專利名稱：用于將吸收性物品與使用者相關聯的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于將特定的吸收性物品如尿布、失禁服、衛生巾、止血棉類用品、傷
口或痛處的包扎物、床防止品或類似物品與所述吸收性物品使用者的身份和/或位置相關 聯的系統和方法。
背景技術：
有許多不同類型的用于吸收、保持和隔離體人體廢物如尿液、糞便和血的吸收性 物品。這些已知吸收性物品中的一些包括用于檢測沾污事件如排尿或排便的傳感器，一旦 尿液或糞便接觸到吸收性物品表面或一旦吸收進入吸收性物品時即可檢測。這種傳感器可 基于檢測人體廢物、人體排出物內或使用者皮膚的濕度或生物或化學物質進行檢測。當這 種傳感器檢測到沾污事件時，產生一種信號，藉此使用者或護理者如父母或看護人員就明 白發生了沾污事件并且吸收性物品應當被更換了。 已知使用包括電感器_電容器共振器的射頻(RF)標簽作為檢測吸收性物品的沾 污事件的傳感器。例如，這在美國專利US6774800中有描述。該RF標簽可被用于能量吸收 模式或能量輻射模式。在能量吸收模式中，RF標簽選擇性地從其共振頻率下的激勵信號吸 收能量。這樣的吸收在激勵信號中產生可被檢測到的獨特變化。當排出的流體如尿液接觸 RF標簽的電感器-電容器共振器時，排出的流體中的電解質產生了低電阻通道，使得RF標 簽失諧并且由此改變了其共振頻率。該共振頻率的變化因此可用于檢測排出的流體。
在能量輻射模式中，RF標簽在接收激勵信號后開始在其共振頻率下振蕩。在激勵 信號終止后，RF標簽內存儲的能量促使RF標簽在其共振頻率下繼續振蕩。因此產生了響 應信號。 一旦出現排出的流體，響應信號的共振頻率就變化了。因此響應信號頻率的變化 可用于檢測排出的流體。 此外，還已知將射頻識別(RFID)標簽用作檢測吸收性物品內沾污事件的傳感器。 在能量吸收模式下運行的RFID標簽從處于一個或多個獨特頻率或獨特頻率波段內的激勵 信號吸收能量。當排出的流體接觸所述RFID標簽時，流體消弱了所述RFID標簽接收的激 勵信號，藉此減少了 RFID標簽選擇性吸收的能量。因此可檢測到排出的流體。
美國專利US6774800不僅描述了使用RFID標簽作為檢測吸收性物品內沾污事件 的傳感器，還描述了在運行能量吸收模式或能量輻射模式下產生獨特頻率或頻率波段的 RFID標簽也可用于使用者識別。在多個使用者存在的場所如醫院或療養院，所述吸收性物 品的每個使用者可與RFID標簽產生的特定頻率或頻率波段相關聯，并且該特定頻率或頻 率波段與同其它使用者相關聯的頻率或頻率波段不同。那么每個使用者都配備有帶有RFID 標簽的吸收性物品，該標簽包括特定地分配給他/她的獨特頻率或頻率波段。但是，這樣的 系統伴隨的風險在于特定的使用者可能配備了錯誤的吸收性物品，即具有包括分配給其 它使用者的頻率或頻率波段的RFID標簽的吸收性物品。這樣的混亂可導致醫療記錄中存 儲了錯誤的數據并且當需要更換特定的吸收性物品時導致錯誤決定。 用于某些吸收性物品中的另一種類型的傳感器是磁致彈性傳感器(參見Grimes等人，Biomedical Micro-devices， 2 :51-60， 1999)。磁致彈性傳感器通常包括磁致彈性材 料條。當被外部磁場激發時，磁致彈性材料以磁致彈性模式存儲磁能量。當磁場關斷時，磁 致彈性材料以被稱為磁致彈性聲學共振頻率的特定頻率進行振蕩。這些振蕩產生隨時間而 變化的磁通量，其可被讀出器如拾波線圈所讀取。 通過給使用者配備機器可讀的身份標簽并且同時讀取傳感器和身份標簽，該磁致 彈性傳感器的讀取可與包括該傳感器的吸收性物品的使用者的身份相關聯。這樣就可收集 和存儲與被識別的吸收性物品使用者相關的信息。這樣的系統避免了給使用者配備本來用 于其它使用者的吸收性物品的混亂發生的可能性。但是，當使用這樣的系統時，必須確保在 某使用者的傳感器將要被讀取時沒有其它傳感器在附近，因為這樣會干擾他/她的讀數， 從而也導致在醫療記錄中存儲錯誤數據并且當必須更換特定的吸收性物品時導致錯誤決 定。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可將特定吸收性物品與吸收性物品使用者的身份和/ 或位置相關聯的改進系統。 該目標通過包括權利要求1所述特征的系統來實現，即這樣一種系統，其包括吸 收性物品和涉及所述吸收性物品使用者的身份和/或位置的機器可讀信息。該系統還包括 識別吸收性物品的機器可讀信息，以及讀取識別吸收性物品的信息和涉及吸收性物品使用 者的身份和/或位置的信息的讀出器。系統又包括被布置為以如下形式存儲識別吸收性物 品的信息和涉及吸收性物品使用者的身份和/或位置的信息的存儲器，即，使得一旦從存 儲器取回信息，涉及吸收性物品的信息就自動地與涉及吸收性物品使用者的身份和/或位 置的信息相關聯。這樣的系統不需要給特定的使用者提供特定的吸收性物品。而是給使用 者提供獨特地與他/她相關聯的吸收性物品。這樣就消除或至少減少了給使用者提供錯誤 吸收性物品的可能性。 應當注意，術語"讀出器"在全文中意圖包括掃描識別吸收性物品的信息和/或涉 及使用者身份和/或位置的信息的讀取單元，或傳送和接收信號的詢問器單元，如無線發 射器和接收器。此外，系統包括硬件和軟件部件并且不包括能夠實施與硬件和軟件相同操 作的人。 應當注意，讀出器可包括一個或多個讀取裝置。