DE69937053T2

DE69937053T2 - Wegwerfbarer pflegeartikel mit einem reagierenden system

Info

Publication number: DE69937053T2
Application number: DE69937053T
Authority: DE
Inventors: Donald Carroll West Chester ROE; Patrick Allen Cincinnati ALLEN; Bruno Johannes Ehrnsperger; Mattias Schmidt
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: DE69937053D1; TW408013B; PE20000720A1; ES2293728T3; AU4850499A; AR032125A1; JP2002519108A; TW426511B; AU4840899A; EP1091718B1; EP1091718A1; CA2335991A1; WO2000000148A1; WO2000000822A1; PE20000731A1; ATE372102T1; CA2335334A1; AU4840799A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Einwegartikel und spezieller Einwegbehandlungsartikel mit einem Reaktionssystem, das kontinuierlich oder diskontinuierlich wirkt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Heutzutage werden Einwegartikel weitläufig zur Behandlung belebter oder unbelebter Oberflächen für eine große Vielfalt an Zwecken verwendet. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein werden Einwegprodukte in den Bereichen von Gegenständen zur Körperpflege, Pharmazeutika und Gesundheitspflege, Babypflege, Textilpflege und häuslicher, gewerblicher und industrieller Reinigung verwendet. Diese Einwegprodukte können für Zwecke wie, jedoch nicht beschränkt auf Reinigung, Auftragen von Beschichtungen oder anderen Materialien zum Behandeln von Oberflächen (wie Flecken, Farben, Wachsen, Konditioniermitteln usw.) und zum Einbehalten oder Entfernen von Materialien wie Ausscheidungen, Verschmutzungen oder anderen überschüssigen oder unerwünschten Materialien (wie Windeln für Exkremente, Wischgeräte, Besen, Handschuhe usw.) verwendet werden. in vielen Fällen haben diese Artikel aus Gründen wie Kosten, Bequemlichkeit und Hygiene wiederverwendbare Artikel als das bevorzugte Mittel ersetzt. GB 2 250 121 offenbart eine Einwegwindel, umfassend ein Reaktionssystem, das Folgendes einschließt:

(i) einen Sensor, der wirkend mit dem Artikel verbunden ist, wobei der Sensor ausgebildet ist, um einen Stimulus zu detektieren, und
(ii) ein Betätigungselement, das wirkend mit dem Sensor verbunden ist, wobei das Betätigungselement ausgebildet ist, um eine Reaktionsfunktion auf den Stimulus hin auszuführen, wobei das Betätigungselement eine von dem Sensor unterschiedliche Komponente umfasst,
(iii) eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um ein Signal von dem Sensor zu empfangen und es dem Betätigungselement zu erlauben, die Reaktionsfunktion auszuführen, wenn der Sensor den Stimulus detektiert.

Obwohl viele Fortschritte auf dem Gebiet der Einwegartikel gemacht wurden, um ihre Wirksamkeit, wie verbesserte Festigkeit, Zugabe von Wirkstoffbestandteilen zum Verbessern der Reinigung, Verwendung von Absorptionsgeliermitteln zum Verbessern des Absorptionsgrades usw., zu verbessern, existiert noch eine Reihe von Problemen. Zu diesen Problemen, die mit diesen Einwegbehandlungsartikeln erfahren werden, gehören Austritt von Materialien, die entfernt oder isoliert werden sollen, was zu unvollständiger Reinigung und zu Verschmutzung der Oberfläche, die mit dem Material behandelt wurde, das der Artikel entfernen oder isolieren sollte, führen kann, usw.
Ein anderes Problem ist, dass Einwegbehandlungsartikel bislang nicht unterscheiden, wann eine spezielle Art der Behandlung erforderlich ist und wann nicht. Zum Beispiel kann ein Einwegtuch zur allgemeinen Reinigung sowie für biologische Verschmutzungen (wie zum Wegwischen von Fäkalien von der Oberfläche der Haut eines Babys) verwendet werden. Tücher, die zum Entfernen von Fäkalien vom Gesäß eines Babys ausgelegt sind, enthalten Desinfektionsmittel oder andere Wirkstoffbestandteile, die für andere Verwendungen, wie das Abwischen von Lebensmitteln vom Gesicht eines Babys oder das Abwischen von Flecken von einer textilen Oberfläche oder einem Fußboden, möglicherweise nicht erforderlich oder unerwünscht sind. Ferner ist in dem Fall, dass der Einwegartikel vor der Entsorgung mehrmals verwendet werden soll, ein Wirkstoffbestandteil, der zur Behandlung einer bestimmten Bedingung, wie Desinfektion der Haut im Zusammenhang mit der Entfernung von Fäkalien, möglicherweise nicht mehr vorhanden oder wirksam für seinen beabsichtigten Zweck.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einwegbehandlungsartikel mit einem Reaktionssystem, das infolge eines Stimulus, wie eines Materials, einer Bedingung oder einer Erscheinung, wirkt, um eine Reaktionsfunktion bereitzustellen, die ein Material oder ein Objekt, das entweder direkt oder indirekt mit dem Stimulus verbunden ist, zu behandeln.
Die vorliegende Erfindung stellt zum Beispiel einen eigenständigen Einwegbehandlungsartikel bereit, umfassend ein Reaktionssystem, das Folgendes einschließt:

(i) einen Sensor, der wirkend mit dem Artikel verbunden ist, wobei der Sensor ausgebildet ist, um einen Stimulus zu detektieren, und
(ii) ein Betätigungselement, das wirkend mit dem Sensor verbunden ist, wobei das Betätigungselement ausgebildet ist, um eine Reaktionsfunktion auf den Stimulus hin auszuführen, wobei das Betätigungselement eine von dem Sensor unterschiedliche Komponente umfasst, und
(iii) eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um ein Signal von dem Sensor zu empfangen und es dem Betätigungselement zu erlauben, die Reaktionsfunktion auszuführen, wenn der Sensor den Stimulus detektiert,
(iv) wahlweise ein Rückführungssystem, bei dem die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um es dem Betätigungselement zu erlauben, die Reaktionsfunktion auf den Stimulus hin auszuführen, wenn der Sensor den Stimulus detektiert.

Der Artikel ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zellstofftaschentüchern, Handtüchern, Wischtüchern, Schwämmen, Wischgeräten und Handschuhen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß hergestellten Artikels, wobei der Artikel ein ebenes Substrat, wie ein Zellstofftaschentuch, ein Papiertuch oder ein Wischtuch ist.
1B ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Artikels, wobei der Artikel eine alternative Ausführungsform eines ebenen Substrats ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verschmutzungsisolierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem komprimierten Zustand vor der Aktivierung.
2A zeigt eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2A-2A von 2 vorgenommen wurde.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von 2 nach der Aktivierung.
3A zeigt eine Schnittansicht von 3, vorgenommen entlang Linie 3A-3A von 3.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform von 2 nach der Aktivierung.
4A zeigt eine Schnittansicht von 4, vorgenommen entlang Linie 4A-4A von 4.
5 zeigt eine lösliche Kapsel.
6A zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften offenen Reaktionssystems mit einer Steuereinrichtung.
6B zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften geschlossenen Reaktionssystems mit einer Steuereinrichtung.
7A zeigt eine ideale Ausgangsfunktion eines diskontinuierlichen Ansprechsystems der vorliegenden Erfindung mit einem einzigen Schwellenwert.
7B zeigt eine ideale Ausgangsfunktion eines diskontinuierlichen Ansprechsystems der vorliegenden Erfindung mit mehreren Schwellenwerten.
8A zeigt eine beispielhafte Ausgangsfunktion eines diskontinuierlichen Ansprechsystems der vorliegenden Erfindung entlang der ersten, zweiten und dritten Ableitung der Ausgangsfunktion.
8B zeigt eine Übergangsfunktion eines Regelungssystems mit einer Reihe von Verzögerungen ersten Grades mit gleicher Zeitkonstante.
9A zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Reaktionssystems mit einer mechanischen Pumpe der vorliegenden Erfindung.
10A und 10B zeigt eine Ausführungsform eines Ansprechsystems der vorliegenden Erfindung, einschließlich eines elektrisch empfindlichen Gels.
11A, 11B und 11C zeigt eine weitere Ausführungsform eines Ansprechsystems der vorliegenden Erfindung, einschließlich eines elektrisch empfindlichen Gels.
12 zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Artikel ein Einweghandschuh ist.
13A und 13B zeigen ein Wischgerät mit einem Einwegwischgerätekopf. 13A ist eine perspektivische Draufsicht. 13B ist eine Unteransicht auf den Wischgerätekopf.
14A, 14B und 14C zeigen ein Wischgerät mit einer Einwegwischgerätekopfabdeckung. 14A ist eine perspektivische Draufsicht. 14B ist eine Draufsicht der Wischgerätekopfabdeckung. 14C ist eine perspektivische Draufsicht von Fig. A, wobei die Wischgerätekopfabdeckung an Ort und Stelle an dem Wischgerätekopf positioniert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie hier verwendet, wird der Begriff „Einweg" hierin verwendet, um Artikel zu beschreiben, die generell nicht dazu gedacht sind, gewaschen, wiederbeladen, wiedergefüllt oder anderweitig wiederhergestellt oder als Absorptionsartikel wiederverwendet zu werden (d.h. sie sind dazu gedacht, nach einmaliger Verwendung oder wenigen Verwendungen (generell drei oder weniger) weggeworfen zu werden, und vorzugsweise sollen die Komponenten, Teile oder Materialien des Artikels verwertet, kompostiert oder anderweitig in einer umweltverträglichen Weise entsorgt werden).
Der Begriff „Absorptionsartikel" bezieht sich auf Vorrichtungen, die flüssige (einschließlich gasförmige) oder halbflüssige Substanzen absorbieren und einbehalten. Zu Absorptionsartikeln gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, wasserabsorbierende, ölabsorbierende, alkoholabsorbierende oder andere fluidabsorbierende Artikel.
Wie hier verwendet, bedeutet „Behandeln" das Bewegen, Entfernen, Isolieren, Modifizieren eines Objekts. Ein Objekt, das behandelt werden soll, kann unbelebt oder belebt sein und schließt, ohne darauf beschränkt zu sein, jede(s) Material, Vorrichtung, Person, Tier, Umgebung oder Atmosphäre oder einen Bestandteil davon ein. Das Behandeln eines Objekts kann das Entfernen, Isolieren oder Modifizieren eines Materials, das sich auf der Oberfläche oder innerhalb des Materials oder Objekts befindet, einschließen. „Behandlung" bezieht sich auf den Akt des Behandeln. Ein „Behandlungsartikel" bedeutet einen Artikel, der in der Lage ist, ein Objekt zu be handeln. Behandlungen können beispielsweise Folgendes umfassen: Reinigung; Abgeben einer Substanz; Entfernen eines Materials (wie, ohne darauf beschränkt zu sein, einer Verschmutzung oder eines Reizmittels); Isolieren eines Materials, wie durch dessen Einschließen in einer Kammer, einem Hohlraum oder einem Absorptionsmaterial oder durch Beschichtung; und Modifizieren eines Materials durch Änderung seiner biologischen Aktivität, chemischen Identität, Struktur, Eigenschaften, seines pH oder seiner Form, seines Aggregatzustands, seiner physikalischen Form oder chemischen, elektrischen oder optischen Eigenschaften; und Kombinationen davon. Modifikation eines Materials oder Objekt kann, ohne darauf beschränkt zu sein, durch Abgeben einer Substanz (z.B. eines Wirkstoffbestandteils) an das Objekt oder durch Anwenden von Energie oder eine Kombination davon erreicht werden.
Wie hier verwendet, bedeutet „eigenständig" im Kontext eines eigenständigen Behandlungsartikels, dass der Artikel sowohl Sensor als auch Betätigungselement umfasst, wobei das Betätigungselement geeignete Struktur, Materialien, Behandlungsmittel und/oder Energie zum Durchführen einer Reaktionsfunktion als Teil einer einstückigen Struktur des Artikels einschließt.
Die Artikel hiervon können auf jedem Anwendungsgebiet verwendet werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Körperpflege, Gesundheitspflege, Babypflege, Haus- und Haushaltspflege, Reinigungsprodukte, Desinfektions- und/oder Hygieneprodukte, Textilbehandlung, Körperpflege, Kosmetika, medizinische Pflege und Pharmazeutika usw. Die vorstehenden Beispiele sind tatsächlich nur als Beispiele gedacht, und es ist ersichtlich, dass zahlreiche der Artikel in mehr als einer der Artikelkategorien aufgeführt werden können, zum Beispiel kann ein Wischgerät sowohl ein Reinigungsartikel als auch ein Absorptionsartikel sein.
Sensor
Die Einwegartikel der vorliegenden Erfindung umfassen einen Sensor, der wirkend mit dem Artikel verbunden ist. Wie in dieser Anmeldung verwendet, bezieht sich der Begriff „Sensor" auf eine Vorrichtung, die in der Lage ist, einen Stimulus zu detektieren. Ein Stimulus ist ein Ereignis oder ein Parameter, der mit einem Ereignis verbunden ist. Ein Parameter, der mit einem Ereignis verbunden ist, ist jedes messbare Signal, das mit dem Auftreten eines Ereignisses innerhalb des Bezugsrahmens des Systems korreliert. Zu Sensoren gehört alles, was auf eine oder mehrere spezifische Stimuli, einschließlich elektrischen, chemischen, biologischen, biochemischen, physikalischen oder mechanischen Eigenschaften, reagiert. Zu Beispielen für Stimuli, die von dem Sensor der vorliegenden Erfindung detektiert werden, gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Attitude, Druck, Strömungsraten, Bewegung, Feuchtigkeit, Enzyme, Bakterien, pH, Leitfähigkeit, Widerstand, Kapazitanz, Induktanz, elektrische und/oder elektromagnetische Felder, Licht, Gegenwart eines Materials oder einer Substanz oder Änderung im Zustand eines Materials oder einer Substanz, andere Eigenschaften oder Ereignisse (z.B. Auftreten oder Vorhandensein eines Materials) und Kombinationen davon. Bloßes Vergehen von Zeit, ohne ein anderer Stimulus, stellt keinen Stimulus für Zwecke der vorliegenden Erfindung dar. Ein elektrischer oder biologischer Sensor kann zum Beispiel die Gegenwart eines Materials (wie, jedoch nicht beschränkt auf einen Krankheitserreger, ein Fluid, Exkremente) durch Wahrnehmen eines Bestandteils des Materials detektieren. Ein Sensor kann ein oder mehrere Ereignisse oder ein oder mehrere Parameter, die mit einem Ereignis verbunden sind, detektieren und einen Stimulus an ein Betätigungselement oder eine Steuereinrichtung bereitstellen. Ferner kann ein Sensor der vorliegenden Erfindung auch reversibel oder irreversibel sein. Ein sich auflösender Film oder eine sich auflösende Kapsel sind Beispiele eines irreversiblen Sensors, während ein elektrischer Sensor, der elektrische Aktivität oder statische Ladung von oder auf einem Objekt detektiert, mehrere sequenzielle Stimulussignale empfangen kann (d.h. reversibel ist).
Ein chemischer Sensor oder Biosensor kann auf chemische und/oder biochemische Stimuli reagieren, wie, jedoch nicht beschränkt auf Enzyme oder andere Bestandteile, die in der Regel in Verschmutzungen, Körperflüssigkeiten und Exkrementen, wie Blut, Urin, Fäkalien und Speichel, vorhanden sind, pH, Wasser oder andere biologische Stimuli, wie Bakterien, Viren, biologische Zersetzungsprodukte (wie jene, die vom Zerfall oder der Zersetzung von Bakterien oder anderen biologischen Organismen oder Materialien abgeleitet sind). Ein chemischer Sensor kann eine chemische Reaktion als Detektierungsmittel verwenden oder kann eine Auflösung eines Materials, das in einem jeweiligen Eingabematerial löslich ist, beinhalten. Zu Beispielen für chemische oder biologische Sensoren gehören das Auflösen oder Aufbrechen von Filmen, Kapseln, Zellen, Verschweißungen usw., die sich als Reaktion auf einen speziellen chemischen, biochemischen oder biologischen Stimulus oder auf eine spezielle Klasse von chemischen, biochemischen oder biologischen Stimuli auflösen oder aufbrechen. Bin mechanischer Sensor kann auch auf Bewegung, Haltung, Druck usw. reagieren. Ein Beispiel für einen mechanischen Sensor ist ein federbalgartiger Sensor, bei dem beim Platzieren eines Objekts auf dem Sensor das Gewicht den Federbalg nach unten drückt, um einen Teil des Sensors aufzublasen. Ein mechanischer Sensor kann auch einen Sensor oder einen Teil des Sensors einschließen, der bei einem vordefinierten angelegten Druck zerbrochen oder abgetrennt wird. Ein elektrischer Sensor kann ebenfalls verwendet werden, um auf einen Stimulus, wie, jedoch nicht beschränkt auf Feuchtigkeit, Urin, Blut, Fäkalien, Menstruation, Druck, Widerstand, Kapazitanz, Induktanz, statische Ladung usw. zu reagieren. Ein elektrischer Sensor kann zum Beispiel einen Sensor einschließen, bei dem einen leitfähigen Stimulus (wie ein wasserhaltiger) einen elektrischen Schaltkreis schließt; einen Sensor, bei dem ein Stimulus wie Druck oder Spannung einen elektrischen Kontakt schließt, um einen Schaltkreis zu schließen; einen piezoelektrischen Sensor, der mittels Druck, der während des Gebrauchs oder durch einen Benutzer oder Träger (z.B. durch Bewe gung oder Muskeltons) induziert wird, ein Signal erzeugt; einen Sensor, bei dem Widerstand, Kapazitanz oder Induktanz in Gegenwart des Stimulus, auf den der Sensor reagiert, variieren; oder einen Sensor, der elektrische Signale von dem Körper (z.B. von den subkutanen Muskeln) des Trägers oder Benutzers durch einen Kontakt, wie einen Hautkontaktsensor, empfangt. Ein thermischer Sensor kann ebenfalls verwendet werden, um Temperaturänderungen zu detektieren. Wahlweise kann der Sensor ein Biosensor sein, wie in der Technik bekannt, (z.B. ein Enzymsensor, Organellensensor, Gewebesensor, Mikroorganismensensor oder elektrochemischer Sensor). Der Sensor kann ausgebildet sein, um Proteine, Zucker, Gallenbestandteile usw. zu detektieren, wie in US-Patent Nr. 4,636,474 mit dem Titel „Toilet Apparatus", erteilt an Kenji Ogura et al. am 13. Januar 1987, beschrieben. Biosensoren können biologische Detektierungssysteme umfassen, in der Regel Enzyme oder bindende Proteine, wie Antikörper, die auf der Oberfläche von physikochemischen Aufnehmern immobilisiert werden. Die Biosensoren können Bestandteile von Exkrementen, wie Ammoniak und Phenol, detektieren (z.B. über Biosensoren, die Enzymelektroden umfassen). Ein spezieller Stamm von Bakterien kann mittels Biosensoren erkannt werden, die Antikörper einsetzen, die gegen den Bakterienstamm gezüchtet wurden. Beispielhafte Enzymelektroden, die verwendet werden können, um Phenole (z.B. in Urin oder Fäkalien) zu entdecken, umfassen auf Tyrosinase basierenden Elektroden oder Polyphenol-Oxidase-Enzymelektroden, die in US-Patent Nr. 5,676,820 mit dem Titel „Remote Electrochemical Sensor" erteilt an Joseph Wang et al. am 14. Oktober 1997, bzw. in US-Patent Nr. 5,091,299 mit dem Titel „An Enzyme Electrode For Use In Organic Solvents", erteilt an Anthony P. F. Turner et al. am 25. Februar 1992, beschrieben sind.
