БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ ВПИТЫВАЮЩЕГО ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2015 года по МПК A61F13/42 

Настоящая заявка является частичным продолжением Патентной Заявки США №12/347,539, поданной 31 Декабря, 2008, озаглавленной «Системы дистанционного обнаружение для впитывающих изделий».

Уровень техники

Впитывающие изделия, такие как подгузники, обучающие трусы, продукты для страдающих недержанием, продукты женской гигиены, плавательное нижнее белье и тому подобное, традиционно включают проницаемую для жидкости, обращенную к телу подкладку, непроницаемое для жидкости наружное покрытие и впитывающую структуру. Впитывающая структура обычно расположена между наружным покрытием и подкладкой для приема внутрь и удерживания жидкостей (например, мочи), выделяемых пользователем. Впитывающая структура может быть изготовлена из, например, супервпитывающих частиц. Много впитывающих изделий, особенно те, что продаются под торговой маркой HUGGIES Корпорации Kimberly-Clark, являются настолько эффективными во впитывании жидкостей, что иногда трудно сказать были или нет впитывающие изделия подвержены воздействию выделений тела, особенно когда впитывающее изделие надето на новорожденного или на других очень маленьких пользователей. Количество выделений у таких пользователей имеет склонность быть очень малым. Другие пользователи также могут производить очень малые выделения.

Соответственно, различные типы индикаторов увлажнения или влажности рекомендуются для использования во впитывающих изделиях. Индикаторы влажности включают различные пассивные индикаторы, такие как индикаторные полоски, печать, или другие устройства в каждом впитывающем изделии, требующие от лица, осуществляющего уход, платить за индикатор влажности в каждом впитывающем изделии, вне зависимости от того, склонно ли лицо, осуществляющее уход, использовать индикатор влажности. Индикаторы влажности также могут включать сигнальные устройства, которые сконструированы для помощи родителям или обслуживающему персоналу в определении раннего наступления условий влажности впитывающего изделия. Устройства могут производить звуковой, тактильный, электромагнитный или визуальный сигнал. Множество этих устройств основываются на электронике, включают проводящие элементы в каждом впитывающем изделии, которые увеличивают стоимость впитывающего изделия.

В некоторых объектах, например, проводящие нити или фольга помещены во впитывающие изделия, которые продолжаются от передней части изделия до задней части изделия. Проводящие материалы служат проводниками для сигнального устройства и образуют открытый контур (незамкнутую цепь) в изделии, который может быть замкнут, когда жидкостное выделение тела, такое как моча, замкнет цепь.

Включение во впитывающие изделия проводников, однако, вызывает различные проблемы. Например, впитывающие изделия обычно являются массово производимыми на очень быстро движущемся оборудовании. Включение проводников во впитывающее изделие на традиционных скоростях производства является проблематичным.

Кроме того, упакованные впитывающие изделия обычно подаются через детектор металла для уверенности в том, что никакие посторонние предметы не содержатся в упаковке. Если проводники изготовлены из металла или содержат металл, детектор металла активизируется, регистрируя ошибочное срабатывание. Включение металлических материалов во впитывающие изделия может также вызывать проблемы для тех пользователей изделий, которые пытаются пройти через рамки безопасности, которые включают детекторы металла.

Принимая во внимание вышесказанное, в настоящее время существует необходимость в сигнальной системе для впитывающего изделия, которая не требует проводящих элементов, содержащих металлические или другие устройства, вставляемые во внутреннее пространство изделия.

Краткое описание изобретения

Авторы настоящего изобретения предприняли интенсивные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы относительно улучшения впитывающих изделий, особенно в обеспечении индикатора влажности только, когда он желателен для лица, осуществляющего уход, и без добавления стоимости впитывающего изделия. Существует необходимость определения влажности во впитывающих изделиях и продуктах для страдающих недержанием в общем случае. Предпочтительна технология, которая может быть задействована без изменения конструкции впитывающего изделия.

Неинвазивный датчик измеряет электрическую емкость на некоторой глубине во впитывающем изделии. Подходящим вариантом является емкостный датчик, который может быть прикреплен к соответствующей целевой зоне наружного покрытия впитывающего изделия.

Настоящее описание, в общем, направлено на различные сигнальные системы, которые особенно хорошо подходят для использования совместно с впитывающими изделиями. Сигнальные системы, например, могут быть подключены к сигнальному устройству, которое может быть выполнено для испускания сигнала, такого как звуковой, тактильный, электромагнитный или визуальный сигнал, для индикации пользователю того, что жидкостные выделения тела присутствуют во впитывающем изделии. Например, в одном объекте, впитывающее изделие включает подгузник и сигнальную систему, выполненную для индикации присутствия мочи или испражнений. В других впитывающих изделиях, однако, сигнальные системы могут быть выполнены для индикации присутствия дрожжевых грибков или продуктов обмена веществ.

Более конкретно, настоящее описание направлено на сигнальные системы для впитывающих изделий, которые могут определять присутствие жидкостных выделений тела без обязательного расположения или размещения проводящих элементов во внутреннем пространстве изделия. Например, в одном объекте, датчик может быть установлен на внешнюю поверхность впитывающего изделия таким образом, что он имеет способность чувствовать изменения во внутреннем пространстве изделия, которое показывает присутствие жидкостных выделений тела, таких как моча, которая является проводящей жидкостью. В этом объекте, датчик может включать, например, емкостный датчик. Выделение во впитывающее изделие мочи создает изменение в емкости. Датчик может быть расположен в соединении с сигнальным устройством. Как только изменения в пределах внутреннего объема впитывающего изделия определены, сигнальное устройство может быть выполнено для испускания сигнала, который показывает, что жидкостное выделение тела присутствует во впитывающем изделии.

