柔性傳感器貼片及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性傳感器貼片，其包括具有外表面和內(nèi)表面及周邊的柔性基座、設(shè)置在外表面的至少一部分上的粘合劑層、沿周邊的至少絕大部分固定到柔性基座的柔性多孔覆蓋物。柔性多孔覆蓋物和柔性基座共同地包封傳感器的至少絕大部分。傳感器包括電容傳感器元件。電容傳感器元件包括第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極，以及設(shè)置在第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間的介電微孔材料。本公開還公開了使用柔性傳感器貼片的方法。
【專利說明】
柔性傳感器貼片及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開廣義地涉及蒸汽傳感器及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在多個(gè)研究領(lǐng)域中，監(jiān)測蒸汽的存在及其在空氣中的濃度。已經(jīng)開發(fā)出多種用于 檢測蒸汽(例如，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC))的方法，所述方法包括(例如)光化電離法、氣相 色譜法、重量分析技術(shù)、光譜技術(shù)(例如，質(zhì)譜法、紅外光譜法或熒光光譜法)和吸收感測技 術(shù)。
[0003] 在電容傳感器中，兩個(gè)導(dǎo)電電極(通常平行或交叉)的電容隨著兩個(gè)電極之間的材 料的介電常數(shù)的改變（由于環(huán)境分析物蒸汽的存在)而變化。
[0004] 常規(guī)電容傳感器通常為復(fù)雜的機(jī)械器件，其中傳感器被設(shè)置在剛性外殼內(nèi)。然而， 此類器件可能制造昂貴，并且可能不是非常適用于其中此類器件需要被安裝到不平和/或 彎曲表面的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個(gè)方面，本公開提供一種柔性傳感器貼片，該柔性傳感器貼片包括：
[0006] 具有外表面和內(nèi)表面及周邊的柔性基座；
[0007] 設(shè)置在外表面的至少一部分上的粘合劑層；
[0008] 包括電容傳感器元件的傳感器，所述電容傳感器元件包括：
[0009] 第一導(dǎo)電電極；
[0010] 第二導(dǎo)電電極；以及
[0011] 設(shè)置在第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間的介電微孔材料；
[0012] 以及
[0013] 沿周邊的至少絕大部分固定到柔性基座的柔性多孔覆蓋物，其中柔性多孔覆蓋物 和柔性基座共同地包封傳感器的至少絕大部分。
[0014] 在另一方面，本公開提供了監(jiān)測鄰近基底的有機(jī)蒸汽濃度的方法，該方法包括：
[0015] 提供根據(jù)本公開的柔性傳感器貼片；
[0016] 將粘合劑層以粘接方式粘結(jié)到基底；
[0017] 在第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間形成電壓差；以及
[0018] 獲得傳感器的電容相關(guān)的特性。
[0019] 有利地，根據(jù)本公開的傳感器可廉價(jià)地制造，使得它們適用作一次性傳感器。由于 它們的柔韌性，它們適于安裝在彎曲和/或不平的表面上，包括例如管和動(dòng)物皮膚。在一種 用途中，在施用外科薄膜之前，柔性傳感器貼片可附著到手術(shù)前患者以監(jiān)測在手術(shù)部位的 來自消毒過程的醇?xì)堄?。確保醇濃度充分地低可幫助保證在外科手術(shù)期間外科薄膜上的粘 合劑將牢固地附著到患者皮膚。
[0020] 在考慮【具體實(shí)施方式】以及所附權(quán)利要求書之后，將進(jìn)一步理解本公開的特征和優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖IA為根據(jù)本公開的示例性柔性傳感器貼片100的示意性透視圖。
[0022] 圖IB為沿線1B-1B截取的圖IA所示的柔性傳感器貼片100的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。 [0023]圖2A為示例性傳感器200的示意性平面圖。
[0024]圖2B為沿線2B-2B截取的示例性傳感器200的示意性剖視圖。
[0025]圖3為示例性電容傳感器元件390的示意性透視圖。
[0026]圖4為示例性電容傳感器元件490的示意性透視圖。
[0027]圖5為根據(jù)本公開的示例性柔性傳感器貼片500的示意性透視圖。
[0028] 圖6為根據(jù)本公開的示例性柔性傳感器貼片600的示意性透視圖。