Wahlweise kann der Sensor ein „proaktiver Sensor" sein, der in der Lage ist, Änderungen oder Signale in Bezug auf das Ereignis, das gemessen wird, zu detektieren. Dazu gehören können zum Beispiel Änderungen in oder an einem zu behandelnden Objekt, wie dem Körper des Trägers oder der zu behandelnden Oberfläche, in dem Artikel oder in den Exkrementen oder Verschmutzungen, die direkt mit dem Auftreten eines bevorstehenden Ereignisses in Verbindung stehen oder zumindest damit korrelieren. Ein proaktiver Sensor zum Beispiel kann ein bevorstehendes Ereignis, wie Stuhlgang, Wasserlassen oder Ausscheidung, medizinischen Zustand, Insekten- oder Parasitenbefall usw. oder einen Parameter, der mit einem Ereignis korreliert, detektieren. Das bevorstehende Ereignis kann mit den Exkrementen, dem Träger oder Benutzer, dem Artikel oder einem Bestandteil oder Bestandteilen davon in Zusammenhang stehen. Ein Parameter, der mit einem Ereignis korreliert, ist jedes messbare Stimulussignal, das mit dem Auftreten des Ereignisses innerhalb des Bezugsrahmens des Systems korreliert (d.h. ein Signal, das vom Benutzer oder Träger hervorgerufen wird). Der proaktive Sensor kann zum Beispiel das Auftreten eines Ereignisses vorhersagen oder kann Signale detektieren, die einem Ereignis vorangehen, wie das Vorhersagen des Einsetzens eines medizinischen Zustands (z.B. Krankheit, Hautausschlag, Akne), indem die Gegenwart von Bakterien bzw. Hautreizmitteln erkannt wird, die dem Einsetzen des Zustands vorangehen). Der proaktive Sensor kann auch Umweltereignisse wie Insektenbefall durch Detektierung von Insekteneiern oder -sporen oder Schimmel und Pilze durch Detektierung von Sporen vorhersagen. Proaktive Sensoren in einem Artikel können viele unterschiedliche Stimuli messen, um ein Ereignis vorherzusagen. Zum Beispiel kann der Sensor verbleibende Fäkalverschmutzung detektieren (z.B. Fäkalenzymreste, die nach dem Reinigen eines Bodens, der von einem nicht stubenreinen Hund verschmutzt wurde, oder der Haut eines Babys in der Nähe des Gesäßes verblieben sind), die zu schlechtem Geruch, Ausbreitung von bakterieller Infektion oder gereizter Haut führen kann. Die Detektierung eines hohen pH, einer erhöhten Hauthydratation, die zu einer messbaren Zunahme in der Leitfähigkeit oder Abnahme in der Impedanz der Haut führt, usw. kann ebenfalls verwendet werden, um mögliche Hautreizung vorherzusagen. Weitere Ausführungsformen eines proaktiven Sensors sind in der gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung Eingangsnr. 09/107,561 mit dem Titel „Disposable Article Having A Proactive Sensor", eingereicht am 29. Juni 1998, beschrieben.
Der Sensor kann ferner ein „Sensorsystem" umfassen, das zwei oder mehr Sensoren enthält, von denen jeder gleiche oder unterschiedliche Signale von derselben Quelle oder unterschiedlichen Quellen detektieren kann. Zum Beispiel kann das Sensorsystem einen Sensor innerhalb des Artikels umfassen, der elektrische oder biologische Signale von einem oder mehreren externen und/oder separaten Sensoren detektiert, so dass, wenn spezifizierte Arten von Signalen gesendet werden oder spezifizierte Kombinationen von Signalen gesendet werden, der Sensor innerhalb des Artikels, das Betätigungselement eine Reaktionsfunktion ausführt. Zum Beispiel wenn ein biologischer Stimulus in einer bestimmten Fluidart detektiert wird und auch ein gewisser pH vorliegt, kann der Artikel ein antimikrobielles Mittel freisetzen, das so ausgewählt ist, dass es unter den speziellen Bedingungen wirksam ist.
Betätigungselement
Der Artikel der vorliegenden Erfindung umfasst auch ein Betätigungselement. Wie in dieser Anmeldung verwendet, bezieht sich der Begriff „Betätigungselement" auf eine Vorrichtung, die „Potential" und ein Mittel zum Umwandeln des Potentials zur Ausführung oder Aktivierung einer „Reaktionsfunktion" umfasst. Das Potential des Betätigungselements kann entweder gespeicherte oder potentielle Energie oder gespeichertes Material umfassen. Das Betätigungselement kann somit eine Reaktionsfunktion ausführen oder aktivieren, indem es potentielle Energie in kinetische Energie umwandelt oder indem es gespeichertes Material freisetzt oder abgibt. Potentielle Energie kann als mechanische, elektrische, chemische oder thermische Energie gespeichert werden. „Kinetische Energie", wie in dieser Anmeldung verwendet, bezieht sich auf die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten oder eine Reaktionsfunktion, wie vorstehend beschrieben, auszuführen (z.B. Ausdehnung einer komprimierten Vorrichtung, Drehung einer verdrillten Vorrichtung, Bewegung eines Gels, wenn es die Phase ändert, Beschichtung oder Behandlung eines Materials oder Objekts).
Eine „Reaktionsfunktion" ist für die Zwecke dieser Anmeldung als eine Funktion, die an dem zu behandelnden Objekt ausgeführt wird, definiert. Das zu behandelnde Objekt kann eine Substanz oder ein Material, der Artikel selbst, ein Träger oder Benutzer des Artikels, ein belebter Organismus, eine Vorrichtung oder ein Bestandteil davon sein. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird eine Funktion als auf einen Stimulus hin ausgeführt betrachtet, wenn die Funktion ausgeführt wird, wenn das Element erfasst wurde oder wenn ein anderes Element, das direkt oder indirekt mit dem Element verbunden ist, erfasst wurde.
In den typischen Ausführungsformen der Erfindung behandelt das Betätigungselement ein Objekt durch Ausführen einer oder mehrerer der folgenden Reaktionsfunktionen: Abgeben eines Materials zum Behandeln eines Objekts; Abgeben elektrischer (hierin definiert als einschließlich elektromagnetischer) Energie zum Behandeln eines Objekts; Abgeben mechanischer Energie zum Behandeln eines Objekts. Das Abgeben von Energie gemäß den vorstehenden Kategorien kann zusätzlich zu dem, was nachstehend offenbart ist, das Bewegen eines Materials, Entfernen eines Materials, Isolieren eines Materials einschließen. Das Isolieren eines Objekts, wie nachstehend weiter erörtert, kann auch das Abgeben eines Materials an ein Objekt zum Isolieren des Objekts einschließen.
Die von der vorliegenden Erfindung ausgeführte Behandlung kann auf eine große Vielfalt an Ergebnissen, die für Benutzer vorteilhaft sind, gerichtet sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: Reinigung, Bleichen, Flecken, Färbung, Hygiene, Polieren, Deodorieren, Desinfektion, medizinische Behandlung, Verabreichung von Medikamenten, chemische Ätzung, Oberflächenmodifizierung, Glättung, Färben, Entgummierung, Beschichtung, Verkapselung, Aufnahme von Materialien, chemische Umsetzung, Versiegelung, Aufhellung, Verdunklung, Frierung, Fettung, Verdickung, Gelierung, Anstreichen, Einfärbung mit Tinte, Bedrucken, Parfümieren, Sättigung, Trocknung, Absorption, Adsorption, Entgiftung, statische Entladung, Klebrigmachen, Entfusselung, Beplattung, Purifikation, Anheften, Abwischen, chemische Umsetzung einschließlich Oxidation, Reduktion und Neutralisation, Verfestigung, Verflüssigung, Härtung, Bräunung, Befeuchtung, Lotionierung, Satzung, Verdünnung, Styling, Konservierung/Bewahrung, Schmierung, Reinigung und Auflösung.
Zu beispielhaften Behandlungsfunktionen für das Betätigungselement gehören Abgabe eines Materials, wie eines Wirkstoffbestandteils zum Reinigen, Konditionieren, Färben, Modifizieren, chemischen Umsetzen, Katalysieren einer chemischen Reaktion, Hygienisieren, Desinfizieren, Sterilisieren, Abtöten (wie Insekten, Mikroorganismen), Beschichten, Modifizieren des pH, Modifizieren der biologischen Aktivität, Hemmen oder Schützen eines Objekts. Zu beispielhaften, nicht einschränkenden speziellen Beispielen gehören das Behandeln eines Materials oder Objekts, wie: harter oder weicher Oberfläche, wie Glas, Fußböden, Haut, Platten, Werkzeugen, Tischen, Metall, Holz, Kunststoffen, Keramik; Textilien, wie Kleidung, Teppichen, Polstern; Modifizieren der physikalischen Natur eines Materials durch Zuführung einer chemischen Zusammensetzung, die die physikalischen Eigenschaften davon modifiziert, wie durch Modifizieren der Viskosität, Oberflächenenergie oder anderer physikalischer Eigenschaften oder Erleichterung oder Hervorrufen einer chemischen Reaktion mit dem Material.
Zu beispielhaften Behandlungsfunktionen zur Abgabe mechanischer Energie zum Behandeln eines Materials oder Objekts gehören physische Manipulation des Materials oder Objekts, wie durch Massieren, Mischen, Abrieb, Verteilung oder Lockerung ihrer Adhäsion an einer Oberfläche.
Zu beispielhaften Behandlungsfunktionen zum Entfernen oder Isolieren eines Objekts gehört das Entfernen oder Isolieren von Körperflüssigkeiten oder Stuhlgang, Verschmutzungen, verdorbenen Lebensmitteln, biologisch abgebauten Materialien wie Lebensmitteln, biologisch abbaubaren Kunststoffen, Ölen usw.
Ein Betätigungselement eines Einwegartikels kann zum Beispiel Deodorant, Enzyminhibitor, antimikrobielles Mittel, Pilzbefall verhütendes Mittel, Hautpflegezusammensetzung, Reinigungsmittel, Oberflächenmodifizierungsmittel oder pH-Modifikatoren freisetzen oder abgeben; Körperflüssigkeiten, Exkremente, Verschmutzungen, Schmutz, Staub, Abfall oder jegliche anderen Substanzen, deren Gegenwart unerwünscht ist, einfangen, abwischen, bedecken, einschließen, immobilisieren, versiegeln, pumpen oder speichern; oder die Freisetzung oder Erzeugung einer Struktur oder eines Elements, die bzw. das zum Ausführen einer oder mehrerer dieser Funktionen oder irgendeiner anderen Reaktionsfunktion an den Exkrementen, dem Träger, dem Artikel oder einem Bestandteil davon auslösen.
Ein Betätigungselement eines Einwegartikels zum Beispiel, und wie vorstehend erläutert, kann ein Material an ein Objekt abgeben. Dazu kann es an ein Objekt einen oder mehrere Wirkstoffbestandteile abgeben, wie, jedoch nicht beschränkt auf diejenigen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus antimikrobiellen Mitteln, Pilzbefall verhütenden Mitteln, Enzyminhibitoren, pH-Puffern, pH-Modifikatoren, Reinigungsmitteln, Konditioniermitteln, Medikamenten, Absorptionsmaterialien, Kosmetika, Schutzmitteln (z.B. Wachsen, Schutzcremes für Haut, harte Oberflächen usw.), Pulvern, Antihaftmitteln (z.B. Silikonen) und Rheologiemodifizierern. Vorzugsweise werden die abgegebenen Materialien in dem Artikel gespeichert. Zu Materialien und Wirkstoffbestandteilen, die abgegeben werden können, gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein oder mehrere der folgenden: Konditioniermittel, Reinigungsmittel (z.B. Tenside, vorzugsweise anionische und nichtionische Tenside), Desinfektionsmittel, Pilzbefall verhütende Mittel, antimikrobielle Mittel, chemische Reagenzien, Medikamente, biologische oder physiologische Wirkstoffe (z.B. Enzyminhibitoren), Rheologiemodifizierer (z.B. Fäkalienmodifizierungsmittel), pH-Puffer oder -Modifikatoren, Farbstoffe; Druckgas, ein komprimierter Schaumstoff, ein verdrillter Schaumstoff, ein geschlossenes Flüssigkeitstransportelement, ein elektrisch emp findliches Gel, ein pH-empfindliches Gel, ein Salzkonzentrationsgel usw. Zu Rheologiemodifizierern gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Fäkalienmodifizierungsmittel, Verdickungsmittel (z.B. polymere Verdickungsmittel, Ton usw.), Suspendiermittel und viskositätssenkende Mittel. Konditioniermittel können verwendet werden, um belebte oder unbelebte Objekte, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Textilien, Haar, Fasern, Haut und Leder, zu konditionieren. Zu Beispielen gehören kationische Tenside, kationische Polymere, Öle, Wachse, Glanzmittel, Silikone, Kohlenwasserstoffe, Erweichungsmittel, Feuchthaltemittel usw.
Das Isolieren eines Objekts kann erfolgen, indem es beschichtet wird, in einem Hohlraum, einem Behälter oder einer anderen dreidimensionalen Struktur eingefangen wird oder indem es an einen anderen Ort bewegt wird (was Entfernung von seinem Ort oder bloßes Anpassen seiner Position, während es nahe an seiner Ausgangsposition bleibt, beinhalten kann).
Eine Vorrichtung, die nur ein Signal bereitstellt, das angibt, dass ein Ereignis aufgetreten ist, wird jedoch nicht als ein „Betätigungselement", wie für die Zwecke dieser Anmeldung definiert, angesehen.
Das Auslösen der Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur zum Entfernen eines Materials von einem Ort (wie einer Oberfläche) oder anderweitig zum Isolieren eines Objekts kann Reaktionsfunktionen, die an einem Bestandteil des Artikels und letztlich an dem Material ausgeführt werden, beinhalten. Das Einfangen einer zu entfernenden Substanz, das Abwischen einer Oberfläche des zu behandelnden Objekts oder der Haut des Benutzers oder Trägers oder das Behandeln der Oberfläche eines Objekts oder der Haut eines Benutzers oder Trägers mit einer Zusammensetzung, die die Oberfläche oder Haut oder den Bestandteil davon reinigt oder modifiziert, oder einem Material oder einer Substanz auf solcher Haut oder Oberfläche sind zum Beispiel Reaktionsfunktionen, die an der Verschmutzung und/oder der Oberfläche oder dem Benutzer oder Träger ausgeführt werden. Das Einstellen der Geometrie des Artikels (in einer, zwei oder drei Dimensionen) oder seiner physikalischen Eigenschaften (z.B. Biegemodul, Geometrie usw.) sind Beispiele für Reaktionsfunktionen, die von dem Artikel durchgeführt werden können.
Einem Pfleger und/oder dem Träger zu signalisieren, dass ein Ereignis aufgetreten ist, führt jedoch keine Reaktionsfunktion aus, da es keine Funktion an einem Objekt oder Material ausführt. Signalisierungsvorrichtungen erfordern ein dem System externes Mittel (z.B. menschlich usw.), das als Betätigungselement wirkt und ergibt, dass eine Funktion ausgeführt wird.
Ein Betätigungselement der vorliegenden Erfindung kann potentielle Energie freisetzen, um eine Reaktionsfunktion an einem zu behandelnden Objekt auszuführen oder zu deaktivieren. Das zu behandelnde Objekt kann unbelebt oder belebt sein, einschließlich zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Material, eine Vorrichtung, Oberfläche, Person, ein Tier oder eine Umgebung (z.B. Umgebungsluft). Die Freisetzung potentieller Energie kann mechanische, elektrische, chemische oder thermische potentielle Energie in mechanische, elektrische oder chemische kinetische Energie umwandeln, um eine Ansprechfunktion auszuführen. Betätigungselemente können durch einen Schwellenwert eines Stimulus ausgelöst werden, um potentielle Energie freizusetzen, um eine Ansprechfunktion auszuführen, oder können kontinuierlich auf einen Stimulus reagieren, wie nachstehend beschrieben. Zum Beispiel hat ein komprimierter Schaumstoff gespeicherte mechanische potentielle Kompressionsenergie und kann bei Freigabe mechanische kinetische Energie bereitstellen. Ein verdrillter Schaumstoff hat gespeicherte mechanische potentielle Torsionsenergie und kann bei Freigabe mechanische kinetische Energie, d.h. Drehung, bereitstellen. Außerdem kann gespeicherte chemische, elektrische oder thermische Energie verwendet werden, um elektrische, mechanische, chemische oder thermische kinetische Energie freizusetzen.
Potentielle Energie kann auf jede Weise gespeichert werden, die ausreicht, um sie zu bewahren/zurückzuhalten, bis sie benötigt wird. Beispiele schließen Batterien und/oder Kondensatoren, elastisch, verdrillt, kompressiv gespannte Materialien oder Strukturen, in der Form nicht umgesetzter Reagenzien, und Materialien, die zur Ausführung physikalischer oder chemischer Funktionen fähig sind (z.B. Absorptionsmittel, Erweichungsmittel, pH-Puffer, Enzyminhibitoren, Fäkalienmodifizierungsmittel; komprimierte Gase usw.) ein.