Другие элементы и объекты настоящего изобретения обсуждаются более подробно далее.

Краткое описание чертежей

Упомянутые выше и другие признаки и объекты настоящего изобретения и способ их достижения станут более очевиден, и описание станет более понятным с помощью ссылок на следующие описания, прилагаемую формулу изобретения и сопроводительные чертежи.

Фиг.1 - вид сзади в перспективе одного объекта впитывающего изделия;

Фиг.2 - вид спереди в перспективе впитывающего изделия, показанного на Фиг.1, включающего один объект датчика влажности по настоящему изобретению;

Фиг.3 - вид сверху впитывающего изделия, показанного на Фиг.1, с изделием в расстегнутом, растянутом и плоско разложенном состоянии, показывающий поверхность изделия, которая обращена от пользователя;

Фиг.4 - вид сверху, схожий с Фиг.3, показывающий поверхность впитывающего изделия, которая обращена к пользователю во время ношения и с участками, вырезанными, чтобы показать нижерасположенные элементы;

Фиг.5 - схематичный вид электрического поля, созданного с помощью открытой поверхности виртуального конденсатора, когда подают электрический ток, как используется в датчике влажности по настоящему изобретению;

Фиг.6 - схематичный вид нескольких геометрий конструкции, которые могут быть использованы для емкостного сенсорного комплекта, как используется в датчике влажности по настоящему изобретению;

Фиг 7 - схематичный вид способ обеспечения датчика влажности по настоящему изобретению;

Фиг.8 - блок-схема альтернативного способа обеспечения датчика влажности по настоящему изобретению;

Фиг.9 - блок-схема альтернативного способа обеспечения датчика влажности по настоящему изобретению;

на Фиг.10A-D показан примерный набор данных от датчика, в которых изменение емкости определят с помощью датчика влажности по настоящему изобретению; и

Фиг.11 показывает пример схожих наборов данных, собранных для детей, с использованием датчика влажности по настоящему изобретению.

Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах предназначено для демонстрации таких же или аналогичных признаков и элементов настоящего изобретения.

Подробное описание конкретных вариантов выполнения

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что настоящее описание является описанием только примерных объектов и не предназначено для ограничения более широких объектов настоящего изобретения.

Настоящее изобретение, в общем, направлено на сигнальные системы для впитывающих изделий, которые показывают пользователю, когда жидкостные выделения тела поступили в изделие. Например, в одном объекте, сигнальная система выполнена для испускания сигнала, когда моча обнаружена во впитывающем изделии. Особенно предпочтительно, сигнальные системы, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут чувствовать присутствие жидкостных выделений тела в пределах впитывающего изделия без обязательного конструирования впитывающего изделия с любыми элементами или датчиками, содержащимися во внутреннем пространстве изделия. В прошлом, например, металлические проводники были обычно помещены во внутренне пространство впитывающего изделия. Сигнальные системы настоящего изобретения, наоборот, могут чувствовать присутствие жидкостных выделений тела от наружной поверхности изделия, что может сильно упростить включение сигнальной системы в изделие.

В соответствии с настоящим изобретением, сигнальная система может иметь различные конфигурации и конструкции. Ссылаясь на Фиг.1 и 2, в примерных целях показано впитывающее изделие 20, которое может быть использовано во взаимодействии с сигнальными системами настоящего изобретения. Впитывающее изделие 20 может быть или не быть одноразовым. Должно быть понятно, что настоящее описание подходит для использования с различными другими впитывающими изделиями, предназначенными для личного ношения, включая, но не ограничиваясь подгузниками, обучающими трусами, плавательными трусами, продуктами женской гигиены, продуктами для страдающих недержанием, медицинской одеждой, хирургическими тампонами и перевязочными материалами, другими изделиями личной гигиены и медицинского ухода и тому подобным, без отхода от объема настоящего изобретения.

Только для иллюстрации, различные материалы и способы для конструирования впитывающих изделий, таких как впитывающее изделие 20 по различным объектам настоящего изобретения, описаны в Патентной Заявке РСТ WO 00/37009, опубликованной 29 Июня, 2000 A.Fletcher и др.; Патенте США 4,940,464 выданном 10 Июля 1990, Van Gompel и др.; Патенте США 5,766,389 выданном 16 Июня 1998 Brandon и др., и Патенте США 6,645,190 выданном 11 Ноября 2003 Olson и др., которые включены сюда посредством ссылки, настолько, насколько они согласуются (то есть не противоречат) с указанным здесь.

Впитывающее изделие 20 схематично показано на Фиг.1 в частично застегнутом состоянии. Впитывающее изделие 20, показанное на Фиг.1 и 2, также показано на Фиг.3 и 4 в открытом и растянутом состоянии. В частности, Фиг.3 представляет собой вид сверху, показывающий наружную сторону впитывающего изделия 20, в то время как Фиг.4 показывает внутреннюю сторону впитывающего изделия 20. Как показано на Фиг.3 и 4, впитывающее изделие 20 образует продольное направление 48, которое продолжается от передней части изделия при ношении к задней части изделия. Перпендикулярным продольному направлению 48 является латеральное направление 49.

