CN103561705A - 包括防窒息结构的传感器系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测吸收制品的性能或吸收制品内的性能的传感器系统可包括吸收制品和传感器。吸收制品可包括面向衣服层和吸收组件。传感器可设置在吸收制品中或吸收制品上。传感器可为能够与吸收制品分离。传感器的一部分可具有第一尺寸和第二尺寸，其中第一尺寸为至少1英寸，并且第二尺寸为至少2英寸。传感器可被构造成感测吸收制品内状况的变化。
Description
技术领域
一般来讲，本公开的实施例涉及与吸收制品一起使用的传感器。具体地，本公开的实施例涉及被设计成降低意外窒息可能性的传感器。
背景技术
本领域公开了许多不同类型的传感器，它们与吸收制品成一整体（例如，放置在面向衣服层的内部或固定到面向衣服层的内表面或外表面）。具有内部传感器的设计的问题之一是，大多数均为丢弃式传感器，即传感器为设置在吸收制品内的单次使用的设计，这主要是因为再利用被粪便和尿液污染过的传感器是不可取的。鉴于需要向每个吸收制品例如尿布中并入传感器，这种做法可能成本很昂贵。此外，依赖于电路作为产品内部上的指示装置的产品也可能使穿着者暴露于低电压电流。
作为另外一种选择，传感器可放置在面向衣服层的外部，但仍然与吸收制品成一整体。固定到面向衣服层的外表面的传感器的问题之一是产生如下装置，所述装置用于适当地定位传感器并随后保持或将传感器附接到面向衣服层。
固定到面向衣服层的外表面的传感器的另一个问题是，传感器可能带来意外窒息的可能性。这也是被设计成可重复使用的传感器的一个难题：是设置在吸收制品的内部还是由于它们具有可移除的/可重复使用的性质而设置在外部。
本公开的一个目的是克服上述难题。尤其是，本公开的一个目的是将传感器定位在吸收制品中或吸收制品上，定位在内部或外部，或定位在辅助制品上，使得产生窒息危险的可能性大大减小。本发明的另一个目的是设定传感器的大小和/或形状以减小产生窒息危险的可能性。
附图说明
图1A示出了根据本公开的实施例的裤型吸收制品，其在前部中具有传感器。
图1B示出了根据本公开的实施例的裤型吸收制品，其在后部中具有传感器。
图1C示出了根据本公开的实施例的裤型吸收制品，其具有多个传感器。
图2A示出了根据本公开的实施例的可在前部扣紧的吸收制品，其在前部中具有传感器。
图2B示出了根据本公开的实施例的可在前部扣紧的吸收制品，其在后部中具有传感器。
图2C示出了根据本公开的实施例的可在前部扣紧的吸收制品，其具有多个传感器。
图3示出了根据本公开的实施例的吸收制品的一部分，所述部分包括具有第一感测区域和第二感测区域的传感器。
图4示出了根据本公开的实施例的裤型吸收制品，其具有多个传感器。
图5A-C示出了根据本公开的实施例的电感型传感器。
图6A-D示出了根据本公开的实施例的电容型传感器。
图7A-C示出了根据本公开的实施例的超声型传感器。
具体实施方式
本公开的实施例示出了包括各种传感器的各种吸收制品和/或包括各种传感器的辅助制品，所述传感器可用于各种吸收制品以制成传感器系统。此外，如上所述，本公开的传感器定位在制品上或制品中，和/或被设计成防止或降低窒息风险。
吸收制品
所述吸收制品可为供个人穿着的吸收制品，包括但不限于尿布、训练裤、女性卫生制品、失禁产品、医用衣服、外科衬垫和绷带、其它个人护理或保健衣服等。用于构造吸收制品诸如尿布和裤的各种材料和方法公开于美国公布号2011-0041999、2010-0228211、2008-0208155和2009-0312734中。
传感器可与吸收制品分离或与吸收制品成一整体。吸收制品可包括能够感测与身体流出物诸如尿液和/或粪便排泄物的侵袭相关联的吸收制品的各种方面的传感器（例如，传感器可感测温度变化、湿度、氨或脲的存在、流出物（尿液和粪便）的各种蒸气组分、穿过吸收制品的面向衣服层的湿气透过情况的变化、面向衣服层的半透明度的变化、透过面向衣服层的颜色变化等）。另外，传感器还可感测尿液的组分，诸如氨或脲和/或由于这些组分与吸收制品反应而产生的副产物。传感器可感测当尿液与吸收制品的其它组分（例如，粘接剂、agm等）混合时所产生的副产物。被感测的组分或副产物可按可穿过面向衣服层的蒸气形式存在。也可能期望在尿布中放置反应物，当与尿液混合时，所述反应物改变状态（例如颜色、温度等）或产生可测量的副产物。传感器也可感测pH、压力、气味的变化、气体、血液、化学标记物或生物标记物或它们的组合的存在。
传感器可用钩-环扣件、粘接剂、热粘合剂、配合扣件比如搭锁或钮扣可移除地与吸收制品整合，或可设置在构建到吸收制品中的口袋、凹槽或空隙空间中，或它们的组合。这些整合装置中有许多使得能够从吸收制品上移除传感器和/或将传感器附接到吸收制品。吸收制品还可包括目的在于适当地定位传感器的图形。这些图形可显现为传感器的轮廓，可象征目标，可为与制品的周围区域不同的颜色，可表述“将传感器放在此处”，可对应于源自手册的使用说明，或可为这些做法中的一种或多种的组合。