Alternativ kann ein Betätigungselement der vorliegenden Erfindung eine Menge an gespeichertem Material umfassen, das die Fähigkeit besitzt, eine Reaktionsfunktion an dem zu behandelnden Objekt auszuführen oder zu aktivieren. In einer Ausführungsform kann das Betätigungselement zum Beispiel ein gespeichertes Material, das eine Ansprechfunktion ausführt, freisetzen oder liefern. In dieser Ausführungsform kann das Betätigungselement durch einen Schwellenwert eines Stimulus ausgelöst werden, um das gespeicherte Material zu einem gegebenen Zeitpunkt diskontinuierlich freizusetzen oder abzugeben, oder es kann das Material kontinuierlich freisetzen oder abgeben.
In alternativen Ausführungsformen können der Sensor und/oder das Betätigungselement ein geschlossenes Flüssigkeitstransportelement umfassen. Ein „geschlossenes Flüssigkeitstransportelement" oder „Transportelement" umfasst ein mit Flüssigkeit gefülltes Element mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss, das bei Empfang von Flüssigkeit am Einlassanschluss Flüssigkeit am Auslassanschluss freisetzt. Die vom Auslassanschluss freigesetzte Flüssigkeit kann als Stimulussignal für einen Sensor dienen. Zum Beispiel kann die Flüssigkeit Wasser sein, das freigesetzt wird, wenn das Transportelement Urin am Einlassanschluss aufnimmt, und das so wirkt, dass eine Versiegelung aufgelöst wird, um gespeicherte mechanische Energie freizusetzen, um ein Material abzugeben oder einen Hohlraum zu schaffen, um ein Material zu isolieren. Alternativ kann das Transportelement selbst ein Betätigungselement auslösen (z.B. Mischung mit Mitteln, um eine chemische Reaktion durchzu führen) oder kann mindestens einen Teil der Funktion des Betätigungselements ausführen (z.B. wird das freigesetzte Wasser von einem Superabsorber-Polymer aufgenommen, das in einer bestimmten Geometrie angeordnet ist und das aufquillt und ein Porenvolumen für Fäkalien bildet). Flüssigkeitstransport durch solche Transportelemente beruht eher auf direkter Saugwirkung als auf Kapillarität. Die Flüssigkeit wird durch einen Bereich transportiert, in den keine erhebliche Menge an Luft (oder einem anderen Gas) eindringen kann. Die Antriebskraft, damit Flüssigkeit durch ein solches Element fließt, kann von einer Flüssigkeitsvertiefung (z.B. einer kapillaren oder osmotischen Absorptionsstruktur) oder einer Quelle, die in Flüssigkeitsverbindung mit dem Element ist, erzeugt werden. Deshalb muss ein Flüssigkeitstransportelement eine relativ hohe Flüssigkeitsdurchlässigkeit aufweisen.
Es gibt innerhalb des Transportelements vorzugsweise mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Porengrößen, nämlich den einen oder die mehreren Anschlussbereiche mit kleineren Poren und den Innenbereich mit einer viel größeren Porengröße. Der Innenbereich des Transportelements hat eine Durchlässigkeit, die im Vergleich zur Durchlässigkeit eines Anschlussbereichs, der ein Teil des Außen-/Wandbereichs sein kann, der den Innen-/Grundbereich umgibt, relativ hoch ist (eine höhere Flüssigkeitsdurchlässigkeit sorgt für weniger Fließwiderstand). Nicht einschränkende Beispiele für stark poröse Materialien, die zum Gebrauch als Innenbereichsmaterial geeignet sind, schließen Faserstrukturen, die Polyolefin, PET, Cellulose und cellulosebasierte Fasern umfassen, und porösen, offenzelligen Schaumstoff, wie vernetzte Schaumstoffe, Celluloseschwämme, Polyurethanschäume und HIPE-Schaumstoffe ein. In einer Ausführungsform sind die Hohlräume des Innenbereichs im Wesentlichen vollständig mit einem im Wesentlichen nicht komprimierbaren Fluid gefüllt. Der Begriff „im Wesentlichen vollständig" bezieht sich auf die Situation, in der genügend Porenvolumen des Innenbereichs mit der Flüssigkeit gefüllt ist, so dass ein kontinuierlicher Fluss zwischen Einlass- und Auslassanschluss aufgebaut werden kann.
Die Anschlussbereiche des Transportelements umfassen Materialien, die für die Transportflüssigkeit durchlässig sind, jedoch nicht für Umgebungsgas (wie Luft), sobald sie mit der Transportflüssigkeit benetzt sind. Oft werden solche Materialien als Membranen beschrieben, die als Bereiche definiert sind, die für Flüssigkeit, Gas oder eine Suspension von Teilchen in einer Flüssigkeit oder einem Gas durchlässig sind. Die Membran kann beispielsweise eine mikroporöse Region umfassen, die eine Flüssigkeitsdurchlässigkeit durch die Kapillaren bereitstellt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Membran einen monolithischen Bereich umfassen, der ein Blockcopolymer umfasst und durch den die Flüssigkeit mittels Diffusion transportiert wird. Zu beispielhaften Membranen für die Anschlussbereiche gehören Celluloseacetatmembranen, wie auch in US-Patent Nr. 5,108,383 mit dem Titel „Membranes For Absorbent Articles", erteilt an White am 28. April 1992, offenbart, PET-Folien, wie in EP-A-0451797 offenbart, Nitrocellulosemembranen, Cellulosenitratmembranen, PTFE-Membranen, Polyamidmembrane und Polyester. Andere geeignete Materialien sind polymere Siebgewebe, wie Polyamid- oder Polyethylen-Gewebe, wie sie von Verseidag in Geldern-Waldbeck, Deutschland, oder SEFAR in Rüschlikon, Schweiz, erhältlich sind.
Das Betätigungselement kann als Alternative ein elektrisch empfindliches Gel umfassen. Elektrisch empfindliche Gele sind polymere Gelnetze, die, wenn sie zumindest teilweise mit Wasser aufgequollen sind, unter der Einwirkung von elektrischem Strom oder einem elektrischen Feld Volumen und/oder Geometrie andern. Zum Beispiel durchlaufen bestimmte teilweise ionisierte Polyacrylamidgele unter schwachen elektrischen Feldern (z.B. 0,5 Volt/cm) eine anisotrope Kontraktion von ungefähr 50%, wenn sie in Aceton und Wasser getaucht werden. Alternative elektrisch empfindliche Gele können eine elektrisch induzierte Krümmung in Gegenwart von Wasser und einem Tensid durchlaufen oder können eine oszillierende Wellenbewegung durchlaufen, wenn sie einem oszillierenden elektrischen Feld ausgesetzt sind. Es wird angenommen, dass eine örtliche Schrumpfung in einem Abschnitt des Gels angeregt werden kann, z.B. auf einer Seite eines Gelelements, indem positiv geladene Tensidmoleküle auf dem negativ geladenen Gelpolymer in einem elektrischen Feld konzentriert werden. Das Ändern der Intensität und/oder der Polarität des Felds induziert eine Bewegung in dem Gel, wenn die Länge einer Seite abnimmt (z.B. kann sich ein in einem Streifen geformtes Gel zusammenrollen). Elektrisch empfindliche Gele können verschiedene Geometrien, wie rechteckige, kreisförmige, retikulierte netzförmige usw. Muster, umfassen, um ein Ventil zur Freisetzung eines Materials bereitzustellen, um das Durchfließen eines Fluids zu ermöglichen, um das Durchfließen eines Fluids zu verhindern, um ein Fluid oder eine andere Substanz (z.B. Exkremente) einzukapseln usw., wenn sie ihr Volumen und/oder ihre Geometrie ändern. Ein elektrisch empfindliches Gel, das in einem Streifen gebildet wird, zum Beispiel, kann sich biegen, um Fäkalien zu transportieren, wenn Fäkalfeuchtigkeit erkannt wird. In 10A und 10B zum Beispiel wird ein Streifen aus elektrisch empfindlichem Gel in einem Kreislaufgezeigt, in dem Fäkalfeuchtigkeit die Kontakte 485 überbrücken kann und es dem Strom ermöglichen kann, zu dem elektrisch empfindlichen Gel zu fließen, wobei der Streifen entweder gekrümmt oder begradigt wird. Als Alternative kann ein elektrisch empfindliches Gel, das in einem netzartigen Gittermuster ausgebildet ist, wie in 11A, 11B und 11C dargestellt, elektrisch so induziert werden, dass es aufquillt oder schrumpft, wenn ein elektrisch leitfähiges Fluid erkannt wird, um ein Ventil zu bilden, das es ermöglicht und/oder verhindert, dass Urin in einen anderen Bereich des Artikels 20 fließt. In 11A ist zum Beispiel ein Kreislauf mit einem netzartigen Gittermutter eines elektrisch empfindlichen Gels dargestellt. 11B und 11C zeigen ferner eine Mikroskopansicht des Netzes in einer geschrumpften bzw. in einer aufgequollenen Konfiguration. Ein beispielhaftes Material ist ein schwach vernetztes PAMPS-Gel (Poly(acrylamido-2-methylpropan)sulfonsäure). Diese Art von Gel kann verschiedene Funktionen ausführen, wie die Erzeugung eines Hohlraums für ein Objekt, das von einer Oberfläche entfernt oder isoliert werden soll (z.B. Fäkalien), Abwischen der Haut oder einer anderen Oberfläche, Anwenden oder Abgeben eines chemischen Mittels oder Fungieren als Ventil zur Frei setzung eines Materials. Andere beispielhafte elektrisch empfindliche Gele sind in den US-Patenten Nr. 5,100,933 , erteilt an Tanaka am 31. März 1990, und WO 9202005 beschrieben. Alternativ können pH-empfindliche Gele, auf die Salzkonzentration empfindliche Gele, die ihr Volumen und/oder ihre Geometrie bei bestimmten pH-Werten bzw. Salzkonzentrationen ändern, oder Gele, die empfindlich für andere Eigenschaften von Materialien oder Bedingungen sind, können als Betätigungselement der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Eine Ausführungsform eines Artikels der vorliegenden Erfindung kann einen oder mehrere proaktive Sensoren und ein oder mehrere Betätigungselemente einschließen. Durch das Detektieren eines Stimulussignals vor einem bevorstehenden Ereignis kann ein Reaktionssystem in dem Artikel ausgelöst werden, um auf das bevorstehende Ereignis vorzubereiten. Dies ermöglicht den Aufbau von Artikeln, bei denen die Behandlungstechnologie anfänglich „versteckt" oder unauffällig, jedoch bei oder kurz vor dem Moment des Bedürfnisses verfügbar ist. Unabhängig vom speziellen Stimulus kann der proaktive Sensor in diesen Ausführungsformen ein Betätigungselement aktivieren, das eine Maßnahme an dem zu behandelnden Objekt ausführt, um auf das Auftreten des Ereignisses vorzubereiten. Wenn zum Beispiel ein bevorstehendes biologisches Ereignis (z.B. Krankheit, Hautreizung, Insektenbefall usw.) erkannt werden soll, wird das System vorzugsweise durch ein biologisches Signal im Zusammenhang mit der Gegenwart des Ereignisses, das das bevorstehende zu behandelnde oder zu vermeidende Ereignis vorhersagt, ausgelöst (d.h. das Reaktionssystem wird aktiviert).
Das Betätigungselement 70 kann in jedem Abschnitt des Einwegartikels, der es dem Betätigungselement erlaubt, eine Reaktionsfunktion auszuführen, angeordnet und/oder wirkend damit verbunden sein.
Der Artikel umfasst auch eine Steuereinrichtung. Eine „Steuereinrichtung" ist für den Zweck dieser Anwendung als Vorrichtung definiert, die einen Stimulus von einem Sensor empfängt und bestimmt, ob eine oder mehrere Maßnahmen ergriffen werden sollen. Eine Steuereinrichtung 80 kann ein Signal von dem Sensor 60 empfangen und das Betätigungselement 70 anweisen, eine Reaktionsfunktion an den Exkrementen, dem Träger, dem Artikel oder einem Bestandteil davon auszuführen. Eine Steuereinrichtung kann Materialien enthalten, die eine chemische oder physikalische Veränderung durchlaufen, kann eine chemische, mechanische oder elektrische Vorrichtung sein, die Informationen von einem Sensor verarbeitet usw. Zum Beispiel kann der Sensor 60 in einem Artikel mit einem komprimierten Kunststoffschaumstoff unter Vakuum von einem feuchtigkeitslöslichen Beutel eingekapselt und zurückgehalten wird, den feuchtigkeitslöslichen Beutel umfassen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Folie, d.h. die Art des Polymers, die Dicke usw., die bestimmen, wie viel des Stimulus vorhanden sein muss, bevor sich die Folie auflöst, wirken als Steuereinrichtung 80 und bestimmen den Schwellenwert des Stimulus, der erreicht werden muss, bevor die Steuereinrichtung 80 es dem Betätigungselement 70 erlaubt, gespeicherte Energie freizusetzen, um eine reagierende Funktion auszuführen. Das Betätigungselement 70 ist die Kombination des komprimierten Schaumstoffs und des Verlusts an Vakuum, die die Freisetzung der gespeicherten mechanischen Energie des komprimierten Schaumstoffs ermöglicht. In diesem Beispiel wirkt die Steuereinrichtung 80 als einmaliger Schalter. Eine elektrische Steuereinrichtung 80, die Signale von dem Sensor 60 empfängt, wie elektrische Aktivität von Muskeln des Trägers, kann jedoch mehrere elektrische Signale empfangen und überwachen und kann das Betätigungselement wiederholt auslösen. Die Steuereinrichtung kann mit der Sensorkomponente oder mit dem Betätigungselement eine Einheit bilden oder ein separater Bestandteil des Systems sein.
Die Steuereinrichtung 80 kann in jedem Abschnitt eines Einwegartikels, der es der Steuereinrichtung 80 ermöglicht, ein Signal von dem Sensor 60 zu empfangen und ein Signal an das Betätigungselement 70 auszugeben, angeordnet und/oder wirkend mit diesem verbunden sein. Die Steuereinrichtung 80 kann vollständig innerhalb des Artikels, wie Artikel 20, enthalten sein, kann einen Teil in dem Artikel und einen Teil außerhalb des Artikels haben. Eine Steuereinrichtung 80 oder ein Teil einer Steuereinrichtung 80 kann wirkend mit einem oder mehreren Sensoren 60, einem oder mehreren Betätigungselementen 70, einem anderen Teil der Steuereinrichtung 80 oder einem Abschnitt des Artikels 20 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 80 kann zum Beispiel ein Signal von dem Sensor 60 empfangen und ein Signal an das Betätigungselement 70 ausgeben.
Obwohl unterschiedliche Strukturelemente die Funktionen des Sensors 60 und der Steuereinrichtung 80 ausführen können, müssen die Funktionen des Sensors 60 und der Steuereinrichtung 80 der vorliegenden Erfindung nicht von unterschiedlichen Strukturelementen ausgeführt werden. Die Funktionen des Sensors 60 und der Steuereinrichtung 80 können zum Beispiel von demselben Strukturelement durchgeführt werden, wie einer Folie, die sich bei Kontakt mit einem Bestandteil eines zu behandelnden Materials, z.B. Exkrementen, auflöst. In diesem Beispiel fungiert die Folie als Sensor und reagiert auf den Stimulus. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Folie, d.h. die Art des Polymers, die Dicke usw., die bestimmen, wie viel des Stimulus vorhanden sein muss, bevor sich die Folie auflöst, wirken als Steuereinrichtung und bestimmen den Schwellenwert des Stimulus, der erreicht werden muss, bevor die Steuereinrichtung es dem Betätigungselement erlaubt, gespeicherte Energie freizusetzen, um eine reagierende Funktion auszuführen. In einer anderen Ausführungsform kann das Reaktionssystem Zellen oder Kapseln umfassen, die ein oder mehrere Materialien zum Behandeln des beabsichtigten Objekts enthalten. Die Zellen oder Kapseln können zum Beispiel bei einem Schwellenwert des Drucks bersten oder sich in der Gegenwart eines Schwellenwertes einer gegebenen Flüssigkeit oder einem anderen Bestandteil von Exkrementen oder einer anderen Verschmutzung auflösen und ein gespeichertes Behandlungsmaterial (z.B. eine Hautpflegezusammensetzung oder einen Enzyminhibitor) freisetzen. In dieser Ausführungsform fungieren die Zellen oder die Kapseln sowohl als Sensor, z.B. sie detektieren das Druckniveau, als auch als Steuereinrichtung, z.B. sie definieren den Schwellenwert des Drucks, bevor sie zulassen, dass das gespeicherte Behandlungsmaterial freigesetzt wird. In einer Ausführungsform, in der das geschlossene Flüssigkeitstransportelement am Einlassanschluss ein zu behandelndes Fluid empfängt und Flüssigkeit, wie Wasser, aus dem Auslassanschluss austritt, um eine lösliche Folie aufzulösen, die zum Beispiel ein komprimiertes elastisches Material enthält, kann das geschlossene Flüssigkeitstransportelement sowohl als Sensor als auch als Steuereinrichtung fungieren. In dieser Ausführungsform fungiert das Transportelement als Sensor, indem es das zu behandelnde Fluid (z.B. Urin) empfangt, und die Durchlässigkeit des Einlassanschlusses oder des Auslassanschlusses kann als Steuereinrichtung fungieren und den Schwellenwert der Menge an Flüssigkeit bestimmen, die erforderlich ist, bevor das Transportelement die Flüssigkeit zu der löslichen Folie gibt.
Der Artikel 20 der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein diskontinuierliches Reaktionssystem mit oder ohne Rückführungssystem. Das Reaktionssystem kann als Alternative ein kontinuierliches Reaktionssystem mit einem Rückführungssystem umfassen. Zum Beispiel kann ein Absorptionsartikel ein Reaktionssystem umfassen, das auf die Verschmutzung, z.B. Körperflüssigkeit, einwirkt, wenn die verschmutzenden Exkremente von dem Sensor erfasst werden. Ein „Reaktionssystem" ist für die Zwecke dieser Anmeldung als ein System definiert, das auf das zu behandelnde Objekt einwirkt, wenn der Sensor 60 den entsprechenden Stimulus zum Auslösen detektiert. Nach dem Detektieren eines gegebenen Stimulusparameters bewirkt das Betätigungselement 70 die Freisetzung gespeicherter Energie oder gespeicherten Materials, um eine Reaktionsfunktion auszuführen.