Впитывающее изделие 20 образует пару продольных концевых областей, иначе называемых здесь как передняя область 22 и задняя область 24, и центральную область, иначе называемую здесь как область ластовицы 26, продолжающуюся продольно и соединяющую между собой переднюю и заднюю области 22, 24. Впитывающее изделие 20 также образует внутреннюю поверхность 28, приспособленную при использовании (то есть расположенную относительно других компонентов изделия 20) для расположения по направлению к пользователю, и наружную поверхность 30, противоположную внутренней поверхности. Передняя и задняя области 22, 24 являются теми участками впитывающего изделия 20, которые, при ношении, полностью или частично покрывают или окружают пояс или нижнюю часть туловища пользователя. Область ластовицы 26, обычно, является тем участком впитывающего изделия 20, который, при ношении, расположен между ногами пользователя и покрывает нижнюю часть туловища и промежность пользователя. Впитывающее изделие 20 имеет пару латерально противоположных боковых краев 36 и пару продольно противоположных поясных краев, соответственно обозначаемых передний поясной край 38 и задний поясной край 39.

Показанное впитывающее изделие 20 включает основной элемент 32, в этом объекте, содержащий переднюю область 22, заднюю область 24 и область ластовицы 26. Ссылаясь на Фиг.1-4, основной элемент 32 включает наружное покрытие 40 и обращенную к телу подкладку 42 (Фиг.1 и 4), которая может быть прикреплена к наружному покрытию 40 в наложенном друг на друга отношении между ними с помощью адгезивов, ультразвуковых соединений, термических соединений или других традиционных технологий. Ссылаясь на Фиг.4, подкладка 42 может быть подходящим образом соединена с наружным покрытием 40 вдоль периметра основного элемента 32 с образованием переднего поясного шва 62 и заднего поясного шва 64. Как показано на Фиг.4, подкладка 42 может быть подходящим образом соединена с наружным покрытием 40 с образованием пары боковых швов 61 в передней области 22 и задней области 24. Подкладка 42 может быть, в общем, приспособленной, то есть расположенной взаимосвязано с другими компонентами изделия 20, для расположения по направлению к коже пользователя во время ношения впитывающего изделия 20. Основной элемент 32 может, кроме того, включать впитывающую структуру 44, более конкретно показанную на Фиг.4, расположенную между наружным покрытием 40 и обращенной к телу подкладкой 42 для впитывания жидкостных выделений тела, выделяемых пользователем, и может дополнительно включать пару удерживающих клапанов 46, прикрепленных к обращенной к телу подкладке 42, чтобы препятствовать латеральному вытеканию выделений тела.

Эластичные удерживающие клапаны 46, как показано на Фиг.4, образуют частично незакрепленный край, который принимает вертикальную конфигурацию в по меньшей мере области ластовицы 26 впитывающего изделия 20 с образованием уплотнения у тела пользователя. Удерживающие клапаны 46 могут продолжаться продольно вдоль всей длины основного элемента 32 или могут продолжаться только частично вдоль длины основного элемента. Подходящие конструкции и компоновки для удерживающих клапанов 46 являются, в общем, хорошо известными для специалистов в данной области техники и описаны в Патенте США 4,704,116 выданном 3 Ноября, 1987 Enloe, который включен сюда посредством ссылки.

Для дальнейшего улучшения удержания и/или впитывания выделений тела впитывающее изделие 20 может также соответственно включать ножные эластичные элементы 58 (Фиг.4), которые известны специалистам в данной области техники. Ножные эластичные элементы 58 могут быть оперативно присоединены к наружному покрытию 40 и/или обращенной к телу подкладке 42 и располагаться в области ластовицы 26 впитывающего изделия 20.

Эластичные элементы 58 могут быть образованы из любых подходящих эластичных материалов. Как хорошо известно специалистам в данной области техники, подходящие эластичные материалы включают листы, нити или ленты из натурального каучука, синтетического каучука или термопластичные эластомерные полимеры. Эластичные материалы могут быть растянуты и адгезивно прикреплены к субстрату, адгезивно прикреплены к собирающему субстрату или адгезивно прикреплены к субстрату и затем эластифицированы или сжаты, например, с использованием тепла, так, что эластичные сокращающие силы приложены к субстрату. В одном конкретном объекте, например, ножные эластичные элементы 58 могут включать множество изготовленных сухим прядением объединенных комплексных эластомерных спандекс-нитей, продаваемых под торговой маркой LYCRA и коммерчески доступных у Invista, Wilmington, Delaware, США.

В некоторых объектах, впитывающее изделие 20 может, кроме того, включать слой приема и распределения жидкости (не показан), который может быть расположен смежно впитывающей структуре 44 и прикреплен к различным компонентам в изделии 20, таким как впитывающая структура 44 или обращенная к телу подкладка 42, посредством способов, известных в данной области техники, таких как с использованием адгезива. Слой приема и распределения жидкости помогает замедлить и распределить выбросы или потоки жидкости, которые могут быстро поступать во впитывающую структуру изделия. Предпочтительно, слой приема и распределения жидкости может быстро принять и временно удерживать жидкость предварительно, до высвобождения жидкости в участки для хранения или удержания впитывающей структуры. Примеры подходящих слоев приема и распределения жидкости описаны в Патенте США №5,486,166; и Патенте США №5,490,846. Другие подходящие материалы приема и распределения жидкости описаны в Патенте США №5,820,973. Полное описание этих патентов включено сюда посредством ссылки настолько, насколько они соответствуют (то есть не противоречат) указанному здесь.

Как показано на Фиг.1-4, впитывающее изделие 20, кроме того, включает пару противоположных эластичных боковых панелей 34, которые прикреплены к задней области основного элемента 32. Как показано конкретно на Фиг.1 и 2, боковые панели 34 могут быть растянуты по поясу и/или бедрам пользователя для удержания изделия на месте. Как показано на Фиг.3 и 4, эластичные боковые панели прикреплены к основному элементу вдоль пары противоположных продольных краев 37. Боковые панели 34 могут быть присоединены или прикреплены к основному элементу 32 с использованием любой подходящей техники прикрепления. Например, боковые панели 34 могут быть прикреплены к основному элементу с помощью адгезивов, ультразвукового прикрепления, термического прикрепления или других традиционных техник.

