本實(shí)用新型屬于家庭監(jiān)護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種800/900MHz頻段的RFID標(biāo)簽，還涉及一種基于此RFID標(biāo)簽的高齡者失禁的RFID監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

RFID(Radio Frequency Identification)，即射頻識(shí)別技術(shù)。RFID技術(shù)是一種近距離的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其原理是利用射頻信號(hào)或者電磁場(chǎng)耦合的能量傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別。RFID技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)，存儲(chǔ)信息量大，可重復(fù)使用以及體積小且形式多樣化等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、物流管理、門(mén)禁管理、自動(dòng)控制等領(lǐng)域中。

而RFID天線接收系統(tǒng)發(fā)射過(guò)來(lái)的射頻信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為射頻導(dǎo)波能量，并給RFID芯片供電，當(dāng)芯片電量足夠時(shí)，芯片被激活，并根據(jù)系統(tǒng)的詢問(wèn)指令完成相應(yīng)動(dòng)作，最后芯片上存儲(chǔ)的信息通過(guò)反向散射調(diào)制的方法反饋給系統(tǒng)。而天線能否正常工作，取決于天線的阻抗匹配是否良好。

介電常數(shù)ε是介質(zhì)的本質(zhì)特性參數(shù)，當(dāng)介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而消弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)與介質(zhì)中電場(chǎng)的比值即為相對(duì)介電常數(shù)ε_r。由于介電常數(shù)的變化，天線的阻抗匹配也會(huì)隨之變化，進(jìn)而影響天線的輻射表現(xiàn)。

考慮到我國(guó)人口老齡化日益嚴(yán)重，相關(guān)醫(yī)護(hù)人員的工作繁雜，人數(shù)有限，帶來(lái)醫(yī)療服務(wù)設(shè)施資源不足、醫(yī)護(hù)人員供應(yīng)緊張等問(wèn)題。在老年人看護(hù)中，經(jīng)常面臨的一種問(wèn)題是，高齡者大小便失禁，而看護(hù)人員不能實(shí)時(shí)知曉，從而帶來(lái)高齡者生活質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題。所以一種針對(duì)高齡者此類問(wèn)題的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)急待開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

基于上述原理，利用物質(zhì)材料的介電常數(shù)在不同條件下(干燥，潮濕等)的變化帶來(lái)的天線匹配變化，設(shè)計(jì)了一套基于RFID天線的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種RFID標(biāo)簽及基于RFID標(biāo)簽的高齡者失禁監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，以能夠?qū)Ω啐g使用者進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，并且當(dāng)使用者出現(xiàn)失禁情況時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種RFID標(biāo)簽，其特征是，包括作為介質(zhì)基板的尿不濕，在尿不濕內(nèi)水平設(shè)置有標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽天線，標(biāo)簽天線為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括位于中間的小環(huán)單元和兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置的彎折單元，小環(huán)單元為矩形，標(biāo)簽芯片位于小環(huán)單元的底邊中心處，彎折單元于小環(huán)單元同一平面內(nèi)彎折，其一端垂直連接小環(huán)單元的側(cè)邊，另一端向外側(cè)彎折延伸。

進(jìn)一步的，彎折偶極子天線的彎折次數(shù)為3次，彎折部為90°。

進(jìn)一步的，標(biāo)簽天線的尺寸為39mm×12mm。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型還提供了一種基于上述RFID標(biāo)簽的高齡者失禁監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括監(jiān)控終端和對(duì)應(yīng)各使用者的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)通信模塊與監(jiān)控終端連接通信；

監(jiān)控終端包括主控計(jì)算機(jī)和用于顯示各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的顯示模塊；

各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)包括與使用者人體接觸的RFID標(biāo)簽，以及可讀寫(xiě)RFID標(biāo)簽的RFID讀寫(xiě)器，RFID標(biāo)簽采用上述的RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中攜有相應(yīng)使用者身份數(shù)據(jù)，RFID讀寫(xiě)器采集RFID標(biāo)簽中使用者身份數(shù)據(jù)；

RFID讀寫(xiě)器通過(guò)通信模塊與主控計(jì)算機(jī)連接通信，進(jìn)而將使用者身份數(shù)據(jù)上傳至主控計(jì)算機(jī)中。

