KR101321233B1 - 냄새 검출을 위한 미량화학 센서를 갖는 개인 위생 제품 - Google Patents
냄새 검출을 위한 미량화학 센서를 갖는 개인 위생 제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에서는, 흡수 용품내의 신체 배출물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는 흡수 용품이 기재된다. 특히, 흡수 용품은 신체 배출물과 관련된 휘발성 유기 화합물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 화학저항기를 포함한다. 신체 배출물의 검출시, 표시 수단은 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 사용자에게 배설물이 발생되었음을 신호한다.
흡수 용품, 신체 배출물, 휘발성 유기 화합물, 화학저항기
Description
본 발명은, 흡수 용품내의 신체 배출물, 예컨대 소변, 분변(feces), 또는 생리혈의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는, 기저귀, 용변연습용 팬츠, 실금자용 가먼트 및 여성용 위생 제품 등의 흡수 용품에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은, 신체 배출물과 관련된 휘발성 유기 화합물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 화학저항기(chemiresistor)를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 신체 배출물 존재의 검출시, 표시 수단은 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 흡수 용품을 교환할 필요가 있음을 신호한다.
기저귀, 실금자용 가먼트 및 여성용 위생 제품 등의 일회용 흡수 용품은 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 용품은 연장된 시간 동안 소변, 분변 및 생리혈액 등의 신체 배출물을 포획하여 보유하기 위해 착용된다. 그러나, 신체 배출물은 각종 유형의 박테리아의 주요 공급원이 되는 것 이외에 피부 자극적일 수 있다. 결과적으로, 신체 배출물이 연장된 시간 동안 피부와 접촉하여 보유되는 경우, 피부는 염증을 가지며 자극 받게 되어, 예를 들어 피부 발진 (예를 들어, 기저귀 발진, 자극성 발진 등), 또는 수분, 열, 자극물, 효소, 박테리아, 박테리아 작용의 생성물 및 /또는 압력에 대한 연장된 노출에 의해 초래될 수 있는 다른 관련 질환이 발생할 수 있다.
배출물 중에 존재하는 박테리아는, 피부 발진 등의 피부 질환을 초래하는 것 이외에, 상당량의 휘발성 유기 화합물을 생성할 수 있다. 인간 배출물은 방출 후 피부에 접하여 위치할 수 있는 이러한 다수의 박테리아를 함유하기 때문에, 이들 휘발성 유기 화합물은 또한 피부에 대한 자극의 주요 공급원이 될 수 있고, 기저귀가 착용된 또한 질 환경에서의 피부 자극에 관여될 수 있다.
또한, 휘발성 유기 화합물은 불쾌한 냄새의 중요한 공급원이 될 수 있다. 예를 들어, 일부 박테리아는 암모니아, 메르캅탄, 또는 소변의 분해에 의한 다른 냄새나는 화합물을 생성한다. 예를 들어, 소변은 박테리아에 의해 영양적 기질로서 사용되어, 보다 많은 박테리아의 성장 및 증가되는 불리한 순환에서의 보다 많은 암모니아의 생성을 초래할 수 있다.
따라서, 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자가 흡수 용품이 신체 배출물로 오염되었을 때를 인지하여, 돌보는 사람 및/또는 착용자가 흡수 용품을 교환할 수 있고, 따라서 연장된 시간 동안의 흡수 용품의 착용과 관련된 불쾌한 냄새 및 피부 자극의 발생을 감소시키거나 제거하는 것이 유리하다. 따라서, 유아 위생, 성인 위생, 상처 관리 및 여성 위생 제품 산업에서는 흡수 용품내의 신체 배출물의 존재를 빠르고 정확하게 인식하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
<발명의 요약>
본 발명은, 흡수 용품내의 신체 배출물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상 의 센서를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은, 신체 배출물과 관련된 휘발성 유기 화합물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 화학저항기를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 신체 배출물의 검출시, 표시 수단은 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 사용자에게 배설물이 발생되었음을 신호한다. 그 결과로, 착용자 및/또는 돌보는 사람은 흡수 용품이 교환될 필요가 있는 때를 빠르고 정확하게 결정할 수 있다.
일 실시양태에서, 본 발명은, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기; 화학저항기의 전기 저항 변화를 검출할 수 있는 마이크로프로세서; 및 흡수 용품내의 화학저항기의 전기 저항 변화의 존재를 신호하기 위한 수단을 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 화학저항기는 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 그의 저항이 변할 수 있으며, 여기서 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
또다른 실시양태에서, 본 발명은, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기; 화학저항기의 전기 저항 변화를 검출할 수 있는 마이크로프로세서; 및 흡수 용품내의 화학저항기의 전기 저항 변화의 존재를 신호하기 위한 수단을 포함하는, 흡수 용품으로부터 먼 위치에 있는 수신기로 신호를 보낼 수 있는 전송기를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 화학저항기는 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 그의 저항이 변할 수 있으며, 여기서 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명은 또한 흡수 용품내의 배설물의 존재를 검출하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 착용자에게, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기를 포함하는 흡수 용품을 제공하는 단계; 착용자가 흡수 용품을 착용하고 있을 때 화학저항기의 전기적 특성을 모니터링하는 단계 (여기서 화학저항기는 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 그의 저항이 변할 수 있으며, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택됨); 시간에 따른 전기적 특성의 비례적 차이를 측정하여, 측정된 비례적 차이에 상응하는 차이 표시값을 제공하는 단계; 및 차이 표시값을 임계 차이값과 비교하여 흡수 용품내의 배설물 및/또는 수증기의 존재를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 흡수 용품내의 배설물의 존재를 검출하는 방법이 제공된다. 방법은, 착용자에게, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기를 포함하는 흡수 용품을 제공하는 단계; 착용자가 흡수 용품을 착용하고 있을 때 화학저항기의 전기적 특성을 모니터링하는 단계 (여기서 화학저항기는 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 그의 저항이 변할 수 있으며, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택됨); 시간에 따른 전기적 특성의 변화율을 측정하여, 측정된 변화율에 상응하는 비율 표시값을 제공하는 단계; 및 비율 표시값을 임계 비율값과 비교하여 흡수 용품내의 배설물 및/또는 수증기의 존재를 결정하는 단계를 포함한다.
도 1은 한쪽 면에서는 체결되어 있고 그의 반대편에서는 체결되어 있지 않은 기계적 체결 시스템을 갖는 한 쌍의 용변연습용 팬츠 형태로 나타낸 본 발명의 용품의 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 팬츠의 사시도이다.
도 3은 도 2와 유사한 팬츠의 사시도이며, 용품에서 제거되는 모니터링 시스템의 하우징을 보여준다.
도 4는 도 1의 용변연습용 팬츠를 체결되어 있지 않고 접혀 있지 않으며 펼쳐진 상태로 놓인 팬츠로 나타낸 상부 평면도이며, 착용시 착용자에 접하는 용변연습용 팬츠의 표면을 보여주며 일부는 하부 특징부를 나타내기 위해 절취되어 있다.
도 5는 도 4의 선 5-5를 포함하는 평면을 따라 절취한 팬츠의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 일 실시양태 및 팬츠에 대한 개략도이다.
도 7은 팬츠의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 장치로부터의 아날로그 출력을 마이크로프로세서에 의해 판독될 디지탈 값으로 전환시키기 위한 아날로그-디지탈 전환기를 포함하는, 본 발명의 성분들/장치들에 대한 작동 순 서를 나타내는 본 발명의 일 실시양태에 대한 블록 다이어그램이다.
도 8은 팬츠의 측정된 저항의 비례적 차이를 이용하여 배설물의 존재를 결정하기 위한 본 발명의 마이크로프로세서에 대한 예시적인 명령에 대한 블록 다이어그램이다.
도 9는 연속적인 저항값들을 이용하여 팬츠의 측정된 저항의 비례적 차이를 결정하기 위한 본 발명의 마이크로프로세서에 대한 예시적인 명령에 대한 블록 다이어그램이다.
도 10은 팬츠의 측정된 저항의 변화율을 이용하여 배설물의 존재를 결정하기 위한 본 발명의 마이크로프로세서에 대한 예시적인 명령에 대한 블록 다이어그램이다.
도 11은 연속적인 저항값들을 이용하여 팬츠의 측정된 저항의 변화율을 결정하기 위한 본 발명의 마이크로프로세서에 대한 예시적인 명령에 대한 블록 다이어그램이다.
도 12는 배설물이 발생되었는지의 여부를 결정하기 위한 마이크로프로세서에 대한 명령을 나타내는 본 발명의 또다른 실시양태에 대한 블록 다이어그램이다.
도 13은 디메틸디술피드의 농도 (g/L)와 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) (PEVA)를 포함하는 화학저항기의 저항 (Ω) 사이의 관계를 나타내는 것이다.
도 14 내지 17은, 실시예 1에서 논의되는 바와 같이, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) (PEVA) (도 14), 폴리(N-비닐 피롤리돈) (PVNP) (도 15), 폴리이소부틸렌 (PIB) (도 16), 또는 폴리에피클로로히드린 (PECH) (도 17)을 포함하는 화학저항기 가 통상적으로 소변 및/또는 분변과 관련된 각종 화합물에 노출되었을 때의 저항 변화를 나타내는 것이다.
상응하는 도면 부호는 도면 전반에 걸쳐 상응하는 부분을 나타낸다.
본 발명은, 흡수 용품내의 소변, 분변, 생리혈 및/또는 혈액 등의 신체 배출물 또는 분비물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이다. 흡수 용품은, 신체 배출물과 관련된 휘발성 유기 화합물의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 화학저항기를 포함한다. 신체 배출물의 검출시, 표시 수단은 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 배설물이 발생되었음을 신호한다. 그 결과로, 착용자 및/또는 돌보는 사람은 배설물이 발생된 때를 빠르고 정확하게 결정할 수 있다.
본 발명은 주로 아동의 용변연습용 팬츠와 함께 논의된다. 그러나, 본 발명의 개시를 기초로 하여, 본원에 기재된 화학저항기는 다수의 다른 흡수 용품과 함께 사용될 수도 있음이 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 본원에 기재된 어구 "흡수 용품"은 일반적으로, 체액을 흡수하고 함유하는 장치를 의미하며, 보다 구체적으로는 신체로부터 배출되는 각종 유체를 흡수하고 함유하기 위해 피부에 대해 또는 그 근처에 배치된 장치를 의미한다. 다른 흡수 용품의 예로는, 기저귀; 실금자용 제품; 의료용 가먼트; 여성용 위생 제품, 예컨대 생리대, 팬티 라이너, 탐폰 및 음순간 패드; 상처 관리 제품; 수술용 패드 및 붕대; 다른 개인 또는 보건 위생용 가먼트; 등과 같은 개인 착용을 위해 의도된 흡수 용품이 포함된다.
이제 도면, 특히 도 1을 참조로 하면, 본 발명의 흡수 용품을 여기서는 대표적으로 아동의 용변 연습용 팬츠의 형태로 나타내었고, 그 전체를 도면 부호 (20)으로 나타내었다. 흡수 용품 (20)은 일회용일 수 있거나, 또는 일회용이 아닐 수 있으며, 여기서 일회용이라는 것은 재사용을 위해 세탁되거나 또는 다른 방식으로 상태조절되는 대신에 제한된 사용 기간 후에 폐기되도록 의도되는 용품을 의미한다.