[0029] 在說明書和附圖中重復(fù)使用的參考符號旨在表示本公開相同或類似的特征或元 件。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出落入本公開原理的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)的許多其它修 改形式和實(shí)施方案。附圖可能未按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 現(xiàn)在參見圖IA和圖IB，示例性柔性傳感器貼片100包括:具有外表面132和內(nèi)表面 134及周邊138的柔性基座130;設(shè)置在外表面134的至少一部分上的粘合劑層120;傳感器 110;以及沿周邊138的至少絕大部分固定到柔性基座130的柔性多孔覆蓋物150。粘合劑層 120被設(shè)置在任選的剝離層195上。柔性多孔覆蓋物150和柔性基座130共同地完全包封傳感 器110。傳感器110包括電容傳感器元件190和通過導(dǎo)線162、導(dǎo)線164與電容傳感器元件190 串聯(lián)電耦合的射頻轉(zhuǎn)發(fā)器180。射頻轉(zhuǎn)發(fā)器180和電容傳感器元件190被支撐在任選的介電 傳感器基座140上。
[0031] 圖2A和圖2B示出示例性傳感器200,其可取代傳感器110用于圖IA和圖IB所示的柔 性傳感器貼片100構(gòu)造中?，F(xiàn)在參見圖2A和圖2B，傳感器200包括射頻轉(zhuǎn)發(fā)器280和直接在柔 性基座130上形成的電容傳感器元件290。介電微孔材料213被設(shè)置在第一導(dǎo)電電極212與第 二導(dǎo)電電極214之間。
[0032] 射頻轉(zhuǎn)發(fā)器及其制造方法為人們所熟知；例如，在射頻識別(RFID)中并且廣泛地 購自商業(yè)來源。示例性可用RF轉(zhuǎn)發(fā)器包括平面環(huán)形天線和繞線線圈。
[0033] 可用的粘合劑層可包含任何粘合劑材料，諸如，例如，壓敏粘合劑(PSA)、熱熔融粘 合劑或熱固性粘合劑。優(yōu)選地，粘合劑包含壓敏粘合劑、基本上由壓敏粘合劑組成，或甚至 由壓敏粘合劑組成。對于其中粘合劑層將接觸人類皮膚的應(yīng)用(例如，監(jiān)測手術(shù)前部位的醇 濃度），粘合劑層應(yīng)適用于直接患者(例如，人類或動(dòng)物)皮膚接觸。可使用任何PSA，但對于 皮膚接觸應(yīng)用，粘合劑具有被稱為"低變應(yīng)原"壓敏粘合劑的類別。一些可用的粘合劑的示 例包括在美國專利號1^ 24,906(1]14(*)中所描述的丙烯酸酯共聚物，特別是97:3丙烯酸 異辛酯:丙烯酰胺共聚物。同樣可用的為70:15:15丙烯酸異辛酯:環(huán)氧乙烷丙烯酸酯：丙烯 酸三元共聚物，如美國專利號4，737，410(Kantner等人）中所描述。其它可用的粘合劑描述 于美國專利號3,389,827(Abere等人）；美國專利號4，112,213(1 &1(1111&11);美國專利號4， 310,509(86作11111(1等人） ；和4,323,557(1?〇88〇等人）；美國專利號5,614,310(06183(1〇等 人）；美國專利號5,849,325(Heinecke等人）；以及英國專利號1280631(Seymour)和歐洲專 利號35399 BI (Peck)和51935 BI (Heinecke)。
[0034]粘合劑層可通過層合到剝離襯件而受保護(hù)，所述剝離襯件設(shè)置在與柔性基座相對 的粘合劑層上。剝離襯件通常包括任選地在其上具有低粘附性(相對于粘合劑層)涂層的背 襯。示例性剝離襯件包括任選地在其上具有低能量涂層(硅氧烷的含氟聚合物)的硅化紙材 和聚合物膜(例如，聚乙烯和/或聚丙烯）。一種可用剝離襯件可優(yōu)選地作為聚乙烯N-十八烷 基氨基甲酸酯的溶液、和硅氧烷樹脂的共混物涂覆在背襯上，如例如美國專利號5，531，855 (Heinecke等人）中所描述。
[0035]柔性多孔覆蓋物首先為柔性的和多孔的。如本文所用，術(shù)語"柔性"意指能夠被彎 曲，優(yōu)選容易地被彎曲，重復(fù)地被彎曲而無損傷或損壞。如本文所用，關(guān)于物品或材料的術(shù) 語"多孔"意指具有足夠的孔隙率從而有機(jī)蒸汽可以以氣態(tài)擴(kuò)散通過該物品或材料。
[0036]孔隙率可通過一個(gè)或多個(gè)穿孔和/或通過多孔覆蓋物對分析物蒸汽(例如乙醇蒸 汽)的先天滲透性來實(shí)現(xiàn)。任何合適的材料可用于柔性多孔覆蓋物。示例包括柔性多孔聚合 物膜(例如，透明、半可滲透和事實(shí)上非粘附軟尼龍材料，以商品名"TEGADERM"購自明尼蘇 達(dá)州圣保羅的3M公司（3M Company，St.Paul ,Minnesota))、紙材和柔性多孔織物。可用的織 物包括織造或針織織物和非織造織物(例如，氣流成網(wǎng)織物、熔噴織物、濕法成網(wǎng)織物、水刺 織物和/或熔融紡絲織物）。示例非織造織物包括聚烯烴纖維，諸如，例如，聚乙烯和/或聚丙 烯纖維、聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚氨酯纖維、丙烯酸類纖維以及它們的組合。
