CN112955103A - 具有湿度传感器的尿布制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿布的制造方法，该尿布在其底部不透水层的内侧或顶部透水层的任何表面上具有多个水分感测元件。在附加尿布的其他层之前，通过在底部不透水层或顶部透水层的移动片材上喷涂导电墨水来制造水分输送元件。导电墨水在移动片材上的喷涂导致在该层上形成导电墨水的平行线。导电墨水的平行线穿过两层中任一层的整个长度，并被设计为与检测装置形成连接。当使用者在尿布内排尿时，水分导致至少两条导电墨水平行线之间形成闭合回路。检测装置检测在这些导电墨水的平行线之间形成的闭合回路。另外，随着水分量的增加，闭合回路的电阻也趋于减小。检测装置还可检测电阻的降低速率，并用于计算尿布中存在的水分量。然后，检测装置产生合适的警报，以给出关于尿布饱和度的意见。通过在移动的片材层上喷涂导电墨水来制造传感元件的工艺降低了专用设计的导电墨水打印机的处理和修改开销，并且也不会影响尿布生产流水线的生产时间。

Description

具有湿度传感器的尿布制造方法

相关申请的交叉引用

本申请是2018年2月7日提交的美国专利申请第15/890,901号的部分继续申请。

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用

共同研究协议的缔约方名称

不适用

在致密光盘上或经由专利局电子归档系统(EFS-WEB)作为文本文件提交的参考文献合并

不适用

关于发明人或共同发明人事先披露的声明

不适用

背景技术

发明领域

本发明涉及用于制造吸收性材料例如尿布的装置，其中在尿布的内层上存在水分检测元件。

相关技术的描述

多年来，已经开发出用于检测和信号通知尿布中存在尿液的多种设计。然而，为了实现这些设计中的大多数，需要对普通尿布进行制造上的修改。这些制造修改使得在尿布的制造过程中需要引入很多改变和额外的机械装置。其他设计使用导电线作为传感器来检测由于排尿引起的尿布电性能的变化。这样的传感器也可以放置在尿布内层之上，使得传感器面对尿布使用者。尽管要非常小心地使用不会对使用者造成刺激的材料来制造这类传感器，但是使用者的满意度仍然存疑。检测尿布内部水分的另一种方法是使用温度传感器。在美国申请第11/589,414号中，温度传感器固定在尿布的内表面上。尿布上有窗口或切口或口袋，可从外部看到温度传感器。然而由于提供的窗口具有隔热性，以避免环境温度影响温度传感器。因此，这种使用温度传感器检测尿布中水分存在的方法需要对普通尿布的制造过程进行修改。

在美国专利第6,559,772号中，使用插入普通尿布内部并由导电墨水制成的灯芯条来感测尿布中的水分。此灯芯条连接到警报单元，在此使用导电墨水条检测是否存在水分。但是，这种带有温度传感器的尿布也需要对普通尿布进行制造上的修改，并且还需要专用的打印机来制造基于导电墨水的芯。

美国专利第6,200,250号公开了一种制造具有水分感测元件的尿布的方法。这些元件可以是许多类型，包括由导电材料(例如导电墨水)制成的细丝，电线，纱线，带，箔，织物或薄膜。但是，这种制造需要将导电墨水打印或卷起。因此，尿布的整个制造过程需要添加专用的打印机或其他机械装置，以在尿布内部打印基于导电墨水的元件。

美国专利第5,808,554号公开了一种用于尿布的水分检测衬里及其制造方法。该水分检测衬里由若干导电轨迹组成，这些导电轨迹则由导电墨水制成。轨道被设计成覆盖尿布内的最大空间。这些轨道需要使用专用的打印机进行打印，这会为普通尿布的制造方法增加额外的机械装置和复杂度。

美国专利第7,956,754号公开了一种具有湿度传感器的尿布，该湿度传感器用于检测尿布内部是否存在水分。湿度传感器是由被打印在底盘或尿布的一层上的导电墨水构成。为了使湿度传感器覆盖尿布内的最大面积，以蛇形方式设计湿度传感器，并由此需要专用的打印机将湿度传感器打印在任何一层上。这种类型的传感器即使可以检测尿布中水分的存在和水分的位置，也会影响尿布的制造过程，因为它需要在制造过程中引入其他打印机，从而无法在尿布生产流水线中实现。

此外，所有现有的基于导电墨水的水分感测器的设计方式都要求专用的打印机在普通尿布的一层内打印这些传感器。打印机的引入不仅增加了制造尿布的操作复杂度，还增加了制造尿布的时间。因此，需要一种基于水分感测器的尿布，该尿布可以容易地制造而不影响制造普通尿布的工艺流程，并且不增加与引入专用于打印水分的打印机相关的成本。

发明内容

本发明描述了一种水分感测和报警系统，包括检测装置和带有传感器元件的尿布(diaper，纸尿裤、纸尿布、尿不湿)。根据本发明的一个实施例的传感器元件被放置在普通尿布的底部不透水层的内侧。本发明的一个目的是提供在普通尿布的底部不透水层的内侧上绘制的多个传感器元件，其中在普通尿布的制造过程中，传感器元件绘制在底部不透水层上。通过喷涂导电碳墨或类似类型的导电墨水来将这些传感器元件绘制在底部透水层上。传感器元件连接到检测装置，使得普通尿布上存在的水分能够被感测并且能够产生适当的警报。

根据本发明的一个方面，在使用喷墨器的制造过程中，在尿布底部透水层的内侧绘制传感器元件。尿布是使用流水线制造的，其中多层尿布被组合在一起并切割成尿布芯。Velcro^TM和/或弹性带之类的连接条被添加至尿布芯并制成最终的普通尿布。在输送尿布底部不透水层的流水线的一个辊设备内，喷墨器在其他层被放置在该层上之前被附上。喷墨器在不透水层的内部提供导电墨线。该喷墨器可以是一个具有多个喷嘴以创建多条充当传感器元件的墨水线的单个喷墨器。此外，也可以使用多个喷墨器来创建分开的传感器元件。

在本发明的另一个方面，在将其他尿布层铺在底部塑料层的顶部之前，使用笔/铅笔状装置在底部塑料层的内表面上绘制导电墨线。所述笔/铅笔状装置也可以是具有多个笔尖的单个装置，所述多个笔尖彼此分离以产生多条导电墨线，或者是在底部塑料层上绘制单独的导电墨线的多个笔/铅笔。喷墨器/笔/铅笔的数量或喷墨器/笔尖/铅笔笔尖的喷嘴数量与底部塑料层内存在的传感器元件数量相同。

在本发明的另一个实施例中，可使用传感器元件检测尿布内的水量。所述传感器元件被绘制为贯穿尿布底部不透水层长度的导电墨水平行线，使得所述传感器元件覆盖穿着所述尿布的使用者的从前到后的区域。当水分在尿布内沉淀时，水分在两个相邻的传感器元件之间形成闭合连接，并且随着水量的增加，相邻传感器元件之间的电阻继续减小。于此同时，随着水分的不断增加，更多的相邻传感器开始形成闭合连接。因此，随着水量的增加，更多的连接被形成，并且每个传感器元件之间的电阻开始慢慢减小。电阻降低的速率与水量直接相关，这提供了尿布中水分含量的指示。水分越多，电阻下降越快。

检测装置从外部连接到尿布上，并且能够可拆卸地连接到底部透水层的延伸部分，从而与传感器元件形成弹性连接。所述检测装置包括处理器和其它电子电路，用于检测由于水分引起的电阻变化以及闭合回路的形成，并产生适当的警报。检测装置可以通过无线或有线的方式提供报警信号等。检测装置可以使用现有技术中的任何已知的机制连接到尿布，使得检测装置与传感器元件电耦合。

在另一个实施例中，传感器元件可用于检测尿布内存在的各种水分水平。由于传感器元件沿长度方向贯穿尿布底部不透水层的内表面，因此内部水分在不同时间基于水量接触不同的多个传感器元件。使用者排出的水分将首先与存在于外层的中心部分上的传感器元件接触。随着水量的增加，存在于边缘部分的传感器元件也将与水分接触。因此，检测装置能够感测水分何时到达存在于边缘部分上的传感器元件，并由此产生关于尿布饱和水平的警报。

