水分含量的多频率检测与估计的制作方法

水分含量的多频率检测与估计
1.相关申请交叉引用
2.本技术要求于2021年2月11日提交的发明名称为“水分含量的多频率检测与估计”的申请号为63/148,440的美国临时专利申请的优先权。该美国临时专利申请的全部内容通过引用结合在本技术中，用于所有目的。
3.关于联邦政府资助的研究或开发的声明
4.不适用。
5.联合研究协议各方的名称
6.不适用。
7.在紧凑型光盘上或通过办公室电子文件系统(efs-web)以文本文件形式提交的材料的引用纳入
8.不适用。
9.关于发明人或共同发明人先前披露的声明
10.不适用。


背景技术：
技术领域
11.本公开涉及如尿布等吸收性物品中的水分含量的检测和估计。
12.相关技术描述
13.一次性吸收性物品，如一次性尿布，是一种能够接收并存留身体渗出物或排泄物，以防止污染衣服或外部环境的产品。例如，使用一次性尿布，使用者可以在不使用马桶的情况下排尿或排便。除了尿布，还有着许多其他类型的一次性吸收性物品，诸如垫片、失禁垫、贴身裤、带式护垫、内裤衬垫、一体式护垫、拉起式失禁裤、训练裤、防护内裤、月经巾和失禁防护品等。应当理解，上述列举的一次性吸收性物品并不是穷尽的，并且这些和其他吸收性物品都可以与本公开一起使用，并且属于本公开的范围。还应理解，在本说明书中对任何一种此类制品(如“尿布”)的提及，应视被视为对任何和所有其他合适的吸收性物品的提及，包括失禁服装、垫片等。
14.为了防止污染衣服或外部环境，一次性吸收性物品具有能够接收并存留身体渗出物或排泄物的吸收芯和基本上不渗透液体的层。一般来说，一次性吸收性产品由多层结构组成，使得身体渗出物或排泄物能够分布和转移至吸收芯中并被保留在其中。在日常使用中，一次性吸收性物品可以使用直到吸收芯被例如身体渗出物或排泄物饱和。当吸收芯饱和时，一次性吸收性物品需要被取下、处理掉，并用清洁干燥的制品代替。
15.如果没有对吸收性物品的水分含量进行检测和估计的解决方案，穿戴该吸收性物品的使用者可能会长时间处于自己的尿液和粪便中，带来诸多健康问题。
16.因此，需要一种用于吸收性物品的水分含量检测和估计的方案。
17.本公开解决了该缺点以及现有技术中其他缺点。


