BRPI0520789B1 - artigo absorvente compreendendo meios de detecção de umidade - Google Patents

Abstract

artigo absorvente compreendendo meios de detecção de umidade. a presente invenção se refere a um artigo absorvente (10) que compreende ao menos um meio de detecção de umidade (18) este ao menos um meio de detecção de umidade (18) compreende um circuito elétrico (20), que é formado integralmente no dito artigo (10) o ao menos um circuito elétrico (20) é fabricado de um material eletricamente ativo (22) que é impresso em um ou mais componentes do artigo absorvente (10)

Description

"ARTIGO ABSORVENTE COMPREENDENDO MEIOS DE DETECÇÃO DE UMIDADE" CAMPO DA TÉCNICA A presente invenção se refere a um artigo absorvente que compreende meios de detecção de umidade.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Os artigos absorventes que possuem tipos diferentes de meios de detecção são conhecidos, e ajudam a alertar um usuário ou um cuidador sobre uma mudança no artigo (por exemplo, quando esta é suja). Tais meios de detecção permitem que o usuário ou o cuidador determinem prontamente se ou não um artigo absorvente necessita ser trocado, sem a necessidade de inspeção próxima ou remoção do artigo.

Meios de detecção geralmente conhecidos que podem ser incorporados em artigos absorventes são substâncias químicas que alteram sua forma ou natureza através do contato com líquido. Por exemplo, uma indicação de que ura artigo absorvente está sujo pode surgir das mudanças de cor ou do aparecimento ou desaparecimento de um elemento no artigo absorvente. Tal tecnologia é conhecida, por exemplo, de US 5 339 093, WO 04/028403 e VJO 05/030084. Tais meios de detecção são úteis em determinadas situações, mas sâo menos úteis em instituições tais como centros de cuidado de crianças, centros de cuidado de pessoas idosas ou hospitais onde o estado de um grande númerc usuários deve ser monitorado, frequentemente por uma equipe de funcionários limitada. Ά determinação se o artigo absorvente está sujo ou não ainda requer que o usuário seja perturbado, uma vez que o elemento colorido deve ainda ser visível para o cuidador. Isto requer frequentemente que o usuário seja movido, e sua roupa removida ou ajustada. WO02/47592 descreve um artigo que tem um dispositivo de sinalização de condição para comunicar uma mudança de condição de uma porção monitorada. 0 dispositivo de sinalização pode compreender um sensor situado dentro do artigo, o sensor sendo conectado a uma porção externa situada na parte externa do artigo. As mudanças na condição do artigo (por exemplo, sujar) podem ser transmitidas do dispositivo de sinalização a um receptor através de uma ligação de RF produzida pela porção externa. A porção externa é incluída na parte externa do artigo e é fixada em lugar, por exemplo, por prendedores do tipo de gancho-e-laço. Como tal, pode ser removido ou deslocado e é sujeito às influências externas (por exemplo, abrasâo, umidade, interferência pelo usuário). Além disso, cs componentes tradicionais da porção externa descrita em WO02/47592 são comparativamente caros de produzir, o que por sua vez, torna sua eliminação cara e a reutilização mais provável. 0 documento US 2005/0 156 744 descreve uma fralda similar àquela de WO02/47592, em que um transmissor destacável é instalado na parte externa da fralda. WO02/78513 descreve ura instrumento que monitora descarga de fluido para uma fralda. 0 instrumento compreende uma Etiqueta de RF que é responsiva à descarga de liquido na fralda. Não há nenhuma discussão em WO02/78513 a respeito da natureza dos componentes que são usados na fabricação do instrumento de monitoração. 0 documento JP 2005000602 descreve um dispositivo de detecção de umidade em uma fralda, compreendendo uma Etiqueta de RF-ID. A Etiqueta compreende uma micro plaqueta de IC, uma seção de controle de comunicação, um raeio de armazenamento de dados e uma antena.

Embora os meios de detecção elétricos para indicar a condição de um artigo absorvente tenham evidentes vantagens sobre os meios de detecção visuais, ainda sofrem de inconvenientes de serem caros, duros, volumosos e difíceis de incorporar no artigo durante a manufatura. Além disso, muitos componentes elétricos (baseados em silica) tradicionais não são prontamente descartáveis ou degradáveis (por exemplo, baterias e PCBs). Os componentes tradicionais de circuitos elétricos, tais como metal soldado, não são compatíveis com materiais tais corão papel, plásticos e materiais fibrosos usados em artigos absorventes modernos. Eles também não são compatíveis com os métodos rápidos de fabricação de linha de montagem usados na produção de artigos absorventes. Enquanto os artigos absorventes são destinados primeiramente para uso único (isto é, são descartáveis}, seria uma vantagem grande se os meios de detecção elétricos fossem baratos e prontamente descartáveis. Há assim uma necessidade de meios de detecção que possam ser prontamente incorporados em um artigo absorvente e que forneçam as vantagens da detecção elétrica, mas que, contudo sejam eficientes no custo, simples de manufaturar e prontamente descartáveis.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção dirige-se aos problemas acima mencionados associados com os artigos absorventes da técnica anterior neste campo da técnica. A presente invenção se refere a um artigo absorvente que compreende ao menos um meio de detecção de umidade. 0 ao menos um meio de detecção de umidade compreende ao menos um circuito elétrico, dito ao menos um circuito elétrico sendo formado integralmente em dito artigo. 0 ao menos um circuito elétrico é fabricado de um material eletricamente ativo que é impresso em um ou mais componentes do artigo absorvente.