[0037]柔性基座可包含為柔性的并且能夠支撐粘合劑層且粘結(jié)到柔性多孔覆蓋物的任 何材料。在某些實(shí)施方案中，柔性基座為介電的，但這不是要求。用于柔性基座的合適材料 的示例包括聚合物膜、織物（例如，織造織物、針織織物或非織造織物）、紙材以及它們的組 合，所述聚合膜包含聚乙烯、聚丙烯、聚縮醛、工程塑料(例如聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇 酯(PET)、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮(PEK))以及它們的組合。優(yōu)選地， 柔性基座為介電的，但這不是要求。
[0038] 再次參見圖1，與電容傳感器元件190串聯(lián)電耦合的射頻轉(zhuǎn)發(fā)器180使傳感器能夠 使用射頻詢問技術(shù)來讀取，其中變化的信號取決于傳感器元件的電容，因?yàn)殡娙萦捎诜治?物蒸汽的吸附/吸收而改變。
[0039] 電容傳感器元件包括第一導(dǎo)電電極、第二導(dǎo)電電極以及設(shè)置在(在一些實(shí)施方案 中，夾置在)第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間的介電微孔材料。
[0040] 介電微孔材料為介電的且微孔的。在上下文中，術(shù)語"微孔的"和"微孔性"意指材 料具有大量內(nèi)部互連的孔內(nèi)容積，并且平均孔尺寸（用例如吸附等溫線方法表征）小于約 100納米(nm)，通常小于約10nm。此類微孔性使得有機(jī)分析物的分子(如果存在)將能夠滲透 材料的內(nèi)部孔內(nèi)容積，并且吸收駐留在內(nèi)部孔中。內(nèi)部孔中的此類分析物的存在可改變材 料的介電特性，由此使得可觀測到介電常數(shù)(或任何其它合適的電特性)的改變。
[0041 ]在一些實(shí)施方案中，微孔材料包含所謂的固有微孔聚合物(PIM) <^頂為由于聚合 物鏈的無效充填而具有納米級孔的聚合物材料。例如，在《化學(xué)通訊》，2004年，第2期，第 230-231 頁（Chemical Communications，2004, (2)，ρρ·23〇-231)中，Budd等人報(bào)告了一系列 固有微孔材料，所述固有微孔材料含有位于剛性和/或扭曲的單體構(gòu)造嵌段之間的二苯并 二噁烷鍵。這一聚合物家族中的代表性成員包括根據(jù)方案1(下文）由如表1所示的組分A(例 如A1、A2或A3)與組分B(例如B1、B2或B3)縮合所生成的那些聚合物。
[0042]方案 1
[0046]另外的合適的組分A和B以及所得的固有微孔聚合物在本領(lǐng)域中是已知的，例如， 如以下文獻(xiàn)和專利中所報(bào)告的：Budd等人，《材料化學(xué)雜志》，2005年，第15卷，第1977-1986 頁（Budd et al.in Journal of Materials Chemistry，2005，Vol.l5，pp.l977_1986); McKeown等人，《歐洲化學(xué)雜志》，2005年，第11卷，第2610-2620頁（McKeown et al · in Chemistry，A European Journal，2005，V〇1 · 11，ρρ·2610-2620) ;Ghanem等人，《高分子》， 2008年，第41卷，第1640-1646頁（Ghanem et al.in Macromolecules，2008，vol.41， ρρ· 1640-1646) ;Ghanem等人，《先進(jìn)材料》，2008年，第20卷，第2766-2771 頁（Ghanem et al · in Advanced Materials，2008，vo 1 · 20，pp · 2766-2771); Carta等人，《有機(jī)化學(xué)通訊》， 2008年，第 10卷，第 13期，第2641-2643頁（Carta et al.in Organic Letters，2008，vol.l0 (13)，pp. 2641-2643) ;PCT公布專利申請WO 2005/012397 A2(McKeown等人）；以及美國專利 申請公布號2006/0246273 (McKeown等人）。此類聚合物可例如通過逐步生長聚合法合成，其 中在堿性條件下使諸如Al (5，5 '，6，6 ' -四羥基-3，3，3 ' 3 ' -四甲基-1，Γ -螺雙茚）的雙兒茶 酚與諸如Bl(四氟對苯二腈）的氟化芳烴反應(yīng)。