技术实现要素：

18.本公开提供了使用多频率在吸收性物品中检测和估计水分含量的实施方式。
19.在本公开的一个实施方式中，提供了一种使用多频率在吸收性物品中检测和估计水分含量的方法，包括：通过电容耦合，将多个频率的驱动信号施加到吸收性物品中的驱动电极上；通过电容耦合，从吸收性物品中的感测电极上感测多个频率的感测信号；利用多个频率中的一个频率的感测信号，检测吸收性物品中的第一次湿润事件；以及利用多个频率中的另一个频率的感测信号，检测吸收性物品的饱和度。
20.本部分旨在简要概述本公开中描述的部分主题内容。因此，应当理解，上述描述的特征只是示例，不应被解释为以任何方式限制或影响本公开中所述主题内容的范围或精神。本公开所述主题内容的其他特征、方面和优点将从以下详细描述、附图和权利要求中得到体现。
附图说明
21.本公开中描述的各种优选实施例，当参照附图并阅读以下详细描述时，能够被本领域的技术人员理解。图中的组件不一定按比例绘制，且在一个图中用于标识元件的任何参考数字将在所有图中代表相同的元件。附图简述如下：
22.图1示出了根据本公开的一种实施方式的一个示例性的一次性吸收性物品的分解透视图。
23.图2示出了根据本公开的一种实施方式的一个示例性的一次性吸收性物品，其在基本完全不透液层的顶侧设置有四条间隔的导线。
24.图3示出了根据本公开一种实施方式的一个示例性荚式容器，所述荚式容器可与图2中所示的示例性一次性吸收性物品一起使用，用于检测和估计吸收性物品的水分含量。
25.图4示出了根据本公开的一种实施方式的一个示例性驱动信号sd的振幅-时间曲线图。
26.图5示出了根据本公开的一种实施方式的各种频率的感测信号ss的振幅-时间曲线图g。
27.尽管本公开所述的特征容易受到各种修改和替代形式的影响，但其具体实施例在附图中以示例的方式示出，并在本公开中详细描述。然而，应当理解，附图及其详细描述并不旨在限制所公开的特定形式，相反，其意图是覆盖落入由所附权利要求限定的主题内容的精神和范围内的所有修改、等同和替代的方案。
具体实施方式
28.图1示出了一个示例性的一次性吸收性物品的分解透视图。如图所示，一次性吸收性物品100主要由夹在透液层120和基本不透液层160之间的吸收芯140组成。
29.如图1所示的示例性尿布，一次性吸收性物品100具有基本不透液层160，该层被配置为防止被吸收和保留在吸收芯140中的身体渗出物或排泄物湿润与一次性吸收性物品100接触的物品，例如床单和内衣。在层160的顶部设置有由超吸收材料制成的吸收芯140。在吸收芯140的顶部是透液层120，该层在一次性吸收性物品组装状态下与层160连接，并且在使用时贴近使用者的皮肤。还可以包括附加结构特征，例如附加层、弹性构件和用于将物
品固定在适当位置的紧固装置，例如带片紧固件。
30.透液层120被配置为可被身体渗出物和排泄物沿一定方向穿透到吸收芯140上，使其能够被下面的吸收芯140吸收和保留。应当理解，层120可以由各种液体渗透材料制成，例如无纺布。
31.作为非限制性示例，吸收芯140由亲水性超吸收聚合物(hydrophilic superabsorbent polymers，sap)和纤维材料制成。这种聚合物就像微小的海绵，可以保留自身重量数倍的液体。
32.基本不透液层160由基本不透液体的材料制成。例如，所述基本不透液层160可以由塑料薄膜制成，尽管也可以使用其他不透液体的材料。如上所述，所述基本不透液层160被配置为防止被吸收和保留在吸收芯中的身体渗出物或排泄物湿润与尿布接触的物品，例如床单和内衣。
33.如图1所示的示例性尿布，层120和层160是共同延伸的，并且通常在长度和/或宽度上具有比吸收芯140更大的尺寸。
34.在本公开的一个实施方式中，为了进行水分含量的检测和估计，尤其是检测一次性吸收性物品中，特别是在其吸收芯中的身体渗出物或排泄物的存在和/或量，在基本不透液层的顶层(即面向吸收芯的一侧)沿一次性吸收性物品的长度设置有多个(例如至少两个)间隔开的导线作为电极。在图2中，示出了一个示例性的一次性吸收性物品100’，其在基本不透液层160’的顶侧上设置有四个间隔开的导线180’。间隔开的导线180’在一次性吸收性物品100’中与荚式容器200(将在下文中参考图3进行描述)协同工作，用于检测和估计吸收性物品100’中的水分含量。
35.如图3所示，一个示例性的荚式容器200主要由两个半体220和240组成，这两个半体通过枢轴连接件260枢接。两个半体220和240中的至少一个在其内侧(即面向另一半体的一侧)设有多个(例如至少两个)触点280或280’。作为一个非限制性示例，两个半体220和240在其各自的内侧各具有多个触点280或280’，如图3所示。在图3所示的示例中，两个半体220和240上分别设有四个触点280和280’(与图2中所示的导线180’的数量相同)。
36.在操作期间，如图3所示的荚式容器200被夹在一次性吸收性物品(如图2所示的100’)的1其中一个腰端边缘处，并通过荚式容器200上的触点280和/或280’与导线(如图2中的180’)耦合。在使用时，被吸收并保留在吸收性物品的吸收芯(如图2中的140’)中的身体渗出物或排泄物会使至少两个间隔开的电极(导线，如图2中的180’)相互连接，因此，荚式容器200可以通过向至少一个电极(驱动电极)施加一个驱动信号，并从至少另一个电极(感测电极)感测一个感测信号来检测一次性吸收性物品(例如图2中的100’)中的渗出物或排泄物的存在和/或量。
37.如上所述，在一次性吸收性物品中，间隔开的导线可以设置在任何一层上，只要在这一层上，至少有两条间隔开的导电线在被吸收并被保留在一次性吸收物品中的身体渗出物或排泄物的帮助下彼此连接，转而又使得能够检测到一次性吸收性物品中的渗出物或排泄物的存在和/或数量。
