Brevet FR2582812A1 — publié le 19861205

DISPOSITIF DE DETECTION DE TENEUR EN EAU POUR UNE COUCHE La présente invention concerne de façon générale un dispositif de détection de teneur en eau pour une couche, destiné à permettre une changement rapide de la couche mouillée. Dans ses aspects particuliers, la présente invention concerne un dispositif spécialement conçu comportant un organe de détection pour détecter la teneur en eau de n'importe quel type de couche, telle qu'une couche en tissu et une couche en papier à jeter, et un organe de signalisation pour transmettre à distance l'information concernant la teneur en eau. Récemment, le nombre des personnes agées a augmenté en raison des progrès dela science médicale, et, dans le même temps, le nombre des grabataires a eu également tendance à s'accroître. Dans les maisons de santé destinées à ces personnes agées, on estime qu'au moins 30 pourcents des patients sont grabataires. Dans les soins apportés à ces patients, le traitement des excréments a posé un sérieux problème. Il est évident que la mise à disposition d'un traitement facile, au moins pour l'urine, soulagerait la détresse et la charge des patients et du personnel soignant. Traditionnellement, deux méthodes ont été couramment utilisées pour ce traitement de l'urine. Une méthode est un traitement par couche utilisant une couche ou des serviettes pour absorber l'urine excrétée, et l'autre méthode est un traitement continu de l'excrétion d'urine utilisant une sonde urétrale telle qu'une sonde ballon qui doit équiper le patient en permanence. Le traitement par couche susmentionné sera abordé en détail étant donné que la présente invention concerne ce traitement. Dans les hopitaux ou les maisons de santé, le moment du changement des couches des patients est fixé à certains intervalles de temps, l'infirmière n'ayant aucun moyen d'être informée de l'urination de tous les patients. Mais, avec cette méthode, certains patients peuvent rester un long moment avec une couche humide entraînant inconfort et douleur dûs à une efflorescence provoquée par la couche, à un refroidissement, à des escarres de décubitus, et autres. Dans le but d'être informé de l'urination de ces patients, on a proposé une méthode particulière pour détecter la teneur en eau de l'urine. La méthode, qui détecte la teneur en eau par un changement de -2conductivité électrique d'électrodes, telles qu'un fil électrique installé dans la couche, a été appliquée. En outre, une structure d'un condensateur est formée dans la couche de façon à pouvoir déterminer le degré d'humidité en détectant le changement de capacité électrostatique du condensateur. Ces méthodes de détection de teneur en eau ont été proposées dans les demandes de modèle d'utilité japonais antérieures No 58-202267 et 57-71558 et les demandes de brevet japonais antérieures No 59-128237, 59-128238 et 59-143649 déposées au nom de la présente demanderesse. Ces méthodes peuvent assurer un confort aux patients, puisque des couches humides peuvent être changées par l'infirmière ou la personnes.chargée des soins qui est informée de l'état humide de la couche par l'intermédiaire du dispositif électrique. Cependant, ces méthodes nécessitent un montage préalable du fil électrique ou des couches métalliques dans la couche pour constituer le condensateur. Les patients peuvent se sentir incommodés car seules des couches spéciales, en particulier des couches à jeter, sont efficaces. De plus, beaucoup de personnes agées préfèrent utiliser une couche d'un type classique en tissu que l'on peut réutiliser. La couche détectrice de teneur en eau du type à fil électrique pose souvent des problèmes dûs à une rupture, à un débranchement ou à une torsion provoqués par le mouvement des patients ou des bébés, ou de toute personne portant ce type de couche. De plus, une couche de ce type ne peut pas détecter le degré d'humidité de la couche sans qu'un contrôle direct par une personne chargée des soins soit nécessaire. D'autre part, la couche détectrice de teneur en eau du type à condensateur peut détecter le degré d'humidité de la couche en mesurant le changement de capacité électrostatique. Dans l'invention classique décrite ci-dessus, la capacité électrostatique est mesurée par un système de pont à courant alternatif qui porte la référence C-5102 dans la Norme Industrielle Japonaise (JIS). Ce système de pont de mesure à courant alternatif requiert en permanence une source de courant alternatif, si bien qu'il consomme de l'énergie électrique en quantité relativement importante. En outre, le changement de capacité électrostatique est détecté par une bobine dont la valeur d'inductance correspond à la -3- fréquence de la source de courant alternatif. Ceci rend le circuit de détection compliqué et augmente ainsi son coût de fabrication. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de teneur en eau adaptable à n'importe quel type de couche, telle qu'une couche en papier à jeter, une couche en tissu réutilisable etc., aussi bien qu'à une couche -conçue spécialementet préalablement équipée du dispositif de détection de teneur en eau. L'autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de teneur en eau pour une couche, capable de détecter le degré d'humidité de la couche sans nécessiter un contrôle direct par une personne chargée des soins se trouvant à distance. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de teneur en eau pour une couche, qui puisse être fabriqué de manière simple à un coût peu élevé et nécessitant une faible énergie. Afin d'atteindre les buts susmentionnés, le dispositif de détection de teneur en eau pour une couche selon la présente invention comporte un organe de détection pour détecter le degré d'humidité d'une couche et un organe de signalisation pour transmettre à distance l'information correspondant au degré d'humidité de la couche. Cet organe de détection se compose d'une feuille supérieure perméable à l'eau, d'une feuille inférieure imperméable à l'eau, et de deux couches métalliques placées entre la feuille supérieure perméable à l'eau et la feuille inférieure imperméable à l'eau et s'étendant, dans le sens longitudinal des feuilles, parallèlement l'une à l'autre. La surface de l'une des couches métalliques est recouverte d'une couche d'isolation électrique. Cet organe de détection est interposé de façon amovible dans la couche. L'organe de signalisation comporte un circuit de détection de teneur en eau pour détecter le changement de capacité électrostatique entre les deux couches métalliques de l'organe de détection, un circuit de mise en forme, et un circuit oscillant. Ce circuit de détection de teneur en eau est un multivibrateur qui utilise les deux couches métalliques de l'organe de détection comme condensateur de réaction. Selon la composition indiquée ci-dessus, les deux couches -4- métalliques, dont l'une est recouverte d'une couche d'isolation électrique, forment un condensateur, et la capacité électrostatique de ce condensateur est générée par la teneur en eau présente entre les couches. Le degré d'humidité de la couche est déterminé par le niveau de la capacité électrostatique. Le circuit de détection est excité lorsque la capacité électrostatique du condensateur installé dans la couche a atteint ce niveau. Le signal détecté provenant de ce circuit de détection est émis par le circuit oscillant par l'intermédiaire du circuit de mise en forme. Ce signal oscillant est transmis en un lieu situé à distance, de sorte que la personne chargée des soins qui s'y trouve peut savoir quelle doit être changée. L'organe de détection peut être utilisé pour n'importe quel type de couche, telle qu'une couche en tissu réutilisable, une couche ordinaire à jeter, etc. Dans le détail, l'organe de détection est inséré dans la couche et relié électriquement à l'organe de signalisation. Cet organe de détection est séparé de l'organe de signalisation et mis en place au moment o la couche est changée. Le circuit de détection de teneur en eau de l'organe de signalisation ne nécessite pas de source de courant alternatif ni de condensateur variable d'accord de fréquence pour mesurer la capacité électrostatique suivant des méthodes classiques. Ainsi, n'a-t-on absolument pas besoin d'utiliser un convertisseur de fréquence pour régler la fréquence de la source de courant alternatif sur une valeur spécifique. Ceci diminue son coût initial (coût