CN112930158B - 用于健康监测的无线感测的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

超高频(UHF)无线传感器包括由导电刺激响应性水凝胶材料形成的试剂活化的非金属天线。与非金属天线进行电子通信的射频识别(RFID)标签包括无线数据通信集成电路(IC)。非金属天线被配置成在与活化剂相互作用之前处于非激活状态，并且在与活化剂相互作用时处于激活状态。

Description

用于健康监测的无线感测的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年9月12日提交的序列号为62/730,384、名称为“在健康监测应用中用于改进无线感测性能的系统、材料和方法”的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
技术领域
本发明涉及无线传感器，更具体地，涉及基于标签天线(该标签天线是基于水凝胶的标签天线)的传感器，以改进用于健康监测的无线感测。
背景技术
如市场分析师在不同研究中所预测的，到2020年为止，尿布产业在全球范围内以4-6％的复合年增长率增长。这也发生在快速变化的市场环境中，在该市场环境中，采用/包括技术融合是不同产品之间的关键区别因素。市场上现有的“智能尿布”解决方案将外部制造的传感器置于尿布中，这存在几个缺点。例如，与一次性尿布的零售价相比，这些传感器较昂贵，使得其商业化在经济上是可行的。结果，企业以非一次性尿布作为目标。此外，这些传感器需要电池来与外部读取器进行通信。该传感器的形状因数较大，使其难以嵌入现今尿布的各层内。而且，这些解决方案包含金属，因此被认为不是安全和/或舒适的。因此，产业中需要解决这些缺点中的一个或多个。
发明内容
本发明的实施例提供了用于健康监测的无线感测的系统和方法。简而言之，本发明涉及一种超高频(UHF)无线传感器，其包括由导电刺激响应性水凝胶材料形成的试剂活化的非金属天线。与非金属天线进行电子通信的射频识别(RFID)标签包括无线数据通信集成电路(IC)。非金属天线被配置成在与活化剂相互作用之前处于非激活状态，并且在与活化剂相互作用时处于激活状态。
通过研究以下附图和详细描述，本发明的其它系统、方法和特征对于本领域的普通技术人员而言将会或变得显而易见。旨在将所有这些额外的系统、方法和特征囊括在本说明书中和在本发明的范围内，并由所附权利要求书保护。
附图说明
包括附图是为了提供对本发明的进一步理解，并将这些附图并入在本说明书中且构成本说明书的一部分。附图中的部件不必按比例绘制，而是着重于清楚地说明本发明的原理。附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1A是示出了水分传感器的第一实施例的示意图。
图1B是示出了水分传感器的第二实施例的示意图。
图2A是用于检测尿布中的水分的系统的第一示意图。
图2B是用于检测尿布中的水分的系统的第二示意图。
图3是第一/第二实施例中的水分传感器在酒精和水存在的情况下作出响应的图示。
图4是示出了用于图1A-1B的传感器的应用的图示。
图5是示出了图2A-2B的系统的应用的图示。
图6是示出了用于执行本发明的功能的系统的示例的示意图。
图7是用于检测织物中的水分的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
以下定义对于解释应用于本文所公开的实施例的特征的术语是有用的，并且意味着仅定义本公开中的要素。
如本公开中所使用的，“读取器”是指无源RFID读取器。
如本公开中所使用的，“RFID芯片”或“RFID标签”通常是指无源射频识别IC芯片，其中该芯片由读取器发送的无线电能量供电。这与半有源标签或有源标签相反，半有源标签或有源标签从诸如为能量采集器或电池的外部源获取功率以启动芯片，从而对入射的RF信号进行反向散射。对于无源标签，入射的RF能量的一部分被芯片采集以为其自身供电，因此芯片不需要任何形式的外部电源。
如本公开中所使用的，“反向散射”是指由读取器发送的信号反射回读取器。
如本公开中所使用的，“活化剂”是指被配置成与水凝胶材料相互作用以使水凝胶材料作为天线的流体。示例性的活化剂和水凝胶材料可参见表1。
