CN104644341A - 一种尿湿探头、尿湿检测装置以及纸尿裤 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种尿湿探头、尿湿检测装置以及纸尿裤，尿湿探头包括纸质基材，所述纸质基材上两侧分别涂有导电墨迹，所述尿湿探头的一端在两侧的导电墨迹处分别连接有输出端。本方案通过渗透在纸质基材的石墨等导电颗粒，可以比较稳定地检测尿湿的情况，避免检测的偏差过大、不准确的问题。

Description

一种尿湿探头、尿湿检测装置以及纸尿裤

技术领域

本发明涉及液体检测技术领域，尤其涉及一种尿湿探头、尿湿检测装置以及纸尿裤。

背景技术

一次性纸尿裤主要由干爽层(内层)、吸收层(夹层)和防漏层(外层)组成。干爽层与人体皮肤接触，吸收层的功能是吸收和保存尿液，防漏层的功能是防漏而且透气。吸收层的另一重要功能是在排尿结束后汲取残留在干爽层布纤维中的尿液。当干爽层中的残留尿液减少到可以接受的程度，此时纸尿裤处于“干爽”状态，可以继续使用。随着吸收层中尿液逐渐趋近饱和，吸收能力下降，残留在干爽层的尿液也逐渐增加。当干爽层到了“尿湿”程度时纸尿裤就必须尽快更换，以免对人体皮肤产生刺激。纸尿裤是否需要更换不是取决于是否排过尿，或者排了几次尿，或者使用了多长时间，而是取决于残留在干爽层里的尿液多少。

残留在干爽层纤维中的尿液构成了一个导电体，残留在干爽层中尿液的多少直接影响这个导电体的导电性能。现有的一些纸尿裤电子尿湿报警器产品通过把两个电极，如金属裸线、箔条甚至PCB板，植入纸尿裤内部，与干爽层直接接触，或者在干爽层上涂抹两道导电油墨，以此测得干爽层的电阻值，作为判别纸尿裤尿湿程度的依据。这种直接测量干爽层的导电性能是难以实施的。原因有二，由于干爽层的布质材质纤维蓬松，纤维之间的连接受外力影响变化很大，使得由残留在纤维中的尿液组成的电导体的形体很不稳定，电阻值变化很大；同时由于干爽层的表面为松软而且不平整，与表面平整光滑的电极之间处于“斑点”状的接触，触点面积受外力影响而变，连接点的电气性能也不稳定。当发生排尿时，两个电极处于浸泡在尿液中状态，两个电极被尿液短路；排尿结束后，两个电极之间的状态难以料定。这样的尿湿报警器只能判别“尿了”与否，无法判别“湿了”与否。

干爽层多采用纤维蓬松的布质材料。当纸尿裤穿戴者排尿时，吸收层将吸收穿过干爽层的尿液和干爽层无纺布纤维间隙中的部分尿液。这一过程经历三个阶段：排尿过程中干爽层被尿液完全浸泡；排尿结束后的一段时间内，干爽层中的尿液被吸收层吸收而逐渐减少；尿液吸收过程完成，干爽层无纺布的纤维间隙中稳定地残留一部分尿液。干爽层无纺布中残留尿液的随吸收层的吸收能力降低而增多。

在一些电子尿湿提醒装置中采用了金属箔条、导电油墨带之类的感应电极试图获取两个电极之间的电阻，这是不妥的，由于干爽层多采用纤维蓬松的布质材料，吸收层中包含强吸水性的颗粒状材料，无论是把感应电极与干爽层直接接触，还是把感应电极埋入吸收层中，感应电极的电气接触面实属点状或者斑块状，测得的电阻值不稳定，随接触面上的压力而变化。

最终残留在干爽层中的尿液的多少，决定了干爽层的电导率的大小，其效果是纸尿裤的舒适程度的优劣。

由于无纺布是蓬松的纤维编织物，它与平整光滑的导电体之间的接触面实际上不是“面与面”的接触，而是“多点”的点状接触，因此电气接触性能非常地不稳定。

在干爽层被尿液完全浸泡时，两条导电体均与尿液处于“面与面”的直接接触，R1和R2电阻值可预测而且相对稳定。尿液吸收过程完成后，两条导电体是与干爽层无纺布纤维间隙间的残留尿液“多点”接触，此时R1和R2的数值随接触面上的压力而变，也就是随纸尿裤穿戴者的身体姿态、身体活动而不稳定。