关于口袋，可能期望用面向穿着者层或面向衣服层形成口袋或邻近于面向穿着者层或面向衣服层形成口袋。在一些实施例中，口袋可通过将附加材料（例如，非织造条）接合到面向衣服层的内表面或外表面来形成。当接合到面向衣服层的内表面时，可能期望将该片材的开口边缘（旨在成为口袋开口）定位成共边于或邻近于腰部开口的边缘，使得无需在面向衣服层中制备切口以便将传感器插入到口袋开口中。
当接合到面向衣服层的外表面时，该片材的非开口边缘可永久性地接合，而开口边缘（旨在成为口袋开口）可重复扣紧地接合到面向衣服层。
图1A-2C示出了可接受的吸收制品，它们各自具有一个或多个传感器。为清楚起见，图1A-2C未示出传感器或吸收制品的所有细节。图1A-2C中的每个传感器和/或吸收制品可为本公开的任何实施例。
图1A示出了被成型以供穿着的裤型吸收制品100A的前部101和侧部103的外部透视图。裤型吸收制品100A可包括腰部开口107、腿部开口108、有时候称作面向衣服层的由面向衣服层150A形成的外表面（面向衣服）106、和有时候称作面向穿着者层的由面向穿着者层152A形成的内表面（面向穿着者）109。吸收制品100A可包括设置在前部101中的纵向走向的传感器131。
面向穿着者层152A可为一种或多种材料的层，所述层形成所述可在前部扣紧的可穿着吸收制品的内部的至少一部分，并且当吸收制品100A被穿着者穿着时面向穿着者。在图1A中，面向穿着者层152A的一部分被示出为断开的，以便示出面向衣服层150A。面向穿着者层有时候称作顶片。面向穿着者层152A被构造成液体可透过的，使得由吸收制品100A所接收的体液能够穿过面向穿着者层152A而到达吸收材料154A。在各种实施例中，面向穿着者层可包括非织造材料和/或其它材料，只要这些材料在面向穿着者层的全部或一部分上为液体可透过的即可。
吸收材料154A可在吸收制品100A的至少一部分中设置在面向穿着者层152A的下面和面向衣服层150A的上面。在一些实施例中，吸收制品的吸收材料为被称为吸收芯的结构体的一部分。吸收材料154A可被构造成可吸收液体的，使得吸收材料154A能够吸收由吸收制品100A所接收的体液。在各种实施例中，吸收材料可包括纤维素纤维（例如，木浆纤维）、其它天然纤维、合成纤维、机织或非织造片材、稀松布网材或其它稳定化结构、超吸收材料、泡沫、粘合剂材料、粘接剂、表面活性剂、选择的疏水性材料、颜料、洗剂、气味控制剂等、以及它们的组合。吸收结构可包括一个或多个储存层和一个或多个涌流管理层。一对容纳翼片、弹性化腿箍可形成吸收组件的内表面的一部分，以用于抑制身体流出物的侧向流动。
面向衣服层150A可为由一种或多种材料形成的层，所述材料形成可在前部扣紧的可穿着吸收制品的外部的至少一部分，并且当吸收制品100A被穿着者穿着时可面向穿着者的衣服。面向衣服层有时候称作底片。面向衣服层150A可被构造成为液体不可透过的，使得由吸收制品100A所接收的体液不能够穿过面向衣服层150A。在各种实施例中，面向衣服层可包括无孔膜、多孔膜、机织材料、非织造纤维材料或它们的组合。外覆盖件也可为可拉伸的、可延展的，并且在一些实施例中其可为可弹性延展的或弹性体的。面向衣服层150A也可为蒸气可透过的但液体不可透过的。
在整个本公开中，对裤型吸收制品的指称可涉及可在侧部扣紧的实施例或不具有扣件的实施例。对裤型吸收制品的指称是指具有预成型的腰部开口和/或腿部开口的制品。因此，如本领域的普通技术人员将会理解的那样，被描述为裤型的本公开的吸收制品的每个实施例均可以这些方式中的任何方式来构造。
图1B示出了被成型以供穿着的裤型吸收制品100B的侧部103和后部105的外部透视图。裤型吸收制品100B可包括腰部开口107和腿部开口108。吸收制品100B可包括后部105中的纵向走向的传感器135。
图1C示出了平坦展开的裤型吸收制品100C的外部平面图。吸收制品100C可包括由侧向中心线116隔开的前部101和后部105。
在图1C中，纵向中心线113和侧向中心线116提供用于指称吸收制品100C的相对位置的参考线。当第一位置112比第二位置111更靠近纵向中心线113时，可认为第一位置112在第二位置111的侧向内侧。相似地，可认为第二位置111在第一位置112的侧向外侧。当第三位置115比第四位置114更靠近侧向中心线116时，可认为第三位置115在第四位置114的纵向内侧。同样，可认为第四位置114在第三位置115的纵向外侧。
对内侧位置的指称（无侧向或纵向限制）是指吸收制品100C的位置，所述位置在另一个位置的侧向内侧和/或纵向内侧。以相同的方式，对外侧位置的指称（无侧向或纵向限制）是指吸收制品100C的位置，所述位置在另一个位置的侧向外侧和/或纵向外侧。
内侧和外侧也可参照吸收制品的中心来理解。纵向中心线113和侧向中心线116在吸收制品100C的中心119处相交。当一个位置比另一个位置更靠近中心119时，可认为所述一个位置在另一个位置的内侧。所述一个位置可在横向内侧或纵向内侧、或横向且纵向内侧。可认为另一个位置在所述一个位置的外侧。另一个位置可在横向外侧或纵向外侧、或横向且纵向外侧。