RFID標(biāo)簽內(nèi)記錄了相應(yīng)使用者的身份信息數(shù)據(jù)，在應(yīng)用時(shí)，若高齡使用者沒(méi)有失禁，尿不濕是干燥的，干燥尿不濕的相對(duì)介電常數(shù)為1.3，導(dǎo)電率為0.01S/m，此時(shí)RFID標(biāo)簽內(nèi)的標(biāo)簽天線可以正常工作，RFID讀寫(xiě)器定時(shí)采集RFID標(biāo)簽內(nèi)的使用者身份數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控終端，若使用者有失禁的情況下，尿不濕是潮濕的，潮濕下尿不濕的相對(duì)介電常數(shù)為80，導(dǎo)電率為1.54S/m，此時(shí)RFID標(biāo)簽內(nèi)的天線無(wú)法正常工作，RFID讀寫(xiě)器無(wú)法采集RFID標(biāo)簽內(nèi)的內(nèi)容，那么監(jiān)控終端長(zhǎng)久未接到來(lái)自RFID標(biāo)簽反向的反饋信息會(huì)判定使用者已經(jīng)失禁，即可立即通知醫(yī)護(hù)人員，從而及時(shí)采取相應(yīng)措施。

進(jìn)一步的，通信模塊采用串口或無(wú)線通信方式，其中無(wú)線通信方式包括GPRS、WIFI或Zigbee通信方式。

進(jìn)一步的，監(jiān)控終端還包括報(bào)警模塊，報(bào)警模塊的輸入端連接主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)控制報(bào)警模塊輸出報(bào)警信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是：本實(shí)用新型利用尿不濕的介電常數(shù)在干燥或潮濕不同條件下的變化帶來(lái)的天線匹配變化，設(shè)計(jì)了在干燥情況下可正常工作，在潮濕情況下無(wú)法工作的RFID標(biāo)簽。小環(huán)單元呈現(xiàn)感性特性，與標(biāo)簽芯片形成共軛匹配，達(dá)到更優(yōu)的能量傳輸結(jié)果。對(duì)稱的彎折單元有良好的方向特性，在特定平面可實(shí)現(xiàn)近似全向輻射，同時(shí)彎折形式使得標(biāo)簽小型化且更加易于加工實(shí)現(xiàn)。監(jiān)護(hù)系統(tǒng)利用RFID標(biāo)簽采集使用者的身份數(shù)據(jù)，根據(jù)是否采集到數(shù)據(jù)來(lái)判斷使用者是否失禁，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)須直接接觸、無(wú)須人工干預(yù)即可完成監(jiān)護(hù)，操作方便快捷。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、方案易實(shí)現(xiàn)，具有很高實(shí)用價(jià)值，便于推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型RFID標(biāo)簽內(nèi)標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型RFID標(biāo)簽在尿不濕干燥時(shí)天線的S參數(shù)。

圖4是本實(shí)用新型RFID標(biāo)簽在尿不濕潮濕時(shí)天線的S參數(shù)。

圖5是天線在0.84GHz時(shí)xoz方向圖。

圖6是天線在0.84GHz時(shí)yoz方向圖。

圖7是天線在0.92GHz時(shí)xoz方向圖。

圖8是天線在0.92GHz時(shí)yoz方向圖。

圖9是本實(shí)用新型監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、尿不濕；2、標(biāo)簽芯片；3、小環(huán)單元；4、彎折單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的一種RFID標(biāo)簽，包括作為介質(zhì)基板的尿不濕1，在尿不濕1內(nèi)水平設(shè)置有標(biāo)簽芯片2和標(biāo)簽天線，標(biāo)簽天線為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括位于中間的小環(huán)單元3和兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置的彎折單元4，小環(huán)單元3為矩形，標(biāo)簽芯片2位于小環(huán)單元3的底邊中心處，彎折單元4于小環(huán)單元同一平面內(nèi)彎折，其一端垂直連接小環(huán)單元3的側(cè)邊，另一端向外側(cè)彎折延伸。