由于所得聚合物主鏈的剛性和扭曲的本性， 這些聚合物在固態(tài)時(shí)無法緊密充填，因而具有至少10%的自由體積，并且為固有微孔的。 [0047] P頂可與其它材料共混。例如，P頂可與本身不是吸收性介電材料的材料共混。盡管 不會增強(qiáng)分析物響應(yīng)度，但此類材料可出于其它原因而使用。例如，此類材料可允許形成具 有優(yōu)異的機(jī)械性能等的含P頂層。在一個(gè)實(shí)施方案中，PIM可與其它材料一起溶解于共同溶 劑中以形成均勻的溶液，可澆鑄該溶液以形成包含PIM和一種或多種其它聚合物兩者的吸 收性介電共混物層。PIM也可與為吸收性介電材料的材料(例如，沸石、活性炭、硅膠、超高交 聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)等)共混。此類材料可包含懸浮在含有P頂材料的溶液中的不溶解的材料。涂 覆并干燥此類溶液/懸浮液，可提供包含PM材料和附加的吸收性介電材料兩者的復(fù)合吸收 性介電層。
[0048] PIM通常能夠溶于有機(jī)溶劑諸如，例如四氫呋喃，并且因此可由溶液澆鑄成膜(例 如通過旋涂、浸涂或棒涂）。然而，由這些聚合物的溶液制備的膜的特性(可達(dá)成的厚度、光 學(xué)透明度和/或外觀)可顯著地不同，這取決于澆鑄膜所用的溶劑或溶劑體系。
[0049] 在PIM被沉積(例如，涂覆)或以其他方式形成以便包括吸收性介電層之后，可使用 合適的交聯(lián)劑諸如，例如雙(苯甲腈)二氯化鈀（II)來將該材料交聯(lián)。該方法可使得吸收性 介電層不溶于有機(jī)溶劑，和/或可增強(qiáng)某些應(yīng)用中可能期望的某些物理特性，諸如，耐久性、 耐磨性等。
[0050] PM可為疏水性的，使得它們將不吸收液態(tài)水至材料顯著溶脹或以其他方式表現(xiàn) 出物理特性的顯著改變的程度。此類疏水特性可用于提供對水的存在相對不敏感的有機(jī)分 析物傳感器元件。然而，該材料可包含用于特定目的的相對極性部分。
[0051 ]除溶液涂覆方法之外，可通過任何其他合適的方法將介電微孔材料施加到第一導(dǎo) 電電極或第二導(dǎo)電電極中的任一個(gè)，或施加到任選的介電基座。
[0052]介電微孔材料可包括連續(xù)基質(zhì)。此類基質(zhì)被定義為某種組件(例如涂層、層等），在 該組件中，材料的固體部分是連續(xù)互連的（而不論是否存在如上所述的孔隙率或是否存在 如下討論的任選添加劑）。即，連續(xù)基質(zhì)與包含顆粒聚集體(如沸石、活性炭、碳納米管等）的 組件是可區(qū)別的。例如，從溶液沉積的層或涂層通常將包括連續(xù)基質(zhì)（即使涂層本身以圖案 化的方式施加和/或包括粒狀添加劑）。通過粉末噴涂、涂覆并干燥分散體(例如，膠乳），或 通過涂覆并干燥溶膠-凝膠混合物所沉積的顆粒集合可不包括連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。然而，如果此類 膠乳、溶膠-凝膠等層可被壓實(shí)，由此使得單個(gè)顆粒不再可識別，并且也不可以識別從不同 顆粒獲得的組件的區(qū)域，那么此類層就可被視為連續(xù)基質(zhì)。
[0053]合適的介電基座可包含能夠支撐第一導(dǎo)電電極和任選的第二導(dǎo)電材料以及介電 微孔材料的任何材料。介電基座可為材料的連續(xù)塊、層或膜。如果存在，那么它被設(shè)置成足 夠接近第一導(dǎo)電電極，使得它可用于向傳感器元件提供物理強(qiáng)度和完整性。介電基座不需 要物理接觸第一導(dǎo)電電極，但這通常是優(yōu)選的?？墒褂镁哂薪Y(jié)構(gòu)完整性、柔性或剛性的任何 固體材料，只要其不妨礙傳感器元件的操作即可?？捎糜诮殡娀暮线m的介電材料包括 (例如)玻璃、陶瓷和/或塑料。在一些實(shí)施方案中，基底具有平坦主表面，第一導(dǎo)電電極設(shè)置 在該主表面上。在大規(guī)模生產(chǎn)中，可有利地使用聚合物膜(諸如聚酯或聚酰亞胺）。
[0054] 當(dāng)差分電壓施加在第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極上時(shí)，傳感器元件作為可變電容 器起作用，其電容作為介電檢測材料的介電常數(shù)的函數(shù)而改變。在介電微孔材料接觸分析 物蒸汽(例如，有機(jī)分析物蒸汽)時(shí)，分析物蒸汽被吸附和/或吸收在介電微孔材料的孔中， 造成其介電常數(shù)的改變。