在本发明的另一个实施例中，使用靠近向尿布生产流水线供应顶部透水层片材的辊设备的喷墨器，将传感器元件喷洒在普通尿布的透水层顶部。当使用者在尿布内排尿时，首先，尿液在顶部透水层上的至少两个相邻传感器元件之间形成闭合回路。随着时间的推移，尿液在尿布里被浸润吸收，使得闭合回路断开。当形成闭合回路时，两个传感器元件之间的电阻开始减小，当尿液被浸泡在其中时，电阻开始升高，直到闭合回路断开。同样，当使用者排尿时，会形成一个闭合回路，当尿布内的尿液被吸收时，这个回路就会断开。随着尿布内尿液浸泡量的增加，吸收时间也会增加。因此，闭合回路将在较长时间内保持闭合。最终，一个时间会到来，当尿布变得饱和，尿液会慢慢地被浸泡在里面。这将导致闭合回路，并在很长一段时间内电阻下降。这种闭合回路的形成、持续时间和电阻可由检测装置处理以估计尿布的各种饱和程度。然后，检测装置可以生成各种警报，以指示尿布内的饱和度水平和尿量。

根据本发明的另一个实施例，使用本领域已知的任何方法在一卷尿布层上预印传感电极。然而，选择传感电极的设计以使得机器不必对齐该设计，并且可以在任何位置切割尿布。所选择的设计使得检测装置能够连接到尿布的所有传感电极，而不管该尿布从尿布卷上切下的位置如何。根据先前实施例中存在的传感电极设计，尿布制造机器必须知道需要在切割尿布卷片的精确位置。而根据本发明的这个实施例，尿布制造机可以在任何位置切割尿布片材，并且尿布的水分感应能力保持完整。

附图说明

通过参考附图阅读以下详细描述，本领域技术人员能够更好地理解本文描述的本发明的各种优选实施例。附图中的元件不一定按比例绘制，并且任何在一个附图中标识一个元件的附图标记将在整个附图中表示相同的元件。

附图简述如下：

图1A是普通尿布中不同层的透视图。

图1B-1D是本领域已知的水分感测器的顶视图。

图2是用于制造普通尿布的流水线的平面图。

图3A是根据本发明一个实施例的尿布中不同层的透视图。

图3B是根据本发明一个实施例的尿布底部不透水片材内侧的俯视图。

图4是根据本发明的一个实施例的在存在水分时尿布底部不透水片材内侧的俯视图。

图5是根据本发明主要实施例的用于制造具有传感器元件的尿布的流水线的平面图。

图6是根据本发明的一个实施例的喷墨器绘制传感器元件的透视图。

图7A-7D是根据本发明的一个实施例的水量逐渐增加的尿布底部不透水片材内侧的俯视图。

图8A是描绘闭合回路的形成及其相对于时间的电阻的曲线图。

图8B是描绘了当排尿量相对较小时，闭合回路的形成及其相对于时间的电阻的曲线图。

图8C-8F是水分存在于不同位置的尿布底部不透水片内侧的俯视图。

图8G是描绘了当尿液被多次排出时闭合回路的形成及其电阻。

图9A是根据本发明另一个实施例的尿布中不同层的透视图。

图9B是根据本发明该实施例的用于制造带有传感器元件的尿布的流水线的平面图。

图10是描述根据本发明另一个实施例的闭合回路的形成及其相对于时间的电阻的曲线图。

图11是根据一个实施例的便携式检测装置。

图12A-12B是使用基于红外线的干燥单元来干燥传感器元件的底部不透水层切面的截面图。

图13A-13B是使用基于激光的干燥单元来干燥传感器元件的底部不透水层切面的截面图。

图14是具有弯曲传感器元件的尿布片材的俯视图。

图15A-15C是具有弯曲传感器元件的尿布片材的制造工艺的平面图。

图16A示出了具有本发明新实施例的底层的俯视图。

图16B示出了根据本发明新实施例的制造尿布的方法。

图17A-17B示出了根据本发明新实施例的检测尿布内部水分中存在的水分的方法。

图18A-18E描述了根据本发明新实施例的由尿布内部的水分形成的各种闭合回路。

图19示出了根据新实施例的尿布的各种不同实施例之一的俯视图。

图20A-20B图示了根据本发明新实施例的尿布内部电导的变化。

图21A-21B示出了根据本发明另一个实施例的尿布的底层。

图22A-22C描述了根据本发明另一个实施例的尿布底层内部水分的检测。

图23A-23B示出了根据本发明另一个实施例的与尿布一起使用的检测装置。

图24示出了根据本发明一个实施例的带有传感电极的底垫。

具体实施方式

本发明公开了一种水分检测和报警系统，包括具有多个传感器元件的尿布以及与传感器元件电耦合的便携式检测装置(优选非一次性类型)。本发明的目的是提供一种在任何普通尿布的任何层上提供传感器元件而不需要任何专用导电墨水打印机的方法。根据本发明，传感器元件是在所有层在移动流水线上组合形成最终尿布之前，使用喷墨器、笔或草图笔在普通尿布的多个层中的任意一层或多层上提供的导电墨水直线。当使用者在尿布内排尿时，尿液穿过顶部的透水层，并在尿布的吸收层内浸湿，吸收层则由底部的不透水层保持在原位。因此，尿液与存在于底部不透水层或顶部透水层上的传感器元件接触，并且导致至少两个传感器元件之间的闭合回路。该闭合回路由便携式检测装置感测并产生适当的警报以指示尿布内是否存在尿液。当传感器元件放置在底部不透水层上时，随着体液量的增加，形成更多的闭合回路，并且已经存在的闭合回路的电阻开始减小。通过便携式检测装置检测电阻的降低速率和闭合回路的增加数。然后，便携式检测装置可以根据电阻的降低速率产生指示尿布内的水量的警报。当传感器元件存在于顶部透水层上时，尿液将在至少两个相邻的传感器元件之间形成闭合回路一段时间，直到尿液被浸泡在吸收层内。随着尿量的增加，当尿布开始饱和时，闭合回路将保持更长的时间。便携式检测装置可跟踪闭合回路的形成、闭合回路的电阻和持续时间，以识别尿布的饱和程度。根据尿布的饱和程度生成适当的警报。

图1示出了普通一次性尿布100的透视图。一次性尿布100主要由夹在两片无纺布之间的吸收垫102组成。吸收垫102是专用设计用来吸收和保持体液的，并且无纺布使尿布具有舒适的形状并有助于防止渗漏。这些尿布通过多步骤工艺制成，在该多步骤工艺中，首先真空形成吸收垫102，然后将其附接到透水的顶部片材101和不透水的底部片材103。在吸收垫和两片无纺布之间还添加了其它层的布类和塑料类材料作为中间层(未示出)。中间层可以包含各种类型的传感器，例如水分感测器、温度传感器或其他类型的传感器。所有这些部件都通过加热或超声波振动密封在一起。将弹性纤维或带或类似的连接装置104(如尼龙搭扣(Velcro))连接到片材上，以将尿布100的边缘聚集成适当的形状，从而使其紧贴在使用者的腿和胯部周围。当合身放置时，尿布100将保持通过透水的顶片101的体液，这些体液被吸收到吸收垫102中并且被不透水的底部片材103保持在内部。

图1B-1D示出了本领域已知的用于普通尿布100中的各种类型的水分感测器。这些水分感测器具有传感元件111以及将传感元件111连接到检测装置的导体112。水分感测器通常用喷墨打印机或其他专用打印机打印在普通尿布的任何一层上。在本领域的已知技术中，此类传感器也打印在普通尿布100的顶部透水片材101或底部不透水片材103上。在一些现有技术中，水分感测器也打印在吸收垫102的任何一侧上。传感元件111被设计成当普通尿布100干燥时它们不会彼此接触。当使用者在普通尿布100内排尿时，尿液在任意两个所述传感元件111之间形成可被检测装置检测到的闭合电连接。传感元件111被设计成沿着普通尿布100的长度分布在各个位置，以便知道尿液的位置。绝缘层设置在水分感测器的顶部，使得绝缘层与导体112重叠并且使111暴露于水分中，以便准确地识别水分的位置。绝缘层用作任意两个传感元件112之间的开路绝缘物，其仅在存在水分时闭合。传感元件111和导体112均由导电墨水制成，因此需要基于喷墨的专用打印机，以实现传感元件111和导体112的独特设计。此外，绝缘材料的添加也改变了制造普通尿布所需的制造工艺。