de fabrication) et son coût de fonctionnement (consommation d'énergie). D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture attentive de la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés de l'invention, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en plan montrant un mode de réalisation de l'organe de détection du dispositif de détection de teneur en eau selon la présente invention; la Figure 2 est une vue en coupe réalisée suivant la ligne II-II de la Figure 1; -5- la Figure 3 est une vue schématique en perspective montrant un exemple d'état d'utilisation; la Figure 4 est une vue en plan montrant une couche à jeter munie d'un autre mode de réalisation de l'organe de détection du dispositif de détection de teneur en eau selon la présente invention; la Figure 5 est une vue en coupe réalisée suivant la ligne V-V de la Figure 4; -. - la Figure 6 est une vue en coupe réalisée suivant la ligne VI-VI de la Figure 5; la Figure 7 est schéma de circuit montrant un mode de réalisation d'un organe de signalisation du dispositif de détection de teneur en eau selon la présente invention. En référence à la Figure 1, il est montré une structure d'un mode de réalisation d'un organe de détection pour détecter le degré d'humidité d'une couche. De même, la Figure 2 représente une vue en coupe réalisée suivant la ligne II-II de la Figure 1. L'organe de détection se compose d'une feuille inférieure imperméable à l'eau 1, de deux couches métalliques 2 et 3 formées sur la feuille inférieure 1, d'une couche d'isolation électrique 4 disposée en couche sur une couche métallique 2 de manière à recouvrir celle-ci, et d'une feuille supérieure perméable à l'eau 5. La feuille inférieure 1 est un film en matière plastique, épais de 3 à 30 pm, tel qu'un polyéthylène, un polypropylène, un polyester, un chlorure de vinyle, ou équivalent. Les couches métalliques 2 et 3 sont disposées en une couche mince sur la feuille inférieure 1 par une stratification ou une métallisation sous vide d'un matériau métallique, tel qu'aluminium, zinc, cuivre, étain ou équivalent. Ces deux couches métalliques sont séparées l'une de l'autre par un écartement constant et s'étendent parallèlement l'une à l'autre dans le sens longitudinal de la feuille inférieure 1. Des dimensions préférables des couches métalliques 2 et 3 sont de 5 à 20mm pour la largeur et de 15 pm ou moins pour la longueur. L'écartement entre les couches métalliques 2 et 3 est de préférence de 2 à 20mm. La couche d'isolation électrique 4 est disposée en une couche mince, d'une épaisseur de 20 pm ou moins, en résine silicone, résine --6-- acrylique, résine polyamide, résine polyimide, caoutchouc nitrile, paraffine, silicate de sodium, alcool polyvinylique, acétate de vinyle ou équivalent. Ou bien, la couche d'isolation 4 peut être formée par un traitement par stratification utilisant un film en matière plastique, épais de 2 à 20 pm, tel qu'un polypropylène, un polyéthylène, un polyester, un polyamide ou équivalent. La feuille supérieure perméable à l'eau 5 est faite d'un papier ayant une épaisseur de 15 à 150 pm ou d'une feuille non tissée présentant un taux de texture de 120g/m2 ou moins, telle que rayonne, polypropylène, fibre de polyester, ou équivalent. Cette feuille supérieure perméable à l'eau 5 est fixée à la feuille inférieure 1 de manière à recouvrir en totalité les couches métalliques 2 et 3, et la feuille inférieure 1. La feuille supérieure perméable à l'eau 5 peut absorber l'eau et former en elle-même une phase liquide permanente. Chacune des couches métalliques 2 et 3 possède une extrémité reliée respectivement aux conducteurs 6 et 7 raccordés électriquement à un circuit de détection de teneur en eau, lequel sera décrit ultérieurement. L'organe de détection de teneur en eau ainsi constitué, désigné par le numéro de référence 8, est inséré dans une couche 9 d'usage courant, du type tissu ou papier, représentée sur la Figure 3. Les couches métalliques 2 et 3 ainsi que la couche d'isolation électrique 4 qui recouvre la couche 2 joueront le rôle d'un condensateur en présence d'eau entre les deux couches métalliques 2 et 3. La capacité électrostatique de ce condensateur est modifiée en fonction