本实用新型涉及吸收用品领域,尤其涉及一种电子感湿吸收用品。
背景技术:
一次性吸收用品包括纸尿裤、纸尿片及卫生巾等吸收制品,所述一次性的吸收用品都存在需要适时更换的问题,如果更换过于频密,其不但麻烦而且浪费;但如果换得太迟,则有可能会造成液体泄漏,因为吸收用品的吸收能力是有限的。如何能动态检测及显示使用者的排泄情况,包括排泄次数、排泄量,以及吸收用品的吸收能力是否已接近饱和的情况,对吸收用品的合理使用具有相当的参考价值。
然而传统尿湿检测技术所提供的信息是有限的,其中最常见的一种技术是通过尿液将电极短路而产生尿湿提示信号,这种尿湿检测方式原则上只能检测到尿湿是否已经发生而不能检测到尿湿的程度如何,更不能提供整个尿湿过程的动态信息,以及吸收用品的吸收能力是否接近饱和的信息,这需要有新的技术方案去解决。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种可全面获知潮湿状态信息的电子感湿吸收用品。
为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种电子感湿吸收用品,包括:
柔性防水薄膜;
设置于所述柔性防水薄膜一面上的至少两条柔性电极;
透水编织物层;
设置于所述柔性防水薄膜另一面,并位于所述柔性防水薄膜与所述透水编织物层之间的吸收层,用于吸收从所述透水编织物层进入的液体;
所述柔性防水薄膜、柔性电极及包含于所述吸收层中的液体形成可变电解电容器,其中,所述柔性防水薄膜作为所述可变电解电容器的电介质,所述液体作为所述可变电解电容器的电解质,通过对所述可变电解电容器的电容值及其变化进行检测,可获知所述电子感湿吸收用品的潮湿状态。
其中,所述吸收层包括第一吸收体及混合在所述第一吸收体中的第二吸收体,所述第一吸收体用于吸收从所述透水编织物层进入的液体,并使得所述可变电解电容器的电容值增加,所述第二吸收体用于从所述第一吸收体吸收液体,使得所述第一吸收体中的液体含量下降及潮湿面积减小,从而令所述可变电解电容器的电容值下降。
其中,所述第二吸收体的吸湿能力比所述第一吸收体强,所述第一吸收体的吸湿速度比所述第二吸收体快,所述第一吸收体包括木浆、或者棉浆、或者蓬松布或者由柔软疏松材料形成的细微储水空间,所述第二吸收体包括颗粒状的高分子吸水树脂。
其中,在所述柔性防水薄膜与所述吸收层之间设置有亲水层,用于从所述吸收层吸收液体并维持所述液体覆盖所述柔性电极的表面积不变,以使所述可变电解电容器的电容值亦保持不变,所述亲水层包括亲水性物料层、亲水性薄膜、亲水性纤维以及亲水性涂层中的任一种或任意组合。
其中,所述柔性防水薄膜为柔性防水透气薄膜,在所述柔性防水透气薄膜与所述亲水层之间,与所述柔性电极相对应的位置上设置有防渗涂层,用于防止所述亲水层中包含的液体通过所述防水透气薄膜而渗漏,令所述柔性电极发生短路。
其中,所述柔性防水薄膜包括柔性保护层,覆盖于所述柔性电极之上,用于防止人接触所述柔性电极对所述可变电解电容器的电容值产生影响。
其中,所述柔性防水薄膜为聚乙烯透气膜;所述透水编织物层为无纺布或热风无纺布。
其中,所述电子感湿吸收用品为纸尿裤、纸尿片、纸尿垫及卫生巾中的任一种。
其中,所述柔性电极为采用碳性导电油墨于所述柔性防水薄膜上印刷而成的尿湿感应线。
其中,所述电子感湿吸收用品还包括尿湿检测装置,与所述尿湿感应线电气连接,用于对所述纸尿裤的尿湿状况进行检测,所述尿湿检测装置包括:
充放电单元,用于对设置在纸尿裤上的尿湿感应线进行周期性充放电操作;
模数转换单元,用于获取由所述周期性充放电而在所述尿湿感应线之间产生的与纸尿裤可变电容值相关的电压峰值数据;
处理器,用于对所述充放电单元及模数转换单元进行控制,并通过对所述电压峰值数据进行处理获得量化的尿湿状态信息。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
数据信息存储单元,用于储存所述电压峰值数据,并形成一条反映纸尿裤潮湿状态的曲线;
潮湿有效性确认单元,用于根据所述曲线从原始值或峰值下降的情况判断是否有一次潮湿发生;
潮湿状态输出单元,用于输出纸尿裤潮湿状态信息。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
恢复干爽确认单元,用于根据所述曲线从波谷值上升的情况判断纸尿裤是否已恢复干爽状态;
潮湿次数计算单元,用于根据所述潮湿有效性确认单元的输出统计潮湿发生的次数,当所述次数达到预设的触发值时,输出更换纸尿裤的信号;
潮湿时长计算单元,用于从所述曲线波谷开始计算时间,当所述时间超过预设的触发值而纸尿裤仍未恢复干爽状态时,输出更换纸尿裤的信号;
潮湿程度分析单元,用于将所述曲线下降的幅度判断纸尿裤潮湿的程度,当所述曲线下降的幅度小于预设的触发值时,输出更换纸尿裤的信号;
排放时长计算单元,用于从一次有效潮湿发生开始计时,至预设的时间触发值而所述曲线仍未形成波谷时,输出更换纸尿裤的信号。
其中,当所述曲线从原始值或峰值下降3%-30%时,所述潮湿有效性确认单元确认有一次潮湿发生。
其中,当所述曲线从波谷上升3%-30%时,所述恢复干爽确认单元确认纸尿裤已恢复干爽状态。
其中,预设的潮湿次数触发值范围为1次至10次,预设的潮湿时长触发值范围为1分钟至60分钟,预设的潮湿程度触发值范围为电压值处于原始值的10%至90%,预设的排放时间触发值范围为10秒至300秒。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