[0055] 第一導(dǎo)電電極可包含任何合適的導(dǎo)電的并且優(yōu)選導(dǎo)熱的材料?？墒褂貌煌牧?(導(dǎo)電和/或非導(dǎo)電）的組合作為不同層或作為混合物，只要提供足夠的整體電導(dǎo)率即可。第 一導(dǎo)電電極不需要可透過待檢測的分析物蒸汽，然而這不是要求。通常，第一導(dǎo)電電極的薄 層電阻小于約IO 7歐姆/平方?？捎糜谥苽涞谝粚?dǎo)電電極的材料的示例包括但不限于有機(jī)材 料、無機(jī)材料、金屬、合金以及包含這些材料的任何或全部的各種混合物和復(fù)合物。在某些 實(shí)施方案中，可使用經(jīng)涂覆(例如熱蒸涂覆、濺射涂覆等）的金屬或金屬氧化物或它們的組 合。合適的導(dǎo)電材料包括例如鋁、鎳、鈦、錫、氧化銦錫、金、銀、鉑、鈀、銅、鉻以及它們的組 合。
[0056] 第一導(dǎo)電電極可具有任何厚度，只要其導(dǎo)電即可；例如，其厚度可在至少4納米 (nm)至lOOOnm，或IOnm至200nm的范圍內(nèi)。
[0057]在一個(gè)實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電電極是這樣制造的，由此使得其具有與第二導(dǎo)電電 極的對應(yīng)指狀物叉合的伸長的指狀物。現(xiàn)在參見圖3,電容傳感器元件390(圖IA所示的電容 傳感器元件190的一個(gè)示例性實(shí)施方案)包括具有設(shè)置在介電基座370上的相應(yīng)叉合指狀物 313、叉合指狀物315的共面的第一導(dǎo)電電極312和第二導(dǎo)電電極314。介電微孔材料316被設(shè) 置在第一導(dǎo)電電極312和第二導(dǎo)電電極314上且設(shè)置在第一導(dǎo)電電極312與第二導(dǎo)電電極 314之間（即，至少部分地設(shè)置在其之間），并且接觸第一導(dǎo)電電極312和第二導(dǎo)電電極314。 導(dǎo)線162和導(dǎo)線164經(jīng)由相應(yīng)的導(dǎo)電焊盤332、導(dǎo)電焊盤334連接至第一導(dǎo)電電極312和第二 導(dǎo)電電極314。
[0058]在其它實(shí)施方案中，使用平行電極構(gòu)型?，F(xiàn)在參考圖4,電容傳感器元件490(電容 傳感器元件190的一個(gè)不例性實(shí)施方案)包括第一導(dǎo)電電極412和第二導(dǎo)電電極414。第一導(dǎo) 電電極412被設(shè)置在任選的介電基座470上。介電微孔材料416被設(shè)置在第一導(dǎo)電電極412與 第二導(dǎo)電電極414之間并且接觸第一導(dǎo)電電極412和第二導(dǎo)電電極414。導(dǎo)線162和導(dǎo)線164 連接至第一導(dǎo)電電極412和第二導(dǎo)電電極414。
[0059] 在某些實(shí)施方案中，省略任選的介電基座370、介電基座470并且在其位置使用介 電柔性基座。在這些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電電極和任選的第二導(dǎo)電電極(例如， 就圖4所示的電容傳感器元件490而言)被直接設(shè)置到柔性基座上。
[0060] 第二導(dǎo)電電極可包括附加部件，只要其保持導(dǎo)電并且任選地可被至少一種有機(jī)分 析物蒸汽滲透即可。就傳感器元件Iio而言，高度優(yōu)選的是第二導(dǎo)電電極可被待檢測的分析 物蒸汽滲透。就圖3所示的傳感器元件310而言，第二導(dǎo)電電極可或不可被待檢測的分析物 蒸汽滲透，因?yàn)榉駝t其不顯著地阻止分析物與介電微孔材料相互作用。
[0061] 可用于制備第二導(dǎo)電電極的材料的示例包括有機(jī)材料、無機(jī)材料、金屬、合金以及 包含這些材料中的任何或全部的各種混合物和復(fù)合物。在某些實(shí)施方案中，經(jīng)涂覆(例如熱 蒸涂覆或?yàn)R射涂覆)的金屬或金屬氧化物或它們的組合可用于形成第二導(dǎo)電電極由此使得 其可被有機(jī)蒸汽滲透。合適的導(dǎo)電材料包括例如鋁、鎳、鈦、錫、氧化銦錫、金、銀、鉑、鈀、銅、 鉻、碳納米管以及它們的組合。在某些實(shí)施方案中，通過印刷銀墨，然后使油墨干燥來形成 第二導(dǎo)電電極。關(guān)于氣相沉積的第二導(dǎo)電電極的細(xì)節(jié)也可見于美國專利申請公布號2013/ 0229194 Al(Palazzotto等人）?？墒褂貌煌牧?導(dǎo)電和/或非導(dǎo)電）的組合，作為不同層或 作為混合物，只要提供足夠的整體電導(dǎo)率和滲透性即可。通常，第二導(dǎo)電電極的薄層電阻小 于約IO 7歐姆/平方。
[0062]第二導(dǎo)電電極的厚度通常在Inm至IOOnm的范圍內(nèi)，但可使用其它厚度。例如，在一 些實(shí)施方案中，第二導(dǎo)電電極的厚度可在Inm至3000nm的范圍內(nèi)，或甚至在40nm至200nm的 范圍內(nèi)。較大厚度可具有不期望的低滲透性水平，而較小厚度可變得不充分導(dǎo)電和/或難以 電連接至第二導(dǎo)電構(gòu)件。由于第二導(dǎo)電電極為可滲透的，因此第一導(dǎo)電電極通常包括連續(xù) 的、不間斷的層，但如果需要，其可含有開口或其它間斷。