如本公开中所使用的，当天线未将足够的能量传递到RFID标签以使得RFID标签在存在来自RFID读取器的询问信号的情况下发挥作用时，则认为天线和/或RFID标签“处于非激活状态”。当天线已经暴露于活化剂并由活化剂转化时，则认为天线和/或RFID标签“处于激活状态”，使得天线向RFID标签传递足够的能量以使RFID标签在存在来自RFID读取器的询问信号的情况下发挥作用。
如本公开中所使用的，超高频(UHF)是指在以下范围内的电磁能量：优选地但不限于，所述范围在902MHz到928MHz之间(基于本申请提交时的无线标准)，但随着新的无线标准的出现，也所述范围合理地在300MHz到3-5GHz之间。
现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。在可能的情况下，在附图和说明书中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
本发明的实施例采用基于标签天线的感测(tag antenna based sensing，TABS)，TABS利用与智能材料(诸如水凝胶)和读取器集成的低成本的RFID标签。RFID标签可以利用天线(标签)的特性。例如，通过使用/不使用智能材料以特定的方式设计天线，天线可以对不同的因素(诸如物理属性、化学物质、气体等)敏感。由于任何状态改变(物理特性的改变或者气体/化学物质的引入)，标签的电磁响应也会改变。响应的这种变化可以归因于此处的物理属性的变化或者化学/气体的存在。感测仅基于标签天线，而不是基于被称为TABS的电子设备。
实施例包括基于水凝胶的标签传感器，其例如在健康监测中用于改进的无线感测。水凝胶材料显示出对反应物的水分和pH的机械响应和电响应。此外，各种研究表明可以对水凝胶可以进行调整以检测生物化学物质，诸如，例如葡萄糖。此外，水凝胶材料可以是获得FDA批准的，使其成为人类健康监测的合适候选材料。本发明的实施例描述了完全/部分基于水凝胶的传感器，以无线地检测反应溶液的水分和pH。虽然此处提出的实施例涉及对婴儿尿布的湿度进行检测，但是本发明不限于该应用。
如背景技术部分所述，市场上现有的“智能尿布”解决方案正在将外部传感器放入已制成的尿布中。相反，在实施例中，在制造过程中将传感器无缝地集成在尿布材料的各层之间。可以将第一实施例的基于水凝胶的传感器100(图1A)和第二实施例的基于水凝胶的传感器150(图1B)嵌入尿布或其它卫生产品中。传感器100(图1A)和传感器150(图1B)是不含电池的，并且仅在反向散射时才与包括RFID读取器130的系统的其它部件进行通信，这将在下面进一步描述。实施例可以使用例如符合RFID UHF Gen 2协议的RFID读取器130。第一实施例100和第二实施例150均包括RFID集成电路120。第一实施例可以进一步采用额外的制造因素，诸如对于某些应用而言采用疏水涂层。
如图1B所示，第二实施例的传感器150部分地由刺激响应性水凝胶材料110和RFID芯片120制成。第一实施例的传感器100部分地由刺激响应性水凝胶材料110制成(如图1A所示)，和部分地由诸如为铜或银的导电材料140制成(如图1B所示)。在水凝胶材料110和导电材料140之间不存在化学键，在水凝胶材料110和导电材料140之间只存在重叠区域。第二实施例的完全基于水凝胶的传感器150不包含任何额外的金属140(诸如铜)，否则这对于经常与人体接触的产品会成为隐患。
图2A和图2B示出了用于部署传感器100、150的示例性系统200。尽管图2A至图2B示出了第二实施例的传感器150，但是应当理解，第一实施例的传感器100或第二实施例的传感器可以在系统200中使用。为了简洁起见，本说明书一般仅涉及第二实施例的传感器150。传感器150被部署在尿布260内。读取器130经由读取器天线230接收和发送RF上行链路/下行链路信号。读取器130还可以经由有线或无线网络(诸如因特网240)与用户设备250(例如智能电话、平板计算机或计算机)进行通信。最初，尿布是干燥的，因此传感器150处于非激活状态。