无线发射单元,用于将所述电压峰值数据通过无线方式进行发送。
其中,所述纸尿裤包括前腹贴,所述前腹贴包括魔术贴,用于粘贴所述尿湿检测装置,并且所述纸尿裤前腹部的尿湿感应线两侧分别设有切口,用于将所述尿湿感应线翻转,并与所述尿湿检测装置电气连接。
其中,所述纸尿裤包括前腹贴,所述前腹贴包括魔术贴,用于粘贴所述尿湿检测装置,并且所述纸尿裤前腹部的尿湿感应线位置包括一凸出部,用于被翻转后与所述尿湿检测装置电气连接。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
底壳,所述底壳设置有魔术贴,用于将所述尿湿检测装置粘贴固定于所述纸尿裤上;
面壳,与所述底壳共同形成一个密封体;
电子线路板,位于所述的密封体之中;
活动锁扣,用于与所述面壳共同作用将纸尿裤夹紧;
探针,其一端位于所述面壳及所述活动锁扣之间,当纸尿裤被夹紧时,所述探针与纸尿裤上的尿湿感应线电气连接,以获取纸尿裤提供的可变电容值信号,并将所述可变电容值信号传送至所述电子线路板。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
开壳凹槽,用于将所述面壳及所述底壳分离,以便进行电池更换操作。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
壳体密封圈,位于所述面壳与所述底壳之间,用于所述面壳与所述底壳之间的密封;
探针密封圈,位于所述探针与所述面壳之间,用于所述探针与所述面壳之间的密封。
其中,所述尿湿检测装置为扁平圆形结构,圆形的直径范围为15毫米至50毫米,厚度范围为5毫米至20毫米。
其中,所述尿湿检测装置还包括:
夹片检测单元,用于判断所述活动锁扣是否将纸尿裤夹紧,所述探针中至少有2支同时接触到同一条尿湿感应线时,所述夹片检测单元发出夹片信号并点亮其上的LED指示灯。
其中,所述尿湿检测装置还包括:睡姿检测单元,当所述尿湿检测装置被翻转时,发出趴睡信号。
其中,所述尿湿感应线横跨所述纸尿裤,所述尿湿感应线的宽度范围为3至15毫米,相邻尿湿感应线的间隔范围为3至15毫米。
本实用新型实施例的有益效果在于,通过在电子感湿吸收用品的柔性防水薄膜两侧分别设置柔性电极及用于吸湿的吸收层,使柔性防水薄膜、柔性电极及包含于吸收层中的液体形成可变电解电容器,只需对该可变电解电容器的电容值及其变化进行检测,便可获知电子感湿吸收用品的潮湿状态。此外,将尿湿检测装置设置于电子感湿吸收用品的一种应用——纸尿裤上,通过充放电单元对设置在纸尿裤上的尿湿感应线进行周期性充放电操作,获得与纸尿裤可变电容值相关的电压峰值数据,并形成反映纸尿裤潮湿状态的曲线,在所述曲线中包含有多种可供判别的信息,例如尿湿是否发生、发生了多长时间、尿液排放了多长时间、尿湿了几次、最大尿湿程度如何、是否已恢复干爽等,使得尿湿检测更多样化,检测信息更丰富。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在干爽状态时的剖面结构示意图。
图2为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在湿润状态时的剖面结构示意图。
图3为图2中A-A’向截面示意图。
图4为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在恢复干爽状态时的剖面结构示意图。
图5为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品包括亲水层的结构示意图。
图6为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品包括防渗涂层的结构示意图。
图7为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品影响可变电解电容器电容值的关键部分的结构示意图。
图8为本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品的可变电解电容器的等效结构示意图。
图9为本实用新型实施例中对电子感湿吸收用品实施电容检测的结构示意图。
图10为本实用新型实施例中对电子感湿吸收用品实施电容检测的电路示意图。
图11为本实用新型实施例中与电子感湿吸收用品电容值相关的电压曲线图。
图12为本实用新型实施例中对电子感湿纸尿裤实施尿湿检测、数据发送接收及状态显示的系统装置示意图。
图13为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的功能结构方框图。
图14为本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用示意图。
图15为本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图。
图16为本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图。
图17为本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图。
图18为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的外观正视图。
