CN1328476A - 具有身体废物组分传感器的一次性用品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一次性用品,该用品包含适于检测穿用者粪便中的一个或多个具体的生物、卫生和/或营养标记物的传感器。该用品还可以给护理者、穿用者或致动器提供事件发生的信号。

Description

具有身体废物组分传感器 的一次性用品

                       发明领域

本发明涉及一次性用品，更具体地，涉及具有检测身体废物中的微生物和/或其它生物分子的生物识别元件的生物传感器和/或适于检测和/或测量用作健康或或营养指示剂的粪便组分的传感器的一次性用品。

                       发明背景

目前，如尿布、成人失禁短裤、卫生巾和棉塞这样的一次性用品已广泛用于照料婴幼儿和初学走路的孩子，以及在照料失禁成人的情况下用于容纳、隔离和处理身体废物的装置。作为这些应用场合优选的方式，这些用品由于其方便性和可靠性，已经基本上代替了那些重复使用的、可洗涤的布质衣物。一次性用品通过吸收或容纳沉积在用品上的身体废物而响应排便、排尿或排泄事件。当排便、排尿或排泄事件发生后，有些一次性用品也发出信号(例如润湿指示器、温度变化探测器)。本领域公知的其它一次性吸湿用品包含化学反应装置以检测穿用者废物如尿液中的各种物质如pH或离子。然而，这些用品不能具体检测目标潜在的病原微生物如细菌、病毒、真菌和寄生虫(如原生动物)和/或相关的生物分子，所有这些需要对纯化学试剂的高度的选择性(即，特异性)和敏感性。而且，这些用品不能具体检测用作潜在的健康问题和/或营养状况的标记物的穿用者的粪便中的化学组分。另外，这些用品不能预测与健康或营养相关的事件何时将发生，不能在临床上可观测到的症状发生前给该穿用者或护理者以需要预防或补救行动的信号。

                     发明概述

适用于穿用者的一次性用品包括：包括至少一个生物识别元件的生物传感器，该生物传感器适于检测身体废物内或穿用者皮肤上的目标生物分析物。适用于穿用者的一次性用品包含：适用于检测穿用者身体废物内或穿用者皮肤上的健康标记物或营养标记物的传感器。

                     附图简述

图1是根据本发明制备的用品即尿布的平展状态的平面图，其中结构中的有些部分被去除，以便更清楚地示出用品的构造，其中所述用品是尿布；

图2表示活化之前处于压缩状态的本发明的身体废物隔离装置的透视图；

图2A表示沿图2中线2A-2A截取的截面图；

图3A表示有单个阈值的本发明的不连续响应系统的理想输出函数；

图3B表示有多个阈值的本发明的不连续响应系统的理想输出函数；

图4A表示本发明的不连续响应系统的示例性输出函数及输出函数的一阶、二阶和三阶导数；

图4B表示具有一系列具有相同时间常数的第一级延迟的控制系统的传递函数；

图5A和5B表示包括电敏凝胶的本发明响应系统的一个实施方案；

图6A、6B和6C表示包括电敏凝胶的本发明响应系统的另一个实施方案；

图7是本发明废物袋实施方案的透视图；

图8是一个包括排泄物袋的吸湿用品的透视图。

                   发明详述

本申请所用的术语“吸湿用品”指的是能吸收和容纳身体排出物的装置，更具体地说，指的是靠着或贴近穿用者身体放置以吸收和容纳不同的身体排出物的装置。本申请所用的术语“一次性”指的是不准备洗涤或储存或再用作吸湿用品的吸湿用品(即，它们在使用一次后就扔掉，优选为，以一种环境能容许的方式使之回收、堆肥或处理)。(本申请所用的术语“放置”指的是尿布的一个部件在特定的位置处与尿布的其它部件形成(连接或放置)一个单一结构或形成(连接或放置)一个与尿布的另一部件相连的独立部件。本申请所用的术语“连接”包括通过将一个部件直接固定在其它部件上从而使一个部件直接连接在另一部件上的构型和通过将一个部件固定在中间部件上，中间部件又固定在另一部件上从而使一个部件间接连接在另一部件上的构型。)“单一的”吸湿用品指的是由分离的部件结合在一起形成统一的实体这样就不需要独立操作的部件如独立的支撑件和衬里的吸湿用品。本发明的吸湿用品的优选实施方案是单一的一次性吸湿用品，即如图1所示的尿布20。本申请所用的术语“尿布”指的是一般穿在婴儿和失禁者下身周围的吸湿用品。但是，本发明也适用于其它吸湿或非吸湿用品如失禁者短裤、失禁者内衣、吸收性插入件、尿布的支撑件和衬里、一次性床垫、自然肛门或人造肛门的结肠造口术袋、女性卫生衣、棉塞、抹布、一次性毛巾、棉纸、吸水用品、吸油用品、溢出物清除袋、干燥袋、一次性拖把、绷带、一次性医疗用衣、一次性板和杯、一次性食品制备和切割表面、治疗包裹、支撑物、一次性加热垫片和类似物。

图1是本发明的尿布20处于平展状态下的平面图，为了更清楚地示出尿布20的结构，将该结构的一些部分切去。尿布20朝向穿用者的部分朝向观察者。如图1所示，尿布20优选包含透液顶片24；不透液底片26；优选置于至少一部分顶片24和底片26之间的吸湿芯28；侧片30；弹性腿箍32；弹性腰区部件34和通常用40表示的紧固系统。图1所示的尿布20有第一腰区36，与第一腰区36相对的第二腰区38及位于第一腰区和第二腰区之间的裆部区37。尿布20的外边限定出尿布20的周边，其中纵向边50基本上平行于尿布20的纵向中心线100走向，纵向边50之间的端边52基本上平行于尿布20的横向中心线110走向。

尿布20的主体(chassis)22包含尿布20的主体。主体22包含吸湿芯28的至少一部分和优选的外覆盖层，该外覆盖层包括顶片24和底片26。如果吸湿用品包含分离的支撑件和衬里，主体22一般包括支撑件和衬里。(例如，支撑件可包括形成用品的外覆盖层的一层或多层材料，衬里可包含吸湿组合件，该吸湿组合件包括顶片、底片和吸湿芯。在这些情况下，支撑件和/或衬里可包括用于在整个使用期间将衬里保持在合适位置处的紧固部件)。对于单一的吸湿用品来说，主体22包括尿布的主要结构及附加的形成复合尿布结构的其它部件。虽然顶片24、底片26和吸湿芯28可组装成许多公知的构型，但是优选的尿布构型是1975.1.14授权于Kenneth B.Buell的名称为“用于一次性尿布的可收缩的侧面部分”的美国专利3,860,003、1992.9.9授权于Buell的美国专利5,151,092、1993.6.22授权于Buell的美国专利5,221,274、1996.9.10授权于Roe等人的名称为“具有多个区的结构类弹性薄膜网片可伸长的腰区部件的吸湿用品”的美国专利5,554,145、1996.10.29授权于Buell等人的名称为“一次性套穿裤”的美国专利5,569,234、1996.12.3授权于Nease等人的名称为“生产吸湿用品用的侧片的无边料法”的美国专利5,580,411和1997.8.20以Robles等人的名字提交的名称为“具有多方向可伸长侧片的吸湿用品”的美国专利申请流水号08/915,471中所描述，此处引入这些专利作为参考。

底片26一般是尿布20中邻接在吸湿芯28的朝向衣物的表面45的那个部分，该部分防止吸收和容纳在其中的排出物弄脏可接触尿布20的物品如床单和内衣。底片26可通过本领域公知的任何连接手段连接到顶片24、吸湿芯28或尿布20的任何其它元件上。合适的底片薄膜包括Tredegar IndustriesInc.ofTerreHaute，IN生产的以商品名X15306、X10962和X10964出售的那些薄膜。其它合适的底片材料可以包括透气性材料如纺织网、无纺网、复合材料如涂膜无纺网和微孔膜如日本的MitsuiToatsuCo.生产的牌号为ESPOIRNO及Exxon Chemical Co.ofBay Ciy，TX生产的牌号为EXXAIRE的微孔膜，或单片薄膜如由Clopay Corporation，Cincinnati，OH以名称为HYTREL共混物P18-3097生产的那些。一些透气性复合材料详述于以E.I.DuPont的名义在1995.6.22公开的PCT申请WO95/16746及1999.2.2授予Curro的美国专利5,865,823；1996.11.5授予Dobrin等人的美国专利5,571,096中。此处引入这些专利作为参考。

底片26或其任一部分在一个或多个方向上可以是可弹性伸展的。在一个实施方案中，底片26可包含结构类弹性薄膜(“SELF”)网。结构类弹性薄膜网是在不使用添加的弹性材料下在伸长方向上呈现出类似弹性的性能的可伸长材料。适用于本发明的SELF网在1996.5.21授权于Chappell等人的名称为呈现出类弹性性能的网状材料的美国专利5,518,801中作了描述，将该专利引入本发明作为参考。在替代性的实施方案中，底片26可包含弹性体薄膜、泡沫、股线或这些物质的组合或其它合适的材料与无纺的或合成的薄膜的结合。

顶片24优选是柔顺的、柔软感的且对穿用者的皮肤没有刺激性。合适的顶片24可由许多材料制成，如孔状泡沫；网状泡沫；有孔的塑料膜；或者天然纤维(如木或棉纤维)，合成纤维(如聚酯或聚丙烯纤维)或天然和合成纤维混合的纺织或无纺网。如果顶片包括纤维，纤维可以是纺粘的、梳理的、湿抄的、熔喷的、水力缠结的(hydroentangled)或用本领域公知的其它方法处理的。一种含有人造短纤维长度聚丙烯纤维网的合适的顶片24是由Veratec，Inc.，a Division ofIntemational Paper Company，of Walpole，MA生产的，牌号是P-8。

合适的成形薄膜顶片描述在以下的专利中：1975.12.30授权于Thompson的名称为“具有逐渐变细的毛细管的吸湿结构”的美国专利3,929,135；1982.4.13授权于Mullane等人的名称为“具有防污顶片的一次性吸湿用品”的美国专利4,324,246；1982.8.3授权于Radel等人的名称为“呈现出类似纤维的性能的弹性塑料网”的美国专利4,342,314；1984.7.31授权于Ahr等人的名称为“呈现出无光泽的可见表面和布状触觉的宏观扩展的三维塑料网”的美国专利4,463,045及1991.4.9授权于Baird的名称为“多层聚合物薄膜”的美国专利5,006,394。其它合适的顶片24可根据分别于1986.9.2和1986.12.16授权于Curro等人的美国专利4,609,518和4,629,643制备，此处引入这两篇专利作为参考。这样的成形薄膜可从Procter&Gamble Companyof Cincinnati，Ohio以“DRI-WEAVE”及Tredegar Corporation of TerreHaute，Indiaha以“CLIFF-T”得到。

