TWI533857B - Diaper structure and diaper detection system with wireless detection of wet state - Google Patents

Description

具無線偵測溼透狀態的尿布結構及其尿布偵測系統

本發明係關於尿布結構，尤指一種具有外貼式的無線射頻標籤，且能無線偵測尿布的溼透狀態之尿布結構。

查，隨著高齡化社會的來臨，目前有眾多醫療團隊、學界及業者均積極針對照護用品展開研發與設計，以能解決受護者(如：高齡者、病患…等)的照護問題。

承上，由於高齡者的行動較為不便，且反應已不如年輕時靈活，在處理生活上的許多瑣事，常需要藉助他人的幫忙，舉例而言，當一高齡者具有「尿失禁」的情形時，為免污染褲子及床單，通常會使用紙尿褲，當該紙尿褲被尿液浸濕時，則必須進行更換，但對於該高齡者而言，在更換紙尿褲的前後，必須先進行脫、穿衣褲的動作，而脫、穿衣褲則需不時改變身體的重心，才能將雙腳套入褲管內，前述過程中，高齡者不僅需攙扶物體(如：桌子、牆壁)才能保持平衡，且容易因身體晃動而摔倒，造成傷害，因此，高齡者於更換紙尿褲時，通常極需得到家人或照護人員的幫助，才能降低意外發生的機率。

一般言，現有照護院所的照護人員通常是由一人負責多位高齡者的衛生起居，因此，照護人員並無法時時陪伴在高齡者的身旁，而僅能在高齡者需要時，才進行相關的照護動作(如：更換紙尿褲)，若有些高齡者因受到疾病的影響(如：中風)，造成口齒不清、意識不清或感覺遲鈍時，便無法在當下迅速地通知照護人員進行更換紙尿褲的動作，長時間下，不僅容易造成其它疾病(如：尿濕疹)，且會令高齡者覺得頗不舒適，因此，為能解決前述問題，目前照護院所通常會使高齡者穿戴具有尿濕偵測功能的尿布產品，且該尿布產品具有遠端傳輸功能，以在尿布產品溼透時，能 立即地通知照護人員前往協助，如此，即能克服時空上的限制，令照護人員能立即得知高齡者的當前需求，以有效提高高齡者的衛生及舒適感。

茲針對前述的尿布產品之結構，進行說明，請參閱第1圖所示，該尿布產品1包括一第一不織布層11、一吸水層12、一第二不織布層13、二感應電極14及一塑料層15，其中該第一不織布層11之一側面能吸收人體排泄出的尿液，該吸水層12係由吸水材料構成，其一側面係貼附至該第一不織布層11的另一側面，且能吸收由該第一不織布層11傳來之尿液，令尿液被吸收且保持在該吸水層12內，該第二不織布層13之一側面係貼附至該第一不織布層11及吸水層12的另一側面，以使該吸水層12能被夾合定位在該第一不織布層11及第二不織布層13間，該第二不織布層13之一側面能吸收由該吸水層12滴漏出的尿液，該二感應電極14分別呈長條帶狀，其一側面分別貼附至該第二不織布層13的另一側面，該二感應電極14能在接觸到尿液時相互電氣導通，該塑料層15之一側面係貼附至該第二不織布層13及該二感應電極14的另一側面，以使該二感應電極14能被夾合定位在該第二不織布層13及塑料層15間，且能承接自該第二不織布層13滴漏出的尿液，令尿液不致滴漏出尿布產品1外；當尿布產品1的製造業者將該第一不織布層11、吸水層12、第二不織布層13、感應電極14及塑料層15依序封合固定成一體後，該二感應電極14即能被定位在尿布產品1內，且使其一端裸露在尿布產品1之外。

另，請參閱第1及2圖所示，當使用者(如：高齡者、幼童或病患)穿戴該尿布產品1後，照護人員能將一電氣偵測裝置16之夾體18上的二鱷魚夾17(Alligator Clips)分別夾合在該二感應電極14裸露在外之一端上，當使用者排泄出尿液時，尿液會依序通過該第一不織布層11、吸水層12及第二不織布層13而與該二感應電極14相接觸，使得該二感應電極14短路形成電氣導通，此時，該電氣偵測裝置16即能經由其上夾體18的二鱷魚夾17，偵測到該二感應電極14係處於電氣導通的狀態，並發出一警告聲響，當照護者聽到警告聲響時，即可得知尿布產品1內的尿液量已達一定量，而對使用者進行清潔照護，並更換新的尿布產品1。