图19为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的外观后视图。
图20为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的外观左视图。
图21为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的应用示意图。
图22为本实用新型实施例中的尿湿检测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图,用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向和位置用语,例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等,仅是参考附图的方向或位置。因此,使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型,而非对本实用新型保护范围的限制。
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。请参照图1所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在干爽状态时的剖面结构示意图。图中电子感湿吸收用品10包括:
柔性防水薄膜11;
设置于所述柔性防水薄膜11一面上的至少两条柔性电极12;
透水编织物层18;
设置于所述柔性防水薄膜11另一面,并位于所述柔性防水薄膜11与所述透水编织物层18之间的吸收层15,用于吸收从所述透水编织物层18进入的液体;
所述柔性防水薄膜11、柔性电极12及包含于所述吸收层中的液体形成可变电解电容器,其中,所述柔性防水薄膜11作为所述可变电解电容器的电介质,所述液体作为所述可变电解电容器的电解质,通过对所述可变电解电容器的电容值及其变化进行检测,可获知所述电子感湿吸收用品10的潮湿状态。
具体地,电子感湿吸收用品10通常指一次性的纸尿裤或纸尿片,亦可适用于纸尿垫、卫生巾或其它一次性的卫生吸收制品。柔性防水薄膜11通常为PE(聚乙烯)膜,其具有防水透气功能,非常适合用来生产纸尿裤等吸收制品,其主要目的是防止液体的渗漏。在柔性防水薄膜11的一面设置至少两条柔性电极12,其通常采用碳性导电油墨在防水膜上印刷而成,亦可用铝箔在防水膜上复合而成,两者都具有柔性,不影响产品的柔软性及使用。为了防止人体或液体接触到电极造成电极短路,在柔性电极12上还覆盖(或复合)一柔性保护层13,通常用柔软疏松的无纺布或热风无纺布等材料来担当。
而在柔性防水薄膜11另一面的吸收层5,包括紧贴柔性防水薄膜11配置的第一吸收体16,其主要成分为粉末状或棉絮状的棉浆、木浆或纸浆等材料。第二吸收体17混合在第一吸收体16(棉浆、木浆或纸浆)之中,其主要成分为细小颗粒状的高分子吸水树脂(SAP)。位于吸收层15上方的透水编织物层18通常由具有柔软透水特性的无纺布、热风无纺布等来制作,吸收层15被夹在柔性防水薄膜11与透水编织物层18之间并由此得以固定成型。
下面请再参照图2所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在湿润状态时的剖面结构示意图。图中19为施加于电子感湿吸收用品10上的液体(包括水、尿、汗等人体或动物之分泌物、排泄物),所述液体19透过透水编织物层18进入电子感湿吸收用品10的吸湿层15,并首先被吸收层15的第一吸收体16所吸收。如果液量很少,则仅被上层的第一吸收体16所吸收(此时液体19被标示为191),但如果液量大一些的话,则液体会很快到达第一吸收体16的下层位置(此时液体19被标示为192),在液体192下方为柔性防水薄膜11,因有柔性防水薄膜11的阻挡,液体192不会再向下泄漏。由于液体192紧贴柔性电极12,可以与柔性电极12及柔性防水薄膜11共同形成一个广义上的可变电解电容器,其中柔性防水薄膜11作为所述可变电解电容器的绝缘电介质,液体192为包含有水分及电解质的电解液(例如包含有盐分的尿液),该可变电解电容器的电容量与第一吸收体16的液体含量有关,与柔性电极12对应的柔性防水薄膜11的潮湿面积更是直接相关,通过对柔性电极12两端的电容量监测,便可知道所述第一吸收体16中包含的液体含量或覆盖范围(或分布)信息,具体在下面图例中有进一步的描述。
下面请再参照图3所示,这是图2中A-A’向截面示意图。与前述图2不同之处在于,图3中可以看到有两个湿润区,分别为19A及19B。假设19A产生的电容量为Ca,19B产生的电容量为Cb,则电子感湿吸收用品10呈现的整体电容量为Ca + Cb,即是说,前述可变电解电容器的电容量与潮湿区域的多少及潮湿范围的大小成正比关系。
