濕度傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濕度傳感器，所述濕度傳感器包括自支撐基板以及由該基板承載的導電跡線。所述跡線被圖案化以提供調諧RF電路的至少一部分，該RF電路可被設置在所述基板的僅一側上并且其特征在于阻抗或電阻。所述跡線不是自支撐的。所述基板適于當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解。此類降解使RF電路的操作產生劇烈變化，這可被遠程讀出器解釋為“濕”狀況。所述基板被所述目標流體接觸可使RF電路的阻抗或電阻改變至少5倍、10倍、100倍或1000倍，和/或可使得所述跡線崩解以便為RF電路提供開路，和/或可基本上使得RF電路無法操作。
【專利說明】濕度傳感器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明整體涉及濕度傳感器以及并入有此類傳感器的制品和系統(tǒng)，和與此類傳感器有關的方法。
【背景技術】
[0002]成千上萬的小孩和老人每天穿戴尿布。對于這兩個群體而言，可能需要依靠其它因素來檢查濕度。就由于醫(yī)學病況或生活處境而穿戴尿布的成人患者而言，在一些情況下，未注意到的濕尿布對使用者來說可能變成健康風險。尿布疹和皮膚潰爛恰好是兩種可能的醫(yī)學病況，它們可能是由于長期暴露于濕的條件下所引起的。由于患者的健康風險以及保健提供者的可能的貨幣債務兩方面，因此需要用于增強尿布監(jiān)控的過程和程序。
[0003]在一些地方，針對需要使用尿布的成人患者的標準監(jiān)控過程是每四小時至少一次地監(jiān)控患者的失禁情況。如果患者自己不能傳達尿布的狀態(tài)，那么需要由照護者物理檢查尿布。為了進行令人滿意的物理檢查，通常需要物理地將患者翻身。這可能對護士或工作人員造成健康風險，并且對于較重的患者，可能需要額外的人員或者甚至機械升降裝置。將非常需要通過在不執(zhí)行物理檢查的情況下詢問尿布的狀態(tài)來消除該消耗時間且有損尊嚴的過程。
[0004]其他人已提出了在尿布中使用的濕度傳感器。例如，參見美國專利申請公布US2008/0300559 (Gustafson 等人)。還參見美國專利申請公布 US2004/0064114 (David 等人)、US 2004/0070510 (Zhang 等人)、US2005/0156744 (Pires)、US 2006/0058745 (Pires)、US 2007/0083174 (Ales, III 等人)、US 2008/0132859 (Pires)和 US 2008/0266123 (Ales等人)、以及美國專利 6，373，395 (Kimsey)、6，583，722 (Jeutter 等人)、6，603，403 (Jeutter等人)和6，774，800 (Friedman等人)。然而，在尿布中(以及其它應用中)廣泛使用濕度傳感器仍未實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0005]已開發(fā)出了一系列傳感器，其可檢測濕度并且可被遠程詢問。這些傳感器還與低成本的制造技術相容。已發(fā)現(xiàn)，所述傳感器可不僅適用于尿布或其它吸收衣服，而且還適用于其中需要檢測濕度但難以可視地或以其它方式直接觀察濕度的其它最終用途應用。此類其它應用可涉及將濕度傳感器并入到與構造相關的制品(諸如壁板、絕緣材料、地板、屋頂和配件或支撐結構)中，以檢測來自例如地下管道、地板下、墻壁后或天花板上的泄漏。其它應用可涉及將濕度傳感器并入到包裝或盒子中，以檢測例如用于醫(yī)療或機動車應用中的例如泄漏或融化。
[0006]除了其它方面，在本文中還描述了包括自支撐基板以及由所述基板承載的導電跡線的傳感器。導電跡線被圖案化以提供調諧RF電路的至少一部分，所述RF電路優(yōu)選地被設置在所述基板的僅一側上并 且其特征在于阻抗或電阻。與所述基板相比，導電跡線不是自支撐的。所述基板適于當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解。所述基板的這種降解使RF電路的操作產生劇烈變化，這可被遠程讀出器或詢問裝置解釋為“濕”狀況。被目標流體所接觸可使RF電路的阻抗或電阻改變至少5倍、10倍、100倍或1000倍。被目標流體所接觸可使得導電跡線崩解以便為RF電路提供開路。被目標流體所接觸可基本上使得RF電路無法操作。