Das Reaktionssystem der vorliegenden Erfindung kann entweder in „kontinuierlicher" oder „diskontinuierlicher" Weise reagieren. Wie in dieser Anwendung verwendet, bezieht sich ein „kontinuierliches Ansprechsystem" auf ein Ansprech system, bei dem der Ausgang quantitativ abhängig von der Menge des Stimulus ist, d.h. es sind kontinuierlich steigende Mengen des Stimulus erforderlich, um kontinuierlich steigende Mengen des Ausgangs zu bewirken, oder bei dem der Ausgang des Ansprechsystems eine passive Freisetzung eines gespeicherten Materials umfasst. Ein Superabsorber-Polymer, das in den Einwegabsorptionsartikel gegeben worden ist, bietet zum Beispiel eine kontinuierliche Reaktion, bei der der Ausgang quantitativ unabhängig von der Menge des Stimulus ist, d.h. wenn steigende Mengen von flüssigen Exkrementen das Superabsorber-Polymer berühren, enthält eine steigende Menge des Polymers diese Flüssigkeit, bis die Kapazität des Polymers erschöpft ist. Eine stöchiometrische chemische Reaktion ist ein anderes Beispiel eines Systems mit einer kontinuierlichen Reaktion auf einen steigenden Ausgang. In der Reaktion A + überschüssiges B → C zum Beispiel ist die Menge an überschüssigem B, umgewandelt zu C, stöchiometrisch und deshalb „kontinuierlich" mit der in dem System verfügbaren Menge A verbunden. Ein Reaktionssystem, das passiv ein gespeichertes Material freisetzt, bietet jedoch generell eine kontinuierliche Reaktion, unabhängig davon, wie das Material selbst freigesetzt wird, da die eigentliche Reaktionsfunktion, die an dem zu behandelnden Objekt ausgeführt wird, von dem Material und nicht durch die Freisetzung des Materials ausgeführt wird. Unabhängig davon, ob das Material kontinuierlich als Reaktion auf einen gegebenen Stimulus freigesetzt wird oder diskontinuierlich zu einem einzigen Zeitpunkt, wenn ein Schwellenwert eines gegebenen Stimulus detektiert wird, freigesetzt wird, wird die von dem freigesetzten Material durchgeführte reagierende Funktion folglich so durchgeführt, dass kontinuierlich steigende Mengen des Stimulus erforderlich sind, um kontinuierlich steigende Mengen des Ausgangs zu bewirken, bis das freigesetzte Material erschöpft ist.
Ein „diskontinuierliches Reaktionssystem" bezieht sich jedoch auf ein Reaktionssystem, das eine Ausgangsfunktion hat, die im Wesentlichen über einen Schwellenwert hinaus unabhängig von der Menge des Stimulus ist. Wenn zum Beispiel einer oder mehrere Schwellenwerte eines gegebenen Stimulus erreicht werden, kann das Reaktionssystem alles oder einen vorgegebenen Anteil seiner gespeicherten Energie freisetzen, um eine spezielle Reaktionsfunktion auszuführen. In einer idealen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt die Ausgangsfunktion eine „Stufenfunktion" ein, wie in 7A dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Änderungsrate im Ausgang mit steigenden Werten des Stimulus (d(output)/d(input)), d.h. die Steigung oder erste Ableitung f'(x) der Ausgangsfunktion f(x), vorzugsweise im Wesentlichen null, wenn die Menge des Stimulus über oder unter dem Schwellenwert liegt. Am Schwellenwert geht die Änderungsrate d(output)/d(input) jedoch vorzugsweise gegen unendlich. Somit ist in der idealen diskontinuierlichen Reaktion der Grenzwert (Limes) der Funktion f(x – ε), wenn ε → 0, nicht gleich dem Grenzwert der Funktion f(x + ε), wenn ε → 0, d.h. lim f(x – ε) ≠ lim f(x + ε).
Die vorliegende Erfindung erkennt jedoch an, dass in der physischen Welt eine ideale sofortige Stufenänderung am Schwellenwert nicht notwendig ist und in vielen Fällen eventuell nicht einmal möglich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es nur notwendig, dass die Ausgangsfunktion eine virtuelle Stufenänderung mit sehr geringer Änderung im Stimulus am oder um den Schwellenwert des Stimulus aufweist. Somit beabsichtigt die vorliegende Erfindung ein diskontinuierliches Reaktionssystem mit einer Ausgangsfunktion, die in ausreichend diskontinuierlicher Weise im Übergangsbereich reagiert, so dass die Ausgangsfunktion mindestens einen relativen Mindestgrad an Steilheit im Übergangsbereich aufweist. Ohne auf ein bestimmtes Verfahren des Beschreiben oder Bilden eines diskontinuierlichen Systems beschränkt sein zu wollen, wird in einem bevorzugten Verfahren zur Bestimmung, ob eine gegebene Ausgangsfunktion in ausreichend diskontinuierlicher Weise funktioniert, wie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung definiert, die Steigung der Ausgangskurve am Wendepunkt mit der relativen Steigung einer Linie zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangsbereichs verglichen. Zum Beispiel zeigt 8A eine Kurve einer beispielhaften Ausgangsfunk tion f(x) zusammen mit darauf ausgerichteten Kurven der ersten, f'(x), und zweiten, f''(x), und dritten, f'''(x), Ableitung der beispielhaften Ausgangsfunktion. Die Ausgangsfunktion f(x) beschreibt die Auswirkung des Stimulus (x oder I) auf den Ausgang oder die Reaktion (R(I)). Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Übergangsbereich als der Bereich zwischen den relativen Höchstwerten R(I₁) und den Tiefstwerten, R(I₂) der zweiten Ableitung f''(x) der Ausgangsfunktion f(x) definiert. Die relativen Höchstwerte R(I₁) und die relativen Tiefstwerte R(I₂) sind Punkte, an denen die dritte Ableitung f'''(x) gegen null geht. Der Wendepunkt I ist als der Punkt im Übergangsbereich definiert, an dem die zweite Ableitung f''(x) gleich null ist, d.h.
Der Vergleich der Steigung der Ausgangsfunktion am Wendepunkt der Steigung einer Linie zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangsbereichs kann mit folgender Gleichung beschrieben werden:
In dieser Gleichung ist dR/dI am Wendepunkt die erste Ableitung der Ausgangsfunktion an diesem Punkt. Der Ausdruck ΔI_T ist die Änderung in der Eingabe in das Ansprechsystem zwischen dem ersten, I₁, und dem letzten, I₂, Punkt des Übergangsbereichs, d.h. I₂-I₁ _, und der Ausdruck Δ R_T ist die Änderung in der Reaktion der Ausgangsfunktion zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangs bereichs, d.h. R(I₂)-R(I₁). Der Koeffizient k ist eine proportionale Konstante, die die relative Steilheit der Steigung der Ausgangsfunktion am Wendepunkt I₀ im Vergleich zur Steigung einer Linie zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangsbereichs beschreibt. Damit das Reaktionssystem eine diskontinuierliche Ausgangsfunktion aufweist, muss die proportionale Konstante k mindestens ungefähr 2,0, vorzugsweise mindestens ungefähr 3,0, mehr bevorzugt mindestens ungefähr 5,0, noch mehr bevorzugt mindestens ungefähr 10,0 sein, wobei mindestens ungefähr 100 am meisten bevorzugt ist.
In bestimmten Ausführungsformen kann der relative Steilheitsgrad im Übergangsbereich eines diskontinuierlichen Ansprechsystems auch durch eine Übergangsfunktion eines Regelungssystems mit einer Reihe einer ganzen Zahl n, Verzögerungen ersten Grades mit gleicher Zeitkonstante dargestellt werden. Die Übergangsfunktion des Ansprechsystems ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als das Verhältnis der Laplace-Transformationen des Ausgangs (Ansprechvariable) zum Stimulus (Störvariable) definiert. Siehe z.B. Robert H. Perry & Don Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, sechste Ausgabe, Kap. 22 (McGraw Hill, Inc. 1984). Wie in 8B dargestellt kann man sich dem relativen Steilheitsgrad einer Ausgangsfunktion mit der folgenden Formel nähern: KG(s) = K/(Ts + 1)ⁿ, wobei KG(s) die Übergangsfunktion ist, K ein proportionales Element ist, T die Zeitkonstante des Systems ist und n die ganze Zahl der Zeitverzögerungen ersten Grades ist. Wenn die Zahl n zunimmt, erhöht sich in diesem Modell die Steilheit der Ausgangsfunktion im Übergangsbereich, und das Modell beginnt, sich einem diskontinuierlichen Ansprechsystem zu nahem. Bestimmte diskontinuierliche Ansprechsysteme der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise mit der vorstehenden Formel dargestellt werden, wenn n größer als oder gleich ungefähr 25 ist, wobei n mehr bevorzugt größer als oder gleich ungefähr 50 ist und n am meisten bevorzugt größer als oder gleich ungefähr 100 ist.
Wie in 7A dargestellt, kann ein Ansprechsystem der vorliegenden Erfindung einen einzigen Schwellenwert umfassen, bei dem das Ansprechsystem die gesamte seiner gespeicherten Energie freisetzen kann, um eine spezielle Ansprechfunktion auszuführen, oder es kann mehrere Schwellenwerte umfassen, an denen das System einen vorbestimmten Teil seiner gespeicherten Energie freisetzen kann, um eine oder mehrere spezielle Ansprechfunktionen an jedem der Schwellenwerte auszuführen. In einer Ausführungsform mit einem einzigen Schwellenwert kann das Ansprechsystem zum Beispiel die gesamte seiner gespeicherten Energie freisetzen, um die gesamte Ansprechfunktion auszuführen, wenn der Schwellenwert erreicht wird. In diesem Beispiel, in solch einer Ausführungsform mit einem einzigen Schwellenwert, schließt das diskontinuierliche Reaktionssystem ein System ein, das zwei Zustände hat, wie An oder Aus. Wenn ein Schwellenwert einer Menge eines Stimulus, wie Exkremente, in dem Einwegbehandlungsartikel vorhanden ist, kann das Reaktionssystem eine einzelne Reaktionsfunktion an dem zu behandelnden Objekt ausführen. Somit kann das diskontinuierliche Ansprechsystem eine einmalige „schalterartige" Funktion ausführen, die bei Vorhandensein eines Schwellenwerts eines Stimulus von einem Zustand zu einem anderen überwechselt.
Alternativ kann das Reaktionssystem, wie in 7B dargestellt, mehrere Schwellenwerte aufweisen, an denen bei Erreichen des jeweiligen Schwellenwerts das System eine gegebene „Menge" an Energie freisetzen oder eine Menge an Material abgeben kann, um eine spezielle Reaktionsfunktion auszuführen. In dieser Ausführungsform kann bei Erreichen des jeweiligen Schwellenwerts ein Teil der gesamten Ansprechfunktion ausgeführt werden, und/oder es können unterschiedliche, voneinander unabhängige Ansprechfunktionen als Reaktion auf unterschiedliche erreichte Schwellenwerte ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Reaktionssystem ein Fäkalenzym überwachen und kann, wenn der Schwellenwert des Enzyms erreicht ist, eine gleiche oder ungleiche Menge an Enzyminhibitor(en) abgeben oder kann bei dem ersten Schwellenwert eine erste Reaktionsfunktion ausführen (z.B. eine Speicherkomponente des Artikels erweitern oder ausdehnen oder einen pH-Puffer bereitstellen) und bei dem zweiten Schwellenwert eine andere Reaktionsfunktion ausführen (z.B. eine Menge an Enzyminhibitor(en) beigeben). In jedem Übergangsbereich reagiert das Ansprechsystem im Wesentlichen genauso wie im Übergangsbereich in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit einem einzigen Schwellenwert.
Außerdem kann ein reagierendes System mehrere Stimuli überwachen und eine oder mehrere reagierende Funktionen ausführen, wenn die Schwellenwerte der unterschiedlichen Stimuli erreicht werden, oder es kann eine reagierende Funktion nur ausführen, wenn zwei oder mehr der Schwellenwerte der unterschiedlichen Stimuli erreicht werden. Folglich kann eine Steuereinrichtung mehrere unterschiedliche Stimuli überwachen und eine unterschiedliche Ansprechfunktion ausführen, wenn die Schwellenwerte der unterschiedlichen Stimuli erreicht werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung eine logische ODER-Gatter-Funktion ausführen, sodass die Ansprechfunktion ausgeführt werden kann, wenn einer oder mehrere Schwellenwerte der mehreren Stimuli erreicht werden. Die Steuereinrichtung kann auch eine logische UND-Gatter-Funktion ausführen, sodass eine Ansprechfunktion ausgeführt werden kann, wenn jeder Schwellenwert von zwei oder mehr unterschiedlichen Stimuli erreicht wird.
Das Ansprechsystem kann auch ein „geschlossenes" oder ein „offenes" System umfassen. Ein „geschlossenes" System, das auch als „Rückführungssystem" bezeichnet wird, beinhaltet getrennte Bestandteile für Sensor 60 und Betätigungselement 70 und führt auf den Stimulus hin eine reagierende Funktion aus. In einigen bevorzugten Ausführungsformen kann das System auch eine Detektierung oder eine Messung eines Elements oder eines Parameters der Ausgangsbedingung als mindestens einen Auslöser für die Ansprechfunktion, die auf den Stimulus hin ausgeführt wird, verwenden. Die Ausgangsbedingung kann der Zustand der Stimulusbedingung sein, nachdem das Betätigungselement 70 die Möglichkeit hatte, eine reagierende Funktion auf die Stimulusbedingung hin auszuführen. Wenn zum Bei spiel der Sensor 60 den pH auf einer Oberfläche oder einem anderen zu behandelnden Objekt überwacht und eine Verschmutzung in den Artikel 20 ausgeschieden wird, die den pH des Systems ändert, d.h. die Ausgangsbedingung des Reaktionssystems, kann das Reaktionssystem eine vorgegebene Menge eines pH-Puffers freisetzen, um den pH des Systems zurück auf den gewünschten Ziel-pH oder -pH-Bereich zu bringen oder kann einen Puffer freisetzen, bis der pH zu dem Ziel-pH oder -pH-Bereich zurückkehrt. Ein Absorptionsmaterial, wie ein Superabsorber-Polymer, das Flüssigkeitseingabe kontinuierlich absorbiert, bis die gesamte Flüssigkeit absorbiert wurde oder die Kapazität des Polymers erreicht ist, wird jedoch nicht als ein geschlossenes System umfassend betrachtet, da das Absorptionsmaterial keine separaten Bestandteile für Sensor 60 und Betätigungselement 70 aufweist. Die Ansprechfunktion kann ausgeführt werden, wenn die Ausgangsbedingung einen Schwellenwert erreicht oder kann nur ausgeführt werden, wenn die Ausgangsbedingung und eine oder mehrere andere Bedingungen erfüllt werden. Das Einwirken auf den Stimulus kann das Einwirken auf das sensorisch erfasste Element einschließen, z.B. das sensorische Erfassen des pH und das Einwirken auf den pH, oder es kann das Einwirken auf eine Zusammensetzung, von der das sensorisch erfasste Element ein integraler Bestandteil ist, einschließen, z.B. das sensorische Erfassen eines Fäkalenzym oder von Fäkalfeuchtigkeit und das Einwirken auf Fäkalien. Wie vorstehend beschrieben enthält ein Rückführungssystem mindestens zwei separate Bestandteile: den Sensor 60 und das Betätigungselement 70. Der Sensor 60 detektiert ein Ereignis oder einen Parameter, der mit diesem Ereignis im Zusammenhang steht. Das Betätigungselement 70 empfängt ein Signal und führt eine Reaktionsfunktion an der Stimulusbedingung, die von dem Sensor 60 erkannt wurde, aus. Das Rückführungssystem umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 80. In diesem Fall kann der Sensor 60 ein Signal an die Steuereinrichtung 80 bereitstellen, und die Steuereinrichtung 80 kann das Betätigungselement 70 anweisen, eine Reaktionsfunktion an der Stimulusbedingung auszuführen. Die Steuereinrichtung 80 kann ein separater Bestandteil des reagierenden Systems sein, oder die Funktion der Steuereinrichtung kann von dem Sensor 60 und/oder dem Betätigungselement 70 ausgeführt werden.
Das Rückfühfungssystem kann „nichtmodulierend" oder „modulierend" sein. In einem „nichtmodulierenden" reagierenden Rückführungssystem kann das Ansprechsystem als einmaliger Schalter fungieren, wobei das Betätigungselement eine Ansprechfunktion am Stimulus ausführt, wenn der Schwellenwert der Ausgangsbedingung erreicht wird. Zum Beispiel kann der Sensor 60 ein spezielles Enzym detektieren, und das Betätigungselement 70 kann daraufhin einen Enzyminhibitor freisetzen, der auf das Enzym, das in der Verschmutzung detektiert wurde, einwirkt. Alternativ kann der Sensor 60 eine flüssige Verschmutzung detektieren und daraufhin einen komprimierten Schaumstoff oder ein Absorptionsmaterial freisetzen, der bzw. das beim Ausdehnen die Feuchtigkeit in das Material zieht. Der Sensor 60 kann auch ein flüchtiges Gas detektieren, das einen offensiven Geruch erzeugt, und das Betätigungselement 70 kann daraufhin ein Deodorant freisetzen, das den Geruch dieses flüchtigen Gases beseitigt. In jedem dieser Beispiele wirkt das Betätigungselement 70 auf den Stimulus, der von dem Sensor 60 detektiert worden ist. Wenn der Sensor 60 eine flüssige Verschmutzung detektiert und das Betätigungselement 70 einen komprimierten Schaumstoff freisetzt, um einen geformten Hohlraum mit ausreichendem Volumen zum Einbehalten von Fäkalien zu erzeugen, wirkt das Betätigungselement 70 jedoch auf etwas anderes als den Stimulus, der von dem Sensor 60 detektiert wurde, d.h. es wirkt auf die Fäkalien statt auf den Urin und ist deshalb kein Rückführungssystem. „Modulation" rückführungssystem umfasst hingegen einen Sensor 60, ein Betätigungselement 70 und eine Steuereinrichtung 80. In einem Modulationrückführungssystem wird die Ausgangsbedingung konstant oder wiederholt überwacht, und die Steuereinrichtung 80 weist das Betätigungselement an, eine reagierende Funktion auf den Stimulus auszuführen, um die Ausgangsbedingung bei einem gewünschten Sollwert oder innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Ein modulierendes Reaktionssystem kann den pH in Exkrementen konstant oder wiederholt messen und jedes Mal, wenn der pH der Exkremente über einem Schwellenwert des pH erkannt wird, eine gegebene Menge eines pH-Modifikatoren (wie eines pH-Puffers oder eines pH-senkenden Mittels) freisetzen, um ein Reaktionssystem mit Rückführungssystem bereitzustellen.