下面请再参照图4所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品在恢复干爽状态时的剖面结构示意图。在吸收层15中,第一吸收体16的吸湿速度比所述第二吸收体17快,从透水编织物层18进入的液体(以尿液为例)会首先被第一吸收体16所吸收。包含于第一吸收体16中的第二吸收体(SAP)17,其吸湿速度虽然比不上第一吸收体16,但其吸湿能力比第一吸收体16强,可吸收较自身体积大几百倍甚至上千倍的水并将水分锁定。由于SAP的存在令前述包含在第一吸收体16中的水分逐步转移至第二吸收体17之中并被锁定,从而令第一吸收体16中的水分减少。图4显示吸收层15上层的水分191已为第二吸收体17所吸收,而下层的水分192的含量也较之前大为减少了,原来呈细小颗粒状的SAP则因吸收了水分而膨胀变大了,电子感湿吸收用品10因SAP的作用而在整体上重新呈现干爽状态,这时可称电子感湿吸收用品10又恢复干爽了。与此同时,电子感湿吸收用品10在柔性电极12两端呈现的可变电解电容器的电容值较图2显著减小了。
第一吸收体16还可采用热风无纺布、蓬松布、短纤维等由特定材料/纤维构成的具有细微储水空间的吸收物料组成,所述微细空间具有一定的储水能力,从而实现对水分/液体的吸收。在这种情况下,所述细小颗粒状的高分子吸水树脂可分布于所述细微储水空间之内,可对所述空间中的水分作进行再吸收,从而令所述储水空间可从潮湿状态变为干爽状态。
下面请再参照图5所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品包括亲水性薄膜的结构示意图。在一些应用场合中,可能会希望吸收用品的潮湿状态具有记忆效应,即不管湿过的地方是否已恢复干爽,所述潮湿状态或潮湿程度都希望能够被记忆或保留下来,在这种情况下,可在柔性防水薄膜11与第一吸收体16之间增加一亲水层的方式来实现所述的功能。图5中14为所述亲水层,其具有较强的吸湿保水能力,用于从吸收层15吸收液体并维持所述液体覆盖柔性电极12的表面积不变,以使可变电解电容器的电容值亦保持不变。从图5可以看出,尽管亲水层14上方的第一吸收体16中包含的水分减少了,但亲水层14中包含的水分141基本上保持不变,从而令柔性电极12之间呈现的可变电解电容器的电容值基本上不变。从另一个角度来说,可认为亲水层14可增强潮湿记忆的效应,即可以减小可变电解电容器的电容值由大变小的变化。
反之,若需要减少所述潮湿记忆效应,或增强所述可变电解电容器的电容值由大变小的变化以便实现对电子感湿吸收用品10是否已恢复干爽的状态检测,可在柔性防水薄膜11与第一吸收体16之间增加一疏水层14。由于亲水层或疏水层的性能不同,可对第一吸收体16中的水分在柔性防水薄膜11表面的积聚情况会带来影响,从而影响到可变电解电容器的电容值的变化,并产生不同的电容值变化规律,由此可提供不同的参数特性,以适合不同检测功能用途。对于具有疏水层的电子感湿吸收用品,从透水编织物层18进入的液体,如果注入速度较快,吸收层15吸收不及的话,液体便会直达所述疏水层令疏水层浸润。由于疏水层紧贴柔性防水薄膜并对着柔性电极,其浸润会令所述电解电容的容值增加,对所述电容值的检测便可知道是否有较大量的液体进入情况的发生。由于疏水层的锁水能力较差,当吸收层15(特别是吸收层15中的第二吸收体17)发挥吸水效应后,疏水层上浸润的水分会被所述吸水层逐步吸收,令疏水层上的水分减少,从而令所述电解电容器的容值减小。
总的来说由于疏水层14的存在,令所述电解电容器从小到大,再从大到小的效应被放大了,其对应着电子感湿吸收用品10从干爽到湿润,再从湿润到干爽的变化。但如果进入吸收层15的液体总量太大,超越了吸收层15的吸收能力并令所述吸收层饱和的话,所述液体便会积聚在所述疏水层上。在这种情况下,所述电解电容器的容值增大之后就不再减小了,由此可以分析判断所述吸收层是否已经进入饱和状态。至于具有亲水层的电子感湿吸收用品10,电容值变化规律较接近单向增加,因为其从干变湿容易,而从湿变干则较难,对应的情况是电容值从小到大的变化明显,而从大变小的情况则较不明显。因此可以通过选择设置亲水层或疏水层来实现电容值变化规律的调节。在实际应用中,亲水层包括亲水性物料层、亲水性薄膜、亲水性纤维以及亲水性涂层中的任一种或任意组合,例如吸水性能较好的卫生纸、棉料或其它亲水性纤维/涂层。疏水层包括无纺布、热风无纺布以及蓬松布中的任一种或任意组合。
下面请再参照图6所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品包括防渗涂层的结构示意图。在实际应用中,柔性防水薄膜11会有一定的透气性,特别是婴儿纸尿裤吸收用品通常会采用防水透气的聚乙烯薄膜(PE膜)来作柔性防水薄膜,这种薄膜既可防水又具有一定的透气性,穿着起来会比较舒适一些。具有透气性能的柔性防水薄膜11虽然不会有液体流出,但渗透出来的水汽则可能会令印刷在柔性防水薄膜11上的柔性电极12短路,这会影响两个电极之间的电容值。为了防止液体渗漏将柔性电极12短路,在图6中,在与电极12对应的柔性防水薄膜11的另一面上,包括有一防渗涂层11A,这个防渗涂层可采用防水油墨印刷在相应的位置上,可阻止亲水层14上的水汽穿过柔性防水薄膜11而令柔性电极12之间发生短路。防水油墨包括凹版表印油墨,在油墨中可包含一些防水剂,例如氟碳树脂、氟碳高分子聚合物等,令防水效果更佳。
下面请再参照图7所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品影响电容器电容值的关键部分的结构示意图。图中121、122为左右两个电极(均属于电极12),111、112为紧贴电极121、122的柔性防水薄膜,141/192为紧贴柔性防水薄膜11并靠近电极121、122处的液体,这三个部分形成了前述的广义上的一个可变电解电容器,其中121、122作为电解电容器的电极,柔性防水薄膜111、112作为可变电解电容器的绝缘电介质,141/192(例如包含有盐分的尿液)作为可变电解电容器的电解液,可变电解电容器的电容值和电解液141/192与柔性防水薄膜111/112的接触面积相关,通过对柔性电极12两端的电容量监测,便可知道所述第一吸收体16/亲水层14中包含的液体含量/覆盖面积相关的信息,并且第一吸收体16中的液体变化情况可动态地反映在可变电解电容器的电容值变化之中,通过对可变电解电容器的电容值检测变可获得量化的潮湿状态。
