技术领域
[0001] 本
发明涉及一种尿布，特别是配置有一种移频式无线
射频识别标签的无线感应式尿布及其监控设备，可以在尿布吸收尿液或
水份之后被监控设备读取，进而由监控设备发出通知信息表示尿布已湿。
背景技术
[0002] 传统的尿布只有吸收尿液或是水份的功能，不具有主动通知尿布已湿的功能。另外还有一种已知的尿布可以在吸收尿液或是水份之后通过改变尿布的外观
颜色的方式提醒旁人尿布已湿；在已核准公告的中国发明
专利证书号 CN103845156，提出了一种具感测功能的纸尿裤，可配合一无线射频读取器使用，具感测功能的纸尿裤包含：一吸收垫、一感测线组及一无线射频辨识标签。吸收垫具有分别位于两相反侧边的两个腰部侧，并包括：一
内衬层、一防水层、一夹置于内衬层与防水层间的吸收层，一夹置于内衬层与防水层间的离型纸。离型纸由吸收垫的一侧边往内延伸，使吸收垫形成一开口于该侧边容置空间。感测线组含至少二感测线，设于内衬层与防水层间，每一感测线至少部分通过吸收层且两端分别朝向腰部侧延伸，而其中一端位于容置空间内；及一无线射频辨识标签，可抽出地设于容置空间，并与感测线电性连接；吸收垫的吸收层吸收
排泄物而潮湿时，使两条感测线相互电性导通并与无线射频辨识标签共同形成回路，无线射频读取器用以读取无线射频辨识标签而侦测两条感测线之间的
电阻值变化，并发出一通知
信号。这种具感测功能的纸尿裤采用可以
抽取式的无线射频辨识卷标，虽然与传统
电子传感器连接的系统相较，能够有限地降低生产成本(因为目前无线射频辨识标签的生产成本不断下降)，但是这种经常抽取更换的设计很容易损伤脆弱的无线射频辨识标签，而且使用上很不方便。
[0003] 另外在已核准公告的中国台湾发明专利证书号I533857，提出了一种具无线侦测湿透状态的尿布结构及其尿布侦测系统，包括一尿布本体、至少一通讯芯片、至少一金属天线及一信号读取器，其中该通讯芯片与金属天线是贴附在该尿布防漏层的外侧，且彼此相互连接，以形成一无线射频标签(Tag)，当该尿布本体为湿透状态时，导致尿布防漏层本身介电系数的改变会使该金属天线的阻抗值随之改变，进而令该无线射频标签所传送的
电磁波信号的
波长改变，又该信号读取器能对该无线射频标签发射一侦测电磁波，该无线射频标签接收到该侦测电磁波后会传送一响应电磁波，以使该信号读取器根据该响应电磁波的波长，判断出该尿布本体是否湿透。
[0004] 前述已知技术CN103845156是在尿布内部预设有一感应线路连接一无线射频辨识标签，其中无线射频辨识标签采活动式设计，在使用时才被装入尿布预定的
位置并和感应线路电性连接，在尿布吸收尿液或水份之后致令感测线路形成
短路回路，无线射频读取器用以读取无线射频辨识标签而侦测感测线间的电阻值变化，并发出一通知信号。前述的另一种已知技术I533857是利用尿布本体为湿透状态时，因该尿布防水层的介电系数的改变会使该金属天线的阻抗值随之改变，进而令该无线射频标签所传送的电磁波信号的波长改变，这种技术手段虽然不同于已知技术CN103845156，但是目前民间使用的无线射频卷标的电波
频率多属超高频频段，高频率电波波长较小，不容易穿过水分子，因此水分子吸收此频段的电磁波会使得原本正常的超高频标签贴在含水的背景物质上时，卷标天线与水形成一大吸收体，因此天线无法有效接受到电磁波，此时传输距离会变得非常短。所以前述已知技术I533857利用尿布本体为湿透状态时，因该尿布防水层本身介电系数的改变以及在水吸收超高频段电磁波的影响下，会使该金属天线的读取距离从长变短，其利用尿布湿透时，无线射频标签的距离由长变短的变化来让读取器发出警报。如前所述，在尿布吸饱水，水会吸收电磁波，然而此时传述距离会减少，这使得信号会消失，因此无法判断是否因吸满水而中断或是其它因素造成，另外，这样的设计，一开始读取器便可以读到无线射频卷标的信号；因使读取器会一直做接受
信号处理的运作，这会有读取器芯片快速