优选的是，顶片24可由疏水性材料制成或处理成疏水性的以使穿用者的皮肤和吸湿芯28里包含的液体隔离。如果顶片24用疏水性材料制成，优选至少顶片24的上表面处理成亲水性的以使液体更快地通过顶片而转移。可通过用表面活性剂对顶片24进行处理或通过在顶片中加入表面活性剂而使其成为亲水性的。用表面活性剂处理顶片24的合适方法包括用表面活性剂喷洒顶片24材料并将该材料浸入表面活性剂中。这样的处理和亲水化的更详细讨论包含描述在以下专利中：1991.1.29授权于Reising等人的名称为“具有多层吸湿层的吸湿用品”的美国专利4,988,344及1991.1.29授权于Reising的名称为“具有快速收集的吸湿芯的吸湿用品”的美国专利4,988,345。一些用于将表面活性剂加入顶片中的合适方法的更详细讨论可见于以Aziz等人的名义于1997.7.1公开的注册号为H1670的美国法定发明。此处引入这些专利中的每一个作为参考。

顶片24的任意部分或用品的其它组成部分可用本领域公知的润肤液涂布。合适的润肤液的例子包括描述在以下专利中的那些润肤液：1997.3.4授权于Roe的名称为“具有含润滑剂和多元醇聚酯固定剂的润肤液的顶片的一次性吸湿用品”的美国专利5,607,760；1997.3.11授权于Roe的名称为“具有含液体多元醇聚酯润滑剂和固定剂的润肤液的顶片的尿布”的美国专利5,609,587；1997.6.3授权于Roe等人的名称为“具有含聚硅氧烷润滑剂的润肤液的顶片的尿布”的美国专利5,635,191；1997.7.1授权于Roe等人的名称为“具有润肤液处理的顶片的尿布”的美国专利5,643,588。润肤液可单独或与另一试剂结合用作上述的亲水性处理剂。顶片还可包括抗菌剂或用抗菌剂处理，其一些例子公开在以Theresa Johnson的名义在1995.9.14公开的名称为“顶片中含有用于控制气味的抗菌剂的吸湿用品”的PCT申请WO95/24173中。另外，顶片24、底片26或者顶片或底片的任意部分可以是压花的和/或进行消光处理的以提供更类似织物的外观。

顶片24和底片26可通过本领域公知的任意连接手段彼此相连接、连接在吸湿芯28或尿布20的任一其它部件上。例如，连接手段可包括均匀连续的粘结剂层，带图案的粘结剂层，或分离的粘结剂线、螺旋线或点的排列。连接手段还可以包括本领域公知的热粘结，压力粘结，超声波粘结，动力机械粘结，或任一其它合适的连接手段或这些连接手段的结合。

吸湿芯28可包括通常是可压缩的、可贴合的、对穿用者的皮肤无刺激性且能够吸收并保留液体如尿液和其它某些身体排出物的任何吸收性材料。吸湿芯28可制成多种尺寸和形状(如，矩形、沙漏型、“T”型、不对称形等)并可包括许多通常用在一次性尿布及其它吸湿用品上的液体吸收性材料如通常称之为透气垫的粉碎木浆。其它合适的吸收性材料的例子包括起皱的纤维素填料；熔喷聚合物包括共成型(coform)；化学硬挺、改性或交联的纤维素纤维；薄纸，包括薄纸包裹物和薄纸层压物；吸收性泡沫；吸收性海绵；超吸湿聚合物；吸收性凝胶材料或任意的其它已知的吸收性材料或这些材料的结合。

吸湿芯28的构型和结构也可变化(如，吸湿芯或其它的吸湿结构可有不同的厚度区、亲水性梯度、超吸湿梯度或较低平均密度和较低平均定量的收集区；或者可包含一个或多个层或结构)。

用作吸湿组合件的吸湿结构的例子描述在以下的专利中：1986.9.9授权于Weisman等人的名称为“高密度吸湿结构”的美国专利4,610,678；1987.6.16授权于Weisman等人的名称为“具有双层芯的吸湿用品”的美国专利4,673,402；1989.5.30授权于Alemany等人的名称为“具有较低平均密度和较低定量的收集区的高密度吸湿部件”的美国专利4,834,735；1989.12.19授权于Angstadt的名称为“具有打底层的吸湿芯”的美国专利4,888,231；1992.8.11授权于Herron等人的名称为“含有单根化的多羧酸交联的木浆纤维素纤维的吸湿结构”的美国专利5,137,537；1992.9.15授权于Young等人的名称为“用于失禁处理的高效吸湿用品”的美国专利5,147,345；1994.8.30授权于Roe的名称为“用于低粘度粪便物的一次性吸湿用品”的美国专利5,342,338；1993.11.9授权于DesMarais等人的名称为“用于含水体液的吸收性泡沫材料和含有这类材料的吸湿用品”的美国专利5,260,345；1995.2.7授权于Dyer等人的名称为“用于含水体液的薄直到湿润的吸收性泡沫材料及其制备方法”的美国专利5,387,207；1997.7.22授权于DesMarais等人的名称为“由具有很高的水油比的高内相乳液制备的用于含水流体的吸收性泡沫材料”的美国专利5,625,222。此处引入这些专利作为参考。

尿布20还可包含至少一个腰区部件34以有助于改善贴合性和容纳性。弹性腰区部件34优选从吸湿芯28的至少一个腰边62至少向外纵向延伸并通常形成尿布20的至少一部分端边52。通常将一次性尿布构造成具有两个弹性腰区部件，一个位于第一腰区36，一个位于第二腰区38。而且，尽管弹性腰区部件34或其任意构成部件可包含一个或多个固定到尿布20上的独立部件，可以将弹性腰区部件34构造成尿布20的其它部件如底片26、顶片24或底片26和顶片24两者的延伸部分。

弹性腰区部件34可构造成许多不同的构型，包括以下专利中描述的构型：1985.5.7授权于Kievit等人的美国专利4,515,595；1987.12.1授权于Lash的美国专利4,710,189；1992.9.9授权于Buell的美国专利5,151,092；1993.6.22授权于Buell的美国专利5,221,274。其它合适的腰区构型包括如1991.6.25授权于Robertson的美国专利5,026,364及1989.3.28授权于Foreman的美国专利4,816,025中描述的那些腰区罩(waistcap)部件。此处引入上述这些专利作为参考。

尿布20还可包括紧固系统40。尽管任何其它公知的紧固手段一般均是可接受的，但紧固系统40优选包括胶带舌片(tape tabs)和/或钩环状紧固部件。一些紧固系统的例子公开在以下专利中：1974.11.19授权于Buell的名称为“用于一次性尿布的胶带紧固系统”的美国专利3,848,594；1987.5.5授权于Hirotsu等人的名称为“吸湿用品”的美国专利4,662,875 B1；1989.7.11授权于Scripps的名称为“具有改进的紧固装置的一次性尿布”的美国专利4,846,815；1990.1.16授权于Nestegard的名称为“具有改进的钩紧固件部分的一次性尿布”的美国专利4,894,060；1990.8.7授权于Battrell的名称为“压敏粘结剂紧固件及其制备方法”的美国专利4,946,527；上文用作为参考的1992.9.9授权于Buell的美国专利5,151,092；1993.6.22授权于Buell的美国专利5,221,274。紧固系统还可提供将用品保持在一次性构型中的设施，如1990.10.16授权于Robertson等人的美国专利4,963,140中所公开的。此处引入的每一篇专利均作为参考。在替代性的实施方案中，衣物的相对侧可缝合或焊接以形成裤子。这就使用品可用作套穿型尿布如训练裤(traimngpant)。

尿布20还可包括侧片30。侧片30可以是弹性的或可伸长的以提供更加舒适并与轮廓相符合的贴合，这是通过起初将尿布20可贴合地配合在穿用者身上并当尿布20已负载排出物后在整个穿用期间保持这种贴合，这是由于弹性线制的侧片30使尿布20的侧边膨胀和收缩。

尽管本发明的尿布20优选具有放置在第二腰区38中的侧片30，但尿布20可设置有放置在第一腰区36或第一腰区36和第二腰区38两者中的侧片30。侧片30可以构造成任意合适的构型。有弹性侧片的尿布的例子公开在以下专利中：1989.8.15授权于Wood等人的名称为“具有橡皮线制的耳状物的一次性尿布”的美国专利4,857,067；1983.5.3授权于Sciaraffa等人的美国专利4,381,781；1990.7.3授权于Van Gompel等人的美国专利4,938,753；上面已用作参考的1992.9.9授权于Buell的美国专利5,151,092；1993.6.22授权于Buell的美国专利5,221,274；1997.9.23授权于LaVon等人的名称为“提供持续的动态贴合的吸湿用品”的美国专利5,669,897；1997.8.20以Robles等人的名义提交的名称为“具有多方向的可伸长的侧片的吸湿用品”的美国专利申请流水号08/915,471；此处引入的每一篇文件均作为参考。

尿布20还优选包括腿箍32以有助于改善对液体及其它身体排出物的容纳性。腿箍还可称为腿带、侧翼、挡箍或弹性箍。美国专利3,860,003描述的一次性尿布有带侧翼和一种或多种弹性部件的可收缩的腿部开口以形成弹性腿箍(密封箍)。分别于1989.2.28和1990.3.20授权于Aziz等人的美国专利4,808,178和4,909,803描述的一次性尿布具有改善腿部区域的容纳性的“直立的”弹性翼片(挡箍)。分别于1987.9.22授权于Lawson和1989.1.3授权于Dragoo的美国专利4,695,278和4,795,454描述的一次性尿布具有双重箍，包括密封箍和挡箍。在一些实施方案中，可以如上文所述用润肤液对腿箍的全部或部分进行处理。