通常，所有的一次性尿布260均包含绒毛和水凝胶的混合物。绒毛来源于纤维素基产品。水凝胶可以因尿布而异，但是这些水凝胶通常落入更广泛种类的高吸水性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)中。例如，尿布260在结构上可以包括顶片和亲水层，该亲水层能够快速吸收液体以确保与之接触的皮肤保持干燥。分散层将水分排出并分散至下一层的较大的吸收体积中。第三层(即吸收层)吸收水分并将水分保留在尿布内。该层是最厚的、由高吸水性聚合物组成的、被包含在绒毛内的凝胶状元件。绒毛(一种衍生自纤维素的非织造材料)有助于快速吸收，而SAP提供在压力下保留水分的能力，从而减少泄漏。底片是第四层，是用于排斥水分并防止水分渗透尿布的疏水层。诸如紧固件、胶带、弹性件和腿箍的附加特征增强了这种布置，以确保良好的贴合性并防止泄漏。
尽管尿布260的材料类型可能影响来自传感器100、150的信号，但是大多数尿布都不会显著地影响来自传感器的信号，尿布能够根据其吸收机理来改变流体的pH。然而，这可以在设计阶段通过重新配置天线的几何结构来解决。尽管尿布的材料通常不会显著地衰减RF，但是富含凝胶的尿布可能会导致一定程度的衰减。
图2B是用于部署传感器100、150的系统的实施例的更详细视图。在此，读取器130与服务器245(例如，经由因特网连接与读取器进行通信的基于云的服务器)进行通信。服务器可以与数据库148(例如，内部或外部数据库)进行通信，以存储传感器150的配置参数和/或关于传感器150的状态数据。图2B示出了几种可能的终端用户界面250，其包括移动计算机/平板、语音助理、可佩戴设备和可视指示器(例如，LED)，当系统检测到传感器150指示的尿布状态变化时，可以使用该终端用户界面来提供用户通知。
在传感器150中使用的水凝胶110不仅在物理上对pH和水分作出响应，而且在这些水凝胶从初始粉末状态变为半固体/固体状态时也成为良好的导体。例如，活化的水凝胶可以具有约10-3S/cm至10S/cm的电导率。
第一实施例的传感器100和第二实施例的传感器150利用这种现象作为开/关传感器来检测例如阈值大于5ml的水分和pH，其中可以以10ml的步长对信号强度的变化进行检测。当尿布260干燥时，水凝胶110的电导率太低而不能用作天线。因此，水凝胶110不能将足够的射频(RF)功率传递到RFID芯片120以启动RFID芯片120。电源是由IC 120从RF下行链路信号采集的能量。最初，由于尿布260是干燥的，读取器130没有接收到指示“关闭场景”的反向散射信号。当尿布260湿润时，水凝胶110的电导率增加，因此水凝胶110充当天线。例如，如果在IC 120处接收到0dBm的功率，则使用-21dBm的功率为IC 120供电，并且将剩余功率的50-80％反向散射到读取器。因此，RFID芯片120对由读取器130检测到的RF信号进行反向散射。这表明传感器150处于“开启”模式，因为尿布260是湿的，这增加了水凝胶材料110的导电率。
在第二实施例中，传感器150是通过将水凝胶粉末图案化成蝴蝶领结形状的RFID天线而构成的。在替代实施例中，可以使用其它天线形状，例如，偶极、波浪线、曲折线、T形匹配等形状。
可以针对特定应用选择不同的水凝胶材料。例如，在第二实施例中，使用尿布中常见的高吸水性聚合物(SAP)水凝胶材料来构造天线。这种材料对水(pH＝7)和较低的pH(低至pH＝3)敏感。这种材料落入人尿的pH范围内，因此适于尿布的应用。这种水凝胶材料110对高pH溶液不作出响应，但是对低pH溶液非常快地作出响应。然而，可以例如通过掺杂来调整其它水凝胶，以检测不同的pH范围。例如，可以通过添加盐来对水凝胶进行调整/掺杂，以改变聚集体的电化学性质。第二实施例的传感器150容易与水分/水进行反应并变为半固体(部分刚性和流体)状态，从而开始展现RFID天线的电磁特性。例如，可以选择水凝胶110用于与特定的体液(诸如血液、脓液和/或汗液)进行反应，如表1所示：
表1：流体-水凝胶配对
