CN114630642A - 用于检测尿布状态的检测设备、容纳该检测设备的尿布 - Google Patents

Abstract

用于检测尿布状态的检测设备，包括传感器单元，所述传感器单元具有：包括至少两个电极的导电单元，该电极被配置为检测其环境的电参数；在导电单元的至少一个端部侧上的耦合部分，该耦合部分可连接至测量设备；以及导电单元所附接到的载体层。该测量设备包括可连接至传感器单元的输入部分；处理器，所述处理器被配置为接收与传感器单元检测到的电参数的值对应的信号并处理所述信号；电力控制装置，所述电力控制装置被配置为控制从电源供应的电力；确定装置，所述确定装置被配置为基于在预定时间段期间使用电参数的预定阈值评估经处理的信号来确定尿布的状态是否已经改变；以及发送装置，所述发送装置被布置用于将关于所确定的状态变化的信息发送到接收装置。测量设备被配置为执行共振扫描，在此期间周期信号以多个频率被发送至传感器单元。

Description

用于检测尿布状态的检测设备、容纳该检测设备的尿布

技术领域

本发明涉及一种用于一次性尿布中尿液和粪便的检测和区分的检测设备，并且涉及一种容纳所述检测设备的尿布。

背景技术

监测一次性尿布的状态对于婴儿、蹒跚学步的幼儿、儿童、高龄人士或因行动不便或因行动困难或致残疾病而受损的人的护理人员来说是一项重要任务。具体地，多种类型的设备和系统提供对各种状况(排尿和排便)的监测、指示和报告。根据使用的测量方法，此类设备可分为四种类型：

1.基于指示剂的化学分析，该指示剂根据落入尿布吸收层的物质改变其颜色。此类设备简单并且生产相对便宜。然而，此类设备需要由护理人员直接看到尿布。

2.基于两个或更多个导电元件之间电导率变化的尿液传感器。US2018177644A1公开了一个示例。此类设备提高了可靠性，并且能够通知护理人员而无需直接监测。然而，所提供的设备对于批量生产来说是复杂且昂贵的，主要是由于通常与尿布一起设置的传感器的复杂结构，因此需要频繁更换。

3.基于气体分析或两个或更多个导电元件之间的电导率测量的排便传感器。众所周知，在排便期间会释放特定的气体，诸如甲烷、硫化氢等。WO2017078502A1公开了一个示例。然而，与第一类和第二类设备相比，第三类相对复杂的设备导致成本和尺寸的增加以及测量设备的能效降低。此外，如果在没有排便的情况下产生气体，则存在错误的可能性。

4.如EP2832323A1所公开的第二类和第三类之间的组合。第二类和第三类的组合导致了复杂且昂贵的设备的产生，该设备具有较高的操作和能源成本以及较高的生产价值。

发明内容

本发明的目的是以低复杂度和低成本提供一种用于监测尿布中的状态变化(如排尿或排便)并通知护理人员的完整系统，以及以极低的成本提供一种用于扫描尿液和粪便中的某些物质和物体存在或不存在的共振系统。

本发明的目的是通过根据以下项目的技术教导来实现的：

1.用于检测尿布状态的检测设备，包括传感器单元，该传感器单元具有：包括至少两个电极的导电单元，该电极被配置为检测其环境的电参数；位于导电单元的至少一端侧的耦合部分，该耦合部分可连接至测量设备；以及导电单元所附接到的载体层。测量设备包括可连接到传感器单元的输入部分；处理器，其被配置为接收与由该传感器单元检测到的电参数的值对应的信号并处理所述信号；电力控制装置，其被配置为控制从电源供应的电力；确定装置，其被配置为基于在预定时间段期间使用电参数的预定阈值评估经处理的信号来确定尿布的状态是否已经改变；以及发送装置，其被布置用于将关于所确定的状态变化的信息发送到接收装置。测量设备被配置为执行共振扫描，在此期间周期信号以多个频率被发送到传感器单元。

具有第1项特征的用于检测尿布状态的检测设备(以下简称检测设备)以低复杂度和低成本提供了用于监测和通知的完整系统。具体地，传感器单元的电极构成电路，其中传感器之间的电参数受其环境影响。在电参数的预定阈值之上，电极被视为断开。当环境改变时，例如通过在电极附近引入导电物质(例如尿液)，基于物质的电参数以及物质中导电颗粒的浓度，电参数相对于干燥环境的电参数发生变化。从而尿布的及时更换得到保证，消除了由于尿布不当更换而引起的不适和疾病，并且提供了早期诊断的可能。此外，使用包含少量组件的传感器单元启用检测。

通过提供包含少量组件的传感器单元，传感器单元的制造成本被降低。由于传感器单元可以与尿布一起设置，随着时间的推移，操作成本主要包括传感器单元更换成本。因此，与具有更高复杂度的传感器单元的检测设备相比，传感器单元成本的降低显著降低了操作检测设备的总成本。

预定阈值可以被设置为适当的值，该值低于干燥环境中的电阻，但高于许一定量的导电物质产生的最高电阻。导电物质的数量和性质可以根据预期的使用情况进行设置，例如对于新生儿少量液体，对于成人大量液体。

