作为催化剂，会加快生物发电反应的速度，使生物电的供电能力更强(因为内阻减小，提供的电流增大)。在加工的时候，将二氧化锰和导电碳浆混合均匀，通过印刷的方式，将混合之后的导电碳浆印刷到电路基板7上，然后采用低温烘干，使之固定成型形成正导电片1；而铝通过蚀刻的方式，蚀刻成需要的形状附着于电路基板7上以形成负导电片2，但催化剂不局限于二氧化锰，其他催化材料也是可以；当然，正导电片1由碳，负导电片2由铝制成只是本实施例优选的技术方案，正导电片1和负导电片2也可由其他材质制成。

所述电源管理模块包括升压电路、电容储能单元、降压电路和电量检测单元，所述生物发电模块3与升压电路的输入端电连接，升压电路的输出端与电容储能单元连接，电容储能单元与降压电路的输入端电连接，降压电路的输出端与所述数据集采模块电连接，降压电路将电压降至电路的工作电压；所述电容储能单元与电量检测单元电连接，电量检测单元与所述降压电路的使能端连接，作为优选的，所述电容储能单元采用超级电容储能器；作为优选的，将整体电路设计成芯片，以降低量产成本和电路体积。

上述电源管理模块的工作原理如下：升压电路将生物发电模块3产生的电能转变为较高的电压，并通过电容储能单元存储电能，电量检测单元用于检测当前电容储能单元所存储的电能，当存储的电能达到门限之后，电量检测单元控制降压电路的使能端使降压电路开启，使能端是降压电路的一个输入引脚，只有该引脚激活，降压电路才能工作，给数据采集模块、无线传输模块供电；完成一次数据采集、传输之后，电容储能单元存储的电能下降，电量检测单元控制降压电路的使能端使降压电路停止工作，以关闭数据采集模块的供电，等待存储的电能达到门限之后，再开启降压电路。

采用以上电路的作用在于：一方面，采用升压电路，将生物发电模块3产生的电压升高，然后再通过电容储能单元进行存储电能，以降低对电容储能单元的电容容值的要求(根据电容公式：C＝Q/U可知，在同等的电量作用下，电压越高，所需的电容值越小)，从而缩小整个电路的体积，使之可以封装在纸尿裤的内部；另一方面，通过升压电路，以提高生物发电电能的利用率，当尿量少时且发电电压较低的时候，也可以通过升压并储能，以保证整个电路的正常供电。

所述核心电路区6的上方涂有防水层，以保证电路在潮湿环境或是尿液里能正常工作。

所述电路基板7上开设有多个尿液过孔5，在电路基板7上分布着大量的尿液过孔5，以保证不影响纸尿裤的吸水特性，尿液能够通过尿液过孔5渗透至纸尿裤内部。

所述报警模块包括无线接收模块、主控芯片和报警器，所述主控芯片分别与无线接收模块和报警器电连接，且无线接收模块与无线传输模块之间无线通信连接，作为优选的，所述报警器设为声光报警器或者蜂鸣报警器。或者，报警模块也可用移动终端进行代替，移动终端能够通过交互界面，以告知纸尿裤是否需要更换。

本发明还提供了一种可抛式纸尿裤内置检测装置的检测方法，该检测方法的执行步骤如下：

(1)报警模块接收来自于无线传输模块的原始数据，并进入步骤(2)；

(2)通过报警模块中的主控芯片进行判断原始数据是否完整，若原始数据不完整，则结束运行，并继续等待数据，当有新的数据传入时，继续进行判断；若原始数据完整，则直接进入步骤(3)；

(3)对原始数据进行转换，转换后获取当前纸尿裤的温度值、尿湿面积值和存储于数据采集模块内的ID值，并判断温度值、尿湿面积值、ID值是否处于正常的范围内；若判断结果为“是”，则进入步骤(4)；若判断结果为“否”，则返回步骤(1)；

(4)根据步骤(3)的温度值，判断当前纸尿裤是否佩戴于人体上；若判断结果为“是”，则佩戴于人体之上，并进入步骤(5)；若判断结果为“否”，则没有佩戴于人体之上并退出本次判断，返回到步骤(1)，纸尿裤状态不变；