对于婴幼儿和无自理能力的人来说，是否能及时更换尿湿了的纸尿裤尿关系到他们的生活质量。现有的纸尿裤具有如下缺点：

一、不能主动地发出尿湿提醒，全靠护理人员不定时的巡查才能发现尿湿予以更还。

二、当前的一些电子尿湿提醒器(尿湿检测装置)一旦发现排尿便发出提示信号，而纸尿裤一般都能吸收多次排出的尿液。因此，一排尿就报警，就处理(更还纸尿裤)，势必没有充分发挥纸尿裤的功能，造成浪费。

三、当护理人员发现纸尿裤已吸收部分尿液，但未吸满仍有吸收能力，干爽层仍是干爽状态，此时相当分使用还是选择更换，以免在下次巡查之前佩戴者再次排尿，皮肤被淹蚀。这就造成一种资源浪费。

发明内容

为此，需要提供一种尿湿检测技术方案，解决现有尿液残留检测、尿湿提醒和资源浪费的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种尿湿探头，包括纸质基材，所述纸质基材上两侧分别涂有导电墨迹，所述尿湿探头的一端在两侧的导电墨迹处分别连接有输出端。

优选地，所述导电墨迹为碳素墨水或导电油墨。

优选地，所述尿湿探头一面设置有防护层，两边设有不干胶。

以及本发明还提供一种尿湿检测装置，包括尿湿探头、电阻电压转换单元、电压检测单元，所述尿湿探头与所述电阻电压转换单元连接，所述电阻电压转换单元与所述电压检测单元连接，所述尿湿探头为上述的尿湿探头。

优选地，所述电压检测单元包括相互连接的电压模数转换器和处理器，电压模数转换器与所述电阻电压转换单元连接。

优选地，还包括无线发射单元，所述无线发射单元与所述电压检测单元连接。

优选地，还包括报警单元，所述报警单元与电压检测单元连接。

优选地，还包括无线接收单元，所述无线接收单元与无线发射单元无线连接。

基于上述的尿湿探头，本发明还提供一种纸尿裤，包括干爽层、吸收层和防漏层，所述干爽层表面设置有尿湿探头，所述尿湿探头为上述的尿湿探头。

优选地，还包括有尿湿检测装置，所述尿湿检测装置为上述的尿湿检测装置。

区别于现有技术，上述技术方案通过渗透在纸质基材的石墨等导电颗粒，可以比较稳定地检测尿湿的情况，避免检测的偏差过大、不准确的问题。

附图说明

图1是尿湿探头一实施例结构示意图；

图2是尿湿探头内置于纸尿裤的结构示意图；

图3是外附式尿湿探头的结构示意图；

图4是无线尿湿检测装置的结构示意图；

图5是尿湿检测装置一实施例的结构示意图。

附图标记说明：

纸尿裤1，干爽层11，吸收层12，防漏层13，接触面14；

尿湿探头2，纸质基材21，导电电极22；

外附式尿湿感应条3，防护层31，不干胶33；

电阻电压转换单元4，参照电阻41，参照电压42；

电压检测单元5，ADC采样器50，处理器51；

报警单元7；

无线发射单元8；

无线接收单元9。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1到图5，本实施例首先提供了一种尿湿探头2。图1显示的是尿湿探头的结构示意图。包括纸质基材21，纸质基材21上两侧分别涂有导电墨迹，从而形成两个导电电极22，尿湿探头的一端在两侧的导电墨迹处分别连接有输出端。其中，纸质基材21可以是长条状的纸片，长条状一般是长边明显大于短边的方形，如长边大于短边两倍以上。纸质基材可以让导电墨迹在涂抹以及尿液接触时充分渗透到纸质基材中。纸即是在平底板上摊晒压平形成的纤维浆液硬结层，导电墨迹涂抹的两侧一般选用的是纸质基材21四侧中相对较长的两侧，两条导电墨迹的形状可以是相对平行的长方形。输出端用于与尿湿探头检测装置连接。尿湿探头2在用于纸尿裤上面时，其较长的两侧可以长于纸尿裤的前后方向轴线，尿湿探头2贯穿并露出纸尿裤的前后沿，两道导电墨迹之间的距离不宜太大，以便保证排出的粪便可以横跨两个导电电极22。

在制作本发明的尿湿探头时，可以使用刷子、毛笔、印刷或滚轮的方式在纸质基材上涂抹导电墨汁，而后对导电墨汁进行干燥处理(如晾干或烘干)，干燥后成为两个导电电极，这两个导电电极即之前涂抹的导电墨迹。纸质基材21可以是亲水性的或者渗水性强的纸片，有利于墨汁的渗透。本尿湿探头在检测纸尿裤的尿液时，可以将尿湿探头与干爽层相互接触。由于纸质基材的纤维排列结构稳定，受挤压力度影响甚微，保留在尿湿探头中的尿液所形成的导电体的形体稳定。由于导电墨迹能渗入纸质基材附着于纤维表面，经烘干后形成两根稳定的导体，又能与尿液充分而且稳定地接触；而且纸质材质的表面平整，输出端连接外部检测电路时连接点的电气接触良好而稳定。通过检测尿湿探头的两个导电电极之间的电阻值大小，可以反映干爽层中残留尿液的多少。避免了现有尿湿探头检测结果不稳定的问题。