然而，前述的尿布產品1在實際使用上仍存在著缺失，復請 參閱第1及2圖所示，由於該二感應電極14之一端係裸露在外，以供該二鱷魚夾17能分別夾合在對應的感應電極14之一端上，但因該夾體18及鱷魚夾17的構造較複雜，體積亦較大，故當使用者穿戴尿布產品1而躺臥在床時，常會因壓觸到夾體18及鱷魚夾17而感到不適；此外，由於夾體18及鱷魚夾17的體積較大，又僅夾合在感應電極14之一端上，因此常會受到使用者的壓觸或拉扯而移位，導致該電氣偵測裝置16無法準確偵測到尿液的問題，令照護人員無法即時地更換該尿布產品1，造成使用者的下體肌膚因長時間接觸尿液而產生過敏紅腫，甚至發炎的問題。此外，由於該二感應電極14是被製作於尿布產品1內，因此，業者勢必需更改原有生產尿布產品1的機台與生產流程，此舉不僅會大幅提高業者的生產成本，且額外設置該二感應電極14的程序更是會增加原有的生產時間。

綜上所述可知，現有具備尿濕偵測功能的尿布產品，仍有著諸多缺失，故，如何針對前述缺失，設計出一種更佳的尿布產品，即成為相關業者之重要課題。

有鑑於現有具備尿濕偵測功能的尿布產品，均需更改原有尿布結構的製程，造成業者的生產成本上升，且使用者在配戴上具有極高的不舒適感，故，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之一種具無線偵測溼透狀態的尿布結構及其尿布偵測系統，以期藉由本發明而能提供使用者與業者一種無需更改原有的尿布結構，且以外貼式無線射頻標籤偵測尿液溼透狀態，以有效解決前述問題。

本發明之第一目的，係提供一種具無線偵測溼透狀態的尿布結構，以在不需大幅改變習知尿布的情況下，能迅速地偵測出尿布是否呈濕透狀態，包括一尿布本體、至少一通訊晶片及至少一金屬天線，其中該尿布本體至少包括一布料層、一防漏層及一吸水材料層，其中該布料層係位在該尿布本體的內側，且供吸附尿液及令尿液通過，該防漏層係位在該尿布本體的外側，且能將尿液阻擋在其內側面，避免尿液滲出至尿布本體的外側，該吸水材料層係由吸水材料構成，且設在該布料層及防漏層之間，能吸收通過該布料層之尿液，令尿液被吸收且保持在該吸水材料層內，在 該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身之介電係數會改變，各該通訊晶片係貼附在該防漏層的外側，且與各該金屬天線(Antenna)相連接，且各該金屬天線係貼附在該防漏層的外側，以形成一無線射頻標籤(Tag)，使得該通訊晶片能透過該金屬天線，傳送或接收電磁波訊號，如此，在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，因該防漏層本身介電係數之改變會使該金屬天線之阻抗值隨之改變，進而令該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長改變。

本發明之第二目的，係提供一種具無線偵測溼透狀態的尿布偵測系統，包括一尿布結構及一訊號讀取器，其中該尿布結構係為前述第一目的的尿布結構，該訊號讀取器能對該無線射頻標籤發射一偵測電磁波，且其內儲存有一設定值，該設定值係為該防漏層之內側未被沾溼時該金屬天線應傳送之電磁波的波長，當該尿布本體內因使用者排泄尿液，而導致該吸水材料層溼透，且沾溼該防漏層之內側，進而使得該金屬天線之阻抗值改變，則該無線射頻標籤在接收到該偵測電磁波且該通訊晶片產生一回應訊號後，該回應訊號會因該金屬天線阻抗值之改變，而傳送出一回應電磁波，當該回應電磁波的波長係不同於該設定值時，該訊號讀取器即可判斷出該尿布本體已溼透，甚至，能發出一警訊(如：聲音、閃光)，令照護者能立即更換新尿布。