Em uma concretização da presente invenção, os meios de detecção de umidade são passivos, isto é, não compreendem uma fonte de energia. 0 ao menos um circuito elétrico pode compreender um capacitor e um indutor conectados em paralelo ou em série, onde uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente influencia a freqüência ressonante do circuito elétrico. Apropriadamente, uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente influencia a capacidade do capacitor. 0 capacitor pode compreender o polímero superabsorvente entre as placas do capacitor.

Além disso, o capacitor pode compreender uma substância solúvel em água entre as placas do capacitor.

Em um aspecto, uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente destrói a freqüência ressonante do circuito elétrico. 0 circuito elétrico pode compreender ainda um sensor conectado em paralelo ou em série com o capacitor e o indutor, onde uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente influencia a condutância de uma cadeia através do sensor.

Em uma outra concretização da presente invenção, os meios de detecção de umidade são ativos, isto é, compreendem uma fonte de energia. De acordo com esta concretização, os meios de detecção de umidade podem compreender ao menos um componente impresso selecionado do grupo que compreende uma batería impressa, uma antena impressa, um circuito de memória impresso, um circuito de lógica impresso e um sensor impresso. 0 ao menos um componente impresso pode ser selecionado do grupo que compreende uma batería impressa, uma antena impressa e um sensor impresso.

Os meios de detecção de umidade de acordo com a presente invenção podem compreender uma pluralidade de sensores situados em regiões diferentes do artigo absorvente. Além disso, o artigo absorvente pode compreender uma pluralidade de meios de detecção de umidade situados em regiões diferentes do artigo absorvente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 mostra uma fralda aberta de acordo com a invenção compreendendo meios de detecção elétricos.

As Figuras la - 1c mostram uma primeira concretização do circuito elétrico impresso da invenção.

As Figuras 2a - 2b mostram uma segunda concretização do circuito elétrico impresso da invenção.

As Figuras 3a - 3b mostram uma terceira concretização do circuito elétrico impresso da invenção.

As Figuras 4 e 5 mostram uma quarta concretização do circuito elétrico impresso da invenção. A Figura 6 mostra uma representação da operação dos meios elétricos de detecção da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

Artigo Absorvente A presente invenção se refere a um artigo absorvente indicado geralmente pelo número de referência (10) na Figura 1, tal como uma fralda, uma fralda calça, fralda de cinto ou protetor de incontinência. O artigo absorvente compreende uma folha superior permeável a líquido (12), uma folha traseira impermeável a líquido (14) e um núcleo absorvente (16) disposto entre elas. A folha superior permeável a líquido (12) consiste opcionalmente de um material não-tecido, por exemplo, um material de fiação contínua de filamentos contínuos, um material de via sopro, uma manta fibrosa cardada ligada ou uma película plástica perfurada. Diferentes tipos de laminados, por exemplo, laminados de material não-tecido e película plástica podem opcionalmente também ser usados. Os materiais que são apropriados para folha superior permeável a líquido (12) devem ser macios e não-irritantes à pele.

Além disso, a folha superior (12) pode ser diferente em porções diferentes do artigo (10). A folha traseira impermeável a líquido (14) pode consistir de uma película plástica, um material não-tecido tratado com um material impermeável a líquido ou um material não-tecido hidrofóbico que resista à penetração de líquido. Naturalmente outros tipos de materiais de barreira de líquido também podem ser usados como folha traseira impermeável a líquido (14), tais como, por exemplo, espuma plástica de células fechadas, vários laminados de barreira de liquido, etc.. É preferível que a folha traseira impermeável a líquido (14) seja permeável ao ar e vapor. A folha superior (12) e a folha traseira (14) têm uma extensão um tanto maior no plano do que o núcleo absorvente (16) e estendem-se para fora das bordas deste. A folha superior (12) e a folha traseira (14) são interconectadas dentro de suas porções projetantes, por exemplo, por cola ou solda térmica ou ultra-sônica. 0 núcleo absorvente (16) pode ser de qualquer tipo convencional. Exemplos de materiais absorventes que ocorrem comumente são polpa de felpa celulósica, camadas de papel tissue, polímeros altamente absorventes (assim chamados "superabsorventes"}, materiais absorventes de espuma, não-tecidos absorventes e similares. É comum combinar polpa de felpa celulósica com superabsorventes em um corpo absorvente. É também comum ter corpos absorventes compreendendo camadas de material diferente com propriedades diferentes com respeito à capacidade de aquisição de líquido, à capacidade de distribuição de líquido e à capacidade de armazenamento. Os corpos absorventes finos, que são comuns em protetores de incontinência, compreendem frequentemente uma estrutura comprimida misturada ou em camadas de polpa de felpa celulósica e superabsorvente.