例如，如果識別吸收性物品的信息 和涉及使用者身份和/或位置的信息都包含在RFID標簽中，可設置單個讀出器來讀取識別 吸收性物品的信息和涉及使用者身份和/或位置的信息。可選地，如果識別吸收性物品的 信息包含在RFID標簽中并且涉及使用者身份和/或位置的信息包含在條形碼中，例如讀出 器可包括讀取識別吸收性物品的信息的讀取裝置和讀取涉及使用者身份和/或位置的信 息的獨立讀取裝置。 根據本發明一個實施例，吸收性物品包括被布置為確定和指示吸收性物品的至少 部分區域狀況的機器可讀的傳感器，從而系統包括將來自機器可讀的傳感器的狀況指示與 涉及吸收性物品使用者的身份和/或位置的信息或識別吸收性物品的信息相關聯的裝置。 當傳感器檢測到沾污事件發生時，產生可被讀出器檢測到的響應。傳感器可能例如在特定 的共振頻率下工作。涉及傳感器共振頻率的信息就構成了識別吸收性物品的信息的至少一部分，這樣來自傳感器的狀況指示可與特定的吸收性物品并最終與特定的使用者關聯起 來。 這樣的系統使得護理者能夠確定是否需要更換吸收性物品而不必湊近觀察或移 開吸收性物品。此外，消除或至少部分減少了當不得不更換特定的吸收性物品時傳感器讀 取導致的錯誤數據存儲于醫療記錄中或錯誤決定的可能性。 根據本發明的又一個實施例，傳感器被設置為通過射頻通信進行通信。該傳感器
例如可包括1^標簽或被實現為藍牙@或無線局域網(WLAN)通信裝置或射頻識別(RFID)通
信裝置如RFID標簽。在傳感器為RFID標簽的實施例中，RFID標簽也可包含識別吸收性物
品的信息。 一旦識別吸收性物品的信息和涉及使用者身份和/或位置的信息被存儲在存儲
器中，只需要讀取來自傳感器的涉及吸收性物品至少部分區域的讀數。 根據本發明的一個實施例，傳感器與吸收性物品一體形成，即傳感器為吸收性物
品的整體組成部分并且在毀壞吸收性物品或傳感器或兩者皆毀的情形下才能被移除或拆
分。這樣的傳感器例如包括由已被印刷在吸收性物品的一個或多個部件上的電活性材料制
造的至少一個電路。 根據本發明的一個實施例，傳感器為濕度檢測傳感器，即檢測濕分、液體或濕度的 傳感器。 根據本發明的另一個實施例，系統包括通過例如光學、聲學或可觸警報信號提示 例如父母或護理人員吸收性物品狀況已變化的裝置。 根據本發明的又一個實施例，涉及使用者身份和/或位置的信息被設置在所述吸 收性物品的使用者附近如使用者的房間內、床上或使用者的醫療記錄上，和/或與所述吸 收性物品無關并借助例如腕帶連接于所述吸收性物品的使用者。在使用者移動的情形下， 可使用全球定位系統(GPS)來確定涉及使用者位置的信息，藉此涉及使用者位置的信息包 含在GPS接收器中。 根據本發明的一個實施例，涉及使用者身份和/或位置的信息和/或識別吸收性 物品的信息被獨立地包含在光學可讀的編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、生物統 計信息、磁條、光學符號或智能卡。可使用射頻通信來互通信息，并且系統可能包括例如RF 標簽或可被實施為藍牙⑧或無線局域網(WLAN)通信裝置，或射頻識別(RFID)通信裝置。
RFID標簽典型地包括一種裝置如可用于存儲識別吸收性物品的信息的微芯片，所 述信息例如是唯一的序列號或涉及使用者身份/位置的信息，如患者姓名或患者房間號。 讀出器通過無線電波與RFID通信。微芯片連接于從讀出器接收信號或向讀出器發送信號 的天線。此外，RFID標簽可為有源標簽、無源標簽或半無源標簽。有源標簽包括為微芯片 電路提供電力并且將信號傳送至詢問器的電源。無源標簽不包括電源。無源標簽從讀出器 產生的電磁場汲取電路和信息傳送所需的電力。半無源標簽類似于有源標簽；但是電源用 于運轉微芯片的電路，而非與讀出器通信。 根據本發明的另一個實施例，系統包括數據存儲裝置，其被設置為記錄涉及所述 吸收性物品使用者的數據。例如，存儲的數據可包括在一段時間內使用者的吸收性物品隔 多久更換一次和沾污事件隔多久發生一次。這樣的信息可用于確定特定使用者應當使用的 吸收性物品類型，或是否在白天和晚上分別需要不同的吸收性物品，或預測吸收性物品的 未來消耗量。
6
根據本發明的一個實施例，系統包括多個這樣的吸收性物品。因而可在一次傳感 器讀取操作中確定多個吸收性物品中全部的狀況。 本發明還涉及一種用于將識別吸收性物品的信息與涉及所述吸收性物品使用者 身份和/或位置的信息關聯起來的方法。該方法包括如下步驟a)獲得識別所述吸收性物 品的信息，b)同時或者按序地獲得涉及所述吸收性物品使用者身份和/或位置的信息(但 并不必須是以這種順序)，以及c)以這樣的方式在存儲器中存儲識別吸收性物品的所述信 息和涉及吸收性物品使用者身份和/或位置的所述信息，即，使得一旦從存儲器取回信息， 涉及吸收性物品的信息就自動地與涉及吸收性物品使用者身份和/或位置的信息相關聯。
根據本發明的一個實施例，當吸收性物品被穿在使用者身上時實施本方法的步驟 a)和b)。 根據本發明的另一個實施例，所述方法包括為所述吸收性物品提供被設置為確定 和指示吸收性物品至少部分區域內狀況的機器可讀的傳感器并且將來自機器可讀的傳感 器的狀況指示與涉及吸收性物品使用者的身份和/或位置的信息或識別吸收性物品的信 息相關聯的步驟。 根據本發明的又一個實施例，傳感器被設置為通過射頻通信進行互通。
根據本發明的一個實施例，傳感器與吸收性物品一體形成。