단지 예로서, 본 발명의 다양한 면의 팬츠 (20)과 같은 용변연습용 팬츠를 구성하기 위한 각종 재료 및 방법이 2000년 6월 29일에 공개된 플렛쳐 (A. Fletcher) 등의 PCT 특허 출원 제WO 00/37009호; 1990년 7월 10일에 특허 허여된 반 곰펠(Van Gompel) 등의 미국 특허 제4,940,464호; 1998년 6월 16일에 특허 허여된 브랜던(Brandon) 등의 미국 특허 제5,766,389호; 및 2003년 11월 11일에 특허 허여된 올슨(Olson) 등의 미국 특허 제6,645,190호에 개시되어 있으며, 이들은 본원에 참고로 도입된다.
용변연습용 팬츠 (20)의 쌍이 도 1에 부분적으로 체결된 상태로 나타나 있다. 팬츠 (20)은 도 4에 나타낸 바와 같이 팬츠의 종방향 (48) 및 종방향에 수직인 그의 횡방향 (49)를 갖는다. 팬츠 (20)은 추가로, 본원에서 다른 방식으로는 일반적으로 (22)로 표시되는 전면 허리 영역 및 일반적으로 (24)로 표시되는 배면 허리 영역으로서 언급되는 한 쌍의 종방향 말단 영역, 및 전면 및 배면 허리 영역 (22, 24) 사이에서 종방향으로 연장되어 이들을 상호연결시키는, 본원에서 다른 방식으로는 일반적으로 (26)으로 표시되는 가랑이 영역으로서 언급되는 중심 영역을 갖는다. 전면 및 배면 허리 영역 (22, 24)는 착용시 착용자의 허리 또는 중간-아래 몸통을 전체적으로 또는 부분적으로 덮거나 또는 둘러싸는 팬츠 (20)의 부분을 포함한다. 가랑이 영역 (26)은 일반적으로, 착용시 착용자의 다리 사이에 위치하여 착용자의 하부 몸통 및 가랑이를 덮는 팬츠 (20)의 부분이다. 팬츠 (20)은 또한 팬츠 착용시 착용자를 향하는 내부 표면 (28) 및 내부 표면과 반대편인 외부 표면 (30)을 갖는다. 도 4를 추가적으로 참조하면, 용변연습용 팬츠 (20)의 쌍은 한 쌍의 횡방향으로 반대편인 측면 연부 (36), 및 각각 전면 허리 연부 (38) 및 배면 허리 연부 (39)로 나타내어지는, 한 쌍의 종방향 반대편의 허리 연부 (광범위하게, 종방향 단부)를 갖는다.
도 1 내지 4의 실시양태에서, 용변연습용 팬츠 (20)은 일반적으로 (32)로 표시되는 일반적으로 직사각형인 중앙 흡수 조립체 및 중앙 흡수 조립체와 별도로 형성되어 중앙 흡수 조립체에 고정된 측면 패널 (34A, 34B)를 포함한다. 측면 패널 (34A, 34B)는 팬츠 (20)의 각각의 전면 및 배면 허리 영역 (22 및 24)에서 이음새를 따라 중앙 흡수 조립체 (32)에 영구적으로 접합된다. 보다 구체적으로, 전면 측면 패널 (34A)는 전면 허리 영역 (22)에서 흡수 조립체 (32)의 측면 가장자리 (47)을 지나 횡방향으로 바깥쪽으로 연장되도록 흡수 조립체 (32)에 영구적으로 접합될 수 있고, 배면 측면 패널 (34B)는 배면 허리 영역 (24)에서 흡수 조립체의 측면 가장자리를 지나 횡방향으로 바깥쪽으로 연장되도록 흡수 조립체에 영구적으로 접합될 수 있다. 측면 패널 (34A 및 34B)는 접착제, 열 또는 초음파 접합과 같은 당업자에게 공지된 부착 수단을 사용하여 흡수 조립체 (32)에 접합될 수 있다.
따라서 전면 및 배면 측면 패널 (34A 및 34B)는 팬츠 (20)의 착용시, 착용자의 엉덩이 상에 위치하는 용변연습용 팬츠 (20) 부분을 포함한다. 전면 및 배면 측면 패널 (34A 및 34B)는 함께 영구적으로 접합되어 팬츠 (20)의 3차원 구조를 형성할 수 있거나, 또는 예시된 면의 체결 시스템 (59)에 의해서와 같이 서로 해제가능하게 연결될 수 있다. 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 측면 패널 (34A, 34B)는 탄성 물질을 포함할 수 있거나, 또는 신축성이지만 비탄성인 물질을 포함할 수 있다.
흡수 조립체 (32)는 도 1 내지 3에 직사각형 형상을 갖는 것으로 나타내었다. 그러나, 흡수 조립체 (32)는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다른 형상 (예를 들어, 모래시계형, T자형, I자형 등)을 가질 수 있다. 측면 패널 (34A, 34B)는 대신에 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 흡수 조립체 (32)와 일체형으로 형성될 수 있음을 또한 이해할 수 있다.
도 4 및 5에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 흡수 조립체 (32)는 외부 커버 (40), 및 접착제, 초음파 접합, 열 접합, 가압 접합, 또는 다른 통상의 기술에 의해 외부 커버 (40)과 겹쳐진 (반대편) 관계로 그에 부착된 신체측 라이너 (42)를 포함한다. 라이너 (42)는 팬츠 (20)의 종방향 단부의 적어도 일부분을 따라 외부 커버 (40)에 적합하게 결합된다. 또한, 라이너 (42)는 외부 커버 (40)에 적합하게 결합된다. 라이너 (42)는 팬츠 (20)의 착용 동안 착용자의 피부와 인접하는 관계에 있도록 팬츠 (20)의 다른 성분들에 대하여 적합하게 적합화되고, 즉 이와 같이 위치한다. 흡수 조립체 (32)는 또한 착용자에 의해 배출된 액체 신체 배출물을 흡수하기 위하여 신체측 라이너 (42)와 외부 커버 (40) 사이에 배치된 흡수성 구조체 (44) 및 흡수성 구조체와 신체측 라이너 사이에 배치된 서지 조절층 (45)를 포함한다. 신체 배출물의 횡방향 흐름을 억제하기 위하여 한 쌍의 수용 플랩 (46)이 신체측 라이너 (42)에 고정된다.
도 1에 부분적으로 나타낸 바와 같이 체결된 자세의 용변연습용 팬츠 (20)의 경우, 전면 및 배면 허리 영역이 체결 시스템 (59)에 의해 함께 연결되어 허리 개구 (50) 및 한 쌍의 다리 개구 (52)를 갖는 3차원 팬츠 구조를 형성한다. 용변연습용 팬츠 (20)의 전면 및 배면 허리 연부 (38 및 39) (예를 들면, 종방향 단부)는 착용자의 허리를 둘러싸서 팬츠의 허리 개구 (50) (도 1)을 형성하도록 구성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 플랩 탄성 부재 (53)은 당업계에 공지된 바와 같이 임의의 적합한 방식으로 각각의 수용 플랩 (46)과 유효하게 접합될 수 있다. 수용 플랩 (46)에 대한 적합한 구성 및 배열은 일반적으로 당업자에게 공지되어 있고, 본원에 참고로 도입된 1987년 11월 3일에 특허허여된, 엔로(Enloe)의 미국 특허 제4,704,116호에 기재되어 있다.
신체 배출물의 수용 및/또는 흡수를 추가로 향상시키기 위하여, 용변연습용 팬츠 (20)은 당업자에게 공지된 바와 같이, 전면 허리 탄성 부재 (54) (도 1), 배면 허리 탄성 부재 (56), 및 다리 탄성 부재 (58) (도 2 내지 4)을 포함할 수 있다. 플랩 탄성 부재 (53), 허리 탄성 부재 (54 및 56), 및 다리 탄성 부재 (58)은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 탄성 물질로 제조될 수 있다.
예시된 실시양태의 체결 시스템 (59)는 상응하는 횡방향으로 반대편인 제2 체결 성분 (62)와 재체결가능하게 맞물리도록 적합화된 횡방향으로 반대편인 제1 체결 성분 (60)을 포함한다. 일 실시양태에서, 체결 성분 (60 및 62) 각각의 전면 또는 외부 표면은 다수의 맞물림 부재를 포함한다. 제1 체결 성분 (60)의 맞물림 부재는 팬츠 (20)을 그의 3차원 구조로 해제가능하게 고정하기 위하여 제2 체결 성분 (62)의 상응하는 맞물림 부재와 반복적으로 맞물리고 풀어지도록 적합화된다. 체결 성분 (60 및 62)는 흡수 용품에 적합한 임의의 재체결가능한 체결구, 예컨대 접착제 체결구, 응집성 체결구, 기계적 체결구 등을 포함할 수 있다. 적합한 체결 시스템은 또한 상기에서 도입된 2000년 6월 29일에 공개된 플렛쳐 등의 PCT 특허 출원 제WO 00/37009호 및 상기에서 도입된 2003년 11월 11일에 특허 허여된 올슨 등의 미국 특허 제6,645,190호에 개시되어 있다.
외부 커버 (40)은 적합하게는 실질적으로 액체 불투과성인 물질을 포함한다. 외부 커버 (40)은 액체 불투과성 물질로 된 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 보다 적합하게는 층들 중 적어도 하나가 액체 불투과성인 다층 라미네이트 구조를 포함할 수 있다. 외부 층이 액체 투과성인 것이 필수적이지는 않지만, 이것이 착용자에게 비교적 천유사(cloth-like) 감촉을 제공하기 때문에 적합하다. 별법으로, 외부 커버 (40)은 흡수성 구조체에 인접 또는 근접하는 선택된 영역에 요망되는 수준의 액체 불투과성을 부여하도록 전체적으로 또는 부분적으로 구성되거나 또는 처리된 직물 또는 부직 섬유상 웹 층을 포함할 수 있다. 외부 커버 (40)은 또한 신축성일 수 있지만, 일부 실시양태에서는 엘라스토머성일 수 있다. 적합한 외부 커버 물질에 관한 추가적인 정보에 대해서는, 모두 본원에 참고로 도입된, 모먼(Morman) 등의 미국 특허 제5,883,028호, 모먼의 미국 특허 제5,116,662호 및 모먼의 미국 특허 제5,114,781호를 참조한다.
신체측 라이너 (42)는 적합하게는 순응성이고, 부드러운 느낌이며, 착용자의 피부에 대해 비자극성이다. 신체측 라이너 (42)는 또한 액체 신체 배출물이 그의 두께를 통하여 흡수성 구조체 (44)로 용이하게 침투할 수 있도록 충분히 액체 투과성이다. 신체측 라이너 (42)는 또한 신축성이고, 일부 실시양태에서는 엘라스토머성일 수 있다. 신체측 라이너 물질에 관한 추가적인 정보에 대해서는, 모두 본원에 참고로 도입된, 2000년 5월 3일에 출원된 뢰슬러(Roessler) 등의 미국 특허 출원 제09/563,417호 및 2000년 10월 27일에 출원된 부코스(Vukos) 등의 미국 특허 출원 제09/698,512호를 참조한다.