借助于已经附接到IC芯片120的集成芯片(Integrated Chip，IC)120，半固体/固体水凝胶110天线起到类似于传统RFID标签的作用。通过监测该原始信号数据，读取器130可以推断出湿润事件(当水分接触水凝胶110时)。读取器130接收到的信号强度与尿布230中的湿润强度相关。读取强度可以与云服务器245(图2B)或终端用户设备250(图2B)内的湿度相关。在替代实施例中，读取器中的第二处理/处理器可以用于执行相关。
例如，可以将以dBm为单位的信号强度与历史趋势进行比较。RF上行链路信号强度的增加通常表示存在更多的水分。例如，-50dBm的信号强度可以指示天线可能由于干燥状态而变弱。一旦尿布260变湿并且传感器150变得更加导电，信号强度就增加到-20dBm。这种信号强度的增加可以归因于尿布260的湿润。
传感器100、150不具有机载电池并且完全是无源的。传感器100、150从通过尿布260到达传感器150的RF辐射获得功率。因此，传感器100、150的占空比取决于读取器130收集样本的速度。典型的速率可以在100Hz至0.1Hz的范围内。读取器130可以被配置成连续地或以用户配置的固定频率询问尿布260中的传感器100、150。典型频率的示例包括每分钟一次、每5分钟一次、每10分钟一次等。
可以根据所要求的频率RFID标准来实现用于传感器100、150的信号频率。例如，在北美地区和阿根廷，频率范围是902-928MHz。在印度，频率范围是865-867MHz，在中国，频率范围是779-787MHz，在欧盟，频率范围是863-870MHz，在智利和巴西，频率范围是915-928MHz。芯片(IC)的典型灵敏度在-8dBm至-31dBm的功率范围内。实施例不使用谐振频率扫描来确定尿布何时是湿润的。
图3示出了感测行为，其中，在第一场景中(底部)，尿布260中的水凝胶110在存在水的情况下膨胀并采用传感器100的天线的形状。在尿布暴露于异丙醇(IPA)的第二场景中(顶部)，传感器100中的水凝胶不发生反应，因此传感器100中没有发生膨胀和/或物理变化，因此传感器100保持处于“关闭”状态。
可以设置不同的天线形状(诸如蝴蝶领结形状和曲折形状)，以适应产品的形状因数和读取范围要求。尽管图3示出了传感器100包含痕量的铜作为IC和水凝胶材料之间的触点，但是，如果水凝胶可以被适当地图案化以形成与IC 120的触点，则这不是必需的。例如，水凝胶110可以被图案化成蝴蝶领结形天线的形状，其中天线的中心端子电连接到IC 120的端子。
示例性实施例在IC 120的边缘处使用导电环氧树脂以建立与水凝胶110的导电接触。水凝胶110被放置在导电环氧树脂的端部，并且在湿润时膨胀。用粘合剂将水凝胶粉末附着到IC 120的基板上。在一些应用中，可以使用呈天线形状的粘合剂将水凝胶110直接图案化到尿布层上。然后使用环氧树脂或导电油墨(银、铜等)将IC 120附接在与水凝胶110进行电连接的期望位置。RFID IC 120具有用于连接到天线端子的端口。来自读取器130的电磁波在这些天线端子之间感应出电势差。IC 120包含无源功率转换器，该无源功率转换器将该感应到的AC电压整流为连续的DC电压以为IC 120供电。
返回图1A，在第一实施例中，传感器100可以由金属140以及水凝胶110制成。因为金属是良好的导体，因此该传感器用作良好的辐射元件，因此提供由金属(例如铜和银)制成的天线可以增加读取器天线230的反向散射范围。水凝胶110优选地仅放置在期望水分到达传感器的位置，而传感器的其余部分由金属制成。第一实施例的传感器100对水分和pH两者进行感测，并在传感器100和读取器天线230之间提供更大的读取范围(例如，高达10m的范围)。虽然银作为材料可能是昂贵的，但它在人类接触方面是安全的。此外，银油墨是可印刷的，以有助于进行较便宜的制造。
由于传感器100、150(包括IC 120)较薄(例如小于0.5mm)，并且是不含电池的，因此这两个传感器可以容易地嵌入到纸/纺织产品(诸如尿布、餐巾、门垫、片材)中，如图4所示。这项工作中的水凝胶材料对水分和pH敏感，然而，如果可以对水凝胶进行调整以检测体液、葡萄糖和血液，则嵌入式RFID传感器会将父产品转换为智能健康护理监测产品以供日常使用。例如，水凝胶110的化学性质可以被选择为对存在于低pH流体中的水分子或H+离子更为敏感。读取器可以是例如便携式设备，其可以附接到婴儿车、婴儿床、汽车座椅或安装到墙壁上的固定系统，如图5所示。