根據本發明的另一個實施例，傳感器為濕度檢測傳感器。 根據本發明的一個實施例，所述方法包括通過例如光學、聲學或可觸警報信號指 示例如父母或護理人員吸收性物品的狀況已變化的步驟。 根據本發明的另一個實施例，所述方法包括將涉及使用者的身份和/或位置的信 息設置在所述吸收性物品使用者附近或者與所述吸收性物品無關地將所述信息借助例如 腕帶連接于所述吸收性物品的使用者。 根據本發明的又一個實施例，涉及使用者的身份和/或位置的信息和/或識別吸 收性物品的信息被分別包含在光學可讀的編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、生物 統計信息、磁條、光學符號或智能卡。 根據本發明的另一個實施例，所述方法包括記錄涉及所述吸收性物品使用者數據 的步驟。 根據本發明的又一個實施例，所述方法包括將識別多個所述吸收性物品的信息與 涉及所述多個吸收性物品使用者身份和/或位置的信息相關聯。這樣的方法可用于監控多 個吸收性物品的狀況。 本發明還涉及一種計算機程序產品，其包括具有計算機程序編碼裝置的存儲在計 算機可讀介質或載波上的計算機程序，該計算機程序編碼裝置被設置為促使計算機或處理 器執行根據本發明任意實施例所述方法的步驟。
圖1示出根據本發明的一個實施例的系統， 圖2示出說明根據本發明的實施例的方法的流程圖， 圖3示出根據本發明的另一個實施例的系統， 圖4示出根據本發明的實施例的包括多個吸收性物品的系統，
7
圖5示出用于根據本發明的實施例的系統中的吸收性物品， 圖6a-c示出可被印刷在用于根據本發明的實施例的系統中的吸收性物品上的電 路， 圖7a&b示出可被印刷在用于根據本發明的實施例的系統中的吸收性物品上的第 二電路， 圖8a&b示出可被印刷在用于根據本發明的實施例的系統中的吸收性物品上的第 三電路， 圖9&10示出可被印刷在用于根據本發明的實施例的系統中的吸收性物品上的第 四電路， 圖11示出用于根據本發明的系統中的吸收性物品的電子檢測裝置的運行說明。
應當注意附圖不是根據比例繪制的，并且為了表示清楚，某些特征的尺寸被放大。
具體實施例方式
圖1示出穿戴了吸收性物品12的患者10。患者10可能是大小便失禁的成人、嬰 兒或動物。患者10戴著包括條形碼形式的涉及患者身份的機器可讀信息16的腕帶14。吸 收性物品12包括識別吸收性物品的機器可讀信息18。配備有便攜式讀出器22的護士 20 讀取識別吸收性物品12的信息18和涉及患者10身份的信息16。信息例如通過RF調制解 調器被傳送至遠程存儲器24，在此信息以這樣的形式被存儲S卩，一旦從存儲器24取回信 息，涉及吸收性物品12的信息自動地與涉及患者IO身份的信息16相關聯。
圖2為示出用于將識別吸收性物品的信息與涉及吸收性物品的使用者身份和/或 位置的信息相關聯的方法步驟的流程圖。該方法包括如下步驟向使用者提供吸收性物品， 獲取識別吸收性物品的信息，以任何順序獲取涉及吸收性物品的使用者身份和/或位置的 信息，并且將信息以這樣的形式存儲在存儲器24中一旦從存儲器24取回信息，涉及吸收 性物品的信息自動地與涉及吸收性物品使用者的身份和/或位置的信息相關聯。
圖3示出根據本發明的一個實施例的系統23。系統23包括具有集成的濕度傳感 器26(如包含識別吸收性物品12的信息的RFID標簽)的吸收性物品12。當吸收性物品12 穿在使用者(未示出)身上時，識別吸收性物品12的信息連同涉及使用者身份或位置的信 息使用讀出器22來讀取，并且該信息被傳送至存儲器24存儲起來。隨后檢測吸收性物品 12襠部的狀況并且信號被傳送至處理單元28。 一旦收到來自傳感器26的狀況指示信號， 處理單元28取回識別吸收性物品12的信息，其中該吸收性物品12包括能夠發生這樣的信 號的傳感器26。該信息被自動地與涉及穿戴該特定吸收性物品12的使用者身份和/或位 置的信息相關聯。 接著例如通過發送給護理者的個人電腦30和/或傳呼機的信號，可通知護理者特 定的使用者的吸收性物品需要更換。 一旦護理者已經更換了使用者的吸收性物品，他/她 獲取識別新的吸收性物品的信息以及涉及使用者身份和/或位置的信息。接著所獲取的更 新信息被存儲在存儲器24內。涉及使用者吸收性物品狀況的信息也可被發送至數據存儲 裝置32，在此涉及使用者行為的數據被記錄以用于將來與該具體使用者的其它數據進行比 較。
圖4示出監控包括傳感器26的多個吸收性物品12(雖然所有實施例中例示為尿 布，但該系統可監控任何數量的不同類型的吸收性物品)狀況的系統。每個傳感器26包括 RFID標簽，其含有識別吸收性物品例如物品數量的信息，并傳達吸收性物品12襠部區域中 吸收性物品的狀況，即潮濕還是干燥。所有傳感器26被定期掃描。如果在兩個連續的掃描 期間任何傳感器的狀況發生變化，包含狀況已變化的傳感器26的吸收性物品12被識別，從 而吸收性物品12的狀況被自動地與涉及穿戴該特定吸收性物品12的使用者身份和/或位 置的信息相關聯。通過傳送至例如個人固定或移動電話30或個人數字助理的信號，該信息 被傳送至監控使用者的護理者并且還被記錄在數據存儲裝置32中。 圖5示出可用于根據本發明實施例的系統中的吸收性物品12。吸收性物品12包 括液體可滲透的頂層34、液體不可滲透的底層36以及位于其間的吸收芯38。