흡수성 구조체 (44)는 외부 커버 (40)과 신체측 라이너 (42) 사이에 배치되고, 이것은 임의의 적합한 수단, 예를 들면 접착제, 초음파 접합, 열 접합 등에 의해 함께 결합될 수 있다. 예시된 흡수성 구조체 (44)는 본원에서 가랑이 영역 (26)으로부터 전면 및 배면 허리 영역 (22 및 24) 둘 다로 연장되는 것으로 나타내고 설명되지만, 흡수성 구조체는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서, 가랑이 영역으로부터 단지 전면 허리 영역으로, 또는 단지 배면 허리 영역으로 연장될 수 있음을 고려한다.
흡수성 구조체 (44)는 적합하게는 압축성이고, 정합성이며 착용자의 피부에 대해 비자극성이고, 액체 및 특정 신체 배출물을 흡수 및 보유할 수 있다. 예를 들면, 흡수성 구조체 (44)는 셀룰로스계 섬유 (예를 들면, 목재 펄프 섬유), 다른 천연 섬유, 합성 섬유, 직물 또는 부직 시트, 스크림 망(scrim netting) 또는 다른 안정화 구조체, 초흡수성 물질, 결합제 물질, 계면활성제, 선택된 소수성 물질, 안료, 로션, 냄새 조절제 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
이 물질은 당업계에 공지된 각종 통상의 방법 및 기술들 이용함으로써 흡수성 웹 구조체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 흡수성 구조체 (44)는 건식-성형 기술, 공기 중 성형 기술, 습식-성형 기술, 포옴-성형 기술 등, 뿐만 아니라 이들의 조합에 의해 성형될 수 있다. 이러한 기술을 수행하기 위한 방법 및 장치들은 당업계에 공지되어 있다. 별법으로, 흡수성 구조체 (44)는 본원에 참고로 도입된, 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제4,100,324호; 에버하트(Evehart) 등의 미국 특허 제5,284,703호; 및 조저(Georger) 등의 미국 특허 제5,350,624호에 개시된 물질과 같은 코폼(coform) 물질을 포함할 수 있다.
초흡수성 물질은 적합하게는 흡수성 구조체의 총 중량을 기준으로 약 0 내지 약 90 중량%의 양으로 흡수성 구조체 (44)에 존재한다. 흡수성 구조체 (44)는 적합하게는 약 0.10 내지 약 0.35 g/cm3 범위내의 밀도를 가질 수 있다. 초흡수성 물질은 당업계에 공지되어 있고, 천연, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 물질로부터 선택될 수 있다.
일 실시양태에서, 흡수성 구조체 (44)는 외부 커버 (40) 및 신체측 라이너 (42)와 같이 흡수성 구조체가 부착될 수 있는 다른 성분의 신축성을 억제하지 않도록 신축성일 수 있다. 예를 들면, 흡수성 구조체는, 각각의 개시가 본원에 참고로 도입된, 미국 특허 제5,964,743호, 제5,645,542호, 제6,231,557호, 제6,362,389호 및 국제 특허 출원 제WO 03/051254호에 개시된 물질을 포함할 수 있다.
서지 조절층 (45)는 당업계에 공지된 방법에 의해, 예를 들면 접착제, 초음파 또는 열 접합에 의해 흡수성 구조체 (44) 및/또는 신체측 라이너 (42)와 같은 용품 (20)의 각종 성분에 부착될 수 있다. 서지 조절층 (45)는 용품 (20)의 흡수성 구조체 (44)내로 빠르게 도입될 수 있는 서지 또는 액체 분출물을 감속시키고 확산시키는 것을 돕는다. 바람직하게는, 서지 조절층 (45)는 흡수성 구조체 (44)의 저장 또는 보유부내로 액체를 방출하기 전에 액체를 빠르게 수용하여 일시적으로 보유할 수 있다. 적합한 서지 조절층 (45)의 예는 미국 특허 제5,486,166호 및 미국 특허 제5,490,846호에 기재되어 있다. 다른 적합한 서지 조절 물질은 미국 특허 제5,820,973호에 기재되어 있다. 이들 특허의 전체 개시는 본원에 참고로 도입된다.
임의로는, 실질적으로 액체 투과성인 랩시트 (도시하지 않음)가 흡수성 구조체 (44)의 일체성을 유지하는 것을 돕기 위하여 흡수성 구조체 (44)를 에워쌀 수 있다.
본 발명의 흡수 용품은, 흡수 용품내의 배설물 (예를 들어, 소변, 분변, 생리혈액, 및/또는 혈액 등)의 존재를 검출하기 위한 모니터링 시스템을 포함한다. 일반적으로, 하나 이상의 화학적 센서를 이용하여 배설물과 관련된 화합물의 존재를 검출한다. 시스템은, 화학적 센서의 전기적 특성 (예를 들어, 저항 및/또는 전도도 등)을 모니터링하고, 전기적 특성 변화를 기초로 하여 흡수 용품이 오염되었는지의 여부를 결정한다. 배설물 존재의 검출 후, 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자는 배설물 존재에 대한 신호를 받는다. 신호는, 예를 들어 노래 등의 청각적 신호, 온도 변화, 압력 및/또는 진동 등의 촉각적 신호, 및/또는 깜박거리는 빛(들) 등의 시각적 신호, 시각적 메시지 등일 수 있다. 다른 신호도 본 발명의 범위내에 있음을 이해할 것이다.
주로 배설물 존재의 검출에 대하여 논의하였지만, 모니터링 시스템은 흡수 용품내의 수증기의 존재를 검출하는 데 사용될 수도 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 높은 수준의 수증기는 흡수 용품의 착용자의 편안함 수준에 불리하게 영향을 줄 수 있다. 수증기는 착용자로부터의 땀 또는 발한의 결과로 흡수 용품내에 존재할 수 있고/거나 소변 등의 특정 배설물로부터 발생할 수 있다. 흡수 용품내의 수증기의 수준을 검출함으로써, 착용자 및/또는 돌보는 사람은 흡수 용품의 착용자의 편안함 수준을 모니터링할 수 있다.
또한, 모니터링 시스템을 사용하여 상이한 유형의 배설물을 구별할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 흡수 용품은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 동일한 흡수 용품내의 상이한 센서는 상이한 배설물과 관련된 화합물에 대해 감수성을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡수 용품은 한가지 유형의 배설물과 관련된 화합물을 검출할 수 있는 하나의 센서를 포함할 수 있고, 다른 유형의 배설물과 관련된 화합물을 검출할 수 있는 다른 센서를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우, 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자는 하나의 배설물 또는 모든 배설물 존재의 검출시 신호받을 수 있다. 특정 실시양태에서, 신호는 돌보는 사람 및/또는 착용자가 신호의 유형에 의해 검출된 배설물의 유형을 결정할 수 있도록 배설물에 따라 달라질 수 있다.
본원에서 사용되는 센서는 화학저항기이다. 일반적으로, "화학저항기"는 1종 이상의 화학종의 분자에 노출시 전기 저항이 변하는 저항기이다. 화학저항기는 한 쌍 이상의 이격된 전극을 가로질러 또는 이들 사이에 배치된 화학저항성 물질을 포함한다. 화학저항성 물질은 특정 분석물 (예를 들어, 휘발성 유기 화합물, 수증기 등)의 흡수 또는 흡착에 대해 감수성을 갖는 중합체 물질 중에 현탁된 다수의 전기 전도성 입자를 포함한다. 분석물이 중합체 물질내에 흡수되거나 흡착되면 중합체 물질이 팽윤된다. 이러한 팽윤은 화학저항기내에 존재하는 인접한 전기 전도성 입자 사이의 간격을 증가시키고, 이는 화학저항기의 전기 저항을 증가시킨다. 이러한 저항 변화 (또는 상응하는 또다른 전기적 특성, 예컨대 전도도의 변화)를 측정하여 기록하고, 이를 이용하여 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 배설물이 발생되었을 때를 신호한다. 이러한 과정은 가역적이기 때문에 (즉, 분석물이 중합체로부터 탈착되고, 따라서 화학저항기의 저항이 감소될 수 있기 때문에), 화학저항기를 사용하여 다양한 배설물을 검출할 수 있다.
본 발명의 화학저항기는 특정 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 흡수 또는 흡착에 대해 감수성을 갖도록 선택되고, 특히 소변, 분변, 생리혈액, 및/또는 혈액 등의 특정 신체 배출물 또는 분비물과 관련된 VOC에 대해 감수성을 갖도록 선택된다. 본원에서 사용된 용어 "휘발성 유기 화합물"은 신체 배출물 또는 분비물 중에 존재하는 미생물에 의해 생성된 유기 및 무기 대사 기체 및 화합물 둘 다를 포함하는 것을 의미한다.
특정 VOC는 1종 이상의 신체 배출물과 관련될 수 있다. 통상적으로 소변과 관련된 VOC는, 예를 들어 특히 암모니아 화합물 (예를 들어 암모니아 히드록시드), 단쇄 (C1-C2) 산 (예를 들어, 아세트산), 중쇄 (C8-C10) 알데히드 (예를 들어, 노난알), 케톤 (예를 들어, 메틸 에틸 케톤), 크레졸 (예를 들어, 메틸페놀), 디메틸 디술피드, 트리메틸아민, 리모넨 (예를 들어, 4-이소프로페닐-1-메틸시클로헥산), 아세트산, 메틸 벤조에이트, 벤즈아미드, 벤즈알데히드, 및 트리에틸아민을 포함한다. 통상적으로 분변과 관련된 VOC는, 예를 들어 특히 스카톨 (예를 들어, 3-메틸-IH-인돌, 3-메틸인돌 등), 메르캅탄 (예를 들어, 2-메르캅토에탄올), 황화수소, 단쇄 지방산 (예를 들어, 미리스트산), 메탄티올 (예를 들어, 2-메르캅토에탄올), 및 디메틸술피드를 포함한다. 생리혈액과 관련된 VOC는, 예를 들어 특히 트리메틸아민을 포함한다.
특정 VOC에 대한 화학저항기의 특이성은 화학저항기에 사용되는 중합체 물질에 따라 달라진다. 일반적으로, 상이한 중합체는 다양한 정도의 특이성으로 VOC를 흡수하거나 흡착한다. 적합한 중합체 물질은 전형적으로, 검출되는 VOC의 화학적 특성, 예를 들어 VOC가 친수성인지 소수성인지의 여부, VOC의 극성, VOC의 관능기 등을 먼저 측정함으로써 선택된다. 바람직하게는, 선택된 중합체 물질의 화학적 특성은 검출되는 VOC의 특성과 유사하다.
일 실시양태에서, 중합체 물질은 그의 용해도 파라미터 (δ) (바람직하게는 중합체 물질내에 흡수되는 VOC의 용해도 파라미터와 대략 동일함)를 기준으로 선택될 수 있다. 중합체 물질 및 VOC의 용해도 파라미터 (δ)가 대략 동일한 경우, 중합체 물질과 VOC의 분자들 사이에 실질적인 상호작용이 존재함으로써 중합체 물질내로 VOC가 실질적으로 흡수된다. 각종 중합체 및 VOC의 용해도 파라미터 (δ)는 간단한 실험으로부터 측정될 수 있고, 용이하게 계산될 수 있거나, 또는 화학 참고서의 표로부터 결정될 수 있다 (또한, 본원에 참고로 도입된 미국 특허 제6,902,701호 참조).
