專利名稱：包含潮濕檢測裝置的吸收物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含潮濕檢測裝置的吸收物。
背景技術(shù)：
含有不同類型檢測裝置的吸收物是已知的，它們有助于向用戶或 護(hù)理員提醒吸收物內(nèi)的變化(例如，弄臟事件)。這樣的檢測裝置使 用戶或護(hù)理員無需仔細(xì)檢查或移走吸收物就可以容易地確定是否需 要更換吸收物。
可以合并到吸收物中的眾所周知檢測裝置是一旦與液體接觸就 改變它們的形式或性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)。例如，吸收物被弄臟的指示可以 來自吸收物上的元素的顏色變化或出現(xiàn)或消失。這樣的技術(shù)可從，例
如，US 5 389 093、 WO 04/ 028403和WO 05/030084中知道。這樣的 檢測裝置在某些狀況下是有用的，但在像常常必須由有限工作人員監(jiān) 視大量穿戴者的狀態(tài)的托兒中心、托老中心或醫(yī)院那樣的機(jī)構(gòu)中不是 那么有用。由于有色元素仍然必須是護(hù)理員可看見的，所以確定吸收 物是否弄臟仍然需要千擾穿戴者。這常常需要移動穿戴者，并移去或 整理他們的衣服。
WO 02/47592 ^^開了含有傳達(dá)受監(jiān)視部分的狀態(tài)的變化的狀態(tài) 信號化設(shè)備的吸收物。信號化設(shè)備可以包含位于吸收物內(nèi)的傳感器， 該傳感器與位于吸收物之外的外部部分連接?？梢酝ㄟ^外部部分產(chǎn)生 的RF (射頻)鏈路將吸收物的狀態(tài)的變化(例如，弄臟)從信號化 設(shè)備發(fā)送到接收器。外部部分包括在吸收物之外，并通過例如鉤環(huán)型 扣件固定在適當(dāng)位置。這樣，它可以被移去或替換和受到外部影響(例 如，磨損、潮濕、穿戴者的干擾)。而且，描述在WO 02/47592的外 部部分的傳統(tǒng)部件使它生產(chǎn)起來相對昂貴，這又使它的處理變得昂貴和更有可能被重新使用。US 2005/0156744描述了與WO 02/47592的那個(gè)相似的尿布，其 中，將可卸式發(fā)送器安裝在尿布之外。WO 02/78513描述了用于尿布的液體排放監(jiān)視裝置，該裝置包含 對液體排放到尿布中作出響應(yīng)的RF標(biāo)簽。在WO 02/78513中對用在 監(jiān)視裝置的制造中的部件的性質(zhì)未作討論。JP 2005000602描述了尿布中包含RF-ID標(biāo)簽的潮濕檢測設(shè)備。 該標(biāo)簽包含IC芯片、通信控制部分、數(shù)據(jù)存儲媒體和天線。盡管指示吸收物的狀態(tài)的電子檢測裝置具有明顯超過可視檢測 裝置的優(yōu)點(diǎn)，但它們?nèi)匀淮嬖诎嘿F、堅(jiān)硬、體積大、和在制造期間難 以合并到吸收物中的缺點(diǎn)。另外，許多傳統(tǒng)(基于硅)電子部件不容 易處理或降解(例如，電池和PCB (印刷電路板))。像焊接金屬那 樣電路的傳統(tǒng)部件與像用在新式吸收物中的紙、塑料和纖維材料那樣 的材料不相容。它們也不與用在吸收物的生產(chǎn)中的快速裝配線制造方 法相容。由于吸收物主要想一次性使用(即，它們是可處理的)，所 以如果電子檢測裝置既便宜又容易處理，這將具有極大優(yōu)點(diǎn)。因此， 需要一種可以容易合并到吸收物中、提供電子檢測的優(yōu)點(diǎn)、并且制造 起來即廉價(jià)又簡單和容易處理的檢測裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了與本技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有吸收物有關(guān)的上述問題。本 發(fā)明涉及包含至少 一個(gè)潮濕檢測裝置的吸收物。至少 一個(gè)潮濕檢測裝 置包含至少一個(gè)電路，所述至少一個(gè)電路整體形成在所述吸收物中。 至少一個(gè)電路由印刷在吸收物的一個(gè)或多個(gè)部件上的電激活材料制成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，潮濕檢測裝置是無源的，即，它不包 含電源。至少一個(gè)電路可以包含串聯(lián)或并聯(lián)的電容器和電感器，其中，吸 收物的濕度的變化影響電路的共振頻率。合適的是，吸收物的濕度的變化影響電容器的電容。