專利名稱：具有身體廢物組分傳感器的一次性用品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一次性用品，更具體地，涉及具有檢測身體廢物中的微生物和/或其它生物分子的生物識別元件的生物傳感器和/或適于檢測和/或測量用作健康或或營養(yǎng)指示劑的糞便組分的傳感器的一次性用品。
背景技術(shù)：
目前，如尿布、成人失禁短褲、衛(wèi)生巾和棉塞這樣的一次性用品已廣泛用于照料嬰幼兒和初學(xué)走路的孩子，以及在照料失禁成人的情況下用于容納、隔離和處理身體廢物的裝置。作為這些應(yīng)用場合優(yōu)選的方式，這些用品由于其方便性和可靠性，已經(jīng)基本上代替了那些重復(fù)使用的、可洗滌的布質(zhì)衣物。一次性用品通過吸收或容納沉積在用品上的身體廢物而響應(yīng)排便、排尿或排泄事件。當(dāng)排便、排尿或排泄事件發(fā)生后，有些一次性用品也發(fā)出信號(例如潤濕指示器、溫度變化探測器)。本領(lǐng)域公知的其它一次性吸濕用品包含化學(xué)反應(yīng)裝置以檢測穿用者廢物如尿液中的各種物質(zhì)如pH或離子。然而，這些用品不能具體檢測目標(biāo)潛在的病原微生物如細(xì)菌、病毒、真菌和寄生蟲(如原生動物)和/或相關(guān)的生物分子，所有這些需要對純化學(xué)試劑的高度的選擇性(即，特異性)和敏感性。而且，這些用品不能具體檢測用作潛在的健康問題和/或營養(yǎng)狀況的標(biāo)記物的穿用者的糞便中的化學(xué)組分。另外，這些用品不能預(yù)測與健康或營養(yǎng)相關(guān)的事件何時(shí)將發(fā)生，不能在臨床上可觀測到的癥狀發(fā)生前給該穿用者或護(hù)理者以需要預(yù)防或補(bǔ)救行動的信號。
發(fā)明概述適用于穿用者的一次性用品包括包括至少一個生物識別元件的生物傳感器，該生物傳感器適于檢測身體廢物內(nèi)或穿用者皮膚上的目標(biāo)生物分析物。適用于穿用者的一次性用品包含適用于檢測穿用者身體廢物內(nèi)或穿用者皮膚上的健康標(biāo)記物或營養(yǎng)標(biāo)記物的傳感器。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明制備的用品即尿布的平展?fàn)顟B(tài)的平面圖，其中結(jié)構(gòu)中的有些部分被去除，以便更清楚地示出用品的構(gòu)造，其中所述用品是尿布；圖2表示活化之前處于壓縮狀態(tài)的本發(fā)明的身體廢物隔離裝置的透視圖；圖2A表示沿圖2中線2A-2A截取的截面圖；圖3A表示有單個閾值的本發(fā)明的不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)的理想輸出函數(shù)；圖3B表示有多個閾值的本發(fā)明的不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)的理想輸出函數(shù)；圖4A表示本發(fā)明的不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)的示例性輸出函數(shù)及輸出函數(shù)的一階、二階和三階導(dǎo)數(shù)；圖4B表示具有一系列具有相同時(shí)間常數(shù)的第一級延遲的控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；圖5A和5B表示包括電敏凝膠的本發(fā)明響應(yīng)系統(tǒng)的一個實(shí)施方案；圖6A、6B和6C表示包括電敏凝膠的本發(fā)明響應(yīng)系統(tǒng)的另一個實(shí)施方案；圖7是本發(fā)明廢物袋實(shí)施方案的透視圖；圖8是一個包括排泄物袋的吸濕用品的透視圖。
發(fā)明詳述本申請所用的術(shù)語“吸濕用品”指的是能吸收和容納身體排出物的裝置，更具體地說，指的是靠著或貼近穿用者身體放置以吸收和容納不同的身體排出物的裝置。本申請所用的術(shù)語“一次性”指的是不準(zhǔn)備洗滌或儲存或再用作吸濕用品的吸濕用品(即，它們在使用一次后就扔掉，優(yōu)選為，以一種環(huán)境能容許的方式使之回收、堆肥或處理)。(本申請所用的術(shù)語“放置”指的是尿布的一個部件在特定的位置處與尿布的其它部件形成(連接或放置)一個單一結(jié)構(gòu)或形成(連接或放置)一個與尿布的另一部件相連的獨(dú)立部件。本申請所用的術(shù)語“連接”包括通過將一個部件直接固定在其它部件上從而使一個部件直接連接在另一部件上的構(gòu)型和通過將一個部件固定在中間部件上，中間部件又固定在另一部件上從而使一個部件間接連接在另一部件上的構(gòu)型。)“單一的”吸濕用品指的是由分離的部件結(jié)合在一起形成統(tǒng)一的實(shí)體這樣就不需要獨(dú)立操作的部件如獨(dú)立的支撐件和襯里的吸濕用品。本發(fā)明的吸濕用品的優(yōu)選實(shí)施方案是單一的一次性吸濕用品，即如圖1所示的尿布20。本申請所用的術(shù)語“尿布”指的是一般穿在嬰兒和失禁者下身周圍的吸濕用品。但是，本發(fā)明也適用于其它吸濕或非吸濕用品如失禁者短褲、失禁者內(nèi)衣、吸收性插入件、尿布的支撐件和襯里、一次性床墊、自然肛門或人造肛門的結(jié)腸造口術(shù)袋、女性衛(wèi)生衣、棉塞、抹布、一次性毛巾、棉紙、吸水用品、吸油用品、溢出物清除袋、干燥袋、一次性拖把、繃帶、一次性醫(yī)療用衣、一次性板和杯、一次性食品制備和切割表面、治療包裹、支撐物、一次性加熱墊片和類似物。
圖1是本發(fā)明的尿布20處于平展?fàn)顟B(tài)下的平面圖，為了更清楚地示出尿布20的結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)的一些部分切去。尿布20朝向穿用者的部分朝向觀察者。如圖1所示，尿布20優(yōu)選包含透液頂片24；不透液底片26；優(yōu)選置于至少一部分頂片24和底片26之間的吸濕芯28；側(cè)片30；彈性腿箍32；彈性腰區(qū)部件34和通常用40表示的緊固系統(tǒng)。圖1所示的尿布20有第一腰區(qū)36，與第一腰區(qū)36相對的第二腰區(qū)38及位于第一腰區(qū)和第二腰區(qū)之間的襠部區(qū)37。尿布20的外邊限定出尿布20的周邊，其中縱向邊50基本上平行于尿布20的縱向中心線100走向，縱向邊50之間的端邊52基本上平行于尿布20的橫向中心線110走向。
尿布20的主體(chassis)22包含尿布20的主體。主體22包含吸濕芯28的至少一部分和優(yōu)選的外覆蓋層，該外覆蓋層包括頂片24和底片26。如果吸濕用品包含分離的支撐件和襯里，主體22一般包括支撐件和襯里。(例如，支撐件可包括形成用品的外覆蓋層的一層或多層材料，襯里可包含吸濕組合件，該吸濕組合件包括頂片、底片和吸濕芯。在這些情況下，支撐件和/或襯里可包括用于在整個使用期間將襯里保持在合適位置處的緊固部件)。對于單一的吸濕用品來說，主體22包括尿布的主要結(jié)構(gòu)及附加的形成復(fù)合尿布結(jié)構(gòu)的其它部件。雖然頂片24、底片26和吸濕芯28可組裝成許多公知的構(gòu)型，但是優(yōu)選的尿布構(gòu)型是1975.1.14授權(quán)于Kenneth B.Buell的名稱為“用于一次性尿布的可收縮的側(cè)面部分”的美國專利3,860,003、1992.9.9授權(quán)于Buell的美國專利5,151,092、1993.6.22授權(quán)于Buell的美國專利5,221,274、1996.9.10授權(quán)于Roe等人的名稱為“具有多個區(qū)的結(jié)構(gòu)類彈性薄膜網(wǎng)片可伸長的腰區(qū)部件的吸濕用品”的美國專利5,554,145、1996.10.29授權(quán)于Buell等人的名稱為“一次性套穿褲”的美國專利5,569,234、1996.12.3授權(quán)于Nease等人的名稱為“生產(chǎn)吸濕用品用的側(cè)片的無邊料法”的美國專利5,580,411和1997.8.20以Robles等人的名字提交的名稱為“具有多方向可伸長側(cè)片的吸濕用品”的美國專利申請流水號08/915,471中所描述，此處引入這些專利作為參考。
底片26一般是尿布20中鄰接在吸濕芯28的朝向衣物的表面45的那個部分，該部分防止吸收和容納在其中的排出物弄臟可接觸尿布20的物品如床單和內(nèi)衣。底片26可通過本領(lǐng)域公知的任何連接手段連接到頂片24、吸濕芯28或尿布20的任何其它元件上。合適的底片薄膜包括Tredegar IndustriesInc.ofTerreHaute，IN生產(chǎn)的以商品名X15306、X10962和X10964出售的那些薄膜。其它合適的底片材料可以包括透氣性材料如紡織網(wǎng)、無紡網(wǎng)、復(fù)合材料如涂膜無紡網(wǎng)和微孔膜如日本的MitsuiToatsuCo.生產(chǎn)的牌號為ESPOIRNO及Exxon Chemical Co.ofBay Ciy，TX生產(chǎn)的牌號為EXXAIRE的微孔膜，或單片薄膜如由Clopay Corporation，Cincinnati，OH以名稱為HYTREL共混物P18-3097生產(chǎn)的那些。一些透氣性復(fù)合材料詳述于以E.I.DuPont的名義在1995.6.22公開的PCT申請WO95/16746及1999.2.2授予Curro的美國專利5,865,823；1996.11.5授予Dobrin等人的美國專利5,571,096中。此處引入這些專利作為參考。
底片26或其任一部分在一個或多個方向上可以是可彈性伸展的。在一個實(shí)施方案中，底片26可包含結(jié)構(gòu)類彈性薄膜(“SELF”)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)類彈性薄膜網(wǎng)是在不使用添加的彈性材料下在伸長方向上呈現(xiàn)出類似彈性的性能的可伸長材料。適用于本發(fā)明的SELF網(wǎng)在1996.5.21授權(quán)于Chappell等人的名稱為呈現(xiàn)出類彈性性能的網(wǎng)狀材料的美國專利5,518,801中作了描述，將該專利引入本發(fā)明作為參考。在替代性的實(shí)施方案中，底片26可包含彈性體薄膜、泡沫、股線或這些物質(zhì)的組合或其它合適的材料與無紡的或合成的薄膜的結(jié)合。
頂片24優(yōu)選是柔順的、柔軟感的且對穿用者的皮膚沒有刺激性。合適的頂片24可由許多材料制成，如孔狀泡沫；網(wǎng)狀泡沫；有孔的塑料膜；或者天然纖維(如木或棉纖維)，合成纖維(如聚酯或聚丙烯纖維)或天然和合成纖維混合的紡織或無紡網(wǎng)。如果頂片包括纖維，纖維可以是紡粘的、梳理的、濕抄的、熔噴的、水力纏結(jié)的(hydroentangled)或用本領(lǐng)域公知的其它方法處理的。一種含有人造短纖維長度聚丙烯纖維網(wǎng)的合適的頂片24是由Veratec，Inc.，a Division ofIntemational Paper Company，of Walpole，MA生產(chǎn)的，牌號是P-8。
合適的成形薄膜頂片描述在以下的專利中1975.12.30授權(quán)于Thompson的名稱為“具有逐漸變細(xì)的毛細(xì)管的吸濕結(jié)構(gòu)”的美國專利3,929,135；1982.4.13授權(quán)于Mullane等人的名稱為“具有防污頂片的一次性吸濕用品”的美國專利4,324,246；1982.8.3授權(quán)于Radel等人的名稱為“呈現(xiàn)出類似纖維的性能的彈性塑料網(wǎng)”的美國專利4,342,314；1984.7.31授權(quán)于Ahr等人的名稱為“呈現(xiàn)出無光澤的可見表面和布狀觸覺的宏觀擴(kuò)展的三維塑料網(wǎng)”的美國專利4,463,045及1991.4.9授權(quán)于Baird的名稱為“多層聚合物薄膜”的美國專利5,006,394。其它合適的頂片24可根據(jù)分別于1986.9.2和1986.12.16授權(quán)于Curro等人的美國專利4,609,518和4,629,643制備，此處引入這兩篇專利作為參考。這樣的成形薄膜可從Procter&Gamble Companyof Cincinnati，Ohio以“DRI-WEAVE”及Tredegar Corporation of TerreHaute，Indiaha以“CLIFF-T”得到。
優(yōu)選的是，頂片24可由疏水性材料制成或處理成疏水性的以使穿用者的皮膚和吸濕芯28里包含的液體隔離。如果頂片24用疏水性材料制成，優(yōu)選至少頂片24的上表面處理成親水性的以使液體更快地通過頂片而轉(zhuǎn)移?？赏ㄟ^用表面活性劑對頂片24進(jìn)行處理或通過在頂片中加入表面活性劑而使其成為親水性的。用表面活性劑處理頂片24的合適方法包括用表面活性劑噴灑頂片24材料并將該材料浸入表面活性劑中。這樣的處理和親水化的更詳細(xì)討論包含描述在以下專利中1991.1.29授權(quán)于Reising等人的名稱為“具有多層吸濕層的吸濕用品”的美國專利4,988,344及1991.1.29授權(quán)于Reising的名稱為“具有快速收集的吸濕芯的吸濕用品”的美國專利4,988,345。一些用于將表面活性劑加入頂片中的合適方法的更詳細(xì)討論可見于以Aziz等人的名義于1997.7.1公開的注冊號為H1670的美國法定發(fā)明。此處引入這些專利中的每一個作為參考。