Os artigos absorventes tais coma fraldas requerem geralmente alguma sorte de meios de fixação (20) que mantêm o artigo (10) fechado. Os meios de fixação apropriados (20) podem ser prendedores mecânicos tais como prendedores do tipo gancho-e-laço, adesivos, tais como adesivos sensíveis à pressão, ou uma combinação de prendedores mecânicos e adesivos.

Se o artigo absorvente (10) for uma fralda de cinto, compreenderá porções de cinto, de tal modo que as porções de cinto compreendem um único componente da região de cintura da fralda. As porções de cinto são unidas ou presas à parte dianteira ou â porção traseira do artigo, e se prendem em torno da cintura do usuário. 0 artigo então é passado entre as pernas do usuário e preso às porções de cinto através da outra porção, dianteira ou traseira. Os meios de fixação (20) como descritos acima estão presentes nas porções de cinto e na porção dianteira/traseira de modo que o artigo (10) possa ser fechado firmemente. A aplicação do artigo (10) executada desta maneira permite que um usuário aplique facilmente a fralda de cinto eles mesmos, e permite mesmo que uma fralda seja trocada quando o usuário estiver em pé.

Os elementos elásticos (18) podem estar presentes no artigo absorvente (10) da presente invenção, por exemplo, nas aberturas de perna ou de cintura. A natureza e a posição de tais elementos elásticos (18) são conhecidas à pessoa hábil e não necessitam ser discutidas mais detalhadamente aqui. 0 artigo absorvente (10) de acordo com a presente invenção compreende ao menos um meio de detecção de umidade (30). Estes meios de detecção (30) têm tipicamente uma primeira característica elétrica antes que o artigo absorvente (10) esteja sujo, e uma segunda característica elétrica após a ocorrência de um evento de secreção. A fralda aberta (10) de acordo com a presente invenção compreendendo o meio de detecção de umidade (30) é mostrada na Figura 1 em vista de corte.

Materiais eletricamente ativos imprimíveis Ά presente invenção requer o uso de materiais eletricamente ativos (50) que podem ser impressos. O termo "eletricamente ativo" é usado no contexto atual com o significado de materiais que podem conduzir carga elétrica e assim ser usados para fabricar circuitos ou componentes elétricos. Embora uma fronteira entre materiais ativos condutores e semicondutores não seja claramente definida, a presente invenção inclui ambos os aspectos, até o ponto em que cumpram as exigências do circuito elétrico em questão. Os materiais ativos (50) não são restringidos eletricamente aos materiais puros, mas incluem misturas de materiais eletricamente ativos (50), em qualquer forma.

Os materiais eletricamente ativos (50) devem ser imprimíveis. Isto significa que os materiais (50) são estáveis na forma de liquido ou de solução (isto é, podem ser processados como solução) e podem ser aplicados a uma superfície (neste caso, em um componente do artigo absorvente) em um padrão ou em uma forma desejada, cujo padrão ou forma sejam então mantidos depois que o material seque ou esfrie. Os materiais eletricamente ativos (50) devem também ter propriedades mecânicas que os tornem tolerantes a flexão e tensão que possam estar presentes no artigo absorvente (10). Eles devem também ser estáveis ao ambiente em que devem ser usados (isto é, estáveis à umidade, à luz solar, ao oxigênio etc.). A impressão pode ser realizada pelas técnicas padrão conhecidas na arte, tal como impressão a laser, impressão a jato de tinta, impressão térmica, i impressão por tela, impressão ofsete, impressão em baixo relevo e rotogravura.

Os polímeros condutores são uma classe de materiais eletricamente ativos (50) que são imprimíveis. Tais polímeros têm geralmente estruturas em que os elétrons estão deslocados pesadamente, por exemplo, através de ligações π (ligações duplas ou triplas), sistemas aromáticos ou pares solitários de elétron que são incluídos na cadeia do polímero. Os elétrons estão conseqüentemente livres para se mover ao longo da estrutura do polímero. A extensão da deslocalização determina o grau de condutividade - os polímeros que têm elétrons mal deslocalizados estarão conduzindo menos do que aqueles que têm deslocalização contínua através da estrutura inteira do polímero. Exemplos de polímeros condutores são polifenileno-vínileno (PPV), polianilina (PANI) e polipirrole (PPy). As estruturas destes polímeros são dadas abaixo.

As propriedades elétricas, mecânicas e químicas de tais polímeros podem ser ajustadas como desejado, por exemplo, por reticulação ou substituição do polímero, ou de combiná-los com outros materiais antes de imprimir. Em muitos casos, estes polímeros necessitam ser protegidos do ar e da umidade colocando uma película impressa de barreira sobre os polímeros, ou depositando os polímeros simultaneamente com uma matriz de barreira.