传感器150的RF特性在不直接影响物理天线迹线的情况下改变。天线由导电的水凝胶材料制成。在尿布中发生变化的情况下，天线的几何结构或形状不会发生显著的变化。然而，由于材料的电导率发生显著变化从而影响天线与IC的阻抗匹配、辐射图案、增益、传输系数、方向性等，因此RF特性发生显著变化。
用于执行以上详细描述的功能的本系统可以包括计算机，该系统的示例在图6的示意图中示出。系统500包括处理器502、存储设备504、存储有定义上述功能的软件508的存储器506、输入和输出(I/O)设备510(或外围设备)、以及允许在系统500内进行通信的本地总线或本地接口512。如本领域中已知的，本地接口512可以是例如但不限于一个或多个总线或其它有线或无线连接。本地接口512可以具有额外元件(诸如控制器、缓冲器(高速缓存)、驱动器、转发器和接收器)以实现通信，为了简单起见省略了这些额外元件。此外，本地接口512可以包括地址、控制和/或数据连接，以使得能够在前述组件之间进行适当的通信。
处理器502是用于执行软件(特别是存储在存储器506中的软件)的硬件设备。处理器502可以是任何定制的或可商购的单核或多核处理器、中央处理单元(CPU)、与本系统500相关联的多个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片集的形式)、宏处理器或通常用于执行软件指令的任何设备。
存储器506可以包括易失性存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM，诸如DRAM、SRAM、SDRAM等))和非易失性存储器元件(例如，ROM、硬盘驱动器、磁带、CDROM等)中的任何一者或其组合。此外，存储器506可以结合电、磁、光和/或其它类型的存储介质。应当注意，存储器506可以具有分布式架构，其中各种组件彼此远离，但是可以由处理器502访问。
根据本发明，软件508定义由系统500执行的功能。存储器506中的软件508可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包含用于实现系统500的逻辑功能的可执行指令的有序列表，如下所述。存储器506可以包含操作系统(O/S)520。操作系统基本上控制系统500内程序的执行，并提供调度、输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制和相关服务。
I/O设备510可以包括输入设备，例如但不限于键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。此外，I/O设备510还可以包括输出设备，例如但不限于打印机、显示器等。最后，I/O设备510可以进一步包括经由输入和输出进行通信的设备，例如但不限于调制器/解调器(调制解调器，用于接入另一设备、系统或网络)、射频(RF)或其它收发器、电话接口、网桥、路由器或其它设备。
当系统500在操作中时，处理器502被配置成执行存储在存储器506内的软件508，以将数据传送到存储器506和从存储器506传送数据，并且通常根据软件508来控制系统500的操作，如上所述。
当系统500的功能处于操作中时，处理器502被配置成执行存储在存储器506内的软件508，以将数据传送到存储器506和从存储器506传送数据，并且通常根据软件508来控制系统500的操作。操作系统520由处理器502读取，可能在处理器502内被缓冲，然后被执行。
当以软件508实现系统500时，应当注意，用于实现系统500的指令可以被存储在任何计算机可读介质上，以供任何计算机相关设备、系统或方法使用或与任何计算机相关设备、系统或方法结合使用。在一些实施例中，这种计算机可读介质可以对应于存储器506或存储设备504中的一者或两者。在本文的上下文中，计算机可读介质是电子、磁、光或其它物理设备或装置，其可以包含或存储以供计算机相关设备、系统或方法使用或与计算机相关设备，系统或方法结合使用的计算机程序。用于实现系统的指令可以体现在任何计算机可读介质中，以供处理器或其他此类指令执行系统、设施或设备使用或与处理器或其他此类指令执行系统、设施或设备结合用。尽管已经通过示例的方式提及了处理器502，但是在一些实施例中，此类指令执行系统、设施或设备可以是任何基于计算机的系统、包含处理器的系统或者可以从指令执行系统、设施或设备中获取指令并执行指令的其它系统。在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够存储、通信、传播或传输程序以供处理器或其它此类指令执行系统、设施或设备使用或与处理器或其它此类指令执行系统、设施或设备结合使用的任何装置。
