本發(fā)明屬于自動檢測領(lǐng)域，提供一種用于檢測嬰孩尿床并發(fā)出警報的自動化裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會現(xiàn)代化的發(fā)展，父母對于嬰孩的照顧越來越細致。在嬰孩學(xué)會說話之前，監(jiān)護者只能通過嬰孩的面部表情以及啼哭來判斷嬰孩的狀態(tài)好壞，但嬰孩的哭鬧往往是多種原因的，監(jiān)護者無法直接有效的根據(jù)嬰孩的哭鬧情況準確判斷是否出現(xiàn)了尿床。

傳統(tǒng)的查看方式為人工檢查，比如，用手伸入檢查或直接用眼睛觀察，但上述兩種方法都存在一定的缺陷，首先人工檢查的方法需要監(jiān)護者極大的耐心和細心，若要達到不尿床的效果，需要很高的檢查頻率，加大了監(jiān)護者的勞動強度；另外，用手直接伸入尿床位置檢查時，監(jiān)護者手部病菌會隨之沾染在嬰孩皮膚表面，引起細菌感染等問題，而且嬰孩嬌嫩的皮膚也容易被監(jiān)護者堅硬的指甲劃破、劃傷，加劇病菌感染程度，另一方面，嬰孩尿液也會反之污染監(jiān)護者的手部，因此，用手直接檢查的安全性和衛(wèi)生性都比較差；而用眼睛直接觀察方法，首先由于尿液在布質(zhì)材料的滲透現(xiàn)象，使得尿床程度不易分辨，另外，如果眼睛可以直接看到的話，也意味著包裹嬰孩的襁褓或尿不濕處于打開狀態(tài)，驟然的周圍環(huán)境溫度變化會增加嬰孩感染感冒、風(fēng)寒等疾病的風(fēng)險，因此，此方法也不夠理想。

除此之外，僅依靠嬰孩自身反應(yīng)作為判斷其是否尿床的依據(jù)存在極大的不確定性，由于每個嬰孩個體的不同，有些嬰孩尿床之后，并不會及時做出反應(yīng)，其監(jiān)護者在沒有哭聲信號的提醒下，可能無法及時察覺嬰孩的尿床情況，這樣嬰孩便只能浸泡在尿濕的壞境中，若時間過長，則容易引起諸如濕疹、感冒等不良反應(yīng)。另外，尿不濕是針對嬰孩尿床問題現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品，其使用方便，對尿液的吸收能力較大，但若更換不及時也會出現(xiàn)因尿液飽和的浸泡現(xiàn)象，而且其包裹嚴密的設(shè)計對嬰孩的生理發(fā)育有一定程度的負面影響。針對這些問題,為了降低監(jiān)護人反復(fù)檢查的頻率，在嬰孩尿床后能及時檢測提醒減輕嬰孩尿床后的不適，設(shè)計了一種具有尿床自動檢測報警能力的檢測裝置,其中檢測傳感器是該裝置的核心,檢測的精確程度是判斷該嬰孩尿床報警裝置質(zhì)量的重要依據(jù)和標準。

中國專利CN201320890639和CN201520223789已經(jīng)公開了兩種嬰兒尿床報警器。其中專利CN201320890639中的裝置包括測試頭、警報器外殼、檢測放大電路、延遲放大電路、語音警報電路以及電源電路，檢測放大電路中有濕敏電阻，如果嬰孩尿床,濕敏電阻通過檢測感知濕度變化程度使其電阻值減小，同時在后續(xù)電路配合下，揚聲器報警提示更換尿布。專利CN201520223789中的裝置包括濕度檢測裝置和報警裝置，當濕度檢測裝置檢測到濕度變化時，將電信號傳遞給報警器,使其發(fā)出警報聲，同時點亮二極管,引起監(jiān)護人的注意。