또한, VOC 검출에 대한 특정 중합체의 적합성은 부분적으로 본원의 개시를 기초로 하여 실험적으로 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 검출되는 VOC의 화학적 특성과 유사한 화학적 특성을 갖는 중합체가 선택되면, 중합체를 포함하는 화학저항기를 테스트 (예를 들어, 본원에서 실시예에 기재된 것과 같은 방법을 이용함)하여 화학저항기가 VOC에 노출되었을 때 저항 변화가 있는지를 측정한다. 화학저항기에는 큰 저항 변화를 일으키는 중합체가 바람직하게 사용된다.
표적 VOC의 존재 하에서의 화학저항기의 저항 (또는 상기한 바와 같은 다른 전기적 특성)의 변화는 부분적으로 VOC의 농도에 따라 달라진다. 예를 들어, 화학저항기의 저항은 표적 VOC의 증가된 농도에 노출시 일반적으로 증가한다. 그의 일례를 도 13에 나타내었고, 이는 VOC 디메틸디술피드의 농도와 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) (PEVA)를 포함하는 화학저항기의 저항 사이의 관계를 보여준다. 본 발명의 화학저항기는 약 1 ppm 이상의 표적 VOC 농도에서 표적 VOC를 검출 (예를 들어, 표적 VOC의 존재 하에 저항 증가를 나타내거나 또는 또다른 전기적 특성, 예컨대 전도도의 변화를 나타냄)할 수 있는 것이 일반적으로 바람직하다.
본 발명에 사용되는 화학저항기를 형성하는 데 사용가능한 특정 중합체 물질은, 특히 폴리에피클로로히드린 (PECH), 폴리(N-비닐 피롤리돈) (PVNP), 폴리이소부틸렌 (PIB), 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) (PEVA), 폴리(비닐 알콜) (PVA), 에틸 셀룰로스 (EC) 및 폴리(디페녹시포스파진) (PDPP)를 포함한다. 바람직하게는, 중합체 물질은 PECH, PVNP, PIB 및 PEVA로 구성된 군으로부터 선택된다.
특정 중합체는, 특정 VOC를 흡수하는 것 이외에, 또한 수증기에 대해 감수성을 가질 수 있다. 결과적으로, 수증기 (예를 들어, 착용자의 발한으로부터 또는 외부 환경으로부터의) 또한 중합체 물질에 의해 흡수될 수 있고, 화학저항기의 저항에 영향을 줄 수 있다. VOC에 대하여 상기에서 논의된 바와 같이, 수증기에 대한 중합체 물질의 감수성은 중합체 물질의 화학적 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, PNVP를 포함하는 화학저항기는 수증기에 대해 감수성을 갖지만 (즉, 포화 수증기에 노출시 저항 변화를 갖지만), PEVA, PIB 및 PECH를 포함하는 화학저항기는 포화 수증기에 노출시 저항 변화를 거의 나타내지 않는다. 수증기에 대해 감수성을 갖는 화학저항기를 흡수 용품내에 혼입함으로써, 흡수 용품의 착용자의 편안함 수준을 또한 모니터링할 수 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 중합체 물질은, 중합체 물질의 화학적 특성이 검출되는 VOC의 화학적 특성과 조화됨으로써 특정 VOC의 검출에 대한 높은 감수성 또는 선택성을 제공하도록 선택될 수 있다. 따라서, 일 실시양태에서, 본 발명의 흡수 용품은 특정 유형의 VOC에 대해 감수성을 갖는 단일 화학저항기를 포함할 수 있다. 예를 들어, PECH는 방향족 화합물 및 염소화된 탄화수소 뿐만 아니라 벤즈알데히드에 대해 특히 감수성을 갖는다. 극성 화합물인 PVNP는 극성 화합물, 예컨대 트리메틸아민, 벤즈알데히드, 암모니아, 메르캅탄 및 수증기에 대해 감수성을 갖는다. PIB 및 PEVA는 소수성이고, 소수성 VOC, 예컨대 리모넨 및 벤즈알데히드에 대해 감수성을 갖는다. PIB는 또한 비극성 VOC에 대해 감수성을 갖는다.
또한, 본 발명의 흡수 용품은, 1종 초과의 VOC의 존재에 대해 감수성을 갖는 단일 화학저항기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 중합체 물질은 그의 구조내에 유사한 관능기 또는 화학적 하위그룹을 공유하는 VOC의 군에 대해 감수성을 가질 수 있다. 이러한 중합체를 포함하는 화학저항기는 해당 군 중의 많은 VOC 중 어느 하나에 노출시 저항 변화를 나타낼 수 있다. 그러나, 변화 정도는 각각의 개별 VOC에 대해 전형적으로 상이하다. 예를 들어, 중합체가 해당 군 중의 1종 초과의 VOC에 대해 일부 저항 변화를 나타내는 경우에도, 이는 전형적으로, 다른 VOC에 비해 하나의 특정 VOC에 대해 보다 반응성이다. 결과적으로, 다양한 유형의 VOC를 검출하는 경우에는, 일반적으로 각각의 개별 VOC에 대해 상이한 화학저항기를 사용하는 것이 바람직하다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 흡수 용품은 하나 초과의 화학저항기를 포함할 수 있다. 본 실시양태에서, 화학저항기는 각각 상이한 VOC에 대해 감수성을 가질 수 있거나, 또는 별법으로 화학저항기의 일부 또는 전부가 동일한 VOC에 대해 감수성을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡수 용품은 일부 또는 전부가 동일한 VOC에 대해 감수성을 갖는 다수의 화학저항기를 포함할 수 있고, 여기서 화학저항기는 하기에서 논의되는 바와 같이 흡수 용품의 상이한 영역에 배치된다. 또다른 예에서, 흡수 용품은 화학저항기의 일부 또는 전부가 상이한 유형의 배설물과 관련된 VOC에 대해 감수성을 갖는 2개 이상의 화학저항기를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 화학저항기를 사용하여, 검출된 VOC를 기준으로 하여 상이한 유형의 배설물을 구별할 수 있다.
화학저항성 물질은, 중합체 물질 이외에 다수의 전기 전도성 입자를 추가로 포함한다. 전기 전도성 입자는 이격된 전극 사이에 전압이 인가되는 경우 전류 유동을 위한 다수의 전도 경로를 제공한다. 전형적으로, 전기 전도성 입자는 화학저항성 물질의 전체 부피에 걸쳐 균일하게 분포된다.
바람직하게는, 화학저항성 물질은 약 20 중량% 내지 약 60 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 중량% 내지 약 50 중량%의 전기 전도성 물질을 포함한다. 일반적으로, 임의의 전기 전도성 물질을 사용할 수 있다. 적합한 전기 전도성 물질은 당업계에 공지되어 있고, 이는 예를 들어 탄소 (예를 들어, 흑연), 금속 입자, 예컨대 은, 반도체 물질 등을 포함한다. 바람직하게는, 전기 전도성 물질은 탄소 입자를 포함한다. 전기 전도성 입자의 정확한 크기는 중요하지 않지만, 일반적으로 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛이다.
화학저항성 물질은 전형적으로, 중합체 물질 및 전기 전도성 입자를 용매 중에 용해시킴으로써 제조할 수 있다. 전형적으로, 용매는 중합체 물질과 대략 동일한 용해도 파라미터를 갖는다. 적합한 용매는 사용되는 중합체 물질을 기준으로 하여 당업자가 용이하게 확인할 수 있다. 예를 들어, 물은 PNVP 등의 극성 중합체에 특히 적합한 용매이다. 트리클로로에틸렌 (TCE)을 PECH, PEVA 및 PIB에 대한 용매로서 사용할 수 있다. 당업자는 다른 적합한 용매를 용이하게 결정할 수 있다.
비제한적 일례에서, 화학저항성 물질은 중합체 물질을 용매 중에 용해시킴으로써 제조할 수 있다. 이는 중합체 물질과 용매를 혼합하고, 생성된 혼합물을 대략 40℃에서 가열함으로써 수행될 수 있거나, 또는 별법으로, 중합체 물질을 가열하지 않고 용매 중에 용해시킬 수 있다. 중합체 물질이 용해된 후, 일정량의 전기 전도성 입자를 혼합물에 첨가하여 액체 화학저항성 물질을 형성할 수 있다. 일례에서, 전기 전도성 입자 및 중합체의 질량은 총 약 0.1 g이고, 이는 용매 약 5 ml 중에서 혼합할 수 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 전기 전도성 입자는 바람직하게는 중합체 물질 전반에 걸쳐 균일하게 분포된다. 일 실시양태에서는, 비이온성 계면활성제 등의 계면활성제를 액체 화학저항성 물질 혼합물에 임의로 첨가하여, 화학저항기에 전압이 인가될 때 전극을 향한 전기 전도성 입자의 이동 또는 이들 입자의 집합 또는 응집을 막는 것을 도울 수 있다. 또한, 액체 화학저항성 물질을 임의로 초음파처리하여 전기 전도성 입자를 입자 전반에 걸쳐 분산시키고, 응집된 콜로이드의 형성을 막는 것을 도울 수 있다. 또한, 액체 화학저항성 물질을 임의로 여과하여 전기 전도성 입자에 의해 형성된 임의의 응집된 콜로이드를 제거할 수 있다. 여과는, 예를 들어 약 5 ㎛의 기공 크기를 갖는 필터를 사용하여 수행할 수 있다.
이어서, 액체 화학저항성 물질을 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 또는 이들 사이에 배치한다. "이격된"은, 전극이 서로 직접 접촉되지 않음을 의미한다. 화학저항성 물질은 일반적으로 전극을 가로질러 배치되지만, 화학저항성 물질은 전극 사이에 배치될 수도 있음을 인식할 것이다. 이러한 경우, 화학저항성 물질은 이것이 전극과 전기적으로 접속되어 있도록 (예를 들어, 하기에서 논의되는 바와 같이 회로를 형성하도록) 각각의 전극에 충분히 가까워야 한다. 따라서, 본원에 사용된 어구 "한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된"은, 화학저항성 물질이 이것이 전극과 전기적으로 접속되어 있도록 전극을 가로질러 및/또는 이들 사이에 배치되어 있는 경우를 포함하도록 의도된다.
전극은 일반적으로 전기 전도성인 임의의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전극은 특히 금속 스트립 (예를 들어, 알루미늄 스트립), 금속 필름, 금속 와이어, 호일, 코팅된 필름, 전도성 중합체, 전도성 잉크 또는 전도성 실로 구성될 수 있다. 다른 전극도 본 발명의 범위내에 포함된다. 전극은 임의의 적합한 수단에 의해 (예를 들어 접착제를 사용하고, 흡수 용품의 적합한 표면 상에 전극을 프린팅하는 것 등을 포함) 흡수 용품에 부착시킬 수 있다. 액체 화학저항성 물질은 임의의 적합한 수단 (예를 들어, 스핀 코팅, 분무 코팅, 잉크젯 침착, 프린팅 등을 포함)에 의해 전극을 가로질러 배치할 수 있다. 바람직하게는, 화학저항성 물질은 프린팅에 의해 전극을 가로질러 배치한다.