[0063]關(guān)于包括微孔聚合物和銀墨涂覆的第二導(dǎo)電電極的電容相關(guān)特性傳感器及其制 造方法的另外細(xì)節(jié)可見于例如美國專利申請公布號2011/0045601 Al (Gryska等人），其中 討論了第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極的并列布置和平行板電極構(gòu)型兩者。在此具體實(shí)施 中，檢測層的物理厚度有利地在150納米至1200納米的范圍內(nèi)，例如在500納米至900納米的 范圍內(nèi)，但也可使用更薄及更厚的檢測層。
[0064]用于上述一般類型的電容傳感器的射頻詢問的器件和技術(shù)是已知的，并且已描述 于美國專利7，456，744 B2(Benton等人）的第5欄第1行至第14欄第35行和對應(yīng)的附圖中。簡 言之，射頻讀取器用于詢問柔性傳感器貼片中的傳感器。用于測量傳感器元件的電容的能 量由讀取器供應(yīng)。盡管圖IA與圖IB和圖5及圖6以及上文的相關(guān)聯(lián)討論涉及無源射頻器件， 但還設(shè)想有源射頻器件可通過包括電源（例如，電池）而制成，所述電源在第一導(dǎo)電電極與 第二導(dǎo)電電極之間形成電壓差并且向射頻發(fā)射器供電。在此類實(shí)施方案中，傳感器將能夠 傳輸測量結(jié)果至遠(yuǎn)程接收器(例如，在間歇或連續(xù)的基礎(chǔ)上）。
[0065] 在一些實(shí)施方案中，柔性傳感器貼片具有與電容傳感器元件電連通的導(dǎo)電引線， 該導(dǎo)電引線至少延伸至柔性傳感器貼片的邊界。導(dǎo)電引線然后可通過電連接器組件和/或 通過彈簧夾與監(jiān)測設(shè)備電耦合。
[0066]現(xiàn)在參見圖5,柔性傳感器貼片500包括柔性多孔覆蓋物550、傳感器510和柔性基 座530。柔性傳感器貼片500包括與電容傳感器元件490(見圖4)的相應(yīng)的第一導(dǎo)電電極和第 二導(dǎo)電電極電連通的第一導(dǎo)電引線562和第二導(dǎo)電引線564(例如，導(dǎo)線或?qū)щ娵E線）。電容 傳感器元件490被支撐在任選的介電傳感器基座540上。第一導(dǎo)電引線562和第二導(dǎo)電引線 564沿接縫545接觸柔性多孔覆蓋物550和柔性基座530，在所述接縫545處柔性多孔覆蓋物 550和柔性基座530彼此接觸。第一導(dǎo)電引線562和第二導(dǎo)電引線564向外延伸通過接縫545 越過帶有內(nèi)表面134和外表面132的柔性基座530的周邊138。如本文所用，術(shù)語"接縫"是指 將兩個(gè)部件接合在一起的線。柔性多孔覆蓋物550被固定到柔性基座130,包封傳感器510。 粘合劑層120被設(shè)置在柔性基座530上。任選的剝離層195被設(shè)置在粘合劑層120上。
[0067]在圖6中所示的另選的實(shí)施方案中，柔性傳感器貼片600包括柔性多孔覆蓋物650、 傳感器610和柔性基座630。柔性傳感器貼片600包括第一導(dǎo)電通路組672和第二導(dǎo)電通路組 674,所述第一導(dǎo)電通路組672和第二導(dǎo)電通路組674延伸通過柔性多孔覆蓋物650,并且經(jīng) 由導(dǎo)電引線662、導(dǎo)電引線664(例如，導(dǎo)線或?qū)щ娵E線）與電容傳感器元件490(見圖4)的第 一導(dǎo)電電極412和第二導(dǎo)電電極414電連通。電容傳感器元件490被設(shè)置在任選的介電傳感 器基座640上。柔性多孔覆蓋物650被固定到柔性基座630并包封傳感器610。粘合劑層120被 設(shè)置在柔性基座630上。任選的剝離層195被設(shè)置在粘合劑層120上。
[0068] 根據(jù)本公開的柔性傳感器貼片可使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的技術(shù)并且尤 其根據(jù)下文的討論來制造。在使用中，柔性傳感器貼片在期望監(jiān)測分析物蒸汽濃度的位置 處以粘接方式粘結(jié)到基底，并且然后監(jiān)測(例如，通過電連接或通過射頻讀取器(例如，RFID 讀取器））。
[0069] 由于其簡單設(shè)計(jì)和通常低裝配成本，根據(jù)本公開的柔性傳感器貼片適用于需要一 次性傳感器的應(yīng)用中；例如，用于要避免病原體從一個(gè)患者傳播到另一患者的醫(yī)療應(yīng)用。
[0070] 在一個(gè)此類應(yīng)用中，根據(jù)本公開的柔性傳感器貼片可以可逆地附著到接近手術(shù)前 部位的患者皮膚，這里已施用了局部用抗菌劑組合物。此類局部用組合物常含有一種或多 種揮發(fā)性有機(jī)化合物，諸如例如乙醇。如果當(dāng)施用粘合劑繃帶或外科薄膜時(shí)這些有機(jī)化合 物仍存在，那么在外科手術(shù)期間粘合劑繃帶或外科薄膜可能不牢靠地附著到患者的皮膚。