Ein „offenes" System ist hingegen ein System, das auf den Stimulus reagiert, um eine Ansprechfunktion ohne die Verwendung von Rückführung auszuführen, d.h. der Ausgang hat keine Auswirkung auf den sensorisch erfassten Stimulus, der in das System eintritt. Ein offenes Reaktionssystem kann einen Sensor 60, der eine Verschmutzung detektiert, und ein Betätigungselement 70, das in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise eine Reaktionsfunktion an etwas anderem als dem von dem Sensor 60 detektierten Stimulus ausführt, umfassen. Zum Beispiel kann der Sensor 60 ein separat aufgetragenes Desinfektionsmittel oder Reinigungsmittel detektieren, und das Betätigungselement 70 kann die Verschmutzung einfangen oder speichern. Ein Beispiel für ein kontinuierliches offenes reagierendes System, in dem sich ein aufblasbarer Abstandhalter über eine stöchiometrische chemische Reaktion aufbläht, um ein Porenvolumen zur Speicherung von Fäkalien bereitzustellen, wenn eine Flüssigkeit, wie Urin, ein Gas entwickelndes Material berührt, d.h. ein kontinuierliches reagierendes System, ist in US-Patent Nr. 5,330,459 mit dem Titel „Disposable Absorbent Article Having An Inflatable Spacer" erteilt an Gary D. Lavon et al. am 19. Juli 1994, beschrieben.
Die vorliegende Erfindung umfasst Reaktionssysteme, die, ob offen oder geschlossen, eine diskontinuierliche Reaktion bereitstellen. Die vorliegende Erfindung umfasst auch Reaktionssysteme, die eine kontinuierliche Reaktion bereitstellen und auch ein Rückführungssystem (d.h. ein geschlossenes System) umfassen. Jede dieser Arten von Reaktionssystemen stellt unterschiedliche Vorteile gegenüber den in der Technik bekannten kontinuierlichen offenen Reaktionssystemen bereit.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Einwegbehandlungsartikel eine Verschmutzungsisolierungsvorrichtung, wie ein komprimiertes elastisches Material, das innerhalb eines Beutels, von dem mindestens ein Teil wasserlöslich ist, unter Kompression gehalten wird. Vorzugsweise wird das komprimierte elastische Material innerhalb des Beutels unter Vakuumkompression gehalten. Wenn ein Schwellenwert der Feuchtigkeit einen Teil des wasserlöslichen Bereichs auflöst und diskontinuierlich das Vakuum freigibt, dehnt sich das komprimierte Material aus und kann eine Reaktionsfunktion an einer oder mehreren Verschmutzungen ausführen. Das komprimierte Material kann zum Beispiel ein elastischer Kunststoffschaum sein, der einen geformten Hohlraum mit ausreichendem Volumen hat, um feste Verschmutzungen einzufangen. In dieser Ausführungsform, wenn der lösliche Beutel auf Verunreinigung von Feuchtigkeit, die aus Verschmutzung stammt, reagiert, und die Isoliereinrichtung als Reaktion auf die Feuchtigkeit feste Verschmutzung einfängt, wie in 1 dargestellt, umfasst das Reaktionssystem ein diskontinuierliches geschlossenes Reaktionssystem, da das System in einer diskontinuierlichen Weise auf den erfassten Stimulus wirkt, wenn ein Schwellenwert des Stimulus vorhanden ist. Wenn der lösliche Beutel jedoch auf Feuchtigkeit reagiert, umfasst das Reaktionssystem ein diskontinuierliches offenes System, da das Reaktionssystem auf etwas anderes als den Stimulus wirkt, d.h. das System fängt die Verschmutzung anstelle der Feuchtigkeit ein. Alternativ kann das komprimierte Material ein Absorptionsmaterial sein, das als Pumpe fungiert, indem Fluid in seinen Körper gezogen wird, wenn es sich ausdehnt. Wie in 9A bis 9C dargestellt, kann zum Beispiel ein stark poröser, großzelliger, elastischer Schaumstoff 394, wie vorstehend beschrieben, komprimiert und in einer Folie, einer Umhüllung, einem Beutel oder einer Kapsel mit mindestens einem löslichen Abschnitt 392 und einer unlöslichen Trägerschicht 393 enthalten sein. 9A zeigt eine beispielhafte mechanische Pumpe der vorliegenden Erfindung. 9B zeigt Fäkalien auf der Struktur, und 9C zeigt die Struktur nach der Absorption der Fäkalien. Vorzugsweise wird jede Zelle, die den komprimierten Schaumstoff umfasst, einzeln unter Vakuum gehalten. Wenn eine Flüssigkeit (z.B. eine flüssig Verschmutzung wie Urin oder eine andere Körperflüssigkeit) mit der löslichen Folie in Kontakt kommt, löst sich die Folie auf und ermöglicht es dem komprimierten Schaumstoff in den Zellen, die mit der Verschmutzung in Kontakt gekommen sind, sich auszudehnen und Fluid in den Schaumstoff zu ziehen, wenn er sich ausdehnt. In einer Ausführungsform kann das Absorptionsmaterial mehrere Zellen enthalten, die einzeln vakuumversiegelt sind, um eine Saugwirkung für darüber liegende Exkremente zu bewahren. In dieser Ausführungsform, wenn das Reaktionssystem das Fluid, das von dem löslichen Material erkannt wird, pumpt, umfasst das Reaktionssystem ein diskontinuierliches geschlossenes Reaktionssystem, da das System auf den von dem Sensor detektierten Stimulus wirkt. Das komprimierte Material kann alternativ oder zusätzlich einen Wirkstoff (wie vorstehend beschrieben) an die Oberfläche abgeben, wenn sie sich ausdehnt.
Der Sensor 60 kann mit dem Artikel 20 eine Einheit bilden oder kann von dem Pfleger oder dem Träger angebracht werden. Der Sensor 60 kann vollständig innerhalb des Artikels, wie Artikel 20, enthalten sein oder kann einen Aufnahmeteil aufweisen, der in dem Artikel enthalten ist, so dass er mit dem gewünschten Stimulus und einem anderen Abschnitt, wie einem übertragenden Abschnitt, der sich entweder in dem Artikel oder außerhalb des Artikels befindet, in Kontakt kommt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch Rückhaltebereiche zum Aufnehmen und Einbehalten von Materialien, die von den Artikeln der vorliegenden Erfindung entfernt werden sollen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Flüssigkeiten, Halbflüssigkeiten und Feststoffe, umfassen. In der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Verschmutzungsisolierungsvorrichtung kann das komprimierte Material 94 jeden elastischen Schaumstoff umfassen, der geeignete Kompression- und Erholungseigenschaften aufweist, so dass er in der Lage ist, komprimiert und innerhalb des Beutels 92 gehalten zu werden, und auch in der Lage ist, einen wesentlichen Anteil seiner ursprünglichen Höhe, vorzugsweise mindestens ungefähr 75%, nach der Lösung einer Einengungskraft, wiederzuerlangen. Mindestens ein Teil des Beutels 92 umfasst einen löslichen Bereich oder eine lösliche Versiegelung. Der lösliche Bereich oder die lösliche Versiegelung kann sich in Kontakt mit der Verschmutzung oder mit einem anderen Material, das mit der Verschmutzung verbunden ist oder diese ankündigt, zum Beispiel Wasser, Urin, Fäkalenzyme, Bakterien usw., auflösen. Der Beutel 92 hält das komprimierte Material 94 vorzugsweise in einem Zustand der Vakuumkompression, bis sich ein Teil des löslichen Bereichs des Beutels 92 genug auflöst (d.h. ein Schwellenwert von Wasser erkannt wird), um das Vakuum diskontinuierlich freizugeben. Sobald sich der Schaumstoff ausgedehnt hat, ist er vorzugsweise auch starr genug, um dem Druck oder den Kräften, die während des Gebrauchs darauf ausgeübt werden, standzuhalten, so dass sich der Schaumstoff nicht erheblich zusammendrückt, vorzugsweise weniger als ungefähr 50%, und die eingefangene Verschmutzung nicht freisetzt. Ein EVA-Schaumstoff, zum Beispiel, wie jene, die von Foamex Corporation, Eddystone, Pennsylvania, USA unter der Bezeichnung SIF/210PP1 oder Aquazone 80A-Schaumstoff oder von Sentinel Products Corporation, Hyannis, MA, USA unter der Bezeichnung MC1900 EVA 2 lb/ft³, erhältlich sind, oder ein Schaumstoff, wie in US-Patent Nr. 5,260,345 mit dem Titel „Absorbent Foam Materials For Aqueous Body Fluids and Absorbent Articles Containing Such Materials", erteilt an DesMarais et al. am 9. November 1993; US-Patent Nr. 5,387,207 mit dem Titel „Thin-Until-Wet Absorbent Foam Materials For Aqueous Body Fluids And Process For Making Same", erteilt an Dyer et al. am 7. Februar 1995; und US-Patent Nr. 5,625,222 mit dem Titel „Absorbent Foam Materials For Aqueous Fluids Made From high Internal Phase Emulsion Having Very High Water-To-Oil Ratios", erteilt an DesMarais et al. am 22. Juli 1997 beschrieben, kann als das Fäkalien einfangende Kompressionsmaterial 94 verwendet werden. Wie in 2 dargestellt, kann das Kompressionsmaterial 94 eine Öffnung umfassen, die offen ist, wenn das Kompressionsmaterial 94 komprimiert ist. Wenn sich das Kompressionsmaterial 94 ausdehnt, kann die Öffnung vom Umfang des Kompressionsmaterials 94 umschlossen werden, wie in 3 dargestellt. Dies ermöglicht, dass die Exkremente weg vom Benutzer oder der Oberfläche oder einem behandelten Objekt innerhalb der Öffnung des Kompressionsmaterials eingefangen oder eingekapselt werden. Alternativ, wie in 4 dargestellt, kann das Kompressionsmaterial 94 eine offene Öffnung haben, die wie ein Abstandhalter wirkt und einen Hohlraum mit einem ausreichenden Volumen zum Speichern von Verschmutzengen in dem Artikel 20 bereitstellt. Dies ermöglicht, dass das Kompressionsmaterial 94 mehrmals Verschmutzung aufnehmen kann, einschließlich nach dem Ausdehnen des Kompressionsmaterials 94.
Der Beutel 92 kann bei Vorhandensein einer oder mehrerer unterschiedlicher Arten von Stimuli, wie Wasser, Körperflüssigkeiten, Fäkalenyzmen, pH-Wert usw., löslich sein und kann physikalische und/oder chemische Eigenschaften haben (z.B. Dicke), die so beschaffen sind, dass ein Schwellenwert dieses Stimulus festgelegt wird, der erforderlich ist, um den Beutel aufzulösen. Der lösliche Beutel 92 kann zum Beispiel eine Kunststofffolie umfassen, die wasserlöslich ist, wie PVA-Folie, die von Chris-Craft Industrial Products, Inc., South Holland, IL, USA als MONOSOL M7031-Folie oder von H. B. Fuller Company aus St. Paul, MN, USA als HL1636 oder HL 1669-X erhältlich ist. Die Foliendicke kann beispielsweise auch so geändert werden, dass eine gewünschte Aktivierung geliefert wird. Die verwendete Folie kann zum Beispiel auch eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,00127 (0,0005) bis ungefähr 0,00381 cm (0,0015 Zoll) haben. Eine HL 1636-Folie mit einer Dicke von ungefähr 0,00254 cm (0,001 Zoll) zum Beispiel aktiviert bei einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 0,049 Gramm pro Quadratzoll (1 Zoll = 25,4 mm).
In dieser Ausführungsform wirkt die Isoliereinrichtung 90 als nichtmodulierendes, diskontinuierliches Reaktionssystem. Der lösliche Teil des Beutels 92 wirkt als Sensor, der auf einen speziellen Stimulus reagiert. Der Sensor kann zum Beispiel auf Wasser in der Verschmutzung oder Verschüttetem oder einen anderen Bestandteil in dem zu isolierenden Objekt, z.B. einem Enzym in Fäkalien, re agieren. Wenn irgendein löslicher Teil des Beutels 92 auf einen Schwellenwert des Stimulus trifft, löst sich der lösliche Teil des Beutels 92 auf und setzt das Kompressionsmaterial frei, das sich ausdehnt, um die Verschmutzung einzufangen, zu umgeben oder einzuhüllen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Materials, das zum Bilden des Beutels 92 verwendet wird, definieren den Schwellenwert des Stimulus und wirken als Steuereinrichtung, die bestimmt, wann das Kompressionsmaterial 94 freigesetzt wird. Wenn sich der Beutel auflöst, fungieren die Freigabe des Vakuums und die Ausdehnung des Kompressionsmaterials 94 als Betätigungselement zum Einfangen der Verschmutzung. Somit wirkt die Isoliereinrichtung 90 als einmaliger diskontinuierlicher Schalter, der die gespeicherte mechanische Energie des Kompressionsmaterials 94 freisetzt, wenn ein Schwellenwert eines gegebenen Stimulus detektiert wird. Zu der nützlichen Energie des Reaktionssystems gehört: (gespeicherte Energie) – (Hystereseverlust). Das verwendete Kompressionsmaterial 94 hat vorzugsweise einen minimalen Hystereseverlust und eine maximale Erholung. Mehr bevorzugt beträgt der kompressive Hystereseverlust weniger als ungefähr 25%, so dass die Erholung bei der Freigabe mindestens ungefähr 75% beträgt.
In einem alternativen Reaktionssystem werden Kompressionsvorrichtungen ähnlich denen von 2 und 3 bereitgestellt, mit der Ausnahme, dass das Kompressionsmaterial, wenn es sich ausdehnt, keinen Hohlraum bildet, sondern stattdessen ein Material (z.B. einen Wirkstoff) zum Behandeln eines Objekts freisetzt, wobei der Wirkstoff in oder an dem Kompressionsmaterial gespeichert ist. Bei Aktivierung des Kompressionsmaterials wird der Wirkstoff freigesetzt, um seine beabsichtigte Funktion auszuführen. Diese Art von Kompressionsvorrichtung kann einer Kompressionsvorrichtung mit Wirkstofffreisetzung vorgezogen werden und kann zusammen mit einem Sensor, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden.
Eine kontinuierliche geschlossene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine pH-empfindliche, wasserlösliche Folie umfassen, die eine Umhüllung um ein pH-Puffersystem bildet. Das vorstehend beschriebene lösliche Material kann pH-empfindlich sein. Als solches kann das lösliche Material einen pH-Schwellenwert aufweisen. Der „pH-Schwellenwert" eines löslichen Materials ist der pH, bei dem das Material von löslich zu unlöslich oder umgekehrt übergeht. Zum Beispiel kann das lösliche Material bei einem pH von weniger als 6 im Wesentlichen unlöslich, jedoch bei einem pH von mehr als 6 löslich sein. Somit ist der pH-Schwellenwert des Materials ein pH von 6. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der pH-Schwellenwert des löslichen Materials vorzugsweise zwischen ungefähr 5 und ungefähr 9 und vorzugsweise zwischen ungefähr 5,5 und ungefähr 8,5, obwohl andere pH-Schwellenwerte vorgesehen sind. Die Änderung im pH kann die Ursache oder der Auslöser für die Auflösung des löslichen Materials sein, oder sie kann ebenfalls verwendet werden, um zu helfen, die Auflösungsgeschwindigkeit des Durchgangselements für die Verschmutzung zu erhöhen oder zu senken. So kann die Leistung des Durchgangselements für die Verschmutzung abhängig von Faktoren wie der Art und der Menge der Verschmutzung variiert werden. Ein Durchgangselement für die Verschmutzung (contaminant Passage member), das für Exkremente und andere Zwecke geeignet ist, ist in der US-Anmeldung Nummer 09/106,423 mit dem Titel „Directionally Preferential Waste Passage Member For Use With Disposable Absorbent Article", eingereicht am 29. Juni 1998, weiter beschrieben. Die geeignete pH-empfindliche Folie kann zum Beispiel einen pH-Schwellenwert im Bereich von ungefähr 5 bis 7 haben. Der pH-Puffer kann zum Beispiel ein pH7-Phosphatpuffer sein, erhältlich von Corning, Inc., Corning, NY, USA (Kat.-Nr. 473650). Wenn der Schwellenwert-pH erreicht wird, wird der pH-Puffer freigesetzt und wirkt in einer kontinuierlichen Weise über eine stöchiometrische chemische Reaktion. Das System ist geschlossen, da das System den pH detektiert und auf den pH, d.h. den Stimulus, einwirkt.
Diese Ausführungsform kann ferner ein offenes Reaktionssystem oder ein Reaktionssystem mit Rückführungssystem umfassen. Wenn sich der Beutel 92 in Wasser auflöst und die Vorrichtung 90 Verschmutzung (wie Fäkalien zum Beispiel) einfängt, umfasst das Reaktionssystem ein offenes System, da der Ausgang des Systems, d.h. die Verschmutzung, nicht den Stimulus, d.h. das Wasser, beeinflusst. Wenn der Beutel auf Verschmutzung (z.B. Fäkalfeuchtigkeit oder ein Fäkalenzym) reagiert, umfasst das Reaktionssystem jedoch ein Rückführungssystem, da das System eine Messung des Ausgangs verwendet. In diesem Beispiel ist das Reaktionssystem mit Rückführungssystem nichtmodulierend, da es als einmaliger Schalter wirkt und nicht kontinuierlich oder wiederholt den Stimulus verändert, um einen gewünschten Sollwert für dn Ausgang zu bewahren.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Schaumstoff im vorstehenden Beispiel beschrieben, oder ein anderes elastisches Material verdrillt werden, wobei potentielle mechanische Torsionsenergie erzeugt wird, und in einer Umhüllung, einem Beutel oder einer Kapsel aus löslicher Folie, wie vorstehend beschrieben, umschlossen werden. Vorzugsweise wird das verdrillte elastische Material in der verdrillten Position in der Umhüllung, dem Beutel oder der Kapsel aus löslicher Folie unter Vakuum gehalten. In dieser Ausführungsform lösen sich bei Detektieren eines Schwellenwertes von Feuchtigkeit, pH usw. die Folie oder die Kapsel auf, wobei diskontinuierlich das Vakuum freigegeben und der Schaumstoff freigesetzt wird. Die gespeicherte potentielle mechanische Torsionsenergie verursacht, dass sich der Schaumstoff abwickelt und eine Reaktionsfunktion, wie Speichern, Einfangen oder Einschließen von Verschmutzungen, Abwischen der Oberfläche eines Objekts, Auftragen eines Wirkstoffes auf ein Objekt usw., ausführen kann. In dieser Ausführungsform stellt das Reaktionssystem eine nichtmodulierende, diskontinuierliche Reaktion bereit. Da das System auf etwas anderes als den Stimulus einwirkt, d.h. sie wirkt auf die Haut des Trägers ein, umfasst das Reaktionssystem ein offenes System.