Uma outra classe de materiais eletricamente ativos imprimíveis (50) são suspensões de partículas. Estes materiais compreendem partículas pequenas de um material condutor elétrico (por exemplo, um metal, tal como prata ou cobre, ou de um não-metal, tal como grafita) que são suspensas era um solvente orgânico ou em um portador. As partículas fornecem ao material a condutividade desejada, enquanto o solvente orgânico ou o portador fornecem propriedades físicas requeridas (por exemplo, plasticidade, coeficiente de expansão térmica, facilidade dc aplicação, viscosidade e resistência à fratura). 0 solvente orgânico ou portador podem também contribuir para as propriedades elétricas do material eletricamente ativo. 0 solvente orgânico pode evaporar após imprimir, em cujo caso, as partículas permanecem na superfície impressa. Alternativamente, o portador orgânico endurece-se após a impressão, de modo que as partículas sejam presas dentro do portador. Exemplos da última concretização são resinas epóxi. Tais suspensões de partícula estão comercialmente disponíveis de DuPont electronics or TABY Suécia.

Os materiais eletricamente ativos imprimíveis (50} da invenção podem compreender uma mistura das suspensões de partículas acima descritas e de polímeros condutores. É possível que os materiais eletricamente ativos diferentes (50} sejam impressos em regiões ou em componentes diferentes de um artigo absorvente, dependendo do tipo de circuito elétrico que é requerido. Imprimindo repetidamente os materiais eletricamente ativos (50) (opcionalmente tendo propriedades elétricas diferentes) na mesma região ou componente, é possível construir camadas sobrepostas de material eletricamente ativo. Alternativamente, os componentes elétricos podem ser fabricados com camadas de intervenção dos componentes do artigo absorvente, de modo que uma estrutura tipo sanduíche seja criada. Isto pode ser visto na vista de corte da Figura 1. Os componentes do artigo absorvente (10) podem ser selecionados ou tratados para serem permeáveis ou resistentes ao material eletricamente ativo. Todas estas aproximações permitem que circuitos elétricos complexos sejam manufaturados.

Circuitos elétricos impressos Os meios de detecção (30) de acordo com a Invenção compreendem ura circuito elétrico (40), que é formado integralmente no dito artigo (10), dito ao menos um circuito elétrico (40) sendo fabricado de um material eletricamente ativo (30) que é impresso em um ou mais componentes do artigo absorvente (10).

Os circuitos elétricos caem em duas classes gerais - circuitos ativos, que compreendem uma fonte de energia como um componente do circuito, e circuitos passivos, que não compreendem uma fonte de energia como um de seus componentes, mas agem em resposta a uma fonte de energia aplicada externamente. A expressão "formada integralmente", significa-se que o circuito elétrico (40) é uma parte integral do artigo absorvente (10) e não pode ser removido ou desmontado sem destruir o artigo absorvente (10) ou o circuito elétrico (40) ou ambos. Em determinadas circunstâncias, o material eletricamente ativo (50) pode penetrar nos componentes do artigo absorvente (10). A Figura ia mostra um diagrama de circuito de um circuito ajustado (também chamado um circuito RLC) qual consiste em um capacítor (60) e em um indutor (70) . Haverá naturalmente uma determinada quantidade de resistência do circuito; alternativamente, resistores podem ser incluídos em paralelo ou em série com o capacitor (60) e o indutor (70) . A capacidade C de um capacitor pode ser expressa matematicamente como: onde A é a área das placas do capacitor (em m2) , d é uma distância entre as placas (em m) , €ΰ é a permissividade de espaço livre (cerca 8.8542 x 10~12 F/m) enquanto 6r é a permissividade relativa de um dielétrico incluído entre as placas do capacitor, por exemplo, o capacitor (60) inclui uma camada (8 0) de dielétrico entre suas placas (90). A celulose em produtos de papel e de algodão tem uma permissividade relativa de aproximadamente 6,5. O papel tissue (kraft) seco não impregnado tem uma permissividade relativa de cerca de 2,1. Os polímeros tais como polietileno e o polipropileno têm permissividades relativas em uma escala de substancialmente 2,2 - 2,5. (referência: Kaye & Laby, Tables of Physical and Chemical Constants, 15a edição - 1986).

Em um nível simples, a indutância L de um indutor é expressa matematicamente como: onde μο é a permeabilidade do espaço livre (4n x 10" 7 Henrys por metro), pr é a permeabilidade relativa do núcleo (sem dimensão), N é o número de voltas no indutor, A é a área secional transversal do indutor em metros quadrados e 1 é o comprimento metros. A freqüência f0 de ressonância de um circuito ajustado pode ser calculada dos valores de L, e C através de: Então, através da aplicação de um campo externo de RF, um circuito ajustado tal como aquele ilustrado na Figura la ressoa em uma freqüência ressonante natural, que pode ser ajustada com a escolha das variáveis do capacitor e do indutor listadas acima.

Em uma concretização da presente invenção, uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a frequência ressonante {fo) do circuito elétrico (40) . Há inúmeras maneiras em que isto pôde ser conseguido.