通过设置测量设备的确定装置的预定阈值，检测设备可以应用于不同的使用者，而无需更换测量设备。因此，检测设备在其整个使用寿命期间应用于不同使用者的情况下，总成本进一步降低。

此外，传感器单元所连接的测量设备的复杂性也较低，因此其成本较低。而且，测量设备能够对某些物质和物体的存在或不存在进行共振扫描。因此，通过使用相同的传感器单元和测量设备兼备检测和扫描，以非常低的成本提供了共振扫描系统。

2.根据第1项所述的检测设备，其中，该测量设备还包括与电源并联电连接的电容器。电力控制装置被配置为控制从电容器和电源流出的电流保持低于预定限制。

众所周知，频繁、突然的功耗激增会显著缩短电池寿命。在检测设备中，一经检测到诸如排尿、排便或设备本身的状态改变(诸如传感器单元的脱离)的事件而激活发射器时，会发生这种突然的功耗激增。因此，根据事件发生的频率，检测设备每天发送多次。

通过提供与根据第2项的电池并联连接的电容器，当发射器被激活时，电力至少部分地由电容器供应，并且电池不会过载。因此，减少了发送期间的功耗激增，从而减少了对电池的压力并延长了电池寿命。

3.根据第1项或第2项所述的检测设备，其中，该电极由包含铜和银中的至少一种的合金制成。

铜和银具有抗菌特性以及适当的导电特性，可用作传感器单元中的电极。为了检测电参数，包括电极的传感器单元通常位于尿布内并且靠近使用者(穿着尿布的人)的皮肤。

通过在用于制造传感器单元的电极的合金中包含铜和银中的至少一种，减少了传感器单元附近的细菌生长并因此减少了对使用者的皮肤刺激，同时，与电极中既不含铜也不含银的传感器单元相比，传感器单元的电特性得以保持。

4.根据第1至3项中任一项所述的检测设备，其中，该电极由粘合剂材料制成。

通常，电极可以单独形成(例如，通过使用电线)并附接到传感器单元的载体层，例如通过粘合剂材料或任何其他附接方式。

通过提供由粘合剂材料制成的电极，电极直接形成在载体层上而无需额外的附接装置。从而进一步降低了传感器单元的制造成本。

5.根据第1至4项中任一项所述的检测设备，其中，该载体层由液体吸收材料制成。

一经发生事件，例如排尿，液体在传感器单元附近分散。只要电极之间存在液体，传感器单元的电特性就会受到影响。

通过提供能够吸收液体的载体层，液体通过该载体层或被其快速吸收，从而允许传感器单元更快地恢复到干燥状态。

6.根据第1至5项中任一项所述的检测设备，还包括用于将导电单元固定到载体层的固定装置，其中，该固定装置不吸收液体。

电极通常不吸收液体。通过提供也不吸收液体的固定装置，靠近电极的液体绕过电极和固定装置而不会被它们吸收，从而允许传感器单元更快地恢复到干燥状态。

7.根据第1至6项中任一项所述的检测设备，其中，该测量设备还包括设置有附接装置的外壳，该附接装置被配置为将该测量设备可拆卸地附接至尿布表面。

通过提供可拆卸的附件，当替换尿布时，测量设备可以从尿布上轻松取下；因此，便于护理人员的处理。

8.根据第1至7项中任一项所述的检测设备，其中，电源是设置在测量设备内部的可更换电池。

当电源耗尽时，测量设备无法工作，直到电源重新充电。如果电源永久安装在测量设备中，则需要经由电缆连接执行充电，这会损害使用者的移动，导致使用者不适，尤其是对于婴儿和蹒跚学步的幼儿。

通过提供可更换电池作为电源，测量设备可以通过更换电池快速恢复到全部功能。因此，减少了测量设备的停机时间并且减少了在电源充电期间使用者的不适或移动限制。

9.根据第1至8项中任一项所述的检测设备，其中，在尿布的第一状态下，两个电极之间的电连接断开，并且在尿布的第二状态下，两个电极之间的电连接是由积聚在电极之间的空间中的导电物质引起的。

通过将检测设备配置使得干燥环境为第一(断开)状态，并且导电物质的存在为第二(连接)状态，结合预定阈值，设置两种状态之间的明确界限，从而促进状态变化的可靠检测并提高能源效率。

10.根据第1至8项中任一项所述的检测设备，其中，电力控制装置被配置为向电极施加正弦交流电压。

通过向电极施加正弦交流电压，电激发被施加到导电物质中的分子，从而实现共振扫描。

11.根据第9项或第10项所述的检测设备，其中，电力控制装置被配置为将用于共振扫描的周期信号设置为预设频率，预设频率被设置以便与预定物质或物质成分的相应共振频率对应，从而引起物质或物质成分的共振振荡；并且处理器被配置为评估接收到的电参数，其中，当所评估的电参数处于关于预定物质预设的范围内时，确定在导电单元的电极之间的空间中存在预定物质。