本发明的实施方案还可包括用于接收和容纳废物的口袋，能为废物提供空隙的隔离件，限制废物在用品中移动的挡板，接收和容纳沉积在尿布中的废物的小室或空隙等，或者其任意组合。用在吸湿产品中的口袋和隔离件的例子在以下文件中作了描述：1996.5.7授权于Roe等人的名称为“具有冲出型隔离件的尿布”的美国专利5,514,121；1992.12.15授权于Dreier等人的名称为“具有芯隔离件的一次性吸湿用品”的美国专利5,171,236；1995.3.14授权于Dreier的名称为“具有口袋箍的吸湿用品”的美国专利5,397,318；1996.7.30授权于Dreier的名称为“具有带尖顶的口袋箍的吸湿用品”的美国专利5,540,671；1993.12.3公开的名称为“用于卫生吸湿用品中的隔离件和含有这类隔离件的一次性吸湿用品”的PCT申请WO93/25172；1994.4.26授权于Freeland的名称为“用于一次性吸湿用品中的挠曲性隔离件”的美国专利5,306,266。小室或空隙的例子公开在以下专利中：1990.11.6授权于Khan的名称为“一次性分隔粪便的尿布”的美国专利4,968,312；1991.2.5授权于Freeland的名称为“用于废物分离的具有弹性衬里的吸湿用品”的美国专利4,990,147；1991.11.5授权于Holt等人的名称为“一次性尿布”的美国专利562840；1993.12.14授权于Freeland等人的名称为“用于一次性吸湿用品的三部分顶片和具有这类三部分顶片的一次性吸湿用品”的美国专利5,269,755。合适的横向挡板的例子在以下的文献中作了说明：1996.9.10以Dreier等人的名义授权的名称为“具有多个有效高度的横向隔板的吸湿用品”的美国专利5,554,142；1994.7.7以Freeland等人的名字公开的的名称为“具有直立的横向隔板的吸湿用品”的PCT专利WO94/14395；1997.8.5授权于Roe等人的名称为“具有成角度的直立横向隔板的吸湿用品”的美国专利5,653,703。此处引入上述专利作为参考。

本发明的实施方案也可包括如图7中所示的废物处理装置110。该废物处理装置110可包括收集粪便、尿或二者的废物袋111。该废物袋111可带有孔121和环绕孔121用于优选通过粘接剂固定到穿用者肛周区域的凸缘112。而且，已经发现当结合内衣或尿布、最好是一次性尿布使用时，该废物处理装置110特别有用和有益。吸湿用品的一个实例，如包括废物袋111的尿布120示于图8中。如果与尿布120或其它衣物相连接，可以将废物袋111放置或连接到用品的任何表面。在一个实施方案中，废物袋111被连接到尿布120的顶片124上。

废物袋111最好是一个用于盛装排泄粪便或尿的挠性容器。这样，废物袋111最好是不渗透液体的，但它可以是透气的。而且，废物袋111被设计成具有足够的强度来承受如坐下这样的典型穿用条件。

废物袋111可包括一层或多层。在一个实施方案中，废物袋111可包括三层，优选为一层薄膜和两层无纺层。袋的这些层所用的材料可包括任何材料，优选应使得袋是不渗透液体的。在本发明的一个优选实施方案中，叠层可由一层无纺层和一层薄膜制成。

适用于任一薄膜层的薄膜材料最好包括热塑性材料。这种热塑性材料可以是透蒸汽或不透蒸汽的，并且可选自所有类型的热熔粘接剂；聚烯烃(特别是聚乙烯、聚丙烯、无定形聚烯烃以及类似物；包含可熔化组分的材料，包括纤维或聚合粘合剂，包括如纤维素(木浆、棉、黄麻、大麻)这样的天然纤维，如玻璃纤维、人造丝、聚酯、聚烯烃、丙烯酸、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚四氟乙烯、聚酰亚胺这样的合成纤维；粘结剂如双组分高熔点/低熔点聚合物、共聚物聚酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯/聚氯乙烯共聚物、共聚物聚酰胺、包括混合料的材料(其中一些组成材料是不可熔化的)；包括如上相对于底片描述的微孔薄膜的透空气或蒸汽的材料，和如从DuPont买到的HYTREL^TM和从ELF Atochem，France买到的Pebax^TM这样的单片透气材料。

废物袋111可具有任何尺寸和形状。优选的形状包括扁平圆形袋、圆锥形袋、截圆锥形袋和棱锥形或截棱锥形袋以及扁平T形袋。进一步，废物袋111可由单一材料片提供，或由一些分离材料片提供，这些分离材料片可以是相同或不同的，可以将它们沿各自的周边密封起来。

废物袋111也可包含吸湿材料。吸湿材料可包括任何能够吸收和保持液体的吸湿材料。吸湿材料可以包括多种通常用于一次性尿布和其它吸湿用品的吸收液体的材料。在这里相对于吸湿芯来描述一些例子。

废物袋111上设置有孔121，借此在到袋腔内储存之前从身体接收粪便物或尿。孔121最好被凸缘112围绕，并且可以以任何形状或尺寸提供，例如圆形、椭圆形、心形，并且可以是对称或非对称的，最好孔沿纵向或横向具有椭圆形构型。凸缘112可包括与穿用者的会阴部分、生殖器和/或尾骨区域配合的突出部分。

凸缘112应当由柔软、挠性和有延展性的材料制成，以允许凸缘112易于放置于肛周或泌尿生殖器区域。典型的材料包括无纺材料、织造材料、开孔热塑性泡沫、闭孔热塑性泡沫、开孔泡沫和拉伸无纺物的复合体，以及薄膜。

废物袋111最好进一步包含连接件将用品固定到穿用者身体上。这种部件可包含搭接片和/或施用到废物袋111或凸缘的朝向身体的部分上的与身体相容的压敏粘结剂。可以使用任何不伤皮肤的防水压敏粘接剂将用品附着到穿用者的肛周或泌尿生殖器区域，例如水解胶体粘接剂和水凝胶粘接剂。在敏感的肛周区域将凸缘固定到穿用者皮肤上提供理想粘接性能，并且同时允许相对无痛苦地将其施加和除去的特别有效的粘接剂由带有增塑剂的形成三维矩阵的交联聚合物形成。

用品20还优选地包括至少一个传感器60，该传感器60适于检测身体废物中的一种或多种健康和/或营养标志物，并且能够将所述检测信号提供给穿用者、护理者或致动器。文中所用的术语“传感器”是指一种装置，该装置能够检测事件或与事件相关的参数。与事件相关的参数，是指在参考系(由身体废物、穿用者或其中的组分而产生的信号)范围内与事件的发生相关的任何的可测量信号。传感器包括响应一种或多种具体输入的任何装置。传感器可以是化学的、电化学的、生物化学的、或生物学的、机械的、磁学的、热的、或其它的本领域已知的信号。本发明的用品具体包含为穿用者、护理者或致动器提供信号的传感器，以指示身体废物如粪便、尿或月经中的一种或多种健康或营养标志物的存在和/或浓度。所述的信号可以是光信号，包括视频信号(如色度指示器或荧光指示器)、化学信号(如pH、酶活性或其它化学物质的浓度的变化)或电信号。

文中所使用的“健康标志物”和“营养标志物”(如在人的粪便中)是指可见于身体废物中的任何元素成分、化学成分或生物成分，以及这些成分的组合或它们之间的关系(如比例等)，这些成分分别与穿用者的健康(如疾病、感染、中毒等)和营养状况有明确的关系。譬如，穿用者的营养状况包括代谢效率、营养不良、营养吸收或吸收不良、食物和饮料的摄取、食物过敏(如对花生)、食物不耐性(如乳糖不耐性)、结肠菌生态字(例如象双歧杆菌和乳酸杆菌的有益菌)和总的能量平衡。健康标志物可包括重金属(如铅、汞等)、放射性物质(如铯、锶、铀等)、脂肪、酶、内分泌物、蛋白物质(如casts)、粘液和微生物(更详细的描述见后面的生物传感器部分)，它们可能与多种健康问题如感染、腹泻、胃肠痛或胃肠疾病、或中毒相关。重金属，尤其是在一些发展中国家和发达国家的老的和/或不太富裕的地区，严重地危及健康。例如，从环境源(如从含铅涂料、未调整的重工业等)摄取这些重金属，可导致铅和汞中毒并且能够致命。一般来讲，这些和其它重金属的轻度中毒可导致智力迟钝和/或身体发育迟缓，尤其是儿童，这种中毒可长期发生并对个体具有持续的影响。蛋白物质，如casts(例如在尿中)可通过耙向Tamm-Horsfall蛋白质而读出。适用于Tamm-Horsfall蛋白质传感器的实例，见于美国专利US 5780239(引入本发明作为参考)。适宜的重金属传感器和/或用于传感器的识别方法，详见US5595635、5865972、5814205和5468336(全部引入本发明，作为参考)。

营养标志物的非限定性实例包括钙、维生素(如维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素H、叶酸、泛酸、维生素C、维生素E等)、电解质(如钠、钾、氯、碳酸氢盐等)、脂肪、脂肪酸(长链的和短链的)、脂肪酸盐(如棕榈酸钙)、氨基酸、酶(如乳糖、淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等)、胆汁酸及其盐、类固醇和糖。譬如，钙吸收不良可能导致长期的骨质缺乏症。尽管钙吸收对成人、特别是年龄较大的妇女的重要性宣传得很多，但是钙吸收对儿童(尤其是婴儿)也是重要的。婴儿的饮食影响钙吸收，并因此影响骨质和/或骨密度。已经表明，例如，改变婴儿配方中棕榈酸在甘油三酯上的位置，即从2-位(即与人的母乳一样)至1-和/或3-位(如一些婴儿配方中的那样)，降低了棕榈酸从甘油三酯“骨架”上的解离性，并因此降低了身体对此营养成分的吸收。未解离的棕榈酸以脂肪酸盐(如棕榈酸钙)的方式将钙束缚于消化道中，并留在粪便中离开身体。(该方法详见Archive of Disease in Childhood(1997年11月)77F178-184)因此，粪便中的钙和/或脂肪酸盐含量，是一种评价通过消化系统吸收钙的潜在的方法。基于Arsenazo III(酸性环境)和CresolphthaleinComplexone(碱性环境)的适宜的色度钙传感器，可从Sigma-Aldrich ChemicalofSt.Louis，MO得到，其目录号分别为588-3和587-A。其它示范性的钙传感器和/或用于传感器的识别方法，详见US5705620、5580441和5496522，这些专利全部引入本发明，作为参考。

本发明的传感器可以与一载体结构结合在一起。所述的载体结构可以支撑、稳定和/或至少部分地封装传感器。载体结构的实例包括一层或多层织造的或非织造的纸幅、薄膜、泡沫、稀纱布、水凝胶等。传感器可附于载体结构上，固定于两个或多个组成部分、层、或载体结构的叠层之间，或封装于载体结构之内。载体结构可任选地包含粘合剂或表层粘结组合物或其它附着手段，以将所述载体结构的至少一部分固定于用品或用品的组成部分上，或固定于穿用者的皮肤上。另外，至少部分载体可以是水溶性的。