图2示出了现有技术中已知的用于制造普通尿布100的流水线200。通常这类工艺被称为卷对卷技术，因为多卷材料一层在一层之上地组合在一起以形成最终的尿布。吸收垫102由两种基本元素组成：亲水或嗜水性聚合物及纤维材料，例如木浆。聚合物由丙烯酸衍生物的细颗粒制成，例如丙烯酸钠、丙烯酸钾或丙烯酸烷基酯。这些聚合物颗粒就像微小的海绵，保持它们重量许多倍的水分。吸收垫102在可移动传送带(未示出)上形成，穿过长的成形室，在该成形室中聚合物和纤维被混合以形成一片吸收垫102a，该吸收垫102a随后沿着传送路径行进至成形室出口附近的调平辊。这个辊子除去垫顶部的一部分纤维，使其厚度均匀。吸收垫102a的片材随后由传送带移动通过辊设备202以通过出口，由此进行在流水线200中形成完整尿布100后续操作。吸收垫102由形成尿布100主体的无纺布片材保持在适当位置。无纺布通常由塑料树脂制成，如尼龙、聚酯、聚乙烯或聚丙烯，并通过机械性、化学性或是热性联锁塑料纤维来组装。聚丙烯通常是用于透水顶部片材101的材料，而聚乙烯是用于不透水背部片材103的树脂选择。这些片材被制成一个称为卷筒(web)的宽卷，然后被切割成用于尿布的适当宽度。存在两个单独长卷的片材卷筒，分别用于透水的顶部片材101a和不透水的底部片材103a。这两种片材都使用两个单独的辊设备201和203供应给流水线200。在这三种主要片材之间，基于要使用流水线200制造的普通尿布100的类型，还添加了其他的中间层113，其中一些是基于普通布的层，一些是基于塑料的层。这些中间层通过多个辊设备213供应。辊设备213可以基于需要在哪些层之间添加这些中间层而被以任何顺序放置在流水线上。还可以添加其他中间层113以获得各种其他特征。其他层113中的一些还可以包含压印在其上的不同类型的传感器。然后，所有这些片材层通过压力室205，在压力室205中，所有这三种片材通过粘合、加热或超声波焊接连接在一起，形成一片长的尿布100。然后将该长片尿布切成合适的尿布尺寸，并且附加如胶带或Velcro^TM的连接结构作为一次性尿布100的最终步骤。

要检测一次性尿布内的水分，需要在尿布内放置传感器。图3A示出了根据本发明主要实施例的尿布300的底部不透水片材303上存在传感器元件306的尿布透视图。尿布300类似于本领域已知的普通尿布100，不同之处在于底部不透水片材上存在的传感器元件306。图3B示出了根据本发明主要实施例的不透水底部片材303的内侧上存在的传感器元件306的俯视图。在不透水底部片材303的内侧喷射导电墨水的长痕迹，并且将其用作传感器元件306。传感器元件306贯穿底部片材303的整个长度，并且以传感器元件306可以电连接到检测装置的方式放置。检测装置向传感器元件306中的每一个提供电压。由于由塑料材料构成，底部不透水片材303作为传感器元件306之间的绝缘体。因此，不需要添加额外的绝缘材料层。当使用者在尿布300内排尿时，排出的水分穿过顶部透水片材301和其他中间层(未示出)并被存储在吸收垫302内，底部不透水片材303充当吸收垫302的基底并防止水分泄漏。如图4所示，当水分407与底部不透水片材303接触时，充当至少两个传感器元件306a和306b之间的导体。因此，水分407在至少两个传感器元件306a和306b之间形成闭合回路，允许电流在两个传感器元件306a和306b之间流动。检测装置可以检测到闭合回路，该闭合回路反过来指示水分的存在。然后，检测装置可以生成指示水分存在的警报407。

图5示出了根据本发明的优选实施例的流水线500，该流水线500使用传感器元件306执行制造尿布300的卷对卷工艺。流水线500与上面描述的流水线200相似，只是稍作修改。流水线500中包括在靠近辊设备203的喷墨器506，以在不透水的底部片材303a的片材内侧上喷射导电墨水。喷墨器506使用多个喷嘴606在不透水底部片材303a的移动片材上提供导电墨水，如图6所示。不透水底部片材303a的片材沿着流水线500的移动使得导电墨水沿着不透水底部片材103a的整个片材长度形成导电墨水的直线。如图6所示，导电墨水喷射时，直线的边缘不光滑。这些导电墨水线形成有助于检测尿布300内是否存在水分的传感器元件306。只要存在于相邻传感器元件306上的导电墨水之间不存在连通性，传感器元件306的粗糙边缘不影响传感器元件的操作。需要布置在底部片材303内的传感器元件306的数量与喷墨器506中喷嘴606的数量直接相关。就在喷墨器506之后，附加干燥单元509以固化所喷射的导电墨水。干燥单元509也可以是基于红外线、激光或紫外线的单元。使用喷墨器506来制造传感器元件306消除了诸如喷墨打印机之类的专用打印机在任何尿布材料层上打印特殊设计的传感器的需要。这进一步减少了制造尿布的时间，并且还减少了为尿布制造能够感知水分的片材的笨重打印机械装置的开销。此外，使用喷墨器506消除了在已经就位的用于制造一次性尿布的流水线上进行任何改变的需要，因为喷墨器可以基于需要在哪一层上布置传感器而被插入流水线上的任何点。

根据本发明的其他实施例，代替喷墨器506，可以使用诸如笔(pen)或草图笔(sketch pen)之类的其他装置在不透水的底部片材303的片材内侧绘制导电墨水的痕迹。具有多个笔尖的单支笔或草图笔可用于绘制多个轨迹，或者多支笔或草图笔可用于绘制多个传感器元件306。这里所示的示例仅仅是非限制性示例，并且本领域技术人员也可以想到替换方案。另外，可以注意到，传感器元件306的位置可以从底部不透水片到顶部不透水片或吸收垫的任何表面变化，这取决于尿布制造商想要如何以及在什么点检测尿布中存在的水分。基于传感器元件306的位置，喷墨器或笔或草图笔以及干燥单元在流水线上的位置也将改变。此外，本领域技术人员还可以放置喷墨打印机以在任何层上打印传感元件。由于传感元件是主要由于在移动的材料片材上的静止位置喷墨而形成的直线，因此它减少了喷墨打印机的任务，因为不必改变其打印头的位置。因此，喷墨打印机或类似类型的打印机也可以在任何尿布片材上执行喷涂或打印导电墨水的任务，就像喷墨器、钢笔或素描笔执行的任务一样。