在具有第11项特征的检测设备中，监测存在于电极之间的空间中的预定物质或物质的成分。该预定物质或物质的成分被设置为适合于跟踪总体健康的预设频率组，或者根据与使用者的健康状况相关的预期感兴趣物质设置预定物质或物质的成分。

例如，对于蹒跚学步的幼儿，可以通过检测广泛范围内的频率组来跟踪总体健康状况，从而监测许多物质以确定意外的健康并发症。因此，能够对发病的疾病进行早期检测。

相反，例如，对于患有特定疾病的人，可以根据与疾病相关的物质或成分或其他合理预期(例如通过测量糖尿病患者的血糖)来设置频率组。从而通过避免不需要的扫描，在提高能效的同时实现健康监测。

12.尿布，包括被配置为吸收液体或固体废物的吸收区；根据第1至11项中任一项所述的检测设备，以及测量设备附接装置，其用于在使用者穿着时将测量设备附接到尿布的非内侧。传感器单元被布置在所述吸收区中，并且测量设备附接装置由尿布的口袋部分形成。

通过提供具有吸收区的尿布，检测设备的传感器单元附接在该吸收区中，提供了用于测量电参数的适当环境。此外，通过将测量设备附接到尿布的非内侧，使用者的舒适度不会受到该测量设备的损害。通过提供口袋部分，保护测量设备免受来自外部的机械干扰。

13.根据第12项所述的尿布，其中，口袋部分由尿布的重叠部分形成。

通常，尿布的粘合带或其他重叠部分被用于将尿布固定到使用者身上。通过由尿布的重叠部分形成口袋部分，减少了当将尿布应用于使用者时由护理人员所提供的努力。此外，还提供了防止不需要的操作的保护。

14.根据第12项所述的尿布，其中，口袋部分形成为尿布材料中的凹部。

通过在尿布材料中提供凹部并将测量设备放置在凹部中，可以保护测量设备免受使用者不需要的操作。

15.根据第12至14项中任一项所述的尿布，其中，口袋部分被配置为在测量设备连接到传感器单元并附接到尿布的状态下完全包裹该测量设备。

通过在测量设备连接到传感器单元并附接到尿布的状态(操作状态)下完全包裹该测量设备，进一步提高了使用者的舒适度并且防止不需要的操作或机械干扰。

16.根据第12至15项中任一项所述的尿布，其中，传感器单元的载体层被设置在导电单元和吸收区之间。

当导电单元被放置在尿布中时，该导电单元位于比吸收区更靠近使用者的上侧，吸收区在吸收液体时可以保持湿润。因此，载体层充当吸收区和导电单元之间的分离器，从而允许传感器足够快地干燥。

此外，通过在导电单元和吸收区之间设置载体层，可以将导电单元安全地附接在尿布上，而检测精度不会遭受来自吸收区的干扰。

17.根据第12至16项中任一项所述的尿布，其中，测量设备附接装置被设置在使用者的后侧，或优选地设置在使用者的前侧，或者更优选地设置在使用者的侧面。

通过在使用者的后侧提供测量设备附接装置，改进了对不需要的操作的保护。通过在使用者的前侧提供测量设备附接装置，当使用者(例如有缺陷的人员)仰卧时，舒适度得到提高。通过在使用者的侧面提供测量设备附接装置，进一步提高了仰卧的舒适度，同时防止了不需要的操作。

附图说明

在下文中，本发明参考以下附图，通过示例性实施例来解释：

图1是设置有根据本发明的检测设备的尿布的透视图。

图2是图1中所示的检测设备的传感器单元的导电单元的透视图。

图3示出了设置有图2中所示导电单元的尿布的横截面。

图4是示出了导电单元和测量设备的耦合部分的透视图。

图5是包括共振扫描测量设备的测量设备的框图。

图6是示出了由测量设备执行的检测操作的流程图。

图7是示出了由测量设备执行的共振扫描的操作的流程图。

图8A是示出了根据本发明的实施例的变形例的传感器单元的透视图。

图8B示出了图8A中所示的传感器单元的横截面。

图9A示出了根据实施例的配备有测量设备的尿布的一部分的横截面。

图9B示出了根据实施例的变形例的配备有测量设备的尿布的一部分的横截面。

具体实施方式

根据本发明的实施例，用于检测尿布3状态的检测设备1包括传感器单元2和测量设备4。图3中所示的传感器单元2包括导电单元22，导电单元22包括至少两个电极22，其中电极22被配置为检测基本上是尿布3底部的环境的电参数R、L、C、Z。电极22由包含铜和银中的至少一种的合金制成。在本实施例中，电极22经由粘合剂(未示出)附接到载体层21，载体层21由液体吸收材料(例如无纺布)制成。粘合剂作为固定装置，其被用作固定导电单元22。本实施例中的固定装置是由涂覆在导电单元22一侧的薄胶水层提供，其中，导电单元22与载体层21接触。在该实施例中，选择胶水以便不吸收液体。