但是在實際應(yīng)用環(huán)境中，嬰孩不可能長時間保持靜止不動，其姿態(tài)常常發(fā)生改變，所以發(fā)生尿濕的位置一般也不可能相同，另外,尿濕后尿液流動方向和程度也具有不可預(yù)測性，因此使得上述兩種采用濕度敏感元件的檢測報警裝置受條件限制，在實際使用過程中無法準確、快速地檢測到嬰孩是否尿床，而且敏感元件的安置方式和位置也容易引起嬰孩的不適感，除此之外，濕度敏感元件的長期穩(wěn)定性不足，在此工作環(huán)境中易受到污染性物質(zhì)的影響，長時間使用會出現(xiàn)老化問題，精度下降，使用壽命亦隨之縮減?？紤]到現(xiàn)有嬰兒尿床報警裝置的不足,具有快速準確檢測能力，嬰兒使用舒適，耐水洗，使用壽命更長的尿床檢測報警裝置的設(shè)計和制造是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有需求提出的問題，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是：提供一種嬰孩尿床報警裝置。該裝置具有檢測精度高、反應(yīng)快、耐久性好、耐水洗、柔軟、舒適、與人接觸安全等特點。

本發(fā)明提供一種嬰孩尿床報警裝置，包括設(shè)置在床板上的尿床檢測墊、與尿床檢測墊連接的信號處理器，以及與信號處理器連接的報警指示器；

其中，所述的尿床檢測墊實時監(jiān)測尿床并將檢測信息傳輸至所述的信號處理器中，所述的信號處理器對信號進行處理，對尿床情況進行判定，并傳輸至報警指示器進行指示；

所述的尿床檢測墊包括設(shè)置在最上層的透氣透水層、設(shè)置在透氣透水層下方的第一保護層、設(shè)置在第一保護層下方的柔性傳感器，在所述的柔性傳感器下方依次設(shè)置第二保護層、防水透氣層。

進一步地，所述的第一保護層、第二保護層分別位于所述柔性傳感器的上側(cè)和下側(cè)；

兩個保護層采用功能高分子薄膜制作，并能透氣透水。所述的透氣透水層為石墨烯層；保護層采用功能高分子薄膜制作；所述的透氣透水層與第一保護層一體成型，石墨烯層通過施加膠黏劑與所述的第一保護層貼合成一體；

所述的膠黏劑由四乙氧基硅烷、去離子水、鈦酸酯偶聯(lián)劑PN-105按照摩爾比混合，摩爾比為1:40:1.2；上述溶液混合水解，將石墨烯層浸泡在上述溶液中，在混合液中加入催化劑高錳酸鉀，加熱至200℃，焙烘60s；將石墨烯層取出，并在上表面覆蓋所述的高分子薄膜，浸泡在無水乙醇中；降溫至20-25℃，則制得透氣透水良好的石墨烯、高分子薄膜層。

進一步地，所述的柔性傳感器包括兩個對稱分布的梳齒形導(dǎo)電電極，兩個梳齒形導(dǎo)電電極的各個梳齒之間相互交錯排列，相鄰梳齒位于所述的兩個不同導(dǎo)電電極上，所述相鄰梳齒之間留有空隙并不接觸。

進一步地，所述的導(dǎo)電電極采用印刷工藝鋪設(shè)在聚氨酯材質(zhì)的基底上，所述的兩個印刷電極分別由兩根印刷導(dǎo)線導(dǎo)出；

所述的兩個印刷電極之間相互通電，向所述信號處理器提供信號。

進一步地，所述的透氣透水層采用透水性高分子材料制作；

所述的柔性傳感器利用導(dǎo)電布質(zhì)或橡膠薄膜制作。

進一步地，所述的信號處理器包括一繼電器、兩個電源、兩個繼電器觸點和一雙刀雙擲開關(guān)；

還包括一無線信號發(fā)射器或有線報警器。

進一步地，所述的判斷電路獲取M₁個周期內(nèi)的每一電流瞬時值c，判斷電路任取三個周期內(nèi)的電流瞬時值，分別為第一組電流值、第二組電流值、第三組電流值，并按照下述計算該任意的周期內(nèi)的電流重合度值。