过热而影响读取性能的问题。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种无线感应式尿布及其监控设备，可以在尿布被尿湿或是吸收了水份之后，通过监控设备的读取无线
电信号的功能，发出通知信息表示尿布已湿。
[0006] 为了解决前述的技术问题，本发明提出的无线感应式尿布的一种
实施例包括：一尿布和一移频式无线射频识别标签，其中尿布具有用于吸收尿液的一吸收层，移频式无线射频识别标签包含：一芯片以及电性连接芯片的一天线，其中天线包含一主天线和一延伸天线，常态时(尿布未湿时)天线的读取频段偏离监控设备的读取频段，其中天线是布设于一种可吸水的基材的表面，延伸天线和可吸水的基材是和尿布的吸收层
接触，可吸水的基材可以在吸收层吸收尿液或水份之后被浸湿，进而改变天线的基材的介电系数，并使延伸天线与主天线的阻抗匹配频率发生变化，读取频段偏移至监控设备的读取频段，并由监控设备发出通知信息表示尿布已尿湿。
[0007] 其中延伸天线和主天线并接，延伸天线和主天线的阻抗匹配被设计成在常态时(尿布未湿时)，移频式无线射频识别标签的读取频段偏离监控设备的读取频段，在延伸天线的基材变湿后移频式无线射频识别标签的读取频段偏移到监控设备的读取频段。在这样的运作模式下，因为一开始移频式无线射频识别标签偏移读取频段，标签读取器在正常读取距离下无法接收到卷标信号，芯片无须一直做信号接收的运算；待尿布湿透时，移频式无线射频识别卷标的
频率偏移回到正常监控设备的读取频段，而标签读取器在正常读取距离下可以有效侦测到卷标信号，发出湿透信号。这样可以有效解决前述已知技术I533857在尿布吸饱水，水会吸收电磁波，然而此时传述距离会减少，这使得信号会消失，因此无法判断是否因吸满水而中断或是其它因素造成信号消失的问题，同时也可以解决读取器会一直做接受信号处理的运作，产生读取器芯片快速过热而影响读取性能的问题。
[0008] 其中移频式无线射频识别卷标的天线的读取频段为超高频(UHF)的
频率范围。
[0009] 其中移频式无线射频识别卷标的天线的读取频率段为820～966MHz。
[0010] 其中移频式无线射频识别标签是一种超高频无线射频识别标签(UHF RFID)。
[0011] 其中移频式无线射频识别标签是一种被动式的超高频无线射频识别标签 (UHF RFID)。
[0012] 其中尿布包含：可透水的一内衬层，不透水的一防水层和前述的吸收层，其中吸收层、延伸天线和基材介于内衬层和防水层之间。
[0013] 其中延伸天线和基材是配置于尿布的易湿位置，主天线和芯片配置于尿布较不易湿的位置；较佳地是在尿布的靠近腰线的位置。
[0014] 其中延伸天线是由印刷于基材表面的导电油墨形成。
[0015] 其中延伸天线为金属材料制成的天线。
[0016] 其中延伸天线和基材是介于吸收层和防水层之间，或是介于吸收层和内衬层之间。
[0017] 本发明的一方面包括一种无线感应式尿布及其监控设备，包括：无线感应式尿布和一监控设备，其中监控设备包含：一读取器(无线射频识别标签读取器)，一读取天线电性连接读取器和一通知模
块电性连接读取器，其中读取器是通过读取天线读取无线感应式尿布的移频式无线射频卷标的无线电信号，读取器在读取到移频式无线射频识别卷标的无线电信号之后发送一电信号给通知模块，进而由通知模块发出通知信息表示尿布已湿。
[0018] 其中监控设备设置有喇叭和发光组件其中的任一者或全部，所述的喇叭和发光组件电性连接通知模块，通知模块通过喇叭和发光组件其中的任一者或全部，以声音或发光的方式发出通知信息告知使用者尿布已湿。
[0019] 进一步地，其中监控设备包含：一无线通讯模块电性连接通知模块，读取器在读取到移频式无线射频识别卷标的无线电信号之后发送一电信号给通知模块，通知模块通过无线通讯模块发出通知信息表示尿布已湿。
[0020] 其中无线通讯模块包括：蓝牙通讯模块和WiFi通讯模块其中的任一种。