如图2中所示，传感器单元2在导电单元22的一个端部处还设置有耦合部分25，其中，耦合部分25连接至测量设备4。耦合部分25包括电极22的纵向端部23以及插头24。

如图1和图4中所示的测量设备4包括输入部分402，其经由测量设备4的插头41连接至传感器单元2，插头41可与传感器单元2的插头24连接。测量设备4还包括处理器403，其被配置为接收与由传感器单元2检测到的电参数R、L、C、Z的值对应的信号并处理所述信号。此外，如图5中所示，测量设备4包括电力控制装置45，电力控制装置45包括电力控制开关404和被配置为控制从电源(电池407)供电的充电控制电路406。处理器403还包括测量设备4的确定装置，其被配置为基于在预定时间段期间使用电参数R、L、C、Z的预定阈值评估经处理的信号，来确定尿布3的状态是否已经改变。测量设备4还包括发送装置，该发送装置被布置用于将关于所确定的状态变化的信息发送到接收装置。在本实施例中，发送装置与处理器集成设置。测量设备4被配置为执行共振扫描，在此期间周期信号以多个频率被发送至传感器单元2。稍后将更详细地描述共振扫描。

测量设备4还设置有与电源并联连接的电容器405，其中，电力控制装置45被配置为控制从电容器405和电源流出的电流保持在预定限制以下。该电源是设置在测量设备4内部的可更换电池407。

测量设备4还包括图4中所示的外壳，该外壳设置有附接装置(未示出)，该附接装置被配置为将测量设备4可拆卸地附接到尿布3的非内表面。

当使用检测设备1来检测尿布3的状态时，作为第一步，传感器单元2附接到尿布3的底部，同时传感器单元2的端部设置有耦合部分25，耦合部分25在尿布3的边缘上方弯曲。在第二步中，将插头24插入到测量设备4的插头41中，并通过图4中可见的插座的装置固定到其上。

关于检测设备1的功能，需要注意的是，在尿布3的第一状态下，两个电极22之间的电连接被断开，并且在尿布3的第二状态下，两个电极22之间的电连接是由积聚在电极22之间的空间中的作为导电物质的体液引起的。

此外，在操作期间，电力控制装置45向电极22施加正弦交流电压。此外，电力控制装置45将用于共振扫描的周期信号设置为预设频率，该预设频率被设置为对应于预期穿透尿布3的特定物质或物质成分的相应共振频率，从而引起物质或物质成分的共振振荡。作为下一步，当所评估的电参数处于关于特定物质预设的范围内时，处理器403通过确定在导电单元22的电极22之间的空间中存在预定物质来评估所接收的电参数R、L、C、Z。

如图1中所示，根据本发明实施例的尿布3包括吸收液体或固体废物的吸收区31。吸收区31通过使用通常用于尿布3的生产的材料来配置。尿布3设置有上述检测设备1，其中的传感器单元2附接到尿布3的吸收区31并且载体层21保持设置在导电单元22和吸收区31之间。测量设备4被放置在尿布3的口袋部分33中，当尿布3被使用者穿着时，所述口袋部分33被设置在尿布3的后侧。

如图9A中所示，口袋部分33形成为尿布3材料中的凹部35，使得口袋部分33被配置为在测量设备4连接到传感器单元2并附接至尿布3的状态下完全包裹测量设备4。

以上描述涉及本发明的一个实施例。然而，检测设备1和尿布3的特征可以以不同方式修改。根据检测设备1的实施例，提供了用于将导电单元22固定到载体层21的固定装置，并且其由不吸收液体的材料构成。

根据尿布3的变形例，尿布3的口袋部分33可以通过在尿布3到使用者的附接过程中的简单地重叠部分而形成。通常，口袋部分33也可以设置在使用者的前侧，或更优选地，设置在使用者的侧面。

下面描述的用于检测尿布3的状态的检测设备1是本发明的一个实施例。本文所述的检测设备1旨在作为尿布3监测系统，包括可重复使用的测量设备4和一次性传感器，其可以在初始制造期间嵌入尿布3中或作为独立产品提供以由护理人员嵌入。尿布3由使用者穿着，例如婴儿、蹒跚学步的幼儿、儿童、老年人或因运动困难或致残疾病而受损的人。

检测设备1能够进行及时地检测和记录事件(排尿或排便)、事件分析、护理人员的无线通知以及尿液和粪便的共振扫描，以检测其中是否存在某些物质。这导致尿布的及时更换以及由于尿布的不适当更换而引起的不适和疾病的消除，并且还可能进行早期诊断。

检测设备1由提供给尿布的三个主要组件构成：传感器单元2、测量设备4(测量设备4)和连接到服务器/云存储的应用程序。

检测设备的传感器单元2是一次性的，并且测量设备4是用于多次使用的。图1至图4中所示的传感器单元2被嵌入在尿布3中(或另外插入其中)，并且包括导电单元22，该导电单元22由两个或更多个间隔开的电极22(导电元件)组成，使得它们之间没有电连接。传感器单元2以用于连接到测量设备4的耦合部分25(例如插头24)结束。因此，传感器单元2可以被认为是具有可变参数的电容器405或电感。参数的可变性由环境确立。传感器单元2连接到测量设备4的测量电路。