[0007]傳感器可包括設置在傳感器的外表面上的皮膚相容性粘合劑。此類粘合劑可包含有機娃。
[0008]在一些情況下，基板當被目標流體接觸時溶解。在一些情況下，基板當被目標流體接觸時溶脹。在一些情況下，基板為或包括具有平滑或輪廓化主表面的柔性膜。在一些情況下，基板為或包括聚乙烯醇(PVA)。在一些情況下，目標流體包含極性液體(諸如水)、或者一種或多種含水人類體液。
[0009]在一些情況下，導電跡線包含銀。在一些情況下，導電性跡線具有小于I微米、或小于100納米的厚度。在一些情況下，導電跡線包括線圈，并且RF電路包括耦合到所述線圈的至少一個電容器以提供諧振頻率。導電跡線優(yōu)選地與基板緊密接觸。在一些情況下，導電跡線具有可變厚度和/或可變寬度。在一些情況下，導電跡線具有可變厚度，所述厚度的變化與導電跡線和基板之間的結構化界面相關聯(lián)。在一些情況下，RF電路還包括連接導電跡線的兩個部分的導電鏈接構件，諸如跳線。
[0010]本發(fā)明還公開了包含所公開的濕度傳感器的吸收衣服(諸如尿布)以及其它制品。就吸收衣服而言，所述衣服可包括液體可滲透片材、液體不可滲透片材、以及捕獲在所述液體可滲透片材與所述液體不可滲透片材之間的吸收材料。濕度傳感器可被設置在液體可滲透片材與液體不可滲透片材之間、或液體可滲透片材與使用者的身體之間。優(yōu)選地，濕度傳感器被設置在液體不可滲透片材與吸收芯之間，以使得當芯飽和時所述濕度傳感器將降解并且將不會由于少量的目標流體的釋放而觸發(fā)。
[0011]本發(fā)明還公開了并入有所公開的濕度傳感器的在建筑構造中使用的制品。這種構造制品可以為或包括壁板、絕緣材料、地板(包括但不限于地毯)、屋頂和/或用于管道的配件或支撐結構。
[0012]描述了如下的系統(tǒng):其中將所公開的濕度傳感器中的至少一者與讀出器組合以便評估傳感器的狀況，所述讀出器被構造成遠程地評估調諧RF電路的狀況。讀出器可被構造成安裝在用于人的移動或固定支撐件中或上:例如床、椅子(包括例如輪椅或搖椅)、手推車或其它移動或固定支撐件。
[0013]還討論了相關的方法、系統(tǒng)和制品。
[0014]根據(jù)下文的詳細描述，本專利申請的這些和其它方面將顯而易見。然而，在任何情況下，不應該將以上的
【發(fā)明內容】
理解為對要求保護的主題的限制，所述主題僅由所附權利要求書限定，如可以在審查期間進行修改的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是將片材分切成或以其它方式轉換成單個傳感器標簽之前，卷起的含有大量濕度傳感器的片材和幅材的示意性透視圖；
[0016]圖2a和圖2b是示例性濕度傳感器的示意性電路圖；
[0017]圖2c是示例性遠程詢問裝置或讀出器的示意性框圖；[0018]圖3a是包括濕度傳感器和讀出器的檢測系統(tǒng)的示意圖，其中濕度傳感器處于“干”狀態(tài)；
[0019]圖3b是與圖3a的示意圖類似的示意圖，但其中濕度傳感器處于“濕”狀態(tài)；
[0020]圖4、圖5、圖6和圖7是示例性濕度傳感器的示意性平面圖；
[0021]圖8是示例性濕度傳感器的細節(jié)的示意透視圖；
[0022]圖9a是濕度傳感器的一部分的示意性側視圖或剖視圖；
[0023]圖9b是另一個濕度傳感器的一部分的示意性側視圖或剖視圖； [0024]圖1Oa和圖1Ob是用于在濕度傳感器中使用的傳感器基板的示意性側視圖或剖視圖，所述基板各自具有可變厚度的導電跡線；
[0025]圖1Oc是用于在濕度傳感器中使用的傳感器基板的示意性平面圖，所述基板具有可變寬度的導電跡線；
[0026]圖11是片材或幅材的平面圖，在所述片材和幅材上的是用于在濕度傳感器中使用的印刷電路元件；
[0027]圖12是PVA片材的照片，在所述PVA片材上已印刷有被圖案化以提供調諧RF電路的一部分的導電跡線；
[0028]圖12a是適用于所公開的濕度傳感器的U形部件；
[0029]圖13是示出濕度傳感器的不同最終用途應用的示意圖；并且
[0030]圖14a是尿布或類似失禁衣服的示意性平面圖，并且圖14b是沿著圖14a中的線14b-14b截取的示意性剖視圖。