液體可滲透的頂層34可選由無紡材料構成，如連續纖絲的紡粘材料、熔噴材料、 粘合的梳理纖維幅或多孔塑料膜。也可使用不同類型的疊片如可選地可用無紡材料和塑料 膜構成的疊片。適用于液體可滲透的頂層34的材料應當為柔軟的和對肌膚無剌激的。此 外，頂層34在物品12的不同區域內可以各異。 液體不可滲透的底層36可由塑料膜、用不透液體材料處理過的無紡材料或抵抗 液體滲透的疏水性無紡材料構成。其它類型的液體阻擋材料當然也可用作液體不可滲透的 底層36，如閉孔的泡沫塑料、各種液體阻擋層疊件等。液體不可滲透的底層36優選為能透 過空氣和蒸氣。 頂層34和底層36在平面上比吸收芯38略大并且延伸超過其邊緣。頂層34和底 層36在其突出區域內例如通過膠合或熱焊接或超聲焊接彼此連接。 吸收芯38可為任何常規的類型。普遍出現的吸收材料的實例是纖維素短纖槳、紙 巾層、高吸收性聚合物(所謂的超吸收物)、吸收性泡沫材料、吸收性無紡材料等。常常將纖 維素短纖槳與超吸收物合并在吸收體中。還常常具有這樣的吸收芯，其包括在液體接收能 力、液體分配能力和存儲能力方面具有不同特性的不同材料層。在失禁防護服中普遍使用 的薄吸收體經常包括纖維素短纖槳和超吸收材料的壓縮混合或層化結構。
吸收性物品如尿布常常需要某種緊固裝置40來保持吸收性物品12閉合。適宜的 緊固裝置40可為機械緊固件如鉤_環類型的緊固件、粘合劑如壓力敏感型的粘合劑或者機 械類緊固件和粘合劑類緊固件的組合。 如果吸收性物品12為帶式尿布，它將包括帶區域，因此帶區域包括尿布腰部區域 的基底部件。該帶區域連接于或緊固于吸收性物品的前部或后部區域，并且圍繞使用者腰 部彼此緊固在一起。接著物品從使用者的腿之間穿過并且通過前部或后部區域的另一個緊 固于帶區域。上述緊固裝置40位于帶區域上并且位于前/后區域上，這樣吸收性物品12 可被牢固地閉合。這樣實施的吸收性物品12的應用使得使用者很容易自己使用帶式尿布， 甚至當使用者站立時也可以更換尿布。 彈性元件42可位于吸收性物品12內，例如位于腿部開口或腰部開口處。該彈性
元件42的特性和位置對于本領域技術人員來說是已知的，就不再贅述。 吸收性物品12包括至少一個濕度檢測傳感器26。在吸收性物品12被沾污之前該
傳感器26典型地具有第一電特性，并且在發生沾污事件后具有第二電特性。 可在吸收性物品12上印刷電活性材料46。用于本文中的術語"電活性"指的是
9能傳導電荷并且因此可用于制造電路或其部件的材料。電活性材料46在液態或溶解狀態 (即可被溶解處理)下是穩定的并且可以優選樣式或形式被施加于表面(在這種情形下為 吸收性物品12的部件表面)，該樣式或形式在材料干燥或冷卻后被保持。電活性材料46應 當還具有機械性能，使得材料可經受吸收性物品12內可能存在的彎曲和張力。它們還應當 在其使用的環境下為穩定的(即對于濕度、陽光、氧氣等為穩定的)。可使用現有技術中的 標準技術進行印刷，如激光印刷、噴墨印刷、熱印刷、絲網印刷、膠版印刷、凸版印刷和輪轉 凹版印刷。包括印刷電路的吸收性物品不顯著增加吸收性物品尺寸和硬度，很容易處理并 且極易使用快速組裝流水線制造方法進行制造。 導電聚合物是一類可印刷的電活性材料46。這樣的聚合物通常具有這樣的結構 其中電子例如通過聚合物鏈中包括的n鍵(雙鍵或三鍵)、芳香體系或非共有電子對高度 離域化。因此電子可沿聚合物結構自由移動。離域化的程度決定了導電性的程度——電子 離域化不足的聚合物比那些在整個聚合物結構上連續離域化的導電性差。導電的聚合物的 實例是聚苯基乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)。這些聚合物的結構如下所示。
這些聚合物的電學、機械和化學特性可根據需要調節，例如通過聚合物的交聯或 取代，或在印刷前將其與其它材料組合。在許多情形下，這些聚合物需要通過在聚合物上覆 蓋印刷阻擋膜或同時用阻擋基體沉積在聚合物上來保護其不受空氣和濕度的影響。
另一類可印刷的電活性材料46是顆粒狀懸浮物。這些材料包括懸浮在有機溶劑 或載體中的導電材料(例如金屬如銀、銅，或非金屬如石墨)的微小顆粒。這些顆粒為材料 提供了所需的導電性，同時有機溶劑或載體提供了必要的物理特性(例如可塑性、熱膨脹 系數、易于涂敷、粘性和斷裂韌度)。有機溶劑或載體也可能有助于電活性材料的電學特性。 有機溶劑在印刷后可蒸發，在這種情形下，顆粒仍然留在印刷表面上。可選地，有機載體在 印刷后硬化，這樣顆粒就被捕獲在載體內。后一個實例的例子是環氧樹脂。這樣的顆粒狀 懸浮物可以從DuPont電子或瑞典的TABY購得。可印刷的電活性材料46可包括上述顆 粒狀懸浮物和導電聚合物的混合物。 不同電活性材料46可能被印刷在吸收性物品12的不同區域或部件內，這取決于 所需的電路類型。通過重復地將電活性材料46(可選地具有不同電活性)印刷在同一區域 或部件上，可建立彼此上下疊加的多個電活性材料層。可選地，電性部件可與吸收性物品部 件的居間層一同制造，這樣就可形成夾層結構。這在圖5的剖視圖中可見。可將吸收性物品12的部件選擇或處理為可滲透或抵抗電活性材料的。所有這些方法都使得復雜的電路 得以制造。 濕度檢測傳感器26包括一體形成于吸收性物品12中的電路44，至少一個該電路 44可由已被印刷在吸收性物品12的一個或多個部件上的電活性材料46制造。
電路分為兩大類包括作為電路部件的電源的有源電路，以及不包括作為其部件 之一的電源但響應于外加電源而動作的無源電路 在某些情形下，電活性材料46可貫穿到吸收性物品12的部件中。 圖6a示出調諧電路(也稱為RLC電路)的電路示意圖，其包括電容器48和電感