화학저항기는 흡수 용품의 임의의 적합한 표면 상에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 화학저항성 물질을 흡수 용품의 비다공성 표면, 예컨대 외부 커버 상에 침착시킨다. 일 실시양태에서, 화학저항성 물질을 외부 커버의 흡수체 접촉면 상에 침착시켜 화학저항기를 형성한다. 외부 커버는, 흡수체로부터 증기가 유출될 수 있게 하면서 여전히 액체 분비물이 외부 커버를 통과하는 것은 막는 "통기성" 물질로 구성될 수 있기 때문에, 흡수 용품내의 배설물로부터의 VOC는 또한 외부 커버를 통과함으로써 화학저항기에 도달할 수 있다. 따라서, 별법으로 또는 추가로 화학저항성 물질을 외부 커버의 외부 표면 상에 침착시켜 화학저항기를 형성할 수 있다.
임의로는, 화학저항기가 흡수 용품의 외부 커버의 외부 표면 상에 배치된 경우, 화학저항기를 예를 들어 비다공성, 비통기성 기판, 예컨대 필름 또는 프린팅된 또는 적층된 물질을 포함하는 코팅으로 피복할 수 있다. 이러한 코팅은 화학저항성 물질이 외부 환경으로부터 분리되어, 중합체 물질이 외부 환경으로부터 임의의 VOC 또는 수증기를 흡수할 가능성을 감소시키는 것을 돕는다.
흡수 용품내의 화학저항기의 특정 위치는 제한되지 않으며, 검출되는 VOC 및 신체 배출물에 따라, 또한 흡수 용품의 유형에 따라 달라진다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 화학저항기는 도 2에 나타낸 바와 같이, 흡수 용품의 가랑이 영역에 배치될 수 있다. 별법으로, 또는 추가로, 화학저항기는 흡수 용품의 다른 영역에 배치될 수 있다.
본원에 기재된 하나 이상의 화학저항기는 일부 습윤도 모니터링 시스템을 형성한다. 일반적으로, 모니터링 시스템은 회로를 포함한다. 화학저항성 물질은, 전류 공급원에 전기적으로 접속된 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된다. 측정 장치는 회로의 전기적 특성, 예를 들어 저항, 전도도, 전압 등을 측정하고, 전기적 특성에 대한 정보를 함유하는 신호를 마이크로프로세서로 보낸다. 마이크로프로세서는 신호를 분석하여 배설물이 발생되었는지의 여부를 결정한다. 마이크로프로세서에서 배설물이 발생되었다고 결정되면, 표시 수단 (또한 본원에서 배설물 알람으로서 언급됨)이 활성화되어 배설물의 존재를 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 신호한다. 별법으로, 마이크로프로세서는 배설물이 발생되었다고 결정된 경우 전송기를 활성화시킬 수 있고, 이는 이어서 배설물이 발생되었다는 신호를 먼 위치의 수신기로 보낼 수 있다. 이어서, 수신기는 표시 수단을 활성화시켜 배설물의 존재를 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 신호한다.
본원에서의 논의로부터 명백한 바와 같이, 모니터링 시스템의 성분 (예를 들어 측정 장치, 마이크로프로세서, 아날로그-디지탈 전환기, 표시 수단, 및/또는 전송기 등)을 함께 또는 별도로 하우징하여 흡수 용품에 부착시킬 수 있다. 별법으로, 모니터링 시스템의 특정 성분은 먼 위치에 존재할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 측정 장치, 마이크로프로세서, 아날로그-디지탈 전환기, 및/또는 전송기를 함께 또는 별도로 하우징하여 흡수 용품에 부착시키며, 수신기 및/또는 표시 수단은 먼 위치에서 함께 또는 별도로 하우징한다. 본원에 사용된 "먼 위치"는 성분이 흡수 용품에 부착되지 않은 것을 의미한다. 예를 들어 일 실시양태에서는, 수신기 및/또는 표시 수단을 돌보는 사람과 함께 유지될 수 있는 수송가능한 장치내에 하우징할 수 있다. 이러한 장치의 예는, 알람, 예컨대 침대곁의 알람, 자명종, 무선호출기 (beeper 또는 pager), 램프, 벽 시계 등을 포함할 수 있다.
도 2 내지 4에 가장 잘 나타나 있는, 특히 적합한 일 실시양태에서, 습윤도 모니터링 시스템의 일례는 일반적으로 참조 번호 (70)으로 표시된다. 모니터링 시스템 (70)은, 상기에서 논의된 바와 같이 배설물과 관련된 VOC의 존재를 검출하기 위한 화학저항기 (72)를 포함한다. 화학저항기 (72)는 한 쌍의 이격된 전극 (E1, E2)를 가로질러 가랑이 영역 (26)에 배치된다. 전극 (E1, E2)는 가랑이 영역 (26)내의 화학저항기 (72)로부터 팬츠 (20)의 전면 허리 영역 (22)로 연장된다. 도 5에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 전극 (E1, E2)는 외부 커버의 외부 표면 상에 배치될 수 있으나, 전극 (및 화학저항기)는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기애서 논의된 바와 같이 다른 위치에 배치될 수 있다.
전류 공급원 (B) (도 6에 개략적으로 나타냄)로부터 전류 (i)가 전극 (E1, E2)를 통해 흐른다. 전류 공급원 (B)는 직류 공급원, 예컨대 전지 (예시된 바와 같음) 또는 교류 공급원일 수 있다. 예시된 실시양태에서, 전극 (E1, E2)는 전기 전도성 스냅 체결구 (79)에 의해 전류 공급원에 전기적으로 접속된다. 그러나, 전극을 전류 공급원에 전기적으로 접속시키는 임의의 적합한 수단, 예컨대 클램프 접속기, 전도성 후크 및 루프 체결구, 전도성 접착제 (예를 들어, 전도성 테이프) 등이 본 발명의 범위내에 포함된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 전극 (E1, E2)의 각각의 상응하는 단부는 팬츠 (20)의 전면 허리 영역 (22)에 위치한 제1 스냅 체결구 부재 (79A)에 접속된다. 별법으로, 제1 스냅 체결구 부재 (또는 다른 접속 수단)는 배면 허리 영역 (24)에, 또는 팬츠 (20) 상의 다른 위치에 배치될 수 있다. 전류 공급원 (i)를 하우징하는 하우징 장치 (82)는 제1 스냅 체결구 (79A)와 맞물리고 하우징을 팬츠(20)에 고정하기 위한 상응하는 제2 스냅 체결구 부재 (79B)를 갖는다. 전류 공급원 (i) 이외에, 본 실시양태의 하우징 장치 (82)는 또한, 하기하는 습윤도 모니터링 시스템 (70)의 나머지 성분을 하우징할 수 있지만, 상기에서 논의된 바와 같이, 하우징 장치가 나머지 성분들 중 단지 일부를 포함하거나 또는 이를 포함하지 않을 수 있음을 고려한다. 예시된 실시양태에서, 하우징 장치 (82)는 스냅 체결구 (79)에 의해 팬츠 (20)에 해제가능하게 고정되지만, 하우징 장치는 다른 수단, 예컨대 클램프, 전도성 후크 및 루프 체결구, 전도성 접착제 (예를 들어, 전도성 테이프) 등에 의해 흡수 용품에 해제가능하게 고정될 수 있거나, 또는 별법으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 임의의 적합한 수단에 의해 흡수 용품에 영구적으로 고정될 수 있음을 이해한다. 일 실시양태에서, 하우징 장치가 흡수 용품에 해제가능하게 고정된 경우, 하우징 장치는, 예를 들어 오래된 흡수 용품을 교환할 때 하우징 장치를 새로운 흡수 용품에 부착시킴으로써 재사용될 수 있다.
특정 실시양태에서, 흡수 용품은 2개 이상의 화학저항기를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1 화학저항기의 화학저항성 물질은 제1쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치될 수 있고, 하나 이상의 추가의 화학저항기의 화학저항성 물질은 다른 한 쌍 이상의 이격된 전극을 가로질러 배치될 수 있다. 이어서, 각각의 이격된 전극의 쌍을 상기에서 논의된 바와 같이 전류 공급원에 접속시킬 수 있다.
측정 장치 (85) (도 6)는 회로의 전기적 특성을 측정한다. 일 실시양태에서는, 화학저항기 (72)의 저항 (R)을 측정한다. 전극 (E1, E2)가 이격되어 있기 때문에, 회로를 완성하기 위해 전류 공급원 (i)로부터의 전류는 화학저항기 (72)를 통과하여야 한다. 상기에서 논의된 바와 같이, VOC가 화학저항기의 중합체 물질내로 흡수되거나 흡착되면, 중합체 물질이 팽윤된다. 이러한 팽윤은 화학저항기내에 존재하는 인접한 전기 전도성 입자 사이의 간격을 증가시키고, 이는 화학저항기의 전기 저항을 증가시킨다. 이러한 저항 변화를 모니터링하고, 이를 이용하여 흡수 용품내에 배설물이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있다. 주로 저항에 대하여 논의하였지만, 회로의 다른 전기적 특성, 예를 들면 특히 전압, 전도도 및 임피던스 또한 화학저항기의 저항 변화를 기초로 하여 변할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서, 이들 전기적 특성을 측정하고, 이를 이용하여 흡수 용품내에 배설물이 존재하는지의 여부를 결정할 수도 있다.
측정 장치 (85)는 측정되는 회로의 전기적 특성을 표시하는 아날로그 출력 신호 (도 6)를 생성시킨다. 예를 들어, 측정 장치 (85)는 화학저항기 (72)를 가로지르는 전압 강하를 측정하여 전압 강하에 상응하는 아날로그 출력 신호를 생성시킬 수 있다. 출력 전압 신호를 이용하여, 당업계에 공지된 적합한 계산을 수행하거나 또는 참고 표를 사용하여 저항 또는 전도도 등의 다른 전기적 특성을 측정할 수 있다. 예를 들어, 당업계에 공지된 바와 같이, 전압 강하는 전류가 일정할 때의 화학저항기의 저항을 표시한다. 따라서, 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 화학저항기 (72)의 저항은 측정 장치 (85)의 아날로그 출력 신호를 이용하여 측정할 수 있다.
도 7에 나타낸 일 실시양태에서, 아날로그-디지탈 전환기 (89)는 측정 장치 (85)로부터 아날로그 출력 신호를 수신하여, 이 신호를 디지탈 출력 신호로 전환시킨다. 마이크로프로세서 (93)은 전기적 특성 (예를 들어, 전압, 저항, 전도도 등)의 크기를 대표하는 디지탈 출력 신호를 수신하고, 이를 분석하여 배설물의 존재를 결정한다. 마이크로프로세서 (93)이 배설물의 존재를 검출하면, 이는 배설물 알람 (95)를 활성화시킨다. 별법으로, 마이크로프로세서는 먼 위치의 수신기에 신호를 보내는 전송기 (도시하지 않음)를 활성화시키고, 수신기 (이는 배설물 알람과 별도의 장치 또는 성분일 수 있음)는 배설물 알람을 활성화시킨다. 이어서, 배설물 알람 (즉, 표시 수단)은 돌보는 사람 및/또는 흡수 용품의 착용자에게 배설물의 존재를 신호한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 신호는 특히 청각적 신호, 시각적 신호 및/또는 촉각적 신호일 수 있다.