此类计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设施、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)包括：具有一根或多根电线的电连接设备(电子)、便携式计算机软盘(磁盘)、随机存取存储器(RAM)(电子)、只读存储器(ROM)(电子)、可擦除可编程只读存储器(EPROM、EEPROM或闪速存储器)(电子)、光纤(光)以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光)。应当注意，计算机可读介质甚至可以是纸张或在其上打印程序的另一种合适的介质，因为可以通过例如对纸张或其它介质进行光学扫描来电捕获程序，然后在必要时以合适的方式对其进行编译、解释或以其它方式进行处理，然后将其存储在计算机存储器中。
在替代实施例中，在以硬件实现系统500的情况下，可以用在本领域中是公知的以下技术的任何一种或组合来实现系统500：分立逻辑电路，其具有用于在数据信号上实现逻辑功能的逻辑门；专用集成电路(ASIC)，其具有适当的组合逻辑门；可编程门阵列(PGA)；现场可编程门阵列(FPGA)等。
图7是用于检测织物中的水分的方法700的示例性实施例的流程图。应当注意，流程图中的任何过程描述或框应被理解为表示模块、段、代码部分或步骤，这些模块、段、代码部分或步骤包括用于在过程中实现特定逻辑功能的一个或多个指令，且替代实施方式也包括在本发明的范围内，正如本领域技术人员所理解的，在本发明的范围内，根据所涉及的功能，该功能可以按与所示或所讨论的顺序不同的顺序(包括基本上同时或相反的顺序)执行。
如框610所示，将具有射频识别(RFID)标签和所附接的无线数据通信IC芯片的传感器嵌入到织物(例如尿布)中。如框620所示，将水分活化的非金属天线嵌入到织物中。该天线是半固态的水分响应性水凝胶材料，并且被配置成在与水分相互作用之前处于非激活状态，并且在与水分相互作用时处于激活状态。如框630所示，通过RFID读取器周期性地询问RFID标签。
上述的低成本、普适感知的尿布的实施例改进了使用该产品的顾客体验，并且可以使用包括数据通知订阅的新商业模型来实现。尽管这些实施例已经涉及尿布的应用，但是本发明还可以应用于其它卫生产品，例如厨房纸、片材、纸巾、卫生巾等，只要适用于水分或体液感测即可。这些实施例也可以应用于其它应用，例如食品包装、衣物(例如，用以检测汗液)、皮肤贴剂、葡萄糖检测和湿度分析。水凝胶也可以用于RFID以外的其它天线应用中。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明的结构进行各种修改和变型。鉴于上述内容，旨在使本发明涵盖本发明的修改和变型，只要这些修改和变型落入所附权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (16)

1.一种超高频UHF无线传感器，包括：
试剂活化的非金属天线，所述非金属天线进一步包括导电刺激响应性水凝胶材料；以及
与所述非金属天线进行电子通信的射频识别RFID标签，所述RFID标签进一步包括无线数据通信集成电路IC；
其中所述非金属天线被配置成在与活化剂相互作用之前处于非激活状态，且在与所述活化剂相互作用时处于激活状态，
其中，所述无线数据通信集成电路从所述试剂活化的非金属天线接收功率而启动，并且