de la quantité d'eau absorbée. La Figure 4 est une vue en plan montrant un autre mode de réalisation de l'organe de détection de teneur en eau préalablement installé à l'intérieur d'une couche à jeter 10. La Figure 5 est une vue en coupe réalisée suivant la ligne V-V de la Figure 4. La Figure 6 est également une vue en coupe, réalisée suivant la ligne VI-VI de la Figure 5. La couche à jeter 10 se compose d'une couche interne perméable à l'eau 11, d'un élément absorbant l'eau 12 et d'une feuille externe imperméable à l'eau 13. La feuille interne perméable à l'eau 11 est une feuille non tissée ayant un taux de texture de 10 à 30 g/m2, telle que rayonne, fibre de polypropylène ou de polyester, ou un film en matière plastique poreux 7- traité par déposition, ayant une épaisseur de 50 pm ou moins. L'élément absorbant l'eau 12 est un matériau structural en pulpe de coton, en papier de soie, en polymère super absorbant, ou équivalent. La feuille externe 13 est un film en matière plastique, épais de 30 pm ou moins, en polyéthylène, polypropylène, polyester ou équivalent. De plus, comme le montrent les Figures 5 et 6, deux couches métalliques 14 et 15 sont formées sur la feuille externe 13 de la même manière que les couches métalliques 2 et 3 de l'organe de détection de teneur en eau 8 mentionné précédemment, de sorte qu'elles sont placées entre la feuille externe 13 et l'élément absorbant l'eau 12. Ces deux couches métalliques sont séparées par un écartement constant et s'étendent parallèlement l'une à l'autre dans le sens longitudinal de la couche 10. Une surface de l'une ou l'autre des couches métalliques 14 et 15, dans ce mode de réalisation, la couche métallique 15 est recouverte d'une couche d'isolation électri- que 16, représentée sur la Figure 6. Les couches métalliques 14 et 15 sont reliées à des conducteurs 17 et 18 formés sur une extrémité de la feuille externe 13. Les conducteurs 17 et 18 sont également raccordés à un circuit de détection de teneur en eau, qui sera abordé en détail ultérieurement. Dans cette couche 10, les couches métalliques 14 et 15 et la couche d'isolation électrique 16 joueront le role d'un condensateur. La capacité électrostatique de ce condensateur est également modifiée en fonction de la quantité d'eau absorbée par l'élément absorbant 12. En référence à la Figure 7, il est représenté un schéma de circuit d'un organe de signalisation comprenant un-circuit de détection de teneur en eau 21, un circuit de mise en forme 22 et un circuit oscillant à haute fréquence 23. Le circuit de détection de teneur en eau 21 est constitué principalement par un multivibrateur instable qui comporte un condensateur C1 correspondant à l'organe de détection de teneur en eau 8 mentionné précédemment, des bornes a et a' respectivement reliées aux conducteurs 6(17) et 7(18) venant du condensateur C1, une résistance de réaction R1, une résistance de limitation du courant R2, et des inverseurs Ul, U2, U3. Le condensateur C1 sert également de condensateur de réaction pour ce circuit. Les inverseurs U1, U2, U3 se composent de circuits intégrés numériques. Le côté sortie de l'inverseur -8- U2 est relié au condensateur C1. La valeur de la résistance de réaction R1 est déterminée de telle manière que les inverseurs U1, U2, U3 commencent à osciller à chaque fois que la capacité électrostatique du condensateur C1 atteint une valeur prédéterminée. L'inverseur U3 génère ainsi un signal impulsionnel et transmet ce signal au circuit de mise en forme 22. Le circuit de mise en forme 22 comporte principalement un circuit de mise en forme constitué de résistances R3 et R4 et d'un condensateur C2. En outre, une série d'inverseurs U4, U5, U6 et un multivibrateur monostable sont reliés les uns à la suite des autres. Ce multivibrateur monostable comporte des condensateurs C3 et C4, des résistances R6 et R7 et des inverseurs U7 et U8. Les valeurs de ces condensateurs C3 et C4, et de ces résistances R6 et R7 sont déterminées de manière à générer un signal de sortie impulsionnel mis en forme ayant une fréquence appropriée. Ce signal de sortie impulsionnel est appliqué à la base d'un transistor Trl par l'intermédiaire d'une résistance R8. Le circuit oscillant 