В альтернативном объекте, эластичные боковые панели могут также быть выполнены за одно целое с основным элементом 32. Например, боковые панели 34 могут включать продолжение обращенной к телу подкладки 42, наружного покрытия 40 или обоих как обращенной к телу подкладки 42, так и наружного покрытия 40.

В объектах, показанных на чертежах, боковые панели 34 соединены с задней областью впитывающего изделия 20 и продолжаются через заднюю область, когда изделие надето.

Когда впитывающее изделие 20 находится в застегнутом положении, как частично показано на Фиг.1 и 2, эластичные боковые панели 34 могут быть соединены с помощью застегивающей системы 80 для образования трехмерной конфигурации впитывающего изделия, имеющей поясное отверстие 50 и пару ножных отверстий 52. Поясное отверстие 50 изделия 20 образовано с помощью поясных краев 38 и 39, которые окружают пояс пользователя.

В объектах, показанных на чертежах, боковые панели являются разъемно прикрепленными к передней области 22 изделия 20 с помощью застегивающей системы. Должно быть понятно, однако, что в других объектах боковые панели могут быть постоянно прикреплены к основному элементу 32 на каждом конце. Боковые панели могут быть постоянно скреплены вместе, например, когда образуют обучающие трусы или впитывающую плавательную одежду.

Эластичные боковые панели 34, каждая, имеют продольный наружный край 68, ножной концевой край 70, расположенный по направлению к продольному центру впитывающего изделия 20, и поясной концевой край 72, расположенный по направлению к продольному концу впитывающего изделия. Ножные концевые края 70 впитывающего изделия 20 могут быть соответственно искривлены и/или изогнуты относительно латерального направления 49 для обеспечения лучшего облегания вокруг ног пользователя. Однако должно быть понятно, что только один ножной концевой край 70 может быть искривлен или изогнут так, как ножной концевой край задней области 24, или альтернативно, никакой из ножных концевых краев может быть искривлен или изогнут, без выхода из объема настоящего изобретения. Как показано на Фиг.4, наружные края 68, в общем, параллельны продольному направлению 48, при этом поясные концевые края 72, в общем, параллельны поперечной оси 49. Должно быть понятно, однако, что в других объектах наружные края 68 и/или поясные края 72 могут быть наклонены или искривлены как необходимо. В конце концов, боковые панели 34, в общем, выровнены с поясной областью 90 основного элемента.

Застегивающая система 80 может включать латерально противоположные первые застегивающие компоненты 82, приспособленные для повторно застегиваемого зацепления соответствующими вторыми застегивающими компонентами 84. В объекте, показанном на чертежах, первый застегивающий компонент 82 расположен на эластичных боковых панелях 34, в то время как второй застегивающий компонент 84 расположен на передней области 22 основного элемента 32. В одном объекте, передняя или наружная поверхность каждого из застегивающих компонентов 82, 84 включает множество зацепляющих элементов. Зацепляющие элементы первых застегивающих компонентов 82 приспособлены для многократного зацепления и расцепления соответствующих зацепляющих элементов вторых застегивающих компонентов 84 для разъемного закрепления изделия 20 в его трехмерной конфигурации.

Застегивающие компоненты 82, 84 могут быть любыми повторно застегиваемыми застежками для впитывающих изделий, такими как адгезивные застежки, когезивные застежки, механические застежки и тому подобное. В конкретных объектах, застегивающие компоненты включают механические застегивающие элементы для повышения эффективности. Подходящие механические застегивающие элементы могут быть обеспечены смыканием геометрически формованных материалов, таких как крючки, петли, грушевидной формы, грибовидной формой, стреловидной формой, формой шара на ножке, охватываемые и охватывающие компоненты, пряжки, замки или т.п.

В показанном объекте, первые застегивающие компоненты 82 включают застежки-крючки и вторые застегивающие компоненты 84 включают дополнительные застежки-петли. Альтернативно, первые застегивающие компоненты 82 могут включать застежки-петли и вторые застегивающие компоненты 84 могут быть дополнительными застежками-крючками. В другом объекте, застегивающие компоненты 82, 84 могут быть застегнуты застежками с аналогичными поверхностями или адгезивными или когезивными застегивающими элементами, такими как адгезивная застежка и восприимчивая к адгезиву зона прикрепления или материал; и тому подобное.

В дополнение к возможности обеспечения эластичных боковых панелей, впитывающее изделие 20 может включать различные поясные эластичные элементы для обеспечения эластичности по поясному отверстию. Например, как показано на чертежах, впитывающее изделие 20 может включать передний поясной эластичный элемент 54 и/или задний поясной эластичный элемент 56.

В одном объекте настоящего изобретения, наиболее хорошо показанном на Фиг.2, сигнальное устройство 110 включает емкостный датчик 120, который приспособлен для определения присутствия выделений тела во впитывающее изделие 20. Неинвазивный емкостный контактный датчик может быть использован для определения диэлектрической проницаемости материала рядом с чувствительным элементом. Чувствительный элемент может принимать форму открытого виртуального конденсатора, который, когда подключен к электрическому току, создает электрическое поле, как показано на Фиг.5.

Емкостный датчик 120 включает емкостные контактные сенсорные средства. Емкостные контактные сенсорные средства могут включать два электрода, создающие электростатическое поле, которое продолжается за пределы поверхности антенны или электродов, в этом случае за пределы поверхности сигнального устройства 110. Проводящие вещества, такие как выделения тела во впитывающем изделии 20, выступают как диэлектрики, которые изменяют динамические характеристики поля, вызывающие нагрузку на систему. Это количество нагрузки может считываться просто как присутствие или некоторая степень присутствия увлажнения, например. Конструкция и энергия, подводимая к электродам, могут контролировать степень, до которой поле распространяется, и частота энергии может быть установлена для тонкой настройки избирательности для некоторых диэлектриков.