38.应当注意，荚式容器200，特别是其触点280和280’，由于一次性吸收性物品的更外层材料或层的存在，例如与导线相比，更远离吸收芯的材料或层，如基本不透液层(例如图2中的160’)和/或透液层(例如图2中的120’)，而不能与一次性吸收性物品(例如图2中的
100’)上的电极(导线，例如图2中的180’)进行物理接触。也就是说，在使用时，荚式容器200通过将其触点280和280’与导线(例如图2中的180’)对准并将他们放置在近距离内，而与电极(导线，例如图2中的180’)形成电容耦合。
39.如上所述，在本公开的一个实施方式中，一种吸收性物品(如尿布)具有至少两个电极，即至少一个驱动电极和至少一个感测电极。此外，还设置有一个荚式容器，用以与这些吸收性物品中的电极形成电容接触，也就是说，荚式容器触及到电极但不与电极进行物理接触。
40.在本公开的一个实施方式中，为了检测和估计水分含量，在吸收性物品中向一个驱动电极施加一个驱动信号，作为响应，从吸收性物品中的一个感测电极处感测出一个感测信号。应当理解，驱动信号不能是一个直流(dc)信号，因为存在电容耦合。
41.在一个吸收性物品中的第一次湿润事件中，一个低频(例如，约10khz)的感测信号的振幅出现了一个显著上升(例如，一个急剧的跳跃或一个逐渐上升的斜坡)，但是即使在第一次湿润事件之前或之后，即便后来在吸收性物品中发生了更多的湿润事件，这个感测信号也不会发生太大的变化。
42.进一步的，高频的感测信号，例如范围在70khz～500khz之间，随着在吸收性物品中发生的越来越多的湿润事件，其振幅逐渐增加。
43.基于上述内容，在本公开的一个实施方式中，可以使用多频率来检测和估计吸收性物品的水分含量。
44.特别是，在本公开的一个实施方式中，要施加到吸收性物品的驱动电极上的驱动信号可以是一个周期信号，该信号在一个周期内以相同的幅度在一系列频率f1、f2、
…
、fm上扫描，例如5khz、10khz、
…
、3mhz。例如，在一个周期中，驱动信号sd是正弦波信号，其在从f1到fm的频率范围内扫描，如从5khz到3mhz，每个频率具有相同的振幅并持续相同的时间间隔，如10ms。特别是，作为示例，在一个周期中，驱动信号100从0ms到10ms内为一个5khz的正弦波信号，然后从10ms到20ms内为一个10khz的正弦波信号，再然后从20ms到30ms内为一个15khz的正弦波信号
…
，最后从1.99s到2s内为一个3mhz正弦波信号，然后周期性地重复。应当理解，在不同频率之间可能存在没有信号的时间间隔。例如，作为示例，驱动信号从0ms到10ms内可以是一个5khz的正弦波信号，然后从10ms到20ms内为0(即无信号)，然后从20ms到30ms内为一个10khz的正弦波信号，然后从30ms到40ms内为0，然后从40ms到50ms内为15khz的正弦波信号
…
，最后从3.98s到3.99s内为一个3mhz的正弦波信号以及从3.99s到4s内为0，并且周期性地重复。作为示例，图4示出了根据本公开实施方式的一个示例性驱动信号sd的振幅与时间的曲线图。
45.作为将该驱动信号sd施加到一个述吸收性物品的驱动电极的响应，从一个吸收性物品的感测电极感测到一个感测信号200。应当理解，作为对一个特定频率的正弦波信号施加到一个吸收性物品的驱动电极的响应，从吸收性物品的感测电极感测到一个相同的特定频率的正弦波信号，但是幅度更小。
46.通过在感测电极处使用带通滤波器，该滤波器配制为只允许一个特定的频率通过，并滤掉所有其他的频率，可以获得每个频率的感测信号。图5示出了根据本公开的一种实施方式，显示各种频率的感测信号ss的振幅-时间曲线图g。
47.作为示例，在图5中，从上到下，最上方的曲线图g1示出了5khz的感测信号200-1，
m中为dm2，在感测信号200-n中为dn2。然而，在所有更高频率的感测信号中，从t1到t2的振幅差都小于阈值量ts。
56.此外，在t3时刻，从第一湿度事件t1开始的振幅差在感测信号200-m中为dm3，在感测信号200-n中为dn3。此时，根据本公开的一个实施方式，虽然在其他更高频率的感测信号中，从t1到t2的振幅差小于阈值量ts，但是感测信号200-n中从t1到t2的振幅差大于阈值量ts，这可以作为吸收性物品中饱和度的指示。在本公开的一个实施方式中，感测信号200-n，在其中首次检测到从t1开始的振幅差大于阈值量ts，其频率可以是，例如，大约100khz。
57.基于上述内容，在本公开的一个实施方式中，对吸收性物品中的驱动电极施加一个在一定频率范围内周期性扫频的驱动信号，并通过使用带通滤波器，从吸收性物品中的感测电极感测每个频率的感测信号。为估计或检测吸收性物品中的饱和度，使用低频感测信号确定第一次湿润事件，如上所述，作为基准线，并将从第一次湿润事件开始的所有更高频率的感测信号(例如，从70khz到500khz)的振幅差与阈值量ts进行比较，当确定振幅差大于阈值量ts时，检测到吸收性物品的饱和度。
58.还应当理解，湿润点随着穿着吸收性物品的使用者的不同方向而变化，这反过来导致湿润点与荚式容器之间的距离的不同。因此，在本公开的一个实施方式中，阈值量ts可以根据使用者的方向进行改变。例如，根据本公开的一个实施方式，当使用者的方向使得湿润点远离荚式容器时，分配一个较小的阈值量ts。
59.如上所述，在本公开的一个实施方式中，使用多频率来检测和估计吸收性物品的水分含量。具体而言，使用一个低频来确定吸收性物品中的第一次湿润事件，该事件反过来作为水分含量或饱和度估计的基准线，而使用另一高频来估计或检测吸收性物品中的饱和度。如上所述，检查低频的振幅是否有急剧跳跃或逐渐上升，作为吸收性物品中第一次湿润事件的指示。然后将高频的振幅与基准线的差值与一个阈值量进行比较，以检测或估计吸收性物品中的饱和度。
60.尽管上述实施方式已经详细描述，但是一旦完全理解上述公开，将会出现许多变体和修改，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。以下权利要求旨在被解释为涵盖所有这些变体和修改。