图7A-7D示出了使用存在于尿布300的底部不透水片材303上的传感器元件306来检测尿布300内水量的过程。如图所示，当排出少量体液时，存储在吸收垫302中的水分707相对较少，并且在传感器元件306a和306b之间形成闭合连接。这里，水分707也可以被称为尿斑。随着体液量的增加，水分707也会增加，从而在传感器元件之间形成更多的闭合回路。此外，当形成闭合回路时，检测装置(未示出)可以感测两个传感器元件306a和306b之间的电阻。随着水量的增加，两个传感器元件306a和306b之间的电阻减小，并且电阻的降低速率与水分707量的增大速率直接相关。作为水分707量增加的结果，每形成一个闭合连接，电阻将继续减小。图8A示出了在各种传感器元件306之间形成的各种闭合回路的电阻随时间变化的曲线图。在没有水分的情况下，各种传感器元件306之间的电阻是无穷大的，因为没有闭合连接。当使用者排尿时，尿液中的水分707产生一个闭合回路，并测量到传感器元件306a和306b之间形成的闭合回路的电阻。随着时间的推移，随着后续排尿导致的水分707量的增加，电阻逐渐降低到某一水平，之后电阻变得恒定。电阻的这种变化通过图形轨迹808a显示在图中。水分707也开始在尿布300内扩散，因此，在两个新的传感器元件之间形成另一个闭合回路。该闭合回路的电阻也随着水分707量的增加而逐渐减小。电阻的减少由曲线808b显示。类似地，随着后续的排尿，尿布300内的水分707量也增加。随着时间的推移，随着水分707量的增加，形成更多的闭合回路，并且它们的电阻被追踪，如图808c-808e所示。当使用者在尿布300内排尿时，闭合回路的电阻在使用者排尿的持续时间内以快速的速率减小。使用者停止排尿后，排出的尿液开始在尿布300内被吸收。当排出的尿液被吸收时，形成的闭合回路的电阻比之前下降地缓慢。此外，该检测装置可以监测闭合回路的电阻在某一水平上保持恒定所需的时间。该检测装置能够跟踪形成新的闭合回路所需的时间量。这是尿布300内水分707增加速率的指示。当尿量较多时，与尿量较少时相比，水分707将传播得更快。图8A所示的曲线图详细说明了闭合回路的形成及其电阻的特性。当开始时，使用者在时刻t0开始排尿，形成第一闭合回路。第一个闭合回路的电阻由曲线轨迹808a显示。曲线轨迹808a显示的电阻快速下降，直到时刻t1，之后随着尿液开始在尿布300内扩散，电阻的下降变慢。在时刻t2，尿液在尿布300内扩散导致形成另一个闭合回路，其电阻由曲线轨迹808b显示。此外，形成的闭合回路的数量取决于尿布300内排出的尿液量。如果排出少量尿液，尿液会造成一个或两个闭合回路。相比之下，如果排出大量尿液，尿液将在尿布300内缓慢扩散，导致更多闭合回路，其电阻由图8A中的曲线轨迹808c-808e描绘。在时刻t3，排出的尿液被完全吸收，不再在尿布300内扩散。因此，闭合回路的电阻在一段时刻t4内在其各自的水平上变得恒定。必须注意的是，闭合回路的电阻变为常数时的水平直接取决于闭合回路之间的尿量。当排出的尿液量相对较少时，形成的闭合回路也较少。使用图8B中的曲线图示出使用者排出相对小量尿液的情况。这里，从时刻t5到时刻t6，当使用者在排尿时，形成闭合回路，其电阻由曲线轨迹808f表示。从时刻t5到t6，当使用者在排尿时，形成的闭合回路的电阻以非常快的速率减小。t6之后，尿液开始在尿布300内扩散，导致新的闭合回路。在时刻t7形成一个这样的闭合回路，其电阻用曲线轨迹808g表示。在尿液在尿布内被完全吸收的时刻t8之前，形成另一个闭合回路，其电阻用曲线轨迹808h表示。在时刻t8之后，尿液不再在尿布内扩散，因此，形成的闭合回路的电阻将在相当长的时刻t9内保持恒定在其各自的水平。与图8A所示排出大量尿液时的对应电阻相比，由于排出的尿液量较少，因此各自的电阻水平也较高。此外，由于这次排尿量比之前少，因此与图8A相比，图8B中形成的闭合回路的数量较少。于是，利用电阻的水平和形成的闭合回路的数量，可以确定尿布300内部排出的尿液的量。相应地，可以产生适当的警报，以提供有关尿液排出量的信息。

确定尿液排出量的另一个因素是跟踪形成的每个闭合回路的电阻水平及其随时间的变化(由于尿液量随时间增加)。当传感器元件306之间没有尿液时，不存在闭合回路，因此无法计算电阻。然而，当形成闭合回路时，闭合回路的电阻是每个传感器元件306的总电阻加上引起闭合回路形成的尿量的电阻。如图7A-7D所示，当在传感器元件306a和306b之间存在少量尿液707时，检测到的电阻为81kΩ，其中40kΩ是每一个传感器元件306a和306b的电阻，1kΩ是该少量尿液707的电阻。现在，随着尿量707的增加，形成闭合回路的传感元件306a和306b的长度也减小，如图7A-7D所示。导体的电阻与其电阻率和长度直接相关，与其横截面积成反比。因此，随着尿量707的增加，在传感元件306a和306b之间形成的闭合回路的电阻减小。跟踪闭合回路的电阻，并计算由此形成闭合回路的传感器元件306a和306b的长度。于是，利用所有闭合回路的电阻，可以确定形成闭合回路的传感器元件的长度。此外，当尿液开始在尿布300内被吸收时，尿液从中心位置均匀地扩散，导致通常为圆形或椭圆形的水斑707。因此，通过跟踪所形成的第一闭合回路和该闭合回路的电阻，可以确定尿液的中心。利用关于尿液的中心、由尿液形成的闭合回路的数目以及形成闭合回路的传感器元件的长度的信息，可以估计水斑707的总尺寸。水斑707的尺寸可用于确定尿布内排出的尿液量300。

此外，根据本发明的另一个实施例，可以基于形成的闭合回路的电阻变化率来估计尿布300的饱和水平。如前所述，当尿液在尿布300内扩散时，形成新的闭合回路。因此，可以追踪尿液扩散和形成新的闭合回路所需的时间。此外，如前所述，形成的闭合回路的电阻也随着尿量的增加而逐渐减小。因此，可以跟踪闭合回路的电阻的降低速率和形成新闭合回路所需的时间，并用于计算尿布300中的尿液吸收速率。

在本发明的另一个实施例中，可以使用传感器元件306来识别水分的位置。如图8C-8F所示，水分809基于其位置而导致不同传感器元件之间的闭合回路。在图8C中，在传感器元件306h和306d之间形成闭合回路，而其他传感器元件保持开路状态。在图8D中，水分809导致传感器元件306g和306b之间的闭合回路。类似地，图8E和8F示出了水分809的不同位置以及由于水分809而以闭合回路连接的不同传感器元件。该检测装置可被编程以生成不同类型的警报，该警报提供关于水分的不同位置的信息。另外，根据水分的位置、尿布300中尿液的当前吸收率以及形成新的闭合回路所需的时间，检测装置可以预测尿布300中的尿液量。于是，可以产生适当的警报。

在本发明的另一个实施例中，传感器元件306可用于确定尿布300何时将会饱和。传感器元件306沿着不透水的底部片材303的整个长度延伸，并且检测装置能够确定由存在于尿布内的水分形成的闭合回路的数量。当使用者在尿布内排尿时，通常，水分首先停留在尿布的中心部分，并且随着排出量的增加，水分缓慢地扩散到尿布的边缘部分。如图7D所示，当存在于不透水底部片材303的边缘中的传感器元件306g和306h之间形成闭合回路时，检测装置能够识别水分已经到达边缘。随着越来越多的尿液在尿布300内扩散，所有闭合回路的电阻将继续减小。结合关于电阻和形成的闭合回路的数目的信息，以及在传感器元件306g和306h之间形成的闭合回路，检测装置可以预测尿布300即将达到饱和。检测装置可产生适当的警报，指示尿布300即将达到饱和。

图8G示出了当使用者多次排尿时，在底部不透水片材303上存在传感元件306的尿布300中闭合回路的电阻特性。首先，当在时刻t10开始排尿时，形成闭合回路，其电阻用曲线轨迹808i描绘。在时刻t10到时刻t11之间，当使用者排尿时，形成的闭合回路的电阻迅速减小。在t11之后，尿液开始在尿布300内扩散，在时刻t12引起新的闭合回路，而已经形成的闭合回路的电阻开始逐渐减小。使用曲线轨迹808j描绘了新的闭合回路电阻。当尿液在尿布300内完全吸收并停止扩散时，闭合回路电阻变为常数。如在先前的实施例中所解释的，形成的闭合回路的数量以及它们各自的电阻变得恒定的水平与使用者排出的尿液量直接相关。电阻大致保持在各自的恒定水平，直到使用者在时刻t14再次开始排尿。在时刻t14，已形成的闭合回路的电阻开始迅速降低，并且使用者继续排尿。在时刻t15，形成另一个闭合回路，其电阻用曲线轨迹808k表示。所有闭合回路的电阻将继续快速减小，直到时刻t16使用者停止排尿。在时刻t16之后，尿液开始被吸收并在时刻t17停止扩散，之后所有闭合回路的电阻在其各自的水平上变得恒定。如前所述，利用所有闭合回路的电阻水平以及排尿中心，可以估计尿布300中的总尿量。

图9A-9B示出了根据本发明的另一个实施例的在顶部透水片材901上具有传感元件906的尿布900及其制造工艺。传感元件906是使用放置在辊设备201附近的喷墨器506制造的，辊设备201在流水线500中提供顶部透水片材901a。紧接在喷墨器506之后，还附有干燥单元509以固化所喷射的导电墨水。干燥单元509也可以是基于红外线、激光或紫外线的单元。本实施例中使用的流水线在操作上与先前实施例中描述的流水线500相似。形成在顶部透水片材901顶部的传感元件906在形状和设计上与先前实施例中描述的相似。当尿布900干燥时，顶部透水片材901充当任何两个传感元件906之间的绝缘体，用于保持两个相邻传感元件906之间的开路。然而，通过改变喷墨器506的位置，也可以将传感元件放置在顶部透水片材901的底面上。如先前实施例中所述的传感元件906沿着整个顶部透水片材901的长度彼此平行地延伸并且连接到检测装置，该检测装置的操作与先前实施例中所述的类似。另外，必须注意的是，本领域普通技术人员可以通过改变喷墨器506在用于制造尿布的流水线上的位置，将根据本发明的传感元件放置在尿布内部的中间层中的任何一层或顶部透水片材901的顶部。