23 comporte un transistor Tr2 dont la base est reliée au transistor Trl par l'intermédiaire d'une résistance R9, d'un oscillateur à cristal X1, de condensateurs C5 et C6, d'une inductance L1, et d'une antenne A. La tension d'excitation est appliquée à la base du transistor Tr2 depuis une source d'alimentation Vcc par l'intermédiaire de la résistance R9 lorsque le transistor Trl est mis en marche. Le transistor Tr2 est également mis en marche. Puis l'oscillateur à cristal X1 est excité, de sorte qu'il génère un signal oscillant. Ce signal est transmis de manière oscillatoire depuis l'antenne A par l'effet de résonance du condensateur C5 et de l'inductance L1. Le signal oscillant est reçu par un récepteur, non représenté, placé dans un lieu situé à distance, tel qu'une infirmerie. Ce signal reçu est amplifié et émis sous la forme d'une signalisation au moyen d'un dispositif visuel ou acoustique. Dans ce mode de réalisation, la valeur de la résistance de réaction R 1 du circuit de détection de teneur en eau 21 est réglée sur une plage de 5 à 100 Kà%; et la capacité électrostatique du concensateur C1 formé dans l'organe de détection 8 de la couche à Jeter 10 est réglée sur une plage de 5000 à 500 pF. Lorsque le degré d'humidité de la couche -9- est faible, la capacité électrostatique du condensateur C1 ne peut pas atteindre la plage de réglage. Dans ce cas, le multivibrateur du circuit de détection de teneur en eau 21 ne peut pas être excité. Par contre, quand le degré d'humidité de la couche atteint le niveau spécifique auquel le patient peut se sentir malà l'aise, la capacité électrostatique du condensateur Cl coincide avec la plage de réglage. La borne d'entrée de l'inverseur U1 reçoit en alternance des signaux de niveau haut et de niveau bas, de sorte que le multivibrateur commence à osciller et transmet un signal impulsionnel oscillant au circuit de mise en forme 22. Ensuite, le circuit 22 émet un signal impulsionnel mis en forme et puis le circuit oscillant à haute fréquence 23 génère un signal oscillant pour signaler à une personne chargée des soins se trouvant à distance que la couche doit être changée. Il est bien entendu que les différents modes de réalisation de la présente invention ont été décrits ici en détail de manière spécifique et que de nombreux suppléments, suppressions et modifications peuvent être apportés sans sortir du cadre de l'invention. -10- REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de teneur en eau pour une couche (9), caractérisé en ce qu'il comporte un organe de détection (8) pour détecter le degré d'humidité de ladite couche, lequel organe est interposé de façon amovible dans celle-ci; et un organe de signalisation pour transmettre à distance l'information correspondant au degré d'humidité de la couche, lequel organe est relié électriquement à l'organe de détection (8). 2. Dispositif de détection de teneur en eau pour une couche selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de détection du type amovible (8) se compose d'une feuille supérieure perméable à l'eau (5), d'une feuille inférieure imperméable à l'eau (1), et de deux couches métalliques (2,3) placées entre ladite couche supérieure perméable à l'eau et ladite couche inférieure imperméable à l'eau et s'étendant, dans le sens longitudinal desdites feuilles, parallèlement l'une à l'autre, l'une des couches métalliques étant recouverte d'une couche d'isolation électrique (4). 3. Dispositif de détection de teneur en eau pour une couche selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de signalisation comporte un circuit de détection de teneur en eau (21) pour détecter le changement de capacité électrostatique de l'organe de détection (8), un circuit de mise en forme (22), et un circuit oscillant (23) pour transmettre à distance le signal émis. 4. Dispositif de détection de teneur en eau pour une couche selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de détection de teneur en eau (21) est constitué principalement d'un multivibrateur instable qui utilise les deux-couches métalliques (2,3) et la couche d'isolation électrique (4) formées dans l'organe de détection (8) comme condensateur de réaction de ce multivibrateur.