测量设备4是根据图5中所示的电路图设计的，并具有图6中所示的用于检测事件的操作算法，以及图7中所示的用于共振扫描的操作算法。该测量设备电路由以下模块组成：传感器单元2(不是测量设备4的一部分)、输入部分402、处理器403(包括内置发射器)、超级电容器(电容器405)、充电控制电路406、电池407、电力控制开关404、整流输入开关408、(反射信号的)输入放大器409、(扫描信号的)输出放大器410、接收/发送开关411和补偿设备412。

从电气工程可知，每个电气组件都有几个基本参数：R—有源电阻、L—电感、C—电容、Z—阻抗及其倒数；以及特性或波浪阻力。这些参数中的每个都可以被测量，并且这些参数值的变化与其被放置的环境的变化直接相关。

就尿布3来说，改变环境的事件是排尿或排便。一经事件发生，环境参数通过增加或减少而变化。由测量设备4测量的输入类型由被选择用于测量的环境参数确定。作为示例，将描述R(电阻)和ρ(电导率)的测量。

用于检测事件的操作算法如图6中所示。检测设备1按照如下操作：

输入部分402由具有非常高输入电阻和低功耗(500nA)的比较器来设置。一经事件发生，该比较器激活并产生“唤醒”处理器403的脉冲，从而将处理器403从“完全关闭”模式切换到“深度睡眠”模式。在这种模式下，只有CPU时钟和一些基本功能运行。在一定时间段后，处理器403通过整流输入开关408连接到传感器以便执行控制测量。根据测量结果，处理器403切换到“完全关闭”模式或发送用于更换尿布3的信号。

当尿布3干燥时，电阻趋于无穷大(超过200MΩ)并且实际上没有电流流过传感器单元2。一经排尿，传感器单元2变湿，并且电阻急剧下降，并且电导率增加。这引起测量设备4的激活，使其进入待机模式。同时，尿液被吸收到尿布3中。在一定时间段(例如，100到300秒)之后，测量设备4测量传感器单元2电路的电阻或电导率。如果电阻或电导率已经超过一定限度(预定阈值，例如R≥15MΩ或R≥20MΩ)，则确定装置确定尿布3尚未装满并切换到“完全关闭”模式。

其目的是节省存储在电源中的能量。当下一个同一类型的事件发生时，重复该过程，直到发现电阻或电导率超过另一个预定阈值(低于或高于，取决于所选的测量参数，例如R在200kΩ和1MΩ之间)，这表示顶层始终保持湿润，尿布3已满并且需要更换。这引起内置在测量设备4中的发射器的激活，该发射器将用于更换尿布3的信号发送到接收设备。根据排出的尿液量和尿布3的吸收能力，测量设备4可以在一个循环内“唤醒”一次、两次、三次、四次或更多次。

在排便的情况下，操作略有不同。唤醒事件(环境参数的变化)与上述相同，但控制测量分别确定更高的电阻或更低的电导率，这意味着排便。与尿液相反，粪便不会被吸收到尿布3中；这会导致在更长的时间内保持测量环境中的更高的电阻。在这种情况下，发送用于立即更换尿布3的信号。

传感器内置于测量设备4中，该传感器检测传感器单元2的耦合部分25是否被插入到测量设备4的插头41。这样做是为了防止在更换尿布3时忘记将测量设备4插入到新的尿布3中。当传感器单元2的耦合部分25从测量设备4处移走时，传感器检测到这一事件，定时器被打开，并且如果测量设备4在指定时间(例如300秒)内未连接到传感器单元2，发送提醒信号或消息。

在测量其他参数(电容、电感和阻抗)时，可以类推应用上述测量过程。测量参数取决于具体的设计解决方案和所寻求的测量精度。对于每种类型的测量，测量设备4的输入测量部分具有不同的电路图。然而，用于测量这些参数的输入电路是本领域技术人员公知的，因此省略对其的详细描述。

为了实现较长的电池寿命，提供了图5的连接图。众所周知，电池寿命会因功耗的突然激增而显著缩短。在这方面，锂离子电池对这种操作模式特别敏感，并且很快就会失去容量。在检测设备1用于检测尿布3的状态的情况下，当发射器被激活时会发生突然的功耗。作为具体示例，在“完全关闭”模式下，功耗为1μA，在“深度睡眠”模式下，功耗为9到15μA之间，当通过蓝牙发送信号时，功耗在13到15mA之间，并且当通过Wi-Fi模块发送信号时，功耗大约为76mA。

为了避免电池407的负载中的此类激增，电源电路设置有与电池407并联连接的高电容电容器405(容量为2.5F)，其通过合适的集成电路调节器(充电控制电路406)充电。充电控制电路406经由定义的算法对电容器405充电并监测从电池407消耗的最大电流不超过预定值，例如1mA。当发射器被激活时，所需的电力由电容器405供应并且电池407不会过载。因此，根据发明人执行的实验，与其中未设置电容器405的情况相比，根据所使用的组件和用于数据传输的方法(Wi-Fi或蓝牙)，电池寿命延长了20至100倍。