第一、二兩組的電流重合度量P₂₁，

式中，P₂₁表示第一、二兩組電流的重合度值，i₁表示第一組電流值的實時采樣值，i₂表示第二組電流值的實時采樣值；i₃表示第三組電流值的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置能達到的有益效果為：

1)采用特殊材質(zhì)的柔性傳感器，對嬰孩身體適應(yīng)性較好，舒適度高，對人安全無害；在嬰孩其姿態(tài)發(fā)生改變時，能夠?qū)δ驖竦奈恢脺蚀_判定；

2)柔性傳感器上印刷電極密集，因此，尿濕后尿液流動方向和程度可以預(yù)測；對尿床感知靈敏，檢測準確性高、速度快、耐水洗，使用壽命長。

3)信號處理器電路簡單，成本低廉，可靠性高。

4)可以采用無線報警器，不需較長的導(dǎo)線，安裝方便靈活，可在不驚嚇、不騷擾嬰孩的前提下發(fā)出警報。

5)該裝置的電磁對周圍的人和其它電子設(shè)備無害，并且不受周圍電磁波干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的尿床檢測墊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的柔性傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的信息處理器電路(無線報警器)示意圖；

圖5為本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的信息處理器電路(有線報警器)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例及附圖進一步詳細闡述本發(fā)明。

請參閱圖1所示，本發(fā)明實施例的嬰孩尿床報警裝置包括設(shè)置在床板上的尿床檢測墊1、與尿床檢測墊1連接的信號處理器2，以及與信號處理器連接的第一報警指示器3和第二報警指示器4。其中，所述的尿床檢測墊1實時監(jiān)測尿床并將檢測信息傳輸至所述的信號處理器2中，所述的信號處理器2對信號進行處理，對尿床情況進行判定，并傳輸至報警指示器進行指示。

請參閱圖2-3所示，所述的尿床檢測墊1包括設(shè)置在最上層的透氣透水層11、設(shè)置在透氣透水層11下方的第一保護層12、設(shè)置在第一保護層12下方的柔性傳感器13，在所述的柔性傳感器13下方依次設(shè)置第二保護層14、防水透氣層15。

在本發(fā)明實施例中，所述的透氣透水層11位于所述尿床檢測墊1整個結(jié)構(gòu)的最上層，是與使用者直接接觸層，考慮其與人體皮膚直接接觸，需要滿足舒適性及透氣性要求；所述透氣透水層需要為所述柔性傳感器采集尿液，應(yīng)具有透水性，采用透水性高分子材料制作。

所述的第一保護層12、第二保護層14分別位于所述柔性傳感器13的上側(cè)和下側(cè)；請結(jié)合圖3所示，兩個保護層均要求透氣透水并能夠保護位于所述柔性傳感器13上的導(dǎo)電電極131(132)；兩個保護層采用功能高分子薄膜制作。

在本實施例中，所述的透氣透水層為石墨烯層。

在制作時，所述的透氣透水層與第一保護層12一體成型，石墨烯層通過施加膠黏劑與所述的第一保護層12貼合成一體。

所述的膠黏劑由四乙氧基硅烷、去離子水、鈦酸酯偶聯(lián)劑PN-105按照摩爾比混合，摩爾比為1:40:1.2。

將上述溶液混合水解，將石墨烯層浸泡在上述溶液中，在混合液中加入催化劑高錳酸鉀，加熱至200℃，焙烘60s；將石墨烯層取出，并在上表面覆蓋所述的高分子薄膜，浸泡在無水乙醇中；降溫至20-25℃，則制得透氣透水良好的石墨烯、高分子薄膜層。

請結(jié)合圖3所示，所述的柔性傳感器13利用導(dǎo)電布質(zhì)或橡膠薄膜制作。

所述柔性傳感器13包括兩個對稱分布的梳齒形導(dǎo)電電極131(132)，所述兩個梳齒形導(dǎo)電電極131(132)的各個梳齒之間相互交錯排列，相鄰梳齒位于所述的兩個不同導(dǎo)電電極上，所述相鄰梳齒之間留有空隙并不接觸。