传感元件906的操作类似于先前实施例中描述的传感元件的操作。然而，由于传感元件的位置变化，闭合回路的形成和电阻的变化将不同于先前的实施例。当使用者在尿布900内排尿时，尿液在传感元件906中的至少任意两个之间形成闭合回路。当吸收垫902浸没在尿液中时，闭合回路将被断开。结果是检测装置将在短时间内感测任意两个传感元件906之间的电阻下降，然后电阻再次上升。当使用者再次在尿布900内排尿时，在至少两个传感元件906之间再次形成闭合回路。该闭合回路也将保持一段时间，直到水分再次浸润吸收垫902。因此，随着越来越多的尿液被排出，吸收垫902的吸收率也将开始降低并且吸收垫将开始达到饱和水平。结果是在任意两个传感元件906之间形成的闭合回路将随着吸收垫902饱和水平的增加而保持更长的时间量。这是用图10所示的曲线图来解释的。

图10示出了由检测装置检测到的位于尿布900的顶部透水片材901上的传感元件906之间的电阻变化。最初，当使用者排尿时，在两个相邻的传感元件906之间形成至少一个闭合回路。检测装置可以检测这两个传感元件之间的电阻。慢慢地，尿液在吸收垫902内被浸透，并且闭合的电路变得开路。因此，随着越来越多的尿液被浸泡，检测装置检测到的电阻将再次开始增加，直至无限大。请注意，有时，由于残留水分，可能会保持回路闭合。这在图10中用曲线轨迹118a表示。闭合回路的电阻在期间急剧下降的时间可被称为排尿事件。图10中的时刻t0到时刻tl是使用者的排尿时间，在此期间随着越来越多的尿液被排出，两个元件之间的电阻开始减小。在tl之后，随着尿液浸泡量的增加，电阻开始减小，直到尿液全部浸泡，电路再次开路。当使用者再次排尿时，在先前相邻的传感元件或新的一对传感元件之间将形成另一个闭合回路。如图10所示，该闭合回路将再次经历当使用者排尿时在时刻t2和t3之间电阻增大并在时刻t3之后电阻随即减小的类似循环。对于每个后续的排尿事件，尿液在吸收垫902内被浸润吸收的速度将变慢。因此，现在形成的闭合回路将持续更长的时间。这用曲线轨迹118b表示。随着尿布900内排尿次数增多，吸收垫902浸泡在尿液中所需的时间将增加，因此，尿液形成的闭合回路将保持更长的时间。这由图形轨迹118c显示，其间使用者从时刻t4到时刻t5排尿。在t5之后，尿液开始被浸润吸收，因此电阻开始下降。最后，吸收垫几乎饱和，不能再浸润吸收更多的尿液。形成的闭合回路于是将持续更长的时间。因此，电阻将非常缓慢上升。这是使用曲线轨迹118d显示的，其间使用者从时刻t6到时刻t7排尿。在时刻t7之后，尿液将慢慢被吸收，电阻因此会以非常缓慢的速度上升。如果在直到预定时刻t8电阻回升小于预定阈值，检测装置可以生成警报。检测装置还可以生成不同阈值水平的警报，以指示尿布900是即将达到饱和还是已经饱和。在本发明的另一方面，吸收尿液所需的时间和形成的闭合回路的数量可用于检测尿布内排出的尿液量。检测装置可被编程为根据检测到的尿液量不同，产生不同类型的报警。

必须注意的是，传感元件可以喷涂在中间层的任何一层上，并且根据中间层的位置，检测装置可以以不同的方式处理电阻信息，以检测尿布的饱和水平、尿布内的尿量和尿的位置。在任何中间层上喷涂传感器元件的工艺保持与先前实施例相同，并且可以通过改变用于制造尿布的流水线中的喷墨器的位置来方便地实现。本领域技术人员还可以通过将喷墨器放置在生产尿布的流水线上提供吸收垫片材的辊设备附近，将传感元件方便地喷到吸收垫的任何表面上。此外，必须注意的是，基于传感元件在尿布内的位置，必须相应地对检测装置进行编程以处理来自传感元件的电阻信息。此外，传感元件应该被设计为能够与检测装置电耦合。

现在参考图11，示出了由绝缘材料制成的检测装置120。根据本发明，检测装置120具有用于连接到存在于尿布上的传感器元件的接触点129。接触点129由导电材料构成，因为它们将传感器元件耦合到检测装置120内部的处理部件128。此外，可以注意到，接触点129的数量应当与传感器元件的数量相同。检测装置120适于接收和处理通过传感器元件拾取的闭合回路信息，并且随后分析闭合回路的电阻信息以确定尿布内体液的存在和体液的量。检测装置120于是可以通过无线或有线方式生成警报等。例如，警报可以包括向管理员的手机发送文本消息，其中包含关于尿布上的湿润程度和湿润位置的信息。检测装置120还能够通过其内置指示器121生成可见或可听见的警报信号。在这种情况下，警报也可以是由内置指示器121生成的视觉或听觉警报，指示排出的体液量以及何时需要更换尿布。存在于便携式检测装置120中的电池122向处理部件128提供电力，以及向传感器元件提供电力。便携式检测装置120被设计成使用多种技术(包括基于夹持或粘合或机械的紧固产品或按扣盖)或通过包裹底部不透水片材的延伸部分或顶部透水片材的延伸部分，附接到尿布的底部不透水片材或顶部透水片材。

如上述实施例所示，传感元件是通过在尿布的顶部透水层或底部不透水层的滚动片材上喷涂导电墨水来创建的。喷在底部不透水层上的导电墨水需要干燥，然后才能将其他层置于其上。否则，当其他尿布层接触底部透水层时，导电墨水可能渗入其他层。对于导电墨水喷在顶部透水层也是一样。为了消除导电墨水渗入其它层的可能性，如先前实施例中所述，在用于制造尿布的流水线中的喷墨器之后使用干燥单元。图12A-12B示出了根据本发明一个实施例的在用于制造尿布的流水线中使用基于红外线的干燥单元139的底部不透水层303切面的截面图。任何尿布的底部不透水层303的材料由红外线无影响的塑料制成，因此，基于红外线的干燥器可用于干燥导电墨水，而不会对底部不透水层303造成任何影响。如图12A所示，喷涂在底部不透水层303上的导电墨水形成笔直的传感元件306，与边缘部分相比，在中心部分具有更多的墨水。所形成的传感元件306具有类似于底部不透水层303上的一系列墨滴的形状。当传感元件306暴露于从干燥单元139发射的红外线时，墨水开始干燥或固化。然而，红外线固化导电墨水需要大量的时间。流水线的平均速度约为5米/秒，因此，导电墨水无法充分暴露在红外线下以完全固化。结果，如图12B所示，靠近边缘部分的导电墨水的表面区域(其中墨水的厚度较小)被固化，而中心部分保持未固化。因此，当另一尿布层被放置在底部不透水层303的顶部时，导电墨水的渗出风险仍然存在。应对这一风险的一种方法是使用大剂量红外线，而这将增加干燥单元139的成本。另一个可能的解决办法是减缓流水线的速度，以使得导电墨水能够暴露在红外线辐射下更长的时间。显而易见的是，减缓流水线的速度会造成巨大的运营成本损失，而且效率也会很低。

一种降低导电墨水上渗出风险的一种可行的方法是使用如图13A-B所示的基于激光的干燥单元。根据本实施例，基于激光的干燥单元149用于直接将激光光线引导到位于移动的底部不透水层303顶部的传感元件306之上。激光辐射使传感元件306的中心部分的外表面更快地固化，从而在顶部形成如图13B所示的硬壳固体外表面326。传感元件306的硬壳固体外表面326允许其他尿布层放置在底部不透水层303的顶部，而没有导电墨水渗入其他尿布层的风险。激光还产生更多的热，这导致导电墨水收缩，由此存在于发送的元件306的边缘部分上的导电墨水不会渗入放置在底部不透水层303顶部的任何其他尿布层。因此，使用基于激光的干燥单元149可以有效地进行导电墨水的固化。此外，必须注意的是，同样的固化技术也能够以类似的效果用于固化喷洒在尿布顶部透水层上的导电墨水。