来自站点、服务器或云的应用程序被设置用于激活检测设备1、从配备有检测设备1的尿布3到应用程序的事件通信、以及从该应用程序到检测设备的指令通信。该应用程序被安装在手机、平板电脑或计算机上，并且由此测量设备4被激活并与该应用程序耦合。该应用程序保持统计数据并按需显示信息。由于此类应用程序和合适的传输解决方案在现有技术中是众所周知的，因此省略对其的详细描述。

测量设备4(控制电路)也可以用于物质和小物体(尺寸小于200μm)的共振扫描。适用于共振扫描的测量设备4的电路图在图5中示出，并且操作算法在图7中示出。

从现有技术可知，所有物质和微生物(物体)都具有共振频率。当物质溶解在导电环境中，并被具有与物体固有频率共振的一定频率的电流通过时，合成电流会增加。因此，某些物质和微生物的存在可以在研究主题中被识别。物质或物体的浓度越高，所检测到的信号就越强。

更具体地说，当电流以等于或接近物体共振频率的频率通过物体(细菌或病毒)时，该物体开始以相同频率振荡。结果是两个波同相叠加，其导致信号幅度增加。例如，大肠杆菌的共振频率为356kHz，而甲型和乙型流感(普通流感)病毒的共振频率分别为313.35kHz和323.9kHz。每种病毒、细菌、分子或单个原子都有自己严格特定的共振频率，该频率是恒定的并且取决于物体的尺寸和结构。在实验室环境中，可以很容易地在几秒钟内从物体样本中确定共振频率。所确定的共振频率可以存储在测量设备4的数据库中。

根据本发明，处理器403被配置为向传感器单元2发送一组具有不同频率的周期性电信号，并通过评估接收到的电信号来跟踪它们的放大。特定物质或物体的存在根据信号放大的频率来决定。被搜索物体的共振频率是预先已知的，并作为预定频率存储在处理器403的存储器中。在该实施例中，该过程本身运行非常快，并且在1秒内可以扫描1000个不同的频率信道，即1000个不同的物质或物体。该实施例中的频率范围在4Hz至1MHz之间并且取决于预期物体或物质的尺寸和结构。在分析期间，也可以使用基本扫描频率的谐波来提高精度。

用于共振扫描的操作算法如图7中所示。检测设备1按照如下操作：

当事件发生时，输入部分402唤醒处理器403。该事件可以是如上所述的常规检测事件，也可以是由使用者经由应用程序指示的对共振扫描的手动请求。

然后处理器403通过开关连接到传感器单元2并且执行环境的控制测量。补偿设备412随后被激活以便补偿传感器单元2的C(电容)的变化和比率R/L＝G/C保持有效(该过程将在下面详细说明)。然后，发送扫描信号。该信号由输出放大器410放大到设定值，并经由接收/发送开关411发送到传感器单元2。反射信号经由接收/发送开关411被发送到输入放大器409，放大到设定的电平，并且随后被发送到处理器403进行分析。然后，与数据库进行比较并执行物质或物体的存在与否的检测。该过程以例如大约50ns的接收或发送的切换频率重复。根据环境参数，切换时间可能会在某些限定范围内变化，例如在40至60ns之间。

所需物质或物体的共振频率在处理器403中被编程为预设频率。如上所述，频率是通用且恒定的，并且在常规条件下不受环境影响或以其他方式改变。共振频率仅由物体的尺寸和结构决定。当扫描模式被激活时，处理器403依次生成频率并通过输出放大器410将其发送到传感器单元2。放大的信号通过接收/发送开关411和整流输入开关408被传送到传感器单元2。基于例如雷达原理反射的信号通过整流输入开关408和接收/发送开关411被传送到处理器403进行分析。可替选地，单独的设备可以被用来发送和接收信号，以便以较慢的扫描速度为代价来提高精度。处理器403基于不同频率的幅度来分析输入信号并将其与预设频率进行比较。当检测到与这些值的偏差时，该信息将被发送到应用程序以可视化已登记的偏差。

通常，传感器单元2可以表示为具有分布参数的传输线，即电能转换组件(电感、电容和电阻)沿该线均匀或不均匀分布。为了共振频率的正确测量，由传感器单元2创建的线必须满足以下条件：主要电参数R、L、C和G必须满足以下关系R/L＝G/C，其中，R是有源电阻，G是电导，L是电感，C是电容。这些是事件发生之前的初始参数，即传感器单元2是干燥的，并且外部场(磁场和电磁场)在一定的最小限度内并且不影响实际测量。由于执行共振扫描的频率具有较宽的频率范围，因此上述条件对于确保通过传感器单元2的信号的持续传输是必要的。表征电磁波在导电环境中的传播有三个主要参数：阻尼比α、相速度ν和特性电阻Zc。这些参数取决于频率。