下面请再参照图8所示,这是本实用新型实施例一种电子感湿吸收用品的可变电解电容器的等效结构示意图。图中121、122为柔性电极12构成的可变电解电容器的正负极,111、112为紧贴柔性电极121、122、由柔性防水薄膜11构成的电介质(相当于传统电解电容器的金属氧化物薄膜),141、192为粘覆盖于柔性防水薄膜121、122上的电解液(例如包含盐分的尿液)。如果在柔性电极121上施加一个正电压,在柔性电极122上施加一个负电压,便会在121、122上分别产生正、负电荷,这些正负电荷会吸引电解液141/192中极性相反的离子在柔性防水薄膜111/112的另一面上积聚,从而产生一个与传统电解电容相似的电容效应,并形成两个等效串联的电解电容C1及C2。在C1中柔性电极121为正极,电解液141/192为负极,这与传统电解电容器是一样的。而在C2中电解液141/192为正极,柔性电极122为负极,这与传统的电解电容其的电解液为负极的情况有所不同。但若反过来于柔性电极122上施加正电压,柔性电极121上施加负电压,则情况又会反过来,C2的情况和传统电解电容器一致,而C1与传统电解电容器有一定区别。
电解电容器的核心是用电解质/电解液来做电容器的电极,传统电解电容器的电解液为负极,是因为其作为电介质的金属氧化膜具有单向导电性所致,如果反过来施加电压会造成比较严重的漏电现象。若所述电介质没有单向导电性的话,则所述电解液既可做电容器的负极,亦可做电容器的正极,这样电解电容器就可不分极性了。本实用新型实施例的可变电解电容器便是这样一种情况,其不管施加正电压还是负电压,都不会产生漏电现象,并且所述电容量也是一样的。本实用新型实施例中的可变电解电容器,可以视为对传统电解电容器的一个发展和补充,由此可将本实用新型的可变电解电容器称为广义上的电解电容器。
下面请再参照图9所示,这是本实用新型实施例中对电子感湿吸收用品实施电容检测的结构示意图。为了监测电子感湿吸收用品10中的使用情况、液体吸收情况及吸收能力变化情况,在图9中包括有一个电容检测装置20,所述电容检测装置与所述电子感湿吸收用品10的两条柔性电极12相连接,可实时监测所述柔性电极12两端的电容值变化情况,并从所述电容值变化中了解液体从透水编织物层18进入,然后被第一吸收体16吸收,再由第二吸收体17将水分吸收锁定,令电子感湿吸收用品10先从干到湿,然后再由湿到干的过程。对于增加了亲水层的电子感湿吸收用品,则主要用于监测潮湿情况的发生,潮湿程度/面积/范围的大小等情况。
下面请再参照图10所示,这是本实用新型实施例中电子感湿吸收用品的电容检测电路示意图。图中电容检测装置20通过柔性电极121、122与电子感湿吸收用品10相连。在电子感湿吸收用品10中包括有一个可变电容21(C,为前述C1与C2串联之后的等效电容),所述电容C主要由柔性电极12、柔性防水薄膜11及第一吸收体16/亲水性薄膜14中的(电解液)所组成。第一吸收体16/亲水性薄膜14中的液体含量越多,所述液体与柔性电极对应的面积越大,其呈现的电容器电容值就越大,通过对电容C的检测及对其电容值变化的情况分析,便可知道电子感湿吸收用品10的使用情况,以及其吸收能力是否已接近饱和的情况。
在电容检测装置20中包含有充电单元23(电流源I),放电单元24(电子开关K),电压检测单元25,上述三个单元通过柔性电极12(包括121、122)可实现对电子感湿吸收用品10的电容C进行周期性充放电及电压测量操作,从而可实现对电容C的电容值检测。假设充电电流为I,充电时间为T,充电前电容C两端的电压为0,则有计算公式如下:
C = Q/V = I×T/V,即:V = I×T/C
从上述公式中可以看到,在充电过程中,柔性电极12两端的电压会随时间而增加,当时间到达T(即充电结束时间)时,电压值最大(为V),这个电压V被称为一次充电周期的峰值电压。所述峰值电压V的数值与电子感湿吸收用品10中的电容值C成反比,电子感湿吸收用品10中液体(电解液)141/192越多,潮湿面积越大,电容C的电容值就越大,而通过计算公式V = I×T/C获得的电压值V就越低。由此通过对电压V的检测,便可知道电容值C的大小,从而知道电子感湿吸收用品10的潮湿程度/面积如何。
当充电至V并读取了V的数值之后,电路中的放电单元24(K)被接通,其可将电极121、122短路,电容C通过电子开关K放电至电压为0,然后等待下一个充电周期的开始,然后K再断开,充电单元23再充电,由此获得下一个充电峰值电压V。通过所述周期性的充放电操作,可以获得一系列随时间变化的峰值电压V数据信息。在实际应用中,可以一秒钟进行一次充放电操作,即一秒钟检测一次吸收用品10在电极12两端呈现的电容值,从而实现一秒钟一次的吸收用品的潮湿情况监测。