아날로그-디지탈 전환기 (89)는 아날로그 신호를 마이크로프로세서에 의해 판독될 수 있는 디지탈 신호로 전환시키기 위한 통상의 장치이다. 본 실시양태의 아날로그-디지탈 전환기 (89)는 마이크로프로세서 (93)과 별도의 장치일 수 있거나, 또는 그의 성분일 수 있다. 예시를 위해, 이하에서는 전기적 특성을 저항으로서 언급하지만, 상기에서 언급한 바와 같이 이는 다수의 적합한 특성 중 임의의 것일 수 있다.
일 실시양태에서는, 도 7에 나타내고 상기에서 설명된 바와 같이, 측정 장치 (85)로부터의 아날로그 출력 신호가 디지탈 출력 신호로 전환되고, 이는 마이크로프로세서 (93)으로 보내어진다. 본원에 기재된 상기 및 다른 예시적 실시양태에서는 모든 디지탈 접근법을 이용하지만, 다른 예에서는 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같이, 부분적으로 또는 전체적으로 아날로그 접근법을 이용할 수도 있음을 이해한다. 도 12를 참조로 하면, 마이크로프로세서 (93)은 명령 (200)에서 디지탈 출력 신호로부터 저항값 (R1) (또는 다른 전기적 특성)을 수집 및 저장한다. 명령 (202)에서, 마이크로프로세서 (93)은 측정된 저항값 (R1) (광범위하게는, 크기 표시값)을 임계 크기값 (MTV)와 비교하여 측정된 저항이 배설물의 존재를 표시하는지의 여부를 결정한다 (광범위하게는 제1 테스트).
비교가 배설물의 존재를 표시하지 않으면 (즉, 측정된 저항값 (R1)이 임계 크기값보다 더 작으면), 마이크로프로세서 (93)은 이러한 임계 크기값과의 비교가 배설물의 존재를 표시할 때 (즉, 측정된 저항값 (R1)이 임계 크기값 (MTV) 이상일 때)까지 상기 단계를 반복하여 계속해서 후속되는 저항값을 수집, 저장 및 비교하도록 명령받는다. 상기 비교가 배설물의 존재를 표시하면, 마이크로프로세서 (93)은 명령 (210)에서 배설물 알람을 활성화시킨다. 별법으로, 마이크로프로세서는 먼 위치의 수신기에 신호를 보내는 전송기 (도시하지 않음)를 활성화시키고, 수신기는 상기에서 논의된 바와 같이 배설물 알람을 활성화시킨다.
전형적으로, 임계 크기값은 표적 VOC의 존재 하에서의 화학저항기의 저항에 상응한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 화학저항기는 화학저항기에 사용되는 중합체 물질에 따라 상이한 VOC에 대해 다양한 정도의 감수성을 갖는다. 따라서, 임계 크기값은 사용된 화학저항기 및 검출되는 VOC 둘 다에 따라 달라진다. 화학저항기 및 VOC의 상이한 조합에 대한 임계 크기값은 실험적으로, 예를 들어 검출되는 VOC의 존재 하에서의 화학저항기의 저항을 측정함으로써 (예를 들어, 본원 실시예에 기재된 것과 같은 방법을 이용하여) 결정할 수 있다.
예를 들어, 임계 크기값은 임의의 VOC의 부재 하에서의 화학저항기에 대한 기준선 저항 수준, 및 표적 VOC의 존재 하에서의 화학저항기의 저항 수준을 측정함으로써 결정할 수 있다. 이어서, 상기 특정 화학저항기/VOC 조합에 대한 임계 크기값을 이들 두 값 사이의 임의의 저항 수준으로 설정할 수 있다. 임계 크기값의 특정 선택은 화학저항기의 요망되는 감수성에 따라 달라진다. 전형적으로, 배설물 존재에 대한 가양성(false positive) 결정을 피하는 것이 요망되는 경우에는 보다 큰 임계 크기값이 선택되고, 보다 큰 감수성의 화학저항기가 요망되는 경우에는 보다 낮은 임계 크기값이 선택된다. 비제한적 일례에서, 화학저항기의 기준선 저항이 10 ㏀으로 측정되고, 동일한 화학저항기의 저항이 표적 VOC의 존재 하에 3 MΩ이면, 가양성 판독을 실질적으로 피하기 위해 상기 특정 화학저항기/VOC 조합에 대해 1 MΩ의 임계 크기값이 적합할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서는, 측정된 화학저항기 (72)의 저항에 대해 백분율 차이 테스트를 수행하여 착용자가 흡수 용품을 착용하고 있을 때 흡수 용품내의 배설물의 존재 (또는 이들의 부재)를 결정한다. 본 실시양태에서는, 시간에 따른 측정된 화학저항기의 전기적 특성의 비례적 차이 (예를 들어, 백분율 차이)를 측정하고, 이 비례적 차이를 임계 차이값과 비교하여 팬츠내에 배설물이 존재하는지의 여부를 결정한다.
도 8은 화학저항기 (72)의 저항의 백분율 차이를 결정하고 그 백분율 차이를 임계 차이값과 비교하여 배설물의 존재를 결정하기 위한 마이크로프로세서 (93)의 명령을 개략적으로 나타낸 것이다. 명령 (100)에서, 마이크로프로세서 (93)은 디지탈 출력 신호로부터 제1 저항값 (R1)을 수집하여 그의 기억장치에 저장한다. 이어서, 마이크로프로세서 (93)은 명령 (102)에서 일정 기간 동안 샘플링을 지연시킨 후, 명령 (104)에서 제2 저항값 (R2)를 수집 및 저장한다. 지연은 A/D 전환기 (89) 및/또는 마이크로프로세서 (93)의 샘플링 속도의 함수이거나 또는 프로그래밍될 수 있다.
저장된 제1 및 제2 저항값 (R1, R2)으로, 명령 (106)에서 마이크로프로세서 (93)은 제2값 (R2)에서 제1값 (R1)을 빼고 얻어진 차를 제1값 (R1)으로 나누고 얻어진 몫에 100%를 곱한다. 얻어진 값은 명령 (108)에서 차이 표시값 (DIV)로서 저장된다.
이어서, 명령 (110)에서는, 얻어진 차이 표시값 (DIV)를 임계 차이값 (DTV)와 비교하여 배설물이 존재하는지의 여부를 결정한다. 예를 들면, 차이 표시값 (DIV)가 임계 차이값 (DTV)보다 더 큰 경우, 이것은 배설물의 존재를 표시한다. 일례로서, 임계 차이값 (DTV)는 10% 내지 20% (화학저항기내에 흡수되는 표적 VOC로 인한 저항의 10% 및 20% 감소를 나타냄)의 값일 수 있거나, 또는 보다 특별하게는, 임계 차이값은 약 15%일 수 있다. 차이 표시값과 임계 차이값의 비교가 배설물의 존재를 표시한다면, 다른 표시기가 없는 경우, 마이크로프로세서 (93)은 명령 (112)에서 배설물 알람 (95)를 활성화시켜 돌보는 사람 및/또는 착용자에게 배설물의 존재를 알린다. 그러나, 차이 표시값 (DIV)와 임계 차이값 (DTV)의 비교가 배설물의 존재를 표시하지 않는다면, 다른 표시기가 없는 경우, 마이크로프로세서 (93)은 새로운 차이 표시값을 측정하여 이들을 임계 차이값과 비교하는 상기 단계들을 배설물이 표시될 때까지 반복하도록 명령받는다.
백분율 차이 테스트는 VOC의 흡수 또는 흡착 이전의 화학저항기의 저항 크기에 대해 독립적이기 때문에, 백분율 차이 테스트는 통상의 임계 크기 테스트보다 더 정확한 (즉, 배설을 보다 잘 검출하고 가양성을 덜 빈번하게 검출함) 것으로 되어 있다. 백분율 차이 테스트는 저항의 변화량에 초점을 맞춰 다수의 보이드(void)의 보다 정확한 검출을 허용한다.
차이 실시양태의 또다른 예에서, 마이크로프로세서 (93)에 대한 명령은, 예를 들어 제3 저항값 (R3)과 제2 저항값 (R2) 및 제3 저항값 (R3)과 제1 저항값 (R1) 사이의 차이와 같이, 현재의 값과 비교한 이전의 연속적인 저항값들 사이의 백분율 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
도 9는 본 실시양태에 대한 마이크로프로세서의 명령을 개략적으로 나타낸 것이다. 명령 (116)에서, 마이크로프로세서 (93)은 처음에 디지탈 출력 신호로부터 제1 저항값 (R1)을 수집하여 그의 기억장치에 저장한다. 이어서 마이크로프로세서는 명령 (118)에서 일정 기간 동안 지연된 후, 명령 (120)에서 제2 저항값 (R2)를 수집 및 저장한다. 된다. 명령 (122)에서, 마이크로프로세서 (93)이 지연되고, 이어서 이는 명령 (124)에서 제3 저항값 (R3)을 수집 및 저장한다. 저장된 값으로, 명령 (126)에서 마이크로프로세서 (93)은 제3값 (R3)에서 제2값 (R2)를 빼고 얻어진 차를 제2값 (R2)로 나누어 백분율 차이를 얻는다. 백분율 차이를 명령 (128)에서 제1 차이 표시값 (DIV 1)로 저장하고 명령 (130)에서 임계 차이값 (DTV)와 비교하여 이 비교가 배설물의 존재를 표시하는지의 여부를 결정한다.
제1 차이 표시값 (DIV 1)의 비교가 배설물의 존재를 표시하면, 명령 (132)에서 배설물 알람 (95)가 활성화된다. 이 비교가 배설물의 존재를 표시하지 않으면, 마이크로프로세서는 (134)에서 제3값 (R3)에서 제1값 (R1)을 빼고 그 차를 제1값 (R1)으로 나누어 제2 차이 표시값 (DIV 2)를 계산하도록 명령받는다. 이 제2 백분율 차이 (DIV 2)는 명령 (136)에서 제2 차이 표시값 (DIV 2)로 저장된다. 이어서, 명령 (138)에서 제2 차이 표시값 (DIV 2)를 임계 차이값 (DTV)와 비교한다.
제2 차이 표시값 (DIV 2)와 임계 차이값 (DTV)의 비교가 배설물의 존재를 표시하면, 명령 (132)에서 배설물 알람이 활성화된다. 이 비교가 배설물의 존재를 표시하지 않으면, 마이크로프로세서는 새로운 차이 표시값을 임계 차이값과 비교하는 상기 단계들을 배설물이 표시될 때까지 반복하도록 명령받는다.
상기 예에서, 제1 표시값 (DIV 1) 또는 제2 표시값 (DIV 2)가 임계 차이값 (DTV) 초과인 경우, 마이크로프로세서 (93)은 배설물 알람 (95)를 활성화시킨다. 또한, 제1 표시값 및 제2 표시값 둘 다 임계값보다 클 때 (즉, 두 가지 비교가 모두 배설물의 존재를 표시할 때)에만 알람 (95)가 표시되는 것이 고려된다.