Например, неинвазивный, емкостный сенсорный датчик может быть использован для определения проницаемости материала рядом с чувствительным элементом. Чувствительный элемент может принимать форму гребенчатого электрода, образующего открытый виртуальный конденсатор. Схожая технология использовалась для определения содержания влажности в почве и сенсорные датчики, такие как панели с кнопками, координатные манипуляторы и т.д. Как описано здесь, эта технология может быть применена для определения влажности во впитывающем изделии снаружи от наружного покрытия. Ключевыми трудностями, однако, связанными с такими емкостными контактными сенсорными системами являются управление глубиной проникновения электрического поля и возможностью системы определять малое количество влаги снаружи наружного покрытия. Такие трудности могут быть решены посредством предварительного формирования сигнала и разработкой алгоритмов для пренебрежения помехами окружающей среды, как описано далее.

Конструкция датчика важна при определении чувствительности емкостного датчика 120 для определения влажности во впитывающем изделии 20. Некоторые из важных параметров включают диаметр пластины конденсатора, например, от 5 до 15 мм, количество конденсаторов в одном комплекте, например, от 1 до 10 и пространство между конденсатором и плоскостью основания, например, от 1 мм до 2.5 мм. Плоскость основания может быть расположена позади датчика для предотвращения интерференции от задней стороны датчика. Существуют несколько геометрий конструкции, которые могут быть использованы для емкостного сенсорного комплекта, включая, но, не ограничиваясь теми, что показаны на Фиг.6.

В различных объектах настоящего изобретения, различные способы могут быть использованы при выполнении емкостного датчика 120. Первый способ показан на Фиг.7, где датчик 120 может быть виден как датчик постоянной емкости, потому, что размер датчика и расстояние до плоскости основания не могут изменяться. Любая паразитная емкость, либо емкость в данном месте, емкость интегральной схемы (1C capacitance), или емкость аналого-цифрового преобразователя (ADC), можно сказать, является постоянной. Когда датчик находится в открытом пространстве, он является плоским конденсатором, с одной стороной, ищущей электрическое поле нормально плоскости основания, ниже его. Существует пренебрежительно малое отклонение смежно плоскости основания.

Когда впитывающее изделие 20 или любой материал с более высокими диэлектрическими свойствами, чем у воздуха, присутствует наверху датчика 120, отклоняемые поля, присутствующие только при наличии воздуха, теперь распределяются в материал с более высокими диэлектрическими свойствами и имеют лучшее прохождение к более низкому потенциалу или земле. Это увеличивает емкость и может быть определено с помощью аналого-цифрового преобразователя (ADC). Когда вода присутствует во впитывающем изделии 20, диэлектрическая постоянная теперь растет намного больше, чем когда имеется впитывающее изделие 20 или другой диэлектрик. Вода имеет диэлектрическое сопротивление более чем 50 и теперь обеспечивает лучший путь электрическому полю к меньшему потенциалу или земле.

Один пример конструкции системы для этого способа включает микроконтроллер, изготовленный Microchip Inc., номер изделия PIC24FJ128GA106, который имеет выделенный измерительный блок периода заряда (CTMU). CTMU представляет собой дополнительный модуль к микроконтроллеру, который может быть использован непосредственно для определения изменений в емкости. В этой конструкции системы, комплект емкостных датчиков подключен к A/D вводам микроконтроллера Microchip PIC24FJ и используется для вычисления изменений в емкости, когда изменяется диэлектрик в присутствии влажности.

Во втором способе, изменения определяются в резонансной частоте LC контура. Так как емкостное значение резонаторного контура изменяет частоту частоты колебаний резонаторных изменений, это может быть обнаружено с помощью микросхемы преобразователя напряжение-частота (F/V), такого как ЕС 9400 изготовленного Microchip Technologies Inc. of Chandler, Arizona США. Преобразователь напряжение-частота производит напряжение, используемое микроконтроллером. Когда заданное значение напряжения достигнуто, как определяется микроконтроллером, вырабатывается аварийный сигнал, как описано здесь далее. Блок-схема такой системы показана на Фиг.8.

Третий способ измеряет время, необходимое для разрядки конденсатора. Резистивно-емкостный контур (RC) имеет кривую характеристик разряда, зависящую от исследуемого конденсатора. Система, имеющая возможность измерять это время постоянно по этой кривой разряда, может быть использована для определения изменений в емкости. Блок-схема для такой системы показана на Фиг.9. Другими словами, как и емкость системы, различная для впитывающего изделия с выделениями, в сравнении с сухим впитывающим изделием, кривая разряда будет отличаться точно также. При использовании, открытый виртуальный конденсатор производится с использованием емкостного контура, включающего генератор единичного ступенчатого импульса. Определяется время разряда емкости системы и обрабатывается с помощью алгоритма цифровой обработки сигнала (DSP) в микроконтроллере. Когда достигнуты условия увлажнения, как определяется микроконтроллером, вырабатывается аварийный сигнал, описано здесь далее.

Фиг.10 показывает примерный набор данных датчиков, в котором изменение в емкости определено, когда впитывающее изделие 20 увлажнено. Фиг.10 также показывает способность определения многократных выделений.

Фиг.11 показывает пример схожего набора данных, собранных для детей возраста 18-32 месяцев, когда датчики были прикреплены к каждому детскому впитывающему изделию, пока собирались данные. Эти данные также показывают важное изменение в емкости в присутствии влажности.