In noch einer anderen Ausführungsform kann ein pH-Modifikator in eine Folie oder Granalien eingebettet sein oder unter einer Folie aus einem pH-empfindlichen Material gehalten werden, das unlöslich ist, d.h. ein Feststoff unter einem vordefinierten pH (z.B. weniger als einem pH von ungefähr 6,0), aber löslich über dem pH-Wert. Nach dem Detektieren des Schwellenwert-pH oder darüber löst sich das pH-empfindlich umschließende oder darüber liegende Material auf, wobei der pH-Modifikator freigesetzt wird, um das beabsichtigte Objekt zu behandeln. Im Falle des umschlossenen pH-Modifikatoren setzt das Reaktionssystem das Mittel in einer kontinuierlichen Weise frei, wenn sich das umschließende Material auflöst. In dem Fall, dass der pH-Modifikator unter einer Folie gehalten wird, setzt das Reaktionssystem das Mittel in einer diskontinuierlichen Weise nach dem Auflösen der Folie frei. Ein pH-Modifikator kann ein Puffer, ein pH-senkendes Mittel, z.B. eine Säure, oder ein pH-erhöhendes Mittel, z.B. eine Base, sein. Eine Variation dieser Ausführungsform kann ein Substrat einschließen, das bei Hydrolyse durch ein oder mehrere Zielenzyme oder einen anderen Bestandteil, der in einer Verschmutzung vorhanden sein kann, zu einer pH-Änderung führt. Wenn das Zielenzym oder der andere Bestandteil mit dem Substrat reagiert, erzeugt die Reaktion eine pH-Änderung, so dass eine Reaktion mit einem pH-empfindlichen Material auftreten kann, ähnlich der vorstehend beschriebenen zur Freisetzung eines pH-Modifikatoren. Ein Enzyminhibitor kann auch von dem pH-empfindlichen Material umschlossen sein. Die Gegenwart des Zielenzyms, z.B. eines Fäkalenzyms, kann zur Umwandlung des Substrats und einer Änderung im pH führen, was zur Auflösung des PH-empfindlichen Materials und zur Freisetzung des Enzyminhibitors führt, um die Fäkalien oder das andere Objekt, wie die Haut des Benutzers oder eine andere Oberfläche, zu behandeln. Beispielhafte pH-empfindliche Materialien sind in der Technik bekannt und schließen Polyacrylamide, Phthalatderivate, formalisierte Gelatine, Schellack, Kerstin, Cellulosederivate, z.B. oxidierte Cellulose, und Polyacrylsäurederivate ein. Zu bevorzugten Materialien gehören Cellulose acetophthalat, Vinylacetat, Polyvinylacetatphthalat, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat und Polymethacrylat, gemischt mit Acrylsäure- und Acrylester-Co-polymeren. Andere beispielhafte Materialien sind in EP 612,520 A2 mit dem Titel „pH Triggered Osmotic Bursting Delivery Devices" beschrieben.
Eine weitere Ausführungsform eines Reaktionssystems der vorliegenden Erfindung kann ein Mittel an ein zu behandelndes Objekt, einschließlich eines Stimulus, einer Verschmutzung, eines Trägers, eines Benutzers, oder eines Artikels, von dem der Stimulus ein Bestandteil ist, abgeben, d.h. aktiv transportieren, um eine Reaktionsfunktion auszuführen. In dieser Ausführungsform kann zum Beispiel das Betätigungselement 70 einen komprimierten elastischen Schaumstoff oder ein geschlossenes Flüssigkeitstransportelement, das ein Mittel an das zu behandelnde Objekt abgibt, wenn der Sensor einen Stimulus detektiert, umfassen.
Die vorstehend aufgeführten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die infolge des Auflösen des pH-empfindlichen Materials einen pH-Modifikator freisetzen oder abgeben, umfassen ein Reaktionssystem mit einem Rückführungssystem, das auf den pH-Wert einwirkt, nachdem ein Schwellenwert-pH erreicht wurde. Diese Ausführungsformen können entweder modulierend oder nichtmodulierend sein. Wenn der freigesetzte pH-Modifikator zum Beispiel ein Puffer ist, der sowohl pH-erhöhende als auch pH-senkende Bestandteile enthält, umfasst das System ein Modulation-Rückführungssystem, das den pH in dem Artikel kontinuierlich überwacht und den pH-Wert in dem Artikel bei dem gewünschten Sollwert oder innerhalb eines Zielbereichs des Puffers hält, unabhängig davon, ob der pH angehoben oder gesenkt wird. Wenn das Reaktionssystem jedoch beispielsweise an dem ersten pH-Schwellenwert nur ein pH-senkendes Mittel freisetzt, umfasst das System ein Nichtmodulation-Rückführungssystem, da das pH-senkende Mittel den pH des Systems senkt, bis das Mittel aufgebraucht ist und den pH des Systems nicht bei einem gewünschten pH-Wert oder innerhalb eines Ziel-pH-Bereichs hält. Wenn jedoch bekannt ist, dass die Verschmutzung, die auf den Artikel trifft, den pH-Wert anhebt, und das System jedes Mal, wenn der pH-Wert in dem Artikel einen Schwellenwert-pH erreicht, eine vorgegebene Menge eines pH-senkenden Mittels abgibt, kann das System ein Modulation-Rückfrungssystem umfassen, da es den pH-Modifikator wiederholt freisetzt, wann immer der pH des Artikels über dem gewünschten Sollwert des Systems ist. Die vorstehend aufgeführten Beispiele, die ein Mittel freisetzen oder abgeben, das als Reaktion darauf, dass der pH-Wert einen Schwellenwert erreicht, auf etwas anderes als den pH-Wert einwirkt (z.B. ein Fäkalenzyminhibitor), umfassen jedoch offene Reaktionsysteme. In diesen Beispielen setzt das Reaktionsystem ein Mittel frei, das nicht die überwachte Eingabebedingung, d.h. den pH-Wert, beeinflusst.
Der Artikel der vorliegenden Erfindung kann als Reaktionfunktion auch ein oder mehrere Fäkalienmodifizierungsmittel („FMM"), „viskose Exkremente modifizierende Mittel", „Modifizierungsmittel" oder „Mittel") freisetzen oder abgeben, wie wenn Fäkalmaterial von dem Senor erfasst wird oder ein Stimulus das bevorstehende Auftreten eines Stuhlgangs anzeigt. Das FMM wird in einer wirksamen Menge zum Modifizieren der chemischen oder physikalischen Eigenschaften viskoser Exkremente, wie Fäkalien und Menstruation, verwendet. Dies kann Härtung des Fäkalmaterials, Erhöhung oder Senkung der effektiven Viskosität von Fäkalien, Erhöhung oder Senkung der Einfachheit des Entwässern der Fäkalien, Senkung der Klebrigkeit der Fäkalien, Senkung der Adhäsionseigenschaften der Fäkalien oder irgendeine Kombination des Vorstehenden einschließen.
Eine „effektive Konzentration" eines FMM, wie hier verwendet, bezieht sich auf die relative Menge des Mittels, die erforderlich ist, um eine messbare Wirkung auf die Viskosität oder Härte des Fäkalmaterials zu bekommen. Vorzugsweise ist es gewünscht, dass eine FMM-Konzentration von mindestens etwa 0,01 Gewichtsprozent der zu behandelnden Fäkalien und typischer von zwischen etwa 0,1 und etwa 50 Gewichtsprozent der Fäkalien für die Fäkalien verfügbar ist.
Das Fäkalienmodifizierungsmittel der vorliegenden Erfindung kann ein oder mehrere „Wasser entbindende" Mittel einschließen, die in der Lage sind, den flüssigen Anteil der Fäkalien (d.h. Wasser) von der festen Struktur der Fäkalien zu trennen und/oder den Grad der „Bindung" des Fäkalienwassers an die festen Fäkalienbestandteile zu reduzieren.
Zu Fäkalienmodifizierungsmitteln, die dahingehend wirken, dass sie die Viskosität von Fäkalien wie vorstehend beschrieben senken, gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, die folgenden: organische und anorganische Flockungsmittel und dergleichen. Zu anorganischen Flockungsmitteln gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, zweiwertige und dreiwertige Metallsalze, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Salze von Eisen, Aluminium, Calcium und Natrium und Mischungen davon. Es wird angenommen, dass solche Salze Hydrolyseprodukte bilden, die sich mit den geladenen Oberflächen des teilchenförmigen Materials in der Kolloidalstruktur der Fäkalien verbinden, was zu Ausflockung (d.h. Ausflockung über irgendeinen der vorstehend beschriebenen Mechanismen) fuhrt. Zu Beispielen gehören Eisen(II)-chlorid, Eisen(III)-chlorid, Aluminiumsulfat, Aluminiumchloridhydroxid, Natriumaluminat, Calciumsulfat, Poly-aluminium-silicat-sulfat (erhältlich von Handy Chemical, Quebec unter dem Handelsnamen PASS), Eisen(II)-sulfat, Calciumcarbonat und dergleichen.
Zu organischen Flockungsmitteln gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, natürliche Substanzen, wie Albumin, Xanthangummi und Guargummi. Synthetische Flockungsmittel sind generell unvernetzte, wasserlösliche Moleküle oder Polymere und können Acryl- und Acrylamidpolymere und ihre Derivate (in sehr geringen Konzentrationen (einige Hundertstel Gewichtsprozent)), Polyvinylpyrrolidon, Polymethacrylate, Polyamine, Polyethylenoxid und Allylaminpolymere einschließen. Vorzugsweise sind sie kationische polymere Arten. (Obwohl die Anmelder nicht wünschen, an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass diese Mittel wirken, indem sie sich mit den negativ geladenen Bereich der teilchenförmigen Fraktion der Fäkalien verbinden und die abstoßende Nettoladung zwischen den Teilchen reduzieren.) Einige der synthetischen Flockungsmittel können so wirken, dass sie die Viskosität wässriger Lösungen erhöhen, wenn sie in hohen Konzentrationen verwendet werden, und werden nachstehend als Fäkalienverdickungsmittel erörtert. Es ist auch wichtig anzumerken, dass, wenn einige der organischen Flockungsmittel in einer zu hohen Konzentration verwendet werden, ihre Wirkung umgekehrt sein kann. So kann das Wasser aufgrund der Tendenz dieser Mittel, Gele zu bilden, falls sie oberhalb der Menge, die zum Verbinden mit den geladenen Teilchen notwendig ist, verwendet werden, stärker von den Fäkalien festgehalten werden.
Einige vernetzte Derivate der synthetischen organischen Flockungsmittel (z.B. Polyacrylate) oder Derivate davon, sind in der Technik als Superabsorber-Polymere bekannt und fungieren zur Bildung von wasserunlöslichen Gelen bei Kontakt mit sehr gering viskosen wässrigen Exkrementen, wie Urin und Menstruation. Da jedoch diese vernetzten Arten nicht ohne weiteres dissoziiert (d.h. aufgelöst) und an die teilchenförmigen Arten innerhalb der Fäkalienmatrix adsorbiert werden können, fungieren sie nicht als Flockungsmittel.
Zu Fäkalienmodifizierungsmitteln, die dahingehend wirken, dass sie die Viskosität von Fäkalien wie vorstehend beschrieben senken, können auch Reduktionsmittel gehören. Zum Beispiel Mittel, die Disulfidbindungen (-S-S-Bindungen), wie sie in Dickdarmschleim-Colominschleim zu finden sind, umfassen generell (makromolekulare Glycoproteine, die mittels Disulfidbindungen verbunden sind) können eine erhebliche Viskositätsreduzierung in Fäkalien mit einem hohen Schleimgehalt bewirken. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass Reduktion der Mucin-Disulfidbindungen (die als Vernetzungen zwischen Mucin-Polymerketten fungieren) das durchschnittliche Molekulargewicht der Glycoproteinstruktur in Fäkalien, wie laufenden Fäkalien, erheblich reduziert, und zwar auf ein Niveau weit unter dem „Gelpunkt" des Mucins (d.h. Strukturen langen Abstands werden aufgrund der relativ kleinen Größe der Glycoproteine unmöglich). Zu beispielhaften Reduktionsmitteln gehören Sulfite, wie Natriumhydrogensulfit, Natriumsulfit und Natriumdithionit, Thiole und Thiolalkohole (z.B. 2-Mercaptoethanol, Dithiothreit und Dithioerythrit), Mercaptoessigsäure, Natriumthioglycolat, Thiomilchsäure, Thioglycoamid, Glycerolmonothioglycolat, Boranate (z.B. Natriumborhydrid), ternäre Amine, Thiocyanate, wie Natriumthiocyanat, Thiosulfate, wie Natriumthiosulfat, Cyanide, wie Natriumcyanid, Thiophosphate, wie Natriumthiophosphat, Arsenite, wie Natriumarsenit, Phosphine, wie Triphenylphosphin, Phenole, wie Thiophenol und p-Nitrophenol, Betaine und andere, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Lithiumaluminiumhydrid, Aluminiumchlorid, Guanidinhydrochlorid, Zinn(II)-chlorid, Hydroxylamin und LiHB(C₂H₅)₃.
In anderen besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Modifizierungsmittel, die generell die Struktur der Fäkalien durch Erhöhung des Grades der Wasserbindung erhöhen, eingesetzt, um die Viskosität zu erhöhen und die Mobilität der Fäkalien zu senken. Dies kann durch die Verwendung von Verdickungsmitteln in den geeigneten Konzentrationen erfolgen. Verdickungsmittel können natürlich oder synthetisch sein und sind generell wasserlösliche (in der Regel unvernetzte) Polymere, wie CMC (Carboxymethylcellulose), Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyacrylsäure und deren Derivate, Carageenan, Polyacrylamid und dessen Derivate, (Polyethylen)imine, Gummistoffe (wie Xanthangummi, Guargummi, Karayagummi, Agar-Agar, Johannisbrotgummi, Pektin und Ghatti-Gummi oder Mischungen davon) und andere ähnliche Materialien. Kationische Polymere sind aufgrund der anionischen Oberflächen von Fäkalbakterien und Biopolymeren bevorzugt. Verdickungsmittel erhöhen die Viskosität der Fäkalien, indem sie sich im freien Wasser in den Fäkalien lösen und Wasser osmotisch „binden", wodurch die feste „Struktur" der Fäkalien erhöht wird. Generell sind große, unlösliche polyelektrolytische Polymerteilchen, wie herkömmliche Superabsorber, nicht in der Lage, sich im freien Wasser von Fäkalien zu lösen und innerhalb der Fäkalien ei ne Matrix auf Molekülebene zu erzeugen. Eine FMM können auf unterschiedlichen Arten von Fäkalien unterschiedlich wirken (z.B. ein FMM, das auf einer Art von Fäkalien als Flockungsmittel wirkt, kann auf einer anderen Art aufgrund der Varianz in der Struktureigenschaft der speziellen Fäkalienart als Verdickungsmittel wirken). Ein Beispiel dafür ist Calciumhydroxid, das für ein laufendes Fäkalanalog als Flockungsmittel fungiert, jedoch für ein pastöses Fäkalanalog in den gleichen Konzentrationen als Verdickungsmittel.
In noch anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Modifizierungsmittel ein ionisches Komplexierungsmittel. Ionische Komplexierungsmittel können jeden einzelnen Bestandteil einschließen, der in den Fäkalien mit sich selbst oder Wasser oder anderen chemischen Stoffen komplexiert, um Bereiche erhöhter Struktur und Starrheit innerhalb der Fäkalien zu bilden. Der resultierende Komplex dient dazu, Wasser in den Fäkalien zu stabilisieren oder fester zu binden. Zu beispielhaften ionischen Komplexierungsmitteln gehören ZnO, MgO, MnO, CaO, Calciumhydroxid, Al₂O₃, Aluminiumsalze, Zinksalze, wie Zinkacetat und Zinkglucanat, Gelatine, quartäre Ammoniumsalze, Ethanolamine, Alginsäure, Cetyltrimethylammoniumbromid und dergleichen). Alternativ kann das ionische Komplexierungsmittel ein System aus zwei (oder mehr) Bestandteilen umfassen, wobei der Komplex (d.h. die Struktur im längeren Bereich) durch die Wechselwirkung der zwei zugegebenen Bestandteile (z.B. Aluminium-, Calcium- oder Zinksalze plus Alginsäure und/oder Salze davon) erzeugt wird. Die ionischen Komplexierungsmittel können bei Komplexierung mit Wasser Kristallhydrate bilden. Im Allgemeinen sind calciumhaltige Verbindungen oder Systeme (z.B. CaO, Calciumhydroxid und Calciumalginat usw.) einige der wirksamsten Fäkalienmodifizierungsmittel.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das FMM organisch oder anorganisch, ein niedermolekulares Molekül oder polymerer Natur sein und/oder kann eine Flüssigkeit, ein Feststoff (z.B. Pulver, Faser, Folie, Bahn) oder ein Halbfeststoff oder Kombinationen davon sein. Das FMM kann in einer Wasser/Öl- oder Öl/Wasser-Emulsion, einer Suspension oder einer Mischung vorliegen. In einer anderen Ausführungsform kann eine ausreichende Menge an Wasser, das Elektrolyte enthält (z.B. aus flüssigen Verschmutzungen oder Fäkalien), von einem elektrischen Sensor detektiert werden, wenn das elektrolytische Wasser einen Schaltkreis schließt, d.h. als Schalter, der veranlasst, dass Strom von einer gespeicherten Energiequelle, wie einer Batterie, eine chemische Reaktion, wie einen Phasenübergang usw., auslöst. Zum Beispiel kann der Strom an ein elektrisch empfindliches Gel angelegt werden und hervorrufen, dass es seine Geometrie ändert und Hohlraum für Verschmutzungen in dem Artikel schafft. Diese Ausführungsform umfasst wieder ein diskontinuierliches Reaktionssystem, das ein offenes oder ein Rückführungssystem sein kann, abhängig von, ob die erfasste Eingabe von dem Reaktionssystem beeinflusst wird. Wenn der Sensor Feuchtigkeit in einer flüssigen Verschmutzung detektiert, Urin zum Beispiel, umfasst das Reaktionssystem, das einen Hohlraum zur Aufnahme von Fäkalien erzeugt, ein offenes System. Wenn der Sensor jedoch Fäkalfeuchtigkeit detektiert, umfasst das Reaktionssystem ein Rückführungssystem, da es auf den erfassten Stimulus einwirkt. In diesem Beispiel kann das Rückführungssystem ferner ein Modulationssystem umfassen, wenn der Hohlraum die Fäkalfeuchtigkeit zusammen mit den Fäkalien einfangt, die Feuchtigkeit verdampft oder von dem Sensorelement weggezogen wird, wodurch der Schaltkreis geöffnet wird und die Steuereinrichtung einen anderen Hohlraum aktiviert, wenn der Sensor wieder Fäkalfeuchtigkeit detektiert.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Absorptionsmaterial, das beim Absorbieren einer Flüssigkeit aufquillt, als Sensor verwendet werden, der, wenn ein Schwellenwert der Quellung eingetreten ist, mechanisch ein Paar elektrische Kontakte schließt, um einen elektrischen Schaltkreis zu schließen. In dieser Ausführungsform kann der elektrische Schaltkreis in einer diskontinuierlichen Weise ein Betätigungselement aktivieren, um eine Reaktionsfunktion auf den Exkrementen, dem Träger, dem Artikel oder einem anderen Bestandteil oder Bestandteilen davon auszuführen. Zum Beispiel kann das Betäti gungselement ein Ventil öffnen, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, in einen anderen Abschnitt des Artikels zu fließen, die Flüssigkeit in einen anderen Abschnitt des Artikels zu pumpen, eine Geometrieänderung in einem elektrisch empfindlichen Gel auszulösen, um die Geometrie zu ändern und einen Hohlraum zu erzeugen, eine Hautpflegezusammensetzung, einen pH-Modifikator oder ein Deodorant freizusetzen, usw.