图1C包括箭头，所述箭头指示侧向外侧111相对于112的相对方向，侧向内侧112相对于111的相对方向，纵向外侧114相对于115的相对方向、以及纵向内侧115相对于114的相对方向，它们均相关于吸收制品100C。在整个本公开，对纵向尺寸、测量、线或方向的指称是指基本上或完全平行于纵向中心线113的尺寸、测量、线或方向，并且对侧向尺寸、测量、线或方向的指称是指基本上或完全平行于侧向中心线116的尺寸、测量、线或方向。在整个本公开中，用于描述如上所述相对位置的术语被用于吸收制品。如本领域的普通技术人员将会理解的那样，该术语也可类似地应用于各种其他吸收制品。
吸收制品100C可包括处在各种示例性位置和取向的许多传感器。吸收制品100C可包括纵向走向的传感器诸如传感器131和135，它们沿纵向中心线113处在前部101和/或后部105中。前部101和/或后部105可包括至少一个成角度的传感器诸如传感器132,134,136和138，它们在纵向中心线113和侧向中心线116之间取向成一角度。吸收制品100C可沿侧向中心线116包括一个或多个侧向走向的传感器诸如传感器133和137。
在吸收制品100C中，传感器可取向成基本上从中心119径向伸出。然而，除了图1C所示的位置和取向以外，本公开的传感器还能够相对于吸收制品设置在各种替换位置和取向。例如，传感器能够设置在裤型吸收制品中的相对于吸收制品穿着者的小便点的位置。
图2A示出了被成型以供穿着的可在前部扣紧的吸收制品200A的前部201和侧部203的外部透视图。可在前部扣紧的吸收制品200A可包括腰部开口207和腿部开口208。吸收制品200A可包括设置在前部201中的纵向走向的传感器231。
尽管本公开涉及可在前部扣紧的吸收制品，但本公开也设想到吸收制品的可供选择的实施例，其中吸收制品为可在后部扣紧的。因此，被描述为可在前部扣紧的本公开的吸收制品的每个实施例也能够被构造成可在后部扣紧的。
图2B示出了被成型以供穿着的可在前部扣紧的吸收制品200B的侧部203和后部205的外部透视图。可在前部扣紧的吸收制品200B可包括腰部开口207和腿部开口208。吸收制品200B可包括后部205中的纵向走向的传感器235。
图2C示出了平坦展开的可在前部扣紧的吸收制品200C的外部平面图。吸收制品200C可包括前部201、后部205、纵向中心线213、和侧向中心线216、外表面206、和内（面向穿着者）表面209。
吸收制品200C可包括处在各种示例性位置和取向的许多传感器。吸收制品200C可包括纵向走向的传感器诸如传感器231和235，它们沿纵向中心线213处在前部201和/或后部205中。前部201和/或后部205可包括成角度的传感器诸如传感器232,234,236和238，它们在纵向中心线213和侧向中心线216之间取向成一角度。吸收制品200C可沿侧向中心线216包括侧向走向的传感器诸如传感器233和237。
在吸收制品200C中，传感器可取向成基本上从中心219径向伸出。然而，除了图2C所示的位置和取向以外，本公开的传感器还能够在吸收制品中设置在各种替换位置和取向。例如，传感器能够设置在可在前部扣紧的吸收制品中的相对于制品穿着者的小便点的位置。
图3示出了平坦展开的吸收制品300的一部分308的外部平面图。在各种实施例中，吸收制品300可为如下吸收制品，诸如裤型吸收制品或可在前部扣紧的吸收制品。在图3中，部分308的一些外部边缘为虚线，这是由于部分308被示出为与吸收制品300的其余部分相分离。为参考起见，图3示出了吸收制品300的中心319和箭头，所述箭头指示吸收制品300的外侧317和内侧318的相对方向。
吸收制品300的部分308可包括传感器320。传感器320可设置成偏离中心319。在各种实施例中，传感器的一个或多个部件能够设置成靠近、位于、或重叠吸收制品的中心。例如，单一感测区域可从吸收制品的前部经过吸收制品的中心延伸至吸收制品的后部。在这种实施例中，可认为沿感测区域的最远内侧点是两个传感器的内侧端部。
传感器320可包括内侧端部322和外侧端部323。传感器320具有沿传感器320从内侧端部322测量至外侧端部323的总体传感器长度321。传感器320可具有大致细长且大致矩形的总体形状。传感器320可沿整个总体传感器长度321具有大致均匀的宽度。可能期望传感器或传感器的一部分具有小于约1000N/m，600N/m，或400N/m的抗弯刚度（如通过ASTMD790-03测定）以避免其刺激穿着者。作为另外一种选择或除此之外，还可能期望设计传感器或传感器的一部分使其具有小于2.0E+09，1.0E+08，或1.0E+06的弯曲模量（N/m2）。