Два алгоритма были разработаны и реализованы для обнаружения влажности во впитывающем изделии 20: определение в режиме датчик за датчиком и сравнение и когерентное сложение.

Алгоритм определения в режиме датчик за датчиком и сравнения был разработан и выполнен, включая следующие стадии.

1. Измерение каждого датчика и вычисление скользящей средней линии отсчета для каждого датчика.

2. Вычисление разности между линией отсчета и текущим значением датчика.

3. Если показания датчика достигли значения свыше пороговой величины, таймер событий начинает работать.

А. Если таймер событий не превысил лимит времени, просчитывают любые образцы свыше пороговой величины.

В. Если таймер событий превысил лимит времени, создается процентное отношение образцов свыше пороговой величины и сравнивается с заданным значением.

i. Если значение свыше заданного процентного отношения, произошло опорожнение.

ii. Если значение ниже заданного процентного отношения, опорожнение не произошло.

4. Если датчиком обнаружено поступление выделений (опорожнение) на стадии 3, затем смотрят на другие датчики, чтобы увидеть определили ли они опорожнение в такой же мере. Если количество датчиков, зарегистрировавших опорожнение превышает заданное значение (обычно 50% от количества присутствующих датчиков) и возникает в пределах установленного времени для каждого, проигрывается тональный сигнал.

5. Алгоритм продолжает работу, но алгоритм определения выключен на установленный промежуток времени.

Этот алгоритм работает хорошо, но может быть подвержен шуму движения. Окно пороговой величины может быть создано для всех опорожнений, которые произошли после первого опорожнения. Окно позволяет отфильтровывать помехи с момента как произошло первое опорожнение. Использование этого алгоритма требует, чтобы линия показаний датчика была выше пороговой величины некоторое время, и значение процентного отношения было выше его пороговой величины. Такая процентная и временная фильтрация отфильтровывает шум быстрого движения. Пороговая величина должна быть приблизительно равной трем или четырем счетчикам для 5 мил платы, и шести или семи счетчикам для 28 мил платы.

Алгоритм когерентного сложения использует меньше циклов обработки потому, что не требует вычисления скользящего среднего для каждой линии датчика, а только одну псевдо линию датчика. Алгоритм когерентного сложения был разработан и выполнен, включая следующие стадии.

1. Измерение каждого датчика и взятие суммы присутствующих датчиков.

2. Вычисление скользящей средней линии отсчета для суммы присутствующих датчиков.

3. Вычисление разности между линией отсчета и суммой присутствующих датчиков.

4. Если разность достигла порогового значения, таймер событий начинает работать.

А. Если таймер событий не превысил лимит времени, подсчитываются любые образцы выше пороговой величины.

В. Если таймер событий превысил лимит времени, создается процентное отношение образцов выше пороговой величины и сравнивается с заданным значением.

i. Если значение выше заданного процентного отношения, произошло опорожнение, и проигрывается тональный сигнал.

ii. Если значение ниже заданного процентного отношения, опорожнение не произошло.

5. Алгоритм продолжает работу, но алгоритм определения выключен на установленный промежуток времени.

6. Повтор стадий от 1 до 3.

7. Если разность находится в пределах окна множественного опорожнения, таймер событий начинает работать.

А. Если таймер событий не превысил лимит времени, подсчитываются любые образцы выше пороговой величины.

В. Если таймер событий превысил лимит времени, создается процентное отношение образцов выше пороговой величины и сравнивается с заданным значением.

i. Если значение выше заданного процентного отношения, произошло опорожнение, и проигрывается тональный сигнал.

ii. Если значение ниже заданного процентного отношения, опорожнение не произошло.

Алгоритм продолжает работу, но алгоритм определения выключен на установленный промежуток времени. После определения стадии 6 и 7 повторяются.

Сигнальное устройство 110 может испускать любой подходящий сигнал для отображения пользователю, что во впитывающее изделие 20 поступили выделения. Сигнал, например, может включать звуковой сигнал, тактильный сигнал, электромагнитный сигнал или визуальный сигнал. Звуковой сигнал, например, может быть как простым, как зуммер, или может включать музыкальную мелодию. В еще другом объекте, сигнальное устройство может испускать беспроводной сигнал, который затем активизирует удаленное устройство, такое как телефон или пейджер.

Дальнейшие объекты сигнального устройства 110 могут быть найдены в находящейся на рассмотрении Патентной Заявке США №12/347,539, озаглавленной «Дистанционные Системы Определения Для Впитывающих Изделий», которое включено сюда посредством ссылки настолько, насколько согласуется с указанным здесь.

Электроника, связанная с емкостным датчиком 120, является сравнительно простой и может быть миниатюризирована. Общий емкостной датчик 120 расположен в корпусе 135 (смотри Фиг.2) таким образом, что приспособлен для прикрепления ко впитывающему изделию 20 или удерживанию вблизи от впитывающего изделия 20. Если корпус 135 прикреплен к впитывающему изделию 20 с использованием механизма прикрепления, корпус 135 может быть мешочком или жестким или полужестким корпусом 135, который прикрепляется к наружному покрытию 40 впитывающего изделия 20 рядом с областью, где ожидаются выделения. Может быть использован такой механизм прикрепления, как адгезив, крючок и петля, механические застежки, такие как замок, зажим или пряжка, любые другие подходящие механизмы прикрепления или любые их комбинации. Различные механизмы прикрепления включают те, что описаны в находящейся на рассмотрении Патентной Заявке США №2007/0142797 Long и др. и озаглавленной «Изделия с простым в употреблении сигнальным устройством»; публикации патентной заявки США №2006/0244614 Long, озаглавленной «Механизмы Соединения»; и Публикации патентной Заявки США №2007/0024457 Long и др. и озаглавленной «Механизмы соединения в впитывающих изделиях для устройств сигнализации жидкостных выделений тела», которые включены сюда посредством ссылки, настолько, насколько они соответствуют (то есть не противоречат) указанному здесь.