器50。當然會有來自電路的一定量的電阻；可選地，電阻器可與電容器48和電感器50并
聯或串聯。 電容器的電容C可用數學公式表示如下 其中A為電容器極板的面積(m2) ， d為極板之間的距離(m) ， e 。為自由空間的介 電常數(大約8.8542X10—"F/m)，同時e t為電容器極板之間包括的電介質的相對介電常 數，例如電容器48包括其極板54之間的層52。紙和棉產品內的纖維素具有6. 5左右的相 對介電常數。非浸潤的干燥棉紙(牛皮漿紙)具有大約2. 1的相對介電常數。聚合物如聚 乙烯和聚丙烯具有約2. 2-2. 5的相對介電常數。(參見Kaye&Laby，物理和化學常數表，第 15版，1986) 在初級水平，電感器的電感L可用數學公式表示如下
量綱的)
其中為P 。為自由空間的導磁率(4 Ji X 10—7亨利/m) ， ii r為芯的相對導磁率(無 ，N為電感器的匝數，A為電感器的截面積(m2)并且1為長度(m)。
調諧電路的共振頻率f。可通過下面的公式由L和C值計算得來 1 /0 = 因此，一旦施加了外RF場，例如如圖6a所示的調諧電路以自然共振頻率共振，該 頻率可通過選擇上面列出的電容器和電感器的變量進行調節。 吸收性物品12內的含濕量變化影響電路44的共振頻率f。。有多種方法可實現該 影響。 首先，吸收性物品12的含濕量可影響電容器48的電容。例如，可被水泡脹的材料 可出現在電容器48的極板54之間的介電層52中，因此，一旦變濕，距離d增加，并且電容 降低。可選地，液體吸收性材料(如超吸收聚合物(SAP)，纖維素或任意其它液體吸收性材 料)可能存在于電容器48的極板54之間的介電層52中。液體被吸收進入液體吸收性材 料內的結果是增加了液體吸收性材料的相對介電常數"》(如水具有較高的相對介電常 數)，從而增加了電容器48的電容。 可選地，水溶性物質如無機鹽可存在于電容器48的極板54之間的介電層52中。 水溶性物質一旦與液體接觸就溶解，因此電容器48的電容將改變，并且電路的共振頻率f。將改變。 又可選地，電路電阻的變化將改變電路的共振頻率f。。吸收性物品12的含濕量變 化影響了電路44的電阻。這可例如通過使用被水溶性阻擋膜所保護的導電聚合物材料實 現(如環氧材料)。在變濕后，膜溶解，且水、鹽和尿將與導電聚合物材料發生反應，改變電 路的電阻，因而改變共振頻率f。。 當被印刷到吸收性物品12的部件如紙片或塑料膜上時，如圖6a所示的電路可能 為圖6b中所示的形式。圖6b示出電感器50，其包括印刷在處于吸收性物品12—個部件 上的電活性材料46內的扁平螺旋。該螺旋典型地具有5-20匝。該螺旋具有第一中心區域 56。對應的第二中心區域58被印刷在吸收性物品12的該部件的相反面上——與兩個中心 區域56、58 —同構成電容器54的極板，所述極板被吸收性物品12的該部件隔開。電路由 電活性材料來完成，該材料通過吸收性物品12的該部件將第二中心區域58連接至螺旋的 外端。 用于印刷圖6a所示電路的另一個可選形式如圖6c所示。圖6c示出包括如圖6b 所示的扁平螺旋式樣的電感器50。位于螺旋構成的區域外側的電容器48由位于吸收性物 品12的該部件相反兩側上的第一區域60和第二區域62形成。第一區域60和第二區域62 共同構成了電容器54的極板。 吸收性物品12的含濕量能夠影響電路44的共振頻率f。的一種可選方式是通過 摧毀即損壞電路44來實現。換句話說，吸收性物品12的含濕量變化破壞了電路44的共振 頻率f。。這可通過如圖7a所示的電路實現。這樣的電路包括弱化點64，其包括例如水溶 性電活性材料或印刷在水溶性部件上的電活性材料。包括如圖7a所示電路的吸收性物品 在施加外RF場后以其共振頻率共振。然而一旦與液體接觸，電路44發生物理斷裂并且通 過弱化點64變為高電阻或基本開路，那么電路44不會在施加外RF場后共振。
圖7b示出圖7a所示的電路44可被如何印刷。在其印刷形式下，電路44具有與 圖6b所示基本相同的式樣，具有包括扁平螺旋和兩個中心區域66、68的電感器50，所述區 域66、68構成電容器48的極板54。圖7b所示的電路包括與液體接觸后斷裂的弱化點64。
在另一個實施例中，電路44可包括與電容器48和電感器50并聯或串聯的傳感器 70。吸收性物品12含濕量的變化影響跨過傳感器70的電流的傳導率。圖8a中示出了使 用傳感器50的電路圖。 印刷傳感器70可采取多種式樣。 一種可能是將傳感器70印刷在類似用于上述電 容器48的夾層結構內。這種構造要求兩層電活性材料46被介電材料隔開。可選地，傳感 器可具有相互交叉的構造，其中電活性材料46被印刷為一對"叉子"形，其中叉子的尖頭是 交錯的，但尖頭之間沒有電接觸。這種布局是優選的，因為它可以在一層內印刷，這就比多 層印刷便宜。因此，在本發明的一個實施例中，濕度檢測傳感器26被印刷在吸收性物品12 的一個部件上，該部件鄰近吸收性物品12的底層36的內表面。 傳感器70涉及的原理類似于電容器48涉及的。 一旦與液體接觸，傳感器70的介 電常數變化。這可通過與液體接觸后傳感器70的物理尺寸或相對介電常數的變化來實現。 因此，調諧電路的共振頻率f。變化。 圖9示出可構成濕度檢測傳感器26的更高級電路( 一般用72表示)的電路圖。 主電路包括并聯的第一電感器50a、第一電容器48a和傳感器70，且二極管74與第一電感