頂片24的任意部分或用品的其它組成部分可用本領(lǐng)域公知的潤膚液涂布。合適的潤膚液的例子包括描述在以下專利中的那些潤膚液1997.3.4授權(quán)于Roe的名稱為“具有含潤滑劑和多元醇聚酯固定劑的潤膚液的頂片的一次性吸濕用品”的美國專利5,607,760；1997.3.11授權(quán)于Roe的名稱為“具有含液體多元醇聚酯潤滑劑和固定劑的潤膚液的頂片的尿布”的美國專利5,609,587；1997.6.3授權(quán)于Roe等人的名稱為“具有含聚硅氧烷潤滑劑的潤膚液的頂片的尿布”的美國專利5,635,191；1997.7.1授權(quán)于Roe等人的名稱為“具有潤膚液處理的頂片的尿布”的美國專利5,643,588。潤膚液可單獨(dú)或與另一試劑結(jié)合用作上述的親水性處理劑。頂片還可包括抗菌劑或用抗菌劑處理，其一些例子公開在以Theresa Johnson的名義在1995.9.14公開的名稱為“頂片中含有用于控制氣味的抗菌劑的吸濕用品”的PCT申請WO95/24173中。另外，頂片24、底片26或者頂片或底片的任意部分可以是壓花的和/或進(jìn)行消光處理的以提供更類似織物的外觀。
頂片24和底片26可通過本領(lǐng)域公知的任意連接手段彼此相連接、連接在吸濕芯28或尿布20的任一其它部件上。例如，連接手段可包括均勻連續(xù)的粘結(jié)劑層，帶圖案的粘結(jié)劑層，或分離的粘結(jié)劑線、螺旋線或點(diǎn)的排列。連接手段還可以包括本領(lǐng)域公知的熱粘結(jié)，壓力粘結(jié)，超聲波粘結(jié)，動力機(jī)械粘結(jié)，或任一其它合適的連接手段或這些連接手段的結(jié)合。
吸濕芯28可包括通常是可壓縮的、可貼合的、對穿用者的皮膚無刺激性且能夠吸收并保留液體如尿液和其它某些身體排出物的任何吸收性材料。吸濕芯28可制成多種尺寸和形狀(如，矩形、沙漏型、“T”型、不對稱形等)并可包括許多通常用在一次性尿布及其它吸濕用品上的液體吸收性材料如通常稱之為透氣墊的粉碎木漿。其它合適的吸收性材料的例子包括起皺的纖維素填料；熔噴聚合物包括共成型(coform)；化學(xué)硬挺、改性或交聯(lián)的纖維素纖維；薄紙，包括薄紙包裹物和薄紙層壓物；吸收性泡沫；吸收性海綿；超吸濕聚合物；吸收性凝膠材料或任意的其它已知的吸收性材料或這些材料的結(jié)合。
吸濕芯28的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)也可變化(如，吸濕芯或其它的吸濕結(jié)構(gòu)可有不同的厚度區(qū)、親水性梯度、超吸濕梯度或較低平均密度和較低平均定量的收集區(qū)；或者可包含一個或多個層或結(jié)構(gòu))。
用作吸濕組合件的吸濕結(jié)構(gòu)的例子描述在以下的專利中1986.9.9授權(quán)于Weisman等人的名稱為“高密度吸濕結(jié)構(gòu)”的美國專利4,610,678；1987.6.16授權(quán)于Weisman等人的名稱為“具有雙層芯的吸濕用品”的美國專利4,673,402；1989.5.30授權(quán)于Alemany等人的名稱為“具有較低平均密度和較低定量的收集區(qū)的高密度吸濕部件”的美國專利4,834,735；1989.12.19授權(quán)于Angstadt的名稱為“具有打底層的吸濕芯”的美國專利4,888,231；1992.8.11授權(quán)于Herron等人的名稱為“含有單根化的多羧酸交聯(lián)的木漿纖維素纖維的吸濕結(jié)構(gòu)”的美國專利5,137,537；1992.9.15授權(quán)于Young等人的名稱為“用于失禁處理的高效吸濕用品”的美國專利5,147,345；1994.8.30授權(quán)于Roe的名稱為“用于低粘度糞便物的一次性吸濕用品”的美國專利5,342,338；1993.11.9授權(quán)于DesMarais等人的名稱為“用于含水體液的吸收性泡沫材料和含有這類材料的吸濕用品”的美國專利5,260,345；1995.2.7授權(quán)于Dyer等人的名稱為“用于含水體液的薄直到濕潤的吸收性泡沫材料及其制備方法”的美國專利5,387,207；1997.7.22授權(quán)于DesMarais等人的名稱為“由具有很高的水油比的高內(nèi)相乳液制備的用于含水流體的吸收性泡沫材料”的美國專利5,625,222。此處引入這些專利作為參考。
尿布20還可包含至少一個腰區(qū)部件34以有助于改善貼合性和容納性。彈性腰區(qū)部件34優(yōu)選從吸濕芯28的至少一個腰邊62至少向外縱向延伸并通常形成尿布20的至少一部分端邊52。通常將一次性尿布構(gòu)造成具有兩個彈性腰區(qū)部件，一個位于第一腰區(qū)36，一個位于第二腰區(qū)38。而且，盡管彈性腰區(qū)部件34或其任意構(gòu)成部件可包含一個或多個固定到尿布20上的獨(dú)立部件，可以將彈性腰區(qū)部件34構(gòu)造成尿布20的其它部件如底片26、頂片24或底片26和頂片24兩者的延伸部分。
彈性腰區(qū)部件34可構(gòu)造成許多不同的構(gòu)型，包括以下專利中描述的構(gòu)型1985.5.7授權(quán)于Kievit等人的美國專利4,515,595；1987.12.1授權(quán)于Lash的美國專利4,710,189；1992.9.9授權(quán)于Buell的美國專利5,151,092；1993.6.22授權(quán)于Buell的美國專利5,221,274。其它合適的腰區(qū)構(gòu)型包括如1991.6.25授權(quán)于Robertson的美國專利5,026,364及1989.3.28授權(quán)于Foreman的美國專利4,816,025中描述的那些腰區(qū)罩(waistcap)部件。此處引入上述這些專利作為參考。
尿布20還可包括緊固系統(tǒng)40。盡管任何其它公知的緊固手段一般均是可接受的，但緊固系統(tǒng)40優(yōu)選包括膠帶舌片(tape tabs)和/或鉤環(huán)狀緊固部件。一些緊固系統(tǒng)的例子公開在以下專利中1974.11.19授權(quán)于Buell的名稱為“用于一次性尿布的膠帶緊固系統(tǒng)”的美國專利3,848,594；1987.5.5授權(quán)于Hirotsu等人的名稱為“吸濕用品”的美國專利4,662,875 B1；1989.7.11授權(quán)于Scripps的名稱為“具有改進(jìn)的緊固裝置的一次性尿布”的美國專利4,846,815；1990.1.16授權(quán)于Nestegard的名稱為“具有改進(jìn)的鉤緊固件部分的一次性尿布”的美國專利4,894,060；1990.8.7授權(quán)于Battrell的名稱為“壓敏粘結(jié)劑緊固件及其制備方法”的美國專利4,946,527；上文用作為參考的1992.9.9授權(quán)于Buell的美國專利5,151,092；1993.6.22授權(quán)于Buell的美國專利5,221,274。緊固系統(tǒng)還可提供將用品保持在一次性構(gòu)型中的設(shè)施，如1990.10.16授權(quán)于Robertson等人的美國專利4,963,140中所公開的。此處引入的每一篇專利均作為參考。在替代性的實(shí)施方案中，衣物的相對側(cè)可縫合或焊接以形成褲子。這就使用品可用作套穿型尿布如訓(xùn)練褲(traimngpant)。
尿布20還可包括側(cè)片30。側(cè)片30可以是彈性的或可伸長的以提供更加舒適并與輪廓相符合的貼合，這是通過起初將尿布20可貼合地配合在穿用者身上并當(dāng)尿布20已負(fù)載排出物后在整個穿用期間保持這種貼合，這是由于彈性線制的側(cè)片30使尿布20的側(cè)邊膨脹和收縮。
盡管本發(fā)明的尿布20優(yōu)選具有放置在第二腰區(qū)38中的側(cè)片30，但尿布20可設(shè)置有放置在第一腰區(qū)36或第一腰區(qū)36和第二腰區(qū)38兩者中的側(cè)片30。側(cè)片30可以構(gòu)造成任意合適的構(gòu)型。有彈性側(cè)片的尿布的例子公開在以下專利中1989.8.15授權(quán)于Wood等人的名稱為“具有橡皮線制的耳狀物的一次性尿布”的美國專利4,857,067；1983.5.3授權(quán)于Sciaraffa等人的美國專利4,381,781；1990.7.3授權(quán)于Van Gompel等人的美國專利4,938,753；上面已用作參考的1992.9.9授權(quán)于Buell的美國專利5,151,092；1993.6.22授權(quán)于Buell的美國專利5,221,274；1997.9.23授權(quán)于LaVon等人的名稱為“提供持續(xù)的動態(tài)貼合的吸濕用品”的美國專利5,669,897；1997.8.20以Robles等人的名義提交的名稱為“具有多方向的可伸長的側(cè)片的吸濕用品”的美國專利申請流水號08/915,471；此處引入的每一篇文件均作為參考。
尿布20還優(yōu)選包括腿箍32以有助于改善對液體及其它身體排出物的容納性。腿箍還可稱為腿帶、側(cè)翼、擋箍或彈性箍。美國專利3,860,003描述的一次性尿布有帶側(cè)翼和一種或多種彈性部件的可收縮的腿部開口以形成彈性腿箍(密封箍)。分別于1989.2.28和1990.3.20授權(quán)于Aziz等人的美國專利4,808,178和4,909,803描述的一次性尿布具有改善腿部區(qū)域的容納性的“直立的”彈性翼片(擋箍)。分別于1987.9.22授權(quán)于Lawson和1989.1.3授權(quán)于Dragoo的美國專利4,695,278和4,795,454描述的一次性尿布具有雙重箍，包括密封箍和擋箍。在一些實(shí)施方案中，可以如上文所述用潤膚液對腿箍的全部或部分進(jìn)行處理。
本發(fā)明的實(shí)施方案還可包括用于接收和容納廢物的口袋，能為廢物提供空隙的隔離件，限制廢物在用品中移動的擋板，接收和容納沉積在尿布中的廢物的小室或空隙等，或者其任意組合。用在吸濕產(chǎn)品中的口袋和隔離件的例子在以下文件中作了描述1996.5.7授權(quán)于Roe等人的名稱為“具有沖出型隔離件的尿布”的美國專利5,514,121；1992.12.15授權(quán)于Dreier等人的名稱為“具有芯隔離件的一次性吸濕用品”的美國專利5,171,236；1995.3.14授權(quán)于Dreier的名稱為“具有口袋箍的吸濕用品”的美國專利5,397,318；1996.7.30授權(quán)于Dreier的名稱為“具有帶尖頂?shù)目诖康奈鼭裼闷贰钡拿绹鴮＠?,540,671；1993.12.3公開的名稱為“用于衛(wèi)生吸濕用品中的隔離件和含有這類隔離件的一次性吸濕用品”的PCT申請WO93/25172；1994.4.26授權(quán)于Freeland的名稱為“用于一次性吸濕用品中的撓曲性隔離件”的美國專利5,306,266。小室或空隙的例子公開在以下專利中1990.11.6授權(quán)于Khan的名稱為“一次性分隔糞便的尿布”的美國專利4,968,312；1991.2.5授權(quán)于Freeland的名稱為“用于廢物分離的具有彈性襯里的吸濕用品”的美國專利4,990,147；1991.11.5授權(quán)于Holt等人的名稱為“一次性尿布”的美國專利562840；1993.12.14授權(quán)于Freeland等人的名稱為“用于一次性吸濕用品的三部分頂片和具有這類三部分頂片的一次性吸濕用品”的美國專利5,269,755。合適的橫向擋板的例子在以下的文獻(xiàn)中作了說明1996.9.10以Dreier等人的名義授權(quán)的名稱為“具有多個有效高度的橫向隔板的吸濕用品”的美國專利5,554,142；1994.7.7以Freeland等人的名字公開的的名稱為“具有直立的橫向隔板的吸濕用品”的PCT專利WO94/14395；1997.8.5授權(quán)于Roe等人的名稱為“具有成角度的直立橫向隔板的吸濕用品”的美國專利5,653,703。此處引入上述專利作為參考。
本發(fā)明的實(shí)施方案也可包括如圖7中所示的廢物處理裝置110。該廢物處理裝置110可包括收集糞便、尿或二者的廢物袋111。該廢物袋111可帶有孔121和環(huán)繞孔121用于優(yōu)選通過粘接劑固定到穿用者肛周區(qū)域的凸緣112。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)結(jié)合內(nèi)衣或尿布、最好是一次性尿布使用時(shí)，該廢物處理裝置110特別有用和有益。吸濕用品的一個實(shí)例，如包括廢物袋111的尿布120示于圖8中。如果與尿布120或其它衣物相連接，可以將廢物袋111放置或連接到用品的任何表面。在一個實(shí)施方案中，廢物袋111被連接到尿布120的頂片124上。