[0021] 进一步地，其中监控设备包含：一摄影机，摄影机可与通知模块通讯连接，通知模块在尿布已湿之后启动摄影机拍摄影像。
[0022] 其中摄影机是一种网络摄影机，可以将拍摄获取的影像通过网络传送予和监控设备建立通讯连接的影像播放装置，供使用者观看。
[0023] 其中摄影机是以有线
信号传输和监控设备的通知模块通讯连接。
[0024] 其中摄影机是以无线信号传输通过监控设备的无线通讯模块和通知模块通讯连接。
[0025] 有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本
申请实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027] 图1是本发明无线感应式尿布的一种实施例构造图；
[0028] 图2是本发明无线感应式尿布的移频式无线射频识别标签的构造图；
[0029] 图3是本发明无线感应式尿布的移频式无线射频识别标签在频段和阻抗匹配图，绘示移频式无线射频识别标签在不同状态的读取频段的偏移状态；
[0030] 图4是图1在A-A位置的构造断面图；
[0031] 图5是图4的构造的另一种实施例构示意图；
[0032] 图6是本发明无线感应式尿布及其监控设备的一种实施例的功能方块图；
[0033] 图7是本发明无线感应式尿布及其监控设备的另一种实施例的功能方块图；
[0034] 图8是本发明无线感应式尿布及其监控设备的动作
流程图；
[0035] 图9是本发明无线感应式尿布的一实施例的实验数据，显示了移频式无线射频识别标签在尿布由干到不同湿度的条件下的读取距离。
[0036] 符号说明
[0037] 10 尿布 11 内衬层
[0038] 12 防水层 13 吸收层
[0039] 20 移频式无线射频识别标签(移频式RFID)
[0040] 21 芯片 22 天线
[0041] 221 主天线 222 延伸天线
[0042] 23 基材 30 监控设备
[0043] 31 读取器 32 读取天线
[0044] 33 通知模块 34 喇叭
[0045] 35 发光组件 36 无线通讯模块
[0046] 40 摄影机 D 电子装置
[0047] L1 常态
时移频式RFID的读取频段
[0048] L2 移频式RFID只有主天线时的读取频段
[0049] L3 尿布湿了之后移频式RFID的读取频段
[0050] R 监控设备的读取频段
具体实施方式
[0051] 首先请参阅图1和图2，是本发明无线感应式尿布和其中的移频式无线射频识别标签的一种实施例构造图。本发明无线感应式尿布的一种实施例构造，包括：一尿布10和一移频式无线射频识别标签20(下文简称为移频式RFID 20)。
[0052] 其中尿布10包含：可透水的一内衬层11，不透水的一防水层12和一吸收层 13，吸收层13介于内衬层11和防水层12之间，用于吸收尿液或水份。
[0053] 移频式RFID 20包含：一芯片21以及电性连接芯片21的一天线22，其中天线22包含一主天线221和一延伸天线222，常态时(尿布10未湿时)天线22的读取频段偏离监控设备(见图6)的读取频段。其中监控设备的读取频段为超高频(UHF)的频率范围(860～960MHz)，UHF的频率范围依地区和国家规定而有不同，例如中国台湾的读取频段介于820～966MHz。较佳地，其中移频式RFID 20是一种被动式的超高频无线射频识别标签(UHF RFID)。
[0054] 天线22的一种实施方式，其中主天线221和延伸天线222是布设于一种可吸水的基材23的表面，在本发明的较佳实施例，其中基材23的材料可以是纸、布、和多孔基材如塑料、
纤维、和木浆(片)其中的任一种；其中延伸天线222的一种实施方式是由印刷于基材23表面的导电油墨形成，导电油墨的材料包括但不限于含有导电
碳、奈米
银和奈米