[0031 ] 在附圖中，類似的附圖標號指示類似的元件。
【具體實施方式】
[0032]在圖1中，可以看到使用高容量膜處理設備制造的卷起的片材或幅材110。幅材110包括已涂覆導電跡線的柔性基板114，所述跡線形成調諧RF電路116的至少一部分。跡線通常形成至少感應線圈，但該跡線還可包括其它不同的電路元件和連接特征，如下文更全面例示的。導電跡線以及該RF電路的其余部分因此由基板114承載。
[0033]盡管圖中僅示出一個電路116，但讀者將理解，在幅材上優(yōu)選地以陣列形式設置有基本上相同或類似的調諧RF電路，一個此類電路被設置在每個標記為112的區(qū)域中，并且所有此類電路優(yōu)選地被設置在幅材110的相同側上。附圖標號112因此可指代呈標簽或標記形式的單個傳感器，其可通過例如沿著線113a、113b進行切開或切割操作來轉換幅材110而獲得。
[0034]除了導電跡線之外，調諧RF電路116通常包括一個或多個離散電路元件。例如，如下面進一步討論的，電路116可包括單獨的跳線(導電鏈接構件)和電容器，它們可由基板114承載并且連接至導電跡線，以便使RF電路116完整并提供所需的功能。在一些情況下，除了感應線圈外，該導電跡線本身還可包括一個或多個電容器。如果需要，可在將幅材切開或切割成單獨的傳感器標簽112之后，而不是在這樣的切開或切割之前，將形成RF電路116的一部分的任何離散電路元件附接到基板114，或附接到RF電路116的一部分。作為另外一種選擇，在將幅材細分成單個標簽之前，可將一個或多個離散電路元件附接到基板114，或者附接到RF電路116的一部分，而幅材110仍然是完整的。導電跡線和RF電路116其它部件優(yōu)選地由基板承載并且設置在基板114的僅一側上。從制造的觀點來看，此類布置是有利的，以使得可采用僅單側的膜處理。
[0035]基板114不僅是柔性的，而且其還是自支撐的。就這一點而言，如果基板具有足以允許在沒有過度破損、撕裂或將使得基板不適于其預期應用的其它損壞的情況下處理基板的機械完整性，那么基板被稱為是自支撐的。
[0036]顯著地，基板適于當被目標流體(諸如水)接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解，并且導電跡線不是自支撐的。由于特征的這種組合，將傳感器標簽暴露于目標流體可以使RF電路的物理結構產生劇烈的變化，并且使RF電路的操作產生相應的劇烈變化，其中后一種劇烈變化可由遠程讀出器或詢問裝置解釋為“濕”狀態(tài)。例如，在基板經定制以使得當被目標流體接觸時完全或甚至部分地溶解的情況下，在沒有最初由基板提供的結構支撐時，導電跡線和其它RF電路元件可簡單地伸縮、碎裂或裂開。
[0037]RF電路的操作的劇烈變化可由例如電路的電阻或阻抗改變至少5倍、10倍、100倍或1000倍來證實。就這一點而言，“電阻或阻抗的變化”是指電阻或阻抗的量級變化。阻抗是將直流電(DC)電阻的概念延伸至交流電(AC)電路，從而不僅描述了電壓和電流的相對振幅，而且描述了相對相位。阻抗描述了相對于交流電的量度并且用復數(shù)來描述。阻抗的實部描述了電阻(電壓和電流的振幅比)，并且虛部描述了相位差。只有當電路具有電容部件或電感部件時才出現(xiàn)相位差，并且通常使用正號指示虛部的電感，而使用負號指示虛部的電容。阻抗分析器通過測量通過電子電路的電壓與電流之比來工作。
[0038]作為另外一種選擇或除此之外，RF電路操作的劇烈變化可通過諧振頻率、Q-因子、帶寬、振幅和/或其它諧振特性的變化來證實。作為另外一種選擇或除此之外，操作的劇烈變化可通過導電跡線基本上崩解或破碎以便為RF電路提供開路來證實。作為另外一種選擇或除此之外，操作的劇烈變化可通過使得RF電路基本不操作來證實。
[0039]圖2a和圖2b中示意性地示出適于在所公開的濕度傳感器中使用的示例性調諧RF電路。在圖2a中，簡單的RF電路216包括如所示出的連接的電感器218和電容器220。這些部件的電感L和電容C組合，從而得到LC電路216，該LC電路具有由下式給定的諧振頻率f (以周期/秒或赫茲為單位來表示):
[0_] f = 1/2πLC °