Ein Material, wie eine Faser, eine Folie, ein Vliesstoff oder eine andere Zellstruktur, kann ebenfalls von einem Material, das auf eine Verschmutzung, wie eine feste Verschmutzung (z.B. Exkremente, wie Fäkalien) oder einen Bestandteil der Verschmutzung reagiert, in einer gegebenen Konfiguration festgehalten werden. Wenn die feste Verschmutzung mit dem festhaltenden Material in Kontakt kommt, kann das festhaltende Material die Faser, die Folie, den Vliesstoff oder die andere Zellstruktur freigeben, um die Verschmutzung abseits von einem Objekt, wie einer Oberfläche (z.B. einem Fußboden oder einer anderen harten Oberfläche oder der Haut eines Benutzers oder Trägers), einzufangen oder zu isolieren. Eine elastische Sperrschicht kann zum Beispiel an zwei Haltepunkten von einem Hohlraum in einem Artikel weg festgehalten werden, und zwar durch ein Material, dass sich als Reaktion auf eine Verschmutzung (die die gleiche Verschmutzung, die isoliert wird, oder eine andere Verschmutzung, die damit verbunden ist, ist) auflöst, abschwächt usw. Wenn die feste Verschmutzung innerhalb des Hohlraums angeordnet worden ist und sich das festhaltende Material an einem oder beiden der Haltepunkte auflöst, kann sich die elastische Sperrschicht in einer diskontinuierlichen Weise zusammenziehen und den Hohlraum bedecken, um die feste Verschmutzung zu isolieren.
In einer anderen Ausführungsform kann das Reaktionssystem einen pH-Puffer umfassen, der in einem pH-empfindlichen Material eingebettet ist, das eine kontinuierliche Freisetzung des pH-Puffers bei kontinuierlicher Auflösung in Wasser mit erhöhtem pH „außerhalb des Ziel-pH" ermöglicht. Wenn die Feuchtigkeit mit einem Nicht-Ziel-pH-Wert mit dem pH-empfindlichen Material in Kontakt kommt, löst sich das Material in einer kontinuierlichen Weise auf und setzt eine Menge des pH-Puffers frei, der den pH-Wert der Feuchtigkeit in den Ziel-pH-Wert ändert, d.h. das Reaktionssystem wirkt auf dne Stimulus. Wenn steigende Feuchtigkeitsmengen mit einem Nicht-Ziel-pH-Wert mit dem pH-empfindlichen Material in Kontakt kommen, setzt das Material eine steigende Menge des pH-Puffers frei. Deshalb umfasst das Reaktionssystem ein kontinuierliches geschlossenes Reaktionssystem.
In noch einer anderen Ausführungsform können ein oder mehrere Enzyme oder Mikroorganismen von einem Sensor, wie einer enzymabbaubaren Folie oder Kapsel oder einem Biosensor, wie vorstehend beschrieben, detektiert werden, um ein separates Betätigungselement, z.B. ein elektrisch betriebenes Ventil, zu aktivieren, um einen Enzyminhibitor zum Behandeln der Haut freizusetzen. Beispielhafte Enzyminhibitoren sind in US-Patentanmeldung Eingangsnr. 09/041,266 mit dem Titel „Disposable Absorbent Article Having A Skin Care Composition Containing An Enzyme Inhibitor", eingereicht am 12. März 1998, offenbart. In einer anderen Ausführungsform wird ein vordefinierter Druck-Schwellenwert detektiert, der zum Reißen einer Kapsel oder „Blase" führt, wodurch die Freisetzung eines Hautpflegebehandlungsmittels oder einer Hautpflegezusammensetzung bewirkt wird.
Beispielhafte Hautpflegezusammensetzungen (oder Lotionen) sind in den US-Patenten Nr. 5,607,760 mit dem Titel „Disposable Absorbent Article Having A Lotioned Topsheet Containing An Emollient And A Polyol Polyester Immobilizing Agent", erteilt an Donald C. Roe am 4 März 1997; 5,609,587 mit dem Titel „Diaper Having A Lotioned Topsheet Comprising A Liquid Polyol Polyester Emollient And An Immobilizing Agent", erteilt an Donald C. Roe am 11. März 1997; 5,635,191 mit dem Titel „Diager Having A Lotioned Topsheet Containing A Polysiloxane Emollient", erteilt an Donald C. Roe et al. am 3. Juni 1997; und 5,643,588 mit dem Titel „Diager Having A Lotioned Topsheet", erteilt an Donald C. Roe et al. am 1 Juli 1997, sowie den US-Patentanmeldungen Eingangsnr. 08/926,532 und 08/926,533, jeweils eingereicht am 10. September 1997, offenbart.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden ebene Einwegsubstrate, wie, jedoch nicht beschränkt auf Zellstofftaschentücher, Handtücher oder Wischtücher aus nichtgewebten oder gewebten faserigen oder nichtfaserigen Materialien, bei denen Reaktionssysteme in oder auf dem Substrat angeordnet sind, bereitgestellt.
Zu faserigen Substraten gehören natürliche Fasern, synthetische Fasern oder Mischungen aus natürlichen und synthetischen Fasern. Geeignete Naturfasern schließen Cellulosefasern ein, wie Holzfaserstofffasern, Baumwolle, Hanf, Wolle und Rayon, sind aber nicht darauf beschränkt. Geeignete synthetische Fasern schließen Fasern ein, die üblicherweise in Textilien verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Polyester- und Polypropylenfasern.
Es können verschiedene Formverfahren verwendet werden, um ein geeignetes faseriges ebenes Substrat, als Alternative manchmal als Bahn bezeichnet, zu bilden. Zum Beispiel kann die Bahn durch Trockenformungsverfahren für Vliesstoffe, wie Luftlegen, oder als Alternative durch Nasslegen, wie auf einer Papierherstellungsmaschine, hergestellt werden. Andere Vliesherstellungsverfahren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Verfahren wie Schmelzblasen, Schmelzspinnen, Nadelfilzung und Wasserstrahlverfestigen, können ebenfalls verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann die trockene Faserbahn eine luftgelegte Vliesbahn sein, die eine Kombination aus Naturfasern, stapellangen synthetischen Fasern und einem Latexbindemittel ist. Die trockene Faserbahn kann zum Beispiel ungefähr 20-80 Gewichtsprozent Holzfaserstofffasern, 10-60 Gewichtsprozent stapellange Polyesterfasern und ungefähr 10-25 Gewichtsprozent Bindemittel sein.
Die trockene Faserbahn kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Flächengewicht zwischen ungefähr 40 und ungefähr 80 Gramm pro Quadratmeter aufweisen. Die Dichte der trockenen Bahn kann zum Beispiel weniger als ungefähr 0,12 Gramm pro Kubikzentimeter betragen. Die Dichte ist das Flächengewicht der trockenen Bahn, geteilt durch die Dicke der trockenen Bahn, gemessen in konsistenten Einheiten, und die Dicke der trockenen Bahn wird unter einem kreisförmigen Belastungsabdruck, der eine Fläche von ungefähr 2 Quadratzoll (1 Zoll = 25,4 mm) hat und der einen Grenzdruck von ungefähr 95 Gramm pro Quadratzoll (1 Zoll = 25,4 mm) bereitstellt, gemessen. In einer Ausführungsform kann die trockene Bahn eine flächenbezogene Masse von ungefähr 64 Gramm pro Quadratmeter, eine Dicke von ungefähr 0,06 cm und eine Dichte von ungefähr 0,11 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen.
In einer Ausführungsform kann die trockene Faserbahn mindestens 50 Gewichtsprozent Holzfaserstofffasern und mehr bevorzugt mindestens ungefähr 70 Gewichtsprozent Holzfaserstofffasern umfassen. Eine bestimmte luftgelegte Vliesbahn, die zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, umfasst zu ungefähr 73,5 Gewichtsprozent Cellulosefasern (Southern softwood Kraft mit einer durchschnittlichen Faserlänge von ungefähr 2,6 mm); zu ungefähr 10,5 Gewichtsprozent Polyesterfasern mit einem Denier von ungefähr 1,35 Gramm/9000 Meter Faserlänge und einer Stapellänge von ungefähr 0,85 Zoll (1 Zoll = 25,4 mm); und zu ungefähr 16 Gewichtsprozent eine Bindemittelzusammensetzung, die ein Styrol-Butadien-Copolymer umfasst. Die Bindemittelzusammensetzung kann mit einem Latexkleber, im Handel erhältlich als Rovene 5550 (49 Prozent Feststoffe, Styrolbutadien), erhältlich von Mallard Creek Polymers, Charlotte, N.C, USA, hergestellt werden.
Eine geeignete luftgelegte Vliesbahn zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung ist die luftgelegte Vliesbahn, die in Babytüchern der Marke PAMPERS BABY FRESH^TM, vermarktet von The Procter & Gamble Co. Cincinnati, Ohio, USA, verwendet werden.
Die folgenden Patente werden hiermit aufgrund ihrer Offenbarung bezüglich Bahnen genannt: US-Patent Nr. 3,862,472 , erteilt am 28. Jan. 1975; US-Patent Nr. 3,982,302 , erteilt am 28. Sept. 1976; US-Patent Nr. 4,004,323 , erteilt am 25. Jan. 1977; US-Patent Nr. 4,057,669 , erteilt am 8. Nov. 1977; US-Patent Nr. 4,097,965 , erteilt am 4. Juli 1978; US-Patent Nr. 4,176,427 , erteilt am 4. Dez. 1979; US-Patent Nr. 4,130,915 , erteilt am 26. Dez. 1978; US-Patent Nr. 4,135,024 , erteilt am 16. Jan. 1979; US-Patent Nr. 4,189,896 , erteilt am 26. Feb. 1980; US-Patent Nr. 4,207,367 , erteilt am 10. Juni 1980; US-Patent Nr. 4,296,161 , erteilt am 20. Okt. 1981; US-Patent Nr. 4,309,469 , erteilt am 25. Jan. 1982; US-Patent Nr. 4,682,942 , erteilt am 28. Juli 1987; und US-Patente Nr. 4,637,859 ; 5,223,096 ; 5,240,562 ; 5,556,509 ; und 5,580,423 .
Das ebene Substrat kann einlagig oder mehrlagig, mit einer oder mehreren Dichten und einem oder mehreren Flächengewichten sein. Substrate mit mehreren Dichten und Flächengewichten zum Beispiel sind offenbart.
Bahnen mit mehreren Dichten können durch in der Technik gut bekannte Verfahren hergestellt werden. Die folgenden Patente offenbaren geeignete Verfahren zum Herstellen von Bahnen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können: US-Patente Nr.: 4,529,480 , erteilt am 16. Juli 1985 an Trokhan; 4,637,859 , erteilt am 20. Jan. 1987 an Trokhan; 5,364,504 , erteilt am 15. Nov. 1994 an Smurkoski et al.; 5,529,664 , erteilt am 25. Juni 1996 an Trokhan et al.; 5,679,222 , erteilt am 21. Okt. 1997 an Rasch et al.; 5,714,041 , erteilt am 3. Feb. 1998 an Ayers et al.; 5,906,710 , erteilt am 25. Mai 1999 an Trokhan, alle gemeinschaftlich übertragen an The Procter & Gamble Co., Cincinnati, Ohio, USA.
Bahnen mit mehreren Flächengewichten und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in US-Patenten Nr. 5,503,715 , erteilt am 2. Apr. 1996 an Trokhan et al.; 5,614,061 , erteilt am 25. März 1997 an Phan et al.; 5,804,281 , erteilt am 8. Sept. 1998 an Phan et al.; und 5,900,122 , erteilt am 4. Mai 1999 an Huston, offenbart.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Substrat eine wasserstrahlverfestigte Bahn mit einer flächenbezogenen Masse von ungefähr 62 Gramm pro Quadratmeter umfassen, die ungefähr 50 Gewichtsprozent Kunstseidefasern und un gefähr 50 Gewichtsprozent Polyesterfasern, Polypropylenfasern oder eine Kombination davon umfasst. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann das Substrat einen Schichtstoff aus zwei äußeren wasserstrahlverfestigten Bahnen umfassen, wie Vliesbahnen aus Polyesterfasern mit einer flächenbezogenen Masse von ungefähr 30 Gramm pro Quadratmeter, die mit einer inneren begrenzenden Schicht verbunden sind, die die Form eines netzartigen Gitterstoffs aufweisen kann, der sich bei Erwärmung zusammenzieht, um eine Oberflächenstruktur in den Außenschichten bereitzustellen.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Artikels 20 der vorliegenden Erfindung, der ein ebenes Substrat 30 ist, das zur Reinigung und Entfernung von Verschmutzungen von einer Oberfläche geeignet ist, zum Beispiel ein Babytuch, das zum Abwischen von Fäkalien und Urin von der Haut eines Babys geeignet ist. Ein Papiertuch oder Zellstofftuch, das zum Abwischen von Verschüttungen oder Körper geeignet ist. Das Substrat 30 kann irgendein gewebtes oder nichtgewebtes Fasermaterial oder offenzelliger Schaumstoff sein. Vorzugsweise ist es ein Fasermaterial, wie ein cellusosisches oder synthetisches Polymermaterial, wie Polyethylen oder Polypropylen oder eine Kombination davon. Das ebene Substrat 30 hat eine Dicke 27, die abhängig von der beabsichtigten Verwendung und den Aufbaumaterialien variieren kann, jedoch generell zwischen ungefähr 0,05 cm und ungefähr 25 cm, genereller zwischen ungefähr 0,1 cm und ungefähr 5 cm ist. Das Substrat 30 kann jede beliebige Breite und Länge haben und kann auch eine kontinuierliche Rolle sein. Das Substrat 30 hat eine Oberseite 92, auf der die Verschmutzungsisolierungsvorrichtung 90 angeordnet ist. Die Einschließungsisolierungsvorrichtung 90 kann mit jedem in der Technik bekannten Verfahren, zum Beispiel durch Kleben, an dem Substrat 30 befestigt werden. Die Verschmutzungsisolierungsvorrichtung 90 kann in 2 und 3 und vorstehend ausführlich beschrieben sein. Die Einschließungsisolierungsvorrichtung kann alternativ durch eine Kompressionsvorrichtung, die Wirkstoff freisetzt, wie vorstehend beschrieben, oder durch ein anderes Betätigungselement, das innerhalb der vorliegenden Erfindung liegt, ersetzt werden.
1B zeigt einen Artikel, der 1B ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass anstelle einer einzigen großen Einschließungsisolierungsvorrichtung diese Ausführungsform ein Substrat 30 mit mehreren Kompressionsvorrichtungen 91, die wie vorstehend in 1A beschrieben sein können, zeigt.
Tücher, wie Babytücher, Hauttücher, Reinigungstücher für harte Oberflächen usw., sowie andere Substrate für die Einwegartikel der vorliegenden Erfindung, können mit Erweichungsmittel, Lotion, Tonikum, Desinfektionsmittel, Hygienisiermittel oder Reinigungsflüssigkeit oder einer anderen Flüssigkeit, die zum Auftragen auf ein zu behandelndes Objekt geeignet ist, vorbefeuchtet werden. Die Flüssigkeit kann Wasser oder hydrophile Flüssigkeiten (z.B. Ethanol) sowie lipophile Flüssigkeiten (Silikone, Kohlenwasserstoffe Öle usw.) sein.
Die Flüssigkeit kann zum Beispiel ein wasserlösliches Tensid auf Siliciumbasis sein. In einer Ausführungsform umfasst die Lotion ein anionisches siliciumbasiertes Sulfosuccinattensid. Zu geeigneten Gegenionen gehören jene, die von den Alkalimetallen (z.B. Natrium, Kalium); den Erdalkalimetallen (z.B. Magnesium, Calcium); Ammoniak und Alkanolaminen (z.B. Mono-, Di- und Triethanolaminen) abgeleitet sind.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Lotion bereitgestellt, umfassend Wasser und ein Siliciumcopolyolsulfosuccinat, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dinatriumdimethiconcopolyolsulfosuccinat und Diammoniumdimethiconcopolyolsulfosuccinat.
Die Lotion umfasst vorzugsweise zu weniger als ungefähr 1,00 Gewichtsprozent das silikonbasierte Sulfosuccinat. Insbesondere kann die Lotion zu weniger als ungefähr 0,20 Gewichtsprozent das silikonbasierte Sulfosuccinat umfassen, und eine Ausführungsform umfasst zu zwischen ungefähr 0,08 und ungefähr 0,10 Ge wichtsprozent das silikonbasierte Sulfosuccinat. Vorzugsweise umfasst die Lotion insgesamt zu nicht mehr als ungefähr 1,00 Gewichtsprozent Tensid-Feststoffe, einschließlich des silikonbasierten Sulfosuccinats.