铜的导电油墨其中的任一种。延伸天线222和可吸水的基材23是和尿布10的吸收层13接触，可吸水的基材23可以在吸收层13 吸收尿液或水份之后被浸湿，进而改变天线22的基材23的介电系数，并使天线 22的读取频段偏移至监控设备的读取频段。
[0055] 如图2所示，依据本发明的天线设计原理，在常态时(尿布10未湿时)，移频式RFID 20的读取频段(见图3虚线线段L1所绘示)偏离监控设备的读取频段R，本发明的一种实施方式是在超高频无线射频识别卷标的主天线221并接具有移频作用的延伸天线222，进而构成一种移频式RFID 20，其中延伸天线222 和主天线221以并接的关系电性连接芯片21。在常态时(尿布10未湿时)，移频式RFID 20的延伸天线222和主天线221的阻抗匹配被设计成在监控设备的读取频段的信号偏弱，读取距离短，在本发明的一种实施例，此时的读取距离约为50公分(cm)。
[0056] 较佳地，当移频式RFID 20的天线22只有主天线221时，包含主天线221和芯片21的无线射频识别标签的读取频段(见图3中心线段L2所绘示)可完全落入监控设备的读取频段R。
[0057] 通过基材23吸收尿液或水份后会改变基材23的介电系数，以及水会吸收电波的特性，本发明其中的移频式RFID 20的天线22会因为延伸天线222的基材23 变湿而产生偏频的作用，促使移频式RFID 20的读取频段偏移到监控设备的读取频段R(见图3实线线段L3所绘示)，此时移频式RFID 20的可读取距离就会变长，在本发明的一种实施例，此时的读取距离约为3米(M)，监控设备在读取到移频式RFID 20的无线电信号之后，就会发出通知信息表示尿布已经变湿。
[0058] 除上述印刷天线外，在天线22的其它实施方式，其中天线22的主天线221 和延伸天线222也可以是由金属材料(例如铜和
铝)制成的金属天线，典型的方式是通过蚀刻(etching)和电
镀(plating)其中任一种方法制成的金属天线。此时天线22的基材可以是塑料基材。更佳的状态，金属天线可先制备于可离型的塑料基材上，再进一步将金属天线从可离型塑料基材转贴到可吸水的基材 23。此外天线22的外观形状不限制于图2所示，可由不同形状的主天线221以电性连接具有移频作用的不同形状的延伸天线222。
[0059] 其中延伸天线222和基材23是配置于尿布10的易湿位置(尿布的主要
吸附位置)，主天线221和芯片21配置于尿布10较不易湿的位置(例如尿布的侧边位置)；较佳地是在尿布10的靠近腰线的位置(可以在肚前或背后的位置)。请参阅图4，其中延伸天线222和基材23是介于吸收层13和防水层12之间，换言之就是延伸天线222在吸收层13的下方；请参阅图
5，在本发明的其它实施例，其中延伸天线222和基材23是介于吸收层13和内衬层11之间，换言之就是延伸天线 222在吸收层13的上方。
[0060] 请参阅图6，本发明的一方面包括一种无线感应式尿布及其监控设备，包括：无线感应式尿布和一监控设备30，其中监控设备30包含：一读取器31、一读取天线32电性连接读取器31，以及一通知模块33电性连接读取器31，其中读取器31是一种无线射频识别标签读取器(RFID读取器)，读取器31通过读取天线 32读取无线感应式尿布的移频式RFID 20的无线电信号，读取器31在读取到移频式RFID 20的无线电信号之后发送一电信号给通知模块33，再由通知模块33 发出通知信息表示尿布已湿。
[0061] 其中一种实施方式是读取器31每隔一段预设的时间发出电波信号读取移频式RFID 20的无线电信号，在尿布10还是干的状态下，移频式RFID 20的读取频段因为偏离读取器31的读取频段R，所以读取器31无法读取移频式RFID 20 的无线电信号；反之，在尿布10湿了之后，移频式RFID 20的读取频段偏移至读取器31的读取频段R，此时读取器31就能读取到移频式RFID 20的无线电信号，读取器31在读取到移频式RFID 20的无线电信号之后发送一电信号给通知模块33，再由通知模块33发出通知信息表示尿布已湿。