上述实施例中，导电墨迹即包含有导电颗粒的溶液，这个导电颗粒可以是石墨，可选用碳素墨水或导电油墨，其中，碳素墨水很常见且价格低廉，效果比较理想，采用碳素墨水是一种高性价比的选择。

本尿湿探头可以直接设置在纸尿裤1或者尿不湿等液体吸收材料上，纸尿裤1一般包含有干爽层11、吸收层12、防漏层13。如图2所示，尿湿探头2直接设置在纸尿裤1的干爽层11上。在某些实施例中，本尿湿探头可以作为一个独立的产品进行出售，而后在使用时可以将本尿湿探头粘在纸尿裤1的干爽层11层上，可适用于现成的纸尿裤，从而避免了对纸尿裤生产的影响。具体的，可以在尿湿探头一面设置有防护层，两边设有不干胶33(又称压敏胶)。如图3所示，尿湿探头为外附式尿湿感应条3，外附式尿湿感应条3一面设置有防护层31，防护层31与外附式尿湿感应条3的连接可以通过不干胶等方式进行，防护层31避免了外附式尿湿感应条3与人体的直接接触，又可以使得尿液可以渗透，可以采用无纺布等材料。外附式尿湿感应条3的两边设置有不干胶33，图3中不干胶所在的两侧与导电墨迹所在的两侧一致，两边设置有不干胶保证了外附式尿湿感应条3与干爽层11的固定和接触，又避免了不干胶阻隔了外附式尿湿感应条3与干爽层的接触，使得外附式尿湿感应条3中的尿液情况可以真实地反应干爽层的尿液情况，保证了尿湿探头检测到的尿液情况的准确性。为了避免不干胶在运输过程中沾染粉尘和粘到其他物品，可以在不干胶相对于防护层的一面沾有硅油纸层，而后在使用外附式尿湿感应条3时，可以将硅油纸层从不干胶33上面撕下，而后将外附式尿湿感应条3的不干胶粘到纸尿裤的干爽层11上即可将外附式尿湿感应条3固定在纸尿裤上面。

为了实现对尿湿情况的检测，本发明还提供一种尿湿检测装置，如图4所示，包括尿湿探头2、电阻电压转换单元4、电压检测单元5，尿湿探头2与电阻电压转换单元4连接，电阻电压转换单元4与电压检测单元5连接，本实施例的尿湿探头为上述实施例的尿湿探头。电阻电压转换单元4用于将尿湿探头2的电阻转换成电压，使得电压检测单元5可以对转换出的电压进行检测，通过电压检测单元5对电压的检测即可得到尿湿探头2的电阻，而电阻又与尿湿探头中的尿液湿润程度相关，则通过电压检测单元5的电压检测即可获的尿湿探头的尿液湿润程度，该湿润程度又反应出与之接触的纸尿裤的干爽层的尿湿程度，从而通过电压检测单元5即可获取干爽层的尿湿程度。

其中，电阻电压转换单元4的实现方式可以通过给尿湿探头2提供一个恒流源，而后检测尿湿探头2两端的电压即可或者尿湿探头2的电阻，在某些实施例中，可以通过桥式电路或者分压电路来获取尿湿探头2的电阻，分压电路的实现可以通过一个上拉(或者下拉)的参照电阻、一个参照电压来实现，具体地，参照电阻与尿湿探头2的两个导电电极串联，形成一个电压分压电路。如图4所示，尿湿探头2的一输出端与参照电阻41的一端和电压检测单元5连接，参照电阻41的另一端与参照电压42连接，尿湿探头2的另一输出端接地，而后电压检测单元5可以通过检测尿湿探头2的一输出端的电压即可得到尿湿探头的电阻。

电压检测单元5可以是一个灯，通过灯的亮度即可以知道尿湿的情况。为了实现数字化的检测，在某些实施例中，电压检测单元5包括相互连接的电压模数转换器50(或称ADC采样器)和处理器51，电压模数转换器50与电阻电压转换单元4连接。电压模数转换器50用于将模拟电压转换成数字信号给处理器51采集。处理器51可以实现对尿湿探头2的检测、判断、显示、发送等功能。如可以在处理器51处连接有显示单元，这样可以在显示单元处显示出与尿湿探头检测到的相关值，便于用户从显示单元处获取相关值，从而判断出尿湿情况。