在各种实施例中，传感器可具有大约细长的总体形状。在一些实施例中，传感器的全部或一部分可为直的、弯曲的、成角度的、分段的、或任何规则或不规则的几何形状（诸如圆形、正方形、矩形、三角形、梯形、八边形、六边形、星形、半圆形、四分之一圆形、半椭圆形、四分之一椭圆形、放射状等）、可识别的图像（诸如字母、数字、词语、字符、动物的脸、人脸等）、或另一种可识别的图像（诸如植物、汽车等）、另一种形状、或任何这些形状的组合。此外，在各种实施例中，指示器在其长度的全部或一部分上可具有变化的宽度。
传感器320可包括一个或多个感测区域，例如第一感测区域340和第二感测区域360。在各种实施例中，传感器可包括三个或更多个感测区域。
第一感测区域340可包括第一区域内侧端部342、第一区域外侧端部343、和沿第一感测区域340从第一区域内侧端部342测量至第一区域外侧端部343的第一区域总体长度341。第一感测区域340可具有大致细长且大致矩形的总体形状。第一感测区域340可沿整个第一区域总体长度341具有大致均匀的宽度。然而，在一些实施例中，感测区域可在其长度的全部或一部分上具有各种形状和各种宽度，如上文结合传感器所述。
除了第一感测区域340以外，传感器320还可包括第二感测区域360。在图3的实施例中，第二感测区域360在第一感测区域340的外侧317。第二感测区域360可包括第二区域内侧端部362、第二区域外侧端部363、和沿第二感测区域360从第二区域内侧端部362测量至第二区域外侧端部363的第二区域总体长度361。在图3的实施例中，第二区域总体长度361小于第一区域总体长度341。在一些实施例中，第二区域总体长度可等于第一区域总体长度或大于第一区域总体长度。
第二感测区域360可具有大致细长且大致矩形的总体形状。第二视觉填充度感测区域360可沿整个第二区域总体长度361具有大致均匀的宽度。
辅助制品结构
一个或多个传感器可用于辅助制品。辅助制品可为耐用的、可洗涤的、可重复使用的衣服，其被设计成套置在吸收制品上。辅助制品可由各种材料制成，包括人造丝、尼龙、聚酯、各种聚烯烃、斯潘德克斯弹性纤维、棉花、羊毛、亚麻、或它们的组合。
辅助制品可在其层中的两个之间包括传感器。口袋可形成于辅助制品的内表面或外表面中或其上。可形成透过辅助制品的这些层中的一个或多个的窗口以提供传感器和吸收制品之间的更好的连通。
传感器可与辅助制品分离或与其成一整体。整体的实施例可包括能够洗涤的传感器。
传感器可用钩-环扣件、粘接剂、热粘合剂、配合扣件比如搭锁或钮扣可移除地与辅助制品整合，或可设置在构建到辅助制品中的口袋、凹槽或空隙空间中，或它们的组合。这些整合装置中有许多使得能够从辅助制品上移除传感器和/或将传感器附接到辅助制品。辅助制品可被设计成容纳吸收制品例如插件。可能期望的此类辅助制品基础结构的例子公开于美国专利号7,670,324以及美国公布号2010-0179500、2010-0179496、2010-0179501、2010-0179502、和2010-0179499中。
辅助制品可为裤状衣服的形式例如儿童内衣。传感器可适于与其它形式的儿童衣服例如牛仔裤、短裤、工装裤等协作工作。例如，传感器可为熨贴套件的一部分，使得传感器可被熨贴到一条常规内衣裤或女性内裤上。作为另外一种选择，该套件可包括补片（或多个补片），所述补片能够被熨贴或换句话讲附着到内衣使得传感器能够可移除地附接到所述补片。在该实施例中，传感器可从衣服至衣服转移使用。
上文所公开的用于吸收制品的传感器布置和/或图案也能够适用于辅助制品。
在整个本公开，对裤型辅助制品的指称可涉及可在侧部扣紧的实施例或不具有扣件的实施例。对裤型辅助制品的指称是指具有预成型的腰部开口和/或腿部开口的制品。因此，如本领域的普通技术人员将会理解的那样，被描述为裤型的本公开的辅助制品的每个实施例均能够以这些方式中的任何方式来构造。
辅助制品也可按可在前部扣紧的辅助制品的形式存在。尽管本公开涉及可在前部扣紧的辅助制品，但本公开也设想到吸收制品的可供选择的实施例，如本文所述，其中辅助制品为可在后部扣紧的。因此，被描述为可在前部扣紧的本公开的吸收制品的每个实施例也能够被构造成可在后部扣紧的。
辅助制品（不论是可在前部扣紧的或可在后部扣紧的还是裤型的）可包括可拉伸材料、可延展材料、可弹性延展材料或它们的组合，所述材料设置在或邻近腰部开口和腿部开口以在使用中提供穿用和身体适形贴合性所需的延伸。在前部扣紧的辅助制品还可包括总体可拉伸的、可延展的或可弹性延展的层形成，其提供辅助制品对吸收制品的紧密的贴合性。
传感器结构
如本专利申请所用，术语“传感器”（例如，435）不仅是指负责检测刺激和对此类检测发出信号（经由脉冲）的元件（例如，470,471和472），而且也包括围绕一个或多个此类元件的外壳或载体层或基底（例如，473）。“传感器”可包括具有多个元件（例如，470,471和472）的载体层（例如，473），所述元件能够检测一种或多种刺激；并且所述多个元件还可产生能够检测一种或多种刺激的多个位置。本公开的传感器可形成传感器系统的一部分，所述传感器系统能够监测尿液和/或粪便的侵袭。该系统可呈现多种构型，所述多种构型由其中检测到尿液和/或粪便的存在的装置确定。在检测到尿液和/或粪便之后，该系统可通过生成通知来告知护理者和/或儿童。所述通知可为听觉信号、嗅觉信号、触觉信号或视觉信号。应当理解，该系统可包括用于发送无线信号给远程接收器的装置，所述接收器可继而导致听觉信号、视觉信号、触觉信号或其它感觉信号和/或它们的组合。