現(xiàn)有技術(shù)中，在面對(duì)高齡者失禁的突發(fā)情況，通常采用尿不濕來(lái)預(yù)防。本申請(qǐng)中介質(zhì)基板采用適用于本應(yīng)用場(chǎng)景的尿不濕為基板，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得，干燥的尿不濕的相對(duì)介電常數(shù)為1.3，導(dǎo)電率為0.01S/m；潮濕的尿不濕(高齡者排泄混合物)的相對(duì)介電常數(shù)為80，導(dǎo)電率為1.54S/m，損耗正切為0.125，人體組織相對(duì)介電常數(shù)為36.6，導(dǎo)電率為0.64S/m。本申請(qǐng)中，尿不濕可以選用現(xiàn)有技術(shù)中任一品牌以及各種大小，不影響其在干燥或潮濕情況下的相對(duì)介電常數(shù)屬性。標(biāo)簽芯片2采用現(xiàn)有技術(shù)中Impinj Monza4芯片，是Impinj公司生產(chǎn)的UHF頻段RFID芯片，具有高性能的靈敏度與抗干擾性，全方位的天線支持。該芯片在915MHz工作阻抗為11-j143ohm(Ω)，為了與芯片的進(jìn)行匹配，標(biāo)簽天線的輸入阻抗為11+j143ohm。標(biāo)簽天線為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖2，中間的小環(huán)單元3為矩形結(jié)構(gòu)，標(biāo)簽芯片2位于中間矩形環(huán)的底邊中心，中心處同時(shí)作為標(biāo)簽天線的饋電端口，其大小為1mm×1mm。小環(huán)單元呈現(xiàn)感性特性(現(xiàn)有技術(shù)中RFID芯片的阻抗多為容性特性)，與標(biāo)簽芯片形成共軛匹配，，進(jìn)而達(dá)到更優(yōu)的能量傳輸效果。兩側(cè)對(duì)稱的彎折單元4，彎折次數(shù)為3，彎折角度為90°，因此標(biāo)簽天線為左右兩側(cè)完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。小環(huán)單元3和彎折單元4的材質(zhì)為銅，寬度為1mm，標(biāo)簽天線的各部分具體尺寸如下表1所示，小環(huán)單元3的長(zhǎng)度為13mm(L1)，寬度為8mm(W1)，彎折單元總共有十節(jié)段，以右側(cè)的彎折單元為例，從左向右每節(jié)段的長(zhǎng)度依次為2mm(L3)、2mm(W2)、2mm(L4)、11mm(W3)、3mm(L5)、11mm(W3)、1mm、11mm(W3)、6mm(L6)、11mm(W3)?？芍瑥澱鄣拈g距前面兩次相等均為1mm，最后一個(gè)彎折間距最大，是前面的4倍，彎折的高度前面一個(gè)為4mm，后面兩個(gè)高度相等均為11mm。對(duì)稱的彎折單元有良好的方向特性，在特定平面可實(shí)現(xiàn)近似全向輻射，同時(shí)彎折形式使得標(biāo)簽小型化且更加易于加工實(shí)現(xiàn)。整個(gè)標(biāo)簽天線的尺寸僅為39mm×12mm，尺寸較小，完全可內(nèi)置于供高齡使用者使用的尿不濕里。

表1天線的具體尺寸(單位：mm)

為了測(cè)試此RFID標(biāo)簽中天線的性能，進(jìn)行如下測(cè)試，如圖3和圖4所示為尿不濕干燥及潮濕時(shí)回波損耗曲線圖，從圖中可以看出，尿不濕干燥時(shí)(非失禁時(shí))天線的頻帶范圍在0.8GHz-1GHz。在該寬帶內(nèi)，天線具有良好的阻抗匹配和輻射特性，可以滿足我國(guó)制定的800/900MHz頻段RFID技術(shù)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，即可以覆蓋840-845MHz和920-925MHz，實(shí)現(xiàn)雙頻設(shè)計(jì)的要求。

如圖5、圖7分別是天線的0.84GHz、0.92GHz處xoz(phi＝0度)方向圖，天線在Eθ、Eφ方向表現(xiàn)出非常好的特性，由此可以體現(xiàn)出天線具有類似于偶極子天線良好的全向輻射性能。