在本发明的另一个实施例中，传感器元件被设计为使其在尿布的中心部分形成曲线。如图14所示，弯曲的传感器元件146具有曲线146a，使得曲线146a位于尿布140的中心部分。一般来说，尿布140的中央部分是穿着者身下的部分，那里会储存最大的尿液。结果，尿液将在尿布140的中心部分更宽地扩散。为了确定尿液在中央部分扩散的程度，线性传感元件需要存在于尿布140的整个宽度中。因此，沿尿布整个宽度存在的线形传感元件将需要一个非常大的检测装置来与所有线形传感元件接触。一个大的检测装置会导致该装置与所有传感器元件的正确连接出现问题。此外，如果穿着者在尿布140上安装了一个大的探测装置，那么走动时会感到不舒服。使用有曲线146a的弯曲传感器元件146通过增加尿布140的中心部分处的检测面积并减少检测装置的接触区域来解决该问题。如图14所示，弯曲传感器元件146的曲线146a在其中心部分可以达到尿布140的整个宽度。因此，在尿布140的中央部分实现了增大的检测区域。进一步地，在曲线146a仅存在于中心部分的同时，曲线传感器元件146形成位于非常小区域内的接触部分146b。将接触部分146b放置在非常小的区域内减小了需要连接到弯曲传感器元件146的检测装置的尺寸。另外，必须注意的是，基于制造商和检测装置使用的检测算法，具有曲线146a的弯曲传感器元件146可以存在于尿布140的底部不透水层或顶部透水层或两者上。

图15A-15C描述了制造具有弯曲传感器元件146的尿布层的方法。请注意，尿布层可以是可在其上喷涂导电墨水以创建传感器元件的尿布146的任何一层。如图15A所示，在尿布140的移动层上喷射导电墨水的多个喷嘴156在尿布140的该层上创建传感元件146。尿布140层的移动方向用图15A-15C中的虚线箭头表示。如先前实施例中所述，在尿布140的移动层上喷涂导电墨水导致在该层上形成传感元件。为了产生弯曲的传感元件146，喷嘴156被设计为使得它们能够在垂直于尿布140的移动层的移动方向的方向上关联移动。图15A中的箭头描绘了喷嘴156可以从其主位置A移动的方向。当每个喷嘴在尿布140层上喷射导电墨水的同时由于尿布140层的移动而移动时，每个传感元件146也开始偏离其线形设计并开始形成曲线。如图15B所示，不同的喷嘴沿箭头所示的方向移动，并到达位置B，这导致形成弯曲的传感元件146的曲线146a的前半部分。此外，如箭头所示，不同的喷嘴156移动不同的距离以到达位置B。基于尿布140的宽度预先确定不同的距离，使得形成的曲线146a覆盖(cover)尿布140宽度的最大区域。如果尿布140具有小宽度，则喷嘴156需要较少移动以创建能够覆盖尿布140宽度的最大区域的曲线。在尿布140的宽度更大的情况下，为了创建具有类似特征的曲线，将需要喷嘴156更大的移动。另外，基于尿布140的移动层的速度来预先确定喷嘴156的移动速度。喷嘴156的移动速度和移动距离都是预先确定的，以便创建覆盖尿布140的中心部分的最大面积的曲线146a。从位置B开始，喷嘴156被移回其初始位置A，以形成曲线146a的后半部分，如图15C所示。在到达初始位置A之后，喷嘴在该位置保持预定时间，以形成位于非常小区域内的接触部分146b。因此，制造的尿布140层具有弯曲的传感元件146，使得传感元件146覆盖尿布140的中心部分的最大区域。重复该过程多次以创建能够从中切分出多个尿布140的尿布层140的移动片材。此外，曲线146a可以是任何形状，只要传感元件146彼此不重叠。通过改变喷嘴156的移动距离和移动速度，可以实现不同形状的曲线146a。

另外，必须注意的是，与喷嘴156一起，干燥单元也必须按照喷嘴156移动，以便有效地干燥形成弯曲传感元件146的导电墨水。此外，代替所有移动的喷嘴，还可以部署单独的喷洒单元，其中移动每个单独的喷洒单元而不是喷嘴156。根据喷涂单元是笔、草图笔还是用于在尿布的移动片材上绘制或喷涂传感器元件的类似装置，可以进行其他类似的布置。

在本发明的另一个实施例中，多个传感元件成对组合在一起，并布置在尿布的底层。图16A示出了具有电极对2104、2102、2103的尿布的底层2100，电极对2104、2102、2103贯穿尿布的整个长度并且跨尿布宽度分布。如本发明先前实施例中所述，使用喷墨器将成对的传感电极喷涂在底层2100上。根据本发明的一个主要实施例，使用本领域已知的任何方法在底层2100上预打印传感电极。本发明的这一实施例的主要用途是，传感元件在组装尿布的各个层之前存在，而不需要对齐传感电极的图案的切割装置。在大多数尿布中，吸收垫(未示出)存在于尿布的中间部分2101中。根据尿布的这个实施例，传感元件贯穿尿布的整个长度成对排列。对2103存在于底层2100的中心处或附近，并且面对放置其上的吸收垫。另外两对2102和2104被放置在部分2101的两个边缘处、接近或紧接边缘处，并且贯穿尿布的整个长度。对2102和2104被选择成放置在尽可能靠近部分2101的两个边缘的位置。对2103用于检测尿液的存在，而对2102和2104用于检测尿液的扩散，进而用于检测尿布的饱和度。所有对都连接到一个通过该传感电极提供电信号的检测装置。检测装置具有与本发明先前实施例中描述的检测装置相同的功能。

图16B解释了在安装吸收垫2201之后安装和切割尿布的底层2100的过程。吸收垫2201依次安装在底层2100的卷板上。其他层的尿布则可放在吸收垫2201的上面。然后将片材2100传送到切割机2301，后者用于将片材2100切割成不同的尿布部分。如前所述，片材2100预先打印有传感电极对。根据本实施例具有预打印的传感电极对的优点是切割机2301可以在任何位置进行切割，并且检测元件可以使用传感元件检测尿布内的水分。先前，切割机2301必须在预定位置切割尿布，以便检测装置连接到传感电极。

图17A-17B示出了使用传感电极对尿液的检测。在图17A中，尿液2105a存在于吸收垫上。尿液2105a将导致成对2103的传感电极之间的闭合回路，指示吸收垫的中心部分中存在尿液。随着尿液2105a量的增加，尿液增加到2105b，导致2102对的传感电极之间的闭合回路。在2103和2102之间形成的闭合回路显示尿布内的尿液增加，以及尿液增加的区域。由于尿液将首先存在于中心部分，因此第一个闭合回路将会在对2103之间形成。随着尿液的增多，形成的闭合回路之间的电导也随之增加。第二个闭合回路是对2102和2104中的一个或两个，表示尿液已经到达吸收垫的边缘。基于对2102和2104的准确位置，可以预测吸收剂垫的饱和水平。

在对2102和2104之间形成闭合回路的情况下，可以测量闭合回路2103的电导，以知晓确切尿量。类似地，当2102和2104中的一个具有闭合回路时，这表明尿液位于吸收性衬垫的那一侧，并且随着进一步增加，可能会在尿布的那一侧泄漏。根据不同的情况，传感器设备可以被编程为发出不同的警报。

图18A-18C示出了传感电极对位于底层时尿布内尿液的扩张。当尿液第一次出现在尿布内时，吸收垫将其浸泡在尿布中并储存起来。该尿液在底层2100的中央部分2102中产生一块水斑2105c。水斑2105c如图18a所示在对2103的传感电极之间形成闭合回路。随着尿布内尿液量的增加，水斑的尺寸增加到如图18B所示的2105d。由于水斑2105d不接触对2102和对2104中的任何一个。因此，不形成闭合回路。当尿布内的尿液进一步增加时，水斑2105e的量增加，并且仅接触到对2102和对2104的一个。因此，在对2102和2104中的任何一个的传感电极之间不形成闭合回路。根据本发明的又一实施例，每个单独的传感电极通过检测装置连接到另一对的一个或多个单独的传感电极。因此，根据本发明的一个实施例，可以检测水斑2l05e，因为它在对2102的一个传感电极和对2104的一个传感电极之间形成闭合回路。使用图18E进一步解释这一点。随着尿布内尿液的进一步增加，水斑2105f在对2102和2104两者或之一之间形成闭合回路。在对2102或2104的传感电极之间形成的闭合回路指示尿液已经到达吸收垫的边缘。因此，可以发出适当的警报来指示尿布内的尿液量，或者可以用来计算尿布的饱和水平。