在本发明的某些实施方案中，传感器60可以包含生物传感器。这里所使用的术语“生物传感器”被定义为一种元件，该元件包含一种或多种生物反应装置，此装置适于检测一种或多种目标病原微生物或相关的生物分子，如酶传感器、细胞器传感器、组织传感器、微生物传感器、免疫传感器或电化学传感器。术语“生物反应”被定义为具有选择性地与本文所描述的目标病原微生物和/或相关的生物分子相互作用(优选结合)的能力。一般地，生物传感器的功能是提供一种特异性结合并因此而检测目标生物活性分析物。通过这种方法，生物传感器是高度选择性的，即便是面临如粪便的多种化学和生物实体的混合物时，也是如此。另一方面，依据化学反应装置的化学传感器一般既不具有生物传感器的高度选择性，也不具有生物传感器的放大功能，因此，不是特别适合检测生物活性分析物，尤其是当生物活性分析物的浓度低和/或存在于如身体废物的复杂介质中时。通常，所述的目标生物分析物是包含多种生物组分和其它组分的复杂混合物中的次要组分。因此，在生物传感器的许多应用中，需要检测目标分析物至ppb(10^-9)、ppt(10^-12)或更低的水平。所以，需要10⁷-10⁸或更大的分辨率的生物传感器，以识别复杂混合物中的目标生物分析物。

本发明的生物传感器可包含生物识别元件或分子识别元件，以对特定分析物提供高度专一的结合或检测选择性。生物识别元件或系统，可以是用生物方法衍生的材料，如酶或酶的序列；抗体；膜受体蛋白；DNA；细胞器、天然或合成的细胞膜；完整或部分的活或不能活的细菌和植物或动物细胞；或植物或哺乳动物的组织片段，通常的功能是与目标生物分析物特异性地相互作用。生物识别元件负责选择性地识别分析物，并且负责提供作为输出信号基础的物理-化学信号。

生物传感器可以包括生物催化的生物传感器和生物亲合性的生物传感器。在生物催化的生物传感器的实施方案中，生物识别元件是“生物催化的”并且可以包含酶、细胞器、植物或哺乳动物的组织片段、或整个细胞，其选择性的结合位点“翻转(tum-over)”(即在检测过程中可以再次使用)，导致输入信号的明显放大。象这样的生物催化传感器一般用于实时连续的检测。

生物亲合性的传感器一般适用于细菌、病毒和毒素，并且包括基于化学受体的生物传感器和/或免疫学传感器(即免疫传感器)。化学受体是复杂的生物分子的宏观集合体(macroassembly)，部分决定着活的生物体以高选择性检测其环境中的化学物质的能力。基于化学受体的生物传感器包含一种或多种天然的或合成的化学受体，该化学受体与提供目标生物分析物的存在或浓度信号(视觉信号、电信号等)的装置相连。在某些实施方案中，所述的化学受体可能与一种电极(即电转换器)相连，以提供可检测的电信号。化学受体可以包括完整的或部分的神经束(例如得自触觉或其它感觉器官的神经束)和/或完整的或部分的天然的或合成的细胞膜。另一方面，免疫传感器的生物识别元件一般是抗体。抗体是高度特异性的，并且能够指向细菌、病毒、微生物片段(如细菌的细胞壁、寄生虫卵或其部分等)和较大的生物分子。适宜的抗体可以是单克隆的或多克隆的抗体。总之，生物亲合性的生物传感器一般是不可逆的，因为当暴露于目标生物分析物时，生物传感器的受体位置饱和了。

在某些实施方案中，可以结合生物催化和生物亲合的生物传感器，如RNA/DNA探针或其它的高亲合性结合系统，其中在初始识别之后紧接着是信号的生物放大。例如，通过包含遗传物质如DNA的生物传感器作为生物识别元件并进行PCR(即聚合酶链反应)扩增，可以检测特定的细菌，从而能够检测少数生物体，优选小于等于约500个生物体。生物催化和生物亲合的生物传感器系统详述于Journal of Chromatography，510(1990)347-354和Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第4版(1992)，John Wiley&Sons，NY，将其公开内容引入本发明作为参考。

本发明的生物传感器优选检测具有生物活性的分析物，该分析物涉及即将发生的(即可能出现的将来的症状)或当前的人全身性的疾病状态，包括但不限于病原体细菌、寄生虫(例如生命周期任何阶段的寄生虫，包括卵或其部分、孢囊或成熟的生物体)、病毒、真菌如白色假丝酵母(Candida albicans)、病原体抗体和/或微生物产生的毒素。此外，本发明的生物传感器可以以具有生物活性的分析物为目标，所述的分析物涉及即将发生的或当前的局部健康问题，如应激蛋白(如细胞因子)和IL-1a(细胞间介素1-a)，其可能在出现皮肤刺激或发炎的临床症状之前进行。在优选的实施方案中，生物传感器起前摄传感器的作用，在出现临床症状之前，检测即将发生的情况并向穿用者或护理者发出信号。这样就赢得了时间，以对穿用者实施预防或治疗处理，并可以大大地减轻(如果不能阻止的话)症状的严重程度和持续时间。另外，传感器60，通过检测穿用者身体废物(如粪便)中目标生物分析物的存在，可以检测与生物传感器接触的表面如皮肤上残留的污物，并发出正确的信号。

由单个或多个生物识别元件产生的物理-化学信号，可以以可视的方式传达给穿用者或护理者(即通过人眼可见的颜色的变化)。在其它实施方案中，可以产生光信号，其中可能需要使用其它仪器以强化信号。这包括荧光、生物发光、全内反射共振(total internal reflectance resonance)、表面等离子体共振、Ramah法和其它基于激光的方法。示范性的表面等离子体共振生物传感器，可以IBIS I和IBIS II的型号，从德国的XanTec Analysensysteme ofMuenster得到，其中可能包含生物共轭(bioconjugate)表面作为生物识别元件。可供选择的是，信号可以通过相关的转换器处理，举例来说，该转换器可以产生可显示的(如在LED或LCD显示器的读出装置上)电信号(如电流、电势、电感或阻抗)，或触发听得见的或触觉(如震动)信号，或触发如本文所描述的致动器。信号可以是定性的(如指示目标生物分析物的存在)，也可以是定量的(即测量目标生物分析物的数量或浓度)。在这种实施方案中，转换器可任选地产生光信号、热信号或声信号。

总之，信号还可以是持久的(即稳定并且可读的时间长度通常至少与用品的使用周期相同)，也可以是瞬时的(即寄存实时测量结果)。此外，可以将信号传送至远程指示器站点(如通过导线或发射器，如红外发射机或射频发射器)，包括用品内或用品上的其它位置或远程设备。另外，传感器60或其任意组成部分，可以适于仅仅对浓度大于预先设定的阈值水平的目标生物分析物进行检测和/或发出信号(如目标生物分析物通常存在于身体废物中的情况，或分析物的浓度低于已知的“危险”水平)。

如上所述，本发明生物传感器适于检测的目标分析物可以是病原体微生物，如与人类胃肠疾病相关的病原体微生物，尤其是那些导致腹泻的病原体微生物。特别重要的是监测这种类型的病原体，因为每年都有很多孩子病得很严重或死于腹泻。已经发现，严重的慢性腹泻可导致体重减轻以及身体与智力的永久发育迟缓。传感器60可检测的病原体细菌的非限制性列表包括任何如下的多种病原体菌株：大肠埃希氏菌(通称大肠杆菌)；沙门氏菌株，包括伤寒杆菌、副伤寒杆菌、猪霍乱杆菌(S.enteriditis)、鼠伤寒杆菌和海得尔堡沙门氏菌；志贺氏菌株，如索氏志贺氏菌、弗氏志贺氏菌、鲍氏志贺氏菌和痢疾志贺氏菌；霍乱弧菌；结核分枝杆菌；小肠结肠炎耶尔森氏菌；嗜水气单胞菌；类志贺邻单胞菌；弯曲杆菌菌株，如空肠弯曲杆菌德莱氏亚种(C.jejuni)和大肠弯曲杆菌；脆弱拟杆菌；以及梭状芽孢杆菌菌株，包括败毒梭菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌和艰难梭菌。商业上可得到的适于检测大肠杆菌的生物传感器的非限定性实例，是得自AndCare，Inc.，of Durham，NC的测试试剂盒#4001。作为另一个非限定性的实例，ABTECH，Scientific，Inc.，ofYardley，PA提供“生物分析的生物转换器”，以型号BB Au-1050.5-FD-X得到，该转换器可以通过以共价键的方式将多肽、酶、抗体或DNA片段固定到其表面上，而表现出生物特异性(对本文所描述的微生物或其它目标生物分析物)。其它适宜的微生物生物传感器，见美国专利US 5869272(革兰氏阴性生物体)、5795717(志贺氏菌)、5830341、5795453、5354661、5783399、5840488、5827651、5723330和5496700，这些专利全部引入本文作为参考。

本发明的生物传感器适于检测的目标分析物还可以是病毒。这些病毒可包括引起腹泻的病毒如轮状病毒，或其它病毒如鼻病毒和人类免疫缺陷病毒(HIV)。适于检测HIV的示范性生物传感器，见上面引作参考的美国专利US5830341和5795453。这两个专利的公开内容均引入本文作为参考。

在可选择的实施方案中，本发明的生物传感器适于检测的目标分析物还可以是寄生虫，特别是那些在其生命周期的一些特定时刻栖息于胃肠道的寄生虫。这些寄生虫可以包括原生动物、蠕虫和其它胃肠道寄生虫。可检出的寄生虫的其它实例包括痢疾阿米巴(它导致阿米巴痢疾)、trypana cruzi(它导致南美锥虫病)和恶性疟原虫。

在另外一个实施方案中，本发明的生物传感器适于检测的目标分析物可以是真菌，如白色假丝酵母。除病原体细菌之外，还可以检测和/或测量作为健康标志物的某些有益的结肠菌如双歧杆菌和乳酸杆菌菌株。

本发明的生物传感器适于检测的目标分析物还可以是与皮肤痛相关的蛋白质或抗原。优选这些分析物在皮肤表面上或位于皮肤表面能够检测到，而且最好在出现临床可观察到的皮肤发炎之前进行检测。这些分析物可以包括应激蛋白如细胞因子、组胺以及其它免疫应答因子包括白细胞介素(如IL-1a、IL-2、IL-3、IL-4和IL-8)和干扰素(包括干扰素a和g)。再者，优选在出现临床可观察到的发红、发炎或皮炎之前，能够用传感器60检测这些分析物。此外，本发明的生物传感器还可以适于检测与皮肤发炎(如尿布皮炎)相关的酶或其它生物因子，包括胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶。

本发明的生物传感器还可以包含生物识别系统，包括酶或结合蛋白如固定在物理-化学转换器表面上的抗体。例如，通过生物传感器用对抗所述细菌菌株的抗体，可以检测特定的细菌菌株。可供选择的是，可以通过生物识别元件(包括抗体和合成或天然的分子受体)检测目标细菌，所述的生物识别元件对目标细菌的细胞外产物如该菌株(例如E.coli)所产生的毒素具有特异性。可用于检测酚(如尿或粪便中的酚)的示范性酶电极包括基于酪氨酸酶的电极或多酚氧化酶酶电极，分别见1997年10月14日授予JosephWang等人的题目为“远程电化学传感器(Remote Electrochemical Sensor)”的美国专利US5676820，和1992年2月25日授予Anthony P.F.Turner等人的题目为“有机溶剂中使用的酶电极(An Enzyme Electrode For Use In Organic Solvents)”的美国专利US5091299。这两个专利均引入本文作为参考。