如圖6、圖8分別是天線的0.84GHz、0.92GHz處yoz(phi＝90度)方向圖，天線在Eθ、Eφ方向表現(xiàn)出非常好的特性，由此可以體現(xiàn)出天線具有類似于偶極子天線的輻射性能。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型的一種基于上述RFID標(biāo)簽的高齡者失禁監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括監(jiān)控終端和對(duì)應(yīng)各使用者的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)通信模塊與監(jiān)控終端連接通信；

監(jiān)控終端包括主控計(jì)算機(jī)和用于顯示各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的顯示模塊；

各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)包括與使用者人體接觸的RFID標(biāo)簽，以及可讀寫(xiě)RFID標(biāo)簽的RFID讀寫(xiě)器，RFID標(biāo)簽采用上述的RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中攜有相應(yīng)使用者身份數(shù)據(jù)，RFID讀寫(xiě)器采集RFID標(biāo)簽中使用者身份數(shù)據(jù)；

RFID讀寫(xiě)器通過(guò)通信模塊與主控計(jì)算機(jī)連接通信，進(jìn)而將使用者身份數(shù)據(jù)上傳至主控計(jì)算機(jī)中。

監(jiān)控終端可采用現(xiàn)有技術(shù)中的PC機(jī)，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的單片機(jī)，顯示模塊可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的LCD顯示屏，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的觸摸屏，RFID讀寫(xiě)器與監(jiān)控終端可置于床下或遠(yuǎn)離高齡使用者的位置。RFID電子標(biāo)簽記錄了相應(yīng)使用者的身份信息數(shù)據(jù)，RFID讀寫(xiě)器向RFID標(biāo)簽發(fā)送查詢指令，RFID標(biāo)簽正常工作時(shí)能夠響應(yīng)此指令，反饋回?cái)?shù)據(jù)至RFID讀寫(xiě)器，其過(guò)程參見(jiàn)現(xiàn)有技術(shù)。本系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，若高齡使用者沒(méi)有失禁，尿不濕是干燥的，干燥尿不濕的相對(duì)介電常數(shù)為1.3，導(dǎo)電率為0.01S/m，此時(shí)RFID標(biāo)簽內(nèi)的標(biāo)簽天線可以正常工作，RFID讀寫(xiě)器定時(shí)采集RFID標(biāo)簽內(nèi)的使用者身份數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控終端，若使用者有失禁的情況下，尿不濕是潮濕的，潮濕下尿不濕的相對(duì)介電常數(shù)為80，導(dǎo)電率為1.54S/m，此時(shí)RFID標(biāo)簽內(nèi)的天線無(wú)法正常工作，RFID讀寫(xiě)器無(wú)法采集RFID標(biāo)簽內(nèi)的內(nèi)容，那么監(jiān)控終端長(zhǎng)久未接到來(lái)自RFID標(biāo)簽反向的反饋信息會(huì)判定使用者已經(jīng)失禁，即可立即通知醫(yī)護(hù)人員，從而及時(shí)采取相應(yīng)措施。

進(jìn)一步的，通信模塊采用串口或無(wú)線通信方式，其中無(wú)線通信方式包括GPRS、WIFI或Zigbee通信方式。通信方式可以現(xiàn)有技術(shù)中的串口通信，例如RS232或RS485，有線傳輸能夠保證數(shù)據(jù)的安全性和傳輸?shù)姆€(wěn)定性。也可以采用無(wú)線通信方式，例如GPRS、WIFI或Zigbee通信，無(wú)線傳遞的方式擺脫了傳統(tǒng)有線布局的繁瑣。

進(jìn)一步的，監(jiān)控終端還包括報(bào)警模塊，報(bào)警模塊的輸入端連接主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)控制報(bào)警模塊輸出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警模塊可采用現(xiàn)有的聲光報(bào)警模塊，當(dāng)有使用者出現(xiàn)失禁情況時(shí)，監(jiān)控終端主控計(jì)算機(jī)收到相關(guān)情況，即可控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警，以警示醫(yī)護(hù)人員。報(bào)警模塊也可以采用現(xiàn)有計(jì)數(shù)中語(yǔ)音播報(bào)報(bào)警。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。