图18E示出了尿布内尿液可能形成的各种闭合回路。根据本实施例，对2102、2103和2104的所有单个电极彼此连接，因此，检测装置可以检测在任何传感电极之间形成的闭合回路，而不仅仅是在对2102、2103和2104之间。如前一实施例所示，在对2102、2103或2104中的任一者之间的水斑或尿液。因此，根据先前实施例可以检测的可能的闭合回路是闭合回路A、B或C。根据本发明的这一实施例，由于所有传感元件彼此连接，因此可以检测多个闭合回路。因此，如图18E所示的尿斑2105g形成多个闭合回路：闭合回路B、闭合回路I、闭合回路D、闭合回路E、闭合回路J和闭合回路K。类似地，尿斑2105h则会形成闭合回路A、闭合回路F、闭合回路J。因此，通过电耦合每个传感元件，可以形成多个闭合回路，因此，能够计算更为准确的有关尿斑扩散的信息。这有助于检测跨尿布不同区域尿液的导电性。

根据本发明的另一个实施例，可以跟踪对之间形成的闭合回路的电导，以显示电导如何增加或减少。电导的变化可以用来计算尿布内尿量的增加。通过对尿布电导变化的跟踪，可以了解尿布内尿液的增加速率。

根据本发明的另一个实施例，在边缘上存在多对电极，并且每对电极可用于检测吸收垫的外边缘处存在的尿液水平。图19示出了根据本发明的这类实施例在尿布的底层3400上存在多对传感电极3406。对3406分布在底层3400存在吸收垫的中心部分3401的整个宽度上。尿布内尿液的存在可以通过在电极对之间形成闭合回路来追踪。对的位置可被选择为使得闭合回路将提供尿液在吸收垫内扩散多远的指示。新的闭合回路形成的速度也可以描述尿布内尿液的扩散。

如先前实施例中所述，形成的闭合回路的数量和闭合回路的位置可用于确定尿布中存在的尿液量。根据本发明的这一实施例，检测装置能够检测在任意两个传感元件之间形成的闭合回路。当尿液接触到任何两个传感元件时，它们之间就会形成一个闭合回路。闭合回路的电导也由远程装置跟踪。使用图20A和图20B对此进行说明。图20A示出了当人在尿布内排尿时所遵循的过程。尿流如图20A中的箭头所示。当一个人开始排尿时，尿流通过尿布的各个层。尿液也通过吸收垫2201并接触底层2100。因此，在存在于底层2100上的传感元件之间形成闭合回路。直到一个人排尿时，越来越多的尿液接触到底层2100，因此，传感元件之间的电导增加。这由过程X示出。在人停止排尿之后，吸收垫2201开始向上吸收尿液。这也可以用虚线箭头表示。这可以通过过程Y来表示。这会导致尿液形成的闭合回路的电导降低。因此，闭合回路的电导的增大用X表示，电导的减小用Y表示。图20B示出了闭合回路的电导。当一个人开始排尿时，在时刻t1之后，尿液接触到任何两个电极之间的传感电极并形成闭合回路。闭合回路的电导随尿量的增加而急剧上升，如X曲线所示。在时刻t2，当该人停止排尿时，吸收垫吸收尿液，两个传感电极之间闭合回路的电导降低。因此，电导在t2处急剧下降，一段时间后如曲线Y所示，电导在t3处变得稳定或以非常缓慢的速度下降。电导稳定的这个水平是尿布内的基本尿量。只要佩戴者再次排尿，电导就会保持在这个水平。当佩戴者再次排尿时，与两个传感电极接触的尿液量增加，从而导致电导再次升高。这一次电导的峰值将比之前更高。人停止排尿后，电导又会从峰值位置下降。然而，由于尿布已经充满了尿液，吸收垫将以较慢的速度吸收，因此，与之前相比，电导率的降低速度将更小。此外，电导稳定的水平可能比之前更高。这一水平现在是尿布里的基本尿量。这在图20的时隙t4和t5之间示出。如图所示，每次人排尿时都会重复这个过程。每个过程种电导下降的速度都会比之前小，电导稳定的水平也会增加。一段时间后，电导的下降率小于预定阈值，由此能够确定尿布饱和。这在图中的时刻t6和t7之间示出。随着尿布内尿液量的增加，吸收垫吸收尿液的速度将比之前慢得多，因此，人每次排尿后电导的下降速度将减慢。一段时间后，当电导在一段固定的时段后没有大幅度降低时，则可确定尿布饱和，因此吸收率很低。电导降低的速率表示吸收垫吸收尿液的速率。因此，有三种不同的方法来确定尿布内的尿量和饱和度：1.当闭合回路电导稳定时，随着时间的推移与其他水平相比较的尿布内尿液的基本水平。2.紧接尿液达到电导峰值或人停止排尿之后的尿液吸收速率。3.电导变得或多或少稳定后，在较长时间内的吸收率和吸收程度。

根据本发明的另一个实施例，检测装置跟踪形成的所有闭合回路的电导和电导变化率。形成的所有闭合回路遵循如先前实施例中所描述的电导的增加和减少的类似模式。通过跟踪电导的增减，可以确定尿布每个部位的尿量。

在本发明的另一个实施例中，在底层的顶部打印绝缘层。图21a示出了具有传感电极的尿布的底层2600。其中一个电极2606是跨越底层2600的整个长度的主电极。其他多个电极2607跨越底层2600的整个长度。根据本发明的这一实施例，其他电极2607的数量是四个。绝缘层2608打印在底层2606的顶部，使得其与其他电极2607重叠而不与主电极2606重叠。以在不同位置形成多个细长孔2609的方式打印绝缘层2608，以暴露其他电极2607的各个部分。细长孔2609的位置错开，使得在层内的任何位置，暴露的传感电极不超过两个，一个是2606，另一个是2607电极中的任何一个。这种结构的目的是绝缘层2608和底层2600通常都是需要精确切割位置的长卷材料。以前，如果切割设备将尿布切割成不同的长度，检测装置将无法连接所有的传感电极。当绝缘层2608具有交错的细长孔2609时，可以在任何位置切割长卷，并且底层2600和绝缘层2608的每一块将具有大约4个暴露电极的位置。此外，切割装置不必对齐传感电极的设计。这在图21A中解释。当切割长度Ll时，电极2607暴露在部分Ll内的四个不同位置。长度Ll是尿布的长度。当在不同位置切割相同长度的部分L2时，也会在不同位置暴露电极。图21B示出了具有电极和绝缘层压层2608的底层2600的三维视图。绝缘层压层2608以这样的方式打印，即在层2608的整个长度上交错地形成多个细长孔2609。细长孔2609使位于不同位置的电极暴露于吸收垫上的水分中。此外，当与根据本发明的尿布一起使用时，检测装置不必知道传感电极的设计和位置。在以前的设计中，检测装置必须知道电极的设计和形状。使用在长度上不同的非重叠位置处暴露传感电极的细长孔2609图案，检测装置可以连接到所有传感电极并且不必知晓传感电极图案。

图22A示出了具有底层2600和绝缘层压层2608的尿布的操作。当存在水斑2605a时，它在2606以及通过绝缘层2608的一个细长孔2609暴露的2607之间形成闭合回路。类似地，当存在尿斑2605b时，它在细长孔2609暴露的不同位置处的不同电极2607之间形成闭合回路。

必须注意的是，在一个实施例中，甚至主电极2606也可被打印在其上的绝缘层2608覆盖并且通过不同的细长孔暴露。根据一个实施例，如本发明先前实施例中所述，通过在底层的移动辊上喷涂导电墨水来制造所有传感电极。然而，根据本发明的主要实施例，可以使用本领域已知的任何其他方法来打印电极。此外，通过以特定方式打印绝缘层2608来制造各种细长孔2609s，以在各个位置覆盖电极2607并以交错方式在各个位置露出它们。