本發明之第三目的，係提供一種具無線偵測溼透狀態的尿布偵測系統，包括一尿布結構及一訊號讀取器，其中該尿布結構係為前述第一目的的尿布結構，該訊號讀取器能對該無線射頻標籤發射一偵測電磁波，且其內儲存有一設定值，該設定值係為該防漏層之內側被沾溼時該金屬天線應傳送之電磁波的波長，當該尿布本體內因使用者排泄尿液，而導致該吸水材料層溼透，且沾溼該防漏層之內側，進而使得該金屬天線之阻抗值改變，則該無線射頻標籤在接收到該偵測電磁波且該通訊晶片產生一回應訊號後，該回應訊號會因該金屬天線阻抗值之改變，而傳送出一回應電磁波，當該回應電磁波的波長係相同於該設定值時，該訊號讀取器即可判斷出該尿布本體已溼透，甚至，能發出一警訊(如：聲音、閃光)，令照護者能立即更換新尿布。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧尿布產品

11‧‧‧第一不織布層

12‧‧‧吸水層

13‧‧‧第二不織布層

14‧‧‧感應電極

15‧‧‧塑料層

16‧‧‧電氣偵測裝置

17‧‧‧鱷魚夾

18‧‧‧夾體

〔本發明〕

2‧‧‧尿布結構

21‧‧‧尿布本體

211‧‧‧布料層

213‧‧‧吸水材料層

215‧‧‧防漏層

23‧‧‧通訊晶片

25‧‧‧金屬天線

3‧‧‧訊號讀取器

第1圖係習知尿布產品的爆炸示意圖；第2圖係習知尿布產品與電氣偵測裝置的示意圖；第3圖係本發明之尿布結構的示意圖；第4圖係本發明之尿布偵測系統的示意圖；及第5圖係本發明之尿布偵測系統的模擬阻抗匹配圖。

查，無線射頻辨識系統(Radio Frequency Identification；以下簡稱RFID)是利用電磁波傳送資料，可用於身份辨識的一種技術，一般言，RFID主要是由讀取器(Reader)與標籤(Tag)所組成的非接觸自動辨識技術，其工作原理是將一顆具有儲存記憶體的通訊晶片(如：IC)置入標籤上，透過設置於標籤之天線(Antenna)將通訊晶片上的資料傳送到讀取器，達到辨識目的。此外，天線會隨其所貼附之基板材料的介電係數(Relative Permittivity)大小而改變其特性，其關係式如下：v=fλ； 其中為v電磁波訊號在材料中的速率，c為光速，εr為材料之介電係數，f為頻率，λ為波長，故當材料之介電係數越大時，其波長就會越短，意即，當天線所貼附之基板材料的介電係數改變時，便會改變電磁波訊號的波長，因此，發明人乃藉由前述特性，而設計出本發明之一種具無線偵測溼透狀態的尿布結構及其尿布偵測系統。

請參閱第3圖所示，在本發明之一實施例中，該尿布結構2包括一尿布本體21、至少一通訊晶片23及至少一金屬天線(Antenna)25，其中該尿布本體21至少包括一布料層211、一吸水材料層213及一防漏層 215，其中該布料層211係位在該尿布本體21的內側，且供吸附尿液及令尿液通過，該防漏層215係位在該尿布本體21的外側，且能將尿液阻擋在其內側面，避免尿液滲出至尿布本體21的外側，該吸水材料層213係由吸水材料構成，且設在該布料層211及防漏層215之間，並能吸收通過該布料層211之尿液，令尿液被吸收且保持在該吸水材料層213內，在該防漏層215之內側沾附到該吸水材料層213表面之尿液的情形下，該防漏層215本身之介電係數會發生改變。

在此特別聲明者，復請參閱第3圖所示，前述實施例之尿布本體21，僅為尿布的基本架構，本發明能應用於市面上所販售之各種尿布上，只要該尿布具有布料層211、吸水材料層213及防漏層215，且內側為布料層211，外側為防漏層215，則無論業者是否在該布料層211與吸水材料層213之間，多增設其他材質(如：多層不織布)，或是否在吸水材料層213與防漏層215之間，多增設其他材質(如：多層不織布)，皆屬本發明所稱之尿布本體21，合先敘明。