独立于主要的一次性吸收制品制造传感器使得能够利用更昂贵的组件并且递送更复杂的传感器技术。例如，内部传感器和/或作为吸收制品的一部分的传感器可能需要内置电源，所述电源需要维持经过其所并入到其中的吸收制品的储存、货架存放期和使用期。更不用说整合的传感器可能带来显著的成本。为了抵销成本，可利用更简单的传感器，但此类廉价传感器的功能和可靠性将受到影响。设置在吸收制品外部的独立式传感器不具有这些限制，并且可包括用于替换所述电源的装置或可为可再充电的装置。
传感器可为可洗涤的，并且因此产生于能够耐受大于约185℉，或大于约200℉的温度的防水壳体或涂层中。
可使用各种传感器，包括电感式传感器、电容式传感器、超声式传感器、光学传感器、水分传感器、湿度传感器、化学传感器、温度传感器、电磁传感器以及它们的组合。
传感器大小/尺寸
不论是将传感器用于吸收制品（例如，使得其接合到面向衣服层或面向穿着者层或放置在由吸收制品的一部分形成的口袋中）还是将传感器用于辅助制品（例如，使得其接合到内表面或外表面或放置在由辅助制品的一部分形成的口袋中），均可能期望设计传感器使得其在万一儿童将传感器与制品分离的情况下不产生潜在的身体受伤害的危险。这种事件可能带来的一种典型的身体危险是窒息。
为了最小化窒息的可能性，传感器（其包括其载体层）的宽度可被设计成大于1.25英寸。如果传感器设备的宽度小于1.25英寸，则可能期望将其设计成具有大于2.25英寸的长度。其它可取的实施例可为其中传感器具有大于1.5英寸的宽度和/或大于3英寸的长度的实施例。
此外，还可能期望传感器的端部（在最窄部分）不是弯曲的（凸的），因为这种弯曲能够打开气道并允许该装置进一步滑入到气管中。然而，如果期望具有弯曲部，则可能期望其具有大于0.25英寸的曲率半径。
上述宽度和长度尺寸的替代方案是将传感器设计成具有气道，所述气道足以使得即使该装置卡在了穿着者的喉咙中也能够进行空气流动。
对窒息的一种促进因素可为穿着者将传感器装置与所穿着的吸收制品或辅助制品的外表面分离的能力（不考虑传感器是否被设计成可分离的）。移除力为用以分离装置或制品的两个层和/或用以分离装置与制品的力。能够通过限制穿着者抓紧该装置的能力来控制该分离力，所述抓紧例如在他们的指尖之间或作为另外一种选择通过将他们的手指钩在该装置和制品之间。
为了最小化指尖对装置的抓紧以促进分离，围绕传感器的可抓紧区域可被限制于小于10mm或小于5mm。
为了防止穿着者将他们的手指置于传感器和制品之间以将其分离，装置和制品之间的粘结件（附接区域）可有利地具有不超过20mm，小于15mm或小于11mm的间距。口袋将帮助最小化这两种因素，尤其是如果口袋深于装置的长度和/或口袋能够闭合（例如，用钩-环闭合）的话。此外，如果口袋的宽度可有利地小于20mm或小于15mm以防止穿着者触及传感器。此外，如果传感器设置在从口袋的端部算起的至少5mm，10mm，或15mm的深度，则穿着者将可能不能够触及传感器而进行意外移除。在此类设计中，可有益地为护理者提供一种装置以充分地打开口袋来移除传感器和/或向护理者提供用于从口袋中取出传感器的装置。
在移除力之外，还可能期望在制品和传感器之间具有约10至约70N，20至约60N，或30至约60N的剪切力。用以使传感器与制品分离的拉力可为约25至约500N，或50至约250N。
热传感器
本公开的传感器可通过测量与失禁事件相关联的变化来感测失禁事件。可被感测的吸收制品的性能之一为与尿液或粪便的引入（与失禁事件相关联）相关联的制品的温度变化。在尿液加载之前，典型的尿布温度在约80至约90华氏度范围内。尿液或粪便的侵袭引入了处于体温（通常为98.6华氏度）的流出物，它们能够透过制品的面向衣服层被检测到。已表明尿布温度将随着时间的推移在某个时段之后平衡至约90至约92华氏度的范围内。以热方式测量失禁事件不仅能够提供对事件自身的指示，而且温度特征图可用来确定芯容量、和/或侵袭自身的大小即尿液量。本公开的传感器系统也可使用失禁事件作为触发以在失禁事件之前和期间评测被监测的穿着者和/或制品的性能。这些性能的变化可示出图案，所述图案随后能够用来预测何时可能发生后续失禁事件。
电感式传感器
可使用电感式传感器。一般参见图5A-C，电感式传感器可与LC振荡器一起工作。该传感器能够通过如下方式工作：导电流体（尿液）阻尼振荡电路使得输出电压减小。可从附接的装置收集测量的数据，所述装置检测排尿期间的电压变化。
所述LC振荡器可生成处于共振频率的正弦波振荡和线圈外部的电磁场，其中共振频率为f0=（2∏*√(LC））-1。该场内的导电材料将通过在该材料内部诱导涡流而阻尼振荡电路。导电材料可为金属、碳、导电塑料或导电流体比如盐水或尿液。对振荡电路的阻尼减小了输出电压，该变化将被检测到，并且评测电子器件生成指示该变化的输出信号。