廢物袋111最好是一個用于盛裝排泄糞便或尿的撓性容器。這樣，廢物袋111最好是不滲透液體的，但它可以是透氣的。而且，廢物袋111被設(shè)計(jì)成具有足夠的強(qiáng)度來承受如坐下這樣的典型穿用條件。
廢物袋111可包括一層或多層。在一個實(shí)施方案中，廢物袋111可包括三層，優(yōu)選為一層薄膜和兩層無紡層。袋的這些層所用的材料可包括任何材料，優(yōu)選應(yīng)使得袋是不滲透液體的。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，疊層可由一層無紡層和一層薄膜制成。
適用于任一薄膜層的薄膜材料最好包括熱塑性材料。這種熱塑性材料可以是透蒸汽或不透蒸汽的，并且可選自所有類型的熱熔粘接劑；聚烯烴(特別是聚乙烯、聚丙烯、無定形聚烯烴以及類似物；包含可熔化組分的材料，包括纖維或聚合粘合劑，包括如纖維素(木漿、棉、黃麻、大麻)這樣的天然纖維，如玻璃纖維、人造絲、聚酯、聚烯烴、丙烯酸、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚四氟乙烯、聚酰亞胺這樣的合成纖維；粘結(jié)劑如雙組分高熔點(diǎn)/低熔點(diǎn)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(其中一些組成材料是不可熔化的)；包括如上相對于底片描述的微孔薄膜的透空氣或蒸汽的材料，和如從DuPont買到的HYTRELTM和從ELF Atochem，F(xiàn)rance買到的PebaxTM這樣的單片透氣材料。
廢物袋111可具有任何尺寸和形狀。優(yōu)選的形狀包括扁平圓形袋、圓錐形袋、截圓錐形袋和棱錐形或截棱錐形袋以及扁平T形袋。進(jìn)一步，廢物袋111可由單一材料片提供，或由一些分離材料片提供，這些分離材料片可以是相同或不同的，可以將它們沿各自的周邊密封起來。
廢物袋111也可包含吸濕材料。吸濕材料可包括任何能夠吸收和保持液體的吸濕材料。吸濕材料可以包括多種通常用于一次性尿布和其它吸濕用品的吸收液體的材料。在這里相對于吸濕芯來描述一些例子。
廢物袋111上設(shè)置有孔121，借此在到袋腔內(nèi)儲存之前從身體接收糞便物或尿。孔121最好被凸緣112圍繞，并且可以以任何形狀或尺寸提供，例如圓形、橢圓形、心形，并且可以是對稱或非對稱的，最好孔沿縱向或橫向具有橢圓形構(gòu)型。凸緣112可包括與穿用者的會陰部分、生殖器和/或尾骨區(qū)域配合的突出部分。
凸緣112應(yīng)當(dāng)由柔軟、撓性和有延展性的材料制成，以允許凸緣112易于放置于肛周或泌尿生殖器區(qū)域。典型的材料包括無紡材料、織造材料、開孔熱塑性泡沫、閉孔熱塑性泡沫、開孔泡沫和拉伸無紡物的復(fù)合體，以及薄膜。
廢物袋111最好進(jìn)一步包含連接件將用品固定到穿用者身體上。這種部件可包含搭接片和/或施用到廢物袋111或凸緣的朝向身體的部分上的與身體相容的壓敏粘結(jié)劑。可以使用任何不傷皮膚的防水壓敏粘接劑將用品附著到穿用者的肛周或泌尿生殖器區(qū)域，例如水解膠體粘接劑和水凝膠粘接劑。在敏感的肛周區(qū)域?qū)⑼咕壒潭ǖ酱┯谜咂つw上提供理想粘接性能，并且同時(shí)允許相對無痛苦地將其施加和除去的特別有效的粘接劑由帶有增塑劑的形成三維矩陣的交聯(lián)聚合物形成。
用品20還優(yōu)選地包括至少一個傳感器60，該傳感器60適于檢測身體廢物中的一種或多種健康和/或營養(yǎng)標(biāo)志物，并且能夠?qū)⑺鰴z測信號提供給穿用者、護(hù)理者或致動器。文中所用的術(shù)語“傳感器”是指一種裝置，該裝置能夠檢測事件或與事件相關(guān)的參數(shù)。與事件相關(guān)的參數(shù)，是指在參考系(由身體廢物、穿用者或其中的組分而產(chǎn)生的信號)范圍內(nèi)與事件的發(fā)生相關(guān)的任何的可測量信號。傳感器包括響應(yīng)一種或多種具體輸入的任何裝置。傳感器可以是化學(xué)的、電化學(xué)的、生物化學(xué)的、或生物學(xué)的、機(jī)械的、磁學(xué)的、熱的、或其它的本領(lǐng)域已知的信號。本發(fā)明的用品具體包含為穿用者、護(hù)理者或致動器提供信號的傳感器，以指示身體廢物如糞便、尿或月經(jīng)中的一種或多種健康或營養(yǎng)標(biāo)志物的存在和/或濃度。所述的信號可以是光信號，包括視頻信號(如色度指示器或熒光指示器)、化學(xué)信號(如pH、酶活性或其它化學(xué)物質(zhì)的濃度的變化)或電信號。
文中所使用的“健康標(biāo)志物”和“營養(yǎng)標(biāo)志物”(如在人的糞便中)是指可見于身體廢物中的任何元素成分、化學(xué)成分或生物成分，以及這些成分的組合或它們之間的關(guān)系(如比例等)，這些成分分別與穿用者的健康(如疾病、感染、中毒等)和營養(yǎng)狀況有明確的關(guān)系。譬如，穿用者的營養(yǎng)狀況包括代謝效率、營養(yǎng)不良、營養(yǎng)吸收或吸收不良、食物和飲料的攝取、食物過敏(如對花生)、食物不耐性(如乳糖不耐性)、結(jié)腸菌生態(tài)字(例如象雙歧桿菌和乳酸桿菌的有益菌)和總的能量平衡。健康標(biāo)志物可包括重金屬(如鉛、汞等)、放射性物質(zhì)(如銫、鍶、鈾等)、脂肪、酶、內(nèi)分泌物、蛋白物質(zhì)(如casts)、粘液和微生物(更詳細(xì)的描述見后面的生物傳感器部分)，它們可能與多種健康問題如感染、腹瀉、胃腸痛或胃腸疾病、或中毒相關(guān)。重金屬，尤其是在一些發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的老的和/或不太富裕的地區(qū)，嚴(yán)重地危及健康。例如，從環(huán)境源(如從含鉛涂料、未調(diào)整的重工業(yè)等)攝取這些重金屬，可導(dǎo)致鉛和汞中毒并且能夠致命。一般來講，這些和其它重金屬的輕度中毒可導(dǎo)致智力遲鈍和/或身體發(fā)育遲緩，尤其是兒童，這種中毒可長期發(fā)生并對個體具有持續(xù)的影響。蛋白物質(zhì)，如casts(例如在尿中)可通過耙向Tamm-Horsfall蛋白質(zhì)而讀出。適用于Tamm-Horsfall蛋白質(zhì)傳感器的實(shí)例，見于美國專利US 5780239(引入本發(fā)明作為參考)。適宜的重金屬傳感器和/或用于傳感器的識別方法，詳見US5595635、5865972、5814205和5468336(全部引入本發(fā)明，作為參考)。
營養(yǎng)標(biāo)志物的非限定性實(shí)例包括鈣、維生素(如維生素B1、維生素B2、煙酸、維生素H、葉酸、泛酸、維生素C、維生素E等)、電解質(zhì)(如鈉、鉀、氯、碳酸氫鹽等)、脂肪、脂肪酸(長鏈的和短鏈的)、脂肪酸鹽(如棕櫚酸鈣)、氨基酸、酶(如乳糖、淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等)、膽汁酸及其鹽、類固醇和糖。譬如，鈣吸收不良可能導(dǎo)致長期的骨質(zhì)缺乏癥。盡管鈣吸收對成人、特別是年齡較大的婦女的重要性宣傳得很多，但是鈣吸收對兒童(尤其是嬰兒)也是重要的。嬰兒的飲食影響鈣吸收，并因此影響骨質(zhì)和/或骨密度。已經(jīng)表明，例如，改變嬰兒配方中棕櫚酸在甘油三酯上的位置，即從2-位(即與人的母乳一樣)至1-和/或3-位(如一些嬰兒配方中的那樣)，降低了棕櫚酸從甘油三酯“骨架”上的解離性，并因此降低了身體對此營養(yǎng)成分的吸收。未解離的棕櫚酸以脂肪酸鹽(如棕櫚酸鈣)的方式將鈣束縛于消化道中，并留在糞便中離開身體。(該方法詳見Archive of Disease in Childhood(1997年11月)77F178-184)因此，糞便中的鈣和/或脂肪酸鹽含量，是一種評價(jià)通過消化系統(tǒng)吸收鈣的潛在的方法?；贏rsenazo III(酸性環(huán)境)和CresolphthaleinComplexone(堿性環(huán)境)的適宜的色度鈣傳感器，可從Sigma-Aldrich ChemicalofSt.Louis，MO得到，其目錄號分別為588-3和587-A。其它示范性的鈣傳感器和/或用于傳感器的識別方法，詳見US5705620、5580441和5496522，這些專利全部引入本發(fā)明，作為參考。
本發(fā)明的傳感器可以與一載體結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。所述的載體結(jié)構(gòu)可以支撐、穩(wěn)定和/或至少部分地封裝傳感器。載體結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括一層或多層織造的或非織造的紙幅、薄膜、泡沫、稀紗布、水凝膠等。傳感器可附于載體結(jié)構(gòu)上，固定于兩個或多個組成部分、層、或載體結(jié)構(gòu)的疊層之間，或封裝于載體結(jié)構(gòu)之內(nèi)。載體結(jié)構(gòu)可任選地包含粘合劑或表層粘結(jié)組合物或其它附著手段，以將所述載體結(jié)構(gòu)的至少一部分固定于用品或用品的組成部分上，或固定于穿用者的皮膚上。另外，至少部分載體可以是水溶性的。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，傳感器60可以包含生物傳感器。這里所使用的術(shù)語“生物傳感器”被定義為一種元件，該元件包含一種或多種生物反應(yīng)裝置，此裝置適于檢測一種或多種目標(biāo)病原微生物或相關(guān)的生物分子，如酶傳感器、細(xì)胞器傳感器、組織傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器或電化學(xué)傳感器。術(shù)語“生物反應(yīng)”被定義為具有選擇性地與本文所描述的目標(biāo)病原微生物和/或相關(guān)的生物分子相互作用(優(yōu)選結(jié)合)的能力。一般地，生物傳感器的功能是提供一種特異性結(jié)合并因此而檢測目標(biāo)生物活性分析物。通過這種方法，生物傳感器是高度選擇性的，即便是面臨如糞便的多種化學(xué)和生物實(shí)體的混合物時(shí)，也是如此。另一方面，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)裝置的化學(xué)傳感器一般既不具有生物傳感器的高度選擇性，也不具有生物傳感器的放大功能，因此，不是特別適合檢測生物活性分析物，尤其是當(dāng)生物活性分析物的濃度低和/或存在于如身體廢物的復(fù)雜介質(zhì)中時(shí)。通常，所述的目標(biāo)生物分析物是包含多種生物組分和其它組分的復(fù)雜混合物中的次要組分。因此，在生物傳感器的許多應(yīng)用中，需要檢測目標(biāo)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傳感器，以識別復(fù)雜混合物中的目標(biāo)生物分析物。
本發(fā)明的生物傳感器可包含生物識別元件或分子識別元件，以對特定分析物提供高度專一的結(jié)合或檢測選擇性。生物識別元件或系統(tǒng)，可以是用生物方法衍生的材料，如酶或酶的序列；抗體；膜受體蛋白；DNA；細(xì)胞器、天然或合成的細(xì)胞膜；完整或部分的活或不能活的細(xì)菌和植物或動物細(xì)胞；或植物或哺乳動物的組織片段，通常的功能是與目標(biāo)生物分析物特異性地相互作用。生物識別元件負(fù)責(zé)選擇性地識別分析物，并且負(fù)責(zé)提供作為輸出信號基礎(chǔ)的物理-化學(xué)信號。
生物傳感器可以包括生物催化的生物傳感器和生物親合性的生物傳感器。在生物催化的生物傳感器的實(shí)施方案中，生物識別元件是“生物催化的”并且可以包含酶、細(xì)胞器、植物或哺乳動物的組織片段、或整個細(xì)胞，其選擇性的結(jié)合位點(diǎn)“翻轉(zhuǎn)(tum-over)”(即在檢測過程中可以再次使用)，導(dǎo)致輸入信號的明顯放大。象這樣的生物催化傳感器一般用于實(shí)時(shí)連續(xù)的檢測。
生物親合性的傳感器一般適用于細(xì)菌、病毒和毒素，并且包括基于化學(xué)受體的生物傳感器和/或免疫學(xué)傳感器(即免疫傳感器)?；瘜W(xué)受體是復(fù)雜的生物分子的宏觀集合體(macroassembly)，部分決定著活的生物體以高選擇性檢測其環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)的能力。基于化學(xué)受體的生物傳感器包含一種或多種天然的或合成的化學(xué)受體，該化學(xué)受體與提供目標(biāo)生物分析物的存在或濃度信號(視覺信號、電信號等)的裝置相連。在某些實(shí)施方案中，所述的化學(xué)受體可能與一種電極(即電轉(zhuǎn)換器)相連，以提供可檢測的電信號。化學(xué)受體可以包括完整的或部分的神經(jīng)束(例如得自觸覺或其它感覺器官的神經(jīng)束)和/或完整的或部分的天然的或合成的細(xì)胞膜。另一方面，免疫傳感器的生物識別元件一般是抗體?？贵w是高度特異性的，并且能夠指向細(xì)菌、病毒、微生物片段(如細(xì)菌的細(xì)胞壁、寄生蟲卵或其部分等)和較大的生物分子。適宜的抗體可以是單克隆的或多克隆的抗體?？傊?，生物親合性的生物傳感器一般是不可逆的，因?yàn)楫?dāng)暴露于目標(biāo)生物分析物時(shí)，生物傳感器的受體位置飽和了。