본 발명의 또다른 실시양태에서는, 회로의 측정된 전기적 특성에 대해 변화율 테스트를 수행하여 배설물의 존재 (또는 그의 부재)를 결정한다. 본 실시양태에서는, 시간에 따라 측정된 전기적 특성의 변화율을 결정하고, 이 변화율을 임계 비율값과 비교하여 팬츠 내에 배설물이 존재하는지의 여부를 결정한다.
본 실시양태의 일례에서, 측정 장치로부터의 출력 신호는 상기에서 설명되고 도 7에 나타낸 바와 같이 디지탈 출력 신호로 전환되어 (예를 들어, 아날로그-디지탈 전환기 (89)를 통해) 마이크로프로세서 (93)에 의해 수신된다. 도 10은, 예를 들어 화학저항기 (72) 저항의 변화율을 측정하고 이 변화율을 임계 비율값과 비교하여 배설물의 존재를 결정하기 위한 마이크로프로세서 (93)의 명령의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다. 명령 (142)에서, 마이크로프로세서 (93)은 처음에 디지탈 출력 신호로부터 제1 저항값 (R1)을 수집하여 그의 기억장치에 저장한다. 이어서 마이크로프로세서 (93)은 명령 (144)에서 일정 기간 동안 지연된 후, 명령 (146)에서 제2 저항값 (R2)를 수집 및 저장한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 지연은 A/D 전환기 (89)의 샘플링 기간에 의해 결정되고/되거나 마이크로프로세서 (93)내에서의 명령에 의해 프로그래밍될 수 있다.
저장된 제1 및 제2값 (R1, R2)로, 명령 (148)에서 마이크로프로세서 (93)은 제2값에서 제1값을 빼고 얻어진 차를 샘플링 기간으로 나눈다. 얻어진 값은 명령 (150)에서 비율 표시값 (RIV)로서 저장된다. 명령 (152)에서는, 마이크로프로세서 (93)이 얻어진 비율 표시값 (RIV)를 임계 비율값 (RTV)와 비교하여 배설물이 존재하는지의 여부를 결정한다. 예를 들어, 비율 표시값 (RIV)가 임계 비율값 (RTV)보다 더 큰 경우, 이것은 배설물의 존재를 표시한다. 비율 표시값과 임계 비율값의 비교가 배설물의 존재를 표시하면, 다른 표시기가 없는 경우, 마이크로프로세서 (93)은 명령 (154)에서 배설물 알람 (95)를 활성화시켜 돌보는 사람 및/또는 착용자에게 배설물의 존재를 알린다. 그러나, 비율 표시값과 임계 비율값의 비교가 배설물의 존재를 표시하지 않으면, 다른 표시기가 없는 경우, 마이크로프로세서 (93)은 새로운 비율 표시값을 측정하여 이들을 임계 비율값과 비교하는 상기 단계들을 배설물이 표시될 때까지 반복하도록 명령받는다.
특정 화학저항기/VOC 조합에 적합한 임계 비율값은 화학저항기의 요망되는 감수성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 특정 화학저항기/VOC 조합에 대한 임계 비율값은, 임의의 VOC의 부재 하에서의 화학저항기의 저항 수준 (R1)을 측정하고, 화학저항기를 표적 VOC에 노출시키고, 표적 VOC의 존재 하에서의 화학저항기의 피크 저항 수준 (R2)를 측정함으로써 결정할 수 있다. 이어서, R2값에서 R1값을 빼고, 얻어진 차를, 화학저항기가 표적 VOC에 노출된 후 그의 피크 저항 수준에 도달하는 데 걸린 시간으로 나눈다 (별법으로, 저항 변화는 소정량의 시간 동안 측정할 수 있고, 예를 들어 3초 동안의 저항 변화를 이용하여 저항 변화율을 계산할 수 있음). 상기 값 (Ω/초)는 표적 VOC의 존재 하에 관찰된 화학저항기의 저항 증가율이다. 이러한 관찰된 증가율 미만의 임의의 값이 임계 비율값으로서 선택될 수 있다. 전형적으로, 배설물 존재에 대한 가양성 결정을 피하는 것이 요망되는 경우에는 보다 높은 임계 비율값이 선택되고, 보다 큰 감수성의 화학저항기가 요망되는 경우에는 보다 낮은 임계 비율값이 선택된다. 비제한적 일례에서, 특정 화학저항기/VOC 조합에 대해 관찰된 저항 증가율이 100 ㏀/초이면, 임계 비율값은 관찰된 증가율 미만의 일부 값, 예컨대 80 ㏀/초이다.
상기에서 논의된 백분율 차이 테스트와 마찬가지로, 변화율 테스트는 VOC의 흡수 또는 흡착 이전의 화학저항기의 저항 크기에 대해 독립적이고 얼마나 빨리 특성이 변화하는지에 초점을 맞추기 때문에, 변화율 테스트는 통상의 임계 크기 테스트보다 더 정확한 (즉, 배설물을 보다 잘 검출하고 가양성을 덜 빈번하게 검출함) 것으로 되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 변화율 실시양태의 또다른 예에서, 마이크로프로세서에 대한 명령은 현재의 값과 비교한 이전의 연속적인 값들 사이의 변화율 (예를 들어, 제3값과 제2값 및 제3값과 제1값 사이의 변화율)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 예는, 명령 (160)에서 제3값 (R3)과 제2값 (R2) 사이의 제1 비율 표시값 (RIV 1)을 결정하여 명령 (162)에서 임계 비율값 (RTV)과 비교하고, 명령 (164)에서 제3값 (R3)과 제1값 (R1) 사이의 제2 비율 표시값 (RIV 2)를 결정하여 명령 (166)에서 임계 비율값 (RTV)와 비교하는 것을 제외하고는, 백분율 차이 실시양태에 대하여 도 9에 제공된 명령과 실질적으로 유사하다.
또다른 실시양태에서는, 백분율 차이 실시양태 및 변화율 실시양태 둘 다를 단일 실시양태로 합칠 수 있으며, 이에 의하면 배설물 알람 (95)는 차이 표시값 (DIV)와 임계 차이값 (DTV)의 비교 및 비율 표시값 (RIV)와 임계 비율값 (RTV)의 비교 둘 다 배설물의 존재를 표시하는 경우에만 활성화된다. 별법으로, 차이 표시값과 임계 차이값의 비교 또는 비율 표시값과 임계 비율값의 비교 중 어느 하나가 배설물의 존재를 표시하는 경우에 배설물 알람이 활성화될 수 있다.
본 실시양태 (도시하지 않음)의 일례는 도 8 및 10의 예들 (R2-R1 이용) 또는 도 9 및 11의 예들 (R3-R2 및 R3-R1 사용)의 조합으로, 여기서 측정 장치로부터의 아날로그 출력 신호는 디지탈 출력 신호로 전환되고, 마이크로프로세서는 비율 표시값 및 차이 표시값 둘 다를 계산하여 이 두 값 모두를 각각의 임계 값들과 비교하여 디지탈 출력 신호를 이용하여 배설물의 존재를 결정하도록 명령받는다.
상기에서 논의된 바와 같이, 특정 중합체 물질은 특정 VOC 이외에 수증기에 대해 감수성을 갖는다. 결과적으로, 착용자로부터의 발한으로부터 또는 외부 환경으로부터의 수증기가 중합체 물질내에 흡수되어 화학저항기의 저항에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 일 실시양태에서, 이러한 수증기는 기준선 수증기 수준의 존재 하에 화학저항기의 저항을 측정함으로써 확인된다. 예를 들어, 화학저항기의 저항을 일정 시간 동안 측정하고, 이를 이용하여 평균 저항값을 계산할 수 있다. 이러한 평균 저항값에 의해 배설물의 부재 하에 화학저항기내에 흡수될 수 있는 수증기가 확인된다. 이어서, 상기 평균을, 예를 들어 변화율 또는 백분율 차이 테스트에서 R1값으로서 이용할 수 있다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 상기한 테스트 뿐만 아니라 다른 통상의 공지된 테스트에 대한 다수의 변형을 마이크로프로세서에 의해 수행하여 흡수 용품내에 배설물이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있다.
임계 차이값 (DTV), 임계 비율값 (RTV), 임계 크기값 (MTV), 및 본 발명에 실제 사용된 값 및 시간에 대해 제공된 예시적인 값을 포함한, 상기 테스트/체크에 대해 주어진 예시적인 값 및 값의 범위는 화학저항기 및 검출되는 VOC의 물질적 특징, 사용된 전극의 유형, 흡수 용품내의 전극의 위치, 사용자 선호도, 및 각종 테스트에 사용된 표시값 및 시간에 영향을 주는 임의의 다른 변수에 따라 변할 수 있음을 이해한다.
본 발명 또는 그의 실시양태의 요소를 도입하는 경우, 관사 "a", "an", "the" 및 "상기(said)"는 하나 이상의 요소가 존재함을 의미하도록 의도된다. 용어 "포함하는(comprising, including)" 및 "갖는"은 포괄적인 것으로 의도되며, 기재된 요소 이외의 추가의 요소가 존재할 수 있음을 의미한다.
상기한 내용을 참조하면, 본 발명의 여러 목적이 달성되고 다른 유리한 결과가 얻어짐을 인지할 것이다.
본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기 구성, 제품 및 방법에 대한 각종 변화가 이루어질 수 있기 때문에, 상기한 설명에 포함되고 첨부된 도면에 나타낸 모든 사항은 예시적인 것이며 제한적 의미가 아닌 것으로 해석되도록 의도된다.
실시예
1
각종 중합체 물질을 포함하는 화학저항기를 테스트하여 화학저항기가 소변 및 분변 중에 통상적으로 존재하는 각종 VOC의 존재를 검출하는 능력을 측정하였다.
중합체 물질로서 (1) 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) (PEVA), (2) 폴리(N-비닐 피롤리돈) (PNVP), (3) 폴리이소부틸렌 (PIB), 또는 (4) 폴리에피클로로히드린 (PECH)을, 또한 전기 전도성 물질로서 탄소를 포함하는 화학저항기를 8종의 상이한 VOC (하기 표 1에 기재됨) 및 수증기의 존재를 검출하는 그의 능력에 대해 평가하였다. 화학저항기를 칩 (즉, 집적 회로 패키지) 상에 배치하고, 4개의 화학저항기를 포함하는 칩을 산디아 내쇼날 래보래토리즈(Sandia National Laboratories, 미국 뉴멕시코주 알부퀘르크 소재)로부터 구입하였다.
각각의 VOC 25 ㎕를 분리된 500 ㎖의 병에 독립적으로 넣고, 병을 밀봉하였 다. 화합물을 약 20분 동안 약 37℃로 가온시켰다. 이어서, 병을 실온으로 회복시켰다.