電容器可以包含電容器的平板之間的超強(qiáng)吸收聚合物。而且，電容器可以包含電容器的平板之間的水溶性物質(zhì)。 在一個(gè)方面中，吸收物的濕度的變化破壞電路的共振頻率。 電路可以進(jìn)一步包含與電容器和電感器并聯(lián)或串聯(lián)的傳感器，其中，吸收物的濕度的變化影響流過傳感器的電流的電導(dǎo)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，潮濕檢測裝置是有源的，即，它包含電源。按照這個(gè)實(shí)施例，潮濕檢測裝置可以包含從包含印刷電池、印刷天線、印刷存儲電路、印刷邏輯電路和印刷傳感器的組中選擇的 至少一個(gè)印刷部件。至少一個(gè)印刷部件可以從包括印刷電池、印刷天線和印刷傳感器的組中選擇。按照本發(fā)明的潮濕檢測裝置可以包含位于吸收物的不同區(qū)域的 多個(gè)傳感器。而且，吸收物可以包含位于吸收物的不同區(qū)域的多個(gè)潮 濕檢測裝置。


圖1示出了按照本發(fā)明的包含電子檢測裝置的打開尿布； 圖la - c示出了本發(fā)明的印刷電路的第一實(shí)施例； 圖2a - c示出了本發(fā)明的印刷電路的第二實(shí)施例； 圖3a - c示出了本發(fā)明的印刷電路的第三實(shí)施例； 圖4和5示出了本發(fā)明的印刷電路的第四實(shí)施例；和 圖6示出了本發(fā)明的電子檢測裝置的操作示意。
具體實(shí)施方式
吸收物本發(fā)明涉及像尿布、罩狀尿布、帶狀尿布或失禁護(hù)墊那樣，在圖 1中用標(biāo)號IO—般性表示的吸收物。吸收物包含液體可滲透頂片12、 液體不可滲透底片14、和位于它們之間的吸收芯16。液體可滲透頂片12可選地由非紡織材料，例如，連續(xù)纖維的紡 粘材料、熔吹材料、粘合梳理纖維網(wǎng)或多孔塑料薄膜組成。也可以可選地使用不同類型的疊層，例如，非紡織材料和塑料薄膜的疊層。適用于液體可滲透頂片12的材料應(yīng)該是柔軟的和對皮膚沒有刺激性的. 而且，頂片12在吸收物10的不同部分中可以不同。液體不可滲透底片14可以由塑料薄膜、用液體透不過材料處理 過的非紡織材料、或阻止液體滲入的疏水性非紡織材料組成.當(dāng)然也 可以將其它類型的液體阻擋材料用作液體不可滲透底片14,例如，閉 孔塑料泡沫、各種各樣的液體阻擋疊層等。最好地，液體不可滲透底 片14是空氣和蒸汽可滲透的。頂片12和底片14沿著平面展開的時(shí)候稍大于吸收芯16，并且 擴(kuò)展到它的邊緣之外.例如，通過加熱或超聲波進(jìn)行膠合或粘接，使 頂片12和底片14在它們的突出部分內(nèi)相互連接。吸收芯16可以是任何傳統(tǒng)類型的。常用吸收材料的例子是纖維 素絨毛漿、薄織物層、高度吸收聚合物(所謂的"超強(qiáng)吸收物")、吸 收泡沫材料、吸收非紡織物等。在吸收體中將纖維素絨毛漿與超強(qiáng)吸 收物組合在一起是常見的。使吸收體包含具有與液體獲得能力、液體 分散能力和儲存能力有關(guān)的不同特性的不同材料層也是常見的。在失縮混合或分層結(jié)構(gòu)。像尿布那樣的吸收物通常需要使吸收物10閉合的某種扣緊裝置 20。適當(dāng)?shù)目劬o裝置20可以像鉤環(huán)型扣件那樣的機(jī)械扣件、像壓力 敏感粘合劑那樣的粘合劑、或機(jī)械和粘合劑扣件的組合。如果吸收物IO是帶狀尿布，它將包含帶狀部分，以便帶狀部分 包含尿布的腰部區(qū)域的襯底部件。將帶狀部分貼在或扣在吸收物的前 部或后部，并且圍繞穿戴者的腰部相互扣在一起。然后，使吸收物從 穿戴者的兩腿之間穿過，通過前部或后部中的另一個(gè)扣在帶狀部分 上。如上所述的扣緊裝置20存在于帶狀部分上和存在于前部/后部上， 以便可以牢固地閉合吸收物10。以這種方式實(shí)現(xiàn)的吸收物10的穿戴 使穿戴者可以容易地自己穿戴帶狀尿布，甚至使用戶站著也可以更換 尿布。彈性元件18可以存在于本發(fā)明的吸收物IO之中，例如，在腿部 或腰部開口處。上述彈性元件18的性質(zhì)和位置是本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員已知的，這里無需作進(jìn)一步討論。按照本發(fā)明的吸收物10包含至少一個(gè)潮濕檢測裝置30。這個(gè)檢 測裝置30通常在吸收物10弄臟之前具有第一電特性，在發(fā)生弄臟事 件之后具有第二電特性。按照本發(fā)明的包含潮濕檢測裝置30的打開 尿布10以剖面圖形式顯示在圖1中。