在某些實(shí)施方案中，可以結(jié)合生物催化和生物親合的生物傳感器，如RNA/DNA探針或其它的高親合性結(jié)合系統(tǒng)，其中在初始識別之后緊接著是信號的生物放大。例如，通過包含遺傳物質(zhì)如DNA的生物傳感器作為生物識別元件并進(jìn)行PCR(即聚合酶鏈反應(yīng))擴(kuò)增，可以檢測特定的細(xì)菌，從而能夠檢測少數(shù)生物體，優(yōu)選小于等于約500個生物體。生物催化和生物親合的生物傳感器系統(tǒng)詳述于Journal of Chromatography，510(1990)347-354和Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第4版(1992)，John Wiley&Sons，NY，將其公開內(nèi)容引入本發(fā)明作為參考。
本發(fā)明的生物傳感器優(yōu)選檢測具有生物活性的分析物，該分析物涉及即將發(fā)生的(即可能出現(xiàn)的將來的癥狀)或當(dāng)前的人全身性的疾病狀態(tài)，包括但不限于病原體細(xì)菌、寄生蟲(例如生命周期任何階段的寄生蟲，包括卵或其部分、孢囊或成熟的生物體)、病毒、真菌如白色假絲酵母(Candida albicans)、病原體抗體和/或微生物產(chǎn)生的毒素。此外，本發(fā)明的生物傳感器可以以具有生物活性的分析物為目標(biāo)，所述的分析物涉及即將發(fā)生的或當(dāng)前的局部健康問題，如應(yīng)激蛋白(如細(xì)胞因子)和IL-1a(細(xì)胞間介素1-a)，其可能在出現(xiàn)皮膚刺激或發(fā)炎的臨床癥狀之前進(jìn)行。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物傳感器起前攝傳感器的作用，在出現(xiàn)臨床癥狀之前，檢測即將發(fā)生的情況并向穿用者或護(hù)理者發(fā)出信號。這樣就贏得了時(shí)間，以對穿用者實(shí)施預(yù)防或治療處理，并可以大大地減輕(如果不能阻止的話)癥狀的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間。另外，傳感器60，通過檢測穿用者身體廢物(如糞便)中目標(biāo)生物分析物的存在，可以檢測與生物傳感器接觸的表面如皮膚上殘留的污物，并發(fā)出正確的信號。
由單個或多個生物識別元件產(chǎn)生的物理-化學(xué)信號，可以以可視的方式傳達(dá)給穿用者或護(hù)理者(即通過人眼可見的顏色的變化)。在其它實(shí)施方案中，可以產(chǎn)生光信號，其中可能需要使用其它儀器以強(qiáng)化信號。這包括熒光、生物發(fā)光、全內(nèi)反射共振(total internal reflectance resonance)、表面等離子體共振、Ramah法和其它基于激光的方法。示范性的表面等離子體共振生物傳感器，可以IBIS I和IBIS II的型號，從德國的XanTec Analysensysteme ofMuenster得到，其中可能包含生物共軛(bioconjugate)表面作為生物識別元件?？晒┻x擇的是，信號可以通過相關(guān)的轉(zhuǎn)換器處理，舉例來說，該轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生可顯示的(如在LED或LCD顯示器的讀出裝置上)電信號(如電流、電勢、電感或阻抗)，或觸發(fā)聽得見的或觸覺(如震動)信號，或觸發(fā)如本文所描述的致動器。信號可以是定性的(如指示目標(biāo)生物分析物的存在)，也可以是定量的(即測量目標(biāo)生物分析物的數(shù)量或濃度)。在這種實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換器可任選地產(chǎn)生光信號、熱信號或聲信號。
總之，信號還可以是持久的(即穩(wěn)定并且可讀的時(shí)間長度通常至少與用品的使用周期相同)，也可以是瞬時(shí)的(即寄存實(shí)時(shí)測量結(jié)果)。此外，可以將信號傳送至遠(yuǎn)程指示器站點(diǎn)(如通過導(dǎo)線或發(fā)射器，如紅外發(fā)射機(jī)或射頻發(fā)射器)，包括用品內(nèi)或用品上的其它位置或遠(yuǎn)程設(shè)備。另外，傳感器60或其任意組成部分，可以適于僅僅對濃度大于預(yù)先設(shè)定的閾值水平的目標(biāo)生物分析物進(jìn)行檢測和/或發(fā)出信號(如目標(biāo)生物分析物通常存在于身體廢物中的情況，或分析物的濃度低于已知的“危險(xiǎn)”水平)。
如上所述，本發(fā)明生物傳感器適于檢測的目標(biāo)分析物可以是病原體微生物，如與人類胃腸疾病相關(guān)的病原體微生物，尤其是那些導(dǎo)致腹瀉的病原體微生物。特別重要的是監(jiān)測這種類型的病原體，因?yàn)槊磕甓加泻芏嗪⒆硬〉煤車?yán)重或死于腹瀉。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的慢性腹瀉可導(dǎo)致體重減輕以及身體與智力的永久發(fā)育遲緩。傳感器60可檢測的病原體細(xì)菌的非限制性列表包括任何如下的多種病原體菌株大腸埃希氏菌(通稱大腸桿菌)；沙門氏菌株，包括傷寒桿菌、副傷寒桿菌、豬霍亂桿菌(S.enteriditis)、鼠傷寒桿菌和海得爾堡沙門氏菌；志賀氏菌株，如索氏志賀氏菌、弗氏志賀氏菌、鮑氏志賀氏菌和痢疾志賀氏菌；霍亂弧菌；結(jié)核分枝桿菌；小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌；嗜水氣單胞菌；類志賀鄰單胞菌；彎曲桿菌菌株，如空腸彎曲桿菌德萊氏亞種(C.jejuni)和大腸彎曲桿菌；脆弱擬桿菌；以及梭狀芽孢桿菌菌株，包括敗毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、肉毒梭菌和艱難梭菌。商業(yè)上可得到的適于檢測大腸桿菌的生物傳感器的非限定性實(shí)例，是得自AndCare，Inc.，of Durham，NC的測試試劑盒#4001。作為另一個非限定性的實(shí)例，ABTECH，Scientific，Inc.，ofYardley，PA提供“生物分析的生物轉(zhuǎn)換器”，以型號BB Au-1050.5-FD-X得到，該轉(zhuǎn)換器可以通過以共價(jià)鍵的方式將多肽、酶、抗體或DNA片段固定到其表面上，而表現(xiàn)出生物特異性(對本文所描述的微生物或其它目標(biāo)生物分析物)。其它適宜的微生物生物傳感器，見美國專利US 5869272(革蘭氏陰性生物體)、5795717(志賀氏菌)、5830341、5795453、5354661、5783399、5840488、5827651、5723330和5496700，這些專利全部引入本文作為參考。
本發(fā)明的生物傳感器適于檢測的目標(biāo)分析物還可以是病毒。這些病毒可包括引起腹瀉的病毒如輪狀病毒，或其它病毒如鼻病毒和人類免疫缺陷病毒(HIV)。適于檢測HIV的示范性生物傳感器，見上面引作參考的美國專利US5830341和5795453。這兩個專利的公開內(nèi)容均引入本文作為參考。
在可選擇的實(shí)施方案中，本發(fā)明的生物傳感器適于檢測的目標(biāo)分析物還可以是寄生蟲，特別是那些在其生命周期的一些特定時(shí)刻棲息于胃腸道的寄生蟲。這些寄生蟲可以包括原生動物、蠕蟲和其它胃腸道寄生蟲?？蓹z出的寄生蟲的其它實(shí)例包括痢疾阿米巴(它導(dǎo)致阿米巴痢疾)、trypana cruzi(它導(dǎo)致南美錐蟲病)和惡性瘧原蟲。
在另外一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的生物傳感器適于檢測的目標(biāo)分析物可以是真菌，如白色假絲酵母。除病原體細(xì)菌之外，還可以檢測和/或測量作為健康標(biāo)志物的某些有益的結(jié)腸菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌菌株。
本發(fā)明的生物傳感器適于檢測的目標(biāo)分析物還可以是與皮膚痛相關(guān)的蛋白質(zhì)或抗原。優(yōu)選這些分析物在皮膚表面上或位于皮膚表面能夠檢測到，而且最好在出現(xiàn)臨床可觀察到的皮膚發(fā)炎之前進(jìn)行檢測。這些分析物可以包括應(yīng)激蛋白如細(xì)胞因子、組胺以及其它免疫應(yīng)答因子包括白細(xì)胞介素(如IL-1a、IL-2、IL-3、IL-4和IL-8)和干擾素(包括干擾素a和g)。再者，優(yōu)選在出現(xiàn)臨床可觀察到的發(fā)紅、發(fā)炎或皮炎之前，能夠用傳感器60檢測這些分析物。此外，本發(fā)明的生物傳感器還可以適于檢測與皮膚發(fā)炎(如尿布皮炎)相關(guān)的酶或其它生物因子，包括胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶。
本發(fā)明的生物傳感器還可以包含生物識別系統(tǒng)，包括酶或結(jié)合蛋白如固定在物理-化學(xué)轉(zhuǎn)換器表面上的抗體。例如，通過生物傳感器用對抗所述細(xì)菌菌株的抗體，可以檢測特定的細(xì)菌菌株?？晒┻x擇的是，可以通過生物識別元件(包括抗體和合成或天然的分子受體)檢測目標(biāo)細(xì)菌，所述的生物識別元件對目標(biāo)細(xì)菌的細(xì)胞外產(chǎn)物如該菌株(例如E.coli)所產(chǎn)生的毒素具有特異性?？捎糜跈z測酚(如尿或糞便中的酚)的示范性酶電極包括基于酪氨酸酶的電極或多酚氧化酶酶電極，分別見1997年10月14日授予JosephWang等人的題目為“遠(yuǎn)程電化學(xué)傳感器(Remote Electrochemical Sensor)”的美國專利US5676820，和1992年2月25日授予Anthony P.F.Turner等人的題目為“有機(jī)溶劑中使用的酶電極(An Enzyme Electrode For Use In Organic Solvents)”的美國專利US5091299。這兩個專利均引入本文作為參考。
在任何前述的實(shí)例中，具體的微生物可以直接地被檢測出來，也可以通過結(jié)合對該生物體具有特異性的生物體或抗體(如單克隆抗體)所產(chǎn)生的毒素、酶或其它蛋白質(zhì)檢測出所述的具體微生物。適于檢測蛋白水解酶的示范性生物傳感器，見美國專利US 5607567；適于檢測毒素的示范性生物傳感器，見美國專利US 5496452、5521101和5567301。
本發(fā)明的任何傳感器60均可以包含一個或多個“前攝傳感器”。這特別適用于在出現(xiàn)臨床可觀察到的健康癥狀之前檢測目標(biāo)生物活性分析物、健康和/或營養(yǎng)標(biāo)志物的實(shí)施方案。用于本申請的術(shù)語“前攝傳感器”是指這樣的傳感器，該傳感器能夠檢測穿用者身體上(即皮膚)或排泄物中的變化或信號(即輸入)，并直接涉及或至少與將要發(fā)生的或潛在的健康或甚至與皮膚相關(guān)的事件的出現(xiàn)相關(guān)聯(lián)。前攝傳感器可以響應(yīng)上述一種或多種具體輸入。
前攝傳感器60可以檢測即將發(fā)生的事件，也可以檢測這樣的參數(shù)，該參數(shù)直接涉及或至少與將要發(fā)生的事件、特別是全身的或皮膚的健康事件或狀況(即臨床可觀察到的跡象或癥狀的出現(xiàn))的發(fā)生相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的前攝傳感器60可以檢測或預(yù)測的即將發(fā)生的事件，可以包括鉛中毒早期、營養(yǎng)不良和/或由營養(yǎng)吸收不良導(dǎo)致的維生素缺乏癥的早期、腹瀉病、皮膚發(fā)炎或皮疹(包括念珠菌病)和/或其它類型的疾病或穿用者的醫(yī)療狀況如寄生蟲侵染。檢測到的健康、營養(yǎng)標(biāo)志物和/或生物分析物可以是從實(shí)際出現(xiàn)的臨床癥狀中移除的一步或多步。例如，傳感器可以檢測上述狀況(例如，皮膚上的糞便污物可能先于應(yīng)激蛋白的誘出，而應(yīng)激蛋白的誘出可能又先于臨床可觀察到的皮膚發(fā)炎)的潛在先兆。與事件相關(guān)的參數(shù)是任何可測量的輸入信號如上面列舉的一種或多種潛在輸入，該可測量的輸入信號(即由身體廢物或穿用者造成的信號)與參考系范圍內(nèi)的事件的發(fā)生相關(guān)聯(lián)。為了預(yù)測一個事件，用品中的前攝傳感器60可以測量一種或多種不同的輸入。例如，前攝傳感器60可以監(jiān)測糞便中的白色假絲酵母和皮膚上殘留的結(jié)腸菌(即檢測殘留的污物)，二者均是先于皮膚發(fā)炎的信號。