在任何前述的实例中，具体的微生物可以直接地被检测出来，也可以通过结合对该生物体具有特异性的生物体或抗体(如单克隆抗体)所产生的毒素、酶或其它蛋白质检测出所述的具体微生物。适于检测蛋白水解酶的示范性生物传感器，见美国专利US 5607567；适于检测毒素的示范性生物传感器，见美国专利US 5496452、5521101和5567301。

本发明的任何传感器60均可以包含一个或多个“前摄传感器”。这特别适用于在出现临床可观察到的健康症状之前检测目标生物活性分析物、健康和/或营养标志物的实施方案。用于本申请的术语“前摄传感器”是指这样的传感器，该传感器能够检测穿用者身体上(即皮肤)或排泄物中的变化或信号(即输入)，并直接涉及或至少与将要发生的或潜在的健康或甚至与皮肤相关的事件的出现相关联。前摄传感器可以响应上述一种或多种具体输入。

前摄传感器60可以检测即将发生的事件，也可以检测这样的参数，该参数直接涉及或至少与将要发生的事件、特别是全身的或皮肤的健康事件或状况(即临床可观察到的迹象或症状的出现)的发生相关联。本发明的前摄传感器60可以检测或预测的即将发生的事件，可以包括铅中毒早期、营养不良和/或由营养吸收不良导致的维生素缺乏症的早期、腹泻病、皮肤发炎或皮疹(包括念珠菌病)和/或其它类型的疾病或穿用者的医疗状况如寄生虫侵染。检测到的健康、营养标志物和/或生物分析物可以是从实际出现的临床症状中移除的一步或多步。例如，传感器可以检测上述状况(例如，皮肤上的粪便污物可能先于应激蛋白的诱出，而应激蛋白的诱出可能又先于临床可观察到的皮肤发炎)的潜在先兆。与事件相关的参数是任何可测量的输入信号如上面列举的一种或多种潜在输入，该可测量的输入信号(即由身体废物或穿用者造成的信号)与参考系范围内的事件的发生相关联。为了预测一个事件，用品中的前摄传感器60可以测量一种或多种不同的输入。例如，前摄传感器60可以监测粪便中的白色假丝酵母和皮肤上残留的结肠菌(即检测残留的污物)，二者均是先于皮肤发炎的信号。

在生物识别元件不产生容易看得见的信号(如颜色的变化)的生物传感器实施方案中，传感器60可以包括一与生物识别元件相连通的转换器，将来自生物识别元件的物理化学信号转变成穿用者、护理者或用品的组成部分(如致动器)可以使用的信号。示范性的转换器可以包括本技术领域中已知的电化学转换器(包括电势的、电流的和电导转换器)、光学转换器(包括荧光、生物发光、全内反射共振和表面等离子体共振)、热转换器和声学转换器。可以将电源，如微型3伏手表电池或印刷薄膜锂电池，与传感器60相连，以提供任何所需的动力。

本发明的生物传感器的有效性，可以用下面的测试方法部分所描述的响应因子测试来测量。响应因子描述的是暴露于粪便测试物质时与暴露于生理盐水溶液时生物传感器的响应的比率，响应因子可用于评价生物传感器的灵敏度，该生物传感器用于检测在粪便相对于尿中期望优先发现的生物活性分析物。本发明的生物传感器优选具有的响应因子至少为2、3或5，更优选至少为10，当暴露于粪便测试物质水溶液或暴露于浓度为每l克生理盐水溶液1克的粪便测试物质的测试尿时，甚至更优选至少为20。(这里用生理盐水来表示背景输入信号，生理盐水存在于大多数自然环境如含水的体液中。)就对粪便具有特异性的目标生物活性分析物而言，这种生物传感器能够清楚地区别存在的粪便物质和存在的生理盐水溶液。

一种检测粪便的方法是检测粪臭素—一种粪便物中常见的物质。已经发现，粪便中粪臭素的浓度约为每克粪便物180微克粪臭素，但是发现尿中粪臭素的含量实际上较低。粪臭素通常是微生物降解的产物，这种产物起源于色氨酸在肠道系统中的分解代谢作用。

在检测粪臭素的生物传感器的一个优选的实施方案中，生物传感器包含用基因工程方法得到的吸收粪臭素和/或其它物质的微生物。对粪臭素具有特异性的物质的吸收，例如，可以通过吸收过程中的耗氧量来测量。适于检测粪臭素的微生物包括鲍氏不动杆菌TOI36(FERMP-12891，日本专利公开JP05304947)和Bacillus sp TOI41(FREM P-12914，见日本专利公开JP05304948)。包括这种微生物的适宜的生物传感器，例如，可商购于Institut fürChemo-und Boisensorik of Münster，Germany，牌号为Mikrobielle Sensoren。

如果将微生物引入生物传感器，那么可以通过本领域已知的技术如捕获、吸附、交联、封装、共价附着、它们的任意组合等将微生物固定于生物传感器中。另外，可以在本领域已知的多种不同的基材上实施上述的固定。在某些优选的实施方案中，所述的固定基材可以选自基于聚合物的材料、水凝胶、薄纸、无纺材料、纺织材料。

在某些实施方案中，传感器60，包括任何生物传感器，可以包含微芯片、被安置于微芯片上、或有效地与微芯片连接在一起，如硅芯片、MEMs(即微电动机械系统)装置或集成电路。以微芯片为基础的生物传感器可以称作“生物芯片”。不管传感器的类型如何，微芯片可以包含多种传感器元件，这些传感器元件具有相似或不同的灵敏度、反应动力学、和/或目标分析物(即标志物)，这些传感器元件在适于检测不同含量的所述分析物或其组合的阵列中。另外，这种阵列中的每个传感器均可提供不同类型的信号，包括本文所公开的那些类型，可以与不同的致动器和/或控制器相连接。阵列中的每个传感器还可以独立地操作，或与阵列中任意数量的其它传感器相连接(例如，并联、组合或串联)。

本发明的任何前摄传感器60可被放置于和/或可操作地连接到一次性用品的任何部分，该部分将暴露于传感器设计检测的输入。对于本发明而言，术语“可操作地连接”指的是一种联通方法，以致当传感器60检测输入时该传感器60可给用品20的一些部分发出信号。传感器60可与其另一部分、另一传感器60、致动器、控制器或用品20的一些其它部分或组成部分分开或可操作地连接。“可操作地连接”例如可以包括通讯方式，如通过导线或传导件、通过如射频、红外线或其它传输频率通信方式的传输信号的电连接。可替换地，传感器60可通过如气动连接或液压连接这样的机械连接方式可操作地连接。

在一次性用品实施方案中(例如图1的尿布20)，传感器60可以位于用品20的前腰区36、后腰区38或裆区37，并且可与一部分主体22、顶片24、底片26、吸湿芯28、侧片30、腿箍32、腰区部件34、紧固体系40、纵向边缘50或端缘52等形成一整体、相邻设置、连接起来或包含上述部件。在其中目标生物分析物与身体废物结合在一起的某些优选实施方案中，传感器60可以置于用品20的裆区，以使身体废物接触传感器60的可能性最大。在其中传感器适于检测或测量穿用者皮肤上的目标生物试剂的其它优选的实施方案中，传感器60可以放置于顶片、箍、腰区部件、粪便接受袋、隔离件或在使用过程中将接触穿用者皮肤的用品的任何其它部分上。在一些实施方案中，传感器还可以与用品内的润肤液(lotion)或其它护肤组合物连接在一起。

传感器60可以与用品20成一整体，也可以由护理者或穿用者安装。穿戴用品期间，传感器还可以至少部分地与用品分离，并且可以粘附于穿用者的皮肤上。传感器可以永久性地或可分离地(如通过象VelcroTM机械固定系统或水溶性胶粘剂)固定于支撑结构上，包括胶带、纤维素或合成的网状物、无纺的高蓬松物、薄膜、稀纱布、泡沫材料等。另外，传感器60可以完全包含于用品(如用品20)之内，或接收部分置于用品之中，以使其接触到合乎需要的输入信号，而另一部分如传输部分置于用品之中或用品之外。传感器60还可以位于用品20的外部，并与用品20的一些部分可操作地连接，以使传感器60可以在用品20的外部检测输入信号并将信号提供给控制器和/或致动器。在一些实施方案中，传感器可能与用品分离，例如通过胶粘剂或其它本领域已知的方法独立地用于穿用者的某些部位，和/或具有一个或多个与用品分离的部分。

在一些实施方案中，提供了擦拭装置或部件，供穿用者或护理者清除传感器60上的过量的身体废物，以对信号进行可视的评价或读数(对于提供这种信号的传感器实施方案尤其如此)。擦拭部件可以包括织物(纤维素的或合成的)、无纺高蓬松物、薄膜、泡沫材料、硬质或半硬质的刮刀状部件、以及那些放置于用品中并适用于清洁传感器显示器的类似部件。擦拭部件可以通过本领域已知的任何方法至少部分地固定于靠近传感器60的用品的部件(如顶片)上。擦拭装置可任选地包含水任何其它的已知清洁助剂，以便于穿用者或传感器显示器的清洁。

在某些优选的实施方案中，用品20也包含一个致动器。本申请所用的术语“致动器”指的是一个装置，其包括“势能”和转换势能以执行或启动“响应功能”的装置。致动器的势能可包括储存的或潜在的能量或储存的材料。这样，致动器可通过将势能转换为动能或通过释放或传输储存的材料来完成或启动响应功能。对于本发明而言，“向应功能”定义为作用在身体废物、穿用者、用品或其一个或多个组成部分上的功能，或者向穿用者或护理者发出的信号。身体废物的组分可包括例如水分、电解质、酶、挥发性气体、细菌、血液等。穿用者的组成部分也可包括皮肤、生殖器、肛门、外部肛门括约肌等。用品的组成部分也可包括腿箍、腰箍或其它废物阻挡件和/或存留件、侧片、耳片、主体、吸湿芯、收集件、紧固系统、纵向边缘或端部边缘等。势能可被储存为机械能、电能、化学能或热能。本申请使用的“动能”指的是做功或实施如上所述的响应功能的能量(例如，压缩装置的膨胀、扭转装置的旋转、当变相时运动的凝胶、皮肤或粪便的覆盖或处理、酶的抑制、pH值的调节等)。