可印刷電激活材料本發(fā)明需要使用可以印刷的電激活材料50。術(shù)語"電激活，，用在 本說明書中指的是可以傳導(dǎo)電荷、因此可以用可制作電路或它的部件 的材料。盡管導(dǎo)電或半導(dǎo)電激活材料之間的界線沒有明確定義，但就 它們滿足所涉及電路的要求的程度而言，本發(fā)明包括這兩個(gè)方面，電 激活材料50不局限于純凈的材料，也可以包括任何形式的電激活材 料的混合物50。電激活材料50應(yīng)該是可印刷的。這意味著材料50在液體或溶液 形式下是穩(wěn)定的(即，可以溶解處理)，并且可以以所希望的圖案或 形式應(yīng)用于表面(在這種情況下，吸收物的部件)，然后，在材料干 燥或冷卻之后保留圖案或形式。電激活材料50還應(yīng)該具有使它們可 以忍受可能存在于吸收物10之中的撓曲和拉伸的機(jī)械特性。它們也 應(yīng)該對于使用它們的環(huán)境來說是穩(wěn)定的(即，對濕氣、陽光、氧氣等 來說是穩(wěn)定的)。印刷可以通過像激光印刷、噴墨印刷、熱敏印刷、 絲網(wǎng)印刷、膠板印刷、凸板印刷和輪轉(zhuǎn)凹板印刷那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中 已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行。導(dǎo)電聚合物是可印刷的一類電激活材料50。這樣的聚合物一般 具有通過，例如，包括在聚合物鏈中的7i鍵(雙鍵或三鍵)、芳香系 或孤電子對使電子嚴(yán)重移位的結(jié)構(gòu)。因此，電子可自由地沿著聚合物 結(jié)構(gòu)運(yùn)動。移位的程度決定電導(dǎo)率一含有移位差的電子的聚合物比在 整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)上連續(xù)移位的那些更不導(dǎo)電。導(dǎo)體聚合物的例子是、 聚苯撐-乙烯撐(PPV)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)。下面給出了這些聚合物的結(jié)構(gòu)。這樣聚合物的電、機(jī)械和化學(xué)特性可以按需要通過例如聚合物的 交聯(lián)或替代，或在印刷之前將它們與其它材料組合在一起來調(diào)整。在 許多情況下，需要通過將印刷阻擋薄膜覆蓋在聚合物上，或通過與阻 擋基體同時(shí)沉積聚合物防止這些聚合物受濕氣或空氣影響。另一類可印刷電激活材料50是顆粒懸浮物。這些材料包含懸浮 在有機(jī)溶劑或栽體中的導(dǎo)電材料(例如，像銀或銅那樣的金屬、或像 石墨那樣的非金屬)的小顆粒。這些顆粒提供了具有所希望電導(dǎo)率的 材料，而有機(jī)溶劑或栽體提供了所需物理特性(例如，塑性、熱膨脹 系數(shù)、易應(yīng)用性、黏性和斷裂韌度)。有機(jī)溶劑或栽體也可能影響電 激活材料的電特性。有機(jī)溶劑可以在印刷之后蒸發(fā)，在這種情況下， 只有這些顆粒保留在印刷表面上?？商娲?，有機(jī)載體可以在印刷之 后變硬，以便將這些顆粒密封(trap)在載體內(nèi)。后一種實(shí)施例的例 子是環(huán)氧樹脂，這樣的顆粒懸浮物可從DuPont electronics或TABY Sweden 7>司購買到。本發(fā)明的可印刷電激活材料50可以包含上述顆粒懸浮物和導(dǎo)電 聚合物的混合物。視所需的電路的類型而定，可以將不同的電激活材料50印刷在 吸收物的不同區(qū)域或部件中。通過在相同區(qū)域或部件上重復(fù)印刷電激 活材料50(可替代地，具有不同電特性)，可以將電激活材料層疊加 在彼此的頂部?？商娲?，電子部件可以用吸收物的部件的中間層制 成，以便形成夾層式結(jié)構(gòu)。這可以從圖1中的剖面圖中看出。吸收物10的部件可以被選擇或處理成可滲透電激活材料的或耐電激活材料的。所有這些手段使制造復(fù)雜的電路成為可能。 印刷電路按照本發(fā)明的檢測裝置30包含整體形成在所述吸收物10中的電 路40,所述至少一個(gè)電路40由印刷在吸收物10的一個(gè)或多個(gè)部件上 的電激活材料50制成。這些電路分成兩種一般類別包含作為電路的部件的電源的有源 電路；和不包含作為它們的部件之一的電源，但響應(yīng)外加電源起作用 的無源電路，短語"整體形成"的意思是電路40是吸收物10的整體部分，不破 壞吸收物10或電路40或兩者就不能移去或拆開。