12器50a串聯。傳感器70通過晶體管76與微電路并聯，該微電路自身為調諧電路，包括第二 電感器50b和第二電容器48b。晶體管76還通過高電阻偏壓電阻器78和第三電感器50c 被連接。 現在描述更高級電路72的運行。運行中，電路72受到第一頻率fl (第一頻率有 利地為10kHz 100kHz)下的交變磁場的作用。第一電感器50a被設置為包括足夠的匝數 和足夠的面積A，這樣跨過第一電感器50a被感應的信號具有數伏的振幅。二極管74被操 作為修正信號從而產生運行中跨過第一電容器48a的工作電勢。 當傳感器70干燥時(即未發生沾污事件)，NPN型或M0S型晶體管76通過偏壓電 阻器78被偏壓為非導通狀態；在這種非導通狀態下，防止晶體管76振蕩。
當發生沾污事件時，傳感器70變得導通了，導致晶體管76被偏壓為有源元件，其 特性為最終，在第二與第三電感器50b、50c之間發生的正反饋導致晶體管以被第二電感 器50b和第二電容器48b限定的頻率f2振蕩。可選地，第二頻率f2實質上至少比所施加的 激勵磁場的頻率^大一個數量級。 圖10示出圖4的電路500可被如何印刷在吸收性物品12上。第一電感器50a包 括相對較大量的線圈(例如50-500)，并且可以與圖5-8所示電路相同方式與第一電容器 48a—同被印刷。傳感器70可以圖8所示的相同方式被印刷。二極管74能被印刷成敷設 多層帶有選擇好的電學特性的電活性材料從而建立所需的PN連接。類似地，帶有不同電 學特性的多層電活性材料層可在金屬氧化物半導體(M0S)或雙極設備中用于構造晶體管 76。近來，報道了遷移率高達O. 1-0. 2cm7V-s和開閉比(on-off ratios)高達104的全印 刷(all-printed)的晶體管裝置(伯克利加州大學)。首先，使用金納晶體將柵極印刷在基 片上。接著低溫退火，然后通過噴墨印刷涂覆聚合物電介質。接著再使用金納晶體印刷源 極/漏極觸頭。 第二和第三電感器50b、50c包括比第一電感器更少的匝數(如5-20匝)并且可 以圖5-8所示的電路相同的方式與第二電容器48b —同被印刷。優選第一 電感器50a遠離 第二和第三電感器50b、50c，這樣第一電感器50a與第二和第三電感器50b、50c之間的耦 合被最小化。例如，第一電感器50a可位于吸收性物品12的后部，同時第二和第三電感器 50b、50c位于吸收性物品12的前部。適宜地，傳感器70被印刷在吸收性物品12的襠部區 域內，即最容易檢測到變濕的區域。頻率為f2的高頻輻射可在外部檢測器裝置(如轉發器 單元28)內被檢測到，該裝置選擇性地對物品12放射的頻率為f2的輻射作出響應。
作為上述無源濕度檢測裝置26的可選方案，濕度檢測裝置26可為有源的，即它包 括電源。盡管這樣的有源濕度檢測裝置26更為復雜，它們也提供了比無源濕度檢測裝置更 寬泛的功能。印刷電路43可被分為5個主要部分。它們是印刷電池、印刷天線、印刷存儲 電路、印刷邏輯電路和印刷傳感器。最重要的部件是印刷電池、印刷天線和印刷傳感器。
印刷電池包括夾在兩個電極之間的電解質。在印刷電池中，電解質通常為凝膠狀， 其被密封從而避免泄漏。適宜的電解質為碳-鋅電解質或鋅-二氧化錳。印刷電池的一種 可能結構是鋅和二氧化錳為基礎的陰極和陽極層的交錯層。印刷電池通常可具有0. 5-lmm 的厚度，并且如果為圓形，直徑在25-50mm之間。典型的輸出電壓為1. 5V ;與大多數常規 電池相同。它們由規范的印刷、干燥和層疊設備及工藝制造。印刷電池可從例如以色列的 PowerP即er有限公司或美國的Thin Battery Technology (TBT)股份有限公司購得。電池自身可作為傳感器。印刷電池可被如此制造以使其在接觸液體前失活。 一旦被激活(變 濕)，電池給包括一個或多個天線的電路發送電流。這就產生了RF信號。這樣的電池不需 要獨立的傳感器，并且可穩定儲存。 天線可作為印刷天線、嵌件或完整標簽而獲得。天線通常由如上所述的基于銀的 顆粒狀懸浮物印刷，它們與吸收性物品的紙和聚合物部件兼容。這樣的天線可提供與傳統 的銅或鋁天線匹配的性能。可商業購得的印刷天線的實例為Precisia LLP生產的FleX Wing。 有源濕度檢測裝置26可被設計為確保電池較長的使用壽命，例如通過脈沖調節 由電池供應的電力，或通過僅使用電池來為存儲器提供電力和使用無源濕度檢測裝置26 以產生RF信號。印刷邏輯電路可用于以給定的時間間隔監控印刷傳感器并且將結果保存 在印刷存儲器中。此外，如果有源濕度檢測裝置26在吸收性物品12內的不同位置包括一 個以上的印刷傳感器，邏輯電路可用于比較來自各傳感器的信號和收集有關吸收性物品12 內濕度的特性、程度和位置的數據。特別有趣的是濕度檢測裝置26提供了對吸收性物品狀 態的量化測定，而不是簡單的開/關測定。印刷存儲電路可用于保持吸收性物品12狀態的 記錄。優選地，存儲器不需要持續的電源。 吸收性物品12與RF發送器/接收器(轉發器)單元80結合使用(圖11)。轉 發器單元80包括產生RF場的電感器線圈和檢測電路44產生的RF信號的天線。轉發器單 元80還包括指示裝置，如產生發聲信號的揚聲器或者當吸收性物品12需要被更換時點亮 的LED，以指示護理者吸收性物品需要更換，以及顯示吸收性物品需要更換的使用者名字的 顯示屏。轉發器單元80還包括電源(如電池)和用于控制電感器線圈的電路，天線以及指 示裝置。