Primeiramente, o índice de umidade do artigo absorvente (10) pode influenciar a capacidade do capacitor (60). Por exemplo, um material absorvedor de água pode estar presente na camada dielétrica (80) entre as placas (90) do capacitor (60), de modo que, através da molhadela, a distância (d) aumenta, e a capacitância diminui. Alternativamente, o material absorvente de liquido (tal como o polímero superabsorvente (SAP), a celulose ou algum outro material absorvente de líquido) pode estar presente na camada dielétrica (80) entre as placas (90) do capacitor (60) . A absorção de líquido no material líquido-absorvente tem o efeito de aumentar a permissividade relativa (sr) do material absorvente de líquido (uma vez que a água tem uma permissividade relativa elevada), assim aumentando a capacidade do capacitor (60). Como uma alternativa mais adicional, uma substância solúvel em água tal como um sal inorgânico pode estar presente na camada dielétrica (80) entre as placas (90) do capacitor (60). A substância solúvel em água díssolve-se através do contato com líquido e assim a capacidade do capacitor (24) mudará, e a freqüência ressonante [fg] do circuito irá se alterar. Como uma alternativa mais adicional, uma mudança na resistência do circuito mudará a freqüência ressonante (fo) do circuito. Uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a resistência do circuito elétrico (40). Isto pode ser, por exemplo, conseguido usando materiais de polímero condutores protegidos por uma película de barreira solúvel em água (por exemplo, um material epóxi). Através da molhadela, a película dissolve-se e a água, os sais e a uréia reagirão com o material de polímero condutor, mudando a resistência do circuito e desse modo da freqüência ressonante [fo) .

Quando impresso em um componente do artigo absorvente, tal como uma folha de papel ou uma película plástica, o circuito ilustrado esquematicamente na Figura la pode estar na forma mostrada na Figura lb. A Figura lb mostra um indutor (70) que compreende uma espiral plana impressa no material eletricamente ativo (50) em um componente do artigo absorvente (10] . A espiral tem tipicamente entre 5 a 20 voltas. A espiral tem uma primeira área central (110). Uma segunda área central correspondente (120) é impressa na face oposta do componente do artigo absorvente - juntas estas duas áreas centrais (110), (120) constituem as placas do capacitor (90) que são separadas pelo componente do artigo absorvente (10) . O circuito é terminado pelo material eletricamente ativo que conecta a segunda área central (120) à extremidade externa da espiral, através do componente do artigo absorvente (10).

Uma forma alternativa para imprimir o circuito ilustrado esqueraaticamente na Figura la é mostrada na Figura lc. A Figura 1c ilustra o indutor (70) que compreende uma forma espiral plana como na figura lb. O capacitor (60) é formado pela primeira (160) e pela segunda (170) áreas que se encontram nas faces opostas do componente do artigo absorvente (10), fora da área compreendida pela espiral. Juntas, esta primeira (160) e esta segunda (170) áreas constituem as placas do capacitor (90) .

Uma maneira alternativa em que o índice de umidade do artigo absorvente (10) pode influenciar a freqüência ressonante (fo) do circuito elétrico (40) é com a destruição, a saber, desabilitação, do circuito elétrico (40) . Ou seja, uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) destrói a freqüência ressonante (fo) do circuito elétrico (40). Isto pode ser alcançado através de um circuito elétrico como ilustrado na Figura 2a. Tal circuito compreende um ponto fraco (200), que, por exemplo, compreende o material eletricamente ativo solúvel em água, ou o material eletricamente ativo que é impresso em um componente solúvel em água. Um artigo absorvente que compreende tal circuito elétrico ilustrado na Figura 2a ressoa em sua frequência ressonante através da aplicação de um campo externo de RF. Através do contato com um líquido, entretanto, o circuito elétrico (40) é fisicamente quebrado e em função do ponto fraco (200) se transformando em um circuito de alta resistência ou substancialmente aberto, o circuito elétrico (40) não ressoa então através da aplicação de um campo externo de RF. A Figura 2b mostra como o circuito elétrico (40) ilustrado esquematicamente na Figura 2a pode ser impresso. Em sua forma impressa, o circuito elétrico (40) tem essencialmente a mesma forma que mostrada na Figura 1 b, com um indutor (70) que compreende uma espiral plana e duas áreas centrais (300), (310) que constituem as placas (90) do capacitor (60). 0 circuito mostrado na Figura 2b inclui um ponto fraco (200) que é rompido através do contato com um líquido.

Em uma concretização mais adicional, o circuito elétrico (40) pode compreender um sensor (400) conectado em paralelo ou em série com o capacitor (60) e o indutor (70) . Uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a condutância de uma corrente através do sensor (400) . Um diagrama de circuito que ilustra o uso de um sensor (400) é mostrado na Figura 3a.

Os sensores impressos (400) podem tomar inúmeras formas. Uma possibilidade é imprimir o sensor (400) em uma estrutura de sanduíche similar àquelas descritas para os capacitores (24) acima. Esta construção requer duas camadas de material eletricamente ativo (50) separadas por um material dielétrico. Alternativamente, o sensor pode ter uma construção intercalada, em que o material eletricamente ativo (50) é impresso como um par de formas de "forquilha" em que as projeções das forquilhas estão intercaladas, mas sem contato elétrico entre as projeções. Esta disposição é vantajosa, porque pode ser impressa em uma camada, o que a torna menos cara de imprimir do que camadas múltiplas. Então, em uma concretização da presente invenção, o meio de detecção de umidade (30) é impresso em um componente do artigo absorvente (10) que se encontra junto à superfície interna de uma folha traseira (14) do artigo absorvente (10) .