在某些環(huán)境下，電 激活材料50可以滲入吸收物10的部件中。圖la示出了由電容器60和電感器70組成的調(diào)諧電路(也叫做 RLC電路)的電路圖。當(dāng)然，電路存在一定數(shù)量的電阻；可替代地， 電阻器可以與電容器60和電感器70串聯(lián)或并聯(lián)地包括在其中。電容器的電容C可以用數(shù)學(xué)式表達(dá)成一 c/其中，A是電容器平板的面積(單位為平方米)，d是平板之間 的距離(單位為米)，s。是自由空間的介電常數(shù)(大約8.8542xl(T12法拉/米)，而Sr是包括在電容器平板之間的電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，例如，電容器60在它的平板90之間包括電介質(zhì)層80。紙和棉制品的 纖維素具有大約6.5的相對介電常數(shù)。未浸潰干燥薄紙(牛皮紙)具 有大約2.1的相對介電常數(shù)。像聚乙烯和聚丙烯那樣的聚合物具有在 大致2.2-2.5的范圍內(nèi)的相對介電常數(shù)(參考Kaye和Laby， Tables of Physical and Chemical Constants (物理和化學(xué)常數(shù)表)，第15版， 1986年)。在簡單的水平上，電感器的電感L用數(shù)學(xué)式表達(dá)成丄=A^狀 一 /其中，H。是自由空間的磁導(dǎo)率(4TCXl(^享利每米)，內(nèi)是磁芯的相對磁導(dǎo)率(無量綱)，N是電感器的匝數(shù)，A是以平方米為單位 的電感器的橫截面積，/是以米為單位的長度。
調(diào)諧電路的共振頻率fo可以通過下式從L和C的值中計(jì)算出來
因此， 一旦施加了外部RF場，像例示在圖la中的那個(gè)那樣的 調(diào)諧電路以固有共振頻率共振，固有共振頻率可以通過選擇列在上面 的電容器和電感器變量來調(diào)整。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，吸收物10的濕度的變化影響電路40 的共振頻率fo。存在達(dá)到這個(gè)目的的許多方式。
首先，吸收物10的濕度可能影響電容器60的電容。例如，可以 使遇水膨脹的材料存在于電容器60的平板90之間的介電層80中， 以便一旦變濕，距離d就增大，從而使電容減小?？商娲?，可以使 液體吸收材料(像超強(qiáng)吸收聚合物(SAP)、纖維素或任何其它液體 吸收材料那樣)存在于電容器60的平板90之間的介電層80中。液 體被吸收到液體吸收材料中具有提高液體吸收材料的相對磁導(dǎo)率(sr) 的效果(因?yàn)樗哂懈叩南鄬Υ艑?dǎo)率)，因此使電容器60的電容增 大。作為另一種替代方式，可以使像無機(jī)鹽那樣的水溶性物質(zhì)存在于 電容器60的平板90之間的介電層80中。水溶性物質(zhì)一與液體接觸 就溶解，因此，電容器24的電容將改變，并且電路的共振頻率fo也 將變化。作為另一種替代方式，電路的電阻的變化將改變電路的共振 頻率f。。吸收物10的濕度的變化影響電路40的電阻。這可以通過， 例如，使用受水溶性阻擋薄膜保護(hù)的導(dǎo)電聚合物材料(例如，環(huán)氧樹 脂)實(shí)現(xiàn)。 一旦變濕，薄膜就溶解，并且水、鹽和尿素將與導(dǎo)電聚合 物材料反應(yīng)，改變電路的電阻，從而改變共振頻率fo。
當(dāng)被印刷在像紙片或塑料薄膜那樣的吸收物的部件上時(shí)，示意性 地例示在圖la中的電路可以具有如圖lb所示的形式。圖lb例示了 包含印刷在吸收物10的部件上的電激活材料50中的平螺旋線的電感 器70。螺旋線通常在5到20匝之間。螺旋線含有第一中心區(qū)110。 相應(yīng)第二中心120印刷在吸收物的部件的相應(yīng)面上一這兩個(gè)中心區(qū)110和120 —起構(gòu)成被吸收物10的部件隔開的電容器90的平板。電 路由通過吸收物10的部件將第二中心區(qū)120與螺旋線的外端連接的 電激活材料完成。
示意性地例示在圖la中的印刷電路的一個(gè)可替代形式顯示在圖 lc中。圖lc例示了包含像圖lb中那樣的平螺旋線形式的電感器70, 電容器60由在由螺旋線組成的區(qū)域之外、位于吸收物10的部件的相 對面上的第一區(qū)160和第二區(qū)170形成。這第一區(qū)160和第二區(qū)170 一起構(gòu)成電容器90的平板。