上述梳齒形導(dǎo)電電極的使用，能夠盡可能大范圍的覆蓋尿床檢測墊1，檢測各個位置。

所述的導(dǎo)電電極131(132)采用印刷工藝鋪設(shè)在聚氨酯材質(zhì)的基底133上，所述的兩個印刷電極131(132)分別由兩根印刷導(dǎo)線134(135)導(dǎo)出，當有導(dǎo)電性液體滲入上述印刷電極兩兩相臨的梳齒之間時，所述梳齒之間的空隙被導(dǎo)電性液體填充，使得位于所述兩個不同印刷電極131(132)上的梳齒連通斷路。

所述的兩個印刷電極131(132)之間相互通電，向所述信號處理器2提供信號，所述柔性傳感器13具有耐水洗的特點。

所述的防水透氣層15位于第二層保護層14的下方，床墊的上方?？紤]舒適性，所述防水透氣層15應(yīng)具有透氣性，而為了避免尿液滲透浸濕下方的床墊，所述防水透氣層15應(yīng)具有防水性，因此采用防水透氣面料制作。

上述的各層支架粘接在一起。

請參閱圖4-5所示，所述的信號處理器2設(shè)置于靠近嬰兒床的桌子上或其他固定平面上，包括一個繼電器21、兩個電源22(23)、兩個繼電器觸點211(212)和一個雙刀雙擲開關(guān)24，若使用無線報警器4則所述信號處理器2中還包括一個無線信號發(fā)射器25，若使用有線報警器3則所述信號處理器2連接所述有線報警器3。

其中，所述的電源22(23)均為干電池，所述信號處理器2分為兩個電路，分別稱為電路1和電路2，所述電路1由一個所述繼電器21、一個所述電源22、一個所述繼電器觸點211和一個所述雙刀雙擲開關(guān)24組成，所述電路1常態(tài)下處于開路狀態(tài)，兩端通過導(dǎo)線與所述柔性傳感器13的兩個印刷電極131(132)的引出導(dǎo)線134(135)相連接，用導(dǎo)線將一個所述繼電器21、一個所述電源22、一個所述繼電器觸點211以及一個所述雙刀雙擲開關(guān)24串聯(lián)，所述電路2也是串聯(lián)電路，通過導(dǎo)線將一個所述繼電器觸點212、一個所述電源23和一個所述雙刀雙擲開關(guān)24組成，如果所述報警器采用無線報警器4，則在所述電路2中再串連一個所述無線信號發(fā)射器25，如果所述報警器采用有線報警器3，則將一個所述有線報警器3串聯(lián)于所述電路2中。

所述報警器可以是有線報警器3，也可以是無線報警器4，設(shè)置于監(jiān)護人容易觀察到的地方，方便照顧孩子，報警器采用音樂盒或指示燈，從市場采購。

本發(fā)明實施例為了確保信號處理器的誤操作，在本實施例中，還設(shè)置有采集電路及判斷電路，其中，所述的采集電路與導(dǎo)電電極131(132)連接，采集電路的輸出端與判斷電路連接，判斷電路與繼電器線圈21連接。

所述的采集電路在兩印刷電極131(132)可以相互導(dǎo)電時采集電流信號，以連續(xù)的N₁時間為一周期進行采樣，連續(xù)采樣M₁個周期，在每一周期內(nèi)取一瞬時值c，按照下述公式進行計算得出平均電流值C_m，

式中，c表示任意周期內(nèi)的一電流瞬時值，C_m0k表示在N₁時間內(nèi)的電流平均幅值，C_m表示計算所得平均電流值，N₁表示每次取樣的時間周期，M₁表示取樣次數(shù)，w表示信號傳輸頻率。