[0041]優(yōu)選地選擇L和C的值，使得諧振頻率被調諧至射頻(RF)電磁頻譜的所需部分，例如，從30kHz至300GHz的頻譜的所需部分。在優(yōu)選的實施例中，諧振頻率可例如在從IMHz至IOOMHz的較窄范圍的所需部分內，或者更具體地在13.56MHz的目標頻率下。在任何情況下，優(yōu)選地選擇傳感器電路的調諧RF頻率，以與遠程讀出器或詢問裝置的頻率范圍兼容(例如，基本匹配、重疊或落在其范圍內)，因此讀出器和傳感器的RF電路作為濕度檢測系統(tǒng)進行操作。如果能量接近于電路的諧振頻率，那么電感器218用作從讀出器接收RF電磁能量的天線，并且電感器218接著在電路的諧振頻率下或接近諧振頻率重新發(fā)射所吸收的能量的至少一些。
[0042]圖2b的RF電路216b與電路216類似，其不同之處在于，已用兩個串聯(lián)的單獨電容器220a、220b取代了單個電容器220。在可供選擇的實施例中，可使用超過兩個單獨的電容器，它們可全部串聯(lián)或者它們可按其它方式連接。此外，盡管在所公開的RF電路中優(yōu)選的是只有一個電感器線圈，但也可料想到具有不止一個電感器的實施例。在一些實施例中，RF電路的各種元件以提供圖2a的簡單LC諧振電路可以逼近其響應的RF電路這樣的方式彼此連接。例如，圖2b的獨立電容器220a、220b可由具有合適電容C的單個電容器220用數(shù)學方式表示。再次選擇構成RF電路的各種電路元件的值(例如，電感器218的電感和電容器220a、220b的電容)，從而得到被調諧至RF頻譜的所需部分的諧振頻率，如以上討論的。事實上，所有真實的電路都包含一定量的電阻。在所公開的濕度傳感器的一些實施例中，RF電路可以具有忽略不計的電阻，而在其它情況下，RF電路可以具有不能忽略不計的電阻。在后一種情況下，RF電路可包括一個或多個獨立的電阻，例如以形成RLC諧振電路。
[0043]在一些情況下，調諧RF電路中可包括另外的電路(未示出)，用于經由天線發(fā)射標識代碼。此類另外的電路可以與已知的射頻標識(RFID)裝置中使用的電路相同或類似。能夠將代碼發(fā)送至讀出器的裝置通常被稱為RFID裝置。不能發(fā)送標識代碼的裝置有時候被稱為商品電子防盜(EAS)裝置。EAS裝置吸收并干擾讀出器發(fā)射的電磁場，諸如RF場?？捎勺x出器檢測對電磁場的干擾，并且將其解釋為指示存在EAS裝置。盡管料想到其它設計(包括但不限于更復雜的RFID設計)，但在所公開的濕度傳感器中使用的調諧RF電路優(yōu)選地屬于通常的較為簡單的EAS設計。優(yōu)選的調諧RF電路實質上是無源的，即，它們沒有裝配電池或其它板上電源，而是替代地從連接至讀出器天線發(fā)射的電磁場獲取電力。然而，在一些情況下，根據(jù)濕度傳感器的最終用途應用，調諧RF電路實質上可以是有源的，即，該調諧RF電路可包括電池或其它電源。在任何情況下，通常調諧RF電路的特征在于諧振頻率和電路阻抗。
[0044]圖2c是示例性遠程詢問裝置或讀出器230的示意性框圖。讀出器230包括電感器232、RF源234的諧振分析器236。能量被存儲在用作天線的電感器232周圍的場中。如果濕度傳感器在讀出器230的附近，那么所存儲的這種能量可連接至濕度傳感器的調諧RF電路。諧振分析器236可被構造成檢測從讀出器230的天線耦合至調諧RF電路的能量的量的變化，如果調諧RF電路的諧振頻率足夠接近讀出器電路的諧振頻率，則出現(xiàn)這種耦合。由調諧RF電路耦合的能量的變化引起的詢問信號中的擾動可被視為構成感測信號或感測電路信號。
[0045]圖3a和圖3b是包括濕度傳感器和讀出器330的檢測系統(tǒng)的示意圖。在圖3a中，濕度傳感器312a在“干”狀態(tài)，并且在圖3b中，濕度傳感器已與水和另一種目標流體接觸，以產生處于“濕”狀態(tài)的濕度傳感器312b。
[0046]在圖3a中，讀出器330廣播RF信號，該RF信號的至少一部分具有能夠被傳感器312a的調諧RF電路316a 吸收的合適頻率分量。傳感器312a將一些所吸收的能量轉換成(較弱)的感測信號，通過電路316a廣播所述感測信號并且由讀出器330感測所述感測信號。讀出器330將來自電路316a的感測信號解釋為“干”狀況，并且可由讀出器330提供指示燈或其它合適的狀態(tài)輸出。