其中，仅当所述非金属天线与所述活化剂相互作用而处于激活状态时，所述试剂活化的非金属天线才传输功率以启动所述无线数据通信集成电路。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述活化剂包括水分。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述活化剂包括酸和/或碱检测材料。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述活化剂包括化学检测材料。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述水凝胶材料被配置成在与所述活化剂相互作用时膨胀。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述水凝胶材料以粉末状态布置在基础材料上。
7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述基础材料包括织物。
8.根据权利要求6所述的传感器，其中所述水凝胶材料被布置成RFID天线的形状。
9.根据权利要求1所述的传感器，所述传感器进一步包括与所述非金属天线进行通信的金属天线。
10.根据权利要求1所述的传感器，其中所述RFID标签是无源RFID标签。
11.根据权利要求10所述的传感器，其中所述RFID标签被配置成响应于所述活化剂的感测而改变阻抗。
12.一种超高频UHF传感器系统，包括：
试剂活化的非金属天线，所述非金属天线进一步包括导电刺激响应性水凝胶材料；
与所述非金属天线进行电子通信的射频识别RFID标签，所述RFID标签进一步包括无线数据通信集成电路IC；
被配置成询问和读取所述RFID标签的RFID标签读取器；以及
与所述RFID标签读取器进行电子通信的RFID读取器天线，
其中所述非金属天线被配置成在与活化剂相互作用之前不对来自所述RFID标签读取器的询问作出响应，并且被配置成在与所述活化剂相互作用时对来自所述RFID标签读取器的询问作出响应，
其中，所述RFID标签从所述试剂活化的非金属天线接收功率而启动，并且
其中，仅当所述非金属天线与所述活化剂相互作用而处于激活状态时，所述试剂活化的非金属天线才能传输功率以启动所述无线数据通信集成电路。
13.一种用于检测织物中的水分的方法，所述方法包括以下步骤：
将包括射频识别RFID标签的传感器嵌入到所述织物中，所述RFID标签包括无线数据通信IC芯片；
将水分活化的非金属天线嵌入到所述织物中，所述非金属天线进一步包括半固态的水分响应性水凝胶材料，其中所述非金属天线被配置成在与水分相互作用之前处于非激活状态，并且在与水分相互作用时处于激活状态；以及
通过RFID读取器周期性地询问所述RFID标签，
其中，所述RFID标签从所述水分活化的非金属天线接收功率而启动，并且
其中，仅当所述非金属天线与水分相互作用而处于激活状态时，所述水分活化的非金属天线才能传输功率以启动所述RFID标签。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括向所述织物添加活化剂的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：
确定来自所述传感器的信号的信号参数；以及
将所述信号参数与信号参数阈值进行比较。
16.一种超高频UHF无线传感器，包括：
试剂活化的天线，所述天线进一步包括：
第一部分，所述第一部分包括非金属的导电刺激响应性水凝胶材料，所述非金属的导电刺激响应性水凝胶材料响应于活化剂而变得导电；以及
第二部分，所述第二部分包括被布置成与所述第一部分接触的导电金属；以及
与所述非金属天线进行电子通信的射频识别RFID标签，所述RFID标签进一步包括与所述RFID标签进行电子通信的无线数据通信集成电路IC，
其中所述天线被配置成在所述第一部分与活化剂相互作用之前处于非激活状态，并且在所述第一部分与所述活化剂相互作用时处于激活状态，
其中，所述无线数据通信集成电路从所述试剂活化的天线接收功率而启动，并且
其中，仅当所述天线与所述活化剂相互作用而处于激活状态时，所述试剂活化的天线才传输功率以启动所述无线数据通信集成电路。
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