在生物識別元件不產(chǎn)生容易看得見的信號(如顏色的變化)的生物傳感器實(shí)施方案中，傳感器60可以包括一與生物識別元件相連通的轉(zhuǎn)換器，將來自生物識別元件的物理化學(xué)信號轉(zhuǎn)變成穿用者、護(hù)理者或用品的組成部分(如致動器)可以使用的信號。示范性的轉(zhuǎn)換器可以包括本技術(shù)領(lǐng)域中已知的電化學(xué)轉(zhuǎn)換器(包括電勢的、電流的和電導(dǎo)轉(zhuǎn)換器)、光學(xué)轉(zhuǎn)換器(包括熒光、生物發(fā)光、全內(nèi)反射共振和表面等離子體共振)、熱轉(zhuǎn)換器和聲學(xué)轉(zhuǎn)換器。可以將電源，如微型3伏手表電池或印刷薄膜鋰電池，與傳感器60相連，以提供任何所需的動力。
本發(fā)明的生物傳感器的有效性，可以用下面的測試方法部分所描述的響應(yīng)因子測試來測量。響應(yīng)因子描述的是暴露于糞便測試物質(zhì)時(shí)與暴露于生理鹽水溶液時(shí)生物傳感器的響應(yīng)的比率，響應(yīng)因子可用于評價(jià)生物傳感器的靈敏度，該生物傳感器用于檢測在糞便相對于尿中期望優(yōu)先發(fā)現(xiàn)的生物活性分析物。本發(fā)明的生物傳感器優(yōu)選具有的響應(yīng)因子至少為2、3或5，更優(yōu)選至少為10，當(dāng)暴露于糞便測試物質(zhì)水溶液或暴露于濃度為每l克生理鹽水溶液1克的糞便測試物質(zhì)的測試尿時(shí)，甚至更優(yōu)選至少為20。(這里用生理鹽水來表示背景輸入信號，生理鹽水存在于大多數(shù)自然環(huán)境如含水的體液中。)就對糞便具有特異性的目標(biāo)生物活性分析物而言，這種生物傳感器能夠清楚地區(qū)別存在的糞便物質(zhì)和存在的生理鹽水溶液。
一種檢測糞便的方法是檢測糞臭素—一種糞便物中常見的物質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，糞便中糞臭素的濃度約為每克糞便物180微克糞臭素，但是發(fā)現(xiàn)尿中糞臭素的含量實(shí)際上較低。糞臭素通常是微生物降解的產(chǎn)物，這種產(chǎn)物起源于色氨酸在腸道系統(tǒng)中的分解代謝作用。
在檢測糞臭素的生物傳感器的一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物傳感器包含用基因工程方法得到的吸收糞臭素和/或其它物質(zhì)的微生物。對糞臭素具有特異性的物質(zhì)的吸收，例如，可以通過吸收過程中的耗氧量來測量。適于檢測糞臭素的微生物包括鮑氏不動桿菌TOI36(FERMP-12891，日本專利公開JP05304947)和Bacillus sp TOI41(FREM P-12914，見日本專利公開JP05304948)。包括這種微生物的適宜的生物傳感器，例如，可商購于Institut fürChemo-und Boisensorik of Münster，Germany，牌號為Mikrobielle Sensoren。
如果將微生物引入生物傳感器，那么可以通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)如捕獲、吸附、交聯(lián)、封裝、共價(jià)附著、它們的任意組合等將微生物固定于生物傳感器中。另外，可以在本領(lǐng)域已知的多種不同的基材上實(shí)施上述的固定。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的固定基材可以選自基于聚合物的材料、水凝膠、薄紙、無紡材料、紡織材料。
在某些實(shí)施方案中，傳感器60，包括任何生物傳感器，可以包含微芯片、被安置于微芯片上、或有效地與微芯片連接在一起，如硅芯片、MEMs(即微電動機(jī)械系統(tǒng))裝置或集成電路。以微芯片為基礎(chǔ)的生物傳感器可以稱作“生物芯片”。不管傳感器的類型如何，微芯片可以包含多種傳感器元件，這些傳感器元件具有相似或不同的靈敏度、反應(yīng)動力學(xué)、和/或目標(biāo)分析物(即標(biāo)志物)，這些傳感器元件在適于檢測不同含量的所述分析物或其組合的陣列中。另外，這種陣列中的每個傳感器均可提供不同類型的信號，包括本文所公開的那些類型，可以與不同的致動器和/或控制器相連接。陣列中的每個傳感器還可以獨(dú)立地操作，或與陣列中任意數(shù)量的其它傳感器相連接(例如，并聯(lián)、組合或串聯(lián))。
本發(fā)明的任何前攝傳感器60可被放置于和/或可操作地連接到一次性用品的任何部分，該部分將暴露于傳感器設(shè)計(jì)檢測的輸入。對于本發(fā)明而言，術(shù)語“可操作地連接”指的是一種聯(lián)通方法，以致當(dāng)傳感器60檢測輸入時(shí)該傳感器60可給用品20的一些部分發(fā)出信號。傳感器60可與其另一部分、另一傳感器60、致動器、控制器或用品20的一些其它部分或組成部分分開或可操作地連接?！翱刹僮鞯剡B接”例如可以包括通訊方式，如通過導(dǎo)線或傳導(dǎo)件、通過如射頻、紅外線或其它傳輸頻率通信方式的傳輸信號的電連接。可替換地，傳感器60可通過如氣動連接或液壓連接這樣的機(jī)械連接方式可操作地連接。
在一次性用品實(shí)施方案中(例如圖1的尿布20)，傳感器60可以位于用品20的前腰區(qū)36、后腰區(qū)38或襠區(qū)37，并且可與一部分主體22、頂片24、底片26、吸濕芯28、側(cè)片30、腿箍32、腰區(qū)部件34、緊固體系40、縱向邊緣50或端緣52等形成一整體、相鄰設(shè)置、連接起來或包含上述部件。在其中目標(biāo)生物分析物與身體廢物結(jié)合在一起的某些優(yōu)選實(shí)施方案中，傳感器60可以置于用品20的襠區(qū)，以使身體廢物接觸傳感器60的可能性最大。在其中傳感器適于檢測或測量穿用者皮膚上的目標(biāo)生物試劑的其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，傳感器60可以放置于頂片、箍、腰區(qū)部件、糞便接受袋、隔離件或在使用過程中將接觸穿用者皮膚的用品的任何其它部分上。在一些實(shí)施方案中，傳感器還可以與用品內(nèi)的潤膚液(lotion)或其它護(hù)膚組合物連接在一起。
傳感器60可以與用品20成一整體，也可以由護(hù)理者或穿用者安裝。穿戴用品期間，傳感器還可以至少部分地與用品分離，并且可以粘附于穿用者的皮膚上。傳感器可以永久性地或可分離地(如通過象VelcroTM機(jī)械固定系統(tǒng)或水溶性膠粘劑)固定于支撐結(jié)構(gòu)上，包括膠帶、纖維素或合成的網(wǎng)狀物、無紡的高蓬松物、薄膜、稀紗布、泡沫材料等。另外，傳感器60可以完全包含于用品(如用品20)之內(nèi)，或接收部分置于用品之中，以使其接觸到合乎需要的輸入信號，而另一部分如傳輸部分置于用品之中或用品之外。傳感器60還可以位于用品20的外部，并與用品20的一些部分可操作地連接，以使傳感器60可以在用品20的外部檢測輸入信號并將信號提供給控制器和/或致動器。在一些實(shí)施方案中，傳感器可能與用品分離，例如通過膠粘劑或其它本領(lǐng)域已知的方法獨(dú)立地用于穿用者的某些部位，和/或具有一個或多個與用品分離的部分。
在一些實(shí)施方案中，提供了擦拭裝置或部件，供穿用者或護(hù)理者清除傳感器60上的過量的身體廢物，以對信號進(jìn)行可視的評價(jià)或讀數(shù)(對于提供這種信號的傳感器實(shí)施方案尤其如此)。擦拭部件可以包括織物(纖維素的或合成的)、無紡高蓬松物、薄膜、泡沫材料、硬質(zhì)或半硬質(zhì)的刮刀狀部件、以及那些放置于用品中并適用于清潔傳感器顯示器的類似部件。擦拭部件可以通過本領(lǐng)域已知的任何方法至少部分地固定于靠近傳感器60的用品的部件(如頂片)上。擦拭裝置可任選地包含水任何其它的已知清潔助劑，以便于穿用者或傳感器顯示器的清潔。
在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，用品20也包含一個致動器。本申請所用的術(shù)語“致動器”指的是一個裝置，其包括“勢能”和轉(zhuǎn)換勢能以執(zhí)行或啟動“響應(yīng)功能”的裝置。致動器的勢能可包括儲存的或潛在的能量或儲存的材料。這樣，致動器可通過將勢能轉(zhuǎn)換為動能或通過釋放或傳輸儲存的材料來完成或啟動響應(yīng)功能。對于本發(fā)明而言，“向應(yīng)功能”定義為作用在身體廢物、穿用者、用品或其一個或多個組成部分上的功能，或者向穿用者或護(hù)理者發(fā)出的信號。身體廢物的組分可包括例如水分、電解質(zhì)、酶、揮發(fā)性氣體、細(xì)菌、血液等。穿用者的組成部分也可包括皮膚、生殖器、肛門、外部肛門括約肌等。用品的組成部分也可包括腿箍、腰箍或其它廢物阻擋件和/或存留件、側(cè)片、耳片、主體、吸濕芯、收集件、緊固系統(tǒng)、縱向邊緣或端部邊緣等。勢能可被儲存為機(jī)械能、電能、化學(xué)能或熱能。本申請使用的“動能”指的是做功或?qū)嵤┤缟纤龅捻憫?yīng)功能的能量(例如，壓縮裝置的膨脹、扭轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)、當(dāng)變相時(shí)運(yùn)動的凝膠、皮膚或糞便的覆蓋或處理、酶的抑制、pH值的調(diào)節(jié)等)。
觸發(fā)三維結(jié)構(gòu)的形成以收集廢物，例如包括施加在用品的組成部分上和最終施加于廢物上的響應(yīng)功能。例如收集廢物、擦拭穿用者皮膚、用護(hù)膚組合物處理皮膚、抗菌劑、抗真菌劑或酶抑制劑都是作用在廢物和/或穿用者上的響應(yīng)功能。調(diào)整用品的幾何形狀(一維、二維或三維)或物理性能(例如彎曲模數(shù)、幾何形狀等)是作用在用品上的響應(yīng)功能的例子。給護(hù)理者和/或穿用者發(fā)出信號指示一個事件已經(jīng)發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的一個響應(yīng)功能。信號可以是視覺的、聽覺的、觸覺的、電的、化學(xué)的或生物的。例如，一次性用品的致動器可釋放或傳送一種除臭劑、酶抑制劑、抗菌劑、抗真菌劑、護(hù)膚組合物或pH控制劑；收集、擦拭、覆蓋、限制、固定、密封、抽吸或儲存身體廢物；或觸發(fā)用于實(shí)施上述一個或多個功能的結(jié)構(gòu)或部件的釋放或形成，或任何其它作用到排泄物、穿用者、用品或其組成部分上的響應(yīng)功能。
本發(fā)明的致動器可釋放勢能來執(zhí)行或啟動作用在排泄物、穿用者、用品或其組成部分上的響應(yīng)功能。這種勢能的釋放可以將機(jī)械勢能、電勢能、化學(xué)或熱勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能、電動能或化學(xué)動能，來完成這種響應(yīng)功能。致動器可被輸入量的閾值觸發(fā)，以釋放勢能完成響應(yīng)功能，或者如下地連續(xù)響應(yīng)輸入量。例如，壓縮泡沫已經(jīng)儲存了壓縮機(jī)械勢能，并且當(dāng)其被釋放時(shí)可提供機(jī)械動能。扭轉(zhuǎn)泡沫已經(jīng)儲存了扭轉(zhuǎn)機(jī)械勢能，當(dāng)其被釋放時(shí)，可提供機(jī)械動能即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。此外，被儲存的化學(xué)能、電能或熱能可被用于釋放電動能、機(jī)械動能、化學(xué)或熱動能。一次性用品致動器可包括例如下列中的一個或多個儲存的潤膚液、抗真菌劑或抗菌劑、糞便改良劑、酶抑制劑、pH緩沖劑、染料、加壓氣體、壓縮泡沫、扭轉(zhuǎn)泡沫、泵、閉合系統(tǒng)液體傳輸件、電敏凝膠、pH感應(yīng)凝膠、鹽濃度凝膠等。勢能可以在需要它之前以足以保持/抑制住的任何方式被儲存。用于保持和/或抑制住這類能量的合適方式包括呈未反應(yīng)反應(yīng)劑形式的電池和/或電容器、彈性拉緊的材料或結(jié)構(gòu)、扭轉(zhuǎn)拉緊的材料或結(jié)構(gòu)、壓縮拉緊的材料或結(jié)構(gòu)，和能夠完成物理或化學(xué)功能的材料(例如，吸濕劑、潤膚劑、pH緩沖劑、酶抑制劑、糞便改良劑、壓縮氣體等)。
可替換地，本發(fā)明的致動器可包括一些被儲存材料，其具有執(zhí)行或啟動作用在廢物、穿用者、用品、或其任何組成部分之上的響應(yīng)功能的能力。例如在一個實(shí)施方案中，致動器可釋放或傳送完成響應(yīng)功能的被儲存材料。在該實(shí)施方案中，致動器可被輸入量的閾值啟動，以在給定時(shí)間內(nèi)斷續(xù)地或者連續(xù)地釋放或傳送儲存物質(zhì)。致動器例如可包括儲存的潤膚液、護(hù)膚組合物、抗真菌劑或抗菌劑、糞便改良劑、酶抑制劑、pH緩沖劑、染料等。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，如膨脹彈性材料、釋放高壓氣體等這樣的材料可被致動器傳送。