В другом объекте настоящего изобретения, сигнальное устройство 110 приспособлено для удерживания рядом с самой наружной поверхностью наружного покрытия 40 впитывающего изделия 20. В этом объекте, не нужен механизм прикрепления. Пользователь впитывающего изделия 20 или лицо, осуществляющее уход, держит сигнальное устройство 110 рядом с наружным покрытием 40 впитывающего изделия 20 для определения поступили ли во впитывающее изделие 20 выделения.

Датчики, такие как те, что описаны здесь, далее описаны, например, в Патентной Заявке США №11/511,583 и публикации патентной заявки США №2008/0048786, обе из которых включены сюда посредством ссылки настолько, насколько согласуется с указанным здесь.

Например, в одном объекте, система может быть выполнена так, что сигнальное устройство не будет испускать сигналы в пределах некоторого периода времени с момента первой активации системы, где активация означает, что система в состоянии определять и обеспечивать сигнал. Период времени может варьироваться в зависимости от конкретных обстоятельств и конкретного применения. Например, в одном объекте, система может быть выполнена так, чтобы не испускать сигналы по меньшей мере первые 15 минут, например по меньшей мере первые 30 минут, например по меньшей мере первые 45 минут, как, например, по меньшей мере первый час носки впитывающего изделия.

В альтернативном объекте, стабильное состояние определяется емкостным датчиком 120, используемым в системе. Стабильное состояние определяется, когда существенные или значительные изменения в емкости не происходят для некоторого периода времени, показывающие что условия стабильного состояния достигнуты. Например, система может быть выполнена так, чтобы активироваться только с того момента, когда емкостный датчик 120 определяет отсутствие существенных изменений в пределах внутреннего объема изделия за период около пяти минут, как, например, около 10 минут, как, например, около 20 минут, как, например, около 30 минут, как, например, около 45 минут, так как около одного часа. Например, если датчик является емкостным датчиком 120, стабильное состояние может быть определено, когда емкостный датчик 120 чувствует не более чем около 5 процентов изменений в емкости внутреннего объема изделия за период по меньшей мере 10 минут.

Когда используется емкостный датчик 120, емкостный датчик 120 может быть расположен в любом подходящем месте на впитывающем изделии 20. Например, емкостный датчик 120 может быть расположен в области ластовицы 26, задней области 24 или передней области 22 изделия 20, в зависимости от различных факторов. Как описано здесь, в некоторых вариантах выполнения, емкостный датчик 120 может быть помещен на наружную поверхность наружного покрытия 40 впитывающего изделия 20.

Все датчики, описанные здесь, могут быть выполнены для утилизации с впитывающим изделием 20. В случае одноразового изделия, емкостный датчик 120 может быть интегрирован в наружное покрытие 40 впитывающего изделия 20. Например, в одном объекте, наружное покрытие 40 может включать более чем один слой и емкостный датчик 120 может быть расположен между двумя слоями.

В альтернативном объекте, емкостный датчик 120 может быть выполнен удаляемым из впитывающего изделия 20, когда впитывающее изделие 20 утилизируется, и помещен в новое впитывающее изделие 20. Фактически, в одном объекте, емкостный датчик 120 и/или сигнальное устройство могут включать множество настроек, зависящих от впитывающего изделия 20, к которому оно прикреплено. Таким образом, сигнальная система может быть изменена, основываясь на спецификациях конкретного продукта. Покупное изделие может обеспечивать информацию потребителю, какие настройки использовать.

Повышается эффективность впитывающих изделий, в одном объекте, сигнальная система по настоящему изобретению может быть выполнена так, чтобы испускать сигнал или не испускать сигнал во время первого выделения мочи и/или испускать сигнал, когда происходит второе выделение. В одном объекте, например, впитывающее изделие 20 может быть выполнено так, что имеет способность удерживать два выделения мочи из пользователя. Система определения влажности может быть особенно необходимой для этих типов впитывающих изделий 20, так что лицо, осуществляющее уход, может находить различия между первым выделением и вторым выделением. В соответствии с настоящим изобретением, сигнальная система может быть выполнена так, чтобы определять изменения в пределах впитывающего изделия 20, обусловленные первым выделением и затем переустановить критерии, основанные на втором выделении. С момента определения второго выделения, сигнальная система может быть выполнена так, чтобы испускать сигнал.

Например, после первого выделения мочи емкостный датчик 120 может чувствовать изменения емкости в пределах впитывающего изделия 20. Емкостный датчик 120 может также быть выполнен так, чтобы чувствовать изменения емкости после второго и последующих выделений в такой же мере.

Когда используется емкостный датчик 120, как описано здесь, в одном объекте, система может быть выполнена так, чтобы принимать во внимание изменения в вышеописанных измерениях, когда впитывающее изделие 20 впервые надето на пользователя. Например, когда впитывающее изделие 20 впервые натянуто, можно ожидать изменения в емкости. Чтобы учесть это изменение, система по настоящему изобретению может быть выполнена так, чтобы только вызывать сигналы, испускаемые сигнальным устройством 110, когда условия стабильного состояния в пределах изделия были достигнуты.