关于由补偿设备412执行的补偿：仅当满足上文详述的条件(R/L＝G/C)时，参数α、ν和Zc变得与频率无关，并且提供电磁波在宽频谱上的持续传播。当事件发生(排尿或排便)时，环境参数发生变化：电导率增加，电阻降低，电感保持相对恒定(用于测量的目的)，并且电容增加(由于ε介电常数增加，例如从1增加到75)。由于G相对于R的变化是线性的，并且L保持相对恒定，因此需要输入C的补偿，以使环境保持平衡以进行测量。在这种情况下，电路改变了其特征。均匀分布的参数沿电路变得不均匀分布。该变化由测量设备4的控制软件登记，并且为了测量的正确性输入相应的补偿。根据参数R、G、C和L的变化来确定补偿，这些变化如上所述。由于R和G是倒数值，并且L实际上不会改变，改变C的算法是从R的变化推导出来的。由于相关性是线性的，因此补偿作为C的函数从R/G输出。因此，提供了可以存储在测量设备4中的补偿。

由此，可以执行共振扫描。

在根据实施例的传感器单元2中，导电单元22经由粘合层直接附接到载体层21。作为替代，传感器单元2的电极22可以形成为载体层21上的粘合层。

该实施例的第一变形例提供了覆盖层211。图8A是示出了根据第一变形例的传感器单元2的透视图。注意，在图8A中，覆盖层211的一部分被隐藏以使电极22可见。图8B示出了在垂直于电极22的纵向方向的截面中截取的第一变形例的横截面。

覆盖层211被布置在载体层21的顶部，这与根据实施例的载体层21相同。覆盖层211由与载体层21的材料相同或相似的材料制成，例如无纺布。导电单元22的电极22夹在载体层21和覆盖层211之间，并且载体层21和覆盖层211通过多个覆盖层固定装置212相互固定。

图8B中可见的多个覆盖层固定装置212，例如胶点或其他粘合剂，被设置在两个电极22的两侧。如图8A中可见，覆盖层固定装置212沿着电极22的纵向方向间隔重复。在该示例中，在沿着纵向方向的每一步处设置三个覆盖层固定装置212，沿着电极22的纵向方向以规则的间隔重复这些步骤，并且沿着载体层21的全长设置覆盖层211和覆盖层固定装置212。

可替选地，覆盖层固定装置212可以通过热压成型形成，例如通过将夹层载体层21、覆盖层211和导电单元22运行穿过设置有加热小块的两个旋转圆柱体，以局部熔化载体层21和覆盖层211，从而建立机械连接。每个圆柱体可以设置有三个加热的小块，其被布置在与图8B中的固定装置之间的距离对应的距离处，而小块可以在圆柱体上以等于纵向重复距离的圆周距离沿圆周方向重复。

注意，在该变形例中，电极22不沿载体层21的全长设置。如图8A中可见，电极22终止于距载体层21的端部一定距离处。在图8A中可见的载体层21的端部是与耦合部分25相对的端部。通过不沿载体层21的全长设置电极22，制造电极22所需的材料更少。

可替选地，可以沿着载体层21的全长设置电极22，从而能够实现理论上无限长的传感器单元2的批量生产，其可以在被设置有耦合部分25之前被切割成适当的长度。在所述批量生产中，载体层21、覆盖层211和电极22可以通过辊或其他合适的储存形式被连续供应，通过上述热压成型固定，并连续轧制或储存以供进一步加工。由于不需要应用粘合剂，因此制造简单，并且仅包括热压成型步骤。因此，可以降低制造成本。

此外，根据变形例的结构，电极22从两侧被覆盖。从而，可以进一步减少使用者的皮肤刺激。

第二变形例示例经由尿布3的重叠部分设置口袋部分33。图9A示出了根据该实施例的配备有的测量设备4的尿布3的横截面。在测量设备4附接到尿布3的状态下，沿垂直于测量设备4的纵向方向的方向截取横截面。图9B示出了根据实施例的第二变形例的配备有测量设备4的尿布3的横截面。

如图9A中所示，根据实施例，测量设备4被容纳在形成口袋部分33的凹部35中。根据第二变形例，口袋部分33可以由尿布3的重叠部分形成。通常，尿布3的粘合带或其他重叠部分用于将尿布3固定至使用者。这些粘合带在图1和图9B中显示为第一重叠部分37和第二重叠部分39。通过由尿布3的重叠部分来形成口袋部分33，减少了护理人员在将尿布3应用给使用者时提供的努力。注意，在图1所示的尿布3中，重叠部分被配置为在尿布3的前部(在前侧)重叠，因此测量设备4也必须设置在前侧。然而，重叠部分被配置为可以自由选择重叠的区域并且测量设备4被相应地定位。

用于检测尿布状态的检测设备，包括传感器单元，该传感器单元具有：包括至少两个电极的导电单元，该电极被配置为检测其环境的电参数；位于导电单元的至少一个端部侧的耦合部分，耦合部分可连接至测量设备；以及附接有导电单元的载体层。测量设备包括可连接到传感器单元的输入部分；被配置为接收与由传感器单元检测到的电参数的值相对应的信号并处理所述信号的处理器；电力控制装置，所述电力控制装置被配置为控制从电源供应的电力；确定装置，所述确定装置被配置为基于在预定时间段期间使用电参数的预定阈值评估经处理的信号来确定尿布的状态是否已经改变；以及发送装置，所述发送装置被布置为将关于所确定的状态变化的信息发送到接收装置。测量设备被配置为执行共振扫描，在此期间周期信号以多个频率被发送至传感器单元。