轉發器單元80優選為便攜式手持裝置。 轉發器單元80產生響應于電路44的共振頻率的RF場。電路44共振，并且因此 產生的RF信號可被轉發器單元80檢測到。電路44產生的RF信號優選范圍為10-100kHz。 為了能夠檢測電路44產生的即使很微弱的RF信號，優選轉發器單元產生的RF場被脈沖調 節，因此電路44產生的任何微弱RF信號不會被轉發器單元80產生的RF場阻擋。在轉發器 單元80產生的RF場中斷后，電路44將繼續共振較短的時間，這樣在轉發器單元80處可檢 測到微弱的RF信號。優選轉發器單元80包括一個閾值，低于該值則電路44產生的RF信 號將不能激活指示裝置。這將帶來的優點是不需要在每次沾污事件后更換吸收性物品12， 護理者可以等濕度到達一定程度時再更換。轉發器單元80可被設置為掃描一定范圍內的頻率。這樣，可適應電路44的共振
頻率的微小誤差。此外，通過掃描一定范圍內的頻率，可看到電路44從初始共振頻率發展
到最終共振頻率，這也使得護理者等濕度到達一定程度時再更換吸收性物品。 可選地，轉發器單元80包括數據存儲單元32，其中可存儲涉及吸收性物品12更換
次數的數據。這種信息可被下載到計算機內并且接著被護理者使用來確定統計量或預測吸
收性物品的未來消耗量。此外，如果特定的電路44提供與特定的使用者相關的特定共振頻
率，可采集特定使用者的數據。 濕度檢測裝置26可包括位于吸收性物品12彼此不同區域內的多個傳感器70。這 樣，可監控吸收性物品12內濕度的特性、程度和位置。優選傳感器70位于吸收性物品12 的襠部區域，在此最容易檢測到濕度。此外或可選地，吸收性物品12可包括位于吸收性物品12彼此不同區域內的多個濕度檢測裝置26。如果濕度檢測裝置26為"短路"類型(如圖7a&b所示)，優選位于吸收性物品的襠部區域，在此最容易檢測到濕度。但如果濕度檢測裝置26不是這一類型(例如如果為濕度敏感型)，優選不位于襠部區域，這樣一旦吸收性物品12沾污，它不會立刻飽和。 對本發明的進一步改進也在權利要求的范圍內，這對本領域技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
用于將特定的吸收性物品(12)與所述吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置關聯起來的系統，包括吸收性物品(12)，涉及所述吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的機器可讀信息(16)，其特征在于該系統包括識別吸收性物品(12)的機器可讀信息(18)，讀取識別吸收性物品(12)的信息(18)和涉及吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)的讀出器(22)，以及被設置為以如下形式存儲識別吸收性物品(12)的信息(18)和涉及吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)的存儲器(24)，即，使得一旦從存儲器(24)取回信息(16，18)，涉及吸收性物品(12)的信息(18)就自動地與涉及吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)相關聯。
2. 如權利要求l所述的系統，其特征在于，吸收性物品(12)包括被設置為確定和指示 吸收性物品(12)至少部分區域的狀況的機器可讀傳感器(26)。
3. 如權利要求2所述的系統，其特征在于，所述系統包括將來自機器可讀傳感器(26) 的狀況指示與涉及吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)或者識 別吸收性物品(12)的信息(18)相關聯的裝置(28)。
4. 如權利要求2或3所述的系統，其特征在于，傳感器(26)被設置為通過射頻通信進 行通信。
5. 如權利要求2-4中任一項所述的系統，其特征在于，傳感器(26)與吸收性物品(12) 一體形成。
6. 如權利要求2-5中任一項所述的系統，其特征在于，所述傳感器(26)為濕度檢測傳 感器。
7. 如權利要求2-6中任一項所述的系統，其特征在于，所述系統包括指示吸收性物品 (12)的狀況已變化的裝置(30)。
8. 如前述權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，涉及使用者(10)的身份和/或 位置的信息(16)被設置在所述吸收性物品(12)的使用者(10)附近或與所述吸收性物品 (12)無關地借助例如腕帶(14)連接于所述吸收性物品(12)的使用者(10)。
9. 如前述權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，涉及使用者(10)的身份和/或 位置的信息(16)包含在光學可讀編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、生物統計信息、 磁條、光學符號或智能卡。
10. 如前述權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，涉及吸收性物品(12)識別的 信息(18)包含在光學可讀編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、磁條、光學符號或智能 卡。