触发三维结构的形成以收集废物，例如包括施加在用品的组成部分上和最终施加于废物上的响应功能。例如收集废物、擦拭穿用者皮肤、用护肤组合物处理皮肤、抗菌剂、抗真菌剂或酶抑制剂都是作用在废物和/或穿用者上的响应功能。调整用品的几何形状(一维、二维或三维)或物理性能(例如弯曲模数、几何形状等)是作用在用品上的响应功能的例子。给护理者和/或穿用者发出信号指示一个事件已经发生或将要发生也被认为是实现本发明目的的一个响应功能。信号可以是视觉的、听觉的、触觉的、电的、化学的或生物的。例如，一次性用品的致动器可释放或传送一种除臭剂、酶抑制剂、抗菌剂、抗真菌剂、护肤组合物或pH控制剂；收集、擦拭、覆盖、限制、固定、密封、抽吸或储存身体废物；或触发用于实施上述一个或多个功能的结构或部件的释放或形成，或任何其它作用到排泄物、穿用者、用品或其组成部分上的响应功能。

本发明的致动器可释放势能来执行或启动作用在排泄物、穿用者、用品或其组成部分上的响应功能。这种势能的释放可以将机械势能、电势能、化学或热势能转换为机械动能、电动能或化学动能，来完成这种响应功能。致动器可被输入量的阈值触发，以释放势能完成响应功能，或者如下地连续响应输入量。例如，压缩泡沫已经储存了压缩机械势能，并且当其被释放时可提供机械动能。扭转泡沫已经储存了扭转机械势能，当其被释放时，可提供机械动能即旋转运动。此外，被储存的化学能、电能或热能可被用于释放电动能、机械动能、化学或热动能。一次性用品致动器可包括例如下列中的一个或多个：储存的润肤液、抗真菌剂或抗菌剂、粪便改良剂、酶抑制剂、pH缓冲剂、染料、加压气体、压缩泡沫、扭转泡沫、泵、闭合系统液体传输件、电敏凝胶、pH感应凝胶、盐浓度凝胶等。势能可以在需要它之前以足以保持/抑制住的任何方式被储存。用于保持和/或抑制住这类能量的合适方式包括呈未反应反应剂形式的电池和/或电容器、弹性拉紧的材料或结构、扭转拉紧的材料或结构、压缩拉紧的材料或结构，和能够完成物理或化学功能的材料(例如，吸湿剂、润肤剂、pH缓冲剂、酶抑制剂、粪便改良剂、压缩气体等)。

可替换地，本发明的致动器可包括一些被储存材料，其具有执行或启动作用在废物、穿用者、用品、或其任何组成部分之上的响应功能的能力。例如在一个实施方案中，致动器可释放或传送完成响应功能的被储存材料。在该实施方案中，致动器可被输入量的阈值启动，以在给定时间内断续地或者连续地释放或传送储存物质。致动器例如可包括储存的润肤液、护肤组合物、抗真菌剂或抗菌剂、粪便改良剂、酶抑制剂、pH缓冲剂、染料等。在某些优选实施方案中，如膨胀弹性材料、释放高压气体等这样的材料可被致动器传送。

图2和2A图解的是致动器90，该致动器包含压缩的弹性材料94(如泡沫)，在至少部分真空的条件下密封于压力差装置91中。本文的压力差装置是指能够以压缩状态保持弹性材料的任何装置或结构(例如，通过束缚压缩的弹性材料94的压力能够贮存能量)。“压缩状态”被定义为这样的状态，其中以比非约束和零压力下的体积更小的体积保存材料。对于弹性材料，一般可通过施压于材料的表面或本领域任何其它已知的方法，实现压缩状态。压力差装置，例如，可以包含约束弹性材料的真空密封袋或绷紧的材料如弹性的或无弹性的带子或绳子、条带、薄膜、无纺物、稀纱布或泡沫。优选地，通过一触发机构，可以至少部分地降低由压力差装置91保持的弹性材料的压缩(即压缩的弹性材料至少部分地膨胀)。触发机构为诸如传感器、致动器或其组合的任何元件或装置，它响应输入信号，以实现压力差装置91中的压力均等化，使压缩的弹性材料94至少部分地膨胀。在释放压缩材料时，如检测到目标生物活性分析物时，压缩的弹性材料可以膨胀并且提供贮存的材料。在一些实施方案中，致动器包含空隙空间96可能是有利的。

所述的弹性材料可以包含任何弹性材料，包括但不限于EVA泡沫如得自Foamex Corporation of Eddystone，Pennsylvania标志为SIF/210PP1或Aquazone A80的泡沫，或得自Sentinel Products Corporation of Hyannis，MA标志为MC1900 EVA 21b/ft³，或HIPE泡沫，见1993年11月9日授予DesMarais等人的题目为“用于含水体液的吸收性泡沫和含有这些材料的吸湿用品”的美国专利US5260345；1995年2月7日颁予Dyer等人的题目为“用于含水体液的薄直到湿润的吸收性泡沫材料及其制备方法”的美国专利US5387207；和1997年7月22日授予DesMarais等人的题目为“由具有很高的水油比例的高内相乳液制备的用于含水流体的吸收性泡沫材料”的美国专利US5625222。(上面指出的每个专利均引入本文作为参考)

在本发明的一些实施方案中，压力差装置91可以包含一可溶解的袋子。所述的可溶解的袋子可以在出现一种或多种不同类型的输入(如水、尿、粪便酶、pH水平等)时溶解，并且具有设定溶解袋子所需要的输入的阈值水平的物理的和/或化学的特性(如厚度)。所述的可溶解的袋子，例如，可以包含可溶于水的塑料薄膜如Chris-CraftIndustrial Products，Inc.of South Holland，IL提供的MONOSOL M7031、M7030、M8630、M8534或E6030薄膜的PVA薄膜，或H.B.Fuller Company ofSt.Paul，MN提供的HL 1636或HL 1669-X薄膜。例如，也可以改变薄膜的厚度以提供所需的启动。所使用的薄膜，例如，也可以具有约0.0005至约0.0015英寸的厚度范围。具有约0.001英寸厚度的HL 1636薄膜，例如，在约0.049克/英寸²的水分含量时将启动。

作为选择，致动器可以包含一种电敏感凝胶。电敏感凝胶是聚合物的凝胶网络，当至少部分地被水溶胀并施以电流或电场时，该聚合物凝胶网络改变体积和/或几何形状。例如，某些部分离子化的聚丙烯酰胺凝胶，在弱电场(如0.5伏/厘米)下浸入丙酮和水时，将产生约50％的各向异性收缩。另一方面，电敏感凝胶在水和表面活性剂存在的情况下，可以产生电诱导的弯曲，当受振荡电场作用时，还可以产生振荡波动。可以相信，通过在电场中将带有正电荷的表面活性剂分子集中于带负电荷的凝胶聚合物上，可以在部分凝胶中(例如凝胶元件的一侧)产生局部收缩。改变电场的强度和/或极性，使得当凝胶一侧的长度降低时诱导凝胶产生运动(例如条形凝胶可能弯曲)。电敏感凝胶可以包含各种几何形状如长方形、圆形、网格形等，以便提供一释放材料的阀，当它们的体积和/或几何形状改变时，使身体废物流过、阻止身体废物流过、封装身体废物等。例如，当检测到预示排便或排尿的外肛门括约肌中的电活性时，条形的电敏感凝胶可以弯曲，以提供一可利用的空隙空间。

例如，在图5A和5B中示出了电路中的电敏感凝胶条494，其中粪便的水份可以跨接接触件485，并让电流流至电敏感凝胶，使凝胶条弯曲或伸直。作为选择，示于图6A、6B和6C中的呈网格形595的电敏感凝胶594，当检测到即将排尿时，可以通过电诱导而膨胀或收缩，以形成一个允许和/或阻止尿流至用品20的另一部分的阀。例如，图6A示出包括电敏凝胶网格图案的电路。图6B和6C进一步分别示出收缩和膨胀构型下的网格的显微镜视图。一种典型材料是弱交联PAMPs凝胶(聚(丙烯酰胺-2-甲基丙烷)磺酸)。这种类型的凝胶可以完成多种功能，例如施加或传送化学粪便处理剂。其它典型的电敏凝胶在1990年3月31日授予Tanaka的美国专利5100933和WO9202005中描述。可替换地，采用分别在特定pH值或盐浓度下改变体积和/或几何形状的pH感应凝胶或盐浓度感应凝胶作为本发明的致动器。

致动器可放置在一次性用品的任何部分内和/或与之可操作地相连，这将允许致动器完成作用到身体废物、穿用者、用品或其组成部分之上的响应功能。在用品20中，例如，致动器可被置于用品20的前腰区36、后腰区38或裆区37，且可与主体22、顶片24、底片26、吸湿芯28、侧片30、腿箍32、腰件34、紧固系统40、纵向边缘50或端部边缘52等的组成部分一体形成、靠近或相连接的位置。致动器也可以完全被容纳在如用品20这样的用品内，可具有位于用品内的部分和置于用品20外的部分，或者可被完全置于用品20的外面。致动器或其一部分可被可操作地与一个或多个传感器60、一个或多个控制器80、致动器的另一部分或用品20的另一部分相连。进一步，致动器可与用品20形成一体，或者可由护理者或穿用者安装。

用品20也可以包括控制器。对于本发明而言，“控制器”定义为一种装置，该装置从传感器接收输入并确定是否要采取一种或多种行动。该控制器可从传感器60接收信号并且指示致动器将响应功能作用到身体废物、穿用者、用品或其组成部分上。可替换地，致动器可接收直接来自传感器60的信号，并且将响应功能作用到穿用者、废物、用品或其组成部分上。控制器可包括经受化学或物理变化的材料，可以是化学、机械或电装置，其处理来自传感器等的信息。生物传感器60可以包括转换器，该转换器包含多层Langmuir-Blodgett薄膜，至少其一部分起控制器的功能，其中的一层或多层包括生物识别元件。与水接触时，已知Langmuir-Blodgett薄膜自发地重新组织，产生比原始薄膜的层更多的区域和比原始薄膜的层更少的其它区域。这种再组织作用可以将识别元件暴露于环境，优选是存在水(如身体废物中的水)的环境，其可能包含目标生物分析物。这样可以降低生物传感器的假阳性和/或延长储存寿命。作为选择，接收来自电化学传感器的信号如电势的电控制器，可以接收并监测多种电信号，而且可以重复地触发致动器。控制器可以与传感器组成部分、致动器组成部分或系统的独立组成部分成一整体。