[0071] 在其它應(yīng)用中，柔性傳感器貼片可有利地附著到不規(guī)則或彎曲的物體，諸如管(例 如，管的外部表面和/或內(nèi)部表面）、機(jī)器、內(nèi)部表面通風(fēng)導(dǎo)管和衣服。
[0072] 本公開的精選實(shí)施方案
[0073] 在第一實(shí)施方案中，本公開提供了一種柔性傳感器貼片，所述傳感器貼片包括：
[0074] 具有外表面和內(nèi)表面及周邊的柔性基座；
[0075] 設(shè)置在外表面的至少一部分上的粘合劑層；
[0076] 包括電容傳感器元件的傳感器，所述電容傳感器元件包括：
[0077] 第一導(dǎo)電電極；
[0078] 第二導(dǎo)電電極；以及
[0079] 設(shè)置在第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間的介電微孔材料；以及
[0080] 沿周邊的至少絕大部分固定到柔性基座的柔性多孔覆蓋物，其中柔性多孔覆蓋物 和柔性基座共同地包封傳感器的至少絕大部分。
[0081] 在第二實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案的柔性傳感器貼片，其中傳 感器還包括介電傳感器基座，并且其中第一導(dǎo)電電極接觸介電傳感器基座并由介電傳感器 基座支撐。
[0082] 在第三實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案或第二實(shí)施方案的柔性傳感 器貼片，其中柔性多孔覆蓋物和柔性基座共同地完全包封傳感器。
[0083] 在第四實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中傳感器包括射頻轉(zhuǎn)發(fā)器線圈。
[0084] 在第五實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中傳感器還包括與相應(yīng)的第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極電連通的第一 導(dǎo)電引線和第二導(dǎo)電引線，其中第一導(dǎo)電引線和第二導(dǎo)電引線沿接縫接觸柔性多孔覆蓋物 和柔性基座，在所述接縫處柔性多孔覆蓋物和柔性基座彼此接觸，并且其中第一導(dǎo)電引線 和第二導(dǎo)電引線向外延伸通過接縫并越過柔性基座的周邊。
[0085] 在第六實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第五實(shí)施方案的柔性傳感器貼片，其中柔 性多孔覆蓋物包括第一導(dǎo)電通路組和第二導(dǎo)電通路組，所述第一導(dǎo)電通路組和第二導(dǎo)電通 路組延伸通過柔性多孔覆蓋物并與第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極電連通。
[0086] 在第七實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第六實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中粘合劑層包含壓敏粘合劑。
[0087] 在第八實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第七實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中粘合劑層適用于人類皮膚接觸。
[0088] 在第九實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第八實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中柔性多孔覆蓋物包括織物。
[0089] 在第十實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實(shí)施方案至第九實(shí)施方案中任一項(xiàng)的 柔性傳感器貼片，其中柔性基座包括織物或聚合物膜中的至少一種。
[0090] 在第十一實(shí)施方案中，本公開提供了一種監(jiān)測鄰近基底的有機(jī)蒸汽濃度的方法， 所述方法包括：
[0091] 提供根據(jù)第一實(shí)施方案至第十實(shí)施方案中任一項(xiàng)的柔性傳感器貼片，
[0092] 將粘合劑層以粘接方式粘結(jié)到基底；
[0093] 在第一導(dǎo)電電極與第二導(dǎo)電電極之間形成電壓差；以及 [0094]獲得傳感器的電容相關(guān)的特性。
[0095] 在第十二實(shí)施方案中，本公開提供了根據(jù)第十一實(shí)施方案的方法，其中基底包括 接近手術(shù)前皮膚部位的患者皮膚。