下面请再参照图11所示,这是本实用新型实施例中与电子感湿吸收用品电容值成反比的电压曲线图。图中坐标的横轴为时间t,纵轴为电压v,由图10所述周期性充放电而产生的一系列电压峰值V数据组成。假设电子感湿吸收用品10为纸尿裤产品,其在原始状态(T0)时的峰值电压为V0,对应着原始干爽状态,其电压值在整个曲线中是最高的,代表纸尿裤对应的电容值C最小(电解电容值基本上为0,柔性电极12两端在无电解液情况下会呈现一个很小的可忽略不计的介质电容值)。当有尿湿情况发生(例如尿尿时),开始呈现出电解电容效应,电容C的容值开始变大,而其对应的电压值V则开始变小。以原始值V0为参考点,当在某个时间点(T1)上电压下降至某个数值(例如V1,假设为V0的70%-97%,即从原始值V0下降了3%-30%)时,可认为电子感湿吸收用品10已被尿湿了,或称为其湿润状态被确认了。
尿尿的过程首先会表现在第一吸收体16中尿液含量的增加,而尿尿停止后,所述第一吸收体16中的水分会因为第二吸收体17的强水分吸收能力而逐步转移到其SAP之中并被有效锁定,从而令所述第一吸收体16中的水分下降,并令其对应的电容值C变小,最终令所述电容检测装置20在柔性电极12两端产生的周期性充放电峰值电压V的增加,并在所述曲线中形成一个波谷。假设在T2时间点上的电压为波谷值V2,在T3时间点上的电压值为V3,并且V3较V2大一定的数值(例如大3%-30%,即V3为V2的103%-130%),这时可认为在波谷时间点T2上尿尿的过程已经停止了,并在T3时间点上电子感湿吸收用品10已恢复相对干爽的状态了,或者说所述第二吸收体17的吸收能力尚未达到饱和状态,还有能力在随后吸收更多的水分。
随着时间的推移,所述第一吸收体16中的水分进一步下降,曲线在T3之后还会继续上升,至T4时间点上达到另一个波峰值V4,所述峰值电压V4较原始峰值V0为低,因为所述吸收用品曾被尿湿,无法回到最初的干爽状态了。如果在这个时候使用者再次尿尿,则所述曲线会再次下降,当下降到T5时间点,其电压值V5较峰值V4下降3%-30%(即V5为V4的70%-97%),又可再次认为电子感湿吸收用品10再次被尿湿,即一次新的湿润情况被再次确认。如此反复,在T6/V6达到另一个波谷,在T7/V7再次恢复干爽,在T8/V8再达到另一个波峰,在T9/V9再次确认一次尿湿发生,在T10/V10再次达到波谷。与前述不同的是,在T10之后,所述曲线不再上升了,这说明所述的第二吸收体17已经饱和,这时电子感湿吸收用品10就一定要更换了。
在实际应用中,电子感湿吸收用品是否需要更换有多种不同的判别标准,代表不同的潮湿状态。在所述曲线中包含有多种可供判别的信息,具体包括尿湿是否发生、发生了多长时间、尿尿(液体排放)了多长时间、尿湿了几次、最大尿湿程度如何、是否已恢复干爽、所述液体吸收体是否已达到饱和状态等等,具体将在下面的图例中会有进一步的描述。
下面请再参照图12所示,这是本实用新型实施例对一次性可变电容式电子感湿纸尿裤实施尿湿检测、数据发送接收及状态显示的系统装置示意图。图中的吸收用品10为一次性的纸尿裤,在纸尿裤10上包括有两条尿湿感应线(感应线电极)121及122,可感应纸尿裤10的尿湿情况,图中19为纸尿裤10被尿湿的范围/区域。所述尿湿感应线连接到电容检测装置20上,所述电容检测装置20在这里亦可称为尿湿检测装置、尿湿感应器或传感器装置,在尿湿检测装置20中包括有一个无线发射器/单元(例如低功率无线、蓝牙收发器、Wi-Fi收发器等),可将尿湿相关的数据信号通过无线信号22发送到智能手机(或无线接收器及状态指示器)30上,所述手机将所述数据信号进行加工处理,并提炼出包含在数据中的尿湿信息,包括尿湿是否发生、发生了多长时间、尿尿了多长时间、尿湿了几次、最大尿湿程度如何、是否已恢复干爽、吸湿层/吸收体是否已达到饱和状态等信息,并在手机(或无线接收器及状态指示器)上显示相关信息,及在适当的时候发出更换吸所述纸尿裤/吸收用品的信号。
下面请再参照图13所示,这是本实用新型实施例中的尿湿检测装置的功能结构方框图。图中包括电子感湿吸收用品10(例如电子感湿纸尿裤),在电子感湿吸收用品10中包括一个主要由柔性电极12、柔性防水薄膜11及第一吸收体16或亲水层14中的液体(电解液)构成的可变电容C,该可变电容C通过柔性电极12连接至尿湿检测装置20,所述尿湿检测装置20包括充放电单元26、数模转换单元27及处理器28,所述处理器28控制所述充放电单元26实现对所述电容C进行周期性的充放电操作,并通过所述数模转换单元27获取因充电而产生的电压峰值数据。进一步地,所述尿湿检测装置20还包括有一个潮湿状态输出单元29,可将与所述吸收用品10潮湿状态(例如尿湿状态)相关的数据信息通过无线方式进行输出。
所述通过潮湿状态输出单元29发出的无线信号被无线接收器及状态指示器30中的无线接收单元31所接收,并将相关的数据存储到数据信息存储单元32之中,由此可将所述一系列数据信息组成一条与所述电子感湿吸收用品10潮湿状态相关的电压曲线。
为了对所述曲线进行分析判断以获取相关状态信息,在图13中还包括有潮湿有效性确认单元33及恢复干爽确认单元34,所述潮湿有效性确认单元33包括有一个预设的潮湿确认电压触发值,当所述曲线从原始值或某个峰值下降到预设的触发值(例如下降了3%-30%)时,便可确认吸收用品10已被尿湿了,或一次潮湿状态被确认;而在所述恢复干爽确认单元34中则包括有一个预设的恢复干爽电压触发值,当所述曲线从波谷上升至预设的触发值(例如上升了3%-30%),所述吸收用品的干爽状态便可被确认了。