吸收物10的濕度可以影響電路40的共振頻率f。的一種可替代方 式是通過毀壞電路40，即使電路40失去作用。換句話說，吸收物IO 的濕度的變化破壞電路40的共振頻率f。.這可以通過如圖2a所示的 電路取得。這樣的電路包含薄弱點(diǎn)200,薄弱點(diǎn)200包含例如水溶性 電激活材料、或印刷在水溶性部件上的電激活材料。在施加外部RF 場時(shí)，包含例示在圖2a中那樣的電路的吸收物就以它的共振頻率共 振。但是， 一旦與液體接觸，電路40物理斷開，并且，由于薄弱點(diǎn) 200變成高電阻或幾乎開路，在施加外部RF場時(shí)，電路40將不會共 振。
圖2b示出了如何印刷示意性地例示在圖2a中的電路40。在它 的印刷形式中，電路40具有與如圖lb所示幾乎相同的形式，電感器 70包含平螺旋線和構(gòu)成電容器60的平板90的兩個(gè)中心區(qū)300和310。 如圖2b所示的電路包括一旦與液體接觸就斷開的薄弱點(diǎn)200。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，電路40可以包含與電容器60和電感器 70并聯(lián)或串聯(lián)的傳感器400。吸收物10的濕度的變化影響流過傳感 器400的電流的電導(dǎo)。例示了傳感器400的使用的電路圖顯示在圖3a 中。
印刷電感器400可以采取許多形式。一種可能是以與上面針對電 容器24所述的那些類似的夾層式結(jié)構(gòu)印刷傳感器400。這種結(jié)構(gòu)需要 由介電材料隔開的兩層電激活材料50?？商娲?，傳感器可以具有交 叉梳狀結(jié)構(gòu)，其中，電激活材料50被印刷成一對"叉狀物"，叉狀物的叉股相互交錯(cuò)，但在叉股之間沒有電接觸。這種布局是有利的，因 為它可以印刷在一層中，使得比印刷多層更便宜.因此，在本發(fā)明的
一個(gè)實(shí)施例中，潮濕檢測裝置30被印刷在處在吸收物10的底片14 的內(nèi)表面附近的吸收物10的部件上。
傳感器400所涉及的原理與電容器60所涉及的那些原理相似。 一旦與液體接觸，傳感器400的介電常數(shù)就發(fā)生變化。這可以通過一 旦與液體接觸就改變的傳感器400的物理尺度或相對介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)。 其結(jié)果是，調(diào)諧電路的共振頻率fn發(fā)生變化，
圖4示出了可以構(gòu)成潮濕檢測裝置30、用500 —般性表示的更 高級電路的電路圖。主要電路包含并聯(lián)的第一電感器70a、第一電容 器60a、和傳感器400,以及與第一電感器70a串聯(lián)的二極管410,傳 感器400通過晶體管420與本身是包含第二電感器70b和第二電容器 60b的調(diào)諧電路的次要電路并聯(lián)。晶體管420進(jìn)一步通過高阻值偏置 電阻430和第三電感器70c連接。
現(xiàn)在描述更高級電路500的操作。在操作時(shí)，電路500受具有第 一頻率A的交變磁場支配第一頻率在10kHz到100kHz的范圍內(nèi)是 有益的。第一電感器70a被安排成包括足夠的匝數(shù)和具有足夠的面積 A,以便在第一電感器70a兩端感應(yīng)的信號具有幾伏特?cái)?shù)量級的幅度。 二極管410起對信號整流的作用，以便生成穿過第一電容器60a的工 作電源電壓。
當(dāng)傳感器40干燥(即，未發(fā)生弄臟事件)時(shí)，依靠偏置電阻430 將NPN型或MOS型的晶體管偏置成非導(dǎo)電狀態(tài)；在這樣的非導(dǎo)電狀 態(tài)下，禁止晶體管振蕩。
當(dāng)發(fā)生弄臟事件時(shí)，傳感器400變成導(dǎo)電的，使晶體管420偏置 成其特性的激活部分因此，在第二和第三電感器70b和70c之間產(chǎn) 生正反饋，使晶體管以由第二電感器70b和第二電容器60b定義的頻
率f2振蕩?？蛇x地，第二頻率f2大致上至少是大于施加的激勵磁場的
頻率6的數(shù)據(jù)級。