Os princípios envolvidos no sensor (400) são similares àqueles envolvidos no capacitor (60). Através do contato com liquido, a permissividade do sensor (400) muda. Isto pode ser conseguido pelas dimensões físicas ou pela permissividade relativa do sensor (400) mudando através do contato com líquido. Em conseqüência, a freqüência ressonante (fo) do circuito ajustado muda. A Figura 4 mostra um diagrama de circuito de um circuito elétrico mais avançado, indicado geralmente por (500), que pode fazer o meio de detecção de umidade (30). Um circuito principal compreende um primeiro indutor (70a), um primeiro capacitor (60a) e um sensor (400) conectado em paralelo com um diodo (410) situado em série com o primeiro indutor (70a). 0 sensor (400) é conectado em paralelo através de um transistor (420) com um circuito menor que é em si um circuito ajustado que compreende um segundo indutor (70b) e um segundo capacitor (60b). 0 transistor (420) é conectado ainda através de um resistor diagonal de resistência elevada (430) e um terceiro indutor (70c). A operação do circuito elétrico mais avançado (500) será descrita agora. Na operação, o circuito (500) é sujeitado a um campo magnético alternado em um primeira freqüéncia (fj) : a primeira freqüência está beneficamente em uma faixa de 10kHz a 100kHz. O primeiro indutor (70a) é arranjado para incluir voltas suficientes e ter área (A) suficiente de modo que um sinal induzido através do primeiro indutor (70a) tenha uma amplitude na ordem de alguns volts. 0 diodo (410) é operável para retificar o sinal para gerar um potencial de suprimento de trabalho em operação através do primeiro capacitor (60a).

Quando o sensor (400) está seco (isto é, um evento de excreção não ocorreu ainda), o transistor (420) do tipo NPN ou do tipo MOS é desviado a um estado não condutor em função do resistor diagonal (430); em tal estado não condutor, o transistor (420) é impedido de oscilar.

Quando um evento de excreção ocorre, o sensor (400) torna-se condutor, fazendo com que o transistor (420) seja inclinado para uma parte ativa de sua característica: em conseqüência, ocorre alimentação positiva entre o segundo e o terceiro indutores (70b), (70c) que faz com que o transistor (25) oscile em uma freqüência (f2) definida pelo segundo indutor (70b) e pelo segundo capacitor (60b). Opcionalmente, a segunda freqüência (f?) é substancialmente ao menos uma ordem de valor maior do que a freqüência (fj) do campo magnético excitante aplicado. A Figura 5 ilustra como o circuito elétrico (500) da Figura 4 pode ser impresso em um artigo absorvente (10). O primeiro indutor (70a) compreende um número relativamente grande de bobinas (por exemplo, 50 a 500), e pode ser impresso junto com o primeiro capacitor (60a) da mesma maneira que os circuitos ilustrados nas Figuras 1 a 3. O sensor (400) pode ser impresso da mesma maneira que ilustrado na Figura 3. O diodo (410) pode ser impresso colocando camadas múltiplas de material eletricamente ativo com propriedades elétricas selecionadas para construir as junções p-n requeridas. Similarmente, camadas de material eletricamente ativo com propriedades elétricas diferentes podem ser usados para construir o transistor (420), em MOS ou em execução bipolar. Recentemente dispositivos de transistor todo-impressos com mobilidades tão elevadas quanto 0,1 a 0,2 cm2/V“S e de razões ligar-desligar tão elevadas quanto 104 foram relatados (Universidade de Berkeley, Califórnia). Primeiramente, um eletrodo de porta é impresso em uma carcaça usando nanocristais de ouro. Isto é seguido pelo recozimento em baixa temperatura, e então o polímero dielétrico é depositado através de impressão por jato de tinta. Os contatos de fonte/dreno são impressos então, outra vez usando nanocristais de ouro.

Os segundo e terceiro indutores (70c), (70c) compreendem menos bobinas do que o primeiro indutor (por exemplo, 5 a 20 bobinas) e podem ser impressos junto com o segundo capacitor (60b) da mesma maneira que os circuitos ilustrados nas Figuras 1 a 3. É desejável que o primeiro indutor (70a) esteja distante do segundo e terceiro indutores (70b), (70c), de modo que o acoplamento entre o primeiro indutor (70a) e o segundo e terceiro indutores (70b), (70c) seja minimizado. Por exemplo, o primeiro indutor (70a) poder ficar situado na parte traseira do artigo absorvente (10), enquanto o segundo e terceiro indutores (70b), (70c) ficam situados na parte dianteira do artigo absorvente (10). Apropriadamente, o sensor (400) é impresso na região de gancho do artigo absorvente (10), que é a área em que a molhadela é mais fácil de detectar. A radiação de alta freqüência na frequência (f2) pode ser detectada em um dispositivo de detecção externo (por exemplo, unidade (700) de transponder) que seja seletivamente responsivo à radiação emitida do artigo (10) na freqüência (f2) .

