无线传感器系统和方法_2

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。这比由胺引起的电阻变化小三个数量级。
[0025]图1A示出了身体废物传感器、失禁传感器或者传感器埋件102以及读取器或查询器104。应答器是用于接收和发送信号的装置。在一个实施例中,失禁传感器102包括PANI/CB化敏电阻器并且作为应答器操作。读取器或者查询装置104向失禁传感器102发送查询信号,比如射频(RF)信号。在一个实施例中,查询信号向失禁传感器102供能。失禁传感器将至少部分基于PANI/CB化敏电阻器的电阻的信号反射回读取器104。基于来自失禁传感器102的信号,确定是否发生了失禁事件。
[0026]失禁传感器102的实施例反射与PANI/CB化敏电阻器的阻抗相关的信号,无源地操作,即不需要电池或者附加电源,并且保持较低的整体成本使得传感器埋件可以被作为一次性用品处理。
[0027]为了详细地理解第一实施例,现参考图2。图2是示例性谐振或者振荡LC电路200的示意图,在被射频(RF)信号查询时该电路发送传感器响应。谐振电路200包括PANI/CB化敏电阻器R。^、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1、第二电容器(:2以及电感L113电阻器札和R ^ni串联地电耦接。RjP 的串联组合与R2XpLjP C2中的每一个并联地电耦接。
[0028]在谐振电路200中,反映PANI/CB化敏电阻器艮^的阻抗变化反映在电路响应的品质因数(Q)中。Q因数fc/Af被定义为电路的中心频率或者谐振频率f。与其半功率带宽Af (B卩,在该带宽上的振动功率大于谐振频率处的功率的一半)的比值。具有高Q因数的LC电路在谐振频率处具有更大的幅度(信号),但振荡器在更小的频率范围或者更小的带宽上谐振。
[0029]在初始时,在未暴露于尿/粪便蒸汽的情况下,R^ni的电阻非常低,这导致较低的Q因数。第一电阻器札与R^ni串联地布置以确保不会发生短路。随着R^ni的电阻由于暴露于尿/粪便蒸汽而增加,电路200的振荡被抑制的程度降低,这导致更高的Q因数。
[0030]读取器104查询包括LC电路200的失禁传感器102并且传感器102将至少部分基于化敏电阻器Raot的电阻值的信号反射回读取器104。在其他实施例中,电路200在存在尿和/或粪便时将信号反射回读取器104,在不存在尿和/或粪便时不反射信号。在其他实施例中,电路200在不存在尿和/或粪便时将信号反射回读取器104,在存在尿和/或粪便时不反射信号。
[0031 ] 在一些实施例中,读取器104确定该反射信号的Q因数并且基于从传感器电路200反射的信号的Q因数来确定是否已经发生了失禁事件。在另一个实施例中,读取器104向确定装置发送所接收的信号。确定装置确定该反射信号的Q因数并且基于从传感器电路200反射的信号的Q因数来确定是否已经发生了失禁事件。这样,通过监控LC电路200的Q值,能够检测失禁事件。
[0032]在一些实施例中,确定装置包括计算机处理器和存储器,该存储器包括计算机可执行指令。在另一个实施例中,读取器包括确定装置。在一些实施例中,确定装置具有包括感测元件的警报系统。
[0033]例如,在一个实施例中,R1=15kΩ ;R2= 30.616kQ ^1= 2.8pF !L1= 5.343 μ H ;且C2= 82pF,并且LC电路200具有约6.6MHZ的谐振频率。图3是表明电路200中的示例性PANI/CB传感器Reheni在激活302之前的模拟传感器响应以及在激活304后的模拟传感器响应的图300。在不存在尿和粪便的情况下,RAm〈〈R2并且Q因数约为60。当发生失禁事件时,艮^的电阻增加使得R“》R2。来自电路200的反射信号的Q因数增加到约120,以指示正传感器响应。在一个实施例中,Q值与Rini的电阻成比例,于是其产生了化敏电阻器阻抗的精确值或者近似精确值而不是仅标识正的结果(失禁事件)或者负的结果(不存在失禁事件)。有利地,化敏电阻器阻抗的精确值或者近似精确值可以被用于确定传感器是否暴露于尿或者粪便。另外,化敏电阻器值的精确值或者近似精确值可以被用于确定虚假的正事件或者虚假的负事件。
[0034]在上面的示例中,如图3所示,谐振电路200的Q因数在失禁事件发生时是不存在失禁事件时谐振电路200的Q因数的大约两倍。LC电路200的其他实施例可以包括RpR2、C1工2和L撕不同值,不同的谐振频率,并且在R—激活之前和R—激活之后的反射信号的Q因数变化可以是约2倍,可以少于2倍,也可以大于2倍。然而在PANI/CB传感器I^hJt活时的电路200的Q因数大于在PANI/CB传感器I^hJt活之前电路的Q因数。
[0035]有利地,谐振电路200的低功率要求使得读取器104能够从一定距离处读取传感器埋件102。另外,包括LC电路200的尿/粪便传感器埋件102在读取器104的电场和磁场内保持较长的时间,这允许读取器104经常查询传感器埋件。例如,6.6MHz读取器104能够在每秒查询谐振电路200数千次并处理数据。在一个实施例中,作为失禁管理系统的一部分而操作,读取器104可以每隔几秒进行一次评估。在一个实施例中,为了改进信噪比,读取器104能够多次读取传感器埋件102并且将数千次响应的平均作为信号发送。另外,谐振电路200的电气组件是低成本器件。例如,在上面的示例中Rp R2、Cn (:2和L:的成本为每个器件约0.08美元,从而形成非常有成本效益的系统。
[0036]在另外的实施例中,身体废物传感器包括谐振LC电路,比如作为例子的电路200,并且传感器元件具有在存在身体废物时变化或改变的属性。配置谐振LC电路使得其包括至少部分基于在存在身体废物时改变的传感器元件的属性的特性。响应于来自读取器的查询信号,电路提供至少部分基于在存在身体废物时改变的传感器元件的属性的信号。因此,身体废物传感器在不存在身体废物时提供第一信号并在存在身体废物时提供第二信号,其中第一和第二信号是不同的。传感器元件的示例是湿度传感器、金属氧化物湿度传感器、电容湿度传感器、电解质激活(electrolyte activat1n)湿度传感器等。
[0037]在另一个实施例中,传感器埋件102包括一个或更多个数字LC电路。给每个电路分配特定ID号。传感器组件的激活以及所产生的其电子属性的改变致使用标签发送的所述特定ID号改变或者发送的ID号的数量改变。例如,标签可以具有两个数字电路,当查询时这两个数字电路反射两个特定的不同的ID号。当传感器被激活时,这些号码中仅一个被反射回。在另一个例子中,埋件具有向查询器发送特定ID号的单个数字LC电路。当传感器的电子属性由于对尿/奠的正响应而改变时,反射回的ID号会有一定量的差异。这个量可以与传感器的电子属性的改变幅度相关或者不相关。
[0038]失禁传感器102的另一个实施例包括遥测电路,遥测电路包括增加标识(ID)组件的适应性。遥测电路通过与PANI/CB化敏电阻器Raot的阻抗成比例的频率来调制来自读取器104的查询信号。图4是示出了包括PANI/CB化敏电阻器Ram的示例性遥测LC电路400的示意图。遥测电路400包括天线E1,电容器C3-C6、ClU C12、电阻器R1、二极管D1、晶体管Q1、定时器集
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