圖5例示了如何將圖4的電路500印刷在吸收物10上。第一電感器70a包含相對大量的(例如，50-500個(gè))線團(tuán)，并可以以與例 示在圖1-3中的電路相同的方式與笫一電容器60a印刷在一起。傳 感器400可以以與例示在圖3中相同的方式印刷。二極管410可以鋪 設(shè)具有所選電特性的多層電激活材料的方式印刷，以便形成所需p-n 結(jié)。類似地，在MOS或雙極晶體管實(shí)現(xiàn)中，可以將具有不同電特性 的電激活材料層用于構(gòu)建晶體管420。最近，有人(University of California, Berkeley)報(bào)告了具有高達(dá)0.1-0.2 cm2/V-s的遷移率和高 達(dá)104的開關(guān)率的全印刷晶體管(University of California, Berkeley )。 首先，利用金納米晶體將柵電極印刷在基底上。接著進(jìn)行低溫退火， 然后通過噴墨印刷沉積高分子電介質(zhì)，然后，再次利用金納米晶體印 刷源極/漏極觸點(diǎn)。
第二和第三電感器70b和70c包含比第一電感器少的線閨(例如， 5-20個(gè)線圏)，并可以以與例示在圖1-3中的電路相同的方式與笫 二電容器60b印刷在一起。最好地，第一電感器70a遠(yuǎn)離第二和第三 電感器70b和70c，以便第一電感器70a與第二和第三電感器70b和 70c之間的耦合減到最小。例如，第一電感器70a可以位于吸收物10 的后面，而第二和第三電感器70b和70c可以位于吸收物10的前面， 合適的是，將傳感器400印刷在吸收物10的分叉區(qū)(crotch region )
中，這是最容易檢測到潮濕的區(qū)域。頻率f2的高頻輻射可以在有選擇
地對以頻率&從吸收物10發(fā)出的輻射作出響應(yīng)的外部檢測設(shè)備(例 如，轉(zhuǎn)發(fā)器單元700)中檢測到。
作為上述無源潮濕檢測裝置30的一種替代，潮濕檢測裝置30 可以是有源的，即，它包含電源。盡管這樣的有源潮濕檢測裝置30 更復(fù)雜，但它們可以提供比無源潮濕檢測裝置18更寬的功能。印刷 電路40可以劃分成五個(gè)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。最基本的部件是印刷電池、 印刷天線和印刷傳感器。
印刷電池包含夾在兩個(gè)電極之間的電解質(zhì)。在印刷電池中，電解 質(zhì)通常具有密封起來以避免泄漏的凝膠的形式。適用的電解質(zhì)是碳-鋅電解質(zhì)或鋅-錳二氧化物。印刷電池的一種可能結(jié)構(gòu)是基于鋅和錳二
氧化物陰極和陰極層的交替層。印刷電池可以具有一般0.5到1毫米 之間的厚度，并且如果是圓形的，具有25到50毫米之間的直徑。典 型輸出電壓是1.5V;與許多傳統(tǒng)電池相同。它們通過標(biāo)準(zhǔn)化印刷、干 燥和層壓設(shè)備和工藝制造。印刷電池可從例如以色列的PowerPaper Ltd.公司或美國的Thin Battery Technology (TBT) Inc乂〉司購買到， 電池本身可以起傳感器的作用。印刷電池可以以這樣的方式制成在 被液體接觸之前，它們是未激活的。 一旦激活(弄濕)，電池就將電 流傳送到包括一個(gè)或多個(gè)天線的電路。這樣就生成RF信號.這樣的 電池不需要分立傳感器，并且可穩(wěn)定儲存。
天線可以印刷天線、嵌入物或閉合標(biāo)簽的形式存在。天線通常用 與吸收物的紙和聚合物部件兩者相容、像上述的那些那樣的基于銀的 顆粒懸浮物來印刷。這樣的天線可以提供與傳統(tǒng)銅或鋁天線相配的性 能。市場可購買的印刷天線的一個(gè)例子是Predsia LLP公司提供的 FleX Wing。
有源潮濕檢測裝置30可以設(shè)計(jì)成保證電池是長壽命的，例如， 通過將電池供應(yīng)的電力脈沖化，或?qū)㈦姵赜糜谥粚Υ鎯ζ鞴╇姾蛯o 源潮濕檢測裝置30用于生成RF倌號。印刷邏輯電路可以用于每隔給 定時(shí)間地監(jiān)視印刷傳感器和將結(jié)果保存在印刷存儲器中。另外，如果 有源潮濕檢測裝置30包含處在吸收物10中的不同地點(diǎn)的不止一個(gè)印 刷傳感器，邏輯電路可以用于比較來自傳感器的信號和收集有關(guān)吸收 物10中潮濕的性質(zhì)、程度和位置的數(shù)據(jù)。尤其感興趣的是潮濕檢測 裝置30提供吸收物的狀態(tài)的定量測量，而不是簡單的開/關(guān)測量。印 刷存儲電路可以用于保存吸收物10的狀態(tài)的記錄。最好地，存儲器 不需要恒定電源。
本發(fā)明的吸收物10與RF發(fā)送器/接收器(轉(zhuǎn)發(fā)器)單元700 (圖 6)組合在一起使用。轉(zhuǎn)發(fā)器單元700包含生成RF場的電感器線團(tuán)； 檢測電路40生成的RF信號的天線；像一個(gè)或多個(gè)聽得見的發(fā)聲器、 指示燈、顯示屏幕等那樣的指示裝置；電源(例如，電池)；以及用于控制電感器線圍、天線和指示裝置的電路。指示裝置可以是當(dāng)需要