进一步地,在无线接收器及状态指示器30中还包括潮湿次数计算单元35及潮湿次数触发值存储单元36,可计算所述吸收用品发生潮湿的次数(尿湿次数,例如在图11所述的曲线中,可确认T1、T5、T9三次尿湿发生),当潮湿次数达到预设的触发值(例如1次至10次)时,通过状态显示单元38发出更换吸收用品10的信号。
进一步地,在无线接收器及状态指示器30中还包括潮湿时长计算单元41及等待恢复干爽最长时间触发值存储单元42,从一次潮湿状态被确认(例如图11中的T9)开始计时,如果等到某个预设的时间触发值(即等待恢复干爽最长时间触发值,例如1分钟至60分钟,在图11中是从T9至T11)而所述吸收用品10仍未恢复干爽状态的话,便可认为所述吸收用品10已达到饱和状态,可通过状态显示单元38发出更换吸收用品10的信号。
进一步地,在无线接收器及状态指示器30中还包括潮湿程度分析单元43及最小电压触发值存储单元44,当曲线从原始值下降到所述最小电压触发值(例如原始值的10%至90%;比如图11中的V10)时,认为所述吸收用品10已达到最大潮湿程度,可通过状态显示单元38发出更换吸收用品10的信号。
进一步地,在无线接收器及状态指示器30中还包括液体排放时长计算单元45及液体排放最长时间触发值存储单元46,从一次潮湿发生被确认开始计时,至到达所述触发值的时间(例如10秒至300秒)而所述曲线仍未形成有效谷值时,可以认为液体排放时间过长(即尿尿的时间过长),这会造成所述吸收用品进入饱和状态,此时可通过状态显示单元38发出更换吸收用品10的信号。
在无线接收器及状态指示器30中还包括一个处理器48,可包含、控制无线接收器及状态指示器30中相关功能模块,并通过软硬件结合的方式实现所述相关的功能。在实际应用中,所述无线接收器及状态指示器30还可以采用智能手机结合应用程式App的方式来实现,即所述数据信息存储单元、潮湿有效性确认单元、恢复干爽确认单元、潮湿次数计算单元、潮湿次数触发值存储单元、潮湿时长计算单元、等待恢复干爽最长时间触发值存储单元、潮湿程度分析单元、最小电压触发值存储单元、液体排放时长计算单元、液体排放最长时间触发值存储单元等均设置在所述手机30之内。在这种情况下,所述潮湿状态输出单元29中将包含有可以与所述手机实施通信的蓝牙收发器或Wi-Fi收发器等装置。
下面请再参照图14所示,这是本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用示意图。纸尿裤10为前述电子感湿吸收用品10的一个具体应用,在纸尿裤10上设置有用导电油墨印刷而形成的两条柔性电极12,柔性电极在这里又称为尿湿感应线或感应线电极,尿湿感应线12从纸尿裤10前腹部开始至纸尿裤10的后腰部分结束,横跨整条纸尿裤10,所以在纸尿裤10前后不同位置上发生的尿湿都能被感应得到。在纸尿裤10的前腹部位置上包括一前腹贴102,前腹贴12通常用魔术贴材料来构成,以方便粘贴及拉紧纸尿裤10的腰围。
在本实用新型实施例中,前腹贴102还用于粘贴实施电容检测的尿湿检测装置200,可对纸尿裤10的尿湿状态进行实时监测。在尿湿检测装置200中,包括有一个活动锁扣202,可将纸尿裤包括尿湿感应线12的一部分夹住,并与所述感应线电极12实时电气连接,以检测所述由纸尿裤电极12、防水薄膜及尿液(电解质)组成的广义的电解电容器的容值,并通过容值变化知道动态的尿湿状态,从而实现量化的尿湿检测功能。为了方便尿湿感应器200夹住纸尿裤的尿湿感应线12上,在纸尿裤10前腹处的尿湿感应线12的两则,包括有两道切口105,由于切口105的存在,可方便将切口中间部分的尿湿感应线12翻转,并与所述尿湿检测装置200实施电气连接,从而实现所述的电子感湿功能。
下面请再参照图15所示,这是本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图,是对前述图14的进一步的描述。在图15中,可以看到纸尿裤10前腹部位置上的尿湿感应线12因为有所述切口105的存在而可以翻转并被尿湿检测装置的活动锁扣202夹紧,然后可以与尿湿检测装置200实施电气连接,从而实现所述的电子感湿功能。
下面请再参照图16所示,这是本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图,是对前述图14所述的电子感湿纸尿裤10的一种变化和创新。与图14中的纸尿裤包括有两道方便尿湿感应线12翻转的切口105的结构不同,图16中的纸尿裤在前腹部感应线位置包括有一凸出部分108,以方便将所述凸出部分108翻转,并与所述尿湿检测装置200实施电气连接,从而实现所述电子感湿功能。
下面请再参照图17所示,这是本实用新型实施例中一种电子感湿纸尿裤的外观结构及应用又一示意图,是对前述图16的进一步的描述。在图17中,可以看到纸尿裤10前腹部位置上的尿湿感应线12因为前述凸出部分108的存在而可以翻转过来,并被尿湿检测装置的活动锁扣202夹紧,然后可以与所述尿湿检测装置实施电气连接,从而实现所述的电子感湿功能。
下面请再参照图18所示,这是本实用新型实施例一种尿湿检测装置的外观正视图。图中200为尿湿检测装置,图中包括面壳201,活动所锁扣202,所述活动锁扣可打开并将所述纸尿裤的尿湿感应线夹紧,这些功能在前述图14-17中都有相应的描述。