[0062] 在本发明的一种实施方式，监控设备30设置有喇叭34和发光组件35其中的任一者或全部，发光组件35包含
灯泡或是发光
二极管其中的任一种，所述的喇叭34和发光组件35电性连接通知模块33，通知模块33通过喇叭34和发光组件35 其中的任一者或全部，以声音或发光的方式发出通知信息告知使用者尿布已湿。
[0063] 进一步地，如图7所示，其中监控设备30包含：一无线通讯模块36电性连接通知模块33。其中无线通讯模块36的实施方式包括：蓝牙通讯模块和WiFi 通讯模块其中的任一种；读取器31在读取到移频式RFID 20的无线电信号之后发送一电信号给通知模块33，通知模块33通过无线通讯模块36发出通知信息表示尿布已湿，例如可以通过无线通讯模块36和使用者的电子装置D通讯连接，进而将通知信息发送给使用者的电子装置D或是运行于电子装置D应用程序 (APP)，所述的电子装置D包含但不限于：智能型
移动电话，个人计算机、平板计算机和笔记型计算机其中的任一种。
[0064] 进一步地，其中监控设备30包含：一摄影机40，摄影机40可与通知模块33 通讯连接，通知模块33在尿布已湿之后启动摄影机40拍摄影像。较佳地，摄影机40是一种网络摄影机，可以将拍摄获取的影像通过网络传送到和监控设备30 建立通讯连接的影像播放装置，供使用者观看；其中影像播放装置例如但不限于智能型移动电话、个人计算机、平板计算机和笔记型计算机其中的任一种。
[0065] 如图6所绘的一种实施方式，其中摄影机40是通过有线信号传输和监控设备30的通知模块33通讯连接。在图7绘示的另一种实施方式，其中摄影机40是以无线信号传输通过监控设备30的无线通讯模块36和通知模块33通讯连接。
[0066] 请参阅图8，是本发明无线感应式尿布及其监控设备的一种实施方式的动作流程图。包括下列步骤。
[0067] a.启动监控设备30；
[0068] b.读取器31每隔一段预设的时间发出电波信号读取移频式RFID 20的无线电信号；
[0069] c.读取器31在读取到移频式RFID 20的无线电信号之后发送一电信号给通知模块33，然后继续下一个步骤；反之，若是仍未读取到移频式RFID 20的无线电信号则回到前述步骤(b)；以及
[0070] d.通知模块33直接利用前述的喇叭34或是发光组件35发出通知信息，或是通知模块33通过无线通讯模块36发出通知信息表示尿布已湿。
[0071] 在本发明的另一种实施方式的动作流程，基本上包括上述步骤(a)～步骤(d) 的动作流程，其中步骤(d)还包括：由通知模块33启动摄影机40拍摄影像，将拍摄获取的影像通过网络传送到和监控设备30建立通讯连接的影像播放装置，供使用者观看。
[0072] 请参阅图9，本发明无线感应式尿布的一实施例的实验数据，显示了移频式RFID 20在尿布10由干到不同湿度的条件下的读取距离。当移频式RFID 20 的延伸天线222的基材23的单位面积(平方公分)含有1豪克(mg)的水量时，读取距离
马上从0.5米变成3米；当基材23的单位面积
含水量增加到2.6毫克(mg) 的水量时，读取距离最远可达4米；随着含水量继续增加，因为水吸收电磁波的影响程度开始高于其对偏频作用的效果，读取距离开始减少，最后达到平衡的2米。但是这些变化已经足够用于感测尿布10是否已湿的应用。
[0073] 通过基材23吸收尿液或水份后会改变基材23的介电系数，以及水会吸收电波的特性，使得本发明移频式RFID 20的天线22产生偏频的作用，在延伸天线 222的基材23变湿后促使移频式RFID 20的读取频段偏移到监控设备30的读取频段R(见图3实线线段L3所绘示)，此时移频式RFID 20的可读取距离就会变长，在本发明的一种实施例，此时的读取距离约为3米(M)。
[0074] 以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。