復請參閱第3圖所示，該通訊晶片23係貼附在該防漏層215的外側，另，該金屬天線25亦貼附在該防漏層215的外側，且連接至該通訊晶片23，以形成一無線射頻標籤(Tag)，在此特別一提者，第3圖所繪製之金屬天線25的形狀，僅為本發明之一實施例，在本發明之其它實施例中，業者能依產品需求，而調整該金屬天線25的形狀，合先陳明。另，該通訊晶片23能透過該金屬天線25，傳送或接收電磁波訊號，又，由於該金屬天線25是貼附於防漏層215上，因此，在該防漏層215之內側沾附到該吸水材料層213表面之尿液時，該防漏層215本身介電係數會隨之改變，誠如前述，當金屬天線25所貼附之基板材料的介電係數改變時，便會改變電磁波訊號的波長，故，該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長亦會隨之改變，意即，當防漏層215之內側未沾附到尿液，與防漏層215之內側沾附到尿液時，該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長是完全不同。

請參閱第3及4圖所示，一訊號讀取器3能對該無線射頻標籤發射一偵測電磁波，且其內儲存有一設定值，該設定值係為該防漏層215之內側未被沾溼時，所會傳送之電磁波的波長數值，在該實施例中，若該 尿布本體21內因使用者排泄尿液，而導致該吸水材料層213溼透，且沾溼該防漏層215之內側，此時，貼附在該防漏層215之外側的金屬天線25之阻抗值即會發生改變，則該無線射頻標籤在接收到該偵測電磁波後，該通訊晶片23會產生一回應訊號，其中該回應訊號會因該金屬天線25的阻抗值之改變，而傳送出一回應電磁波，該回應電磁波的波長係不同於該防漏層215之內側未被沾溼時，該金屬天線25應傳送的設定值，故，該訊號讀取器3在接收到該回應電磁波時，即能輕易地與其內儲存之該設定值進行比對，而迅速地判斷出該尿布本體21是否溼透，如此，醫療或照護機構中的照護人員，便能夠察看該訊號讀取器3的數據，或是該訊號讀取器3所發出的警訊(如：聲音、閃光)，而前往照護者的處所更換新尿布，使得照護人員不需逐一自使用者身上拆開尿布，檢視尿溼狀態，再逐一為使用者穿回尿布之繁重工作。此外，在本發明之其它實施例中，業者能夠更改該設定值的內容，使得該設定值為該防漏層215之內側被沾溼時，所會傳送之電磁波的波長數值，而非僅限定於前述實施例的態樣，以提高本發明之使用便利性。

承上所述可知，復請參閱第3及4圖所示，當尿布本體21吸收尿液達到飽和時，尿布本體21因吸收尿液後，會導致尿布本體21的介電係數大幅升高，進而影響緊貼在尿布本體21上之無線射頻標籤的金屬天線25之阻抗，使得金屬天線25的阻抗匹配會隨之變化，另，由於該實例中，係將金屬天線25直接匹配到通訊晶片23，而省略了匹配網路(Matching network)之電子元件，故能節省生產費用，同時，尚能減少匹配網路之電子元件所占用的面積。另，由通訊晶片23的饋入點(Feed point)向金屬天線25看出去的阻抗，會呈現較低的實部阻抗(低於50歐姆)及較高的虛部感抗(電感抗大於100以上)，請參閱第5圖所示之模擬阻抗匹配圖，其中實部阻抗以實線表示，虛部感抗則以虛線表示，由第5圖可明顯看出實部阻抗遠低於50歐姆，而虛部感抗則大於100以上，因此，該金屬天線25能直接匹配到一般市售之通訊晶片23，且透過前述實測可得知，本發明之無線射頻標籤貼附於尿布本體21上，並包覆在人體上時，能順利地接收RFID訊號讀取器3傳送之能量，並再將訊息回傳訊號讀取器3，達 到通知護理人員更換尿布之目的。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

2‧‧‧尿布結構

21‧‧‧尿布本體

211‧‧‧布料層

213‧‧‧吸水材料層

215‧‧‧防漏層

23‧‧‧通訊晶片

25‧‧‧金屬天線

Claims (5)