圖2和2A圖解的是致動器90，該致動器包含壓縮的彈性材料94(如泡沫)，在至少部分真空的條件下密封于壓力差裝置91中。本文的壓力差裝置是指能夠以壓縮狀態(tài)保持彈性材料的任何裝置或結(jié)構(gòu)(例如，通過束縛壓縮的彈性材料94的壓力能夠貯存能量)?！皦嚎s狀態(tài)”被定義為這樣的狀態(tài)，其中以比非約束和零壓力下的體積更小的體積保存材料。對于彈性材料，一般可通過施壓于材料的表面或本領(lǐng)域任何其它已知的方法，實(shí)現(xiàn)壓縮狀態(tài)。壓力差裝置，例如，可以包含約束彈性材料的真空密封袋或繃緊的材料如彈性的或無彈性的帶子或繩子、條帶、薄膜、無紡物、稀紗布或泡沫。優(yōu)選地，通過一觸發(fā)機(jī)構(gòu)，可以至少部分地降低由壓力差裝置91保持的彈性材料的壓縮(即壓縮的彈性材料至少部分地膨脹)。觸發(fā)機(jī)構(gòu)為諸如傳感器、致動器或其組合的任何元件或裝置，它響應(yīng)輸入信號，以實(shí)現(xiàn)壓力差裝置91中的壓力均等化，使壓縮的彈性材料94至少部分地膨脹。在釋放壓縮材料時(shí)，如檢測到目標(biāo)生物活性分析物時(shí)，壓縮的彈性材料可以膨脹并且提供貯存的材料。在一些實(shí)施方案中，致動器包含空隙空間96可能是有利的。
所述的彈性材料可以包含任何彈性材料，包括但不限于EVA泡沫如得自Foamex Corporation of Eddystone，Pennsylvania標(biāo)志為SIF/210PP1或Aquazone A80的泡沫，或得自Sentinel Products Corporation of Hyannis，MA標(biāo)志為MC1900 EVA 21b/ft3，或HIPE泡沫，見1993年11月9日授予DesMarais等人的題目為“用于含水體液的吸收性泡沫和含有這些材料的吸濕用品”的美國專利US5260345；1995年2月7日頒予Dyer等人的題目為“用于含水體液的薄直到濕潤的吸收性泡沫材料及其制備方法”的美國專利US5387207；和1997年7月22日授予DesMarais等人的題目為“由具有很高的水油比例的高內(nèi)相乳液制備的用于含水流體的吸收性泡沫材料”的美國專利US5625222。(上面指出的每個專利均引入本文作為參考)在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，壓力差裝置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現(xiàn)一種或多種不同類型的輸入(如水、尿、糞便酶、pH水平等)時(shí)溶解，并且具有設(shè)定溶解袋子所需要的輸入的閾值水平的物理的和/或化學(xué)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，也可以改變薄膜的厚度以提供所需的啟動。所使用的薄膜，例如，也可以具有約0.0005至約0.0015英寸的厚度范圍。具有約0.001英寸厚度的HL 1636薄膜，例如，在約0.049克/英寸2的水分含量時(shí)將啟動。
作為選擇，致動器可以包含一種電敏感凝膠。電敏感凝膠是聚合物的凝膠網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)至少部分地被水溶脹并施以電流或電場時(shí)，該聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò)改變體積和/或幾何形狀。例如，某些部分離子化的聚丙烯酰胺凝膠，在弱電場(如0.5伏/厘米)下浸入丙酮和水時(shí)，將產(chǎn)生約50％的各向異性收縮。另一方面，電敏感凝膠在水和表面活性劑存在的情況下，可以產(chǎn)生電誘導(dǎo)的彎曲，當(dāng)受振蕩電場作用時(shí)，還可以產(chǎn)生振蕩波動?？梢韵嘈牛ㄟ^在電場中將帶有正電荷的表面活性劑分子集中于帶負(fù)電荷的凝膠聚合物上，可以在部分凝膠中(例如凝膠元件的一側(cè))產(chǎn)生局部收縮。改變電場的強(qiáng)度和/或極性，使得當(dāng)凝膠一側(cè)的長度降低時(shí)誘導(dǎo)凝膠產(chǎn)生運(yùn)動(例如條形凝膠可能彎曲)。電敏感凝膠可以包含各種幾何形狀如長方形、圓形、網(wǎng)格形等，以便提供一釋放材料的閥，當(dāng)它們的體積和/或幾何形狀改變時(shí)，使身體廢物流過、阻止身體廢物流過、封裝身體廢物等。例如，當(dāng)檢測到預(yù)示排便或排尿的外肛門括約肌中的電活性時(shí)，條形的電敏感凝膠可以彎曲，以提供一可利用的空隙空間。
例如，在圖5A和5B中示出了電路中的電敏感凝膠條494，其中糞便的水份可以跨接接觸件485，并讓電流流至電敏感凝膠，使凝膠條彎曲或伸直。作為選擇，示于圖6A、6B和6C中的呈網(wǎng)格形595的電敏感凝膠594，當(dāng)檢測到即將排尿時(shí)，可以通過電誘導(dǎo)而膨脹或收縮，以形成一個允許和/或阻止尿流至用品20的另一部分的閥。例如，圖6A示出包括電敏凝膠網(wǎng)格圖案的電路。圖6B和6C進(jìn)一步分別示出收縮和膨脹構(gòu)型下的網(wǎng)格的顯微鏡視圖。一種典型材料是弱交聯(lián)PAMPs凝膠(聚(丙烯酰胺-2-甲基丙烷)磺酸)。這種類型的凝膠可以完成多種功能，例如施加或傳送化學(xué)糞便處理劑。其它典型的電敏凝膠在1990年3月31日授予Tanaka的美國專利5100933和WO9202005中描述。可替換地，采用分別在特定pH值或鹽濃度下改變體積和/或幾何形狀的pH感應(yīng)凝膠或鹽濃度感應(yīng)凝膠作為本發(fā)明的致動器。
致動器可放置在一次性用品的任何部分內(nèi)和/或與之可操作地相連，這將允許致動器完成作用到身體廢物、穿用者、用品或其組成部分之上的響應(yīng)功能。在用品20中，例如，致動器可被置于用品20的前腰區(qū)36、后腰區(qū)38或襠區(qū)37，且可與主體22、頂片24、底片26、吸濕芯28、側(cè)片30、腿箍32、腰件34、緊固系統(tǒng)40、縱向邊緣50或端部邊緣52等的組成部分一體形成、靠近或相連接的位置。致動器也可以完全被容納在如用品20這樣的用品內(nèi)，可具有位于用品內(nèi)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。致動器或其一部分可被可操作地與一個或多個傳感器60、一個或多個控制器80、致動器的另一部分或用品20的另一部分相連。進(jìn)一步，致動器可與用品20形成一體，或者可由護(hù)理者或穿用者安裝。
用品20也可以包括控制器。對于本發(fā)明而言，“控制器”定義為一種裝置，該裝置從傳感器接收輸入并確定是否要采取一種或多種行動。該控制器可從傳感器60接收信號并且指示致動器將響應(yīng)功能作用到身體廢物、穿用者、用品或其組成部分上?？商鎿Q地，致動器可接收直接來自傳感器60的信號，并且將響應(yīng)功能作用到穿用者、廢物、用品或其組成部分上?？刂破骺砂ń?jīng)受化學(xué)或物理變化的材料，可以是化學(xué)、機(jī)械或電裝置，其處理來自傳感器等的信息。生物傳感器60可以包括轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包含多層Langmuir-Blodgett薄膜，至少其一部分起控制器的功能，其中的一層或多層包括生物識別元件。與水接觸時(shí)，已知Langmuir-Blodgett薄膜自發(fā)地重新組織，產(chǎn)生比原始薄膜的層更多的區(qū)域和比原始薄膜的層更少的其它區(qū)域。這種再組織作用可以將識別元件暴露于環(huán)境，優(yōu)選是存在水(如身體廢物中的水)的環(huán)境，其可能包含目標(biāo)生物分析物。這樣可以降低生物傳感器的假陽性和/或延長儲存壽命。作為選擇，接收來自電化學(xué)傳感器的信號如電勢的電控制器，可以接收并監(jiān)測多種電信號，而且可以重復(fù)地觸發(fā)致動器?？刂破骺梢耘c傳感器組成部分、致動器組成部分或系統(tǒng)的獨(dú)立組成部分成一整體。
控制器可置于一次性用品的任何部分中和/或可操作地與之相連，用品允許控制器從傳感器60接收信號并給致動器提供信號。在用品20中，例如，控制器可位于用品20的前腰區(qū)36、后腰區(qū)38或襠區(qū)37，且可與主體22、頂片24、底片26、吸濕芯28、側(cè)片30、腿箍32、腰區(qū)部件34、緊固系統(tǒng)40、縱向邊緣50或端部邊緣52等的組成部分形成一整體、靠近放置或相連接?？刂破骺膳c用品20形成一整體，或者由護(hù)理者或穿用者安裝?？刂破骺杀煌耆菰谌缬闷?0的用品內(nèi)，可具有放置于用品內(nèi)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?？刂破骰蚩刂破鞯囊徊糠挚杀豢刹僮鞯剡B接到一個或多個傳感器60、一個或多個致動器90、該控制器的另一部分或用品20的另一部分?？刂破骼缈山邮諄碜詡鞲衅?0的信號，并且給致動器提供信號，例如通過射頻(rf)傳輸。
盡管不同的結(jié)構(gòu)件可完成傳感器60、致動器和控制器的功能，但是本發(fā)明的傳感器60、致動器和/或控制器的功能不必由不同的結(jié)構(gòu)件來完成。傳感器60和控制器的功能例如可由相同結(jié)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。
對于本申請而言，“響應(yīng)系統(tǒng)”定義為一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器60和致動器，當(dāng)傳感器60檢測到合適的觸發(fā)輸入時(shí)，該致動器作用于身體廢物、穿用者、用品或其一個或多個組成部分上。當(dāng)檢測到給定的輸入?yún)?shù)時(shí)，致動器實(shí)現(xiàn)儲存能量的釋放或者儲存材料的釋放或傳送，以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)功能。例如，當(dāng)包括轉(zhuǎn)換器的前攝傳感器60檢測到一個迫近事件時(shí)，轉(zhuǎn)換器給致動器提供一個信號，實(shí)現(xiàn)儲存能量的釋放。通過在迫近事件之前檢測輸入信號，用品中的響應(yīng)系統(tǒng)可被觸發(fā)，以便為該事件做準(zhǔn)備或者給迫近事件的護(hù)理者或穿用者發(fā)出信號。這使得用品的構(gòu)造為其中廢物控制或處理技術(shù)一開始“隱藏起來”或不顯眼，但是剛好在需要時(shí)或之前會獲得這種用品，或者該用品會提供給護(hù)理者或穿用者事先準(zhǔn)備事件的機(jī)會(例如在檢測到病原體微生物或殘留的糞便污物的事件中，給予穿用者預(yù)防處理)。無論特定的輸入如何，這些實(shí)施方案中的傳感器60可觸發(fā)致動器以給用品、穿用者或外部環(huán)境施加作用，使其為事件的發(fā)生作準(zhǔn)備，或者給護(hù)理者發(fā)出信號指示迫近事件就要發(fā)生。如果傳感器60包括傳感系統(tǒng)，則一個致動器可由不同的傳感器和/或信號觸發(fā)，或者不同的致動器可由不同的傳感器和/或信號啟動。可替換地，一個傳感器和/或信號可觸發(fā)多個致動器。
響應(yīng)系統(tǒng)可以“連續(xù)”或“不連續(xù)”的方式響應(yīng)。在本申請中所采用的“連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)”指的是一種響應(yīng)系統(tǒng)，其中輸出在量上取決于輸入的量，即需要連續(xù)增加的輸入量來實(shí)現(xiàn)連續(xù)增加的輸出量，或者響應(yīng)系統(tǒng)的輸出包含儲存材料的被動釋放。置于用品吸濕芯中的超吸濕聚合物例如提供連續(xù)的響應(yīng)，其中輸出在量上取決于輸入的量，即當(dāng)增加量的液體廢物接觸超吸濕聚合物時(shí)，增加量的聚合物容納液體，直到用盡聚合物容量為止?；瘜W(xué)計(jì)量的化學(xué)反應(yīng)是具有連續(xù)響應(yīng)增加的輸出的系統(tǒng)的另一個實(shí)例。例如，在反應(yīng)A+過量B→C中，轉(zhuǎn)化為C的過量B的量被化學(xué)計(jì)量，所以“連續(xù)”地與系統(tǒng)中可利用的A的量有關(guān)。