电感式传感器的频率范围可为约10kHz至约100MHz，这取决于频率、线圈大小和距离。检测距离可为约1至约20mm。线圈尺寸可具有约5mm至约50mm的直径。线圈几何形状可为螺线管、具有或不具有芯的铜线圈，或可为平坦的、由铜线制成的薄烤饼状线圈，或可为PCB（印刷电路板）上的印刷的铜线圈，或作为印刷在纸材或塑料箔上的导电油墨或颜色。
电容式传感器
可使用电容式传感器。一般参见图6A-D，电容式传感器可与RC振荡器一起工作。该传感器通过流体改变电介质并因此增加电极排列的电容来工作。取决于传感器电容，RC振荡器的频率和振幅改变。可从附接的装置收集测量的数据，所述装置检测排尿期间的频率和振幅变化。
电容式传感器限定活性传感器区域。电介质的变化减小或增加电极排列的电容并且改变振荡单元的输出信号。
电容式传感器能够独立于材料的导电性来检测固体材料和流体。电容式传感器的灵敏度以及检测距离相关于活性传感器区域和材料的大小以及应当被检测的身体大小。
超声式传感器
可使用超声式传感器。一般参见图7A-C，超声式传感器生成20kHz至多1GHz的频率范围内的高频声波。
对于距离测量和物体检测，它们测量发射脉冲与由传感器回收的回波之间的信号运行时间。一些超声式传感器使用独立发射器和接收器组件，而其它超声式传感器将这两种组件组合在单一压电收发器中。
超声式传感器将适用于大多数表面，并且也适用于不同的流体或气体之间的边界表面。该技术受到表面形状和材料密度或稠度的限制，但利用适合的频率和输出功率，有可能检测难以检测的表面或材料。另一种增加传感器密度的方法是应用可变的扫描频率。
在具有已知密度和/或声速的介质内部，可如下计算所述距离：
基于运行时间测量值计算距离x
v=x/t t=信号运行时间
x=v*t x=距离
v=在介质内部（在空气中为346m/sec）
信号的行进距离=2倍的到达物体的距离
2x=v*t
x=(v*t)/2
在使用单一压电换能器的情况下，最小可检测距离受到压电恢复时间的限制。恢复时间取决于压电大小、频率和电子器件。
所测量的发射脉冲和接收脉冲之间的时间差值正比于至下一个边界表面的距离。发射功率和发射器频率必须被构造成透入干燥的吸收材料并且也透入面向衣服层。
光学传感器
本公开的一种替代传感器方法通过测量与尿液或粪便失禁事件相关联的吸收制品的光学变化来感测失禁事件。传感器可只是测量当尿液或粪便接触吸收制品的面向衣服层时所发生的光学变化，例如，与黄色尿液或褐色粪便相关联的颜色变化。作为另外一种选择，该制品可包括邻近面向衣服层放置的材料，所述材料与粪便侵袭的尿液反应以改变颜色并提供感测所需的光学指示。在光学感测系统的另一个替代方案中，外覆盖件可包括当润湿时改变半透明度的材料，从而允许内层通过产生光学上可测量的变化显露出来。应当理解，这些光学变化是有利地在侵袭之后可逆的，例如，一旦所述液体被吸收芯吸收即可逆。作为另外一种选择，可能期望光学性能对于每个后续的失禁事件改变至可测量的程度。以光学方式测量失禁事件不仅能够提供对事件自身的指示，而且光学变化的持续时间（尤其是在可逆变化结构中）能够提供对芯容量、产品干燥度和/或侵袭自身的大小例如尿液量的指示。本公开的传感器系统也可使用失禁事件作为触发以在失禁事件之前和期间评测所监测的穿着者和/或制品的性能。这些性能的变化可示出图案，所述图案随后能够用来预测何时可能发生后续失禁事件。
在一个可供选择的实施例中，简单的吸收片材在液体被引入时可变得颜色较暗，并且当液体被回吸到吸收芯中时，所述简单的吸收片材可变得颜色较淡。如上所述，优选的是这些光学变化是循环性质的，即，断断续续或渐进性质的，即对于每次加载从一个强度水平变化至另一个强度水平。这些循环且渐进的方法将使得传感器能够在发生了加载时突显出来并且提供可靠的指示。
化学物质和感测的性能
在另一个可供选择的实施例中，本公开的传感器通过测量与失禁事件相关联的变化来监测失禁事件。可监测的吸收制品的性能之一为特定气体或蒸气穿过制品外覆盖件的透过。所述气体或蒸气的产生可与尿液和/或粪便失禁事件相关联。微孔的、可透气的外覆盖件具有使气体和/或蒸气穿过外覆盖件自身的孔的能力。该监测涉及一种或多种反应物，所述反应物当被尿液和/或粪便接触时产生或生成气体或蒸气。应当理解，这种穿过外覆盖件的选择性气体和/或蒸气的透过是有利地循环的，即，一旦液体被吸收就降低，并且当存在游离液体时升高。反应物的循环性质的量级仅需足够用于可靠地感测所述事件。经由湿气透过来测量失禁事件不仅能够提供对事件自身的指示，而且湿气透过特征图或阈值还可用来确定芯容量、产品干燥度和/或侵袭自身的大小例如尿液量。此外，失禁事件还可用作触发以在失禁事件之前和期间评测被监测的穿着者和/或制品的性能。这些性能的变化可示出图案，所述图案随后能够用来预测何时可能发生后续失禁事件。
连通