Ein geeignetes Dinatriumdimethiconcopolyolsulfosuccinat ist im Handel erhältlich als Sulfosuccinattensid der Marke MACKANATE DC-30 und MACKANATE DC-50, erhältlich von der McIntyre Group, LTD, University Park, Illinois, USA. Ein geeignetes Diammoniumdimethiconcopolyolsulfosuccinat ist im Handel erhältlich als MACKANATE DC-30A von demselben Lieferanten. Auf US-Patent Nr. 4,849,127 , erteilt am 18. Juli 1989 an Maxon, wird aufgrund seiner Offenbarung bezüglich Dimethiconcopolyolsulfosuccinaten Bezug genommen.
Die zum Vorbefeuchten des Tuchs verwendete Flüssigkeit kann auch eines oder mehrere der Folgenden umfassen: eine wirksame Menge eines Konservierungsstoffes, eine wirksame Menge eines Feuchthaltemittels, eine wirksame Menge eines Erweichungsmittels; eine wirksame Menge eines Duftstoffes und eine wirksame Menge eines Duftstoff-Lösungsvermittlers.
Wie hierin verwendet, ist ein Erweichungsmittel ein Material, das die Haut weich macht, beruhigt, geschmeidig macht, überzieht, glatt macht oder befeuchtet. Der Begriff Erweichungsmittel umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, herkömmliche Lipidmaterialien (z.B. Fette, Wachse), polare Lipide (Lipide, die hydrophil modifiziert worden sind, um sie wasserlöslicher zu machen), Silikone, Aloe-Extrakte wie Aloe Vera, Kohlenwasserstoffe und andere Lösungsmittelmaterialien. Weichmacher, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, können eine Erdölbasis haben, vom Typ Fettsäureester sein, vom Typ Alkylethoxylat sein, Fettsäureesterethoxylate sein, vom Typ Fettalkohol sein, vom Typ Polysiloxan sein, Mucopolysaccharide oder Mischungen davon sein.
Befeuchtungsmittel sind hygroskopische Materialien, die dazu dienen, Wasser in die Hornhautschicht zu ziehen, um die Haut zu befeuchten. Das Wasser kann aus der Haut oder aus der Atmosphäre kommen. Beispiele für Befeuchtungsmittel schließen Glycerin, Propylenglycol und Phospholipide ein.
Duftkomponenten, wie Parfüme, schließen wasserunlösliche Öle ein, einschließlich von ätherischen Ölen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Duft-Solubilisierungsmittel sind Komponenten, die die Tendenz der wasserunlöslichen Duftkomponente, aus der Lotion auszufallen, reduzieren. Zu Beispielen für Duftstoff-Lösungsvermittler gehören Alkohole, wie Ethanol, Isopropanol, Benzylalkohol und Phenoxyethanol; Emulgator mit hohem HLB (HLB über 13), einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Polysorbat; und stark ethoxylierte Säuren und Alkohole.
Konservierungsmittel verhindern die Vermehrung von Mikroorganismen in der flüssigen Lotion und/oder in dem Substrat. Generell sind diese Konservierungsmittel hydrophobe oder hydrophile organische Moleküle. Geeignete Konservierungsmittel schließen Parabene ein, wie Methylparabene, Propylparabene und deren Kombinationen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die zum Vorbefeuchten des Tuches verwendete Flüssigkeit, oder das Tuch selbst, kann auch eine wirksame Menge eines Kerotolytikums umfassen, um die Funktion der Förderung der Heilung der Haut bereitzustellen. Ein besonders bevorzugtes Kerotolytikum ist Allantoin ((2,5-Dioxo-4-imidazolidinyl)harnstoff), eine heterocyclische organische Verbindung mit der Summenformel C₄H₆N₄O₃. Allantoin ist im Handel erhältlich von Tri-K Industries, Emerson, New Jersey, USA.
US-Patent Nr. 5,534,265 , erteilt am 9. Juli 1996; US-Patent Nr. 5,043,155 , erteilt am 27. August 1991; und US-Patent Nr. 5,648,083 , erteilt am 15. Juli 1997, offenbaren zusätzliche Bestandteile zum Gebrauch in einem vorbefeuchteten Tuch. US-Patent Nr. 4,904,524 , erteilt am 27. Februar 1990, Yoh, offenbart ein alternatives Babytuch, umfassend ein ebenes Substrat, getränkt mit einer wässrigen Lotion und einem hydrophoben funktionellen Bestandteil (z.B. Dimethicon), der in polymeren Kügelchen (z.B. Mikroschwämmen, Mikrokapsel) eingeschlossen ist, die nahe der Oberfläche des Substrats konzentriert sind.
Tücher können auch wie in den US-Patenten Nr. 4,300,981 (Carstens, erteilt am 17. Nov. 1981), 4,112,167 (Dake et al., erteilt am 5. September 1978), 4,481,243 (Allen, erteilt am 6. November 1984), 4,513,051 (Lavash, erteilt am 23. April 1985) und 5,840,403 (Trokhan et al., erteilt am 24. November 1998) beschrieben hergestellt werden.
Vorbefeuchtete Tücher können durch Benetzen des trockenen Substrats mit vorzugsweise mindestens 1 Gramm Vorbefeuchtungsflüssigkeit pro Gramm trockener Faserbahn hergestellt werden. Vorzugsweise wird das trockene Substrat mit mindestens ungefähr 2,0 Gramm und mehr bevorzugt mindestens ungefähr 2,5 Gramm Flüssigkeit pro Gramm der trockenen Faserbahn benetzt.
Eine große Vielfalt anderer Vorrichtungen und Substrate kann zusammen mit den Reaktionssystemen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Material, Form und Gestaltung hängen von der Art des Artikels und seiner beabsichtigten Verwendung ab. Beispielsweise gehören zu nicht einschränkenden Materialien, die verwendet werden können, Schwämme, geschlossenzellige Schaumstoffe, offenzellige Schaumstoffe, Latex, Gummi, Polymermaterialien (z.B. Kunststoffe, besonders biologisch abbaubare Kunststoffe), Holz und absorbierende Bahnen (die wahlweise Superabsorberpolymer-Geliermaterialien enthalten). Außerdem sollen die vorstehend beschriebenen Wirkstoffbestandteile zum Gebrauch zusammen mit dem Substrat eines Tuches, wie vorstehend beschrieben, nicht vom Gebrauch als der Wirkstoff eines Reaktionssystems ausgeschlossen werden, und derartiger Gebrauch soll in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.
Reinigungsvorrichtungen, wie Wischgeräte, Scheuergeräte, Schwämme und dergleichen, sind eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu diesen gehören sowohl Nassreinigungsvorrichtungen als auch Tro ckenreinigungsvorrichtungen, wobei Letztere für Reinigungsobjekte ohne Notwendigkeit nach wässrigen Reinigungsflüssigkeiten geeignet sind, oder wenn sie wässrige Reinigungsflüssigkeiten verwenden, werden relativ kleine Mengen verwendet.
In einer Ausführungsform ist in 12 ein Einweghandschuh 500 mit Oberfläche 508, Fingern 502, Daumen 504 und Handfläche 506 dargestellt. Die Oberfläche 508 kann aus einer Schicht aus einem Gewebe oder Vliesstoff aufgebaut sein, wie vorstehend im Hinblick auf das ebene Substrat beschrieben, besteht jedoch vorzugsweise aus Latex. Bei Fingern 502, Daumen 504 und Handfläche 506 sind auf der Seite der Handfläche 506 des Handschuhs Verschmutzungsisolierungsvorrichtungen angeordnet, wie die vorstehend beschriebene, 2 und 3, oder andere Reaktionssysteme (z.B. Kompression-Wirkstoffbestandteilfreisetzungsvorrichtungen, wie vorstehend beschrieben), allerdings geeignet bemessen, um richtig auf dem Handschuh 500 zu sitzen. Reaktionssystemvorrichtungen können auf dem Handschuh auch an jeder anderen gewünschten Stelle positioniert sein, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, der Handfläche und der Rückseite der Handfläche.
In 13 ist ein Einwegwischgerät 600 mit einem Reaktionssystem bereitgestellt, wobei das Wischgerät 600 einen länglichen Griff 604 und einen Wischgerätekopf 602, der mittels einer Schelle 606 mit einem Ende des länglichen Griffs 604 verbunden ist, umfasst. In dieser Ausführungsform ist der Wischgerätekopf eine Einwegausführung, und das Substrat des Wischgerätekopfes ist aus einem biologisch abbaubaren Material, wie einer Vliesstofffaserbahn, hergestellt. Die Schelle 606 hat Öffnungen 610 mit Gewinde, durch die Schrauben 608 nach oben durch den Wischgerätekopf 602 verlaufen, wodurch der Wischgerätekopf an der Schelle befestigt wird. Der längliche Griff 604 kann durch jedes geeignete Mittel, wie es in der Technik bekannt ist, wie durch Schrauben in der Schelle, Nägel, Klammern, Leim usw., mit der Schelle 606 verbunden sein Bezugnehmend auf
13B ist die untere Oberfläche 612 des Wischgerätekopfes 602 dargestellt, die der Teil des Wischgerätekopfes ist, der in der Regel bei normalem Gebrauch die zu behandelnde Oberfläche berührt. Die untere Oberfläche 612 weist Verschmutzungsisolierungsvorrichtungen 90 auf, wie in 2 und 3 offenbart. Schrauben 608 verlaufen von dem Wischgerätekopf 602 nach oben zu der Schelle 606, wo sie durch Öffnungen 610 mit Gewinde an Ort und Stelle gehalten werden. Vorzugsweise sind die Schrauben 608 in dem Wischgerätekopf 602 eingetieft, so dass sie die zu behandelnde Oberfläche nicht berühren.
14 zeigt noch ein anderes Einwegwischgerät. 14A ist 13A ähnlich, außer dass nun bezugnehmend auf 14B eine Einwegwischgerätekopfabdeckung 700 bereitgestellt ist, die auf den Wischgerätekopf 602 passt. Die Wischgerätekopfabdeckung 700 ist aus einem ebenen Substrat hergestellt, wie vorstehend beschrieben, jedoch in dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem polymeren geschlossenzelligen oder offenzelligen Schaumstoff, und hat ferner einen ersten Rand 708, einen zweiten Rand 710, eine äußere Fläche 712 mit daran befestigten Verschmutzungsisolierungsvorrichtungen 90, die zum Beispiel mit Leim befestigt sind. Die Wischgerätekopfabdeckung 700 umhüllt den Wischgerätekopf 602, wie in 14C dargestellt, wobei der erste Rand 708 den zweiten Rand 710 überlappt und von dem Hakenabschnitt von Klettverschlüssen 702, der sich in der Nähe des ersten Randes 708 auf der gegenüberliegenden Fläche des Substrats von der äußeren Fläche 712 befindet, und dem Schlaufenabschnitt von Klettverschlüssen 704, der sich in der Nähe des zweiten Randes 710 auf der äußeren Fläche 712 befindet, an Ort und Stelle gehalten wird. Grifföffnungen 706 erleichtern guten Sitz um den Griff 604.
Ebene Substrate, die zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, und besonders für Reinigungsvorrichtungen wie ein Trockenwischgerät, sind umfassender in den US-Patentanmeldungen Eingangsnr. 09/082,349 mit dem Titel „Novel Structures Useful As Clearing Sheets", eingereicht am 20. Mai 1998; und 09/082,396 mit dem Titel „Novel Three Dimensional Structures Useful As Clearing Sheets", eingereicht am 20. Mai 1998, beschrieben. Obwohl die vorstehend beschriebenen Flächengebilde bevorzugt sind, versteht es sich, dass andere zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung gleichermaßen geeignet sein können.

Claims

Einwegartikel (20), wobei der Artikel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Windeln, Papiertüchern, Handtüchern, Wischtüchern, Schwämmen, Mopps und Handschuhen, die zum Behandeln eines Objekts, wie eines Materials, eines Gerätes, oder einer Person, geeignet sind, wobei der Artikel ein Reaktionssystem zur Ausführung einer Reaktionsfunktion an dem zu behandelnden Objekt umfasst, wobei das Reaktionssystem Folgendes umfasst: (i) einen Sensor (60), der wirkend mit dem Artikel (20) verbunden ist, wobei der Sensor ausgebildet ist, um einen Stimulus zu detektieren, und (ii) ein Betätigungselement (70), das wirkend mit dem Sensor (60) verbunden ist, wobei das Betätigungselement ausgebildet ist, um eine Reaktionsfunktion auf den Stimulus hin auszuführen, wobei das Betätigungselement (70) eine von dem Sensor (60) unterschiedliche Komponente umfasst, (iii) eine Steuereinrichtung (80), wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um ein Signal von dem Sensor zu empfangen und es dem Betätigungselement zu erlauben, die Reaktionsfunktion auszuführen, wenn der Sensor den Stimulus detektiert.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionssystem ferner einen Rückführungskreis umfasst.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement die Reaktionsfunktion in einer kontinuierlichen Weise ausführt.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement die Reaktionsfunktion in einer diskontinuierlichen Weise ausführt.
Einwegartikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das diskontinuierliche Reaktionssystem ein stufenartiges Reaktionssystem umfasst.
Einwegartikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die diskontinuierliche Reaktionsfunktion so ausgeführt wird, dass das diskontinuierliche Reaktionssystem eine Ausgangsfunktion hat, die durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann:
wobei die Konstante k größer oder gleich einem Wert ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe: 2,0, 3,0, 5,0, 10,0 und 100, und wobei dR/dI am Wendepunkt die erste Ableitung der Ausgangsfunktion an diesem Punkt ist, wobei der Ausdruck ΔI_T die Änderung in dem Stimulus an dem Reaktionssystem zwischen dem ersten, I₁, und dem letzten, I₂, Punkt des Übergangsbereichs, d.h. I₂-I₂, ist, und wobei der Ausdruck Δ R_T die Änderung in der Reaktion der Ausgangsfunktion zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangsbereichs, d.h. R(I₂)-R(I₁), ist, wobei der Koeffizient k eine proportionale Konstante ist, die die relative Steilheit der Steigung der Ausgangsfunktion am Wendepunkt im Vergleich zur Steigung einer Linie zwischen dem ersten und dem letzten Punkt des Übergangsbereichs beschreibt.
Einwegartikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die diskontinuierliche Reaktionsfunktion so ausgeführt wird, dass das diskontinuierliche Reaktionssystem eine Ausgangsfunktion hat, die durch ein Steuerungssystem mit einer Übertragungsfunktion der folgenden Gleichung dargestellt werden kann: KG(s) = K/(Ts + 1)n', wobei der n-Wert größer als oder gleich einem Wert ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe von: 25, 50 und 100.
Einwegartikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine andere Komponente als der Sensor und das Betätigungselement ist.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführungskreis ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: einem Modulations-Rückführungskreis und einem Nichtmodulation-Rückführungskreis.
Einwegartikel nach Anspruch 1, der ferner einen zweiten Sensor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor ausgebildet ist, um einen zweiten Stimulus zu detektieren.
Einwegartikel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ausgebildet ist, um die Reaktionsfunktion auszuführen, wenn der Sensor den Stimulus detektiert oder der zweite Sensor den zweiten Stimulus detektiert.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsfunktion aus dem Umwandeln potentieller Energie in kinetische Energie, dem Abgeben eines Materials, dem Entfernen eines Materials und dem Isolieren eines Materials ausgewählt ist.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ausgebildet ist, um potentielle Energie umzuwandeln, um die Reaktionsfunktion auszuführen, wobei die potentielle Energie aus gespeicherter mechanischer Energie, mechanischer Kompressionsenergie, mechanischer Tor sionsenergie, gespeicherter chemischer Energie und gespeicherter elektrischer Energie ausgewählt ist.
Einwegartikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einen wirksamen Inhaltsstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus antimikrobiellen Mitteln, Pilzbefall verhütenden Mitteln, biologischen Wirkstoffen, physiologischen Wirkstoffen, chemischen Reaktionspartnern, pH-Puffern, pH-Modifikatoren, Reinigungsmitteln, Konditioniermitteln, Kosmetika, Medikamenten, Absorptionsmaterialien und Rheologiemodifizierungsmitteln, abgibt.
Einwegartikel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Inhaltsstoff ausgewählt ist aus einem oder mehreren der Gruppe, bestehend aus Enzyminhibitoren und Fäkalmodifikationsmitteln.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Isoliereinrichtung umfasst.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe aus einem elektrischen Sensor, einem mechanischen Sensor, einem chemischen Sensor, einem Biosensor.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ausgewählt ist aus der Gruppe aus: einer elektrischen Pumpe, einem elektrisch empfindlichen Gel und einem elektrisch aktivierten Ventil.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stimulus ausgewählt ist aus der Gruppe aus Wasser, pH, elektrischer Aktivität, einem Mikroorganismus und einem Enzym.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor proaktiv ist.
Einwegartikel nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung es dem Betätigungselement erlaubt, die Reaktionsfunktion auszuführen, wenn ein Schwellenwert des Stimulus erreicht worden ist.
Einwegartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einwegartikel ferner ein Substrat umfasst, wobei mindestens ein Teil des Reaktionssystems wirkend mit dem Substrat verbunden ist.
Einwegartikel nach Anspruch 22, wobei das Substrat ein ebenflächiges Substrat ist.
Einwegartikel nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionssystem auf dem Substrat angeordnet oder in dieses integriert ist.
Einwegartikel nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionssystem ein elastisches Material in einem vor der Betätigung komprimierten Zustand aufweist und bei der Betätigung eine dreidimensionale Struktur bildet.
Einwegartikel nach Anspruch 25, wobei die dreidimensionale Struktur zum Isolieren eines Materials geeignet ist.
Einwegartikel nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ferner ein Behandlungsmaterial zum Behandeln des Objektes umfasst, wobei das Behandlungsmaterial bei Betätigung des Reaktionssystems freigesetzt wird.
Einwegartikel nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ein Kompressionsmaterial und ein Behandlungsmaterial, das auf in dem Kompressionsmaterial angeordnet ist, umfasst, wobei bei Betätigung das Kompressionsmaterial das Behandlungsmaterial freisetzt.
Einwegartikel nach Anspruch 27, wobei das Reaktionssystem diskontinuierlich ist.