然而，本發(fā)明的“不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)”指的是一種響應(yīng)系統(tǒng)，其具有基本上獨(dú)立于超出閾值水平的輸入量的輸出函數(shù)。例如，當(dāng)滿足一個或多個給定輸入的閾值水平時(shí)，響應(yīng)系統(tǒng)將釋放其儲存的所有能量或其儲存能量的預(yù)定部分，或者，輸送(即主動傳送)其儲存的所有材料或其儲存材料的預(yù)定部分，以實(shí)現(xiàn)特定的響應(yīng)功能。在本發(fā)明一個理想實(shí)施方案中，輸出函數(shù)f(x)包括如圖3A所示的“臺階型”函數(shù)。在這一實(shí)施方案中，當(dāng)輸入量大于或小于閾值時(shí)，隨著輸入量增加的輸出量的變化率(d(輸出)/d(輸入))，即輸出函數(shù)f(x)的斜率或一階導(dǎo)數(shù)f(x)最好基本上為零?？墒窃陂撝堤帲兓蔰(輸出)/d(輸入)最好接近無限。這樣，在理想的不連續(xù)響應(yīng)中，當(dāng)ε→0時(shí)函數(shù)f(x－ε)的極限不等于當(dāng)ε→0時(shí)函數(shù)f(x＋ε)的極限，即limϵ→0f(x-ϵ)≠limϵ→0f(x+ϵ)]]>然而，本發(fā)明認(rèn)識到在客觀世界中，在閾值水平處理想的瞬間階躍變化是不必要的，而且在許多情況下甚至是不可能的。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，僅需要輸出函數(shù)在輸入閾值水平處或該閾值水平附近隨著輸入量的很小變化具有一個實(shí)際的階躍變化。這樣，本發(fā)明考慮不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的輸出函數(shù)在過渡區(qū)域以充分不連續(xù)的方式響應(yīng)，以致在該過渡區(qū)域輸出函數(shù)具有至少最小的相對陡度。盡管不希望限于所描述的或示范的不連續(xù)系統(tǒng)的特定方法，但是在確定給定的輸出函數(shù)是否以為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所限定的充分不連續(xù)方式進(jìn)行的一個優(yōu)選方法中，在拐點(diǎn)處的輸出曲線的斜率與在過渡區(qū)域的第一和最后點(diǎn)之間的線的相對斜率進(jìn)行比較。例如，圖4A示出典型輸出函數(shù)f(x)和對齊的該典型輸出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，即一階導(dǎo)數(shù)f’(x)、二階導(dǎo)數(shù)f”(x)和三階導(dǎo)數(shù)f(x)的曲線。輸出函數(shù)f(x)表示輸入(x或者I)對輸出或響應(yīng)(R(I))的影響。對于本發(fā)明而言，過渡區(qū)域被定義為在輸出函數(shù)f(x)的二階導(dǎo)數(shù)f”(x)的相對最大值R(I1)和最小值R(I2)之間的區(qū)域。相對最大值R(I1)和相對最小值R(I2)是三階導(dǎo)數(shù)f(x)等于零的點(diǎn)。拐點(diǎn)I0被定義為在過渡區(qū)域中二階導(dǎo)數(shù)f”(x)等于零的點(diǎn)，即，d2RdI2|I=I0=0]]>拐點(diǎn)處輸出函數(shù)的斜率與在過渡區(qū)域的第一點(diǎn)和最后點(diǎn)之間的線的斜率的比較由下列等式來描述dRdI|I=I0=k(ΔRT)(ΔIT)]]>在這一等式中，拐點(diǎn)處的dR/dI是輸出函數(shù)在該點(diǎn)的一階導(dǎo)數(shù)。術(shù)語ΔIT是指在過渡區(qū)域的第一點(diǎn)I1和最后點(diǎn)I2之間的響應(yīng)系統(tǒng)輸入量的變化，即I2-I1，術(shù)語ΔRT是指在過渡區(qū)域的第一點(diǎn)I1和最后點(diǎn)I2之間的響應(yīng)輸出函數(shù)的變化，即R(I2)-R(I1)。系數(shù)k是一個比例常數(shù)，其描述在拐點(diǎn)I0處的輸出函數(shù)的斜率與過渡區(qū)域的第一點(diǎn)I1和最后點(diǎn)I2之間的線的斜率之間的相對陡度。為了使響應(yīng)系統(tǒng)具有不連續(xù)的輸出函數(shù)，比例常數(shù)k必須至少為約2.0，優(yōu)選至少為約3.0，更優(yōu)選為至少約5.0，甚至更優(yōu)選為至少約10.0，至少約100.0最為優(yōu)選。
在某些實(shí)施方案中，在不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)的過渡區(qū)域中的相對陡度也可通過具有一系列整數(shù)n的控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模擬，第一級延遲具有相等的時(shí)間常數(shù)。為了本發(fā)明的目的，響應(yīng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)被定義為輸出(響應(yīng)變量)與輸入(干擾變量)之間的拉氏變換比值。例如見1984年McGraw Hill，Inc.出版的Robert H.Perry與Don Green合著的《Perry化學(xué)工程手冊》(第六版)第22章。如在圖4B中所示，輸出函數(shù)的相對陡度可近似地由下列公式表示KG(s)＝K/(Ts＋1)n，其中KG(s)是傳遞函數(shù)，K是比例成分，T是系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，n是第一級時(shí)間延遲的整數(shù)。在這種模式中，當(dāng)整數(shù)n增加時(shí)，在過渡區(qū)域的輸出函數(shù)的陡度增加，該模式開始近似于不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)n大于或等于約25時(shí)，本發(fā)明的一些不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)可由上述的公式模擬，n大于或等于約50時(shí)更優(yōu)選，n大于或等于約100時(shí)最優(yōu)選。
如圖3A所示，本發(fā)明的響應(yīng)系統(tǒng)可包括一個單一閾值水平，在該閾值水平響應(yīng)系統(tǒng)可釋放其所有的儲存能量來完成一個特定的響應(yīng)功能，或者可包括多個閾值水平，在該閾值水平系統(tǒng)可釋放其儲存能量的一個預(yù)定部分以在每一個閾值水平實(shí)現(xiàn)一個或多個特定的響應(yīng)功能。例如在具有單一閾值水平的實(shí)施方案中，當(dāng)達(dá)到閾值水平時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)可釋放其所有的儲存能量以實(shí)現(xiàn)整個響應(yīng)功能。在這種具有一個閾值水平的實(shí)施方案中，不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)包括具有如開或關(guān)兩種狀態(tài)的系統(tǒng)。當(dāng)如目標(biāo)生物材料這樣的輸入閾值量在吸濕用品中出現(xiàn)時(shí)，響應(yīng)系統(tǒng)可對廢物、穿用者、用品或其組成部分作用一個單一響應(yīng)功能，例如將廢物包裹起來遠(yuǎn)離穿用者的皮膚或給穿用者或護(hù)理者提供一個容易檢測的視覺信號。這樣，該不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)可實(shí)施一次性“類似開關(guān)”的功能，這種類似開關(guān)的功能在輸入閾值出現(xiàn)的情況下從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)。
可替換地，如圖3B所示，響應(yīng)系統(tǒng)可具有多個閾值水平，當(dāng)達(dá)到每一個閾值水平時(shí)，系統(tǒng)會釋放給定的能量“量子”或者傳遞給定的材料量以實(shí)現(xiàn)特定的響應(yīng)功能。在該實(shí)施方案中，當(dāng)達(dá)到每一個閾值水平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)整個響應(yīng)功能的一部分，和/或響應(yīng)所達(dá)到的不同閾值水平可實(shí)現(xiàn)不同的單獨(dú)響應(yīng)功能。例如，向應(yīng)系統(tǒng)可監(jiān)控糞便酶，當(dāng)達(dá)到每一個閾值酶水平時(shí)可傳遞相同或不同數(shù)量的酶抑制劑或潤膚液，或在第一閾值水平下傳遞一種pH緩沖劑并且在第二閾值水平下執(zhí)行另一種響應(yīng)功能，如傳遞一定量的酶抑制劑。在每一個過渡區(qū)域，響應(yīng)系統(tǒng)作出基本上與在上面描述的單個閾值實(shí)施方案中的過渡區(qū)域相同的反應(yīng)。
此外，一個響應(yīng)系統(tǒng)可監(jiān)控多個輸入如一種或多種病原細(xì)菌和/或一種或多種糞便酶，并且當(dāng)達(dá)到不同輸入的閾值水平時(shí)執(zhí)行一個或多個響應(yīng)功能，或者當(dāng)不同輸入的兩個或多個閾值水平達(dá)到時(shí)僅執(zhí)行一個響應(yīng)功能。這樣，控制器可監(jiān)控多個不同的輸入，并且當(dāng)達(dá)到不同的輸入閾值水平時(shí)可執(zhí)行不同的響應(yīng)功能。可替換地，控制器可執(zhí)行邏輯“或門”型功能，以致當(dāng)達(dá)到多個輸入的一個或多個閾值水平時(shí)執(zhí)行響應(yīng)功能?？刂破饕部梢詧?zhí)行邏輯“與門”型作用，以致當(dāng)達(dá)到兩個或多個不同輸入的每一個閾值水平時(shí)執(zhí)行響應(yīng)功能。
響應(yīng)系統(tǒng)也可包括“閉環(huán)”或“開環(huán)”系統(tǒng)。“閉環(huán)”系統(tǒng)(其也被稱為“反饋控制環(huán)”系統(tǒng))包括不同的傳感器60和致動器組成部分，并且依據(jù)輸入執(zhí)行響應(yīng)功能。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，系統(tǒng)也可采用一個元件的檢測或測量值或一種輸出條件的參數(shù)作為依據(jù)輸入執(zhí)行的響應(yīng)功能的至少一個觸發(fā)器。當(dāng)致動器已經(jīng)具有在輸入條件下執(zhí)行響應(yīng)功能的機(jī)會后，輸出條件可以是該輸入條件的狀態(tài)。響應(yīng)功能可以在輸出條件達(dá)到閾值時(shí)執(zhí)行，也可以僅當(dāng)輸出條件和一種或多種其它條件滿足時(shí)執(zhí)行。對輸入的作用可以包括對所傳感的元件(如傳感微生物)的作用和對微生物的作用，也可以包括對所傳感的元件是整體部件的組分(如傳感糞便細(xì)菌)的作用和對穿用者皮膚上的糞便物或殘留糞便的作用。如上所述，反饋控制循環(huán)系統(tǒng)包括至少兩個不同的組成部分傳感器60和致動器。傳感器60檢測事件或與該事件相關(guān)的參數(shù)。致動器接收信號并且依據(jù)傳感器60檢測到的輸入條件執(zhí)行響應(yīng)功能。反饋控制環(huán)可進(jìn)一步包括控制器。這種情況下，傳感器60可給控制器提供信號，而控制器可以指示致動器在輸入上執(zhí)行響應(yīng)功能?？刂破骺梢允琼憫?yīng)系統(tǒng)的一個分離部件，也可以由傳感器60和/或致動器完成控制器的功能。
反饋控制環(huán)可以是“非調(diào)制的”或“調(diào)制的”。在“非調(diào)制的”反饋控制環(huán)響應(yīng)系統(tǒng)中，響應(yīng)系統(tǒng)作為一次開關(guān)，其中當(dāng)滿足輸出條件閾值水平時(shí)，致動器在輸入上執(zhí)行響應(yīng)功能。例如，傳感器60可以檢測特定的病原體微生物的存在或測量其濃度，致動器可以向護(hù)理者發(fā)出可能初期感染的信號。在這一實(shí)例中，致動器作用于傳感器60檢測到的輸入。但是，“調(diào)制的”反饋控制環(huán)包括傳感器60、致動器和控制器。在調(diào)制的反饋控制環(huán)中，輸出條件被經(jīng)常地或反復(fù)地監(jiān)測，控制器指示致動器在輸入上執(zhí)行響應(yīng)功能，以便在預(yù)期的參考點(diǎn)或預(yù)期的范圍內(nèi)保持這種輸出條件，或?qū)δ繕?biāo)生物分析物的含量或濃度提供連續(xù)的測量。
但是，“開環(huán)”系統(tǒng)是一種響應(yīng)輸入而不采用反饋來執(zhí)行響應(yīng)功能的系統(tǒng)，即輸出對檢測到的進(jìn)入該系統(tǒng)的輸入不起作用。開環(huán)系統(tǒng)可以包括具有既執(zhí)行傳感器60又執(zhí)行致動器功能的單個裝置的響應(yīng)系統(tǒng)，也可以具有不同的傳感器60和致動器組成部分，其中的致動器作用于不同于輸入的其它信號。例如，置于一次性吸收用品的吸收芯中的超吸收聚合物，提供開環(huán)響應(yīng)，這是因?yàn)樵摼酆衔飪H包括執(zhí)行傳感器60和致動器功能的單個裝置。作為選擇，開環(huán)響應(yīng)系統(tǒng)可以包括檢測身體廢物或該身體廢物組分的傳感器60，和以連續(xù)或不連續(xù)方式對由傳感器60檢測到的不同于輸入的某些信號執(zhí)行響應(yīng)功能的致動器。
其它的響應(yīng)系統(tǒng)描述于1998年6月29日提交的題目為“具有不連續(xù)響應(yīng)系統(tǒng)的一次性用品”的美國專利申請09/106424(P&G案號7197)；1998年6月29日提交的題目為“具有包括反饋控制環(huán)的響應(yīng)系統(tǒng)的一次性用品”的美國專利申請09/107563(P&G案號7198)；以及1998年6月29日提交的題目為“具有包括機(jī)械致動器的響應(yīng)系統(tǒng)的一次性用品”的美國專利申請09/106225(P&G案號7199)，每一個專利申請均引入本文作為參考。