存在许多可接受的用于将传感器放置在辅助制品中或其上的取向以确保对吸收制品内的环境进行所期望的感测。例如，可在吸收制品的芯中产生孔或吸收自由区，使得粪便排泄物或尿液更容易顶靠面向衣服层设置，从而提供可被传感器检测到的足够强的刺激（例如，化学刺激、视觉刺激等）。为了该目的，使用基本上不含透气毡的芯可为所期望的。可接受的不含透气毡的芯的例子公开于美国专利号5562646、7750203、7744576和美国公布号2008/0312617A1、2008/0312619A1、2004/0097895A1中。
作为另外一种选择，传感器可包括机械扣件，例如，能够接合产品外表面的钩状材料、用以将传感器保持就位的非织造或套环材料。在一种替代方法中，传感器可包括磁铁，所述磁铁被设计成牵拉传感器使其接触吸收制品的外表面。在这种设计中，制品可包括薄的磁性上相容的材料片。
本公开的传感器可被设计成预测何时可能发生失禁事件。例如，在一个实施例中，传感器可在制品被穿着期间监测吸收制品的性能。传感器可确定吸收制品性能的变化，其中该变化指示穿着者的失禁事件。此外，传感器还可基于性能的变化来预测指示后续失禁事件的状况。传感器可通过如下方式作出预测：比较一系列失禁事件和失禁事件发生时、发生期间或发生之前的状况、以及确定失禁事件发生时、发生期间或发生之前的状况的图案。此外，传感器还可提供侵袭通知以告知护理者和/或穿着者吸收制品中存在侵袭。
湿气透过
在另一个可供选择的实施例中，本公开的传感器可通过测量穿过吸收制品的面向衣服层的湿气透过的变化来感测失禁事件。微孔的、可透气的面向衣服层具有使湿气穿过该层自身的孔的能力。透过率高度地取决于液体与微孔材料表面的距离。典型的微孔材料表现出比“干吸杯”湿气透过率（高湿度在一侧上，低湿度在另一侧上）显著更高的“湿吸杯”湿气透过率（液体直接位于材料表面上）。因此，与穿着时间的其余部分（这时尿布为干燥的或吸收材料包含了全部游离液体）相比，此类微孔材料在失禁事件期间和紧接失禁事件之后将具有更高的湿气透过率，尤其是对于尿液和稀便更是如此。可能期望使用可透气的面向衣服层以便测量水蒸气透过率。本公开的面向衣服层的水蒸气透过率可在约500至约8,000，约1,000至约6,000，或约2,000至约4,000g/m2/24小时的范围内（如通过ASTM E96确定）。
本公开的传感器系统可监测第二性能，所述第二性能指示穿着者对物质（液体、固体、或药物）的摄入。例如，该性能可为穿着者或护理者可经由无线手持装置或计算机（包括键盘、鼠标或触控板）输入的数据，所述数据指示穿着者消费了食物和/或液体或已服用了药物。图案可示出在食用和/或饮用之后的给定时间可能发生失禁事件。
传感器系统可按许多方式来预测指示后续失禁事件的状况。传感器系统可对比被监测的第一性能和第二性能的变化，并且将它们与预测失禁事件的已知图案进行对比。作为另外一种选择，传感器系统可寻找由第一性能指示的各个失禁事件，并且随后寻找在该失禁事件之前的第二性能的变化。在寻找失禁事件之前的第二性能的变化实例时，传感器系统随后可出于相似的因果关系而对比其它失禁事件。可对比多个第二性能以发现更复杂的关系和图案。
可持续性
人们越来越期望利用更具持续性的吸收制品。向每个制品中并入传感器，并且在每次更换吸收制品时丢弃它，这样做成本过高且过于浪费。取代穿着者丢弃成百上千或成千上万的一次性传感器，可再使用辅助制品中的单一外部传感器。该传感器可取向在可洗涤的、可重复使用的辅助制品中。
在吸收制品外部使用单一传感器的另一个优点是，传感器可用于任何吸收制品，包括品牌、类型（胶粘尿布、套穿尿布、训练裤等）、大小（例如，婴儿大小至成人大小）。
内部传感器和/或作为吸收制品的一部分的传感器可能需要内置电源，所述电源需要维持经过其所并入到其中的吸收制品的储存和货架存放期。可从吸收制品和/或辅助制品中移除的传感器可放置在再充电基座中或可具有可替换电池。作为另外一种选择，尤其是对于辅助制品，与制品成一整体的电池可经由制品中的端口再充电，所述端口能够容纳可插入到出口中的充电线。
本文所公开的量纲和数值不应被理解为严格限于所述确切数值。相反，除非另外指明，每个上述量纲旨在表示所述值以及该值附近的函数等效范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非明确地不包括在内或换句话讲限制，本文所引用的每篇文献，包括任何交叉引用的或相关的专利或专利申请，均特此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本公开内容，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，随附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于检测吸收制品的性能或吸收制品内的性能的传感器系统，包括：
吸收制品，所述吸收制品包括面向衣服层和吸收组件；
传感器；
其中所述传感器设置在所述吸收制品中或所述吸收制品上；
其中所述传感器能够与所述吸收制品分离；