1. 一種具無線偵測溼透狀態的尿布結構，包括：一尿布本體，至少包括一布料層、一防漏層及一吸水材料層，其中該布料層係位在該尿布本體的內側，該防漏層係位在該尿布本體的外側，且能將尿液阻擋在其內側面，該吸水材料層係由吸水材料構成，且設在該布料層及防漏層之間，能吸收通過該布料層之尿液，在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身之介電係數會隨之改變；至少一通訊晶片，係貼附在該防漏層的外側；及至少一金屬天線，係貼附在該防漏層的外側，且分別連接至各該通訊晶片，以形成一無線射頻標籤，使得該通訊晶片能透過該金屬天線，傳送或接收電磁波訊號，且在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身介電係數之改變能使該金屬天線之阻抗值隨之改變，進而令該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長隨之改變。
2. 一種具無線偵測溼透狀態的尿布偵測系統，包括：一尿布本體，至少包括一布料層、一防漏層及一吸水材料層，其中該布料層係位在該尿布本體的內側，該防漏層係位在該尿布本體的外側，且能將尿液阻擋在其內側面，該吸水材料層係由吸水材料構成，且設在該布料層及防漏層之間，能吸收通過該布料層之尿液，在該防漏層之內側沾 附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身之介電係數會隨之改變；至少一通訊晶片，係貼附在該防漏層的外側；至少一金屬天線，係貼附在該防漏層的外側，且分別連接至各該通訊晶片，以形成一無線射頻標籤，使得該通訊晶片能透過該金屬天線，傳送或接收電磁波訊號，且在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身介電係數之改變能使該金屬天線之阻抗值隨之改變，進而令該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長隨之改變；一訊號讀取器，係對該無線射頻標籤發射一偵測電磁波，在該尿布本體內因使用者排泄尿液，而導致該吸水材料層溼透，且沾溼該防漏層之內側，進而使得該金屬天線之阻抗值改變的情形下，該無線射頻標籤在接收到該偵測電磁波且該通訊晶片產生一回應訊號後，該回應訊號會因該金屬天線阻抗值之改變，而傳送出一回應電磁波，該回應電磁波的波長係不同於該防漏層之內側未被沾溼時該金屬天線應傳送之設定值。
3. 如請求項2所述之尿布偵測系統，其中該訊號讀取器在判斷出該回應電磁波的波長不同於該設定值的狀態下，會發出一警訊。
4. 一種具無線偵測溼透狀態的尿布偵測系統，包括：一尿布本體，至少包括一布料層、一防漏層及一吸水材料層，其中該布料層係位在該尿布本體的內側，該防漏層係 位在該尿布本體的外側，且能將尿液阻擋在其內側面，該吸水材料層係由吸水材料構成，且設在該布料層及防漏層之間，能吸收通過該布料層之尿液，在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身之介電係數會隨之改變；至少一通訊晶片，係貼附在該防漏層的外側；至少一金屬天線，係貼附在該防漏層的外側，且分別連接至各該通訊晶片，以形成一無線射頻標籤，使得該通訊晶片能透過該金屬天線，傳送或接收電磁波訊號，且在該防漏層之內側沾附到該吸水材料層表面之尿液的情形下，該防漏層本身介電係數之改變能使該金屬天線之阻抗值隨之改變，進而令該無線射頻標籤所傳送之電磁波訊號的波長隨之改變；一訊號讀取器，係對該無線射頻標籤發射一偵測電磁波，在該尿布本體內因使用者排泄尿液，而導致該吸水材料層溼透，且沾溼該防漏層之內側，進而使得該金屬天線之阻抗值改變的情形下，該無線射頻標籤在接收到該偵測電磁波且該通訊晶片產生一回應訊號後，該回應訊號會因該金屬天線阻抗值之改變，而傳送出一回應電磁波，該回應電磁波的波長係相同於該防漏層之內側被沾溼時該金屬天線應傳送之設定值。
5. 如請求項4所述之尿布偵測系統，其中該訊號讀取器在判斷出該回應電磁波的波長不同於該設定值的狀態下，會發出一警訊。