Como uma alternativa aos meios de detecção de umidade passivos (30) descritos acima que, o meio de detecção de umidade (30) pode ser ativo, isto é, compreender uma fonte de energia. Embora tais meios ativos de detecção de umidade (30) sejam mais complicados, podem fornecer uma funcionalidade muito mais ampla do que os meios de detecção de umidade passivos (18). Um circuito elétrico impresso (40) pode ser dividido em cinco porções principais. Essas são baterias impressas, antenas impressas, circuitos de memória impressos, circuitos de lógica impressos e sensores impressos. Os componentes mais essenciais são baterias impressas, antenas impressas e sensores impressos.

As baterias impressas compreendem um eletrólito imprensado entre dois elétrodos. Em baterías impressas, o eletrólito está geralmente na forma de um gel que é selado para evitar o vazamento. Os eletrólitos apropriados são eletrólitos de carbono-zinco ou dióxido de zinco-manganês. Uma estrutura possível para uma bateria impressa é alternar camadas de cátodo baseado em dióxido de zinco e manganês e camadas de ânodo. Baterias impressas podem ter uma espessura que esteja geralmente entre 0,5 e lmm, e, em forma circular, com um diâmetro que esteja entre 25 e 50mm. Tensões típicas de saída são de 1,5V; as mesmas de baterias convencionais. Elas são manufaturadas por processos e equipamentos convencionais de impressão, secagem e laminação. As baterias impressas estão comercialmente disponíveis, por exemplo, de PowerPaper Ltd. de Israel ou de Battery Technology (TBT) lnc., dos EUA. A própria bateria pode funcionar como um sensor. As baterias impressas podem ser feitas de tal maneira que são inativas até contatadas por um líquido. Através da ativação (molhadela), a bateria emite uma corrente a um circuito incluindo uma ou mais antenas. Isto gera um sinal de RF. Tais baterias excluem a necessidade de um sensor separado, e são estáveis durante armazenamento.

As antenas estão disponíveis como antenas impressas, inserções ou etiquetas completas. As antenas são impressas geralmente com suspensões baseadas em partículas de prata, tais como aquelas descritas acima, que são compatíveis com componentes de papel e de polímero de um artigo absorvente. Tais antenas podem fornecer desempenho equivalente às antenas tradicionais de cobre ou de alumínio. Um exemplo de uma antena impressa comercialmente disponível é FleX Wing produzida por Precisia LLP.

Os meios de detecção de umidade ativos (30) podem ser projetados assegurar vida longa de batería, por exemplo, pulsando a energia fornecida pela batería, ou usando a bateria somente para acionar a memória e usando meios de detecção de umidade passivos (30) para gerar um sinal de RF. O circuito de lógica impresso pode ser usado para monitorar o sensor impresso em dados intervalos de tempo e guardar o resultado na memória impressa. Adicionalmente, se os meios ativos de detecção de umidade (30) compreenderem mais de um sensor impresso em posições diferentes do artigo absorvente (10), o circuito de lógica pode ser usado para comparar os sinais dos sensores e recolher dados da natureza, da extensão e da posição da umidade no artigo absorvente (10). Particularmente de interesse são meios de detecção de umidade (30) que fornecem uma medida quantitativa da condição de um artigo absorvente, melhor que uma simples medida de ligar/desligar. Os circuitos de memória impressos podem ser usados para manter um registro da condição do artigo absorvente (10). Preferivelmente, a memória não requer fonte de alimentação constante.

Os artigos absorventes (10) da presente invenção são usados em combinação com uma unidade (700) de RF transmíssora/receptora (transponder) (Fig. 6) . A unidade (700) de transponder compreende uma bobina de indutor que gera um campo de RF; uma antena que cetecta um sinal de RF gerado por um circuito elétrico (40); meios de indicação tais como um ou mais sonorizadores audíveis, luzes de indicação, tela de exposição, etc.; uma fonte de energia (por exemplo, baterias) e circuitos para controlar a bobina do indutor, a antena e os meios de indicação. Os meios de indicação podem ser um alto-falante que gera um sinal audível ou um diodo emissor de luz que se ilumina quando o artigo absorvente (10) necessita ser trocado. Alternativamente, a condição de um artigo absorvente (10) pode ser indicada em uma tela de exposição que forma parte da unidade (700) de transponder. A unidade (700) de transponder é preferivelmente um dispositivo portátil, de modo que a condição do artigo absorvente (10) de um usuário possa ser determinada facilmente e rapidamente sem perturbar o usuário. A unidade (700) de transponder gera um campo de RF que corresponde à freqüêr.cia ressonante do circuito elétrico (40). 0 circuito elétrico (40) ressoa, e o sinal de RF produzido assim pode ser detectado pela unidade (700) de transponder. O sinal de RF gerado pelo circuito elétrico (40) está opcionalmente favoravelmente na região de 10 a lQQkHz. A fim de poder detectar mesmo os sinais fracos de RF gerados pelo circuito elétrico (40), é vantajoso que o campo de RF gerado pela unidade de transponder seja pulsado, de modo que nenhum sinal fraco de RF gerado pelo circuito elétrico (40) seja obscurecido pelo campo de RF gerado pela unidade (700) de transponder. O circuito elétrico (40) continuará a ressoar para um instante depois que o campo de RF gerado pela unidade (700) de transponder é interrompido, de modo que os sinais fracos de RF possam ser detectados na unidade (700) . Pode ser vantajoso que a unidade (700) de transponder inclua um ponto inicial, abaixo do qual um sinal de RF gerado pelo circuito elétrico (40) não ative os meios de indicação. Isto fornecerá vantagens que um artigo absorvente (10) não necessita ser trocado após cada evento de excreção, mas preferivelmente quanto o cuidador puder esperar até que um determinado nivel de umidade seja alcançado. A unidade (700) de transponder pode ser arranjada para fazer a varredura de uma escala de freqüências. Desta maneira, os pequenos desvios na freqüência ressonante do circuito elétrico (40) podem ser acomodados. Adicionalmente, fazendo a varredura de uma escala de freqüências, a progressão de um circuito elétrico (40) de uma freqüência ressonante inicial a uma freqüência ressonante final pode ser vista, o que permite também que o cuidador espere até que um determinado nível de umidade seja alcançado antes de trocar o artigo absorvente.