[0096] 以上獲得專利證書的申請中所有引用的參考文獻(xiàn)、專利或?qū)＠暾堃砸恢碌姆绞?全文以引用的方式并入本文中。在并入的參考文獻(xiàn)部分與本專利申請之間存在不一致或矛 盾的情況下，應(yīng)以前述說明中的信息為準(zhǔn)。為了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)受權(quán)利 要求書保護(hù)的本公開而給定的前述說明不應(yīng)理解為是對本公開范圍的限制，本公開的范圍 由權(quán)利要求書及其所有等同形式限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柔性傳感器貼片，所述柔性傳感器貼片包括： 具有外表面和內(nèi)表面及周邊的柔性基座； 設(shè)置在所述外表面的至少一部分上的粘合劑層； 包括電容傳感器元件的傳感器，所述電容傳感器元件包括： 第一導(dǎo)電電極； 第二導(dǎo)電電極；以及 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電電極與所述第二導(dǎo)電電極之間的介電微孔材料；以及 沿所述周邊的至少絕大部分固定到所述柔性基座的柔性多孔覆蓋物，其中所述柔性多 孔覆蓋物和所述柔性基座共同地包封所述傳感器的至少絕大部分。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性傳感器貼片，其中所述傳感器還包括介電傳感器基座，并 且其中所述第一導(dǎo)電電極接觸所述介電傳感器基座并由所述介電傳感器基座支撐。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柔性傳感器貼片，其中所述柔性多孔覆蓋物和所述柔性基 座共同地完全包封所述傳感器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述傳感器包括射頻轉(zhuǎn)發(fā) 器線圈。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述傳感器還包括與所述 相應(yīng)的第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極電連通的第一導(dǎo)電引線和第二導(dǎo)電引線，其中所述第 一導(dǎo)電引線和所述第二導(dǎo)電引線沿接縫接觸所述柔性多孔覆蓋物和所述柔性基座，在所述 接縫處所述柔性多孔覆蓋物和所述柔性基座彼此接觸，并且其中所述第一導(dǎo)電引線和所述 第二導(dǎo)電引線向外延伸通過所述接縫并越過所述柔性基座的所述周邊。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性傳感器貼片，其中所述柔性多孔覆蓋物包括第一導(dǎo)電通 路組和第二導(dǎo)電通路組，所述第一導(dǎo)電通路組和所述第二導(dǎo)電通路組延伸通過所述柔性多 孔覆蓋物并與所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極電連通。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述粘合劑層包含壓敏粘 合劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述粘合劑層適用于人類 皮膚接觸。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述柔性多孔覆蓋物包括 織物。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片，其中所述柔性基座包括織物 或聚合物膜中的至少一種。11. 一種監(jiān)測鄰近基底的有機(jī)蒸汽濃度的方法，所述方法包括： 提供根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的柔性傳感器貼片； 將所述粘合劑層以粘接方式粘結(jié)到基底； 在所述第一導(dǎo)電電極與所述第二導(dǎo)電電極之間形成電壓差；以及 獲得所述傳感器的電容相關(guān)的特性。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基底包括接近手術(shù)前皮膚部位的患者皮膚。
【文檔編號】G01N27/22GK106062546SQ201580010998
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月19日
【發(fā)明人】姜明燦, S·H·格里斯卡, M·C·帕拉佐托
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司