화학저항기를, 칩 상의 특정 화학저항기로부터 옴계(ohmmeter)로 진행되는 표준 측정 리드(lead)를 사용하여 옴계에 연결하고, 데이타 수집을 위해 옴계를 일련의 포트에 의해 컴퓨터에 연결하였다. 4개의 화학저항기 모두를 포함하는 칩을, 트리메틸아민을 포함하는 제1 병의 상부로부터 옴계의 리드에 의해 매달고, 병을 파라필름으로 필봉하고 필름을 리드 주위에 가압 밀봉하였다. 화학저항기를 실온에서 약 2 내지 3분 동안 밀봉된 제1 병내에서 유지하고, 제1 화학저항기 (즉, 리드에 연결된 화학저항기)의 저항의 실시간 측정치를 컴퓨터로 기록하였다. 화학저항기를 포함하는 칩을 트리메틸아민에 노출시킨 후, 상기 칩을 병으로부터 제거하고, 트리메틸아민을 약 2 내지 3분 동안 화학저항기로부터 탈착시켰다. 이어서, 화학저항기를 포함하는 칩을 트리에틸아민을 포함하는 병의 상부로부터 옴계의 리드에 의해 매달고, 병을 상기한 바와 같이 밀봉하였다. 화학저항기를 실온에서 약 2 내지 3분 동안 밀봉된 병내에서 유지하고, 제1 화학저항기의 저항의 실시간 측정치를 컴퓨터로 기록하였다. 화학저항기를 포함하는 칩을 트리에틸아민에 노출시킨 후, 상기 칩을 병으로부터 제거하고, 트리에틸아민을 약 2 내지 3분 동안 화학저항기로부터 탈착시켰다. 각각의 추가의 화합물에 대해 상기 과정을 반복하고, 각각의 시간에 화학저항기가 하기 표 1에 기재된 각각의 화합물에 노출될 때까지 제1 화학저항기의 저항 측정치를 기록하였다. 이어서, 전체 과정을 추가로 3회 반복하고, 각각의 시간에 상이한 화학저항기에 대한 저항 측정을 수행하였다.
결과를 도 14 내지 17에 나타내었고, 이는 PEVA (도 14), PVNP (도 15), PIB (도 16) 또는 PECH (도 17)를 포함하는 화학저항기가 각각의 화합물에 노출되었을 때의 저항 변화를 보여준다. 일반적으로, 저항값이 높을수록, 화학저항기가 VOC의 존재에 대해 보다 큰 감수성을 가졌다. 화학저항기가 하나의 VOC에 노출된 시간 사이의 저항 강하 (도 14 내지 17에 나타냄)는, VOC가 화학저항기로부터 탈착될 수 있는 시간을 대표한다. 이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, PEVA 및 PIB 화학저항기는 특히 리모넨 및 벤즈알데히드에 대해 감수성을 갖고, PECH 화학저항기는 특히 벤즈알데히드에 대해 감수성을 가지며, PNVP 화학저항기는 여러 상이한 화합물, 예를 들면 트리메틸아민, 벤즈알데히드, 암모니아 히드록시드, 메르캅토에탄올, 및 수증기에 대해 감수성을 갖는다.
| 트리메틸아민 |
| 트리에틸아민 |
| 리모넨 |
| 벤즈알데히드 |
| 디메틸 디술피드 |
| 암모니아 히드록시드 |
| 메르캅토에탄올 |
| 스카톨 |
| 물 (포화 증기) |
Claims (24)
- 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기,화학저항기의 전기적 특성 변화를 검출할 수 있는 마이크로프로세서, 및흡수 용품내의 화학저항기의 전기적 특성 변화의 존재를 신호하기 위한 수단을 포함하고,화학저항기의 저항은 화학저항기가 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 변할 수 있고, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고,중합체 물질은 폴리에피클로로히드린, 폴리(N-비닐 피롤리돈), 폴리이소부틸렌, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트), 에틸 셀룰로스, 및 폴리(디페녹시포스파진) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는, 흡수 용품.
- 제1항에 있어서, 마이크로프로세서 및 흡수 용품내의 화학저항기의 전기 저항 변화의 존재를 신호하기 위한 수단을 포함하는 하우징 장치를 추가로 포함하는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서, 흡수 용품내의 화학저항기의 전기적 특성 변화의 존재를 신호하기 위한 수단이 청각적 신호, 촉각적 신호, 시각적 신호, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 신호를 생성하는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서, 휘발성 유기 화합물이 암모니아 히드록시드, 단쇄 (C1-C2) 산, 중쇄 (C8-C10) 알데히드, 케톤, 크레졸, 디메틸 디술피드, 트리메틸아민, 리모넨, 아세트산, 메틸 벤조에이트, 벤즈아미드, 벤즈알데히드, 트리에틸아민, 스카톨, 메르캅탄, 황화수소, 단쇄 지방산, 메탄티올, 디메틸술피드, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서, 화학저항기가 20 중량% 내지 60 중량%의 전기 전도성 입자를 포함하는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서,흡수 용품 착용시 착용자와 접하도록 배향된 신체 접촉면 및 신체 접촉면과 반대편인 흡수체 접촉면을 갖는 라이너,흡수체 접촉면 및 외부 표면을 갖는 외부 커버, 및라이너에 침투되는 신체 배출물을 흡수하기 위한, 라이너와 외부 커버 사이에 위치하는 흡수성 구조체를 추가로 포함하고,화학저항기는 외부 커버의 외부 표면 상에 존재하는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서,흡수 용품 착용시 착용자와 접하도록 배향된 신체 접촉면 및 신체 접촉면과 반대편인 흡수체 접촉면을 갖는 라이너,흡수체 접촉면 및 외부 표면을 갖는 외부 커버, 및라이너에 침투되는 신체 배출물을 흡수하기 위한, 라이너와 외부 커버 사이에 위치하는 흡수성 구조체를 추가로 포함하고,화학저항기는 외부 커버의 흡수체 접촉면 상에 존재하는 흡수 용품.
- 제1항에 있어서, 제1 화학저항기 및 하나 이상의 추가의 화학저항기를 포함하고, 제1 화학저항기의 저항은 제1 화학저항기가 제1 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물에 노출시 변할 수 있고, 하나 이상의 추가의 화학저항기의 저항은 하나 이상의 추가의 화학저항기가 하나 이상의 추가의 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물에 노출시 변할 수 있고, 제1 배설물 및 하나 이상의 추가의 배설물은 상이한 배설물인 흡수 용품.
- 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기,화학저항기의 전기적 특성 변화를 검출할 수 있는 마이크로프로세서, 및흡수 용품내의 화학저항기의 전기적 특성 변화의 존재를 신호할 수 있는 배설물 알람을 포함하고 흡수 용품으로부터 먼 위치에 있는 수신기로 신호를 보낼 수 있는 전송기를 포함하고,중합체 물질은 폴리에피클로로히드린, 폴리(N-비닐 피롤리돈), 폴리이소부틸렌, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)(PEVA), 에틸 셀룰로스, 및 폴리(디페녹시포스파진) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고,화학저항기의 저항은 화학저항기가 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 변할 수 있고, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는, 흡수 용품.
- 제9항에 있어서, 마이크로프로세서 및 전송기를 포함하는 하우징 장치를 추가로 포함하는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서, 배설물 알람이 청각적 신호, 촉각적 신호, 시각적 신호, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 신호를 생성하는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서, 휘발성 유기 화합물이 암모니아 히드록시드, 단쇄 (C1-C2) 산, 중쇄 (C8-C10) 알데히드, 케톤, 크레졸, 디메틸 디술피드, 트리메틸아민, 리모넨, 아세트산, 메틸 벤조에이트, 벤즈아미드, 벤즈알데히드, 트리에틸아민, 스카톨, 메르캅탄, 황화수소, 단쇄 지방산, 메탄티올, 디메틸술피드, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서, 화학저항기가 20 중량% 내지 60 중량%의 전기 전도성 입자를 포함하는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서,흡수 용품 착용시 착용자와 접하도록 배향된 신체 접촉면 및 신체 접촉면과 반대편인 흡수체 접촉면을 갖는 라이너,흡수체 접촉면 및 외부 표면을 갖는 외부 커버, 및라이너에 침투되는 신체 배출물을 흡수하기 위한, 라이너와 외부 커버 사이에 위치하는 흡수성 구조체를 추가로 포함하고, 화학저항기는 외부 커버의 외부 표면 상에 존재하는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서,흡수 용품 착용시 착용자와 접하도록 배향된 신체 접촉면 및 신체 접촉면과 반대편인 흡수체 접촉면을 갖는 라이너,흡수체 접촉면 및 외부 표면을 갖는 외부 커버, 및라이너에 침투되는 신체 배출물을 흡수하기 위한, 라이너와 외부 커버 사이에 위치하는 흡수성 구조체를 추가로 포함하고, 화학저항기는 외부 커버의 흡수체 접촉면 상에 존재하는 흡수 용품.
- 제9항에 있어서, 제1 화학저항기 및 하나 이상의 추가의 화학저항기를 포함하고, 제1 화학저항기의 저항은 제1 화학저항기가 제1 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물에 노출시 변할 수 있고, 하나 이상의 추가의 화학저항기의 저항은 하나 이상의 추가의 화학저항기가 하나 이상의 추가의 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물에 노출시 변할 수 있고, 제1 배설물 및 하나 이상의 추가의 배설물은 상이한 배설물인 흡수 용품.
- 착용자에게, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기를 포함하는 흡수 용품을 제공하는 단계,착용자가 흡수 용품을 착용하고 있을 때 화학저항기의 전기적 특성을 모니터링하는 단계,시간에 따른 전기적 특성의 비례적 차이를 측정하여, 측정된 비례적 차이에 상응하는 차이 표시값을 제공하는 단계, 및차이 표시값을 임계 차이값과 비교하여 흡수 용품내의 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 결정하는 단계를 포함하고,중합체 물질은 폴리에피클로로히드린, 폴리(N-비닐 피롤리돈), 폴리이소부틸렌, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)(PEVA), 에틸 셀룰로스, 및 폴리(디페녹시포스파진) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고,화학저항기의 저항은 화학저항기가 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 변할 수 있고, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 흡수 용품내의 배설물의 존재를 검출하는 방법.
- 제17항에 있어서, 임계 차이값과 비교한 차이 표시값이 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 표시할 때, 돌보는 사람 및 착용자 중 적어도 한 사람에게 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 착용자에게, 다수의 전기 전도성 입자 및 중합체 물질을 포함하는, 한 쌍의 이격된 전극을 가로질러 배치된 화학저항기를 포함하는 흡수 용품을 제공하는 단계,착용자가 흡수 용품을 착용하고 있을 때 화학저항기의 전기적 특성을 모니터링하는 단계,시간에 따른 전기적 특성의 변화율을 측정하여, 측정된 변화율에 상응하는 비율 표시값을 제공하는 단계, 및비율 표시값을 임계 비율값과 비교하여 흡수 용품내의 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 결정하는 단계를 포함하고,중합체 물질은 폴리에피클로로히드린, 폴리(N-비닐 피롤리돈), 폴리이소부틸렌, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)(PEVA), 에틸 셀룰로스, 및 폴리(디페녹시포스파진) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고,화학저항기의 저항은 화학저항기가 수증기, 배설물 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 분석물에 노출시 변할 수 있고, 배설물은 소변, 생리혈액, 분변, 혈액, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 흡수 용품내의 배설물의 존재를 검출하는 방법.
- 제19항에 있어서, 임계 비율값과 비교한 비율 표시값이 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 표시할 때, 돌보는 사람 및 착용자 중 적어도 한 사람에게 배설물, 수증기, 또는 이들의 조합의 존재를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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