(5)根据步骤(3)的ID值的参数，判断ID值对应的纸尿裤是否已经报警；若判断结果为“是”，则已经报警，并返回步骤(1)；若判断结果为“否”，则未报警，并进入步骤(6)；

(6)根据纸尿裤的尿湿面积值，判断当前纸尿裤的尿湿程度是否达到预设的报警门限，若判断结果为“是”，则进入步骤(7)；若判断结果为“否”，则返回步骤(1)；

(7)通过报警模块进行报警提示，通过主控芯片控制报警器进行工作，达到报警提示的效果，并将ID值计入已报警的队列，下次对此ID值，将不再报警，进而返回到步骤(1)。

本发明实施例中所述模块或子模块，可以通过通用集成电路，例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)来实现。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，包括附着于纸尿裤内部的电路基板和置于纸尿裤外部的报警模块，所述电路基板上设有核心电路区、温度传感器、尿湿传感器组和生物发电模块，所述核心电路区包括电源管理模块、数据集采模块和无线传输模块，所述数据集采模块分别与电源管理模块、尿湿传感器组、无线传输模块和温度传感器电连接，电源管理模块与生物发电模块电连接，无线传输模块与所述报警模块无线传输连接。

2.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述生物发电模块包括附着于所述电路基板中部的正导电片和负导电片，所述正导电片和负导电片的材质不同，且两者之间呈间隙设置。

3.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述尿湿传感器组包括多个均匀分布于所述电路基板的表面上的尿湿感知片，所述尿湿感知片与所述正导电片的材质相同，且各个尿湿感知片均与所述数据集采模块电连接。

4.根据权利要求2所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述正导电片和负导电片的相对两侧均设为直齿状，且正导电片和负导电片之间相互咬合配合。

5.根据权利要求2所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述正导电片由碳和催化剂混合制成，负导电片由铝制成。

6.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述电源管理模块包括升压电路、电容储能单元、降压电路和电量检测单元，所述生物发电模块与升压电路的输入端电连接，升压电路的输出端与电容储能单元连接，电容储能单元与降压电路的输入端电连接，降压电路的输出端与所述数据集采模块电连接；所述电容储能单元与电量检测单元电连接，电量检测单元与所述降压电路的使能端电连接。

7.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述核心电路区的上方涂有防水层。

8.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述电路基板上开设有多个尿液过孔。

9.根据权利要求1所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其特征在于，所述报警模块包括无线接收模块、主控芯片和报警器，所述主控芯片分别与无线接收模块和报警器电连接，且无线接收模块与无线传输模块之间无线通信连接。

10.一种可抛式纸尿裤内置检测装置的检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任意一项所述的可抛式纸尿裤内置检测装置，其检测方法的执行步骤如下：

(1)报警模块接收来自于无线传输模块的原始数据，并进入步骤(2)；

(2)判断原始数据是否完整，若原始数据不完整，则返回步骤(1)；若原始数据完整，则进入步骤(3)；

(3)对原始数据进行转换，转换后获取当前纸尿裤的温度值、尿湿面积值和存储于数据采集模块内的ID值，并进入步骤(4)；

(4)根据步骤(3)的温度值，判断当前纸尿裤是否佩戴于人体上；若判断结果为“是”，则佩戴于人体之上，并进入步骤(5)；若判断结果为“否”，则没有佩戴于人体之上并退出本次判断，回到步骤(1)，纸尿裤状态不变；

(5)根据步骤(3)的ID值参数，判断ID值对应的纸尿裤是否已经报警；若判断结果为“是”，则已经报警，并返回步骤(1)；若判断结果为“否”，则未报警，并进入步骤(6)；

(6)根据步骤(3)的尿湿面积值，判断当前纸尿裤的尿湿程度是否达到预设的报警门限，若判断结果为“是”，则进入步骤(7)；若判断结果为“否”，则返回步骤(1)；

(7)通过报警模块进行报警提示，并将ID值计入已报警的队列。