Opcionalmente, a unidade (700) de transponder compreende uma unidade de memória, em que os dados a respeito do número de vezes que um artigo absorvente é trocado pode ser armazenado. Esta informação pode ser enviada a um computador e então ser usada por cuidadores para determinar estatísticas ou fazer previsões para o consumo futuro de artigos absorventes. Além disso, se um circuito elétrico particular (40) fornecer uma freqüência ressonante particular que possa ser correlacionada com um usuário particular, os dados de usuário específicos podem ser recolhidos. 0 meio de detecção de umidade (30) da invenção pode compreender uma pluralidade de sensores (400) situados era regiões mutuamente diferentes do artigo absorvente (10) . Desta maneira, a natureza, a extensão e a posição da umidade no artigo absorvente (10) podem ser monitoradas. Prefere-se que os sensores (400) fiquem situados na região de gancho do artigo absorvente (10) , onde a umidade é mais provável de ser detectada. Adicionalmente ou alternativamente, o artigo absorvente (10) pode compreender uma pluralidade de meios de detecção de umidade (30) situados em regiões mutuamente diferentes do artigo absorvente (10) . Se o meio de detecção de umidade (30) for do tipo "curto-circuito" {como mostrado e descrito na Figura 2A-2B), fica preferivelmente na região de gancho do artigo absorvente, onde a umidade é mais provavelmente detectada. Se, entretanto, o meio de detecção de umidade (30) não for deste tipo (por exemplo, se for sensível a umidade) é vantajoso que ele não fique situado na porção de gancho de modo que não fique saturado imediatamente através da excreção ao artigo absorvente (10). A presente invenção não deve ser limitada pela descrição e pelas concretizações acima, mas antes pelas reivindicações anexas. Em particular, as características que são mostradas em relação a uma concretização podem ser combinadas com ou substituídas por características de uma ou de outras concretizações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Artigo absorvente (10) compreendendo ao menos um meio de detecção de umidade (30), em que ao menos um dito meio de detecção de umidade (30) compreende ao menos um circuito elétrico (40), dito ao menos um circuito elétrico (40) sendo formado integralmente no dito artigo (10), dito ao menos um circuito elétrico (40) sendo fabricado de um material eletricamente ativo (50) que é impresso em um ou mais componentes do artigo absorvente (10), caracterizado pelo fato de que o meio de detecção de umidade (30) é ativo, isto é, compreende uma fonte de energia.

2. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito elétrico (40) compreende um capacitor (60) e um indutor (70) conectados em paralelo ou em série, onde uma mudança no indice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a freqüência ressonante do circuito elétrico (40).

3. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma mudança no indice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a capacitância do capacitor (60) .

4. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o capacitor (60) compreende material absorvente de liquido (80) incluido entre as placas (90) do capacitor (60).

5. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o capacitor (60) compreende uma substância solúvel em água (80) incluida entre as placas (90) do capacitor (60).

6. Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a resistência do circuito elétrico (40).

7. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) destrói a freqüência ressonante do circuito elétrico (40) .

8. Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o circuito elétrico (40) compreende ainda um sensor (400) conectado em paralelo ou em série com o capacitor (60) e o indutor (70), onde uma mudança no índice de umidade do artigo absorvente (10) influencia a condutância de uma corrente através do sensor (400).

9. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de detecção de umidade (30) compreendem ao menos um componente impresso selecionado do grupo que compreende uma bateria impressa, uma antena impressa, um circuito de memória impresso, um circuito de lógica impresso e um sensor impresso.

10. Artigo absorvente de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o ao menos um componente impresso é selecionado do grupo que compreende: uma bateria impressa, uma antena impressa e um sensor impresso.

11. Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que meios de detecção de umidade (30) compreendem uma pluralidade de sensores (400) situados em regiões mutuamente diferentes do artigo absorvente (10) .

12 Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o artigo absorvente (10) compreende uma pluralidade de meios de detecção de umidade (30) situados em regiões mutuamente diferentes do artigo absorvente (10).

13 Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os meios de detecção de umidade (30) são impressos em um componente do artigo absorvente (10) que se encontra junto à superfície interna de uma folha traseira (14) do artigo absorvente (10).

14 Artigo absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o meio de detecção de umidade (30) fornece uma medida quantitativa da condição de um artigo absorvente (10).