更換吸收物10時(shí)生成可聽到信號的揚(yáng)聲器或點(diǎn)亮的LED (發(fā)光二極 管)。可替代地，吸收物10的狀態(tài)可以顯示在形成轉(zhuǎn)發(fā)器單元700 的一部分的顯示屏幕上。轉(zhuǎn)發(fā)器單元700最好是便攜式手持設(shè)備，以 便無需干擾穿戴者就可以容易和迅速地確定穿戴者的吸收物10的狀 態(tài)。
轉(zhuǎn)發(fā)器單元700生成與電路40的共振頻率相對應(yīng)的RF場。電 路40產(chǎn)生共振，并且轉(zhuǎn)發(fā)器單元700可以檢測如此產(chǎn)生的RF信號。 電路400生成的RF信號可選地在10-100kHz的范圍內(nèi)是有益的， 為了能夠檢測電路40生成的較弱RF信號，有利的是將轉(zhuǎn)發(fā)器單元 700生成的RF場脈沖化，以便電路40生成的任何弱RF信號都不會 被轉(zhuǎn)發(fā)器單元700生成的RF場淹沒。電路40在轉(zhuǎn)發(fā)器單元700生成 的RF場中斷之后還繼續(xù)共振一會兒，以便可以在單元700上檢測到 弱RF信號。讓轉(zhuǎn)發(fā)器單元700包括電路40生成的RF信號低于它就 不會激活指示裝置的閾值將是有利的。這提供了在每次弄臟事件之后 不需要更換吸收物10,護(hù)理員可以等到達(dá)到一定潮濕水平之后再更換 的優(yōu)點(diǎn)。
轉(zhuǎn)發(fā)器單元700可以設(shè)置成掃描某個(gè)范圍的頻率。這樣，可以容 忍電路40的共振頻率有少量偏差。另外，通過掃描某個(gè)范圍的頻率， 可以看到電路從初始共振頻率到最后共振頻率的進(jìn)程，這也使護(hù)理員 可以等到達(dá)到 一定潮濕水平之后再更換吸收物。
可選地，轉(zhuǎn)發(fā)器單元700包含可以存儲與更換吸收物的次數(shù)有關(guān) 的數(shù)據(jù)的存儲單元。可以將這個(gè)信息下載到計(jì)算機(jī)，然后由護(hù)理員用 于確定統(tǒng)計(jì)或?qū)ξ瘴锏奈磥硐淖鞒鲱A(yù)測。而且，如果特定電路40 提供了可以與特定穿戴者相聯(lián)系的特定共振頻率，可以收集穿戴者專 用數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的潮濕檢測裝置30可以包含位于吸收物10的相互不同區(qū) 域中的多個(gè)傳感器400。這樣，可以監(jiān)視吸收物10中潮濕的性質(zhì)、程 度和位置。最好地，傳感器400位于最容易檢測到潮濕的吸收物10的分叉區(qū)中。另外或可替代地，吸收物10可以包含位于吸收物10的 相互不同區(qū)域中的多個(gè)潮濕檢測裝置30。如果潮濕檢測裝置30是"短 路"型的(如圖2A-2B所示和所述)，它最好位于最有可能檢測到潮 濕的吸收物的分叉區(qū)中.如果潮濕檢測裝置30不是這種類型的(例 如，如果它是潮濕敏感型的)，使它不位于分叉區(qū)中是有利的，以便 在吸收物10被弄臟時(shí)不會馬上飽和。
本發(fā)明不應(yīng)該受上面的描述和實(shí)施例限制，而是受所附權(quán)利要求 書限制。尤其，結(jié)合一個(gè)實(shí)施例所示的特征可以與來自一個(gè)或多個(gè)其 它實(shí)施例的特征組合或被它們?nèi)〈?br> 權(quán)利要求
1. 一種吸收物(10)，包含至少一個(gè)潮濕檢測裝置(30)，其特征在于，所述至少一個(gè)潮濕檢測裝置(30)包含至少一個(gè)電路(40)，所述至少一個(gè)電路(40)整體形成在所述吸收物(10)中，所述至少一個(gè)電路(40)由印刷在吸收物(10)的一個(gè)或多個(gè)部件上的電激活材料(50)制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收物，其特征在于，所述潮濕檢測 裝置(30)是無源的，即它不包含電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 2中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在于， 所述電路(40)包含并聯(lián)或串聯(lián)的電容器(60)和電感器(70)，其 中，所述吸收物(10)的濕度的變化影響所述電路(40)的共振頻率.