技术特征：
1.一种使用多频率在吸收性物品中检测和估计水分含量的方法，其特征在于，包括：通过电容耦合，将多个频率的驱动信号施加到吸收性物品中的驱动电极上；通过电容耦合，从吸收性物品中的感测电极上感测多个频率的感测信号；利用多个频率中的一个频率的感测信号检测吸收性物品中的第一次湿润事件；利用多个频率中的另一个频率的感测信号检测吸收性物品的饱和度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测第一次湿润事件包括：当在低于阈值周期的时间内，感测信号的振幅发生超过阈值高度的急剧跳跃时，检测吸收性物品中的第一次湿润事件。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测第一次湿润事件包括：当感测信号的振幅发生超过阈值高度的逐渐上升时，检测吸收性物品中的第一次湿润事件。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测饱和度包括：确定在另一个频率的感测信号中从第一次湿润事件开始的振幅差；以及，当振幅差大于阈值量时，检测饱和度。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据吸收性物品的方向改变阈值量。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，施加多个频率的驱动信号包括：施加一个在多个频率范围内周期性扫频的驱动信号。7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，感测多个频率的感测信号包括：使用带通滤波器确定每个频率的感测信号。

技术总结
本公开提供了一种使用多频率在吸收性物品中检测和估计水分含量的方法，该方法包括：通过电容耦合，将多个频率的驱动信号施加到吸收性物品中的驱动电极上；通过电容耦合，从吸收性物品中的感测电极上感测多个频率的感测信号；利用多个频率中的一个频率的感测信号检测吸收性物品中的第一次湿润事件；利用多个频率中的另一个频率的感测信号检测吸收性物品的饱和度。的饱和度。的饱和度。


技术研发人员：拉贾
受保护的技术使用者：拉贾
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2023/10/15