根据本发明的另一个实施例，可以通过形成更多数量的闭合回路来跟踪尿布内尿液的增长量。这是用图22B来解释的。当尿斑2605c很小时，它会在电极2607和2606之间产生短路。随着尿液的增加，尿斑2605c的尺寸也会增加，如增大的同心圆所示。随着尿斑尺寸的增加，形成更多的闭合回路。因此，形成的闭合回路的数量也显示尿布内的尿量增加。这可以被追踪，以提供尿布内尿量的指示。因此，使用这样的图案，检测装置只需知晓形成了多少个闭合回路。这减少了现有检测装置中要求的必须根据发送电极的位置和设计进行编程的预处理。因此，尿布内尿液的存在可以使用以下信息的组合来测量：1.基于到达峰值后电导降低的尿布吸收率。2.稳定时电导的绝对值。3.形成的闭合回路的总数量和分布位置。4.电导基本稳定后的吸收率。必须注意的是，电导的降低分为三个阶段。使用图22C解释。由于尿液形成的闭合回路的电导随着使用者排尿达到其峰值水平。之后，吸收垫浸润吸收尿液，在短时间内迅速降低电导。这在图中示出为阶段I。之后，吸收垫以稳定的方式吸收尿液，因此，电导在较长时间内缓慢降低。这在图中示出为阶段II。吸收垫吸收尿液后，电导水平变得基本稳定。这在图中示出为阶段III。测量每个阶段的电导率可以用来检测尿布的吸收率。然而，根据本发明的一个主要实施例，通过跟踪第二阶段中电导的变化率来计算吸收率。

根据本发明的一个主要实施例，制造了一种弯曲的检测装置。图23A示出了曲线检测装置2300。如在先前实施例中所述，传感电极存在于尿布底层的整个宽度上，并且每个传感电极需要连接到用于检测由尿布内存在的尿液形成的闭合回路的检测装置。为了将所有电极连接到检测装置上，检测装置相比于现有的检测装置应该足够的大。在检测装置是平坦表面的情况下，使用者会感到不舒服。因此，制造了弯曲检测装置2300，其可以以使用者腹部的形状横跨使用者腹部的一部分而不引起不适。这如图23B所示。尿布分布在穿着者的大部分正面宽度上。由于电极存在于更宽的区域上，所以检测装置2300被制成弯曲以便附着在尿布上并形成曲面以避免对穿着者造成不适。拥有一个大到足以连接到尿布所有电极的平面检测装置则不会符合人体工程学的设计，并将对穿着者的腹部区域造成巨大压力。因此，具有曲面使得检测装置能够足够大以连接到根据本实施例的尿布的所有电极，并且还能够足够符合人体工程学以不引起穿戴者的不适。检测装置2300具有与本发明的先前实施例中所述的检测装置相同的一组电子元件并且具有相同的功能。

根据本发明的另一个实施例，一对传感电极用于检测尿布或底垫上的体液。底垫是一种塑料布，用于在床上检测睡在床上的人排出的尿液和其他体液。它还有一个布置在塑料层之上的吸收层。为了检测，任何一个电极都需要设计成特定的图案，或者检测装置必须足够大，以便连接到分布在整个底垫宽度上的所有电极。使用专用设计的传感电极，由一个或多个片材制成的底垫，需要对电极进行图案化，并且需要在精确的位置切割底垫片材。根据本发明的这一实施例，底垫可以在制造底垫的片材上的任何位置被切割，并且具有能被夹持的小型检测装置。切割装置不必预先对齐作为本发明本实施例主要用途的传感电极的图案。传感电极被图案化以使得片材卷可以在任何位置被切割，并且每一块都将具有相同的传感电极图形。图24示出了具有被预打印在整个片材上的一对传感电极2901的底垫片材2401。传感电极2901被设计成通过不彼此接触的蛇形横向设计来覆盖底垫片材2401的整个宽度。根据本发明的又一实施例，设计可以是正弦型设计或三角形波形设计。这里必须注意的是，对2901的两个电极之间的间隙应该是均匀的。这样的设计有助于定位在底垫的任意位置存在的水分。现在，当长度d1的片材2401被切割为底垫时，检测装置2402可以仅夹在该底垫中对2901终止的部分上。类似地，当在位置d2处以相同底垫长度切割底垫片材201时，可以在该底垫中对2901的终止端处夹持相同的检测装置。如图所示，d1和d2可以在任何不同的位置切割。因此，使用该设计，可以在任何位置切割底垫2401的单张片材以形成底垫，并且必须将检测装置夹在其上而不需要任何对齐。此外，检测装置只需定位一个闭合回路，不需要根据底垫的具体设计而被预先编程。闭合回路会在电极对2901之间存在尿液或类似体液时形成。这由水斑2902表示。随着尿量的增加，水斑增大，电导增加。夹在底部片材上的检测装置电耦合到对2901，并且能够检测闭合回路的形成以及电导随尿量的增加而变化。因此，检测装置可以检测水分的存在和水分的量，而不需要任何对齐。此外，检测装置2402可用于使用本发明先前实施例中解释的任意方法来跟踪由于存在于底垫上的尿液量的增加而引起的电导或电阻的变化。

现在很容易理解，本发明可用于有利地感测除尿布以外的物品上的潮湿状况，包括但不限于外科敷料、床单、衣物、皮肤等。此外，现在应该理解，所有类型的体液都可以通过触发本发明所产生的信号而被感测，这些体液类型包括但不限于尿液、血液、唾液、汗液、呕吐物、粘液、精液、眼泪、奶水和粪便以及水，所有这些都在不同程度上是电解的。

本发明可用于多种应用。除了迅速提醒看护者在其看护范围内的尿布使用者已排出体液外，该装置还可与位于尿布内的用于捕获尿液以进行分析的尿液容器一起使用。通常需要对收集的样本进行细菌分析，如细菌计数，如果尿液停留时间长，细菌繁殖，结果可能会有偏差。它还可以用来确定使用者排出尿液的次数，这有助于识别糖尿病等其他健康状况。

Claims (20)

1.一种制造尿布的方法，所述方法包括：

在尿布的底层上提供至少一个电极对；

其中选择性地选择所述电极对的放置位置；

在任意位置切割所述底层。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过在所述尿布移动的层卷上喷涂导电墨水，制造所述至少一个电极对。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述放置位置靠近所述底层的中心部分的至少一个边缘，其中所述中心部分是其上放置吸收垫的区域。

4.如权利要求1所述的方法，其中，检测装置能够检测由所述至少一个电极对之间存在的体液形成的闭合回路。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述检测装置能够检测尿布的饱和水平。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述检测装置能够检测所述尿布的吸收速率。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述制造由机器完成，其中机器能够在任何位置切割底层。

8.一种尿布，包括：

a.具有多个电极的层；

b.在所述层之上打印的绝缘层，

i.其中，所述绝缘层具有多个在位置上错开的细长孔，使得没有两个细长孔在水平或垂直方向上彼此重叠；

并且其中所述细长孔暴露所述多个电极中的至少一个。

9.如权利要求8所述的尿布，其中，检测装置能够通过检测由所述尿布内的水分形成的闭合回路来检测所述水分。

10.如权利要求8所述的尿布，其中，尿布由机器通过在任何位置切割所述层来制造。

11.如权利要求9所述的尿布，其中，形成的闭合回路的数量被用于计算所述尿布的饱和水平。

12.如权利要求9所述的尿布，其中，基于形成所述闭合回路的电极的位置来检测所述尿布内水分的位置。

13.如权利要求9所述的检测装置具有弯曲表面。

14.一种制造水分感测片材的方法，所述系统包括：

在所述片材上打印至少一个电极对，

其中，所述至少一个电极对贯穿所述片材的整个长度，且在所述片材的整个宽度上多次覆盖所述片材；

在任何位置沿宽度方向切割所述片材；

其中，检测装置能够连接在所述片材的一端的某个位置，并且

其中，所述位置是所述至少一个电极对在所述一端终止的位置。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述电极对是可见的。

16.如权利要求14所述的方法，其中，所述检测装置能够检测在所述电极对之间形成的闭合回路。

17.如权利要求14所述的方法，其中，所述电极对在所述片材上的任何位置上都不相互接触。

18.如权利要求14所述的方法，其中，所述检测装置能够产生警报。

19.如权利要求14所述的方法，其中，所述水分感测片材的长度由所述片材被切割的位置确定。

20.如权利要求16所述的方法，其中，所述检测装置跟踪所述闭合回路的一个或多个电特性的变化。

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