11. 如前述權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，系統包括數據存儲裝置(32)， 其被設置為記錄涉及所述吸收性物品(12)使用者的數據。
12. 如前述權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，包括多個所述吸收性物品 (12)。
13. 用于將識別吸收性物品(12)的信息(18)與涉及所述吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)關聯起來的方法，其特征在于，包括如下步驟a) 獲得識別所述吸收性物品(12)的信息(18)，b) 獲得涉及所述吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)，c) 以如下形式在存儲器(24)中存儲識別吸收性物品(12)的所述信息(18)以及涉及 吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和/或位置的所述信息(16)，S卩，使得一旦從存儲 器(24)取回信息(16，18)，涉及吸收性物品(12)的信息(18)就自動地與涉及吸收性物品 (12)的使用者(10)的身份和/或位置的信息(16)相關聯。
14. 如權利要求13所述的方法，其特征在于，當吸收性物品(12)被穿在使用者(10)身 上時執行本方法的步驟a)和b)。
15. 如權利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法包括為所述吸收性物品 (12)提供被設置為確定和指示吸收性物品(12)至少部分區域的狀況的機器可讀傳感器 (26)并且將來自機器可讀傳感器(26)的狀況指示與涉及吸收性物品(12)的使用者(10) 的身份和/或位置的信息(16)或者識別吸收性物品(12)的信息(18)相關聯的步驟。
16. 如權利要求15所述的方法，其特征在于，傳感器(26)被設置為通過射頻通信進行 通信。
17. 如權利要求15或16所述的方法，其特征在于，傳感器(26)與吸收性物品(12) — 體形成。
18. 如權利要求15-17中任一項所述的方法，其特征在于，傳感器(26)為濕度檢測傳感器。
19. 如權利要求15-18中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括指示吸收性物 品(12)的狀況已變化的步驟。
20. 如權利要求13-19中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括將涉及使用者 (10)的身份和/或位置的信息(16)設置在所述吸收性物品(12)的使用者(10)附近或與 所述吸收性物品(12)無關地將所述信息(16)借助例如腕帶(14)連接于所述吸收性物品 (12)的使用者(10)。
21. 如權利要求13-20中任一項所述的方法，其特征在于，涉及使用者(10)的身份和/ 或位置的信息(16)包含在光學可讀編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、生物統計信 息、磁條、光學符號或智能卡。
22. 如權利要求13-21中任一項所述的方法，其特征在于，涉及吸收性物品(12)識別的 信息(18)包含在光學可讀編碼中，如條形碼、射頻識別(RFID)標簽、磁條、光學符號或智能 卡。
23. 如權利要求13-22中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括記錄涉及所述 吸收性物品(12)的使用者的數據的步驟。
24. 如權利要求13-23中任一項所述的系統，其特征在于，所述方法包括將識別多個所 述吸收性物品(12)的信息(18)與涉及所述多個吸收性物品(12)的使用者(10)的身份和 /或位置的信息(16)相關聯。
25. —種計算機程序產品，其特征在于，包括具有計算機程序編碼裝置且存儲在計算機 可讀介質或載波上的計算機程序，該計算機程序編碼裝置被設置為促使計算機或處理器執 行根據權利要求13-24中任一項所述方法的步驟。
全文摘要
用于將特定吸收性物品(12)與吸收性物品(12)使用者(10)身份和/或位置相關聯的系統(23)，包括吸收性物品(12)，和涉及吸收性物品(12)使用者(10)身份和/或位置的機器可讀信息(16)。該系統包括識別吸收性物品(12)的機器可讀信息(18)和讀取識別吸收性物品(12)的信息(18)和涉及使用者(10)身份和/或位置信息(16)的讀出器(22)。還包括以如下形式存儲識別吸收性物品(12)的信息(18)和涉及使用者(10)身份和/或位置信息(16)的存儲器(24)，即，一旦從存儲器(24)取回信息(16，18)，涉及吸收性物品(12)的信息(18)就自動地與涉及使用者(10)身份和/或位置的信息(16)相關聯。
文檔編號A61F13/42GK101730856SQ200780053385
公開日2010年6月9日 申請日期2007年4月20日 優先權日2007年4月20日
發明者R·托爾斯滕松 申請人:Sca衛生用品公司