下面请再参照图19所示,这是本实用新型实施例中的尿湿检测装置的外观后视图。图中200为尿湿检测装置,在后视图中可以看到底壳203,在底壳203上包括的魔术贴204,可将尿湿检测装置200粘贴固定在纸尿裤10的前腹贴/魔术贴102上,以方便对所述纸尿裤10实施尿湿检测。在图中还可以看到包括开壳结构205,通过205可将面壳201与底壳203分离/打开,以方便更换放置在底壳下面的纽扣电池。
下面请再参照图20所示,这是本实用新型实施例中的尿湿检测装置的外观左视图。图中200为尿湿检测装置,在左视图中可以看到面壳201、底壳203,面壳和底壳合在一起形成一个密封体,在所述密封体的密封空间内包括有电子线路板,以便实施包括电容检测、尿湿检测在内的相关功能,前述图10涉及的电容检测装置20所包含的充电单元23(电流源I),放电单元24(电子开关K),电压检测单元25,以及图13中尿湿检测装置20包含的充放电单元26、数模转换单元27、处理器28及潮湿状态输出单元(包括无线发射器/单元、蓝牙收发器、Wi-Fi收发器)等部分均可设置在所述电子线路板上,以实现相关的电容/尿湿检测、数据处理、信号分析以及信号发送输出等功能。
在实际应用中,会采用纽扣电池对线路板上的相关电子元器件/单元/装置进行供电,并且还有将所述面壳与底壳打开的需要,以便用户可更换里面的电池。为了能将所述面壳与底壳打开,在图中还包括有开壳结构205,所述开壳结构205的关键是有一个开壳凹槽,通过所述凹槽可施加作用力将所述面壳及底壳打开/分离,以方便用户的电池更换操作。
图20中还包括依附在面壳201上的活动锁扣202,活动锁扣202的一端包括有转轴206,所述转轴将面壳201及活动锁扣202连结在一起,并可令所述锁扣的另一端打开最少90度,令所述纸尿裤的尿湿感应线可以方便地夹在所述面壳201与活动锁扣202之间并锁定。
下面请再参照图21所示,这是本实用新型实施例中的尿湿检测装置的应用示意图。图中201为面壳,202为以转轴206为中心打开90度后的活动锁扣。在活动锁扣202上包括有凸位207,以及在面壳201上包括有与所述凸位207相对应的凹槽208,当锁扣202关闭时,凸位207与凹槽208相互配合将活动锁扣锁定。
将活动锁扣202打开后,可以看到设置在面壳上的4支探针211、212、213及214,所述探针主要用于与尿湿感应线12(包括121、122)实施电气连接。在本实施例中采用4支探针而非2支探针与所述尿湿感应线连接,主要是为了实现夹片检测功能,即检测判断所述活动锁扣是否已将纸尿裤/纸尿片夹紧,并且所述探针是否已和尿湿感应线有效接触。在所述探针中,最少有2支用于所述的夹片检测,当所述2支探针同时接触到同一条尿湿感应线时(例如211、212同时接触到121,或213、214同时接触到122),连接在所述探针另一端的于所述电子线路上的夹片检测单元便会检测到相关的状态并发出夹片信号,并将相关的LED指示灯点亮,以提供一个夹片状态的指示。
在实际应用中,尿湿检测装置200会采用密封圈的防水设计,所述密封圈包括壳体密封圈,其位于所述面壳与底壳之间,实现所述面壳及底壳间之密封功能;以及探针密封圈,位于所述探针与面壳之间,实现所述探针与面壳间之密封功能。由于具有防水设计,令所述感应器装置可方便进行清洗及消毒。
由于尿湿检测装置200是贴在纸尿裤前腹贴部位上应用的,在实际应用中还可以在尿湿检测装置200的电子线路板中增加一个睡姿检测单元来实现纸尿裤使用者(例如婴儿)的睡姿检测。婴儿睡姿检测在实际应用中是很有价值的,因为研究表明,婴儿猝死综合征(SIDS)与婴儿的趴睡情况是有关的,欧美国家从二十世纪末开始便倡导减少婴儿(特别是0-6个月的婴儿)趴睡,以减少婴儿猝死综合征的发生。
在实际应用中,可用重力加速度传感器(G-Sensor)来组成所述的睡姿检测单元。当婴儿仰卧时,尿湿检测装置将会面壳朝上,重力加速度传感器Z面的轴心随之向上,会输出轴心向上的信号;而当婴儿趴睡时,尿湿检测装置将会面壳朝下,重力加速度传感器Z面的轴心随之向下,会输出轴心向下的信号,由此可识别婴儿的睡姿,并发出相关的提示/报警信号。
此外,本实用新型实施例还可以将更多与纸尿裤10尿湿检测相关的功能放置在尿湿检测装置20之中,或与无线接收器及状态指示器30整合形成一个功能更为完整的装置,令尿湿检测装置20中包括前述图13中所述的数据信息存储单元、潮湿有效性确认单元、恢复干爽确认单元、潮湿次数计算单元、潮湿次数触发值存储单元、潮湿时长计算单元、等待恢复干爽最长时间触发值存储单元、潮湿程度分析单元、最小电压触发值存储单元、液体排放时长计算单元及液体排放最长时间触发值存储单元等,从而可实现从信号采集到信号处理,再到状态输出显示的全过程,具体请参照图22所示。
本实用新型实施例的有益效果在于,通过在电子感湿吸收用品的柔性防水薄膜两侧分别设置柔性电极及用于吸湿的吸收层,使柔性防水薄膜、柔性电极及包含于吸收层中的液体形成可变电解电容器,只需对该可变电解电容器的电容值及其变化进行检测,便可获知电子感湿吸收用品的潮湿状态。此外,将尿湿检测装置设置于电子感湿吸收用品的一种应用——纸尿裤上,通过充放电单元对设置在纸尿裤上的尿湿感应线进行周期性充放电操作,获得与纸尿裤可变电容值相关的电压峰值数据,并形成反映纸尿裤潮湿状态的曲线,在所述曲线中包含有多种可供判别的信息,例如尿湿是否发生、发生了多长时间、尿液排放了多长时间、尿湿了几次、最大尿湿程度如何、是否已恢复干爽等,使得尿湿检测更多样化,检测信息更丰富。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。