为了实现对尿湿的报警，在某些实施例中，还包括报警单元7，所述报警单元7与电压检测单元5连接。在某些实施例中，电压检测单元5可以是一个电压比较器，而后将电阻电压转换单元4所输出的电压与报警电压比较，如果电阻电压转换单元4所输出的电压不在报警范围内，则不进行报警，否则进行报警。如果电阻电压转换单元4包含有处理器，可以通过在处理器内设定“尿湿”警戒值，而后如果处理器采集到的电压值在警戒值范围中，即可进行报警。同时，针对不同的纸尿裤可以设定不同的警戒值，以便针对不同品牌、品质的纸尿裤，满足不同的使用需求。把尿湿探头的残留尿液的多少量化，用以判定纸尿裤是否需要更换。报警单元7包括声音报警单元、亮光报警单元或振动报警单元。则可以输出相应的声音、亮光、震动等报警提示。

在某些实施例中，由于实际排尿过程中，干爽层的尿液会一下子增多，但是随着吸收层的吸收，干爽层尿液会下降，为了避免一排尿就报警，电压检测单元5或者处理器51在检测尿湿探头值时，需要等到尿湿探头的值相对稳定后在进行报警判断。具体的稳定的判断条件可以是在设定时间内，电压检测单元5或者处理器51检测到尿湿探头的值的变化量小于预设值，则可以认为检测到的值是稳定的值。本发明通过检测干爽层上残留尿液的多少，作为发出尿湿提醒的依据。这样可以充分利用纸尿裤的吸收能力，不造成资源浪费，同时又能及时发出尿湿提醒，不侵害穿戴者的皮肤。

图5提供了一个上述尿湿检测装置的具体实施方式，包括一个纸尿裤1、一个尿湿探头2、一个电阻电压转换单元4或称R/V转换器4、一个ADC采样器50、一个处理器(可以是MCU处理器)51、一个报警单元6。尿湿探头与所述干爽层紧贴形成一个接触面14，通过所述接触面14尿液能相互渗透；所述尿湿探头连接所述R/V转换器的输入端，所述R/V转换器的输出连接所述ADC采样器输入；所述ADC采样器的输出连接所述MCU处理器；所述MCU处理器的输出连接所述报警单元。

其中，R/V转换器4把所述两个导电电极之间的尿湿电阻值转换成尿湿电压值，输出给所述ADC采样器。ADC采样器对输入的尿湿电压值进行采样和量化，量化后的尿湿数据由所述MCU处理器进行分析处理；所述MCU处理器根据分析结果向所述报警单元发出控制指令；所述报警单元输出相应的声音、亮光、震动等提示信号。

在某些实施例中，尿湿检测装置还包括无线发射单元8，无线发射单元8与电压检测单元5连接。在一种实施例中，无线发射单元实时对电压检测单元检测到的电压进行发送。不同的电压值直接被无线发射单元转换成不同的无线信号发送出去，从而无线接收单元9可以实时接收到尿湿探头的情况。在某些实施例中，无线发射单元8可以与处理器51连接。处理器51可以将采集到的尿湿探头值通过无线发射单元8发送出去。具体实施时，无线发射单元可以包含有编码器，调制器，发射天线这样的无线射频结构，也可以是红外等方式。

为了实现对无线发射单元8的接收，尿湿检测装置还包括无线接收单元9，无线接收单元9与无线发射单元8无线连接。当无线发射单元8是无线射频结构时，无线接收单元9对应地包含有解码器、解调器、接收天线等结构。在无线发射单元8是红外线时，无线接收单元9可以是红外线接收器。

在某些实施例中，所述ADC采样器与所述MCU处理器之间可以采用无线数据链路连接。所述纸尿裤尿湿检测装置包括所述依次连接的尿湿探头2、电阻电压转换单元、ADC采样器、一个无线发射单元和一个便携式报警器(可以看作是无线接收单元)。无线发射单元包含有依次连接的编码器、调制器和发射天线，便携式报警器包含有依次连接的接收天线、解调器、解码器、MCU处理器和报警单元。所述ADC采样器生成的尿湿数据经过所述编码器的处理生成发送数据流，所述发送数据流经所述调制器生成射频信号，所述射频信号经所述发射天线发送给所述接收天线；所述接收天线把接收到的所述射频信号送入所述解调器进行解调，所述解调器解调出接收数据流送入所述解码器进行解码，还原出所述尿湿数据送给所述MCU处理器分析处理，所述MCU处理器根据分析结果向所述报警单元发出控制指令；所述报警单元输出相应的声音、亮光、震动等提示信号。