所述的判斷電路獲取M₁個周期內(nèi)的每一電流瞬時值c，判斷電路任取三個周期內(nèi)的電流瞬時值，分別為第一組電流值、第二組電流值、第三組電流值，并按照下述計算該任意的周期內(nèi)的電流重合度值。

第一、二兩組的電流重合度量P₂₁，

式中，P₂₁表示第一、二兩組電流的重合度值，i₁表示第一組電流值的實時采樣值，i₂表示第二組電流值的實時采樣值；i₃表示第三組電流值的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

第一、三兩組的電流重合度量P₃₁，

式中，P₃₁表示第一、三兩組電流的重合度值，i₁表示第一組電流值的實時采樣值，i₂表示第二組電流值的實時采樣值；i₃表示第三組電流值的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

第二、三兩組的電流重合度量P₂₃，

式中，P₂₁表示第二、三組電流的重合度值，i₁表示第一組電流值的實時采樣值，i₂表示第二組電流值的實時采樣值；i₃表示第三組電流值的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

所述的平均電流值C_m作為比較的閾值，將三組重合度值分別與平均電流值C_m進行對比，所述的判斷電路將所述計算所得的兩兩實際電流絕對值差值與平均電流值C_m進行比對，若所述實際電流值絕對值差值小于閾值，則斷定確實有尿液，則信號處理器2的電路1導(dǎo)通，繼電器線圈21充電；若所述實際電流絕對值差值大于閾值，則斷定出現(xiàn)監(jiān)測誤差，此時電路斷開，不發(fā)出報警信息。

本發(fā)明通過設(shè)置上述的冗余判定的方式，排除判定誤差，避免發(fā)生誤檢測，提高報警的準確性。

本發(fā)明嬰孩尿床報警裝置的工作步驟如下：

1)準備工作

將尿床檢測墊1像床單一樣鋪在嬰孩下面，將雙刀雙擲開關(guān)24按下，尿床檢測裝置處于開啟狀態(tài)。

2)嬰孩沒有尿濕時

嬰孩沒有尿濕，柔性傳感器13上附有的兩個導(dǎo)電電極131(132)保持斷路，信號處理器2的電路1、電路2保持斷路，即報警器3或4無電力驅(qū)動或沒有接收到開啟信號則不會發(fā)出提醒信號。

3)嬰孩尿濕時

嬰孩尿濕，具備導(dǎo)電性質(zhì)的尿液充滿柔性傳感器13所附著的兩印刷電極131(132)之間，兩印刷電極131(132)可以相互導(dǎo)電，此時信號處理器2的電路1導(dǎo)通，繼電器線圈21充電，電路1中的繼電器觸點211閉合自鎖，保持導(dǎo)通狀態(tài)，同時電路2中繼電器觸點212也閉合而導(dǎo)通，使有線報警器3得電開啟發(fā)出警報信號或通過無線信號發(fā)生器25發(fā)出信號給無線報警器4，使其接收到開啟信號進入報警狀態(tài)，發(fā)出警報信號。

4)關(guān)閉及重新開啟嬰兒尿床提醒裝置

監(jiān)護人發(fā)現(xiàn)尿床以后，重新開啟雙刀雙擲開關(guān)24，使信號處理器2中兩個電路均斷開，報警器3或4進入關(guān)閉狀態(tài)停止報警，將尿床檢測墊1清洗、晾干后與信號處理器2以及報警器3或4連接，重新閉合雙刀雙擲開關(guān)，再次使用。

實驗表明，本發(fā)明設(shè)計的嬰孩尿床報警裝置的檢測準確性較高，反應(yīng)速度快，耐水洗，壽命長，操作簡便，嬰孩使用舒適。

以上對本發(fā)明的實施進行了詳細說明，但所述內(nèi)容為本發(fā)明的較佳實施過程，不能被認為用于限定本申請權(quán)利要求的保護范圍。凡以本發(fā)明申請權(quán)利要求范圍所做的均等變化與改進，均應(yīng)歸屬于本申請權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。