控制器可置于一次性用品的任何部分中和/或可操作地与之相连，用品允许控制器从传感器60接收信号并给致动器提供信号。在用品20中，例如，控制器可位于用品20的前腰区36、后腰区38或裆区37，且可与主体22、顶片24、底片26、吸湿芯28、侧片30、腿箍32、腰区部件34、紧固系统40、纵向边缘50或端部边缘52等的组成部分形成一整体、靠近放置或相连接。控制器可与用品20形成一整体，或者由护理者或穿用者安装。控制器可被完全包容在如用品20的用品内，可具有放置于用品内的部分和放置于用品外的部分，或者可被完全放置于用品20的外部。控制器或控制器的一部分可被可操作地连接到一个或多个传感器60、一个或多个致动器90、该控制器的另一部分或用品20的另一部分。控制器例如可接收来自传感器60的信号，并且给致动器提供信号，例如通过射频(rf)传输。

尽管不同的结构件可完成传感器60、致动器和控制器的功能，但是本发明的传感器60、致动器和/或控制器的功能不必由不同的结构件来完成。传感器60和控制器的功能例如可由相同结构件来实现。

对于本申请而言，“响应系统”定义为一种系统，该系统包括传感器60和致动器，当传感器60检测到合适的触发输入时，该致动器作用于身体废物、穿用者、用品或其一个或多个组成部分上。当检测到给定的输入参数时，致动器实现储存能量的释放或者储存材料的释放或传送，以实现响应功能。例如，当包括转换器的前摄传感器60检测到一个迫近事件时，转换器给致动器提供一个信号，实现储存能量的释放。通过在迫近事件之前检测输入信号，用品中的响应系统可被触发，以便为该事件做准备或者给迫近事件的护理者或穿用者发出信号。这使得用品的构造为其中废物控制或处理技术一开始“隐藏起来”或不显眼，但是刚好在需要时或之前会获得这种用品，或者该用品会提供给护理者或穿用者事先准备事件的机会(例如在检测到病原体微生物或残留的粪便污物的事件中，给予穿用者预防处理)。无论特定的输入如何，这些实施方案中的传感器60可触发致动器以给用品、穿用者或外部环境施加作用，使其为事件的发生作准备，或者给护理者发出信号指示迫近事件就要发生。如果传感器60包括传感系统，则一个致动器可由不同的传感器和/或信号触发，或者不同的致动器可由不同的传感器和/或信号启动。可替换地，一个传感器和/或信号可触发多个致动器。

响应系统可以“连续”或“不连续”的方式响应。在本申请中所采用的“连续响应系统”指的是一种响应系统，其中输出在量上取决于输入的量，即需要连续增加的输入量来实现连续增加的输出量，或者响应系统的输出包含储存材料的被动释放。置于用品吸湿芯中的超吸湿聚合物例如提供连续的响应，其中输出在量上取决于输入的量，即当增加量的液体废物接触超吸湿聚合物时，增加量的聚合物容纳液体，直到用尽聚合物容量为止。化学计量的化学反应是具有连续响应增加的输出的系统的另一个实例。例如，在反应A+过量B→C中，转化为C的过量B的量被化学计量，所以“连续”地与系统中可利用的A的量有关。

然而，本发明的“不连续响应系统”指的是一种响应系统，其具有基本上独立于超出阈值水平的输入量的输出函数。例如，当满足一个或多个给定输入的阈值水平时，响应系统将释放其储存的所有能量或其储存能量的预定部分，或者，输送(即主动传送)其储存的所有材料或其储存材料的预定部分，以实现特定的响应功能。在本发明一个理想实施方案中，输出函数f(x)包括如图3A所示的“台阶型”函数。在这一实施方案中，当输入量大于或小于阈值时，随着输入量增加的输出量的变化率(d(输出)/d(输入))，即输出函数f(x)的斜率或一阶导数f(x)最好基本上为零。可是在阈值处，变化率d(输出)/d(输入)最好接近无限。这样，在理想的不连续响应中，当ε→0时函数f(x－ε)的极限不等于当ε→0时函数f(x＋ε)的极限，即 $\underset{\mathrm{\ϵ}\→0}{\lim }f(x-\mathrm{\ϵ})\≠\underset{\mathrm{\ϵ}\→0}{\lim }f(x+\mathrm{\ϵ})$

然而，本发明认识到在客观世界中，在阈值水平处理想的瞬间阶跃变化是不必要的，而且在许多情况下甚至是不可能的。在一个优选实施方案中，仅需要输出函数在输入阈值水平处或该阈值水平附近随着输入量的很小变化具有一个实际的阶跃变化。这样，本发明考虑不连续响应系统，该系统的输出函数在过渡区域以充分不连续的方式响应，以致在该过渡区域输出函数具有至少最小的相对陡度。尽管不希望限于所描述的或示范的不连续系统的特定方法，但是在确定给定的输出函数是否以为了实现本发明的目的所限定的充分不连续方式进行的一个优选方法中，在拐点处的输出曲线的斜率与在过渡区域的第一和最后点之间的线的相对斜率进行比较。例如，图4A示出典型输出函数f(x)和对齐的该典型输出函数的导数，即一阶导数f’(x)、二阶导数f”(x)和三阶导数f(x)的曲线。输出函数f(x)表示输入(x或者I)对输出或响应(R(I))的影响。对于本发明而言，过渡区域被定义为在输出函数f(x)的二阶导数f”(x)的相对最大值R(I₁)和最小值R(I₂)之间的区域。相对最大值R(I₁)和相对最小值R(I₂)是三阶导数f(x)等于零的点。拐点I₀被定义为在过渡区域中二阶导数f”(x)等于零的点，即， $\frac{d^{2}R}{{\mathrm{dI}}^2}{|}_{I=I_0}=0$

拐点处输出函数的斜率与在过渡区域的第一点和最后点之间的线的斜率的比较由下列等式来描述： $\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dI}}{|}_{I=I_0}=k\frac{\left(\mathrm{\Δ}{R}_T\right)}{\left(\mathrm{\Δ}{I}_T\right)}$

在这一等式中，拐点处的dR/dI是输出函数在该点的一阶导数。术语ΔI_T是指在过渡区域的第一点I₁和最后点I₂之间的响应系统输入量的变化，即I₂-I₁，术语ΔR_T是指在过渡区域的第一点I₁和最后点I₂之间的响应输出函数的变化，即R(I₂)-R(I₁)。系数k是一个比例常数，其描述在拐点I₀处的输出函数的斜率与过渡区域的第一点I₁和最后点I₂之间的线的斜率之间的相对陡度。为了使响应系统具有不连续的输出函数，比例常数k必须至少为约2.0，优选至少为约3.0，更优选为至少约5.0，甚至更优选为至少约10.0，至少约100.0最为优选。

在某些实施方案中，在不连续响应系统的过渡区域中的相对陡度也可通过具有一系列整数n的控制系统的传递函数模拟，第一级延迟具有相等的时间常数。为了本发明的目的，响应系统的传递函数被定义为输出(响应变量)与输入(干扰变量)之间的拉氏变换比值。例如见1984年McGraw Hill，Inc.出版的Robert H.Perry与Don Green合著的《Perry化学工程手册》(第六版)第22章。如在图4B中所示，输出函数的相对陡度可近似地由下列公式表示：KG(s)＝K/(Ts＋1)ⁿ，其中KG(s)是传递函数，K是比例成分，T是系统的时间常数，n是第一级时间延迟的整数。在这种模式中，当整数n增加时，在过渡区域的输出函数的陡度增加，该模式开始近似于不连续响应系统。当n大于或等于约25时，本发明的一些不连续响应系统可由上述的公式模拟，n大于或等于约50时更优选，n大于或等于约100时最优选。

如图3A所示，本发明的响应系统可包括一个单一阈值水平，在该阈值水平响应系统可释放其所有的储存能量来完成一个特定的响应功能，或者可包括多个阈值水平，在该阈值水平系统可释放其储存能量的一个预定部分以在每一个阈值水平实现一个或多个特定的响应功能。例如在具有单一阈值水平的实施方案中，当达到阈值水平时响应系统可释放其所有的储存能量以实现整个响应功能。在这种具有一个阈值水平的实施方案中，不连续响应系统包括具有如开或关两种状态的系统。当如目标生物材料这样的输入阈值量在吸湿用品中出现时，响应系统可对废物、穿用者、用品或其组成部分作用一个单一响应功能，例如将废物包裹起来远离穿用者的皮肤或给穿用者或护理者提供一个容易检测的视觉信号。这样，该不连续响应系统可实施一次性“类似开关”的功能，这种类似开关的功能在输入阈值出现的情况下从一个状态变化到另一个状态。

可替换地，如图3B所示，响应系统可具有多个阈值水平，当达到每一个阈值水平时，系统会释放给定的能量“量子”或者传递给定的材料量以实现特定的响应功能。在该实施方案中，当达到每一个阈值水平时，可实现整个响应功能的一部分，和/或响应所达到的不同阈值水平可实现不同的单独响应功能。例如，向应系统可监控粪便酶，当达到每一个阈值酶水平时可传递相同或不同数量的酶抑制剂或润肤液，或在第一阈值水平下传递一种pH缓冲剂并且在第二阈值水平下执行另一种响应功能，如传递一定量的酶抑制剂。在每一个过渡区域，响应系统作出基本上与在上面描述的单个阈值实施方案中的过渡区域相同的反应。

此外，一个响应系统可监控多个输入如一种或多种病原细菌和/或一种或多种粪便酶，并且当达到不同输入的阈值水平时执行一个或多个响应功能，或者当不同输入的两个或多个阈值水平达到时仅执行一个响应功能。这样，控制器可监控多个不同的输入，并且当达到不同的输入阈值水平时可执行不同的响应功能。可替换地，控制器可执行逻辑“或门”型功能，以致当达到多个输入的一个或多个阈值水平时执行响应功能。控制器也可以执行逻辑“与门”型作用，以致当达到两个或多个不同输入的每一个阈值水平时执行响应功能。

响应系统也可包括“闭环”或“开环”系统。“闭环”系统(其也被称为“反馈控制环”系统)包括不同的传感器60和致动器组成部分，并且依据输入执行响应功能。在一些优选实施方案中，系统也可采用一个元件的检测或测量值或一种输出条件的参数作为依据输入执行的响应功能的至少一个触发器。当致动器已经具有在输入条件下执行响应功能的机会后，输出条件可以是该输入条件的状态。响应功能可以在输出条件达到阈值时执行，也可以仅当输出条件和一种或多种其它条件满足时执行。对输入的作用可以包括对所传感的元件(如传感微生物)的作用和对微生物的作用，也可以包括对所传感的元件是整体部件的组分(如传感粪便细菌)的作用和对穿用者皮肤上的粪便物或残留粪便的作用。如上所述，反馈控制循环系统包括至少两个不同的组成部分：传感器60和致动器。传感器60检测事件或与该事件相关的参数。致动器接收信号并且依据传感器60检测到的输入条件执行响应功能。反馈控制环可进一步包括控制器。这种情况下，传感器60可给控制器提供信号，而控制器可以指示致动器在输入上执行响应功能。控制器可以是响应系统的一个分离部件，也可以由传感器60和/或致动器完成控制器的功能。