本發(fā)明的的尿布20的實(shí)例可以包括響應(yīng)系統(tǒng)，所述的的向應(yīng)系統(tǒng)包括如圖1所示的傳感器60和如圖2所示的致動器。在這一實(shí)施方案中，傳感器60可以包含一與生物識別元件可操作連接的轉(zhuǎn)換器，所述的生物識別元件適于檢測糞便中的大腸桿菌。依據(jù)生物識別元件對大腸桿菌閾值的特定的檢測，轉(zhuǎn)換器向致動器發(fā)出電流信號。示于圖1中的用品可以包括致動器，所述的致動器包含用圖2所示的水溶性薄膜91(如PVA薄膜)真空密封的壓縮的彈性材料94。依據(jù)對來自傳感器的適當(dāng)信號的接收，致動器可以關(guān)閉開關(guān)，例如，可以釋放少量的儲存水接觸并溶解水溶性薄膜91。這導(dǎo)致貯存于壓縮泡沫中的機(jī)械能的釋放。彈性材料94膨脹并形成一隔離件，為初期的糞便提供空隙體積。作為選擇，開關(guān)閉合又可以釋放控制大腸桿菌的抗菌劑和/或向穿用者或護(hù)理者發(fā)出存在大腸桿菌信號的可見的染料。在另一實(shí)施方案中，響應(yīng)系統(tǒng)可以包括向護(hù)理者或穿用者報(bào)警的致動器，預(yù)報(bào)即將發(fā)生的事件如腹瀉感染或皮膚感染(如皮炎)。
在一個可替換實(shí)施方案中，本發(fā)明可以包含局部的身體覆蓋物，如能夠檢測并向使用者預(yù)報(bào)特定生物狀況的手覆蓋物。手覆蓋物可以部分地或完全將手或身體的任何其它部分覆蓋。優(yōu)選地，傳感器通常位于或靠近至少一部分外表面。手覆蓋物的實(shí)例類型包括但不限于指套、手套、連指手套和手帕。優(yōu)選這些身體覆蓋物是一次性的。這種覆蓋物可用于醫(yī)療護(hù)理與評定、動物學(xué)和獸醫(yī)學(xué)護(hù)理與評定、與植物或家畜產(chǎn)品相關(guān)的農(nóng)業(yè)目的、為了人或其它生物的預(yù)期消費(fèi)而進(jìn)行的商業(yè)上和家庭中的食品加工與處理。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明可以包含食品加工、貯存或制備用品，用于人或其它生物消費(fèi)的食品方面，該用品可以檢測并向用戶預(yù)報(bào)特定的生物狀況。優(yōu)選這種用品是一次性的。傳感器一般優(yōu)選位于或接近于預(yù)期的最近位置的表面部分，或者與食品接觸。該用品可以用于未加工過的食品在各種加工或制備階段的處理，或與徹底精制的食品在一起。這種用品可以包括食品制劑伴侶、硬質(zhì)或柔性的覆蓋物和罩布；食品貯存材料如硬質(zhì)容器、硬質(zhì)容器的襯里或表面、優(yōu)選由柔性材料制成的食品貯存包裝材料；以及食品服務(wù)用品如淺盤、盤、大淺盤、碗、食品包裝材料和硬質(zhì)與柔性的作為盤子代用品的片。
試驗(yàn)方法響應(yīng)因子測試用下面所述的響應(yīng)因子測試法，可以測量定量傳感器暴露于特定物質(zhì)或成分發(fā)生反應(yīng)時(shí)的響應(yīng)。
適于這種試驗(yàn)方法的特定物質(zhì)或成分包括水溶液中的糞便測試物，濃度為每克生理鹽水溶液1克糞便測試物；測試尿溶液中的糞便測試物，濃度為每克測試尿溶液1克糞便物；測試尿溶液；糞臭素的生理鹽水溶液，濃度為每克生理鹽水溶液180微克的糞臭素；和生理鹽水溶液。
所有測量均在體溫(37℃)下進(jìn)行。該測試方法包括按如下順序的如下步驟1)暴露于生理鹽水溶液24小時(shí)之后，記錄傳感器的定量響應(yīng)。背景響應(yīng)是最大的記錄響應(yīng)。
2)將傳感器暴露于規(guī)定的物質(zhì)或成分。
3)傳感器暴露于規(guī)定物質(zhì)或成分24小時(shí)，記錄傳感器的定量響應(yīng)。物質(zhì)響應(yīng)是最大的記錄響應(yīng)。
用背景響應(yīng)歸一化物質(zhì)響應(yīng)，得到響應(yīng)因子。如果響應(yīng)因子小于1，用響應(yīng)因子的倒數(shù)值作為響應(yīng)因子。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實(shí)施方案和/或個別特征，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明進(jìn)行各種各樣的改變和修正是顯而易見的。例如，盡管本發(fā)明主要針對一次性尿布進(jìn)行解釋和描述，但是本發(fā)明不限于這一實(shí)施方案。本發(fā)明也可用于例如在施用一次性尿布之前直接應(yīng)用于穿用者(例如，應(yīng)用于穿用者肛周或會陰區(qū)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、衛(wèi)生巾、棉塞等。此外，應(yīng)當(dāng)清楚所有這些實(shí)施方案和特征的組合是可能的，并且可得到本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。所以，打算在所附的權(quán)利要求書打算覆蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和修正。
權(quán)利要求
1.適用于穿用者的一次性用品，包含包括至少一個生物識別元件的生物傳感器，該生物傳感器適于檢測身體廢物中或穿用者皮膚上的目標(biāo)生物分析物。
2.權(quán)利要求1的一次性用品，其中該生物識別元件包含生物反應(yīng)活性劑。
3.權(quán)利要求1的一次性用品，其中該生物傳感器選自生物催化生物傳感器和生物親和性生物傳感器，且生物親和性生物傳感器最好選自以化學(xué)受體為基礎(chǔ)的生物傳感器和免疫傳感器。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物識別元件選自酶或酶的序列；抗體；DNA；細(xì)胞器；膜受體蛋白；天然或合成的細(xì)胞膜；能活的或不能活的細(xì)菌，植物或動物細(xì)胞；至少部分神經(jīng)束、至少部分感覺器官；鮑氏不動桿菌TOI36和芽孢桿菌TOI41。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物識別元件被放置于基材上，該基材選自以聚合物為基礎(chǔ)的材料、水凝膠、薄紙、無紡材料和紡織材料。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器檢測目標(biāo)生物分析物，該分析物選自病原體細(xì)菌、結(jié)腸菌、病毒、寄生蟲、細(xì)菌毒素、真菌、酶。
7.權(quán)利要求6的一次性用品，其中的病原體細(xì)菌選自大腸埃希氏菌；傷寒桿菌；副傷寒桿菌；Salmonella enteridits；鼠傷寒桿菌；海得爾堡沙門氏菌；索氏志賀氏菌；弗氏志賀氏菌；鮑氏志賀氏菌；痢疾志賀氏菌；霍亂弧菌；結(jié)核分枝桿菌；小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌；嗜水氣單胞菌；類志賀鄰單胞菌；空腸彎曲桿菌德萊氏亞種；大腸彎曲桿菌；脆弱擬桿菌；敗毒梭菌；產(chǎn)氣英膜梭菌；肉毒梭菌和艱難梭菌。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器在病況的臨床可觀察到的癥狀發(fā)作之前，檢測到與全身或皮膚健康狀況有關(guān)的目標(biāo)生物分析物。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器又包含轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器最好選自電化學(xué)轉(zhuǎn)換器、光轉(zhuǎn)換器、熱轉(zhuǎn)換器和聲轉(zhuǎn)換器。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的用品又包含生物傳感器的清潔元件。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器固定于支撐元件上和/或是能夠與用品分離的。
12.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器或支撐元件粘附于穿用者的皮膚上。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，進(jìn)一步包含致動器，當(dāng)生物傳感器檢測到目標(biāo)生物分析物時(shí)，該致動器執(zhí)行響應(yīng)功能，所述的響應(yīng)功能優(yōu)選為一種發(fā)給護(hù)理者或穿用者的信號。
14.權(quán)利要求13的一次性用品，其中所述的響應(yīng)功能是選自產(chǎn)生空隙體積、處理皮膚、產(chǎn)生發(fā)泡系統(tǒng)和給護(hù)理者發(fā)信號中的一種或多種。
15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，進(jìn)一步包含接收器和/或發(fā)送器。
16.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器接觸糞便時(shí)的響應(yīng)因子至少為5，優(yōu)選至少為10，更優(yōu)選至少為20。
17.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，其中所述的生物傳感器暴露于濃度為每克生理鹽水溶液180微克糞臭素的糞臭素生理鹽水溶液時(shí)，具有至少為5的響應(yīng)因子。
18.一種適用于穿用者的一次性用品，包含適于檢測穿用者身體廢物中或穿用者皮膚上的健康標(biāo)志物或營養(yǎng)標(biāo)志物的傳感器。
19.權(quán)利要求18的一次性用品，其中所述的健康標(biāo)志物選自重金屬、放射性物質(zhì)、脂肪、酶、內(nèi)分泌物、蛋白物質(zhì)、粘液和微生物。
20.權(quán)利要求19的一次性用品，其中所述的重金屬為鉛和汞。
21.權(quán)利要求18的一次性用品，其中所述的營養(yǎng)標(biāo)志物選自鈣、維生素、電解質(zhì)、脂肪、脂肪酸、脂肪酸鹽、氨基酸、酶、膽汁酸及其鹽、膽固醇和糖。
22.權(quán)利要求18-21的一次性用品，其中所述的傳感器在病況的臨床可觀察到的癥狀出現(xiàn)之前，檢測到與健康或營養(yǎng)狀況相關(guān)的目標(biāo)健康和/或營養(yǎng)標(biāo)志物，或者其中所述的生物傳感器僅檢測高于預(yù)先設(shè)定的閾值的目標(biāo)健康和/或營養(yǎng)標(biāo)志物。
23.權(quán)利要求18-22的一次性用品，其中所述的傳感器還包含轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器最好選自電化學(xué)轉(zhuǎn)換器、光學(xué)轉(zhuǎn)換器、熱轉(zhuǎn)換器和聲轉(zhuǎn)換器。
24.權(quán)利要求18-23的一次性用品，其中所述的傳感器包含微芯片。
25.權(quán)利要求18-24的一次性用品，進(jìn)一步包含致動器，該致動器在傳感器檢測到健康標(biāo)志物或營養(yǎng)標(biāo)志物時(shí)執(zhí)行響應(yīng)功能。
26.權(quán)利要求25的一次性用品，其中所述的致動器轉(zhuǎn)換潛在的能量以執(zhí)行響應(yīng)功能，該潛在的能量選自機(jī)械能、電能、化學(xué)能的一種或多種。
27.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性用品，進(jìn)一步包含頂片；與頂片連接的底片；和放置于頂片與底片之間的吸收芯。
28.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的一次性吸收用品，其中該一次性用品選自衛(wèi)生巾、尿布、訓(xùn)練褲、插入件和成人失禁裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一次性用品,該用品包含適于檢測穿用者糞便中的一個或多個具體的生物、衛(wèi)生和/或營養(yǎng)標(biāo)記物的傳感器。該用品還可以給護(hù)理者、穿用者或致動器提供事件發(fā)生的信號。
文檔編號A61F13/15GK1328476SQ99810229
公開日2001年12月26日 申請日期1999年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月29日
發(fā)明者唐納德·C·羅, 尤里·費(fèi)多索夫, 米克黑爾·克魯什寧, 奧利格·庫米亞科夫, 安德烈亞斯·馬斯喀特 申請人:寶潔公司