附图标记列表

1 检测设备

2 传感器单元

21 载体层

22 导电单元

23 纵向端部

24 (耦合部分的)插头

25 耦合部分

211 覆盖层

212 覆盖层固定装置

3 尿布

31 吸收区

33 口袋部分

35 凹部

37 第一重叠部分

39 第二重叠部分

4 测量设备

41 (测量设备的)插头

45 电力控制装置

402 输入部分

403 处理器

404 电力控制开关

405 电容器

406 充电控制电路

407 电池

408 输入开关

409 输入放大器

410 输出放大器

411 接收/发送开关

412 补偿设备

R、L、C、Z 电参数

Claims (15)

1.用于检测尿布状态的检测设备，包括：

传感器单元(2)，包括：

导电单元(22)，所述导电单元包括至少两个电极，所述至少两个电极被配置为检测其环境的电参数(R、L、C、Z)；以及

载体层(21)，所述导电单元(22)附接至所述载体层(21)；其中，测量设备(4)包括：

输入部分(402)，所述输入部分可连接到所述传感器单元(2)；

处理器(403)，所述处理器被配置为接收与所述传感器单元(2)所检测到的所述电参数(R、L、C、Z)的值对应的信号并处理所述信号；

电力控制装置(45)，所述电力控制装置被配置为控制从电源(407)供应的电力；以及

确定装置(403)，所述确定装置被配置为基于在预定时间段期间使用所述电参数的预定阈值来评估经处理的信号，以确定尿布的状态是否已经改变；

其特征在于，

所述传感器单元(2)还包括位于所述导电单元(22)的至少一个端部侧的耦合部分(25)，所述耦合部分可连接至测量设备(4)；

所述测量设备(4)还包括发送装置(403)，所述发送装置被布置用于将关于所确定的状态变化的信息发送到接收装置；以及

所述测量设备(4)的所述处理器(403)被配置为执行共振扫描，在此期间周期信号以多个频率被发送至所述传感器单元(2)。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其中，所述测量设备(4)还包括：

与所述电源(407)并联电连接的电容器(405)；

并且其中，所述电力控制装置(45)被配置为控制从所述电容器(405)和所述电源(407)流出的电流以保持在预定限值以下。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的检测设备，其中，所述电极由粘合剂材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的检测设备，其中，所述载体层(21)由液体吸收材料制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测设备，还包括用于将所述导电单元(22)固定至所述载体层(21)的固定装置，其中，所述固定装置不吸收液体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测设备，其中，所述测量设备(4)还包括设置有附接装置的外壳，所述附接装置被配置为将所述测量设备(4)可拆卸地附接至尿布表面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测设备，其中，在所述尿布的第一状态下，所述两个电极之间的电连接断开，并且在所述尿布的第二状态下，所述两个电极之间的电连接是由积聚在所述电极之间的空间中的导电物质引起的。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的检测设备，其中，所述电力控制装置被配置为向所述电极施加正弦交流电压。

9.根据权利要求7或8所述的检测设备，其中，

所述电力控制装置被配置为将用于共振扫描的周期信号设置为预设频率，所述预设频率被设置为与预定物质或所述物质成分的相应共振频率相对应，从而引起所述物质或所述物质成分的共振振荡；以及

所述处理器被配置为评估所接收到的电参数，其中，当所评估的电参数处于关于所述预定物质预设的范围内时，确定在所述导电单元的所述电极之间的所述空间中存在预定物质。

10.尿布(3)，包括

吸收区(31)，所述吸收区被配置为吸收液体或固体废物；

根据权利要求1至9中任一项所述的检测设备，以及

测量设备附接装置，所述测量设备附接装置用于在使用者穿着时将所述测量设备(4)附接至所述尿布(3)的非内侧；

其中，所述传感器单元(2)被布置在所述吸收区内，以及

所述测量设备附接装置由所述尿布(3)的口袋部分形成。

11.根据权利要求10所述的尿布(3)，其中，所述口袋部分由所述尿布的重叠部分形成。

12.根据权利要求10所述的尿布(3)，其中，所述口袋部分形成为所述尿布材料中的凹部。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的尿布(3)，其中，所述口袋部分被配置为在所述测量设备(4)连接到所述传感器单元(2)并附接至所述尿布(3)的状态下完全包裹所述测量设备(4)。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的尿布(3)，其中，所述传感器单元(2)的所述载体层(21)被设置在所述导电单元(22)和所述吸收区(31)之间。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的尿布(3)，其中，所述测量设备附接装置被设置在所述使用者的后侧，或优选地设置在所述使用者的前侧，或更优选地设置在所述使用者的侧边。

Images