其中所述传感器具有小于3.175cm（1.25英寸）的宽度、大于5.715cm（2.25英寸）的长度、和小于1000N/m的抗弯刚度；
并且其中所述传感器被构造成感测所述吸收制品内状况的变化。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中传感器包括外壳。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中传感器包括载体层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳包括成型部分，所述成型部分包括大于0.51cm（0.2英寸）的曲率半径。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器经由多个附接位点附接到所述吸收制品，其中所述附接位点之间的间距小于20mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述吸收制品包括被构造成容纳所述传感器的口袋，其中所述口袋具有长于所述传感器的长度。
7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述口袋包括闭合元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳包括一个或多个孔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器具有大于30mm的直径。
10.一种用于检测吸收制品的性能或吸收制品内的性能的传感器系统，包括：
吸收制品，所述吸收制品包括面向衣服层和吸收组件；
传感器；
其中所述传感器设置在所述吸收制品中或所述吸收制品上；
其中所述传感器能够与所述吸收制品分离；
其中所述传感器具有小于1000N/m的抗弯刚度；
其中所述传感器、载体层、或传感器外壳与所述吸收制品之间的剪切力为10N至70N，并且其中用以使所述传感器、载体层、或传感器外壳与所述制品分离的拉力为25N至500N；
并且其中所述传感器被构造成感测所述吸收制品内状况的变化。
11.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳与所述吸收制品之间的剪切力为20N至60N。
Claims (11)
1.一种用于检测吸收制品的性能或吸收制品内的性能的传感器系统，包括：
吸收制品，所述吸收制品包括面向衣服层和吸收组件；
传感器；
其中所述传感器设置在所述吸收制品中或所述吸收制品上；
其中所述传感器能够与所述吸收制品分离；
其中所述传感器的一部分具有第一尺寸和第二尺寸，其中所述第一尺寸为至少1英寸，并且所述第二尺寸为至少2英寸；并且
其中所述传感器被构造成感测所述吸收制品内状况的变化。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中传感器包括外壳。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中传感器包括载体层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳包括成型部分，所述成型部分包括大于0.2英寸的曲率半径。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器经由多个附接位点附接到所述吸收制品，其中所述附接位点之间的间距小于20mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述吸收制品包括被构造成容纳所述传感器的口袋，其中所述口袋具有长于所述传感器的长度。
7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述口袋包括闭合元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳包括一个或多个孔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器具有大于30mm的直径。
10.一种用于检测吸收制品的性能或吸收制品内的性能的传感器系统，包括：
吸收制品，所述吸收制品包括面向衣服层和吸收组件；
传感器；
其中所述传感器设置在所述吸收制品中或所述吸收制品上；
其中所述传感器能够与所述吸收制品分离；
其中所述传感器、载体层、或传感器外壳与所述吸收制品之间的剪切力为至少10N；并且
其中所述传感器被构造成感测所述吸收制品内状况的变化。
11.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器、载体层、或传感器外壳与所述吸收制品之间的剪切力为至少20N。
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