反馈控制环可以是“非调制的”或“调制的”。在“非调制的”反馈控制环响应系统中，响应系统作为一次开关，其中当满足输出条件阈值水平时，致动器在输入上执行响应功能。例如，传感器60可以检测特定的病原体微生物的存在或测量其浓度，致动器可以向护理者发出可能初期感染的信号。在这一实例中，致动器作用于传感器60检测到的输入。但是，“调制的”反馈控制环包括传感器60、致动器和控制器。在调制的反馈控制环中，输出条件被经常地或反复地监测，控制器指示致动器在输入上执行响应功能，以便在预期的参考点或预期的范围内保持这种输出条件，或对目标生物分析物的含量或浓度提供连续的测量。

但是，“开环”系统是一种响应输入而不采用反馈来执行响应功能的系统，即输出对检测到的进入该系统的输入不起作用。开环系统可以包括具有既执行传感器60又执行致动器功能的单个装置的响应系统，也可以具有不同的传感器60和致动器组成部分，其中的致动器作用于不同于输入的其它信号。例如，置于一次性吸收用品的吸收芯中的超吸收聚合物，提供开环响应，这是因为该聚合物仅包括执行传感器60和致动器功能的单个装置。作为选择，开环响应系统可以包括检测身体废物或该身体废物组分的传感器60，和以连续或不连续方式对由传感器60检测到的不同于输入的某些信号执行响应功能的致动器。

其它的响应系统描述于1998年6月29日提交的题目为“具有不连续响应系统的一次性用品”的美国专利申请09/106424(P&G案号7197)；1998年6月29日提交的题目为“具有包括反馈控制环的响应系统的一次性用品”的美国专利申请09/107563(P&G案号7198)；以及1998年6月29日提交的题目为“具有包括机械致动器的响应系统的一次性用品”的美国专利申请09/106225(P&G案号7199)，每一个专利申请均引入本文作为参考。

本发明的的尿布20的实例可以包括响应系统，所述的的向应系统包括如图1所示的传感器60和如图2所示的致动器。在这一实施方案中，传感器60可以包含一与生物识别元件可操作连接的转换器，所述的生物识别元件适于检测粪便中的大肠杆菌。依据生物识别元件对大肠杆菌阈值的特定的检测，转换器向致动器发出电流信号。示于图1中的用品可以包括致动器，所述的致动器包含用图2所示的水溶性薄膜91(如PVA薄膜)真空密封的压缩的弹性材料94。依据对来自传感器的适当信号的接收，致动器可以关闭开关，例如，可以释放少量的储存水接触并溶解水溶性薄膜91。这导致贮存于压缩泡沫中的机械能的释放。弹性材料94膨胀并形成一隔离件，为初期的粪便提供空隙体积。作为选择，开关闭合又可以释放控制大肠杆菌的抗菌剂和/或向穿用者或护理者发出存在大肠杆菌信号的可见的染料。在另一实施方案中，响应系统可以包括向护理者或穿用者报警的致动器，预报即将发生的事件如腹泻感染或皮肤感染(如皮炎)。

在一个可替换实施方案中，本发明可以包含局部的身体覆盖物，如能够检测并向使用者预报特定生物状况的手覆盖物。手覆盖物可以部分地或完全将手或身体的任何其它部分覆盖。优选地，传感器通常位于或靠近至少一部分外表面。手覆盖物的实例类型包括但不限于指套、手套、连指手套和手帕。优选这些身体覆盖物是一次性的。这种覆盖物可用于医疗护理与评定、动物学和兽医学护理与评定、与植物或家畜产品相关的农业目的、为了人或其它生物的预期消费而进行的商业上和家庭中的食品加工与处理。

在另一实施方案中，本发明可以包含食品加工、贮存或制备用品，用于人或其它生物消费的食品方面，该用品可以检测并向用户预报特定的生物状况。优选这种用品是一次性的。传感器一般优选位于或接近于预期的最近位置的表面部分，或者与食品接触。该用品可以用于未加工过的食品在各种加工或制备阶段的处理，或与彻底精制的食品在一起。这种用品可以包括食品制剂伴侣、硬质或柔性的覆盖物和罩布；食品贮存材料如硬质容器、硬质容器的衬里或表面、优选由柔性材料制成的食品贮存包装材料；以及食品服务用品如浅盘、盘、大浅盘、碗、食品包装材料和硬质与柔性的作为盘子代用品的片。

                          试验方法

响应因子测试：

用下面所述的响应因子测试法，可以测量定量传感器暴露于特定物质或成分发生反应时的响应。

适于这种试验方法的特定物质或成分包括：水溶液中的粪便测试物，浓度为每克生理盐水溶液1克粪便测试物；测试尿溶液中的粪便测试物，浓度为每克测试尿溶液1克粪便物；测试尿溶液；粪臭素的生理盐水溶液，浓度为每克生理盐水溶液180微克的粪臭素；和生理盐水溶液。

所有测量均在体温(37℃)下进行。该测试方法包括按如下顺序的如下步骤：

1)暴露于生理盐水溶液24小时之后，记录传感器的定量响应。背景响应是最大的记录响应。

2)将传感器暴露于规定的物质或成分。

3)传感器暴露于规定物质或成分24小时，记录传感器的定量响应。物质响应是最大的记录响应。

用背景响应归一化物质响应，得到响应因子。如果响应因子小于1，用响应因子的倒数值作为响应因子。

尽管已经描述了本发明的特定的实施方案和/或个别特征，在不偏离本发明精神和范围的前提下，本领域技术人员可对本发明进行各种各样的改变和修正是显而易见的。例如，尽管本发明主要针对一次性尿布进行解释和描述，但是本发明不限于这一实施方案。本发明也可用于例如在施用一次性尿布之前直接应用于穿用者(例如，应用于穿用者肛周或会阴区域)的用品或取代一次性尿布的用品，用于套穿尿布、尿布插入物、卫生巾、棉塞等。此外，应当清楚所有这些实施方案和特征的组合是可能的，并且可得到本发明的优选实施方案。所以，打算在所附的权利要求书打算覆盖本发明范围内的所有这些改变和修正。

Claims (28)

1.适用于穿用者的一次性用品，包含：包括至少一个生物识别元件的生物传感器，该生物传感器适于检测身体废物中或穿用者皮肤上的目标生物分析物。

2.权利要求1的一次性用品，其中该生物识别元件包含生物反应活性剂。

3.权利要求1的一次性用品，其中该生物传感器选自：生物催化生物传感器和生物亲和性生物传感器，且生物亲和性生物传感器最好选自以化学受体为基础的生物传感器和免疫传感器。

4.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物识别元件选自：酶或酶的序列；抗体；DNA；细胞器；膜受体蛋白；天然或合成的细胞膜；能活的或不能活的细菌，植物或动物细胞；至少部分神经束、至少部分感觉器官；鲍氏不动杆菌TOI36和芽孢杆菌TOI41。

5.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物识别元件被放置于基材上，该基材选自以聚合物为基础的材料、水凝胶、薄纸、无纺材料和纺织材料。

6.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器检测目标生物分析物，该分析物选自：病原体细菌、结肠菌、病毒、寄生虫、细菌毒素、真菌、酶。

7.权利要求6的一次性用品，其中的病原体细菌选自大肠埃希氏菌；伤寒杆菌；副伤寒杆菌；Salmonella enteridits；鼠伤寒杆菌；海得尔堡沙门氏菌；索氏志贺氏菌；弗氏志贺氏菌；鲍氏志贺氏菌；痢疾志贺氏菌；霍乱弧菌；结核分枝杆菌；小肠结肠炎耶尔森氏菌；嗜水气单胞菌；类志贺邻单胞菌；空肠弯曲杆菌德莱氏亚种；大肠弯曲杆菌；脆弱拟杆菌；败毒梭菌；产气英膜梭菌；肉毒梭菌和艰难梭菌。

8.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器在病况的临床可观察到的症状发作之前，检测到与全身或皮肤健康状况有关的目标生物分析物。

9.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器又包含转换器，该转换器最好选自电化学转换器、光转换器、热转换器和声转换器。

10.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的用品又包含生物传感器的清洁元件。

11.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器固定于支撑元件上和/或是能够与用品分离的。

12.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器或支撑元件粘附于穿用者的皮肤上。

13.前述权利要求中任一项的一次性用品，进一步包含致动器，当生物传感器检测到目标生物分析物时，该致动器执行响应功能，所述的响应功能优选为一种发给护理者或穿用者的信号。

14.权利要求13的一次性用品，其中所述的响应功能是选自：产生空隙体积、处理皮肤、产生发泡系统和给护理者发信号中的一种或多种。

15.前述权利要求中任一项的一次性用品，进一步包含接收器和/或发送器。

16.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器接触粪便时的响应因子至少为5，优选至少为10，更优选至少为20。

17.前述权利要求中任一项的一次性用品，其中所述的生物传感器暴露于浓度为每克生理盐水溶液180微克粪臭素的粪臭素生理盐水溶液时，具有至少为5的响应因子。

18.一种适用于穿用者的一次性用品，包含：适于检测穿用者身体废物中或穿用者皮肤上的健康标志物或营养标志物的传感器。

19.权利要求18的一次性用品，其中所述的健康标志物选自：重金属、放射性物质、脂肪、酶、内分泌物、蛋白物质、粘液和微生物。

20.权利要求19的一次性用品，其中所述的重金属为铅和汞。

21.权利要求18的一次性用品，其中所述的营养标志物选自钙、维生素、电解质、脂肪、脂肪酸、脂肪酸盐、氨基酸、酶、胆汁酸及其盐、胆固醇和糖。

22.权利要求18-21的一次性用品，其中所述的传感器在病况的临床可观察到的症状出现之前，检测到与健康或营养状况相关的目标健康和/或营养标志物，或者其中所述的生物传感器仅检测高于预先设定的阈值的目标健康和/或营养标志物。

23.权利要求18-22的一次性用品，其中所述的传感器还包含转换器，该转换器最好选自电化学转换器、光学转换器、热转换器和声转换器。

24.权利要求18-23的一次性用品，其中所述的传感器包含微芯片。

25.权利要求18-24的一次性用品，进一步包含致动器，该致动器在传感器检测到健康标志物或营养标志物时执行响应功能。

26.权利要求25的一次性用品，其中所述的致动器转换潜在的能量以执行响应功能，该潜在的能量选自机械能、电能、化学能的一种或多种。

27.前述权利要求中任一项的一次性用品，进一步包含：顶片；与顶片连接的底片；和放置于顶片与底片之间的吸收芯。

28.前述权利要求中任一项的一次性吸收用品，其中该一次性用品选自：卫生巾、尿布、训练裤、插入件和成人失禁装置。

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