基于上述的尿湿探头，本发明还提供一种纸尿裤1，如图2和图3所示。包括干爽层11、吸收层12和防漏层13，干爽层11表面设置有尿湿探头2，尿湿探头2为上述实施例的尿湿探头。其中，尿湿探头可以沿纸尿裤的前后方向放置设置在干爽层11和吸收层12之间，如图2所示，尿湿探头2与干爽层11的内面相贴，成为内置尿湿探头的纸尿裤。尿湿探头2贯穿并从所述纸尿裤1的前后两端的封口分别引出，然后再翻折并固定在所述纸尿裤上，在所述纸尿裤的前后两端形成两对连接点；其中的一对连接点(如前端接点)用于与所述R/V转换器连接，即输出端，另一对连接点(如后端接点)为测试接点，用于测试整个系统运转是否正常。所述内置尿湿探头的纸尿裤可以在纸尿裤制作过程中完成。输出端是一个与导电墨迹连接的导体，如导线或接头等，可以方便地将尿湿探头与尿湿检测器连接。

纸尿裤1也可以是如图3所示，将尿湿探头2设置在干爽层11相对于吸收层12的一侧。本纸尿裤用尿湿探头与干爽层贴联，相互渗透，干爽层与纸质的尿湿探头紧贴后，尿液能够干爽层与尿湿探头之间相互渗透，最终保留在尿湿探头基材里的尿液多少反映了干爽层残留的尿液多少。而后对尿湿探头进行检测即可得到纸尿裤的干爽程度。本发明可以用于测量残留在干爽层中的尿液，也可以是其他包含有液体的人体排泄物。

如纸尿裤2的纸尿裤即可用于检测排便，由于图2的尿湿探头是沿纸尿裤干爽层的中轴线的位置放置。穿戴者排便时，粪便中的液体(导电液体)必定会侵蚀尿湿探头中的某一段，致使两个导电电极22之间的电阻值发生变化，从而可以检测的到。根据排便和排尿的不同，还可以将排便和排尿区分检测出来。具体地，排便时两个导电电极22之间的电阻值变化曲线与排尿时的曲线有所不同：排尿时电阻曲线，初始段排尿电阻值曲线斜率很陡下降，谷值很低，中间段上升也快，结尾段平稳而值高；排便时电阻曲线，初始段平缓下降，谷值相对高，中间段平缓上升，结尾段维持在一个相对高的数值。通过对不同电阻曲线产生的不同电压曲线的检测，可以得到穿戴者是排尿还是排便状态，以便于对此进行处理。

为了实现纸尿裤的报警，在此还提供一种还包括有尿湿检测装置的纸尿裤，如图4到5所示，所述尿湿检测装置为上述的尿湿检测装置。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尿湿探头，其特征在于：包括纸质基材，所述纸质基材上两侧分别涂有导电墨迹，所述尿湿探头的一端在两侧的导电墨迹处分别连接有输出端。

2.根据权利要求1所述的尿湿探头，其特征在于：所述导电墨迹为碳素墨水或导电油墨。

3.根据权利要求1所述的尿湿探头，其特征在于：所述尿湿探头一面设置有防护层，两边设有不干胶。

4.一种尿湿检测装置，其特征在于：包括尿湿探头、电阻电压转换单元、电压检测单元，所述尿湿探头与所述电阻电压转换单元连接，所述电阻电压转换单元与所述电压检测单元连接，所述尿湿探头为权利要求1到3任意所述的尿湿探头。

5.根据权利要求4所述的尿湿检测装置，其特征在于：所述电压检测单元包括相互连接的电压模数转换器和处理器，电压模数转换器与所述电阻电压转换单元连接。

6.根据权利要求4所述的尿湿检测装置，其特征在于：还包括无线发射单元，所述无线发射单元与所述电压检测单元连接。

7.根据权利要求4所述的尿湿检测装置，其特征在于：还包括无线接收单元，所述无线接收单元与无线发射单元无线连接。

8.根据权利要求4所述的尿湿检测装置，其特征在于：还包括报警单元，所述报警单元与电压检测单元连接。

9.一种纸尿裤，其特征在于：包括干爽层、吸收层和防漏层，所述干爽层表面设置有尿湿探头，所述尿湿探头为权利要求1到3任一项所述的尿湿探头。

10.根据权利要求9所述的纸尿裤，其特征在于，还包括有尿湿检测装置，所述尿湿检测装置为权利要求4-8任一项所述的尿湿检测装置。