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸收物，其特征在于，所述吸收物(10 ) 的濕度的變化影響所述電容器(60)的電容。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收物，其特征在于，所述電容器(60) 包含液體吸收材料(80)，所述液體吸收材料(80)被包括在電容器(60)的平板(90)之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收物，其特征在于，電容器(60) 包含水溶性物質(zhì)(80 )，所述水溶性物質(zhì)(80 )被包括在電容器(60 ) 的平板(90)之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 6中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在于， 所述吸收物(10)的濕度的變化影響所述電路(40)的電阻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸收物，其特征在于，所述吸收物(10 ) 的濕度的變化破壞所述電路(40)的共振頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3 - 8中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在于， 所述電路(40)進(jìn)一步包含與所述電容器(60)和所述電感器(70) 并聯(lián)或串聯(lián)的傳感器(400)，其中，所述吸收物(10)的濕度的變 化影響流過所述傳感器(400)的電流的電導(dǎo)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的吸收物，其特征在于，所述潮濕檢測 裝置(30)是有源的，即它包含電源。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所迷的吸收物，其特征在于，所述潮濕檢 測裝置(30)包含至少一個(gè)印刷部件，所述至少一個(gè)印刷部件從包含 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的 組中選擇。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸收物，其特征在于，所述至少一 個(gè)印刷部件是從包括如下部件的組中選擇的印刷電池、印刷天線和 印刷傳感器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 — 12中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在 于，所述潮濕檢測裝置(30)包含位于所述吸收物(10)的相互不同 區(qū)域的多個(gè)傳感器(400)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在 于，所述吸收物(10)包含位于所述吸收物(10)的相互不同區(qū)域的 多個(gè)潮濕檢測裝置(30),
15. 根據(jù)權(quán)利要求1 — 14中的任何一項(xiàng)所述的吸收物，其特征在 于，所述潮濕檢測裝置(30)被印刷在處在所述吸收物(10)的底片(14)的內(nèi)表面附近的所述吸收物(10)的部件上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 7或9 - 14中的任何一項(xiàng)所述的吸收物， 其特征在于，所述潮濕檢測裝置(30)提供了所述吸收物(10)的狀 態(tài)的定量測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)潮濕檢測裝置(18)的吸收物(10)。至少一個(gè)潮濕檢測裝置(18)包含整體形成在所述吸收物(10)中的電路(20)。至少一個(gè)電路(20)由印刷在吸收物(10)的一個(gè)或多個(gè)部件上的電激活材料(22)制成。
文檔編號G08B21/20GK101304715SQ200580052028
公開日2008年11月12日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者C·伯蘭德, I·古斯塔夫森, S·尼德施塔姆 申請人:Sca衛(wèi)生產(chǎn)品股份公司