В некоторых случаях, полагают, что емкостный датчик 120 должен сопротивляться воздействию расположенных вблизи объектов, которые могут вызвать интерференцию. В практических применениях, однако, такая ситуация маловероятна потому, что вызывающий интерференцию объект обычно должен быть очень близко к емкостному датчику 120. Это делает возникновение вызывающего интерференцию объекта маловероятным, когда емкостный датчик 120 используется во взаимодействии с впитывающим изделием 20. Все же, проблема интерференции этого типа может быть решена с помощью интеллектуального алгоритма, который распознает и сохраняет выходной сигнал с того момента, как емкостный датчик установлен и активизирован. Алгоритм использует выходной сигнал как точку отсчета и анализирует последующие сигналы во взаимодействии с этой точкой отсчета. Другими словами, алгоритм включает элемент интеллектуального обнуления.

С того момента, как устройство активировано, алгоритм берет измерение линии отсчета, которое является автоматическим и невидимым пользователю. С того момента, как сигнальное устройство 110 установлено пользователем, емкостный датчик 120 автоматически обнуляет сам себя для установления необходимой точки нулевой влажности линии отсчета.

В другом объекте настоящего изобретения (не показан), сигнальное устройство 110 использует более чем один емкостный датчик 120. Например, емкостные датчики 120 могут быть расположены так, что один расположен ближе к передней части впитывающего изделия 20 для обнаружения мочи, а другой ближе к задней части впитывающего изделия 20 для обнаружения фекалий.

Эти и другие модификации и варианты настоящего изобретения могут применяться на практике специалистами в данной области техники без отхода от сущности и объема настоящего изобретения, которые более конкретно изложены в приложенной формуле изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что объекты различных объектов могут быть заменены как целиком, так и частично. Кроме того, специалисты в данной области техники примут во внимание, что предшествующее описание является только примерным и не предназначено для ограничения изобретения так, как далее описано в прилагаемой формуле изобретения.

Описана сигнальная система, которая показывает изменение во впитывающем изделии, такое как присутствие жидкостных выделений тела. Описанная сигнальная система не включает какие-либо проводящие элементы, содержащиеся внутри изделия, как требовалось в прошлом. Вместо этого, изменения отслеживаются со стороны наружного покрытия изделия. Сигнальное устройство обеспечивается для определения и индикации присутствия выделений тела во впитывающем изделии, причем устройство включает корпус и емкостный датчик, приспособленный чувствовать изменения в емкости, вызванные выделением во впитывающее изделие. Сигнальное устройство может включать механизм прикрепления для разъемного прикрепления корпуса к впитывающему изделию. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Сигнальное устройство для обнаружения и индикации присутствия выделений тела во впитывающем изделии, содержащее корпус, механизм прикрепления для разъемного прикрепления устройства к впитывающему изделию и по меньшей мере один емкостный датчик, расположенный внутри корпуса и включающий гребенчатый электрод, образующий открытый виртуальный конденсатор, причем емкостный датчик приспособлен для обнаружения изменения емкости, вызванного поступлением выделений во впитывающее изделие, при этом по меньшей мере один емкостный датчик имеет плоскость основания, расположенную позади датчика для предотвращения помех от задней стороны датчика, и при этом емкостный датчик включает два открытых виртуальных конденсатора в комплекте, причем каждый из этих двух открытых виртуальных конденсаторов имеет диаметр от 5 мм до 15 мм, а пространство между плоскостью основания и конденсаторами составляет от 1 мм до 2,5 мм, причем сигнальное устройство приспособлено для испускания сигнала, когда изменения в условиях внутри впитывающего изделия обнаружены с помощью емкостного датчика.

2. Устройство по п. 1, в котором корпус является гибким.

3. Устройство по п. 1, в котором сигнальное устройство приспособлено обеспечивать уведомление присутствия выделений тела во впитывающем изделии.

4. Устройство по п. 3, в котором сигнальное устройство приспособлено обеспечивать визуальное уведомление.

5. Устройство по п. 3, в котором сигнальное устройство приспособлено обеспечивать звуковое уведомление.

6. Устройство по п. 3, в котором сигнальное устройство приспособлено обеспечивать беспроводное уведомление.

7. Устройство по п. 3, в котором сигнальное устройство приспособлено обеспечивать вибрационное уведомление.

8. Устройство по п. 1, в котором сигнальное устройство приспособлено для удерживания смежно впитывающему изделию.

9. Устройство по п. 1, в котором сигнальное устройство выполнено так, чтобы становиться активным только с момента отсутствия существенных изменений внутри изделия, возникшего за период около пяти минут.

10. Устройство по п. 1, в котором емкостный датчик приспособлен чувствовать изменение в емкости с помощью измерения времени, необходимого для разрядки конденсатора.

11. Устройство по п. 1, в котором емкостный датчик включает индуктивно-емкостный контур, при этом емкостный датчик приспособлен для обнаружения изменений в емкости с помощью измерения изменений в резонансной частоте индуктивно-емкостного контура.

12. Сигнальное устройство по п. 1, в котором сигнальное устройство включает множество настроек, которые выбираются пользователем, в зависимости от по меньшей мере одной спецификации впитывающего изделия.

13. Сигнальное устройство по п. 1, в котором сигнальное устройство выполнено так, чтобы проводить различия между первым поступлением жидкостных выделений во впитывающее изделие и вторым поступлением жидкостных выделений во впитывающее изделие.

14. Система сбора и обнаружения выделений тела, содержащая:
впитывающее изделие и
сигнальное устройство по п. 1.

15. Система по п. 14, дополнительно содержащая механизм прикрепления для разъемного прикрепления сигнального устройства к впитывающему изделию.

16. Система по п. 14, в которой сигнальное устройство приспособлено обеспечивать уведомление о присутствии выделений тела во впитывающем изделии.

17. Система по п. 14, в которой устройство приспособлено для удерживания смежно впитывающему изделию.