[0047]在圖3b中，讀出器330再次廣播相同的RF信號。傳感器312b在讀出器附近，與傳感器312a完全相同，但將傳感器暴露至目標流體已導致承載調諧RF電路的基板部分或完全溶解(或溶脹或以其它方式降解)。出于這個原因，用虛線畫出傳感器312b的基板。圖中示出的調諧RF電路316b，但是由于缺少支撐基板或支撐基板降解，電路可能完全地或部分地無法操作。作為另外一種選擇，電路可保持能夠操作，但其可具有與電路316a的特性非常不同的特性，例如，非常不同的陽抗、非常不同的諧振頻率、Q-因子、帶寬、振幅和/或其它諧振特性。因此，傳感器312b可不提供感測信號，或者它可提供與在接觸目標流體之前傳感器312a提供的感測信號非常不同的感測信號。讀出器330將不存在感測信號或者非常不同的感測信號解釋為“濕”狀況。接著，可由讀出器330提供“濕”指示燈或其它合適的狀態(tài)輸出。
[0048]圖4提供了一個示例性濕度傳感器412的示意圖。傳感器412包括自支撐基板414和由基板承載的調諧RF電路416?；?14可以是已從較大片的相同基板材料切割下的相對小的樣本(例如，在基板材料的連續(xù)幅材上的轉換操作中)。優(yōu)選地，基板414薄得足以具有柔性，但厚得足以自支撐。如已經提到的，基板優(yōu)選地由當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解的材料構成。優(yōu)選的基板材料也可以是熔融可擠出的或者溶劑澆注的，并且能夠被澆注為柔性膜。對于含水傳感器，合適的材料可選自已知的天然或合成水溶性或水分散性材料中的任一者。示例性的成膜性聚合物或低聚物基板材料是聚乙烯醇(PVA)。PVA是極性材料，并且當它暴露于水或其它極性液體(包括諸如尿或血的含水人類體液)時，它基本上溶解和/或溶脹。PVA的聚合物可由聚乙烯醋酸制備并且可市售獲得各種分子量和水解水平的PVA聚合物?？蛇x的基板材料包括但不限于:易碎紙，諸如薄頁紙或新聞紙的；植物天然聚合物，諸如藻酸和藻酸衍生聚合物、阿拉伯半乳聚糖、包括但不限于羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、淀粉和淀粉衍生物的纖維素衍生物；源于微生物的天然聚合物，諸如多糖、源于動物的聚合物包括凝膠、膠原蛋自、粘多糖及類似物；聚氧基亞烷；衍生自包括但不限于乙烯單體、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺等的烯鍵式不飽和單體的聚合物和共聚物；聚乙烯亞胺；聚乳酸；聚乙醇酸；以及包括前述物質中的一者或多者的混合物。其它合適的基板材料包括聚環(huán)氧乙烷或聚乙二醇、果膠、支鏈淀粉和基于聚羧乙烯的聚合物膜。另外其它合適的基板材料可選自PC T公開WO 02/092049 (Godbey等人)“System for DeliveringCosmetics and Pharmaceuticals”(遞送化妝品和生物制藥的系統(tǒng))中公開的材料,該公開以引用方式并入本文。如在該文件中公開的，可以使用增塑劑降低膜的脆性，從而使得膜更堅韌、更適形，并且總體上改善其處理性質。另外合適的基板材料是得自3M公司的水溶性波焊帶#5414 (Water-Soluble Wave Solder Tape#5414)，它是具有PVA膜背襯、合成水溶性粘合劑和牛皮紙內襯的帶。
[0049]在一些情況下，濕度傳感器可被設計用于檢測除了水之外的目標流體，或者甚至可檢測除了極性液體之外的液體，例如，衍生自石油基產品的非極性液體(諸如，汽油、煤油、己烷、庚烷、甲苯，以及其它芳香簇、直鏈或支鏈烴類，或者其混合物)。對于設計用于檢測非極性液體的濕度傳感器而言，基板優(yōu)選地由非極性材料構成。例如，聚苯乙烯是可用作基板或包括在基板中的非極性材料，并且當被非極性目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解。其它將因非極性目標流體而降解的示例性基板包括由以下材料制成的那些:ABS、EPDM、PVC、聚丙烯以及優(yōu)選地具有很少或沒有交聯(lián)、增塑劑或穩(wěn)定劑的其它非極性材料。
[0050]傳感器基板414可以是一體的膜，即，它可在基板的整個空間或體積內具有均勻的組合物。作為另外一種選擇，基板可具有不均勻的組合物。一種類型的不均勻的組合物是堆疊的分層介質，或者是不同材料的具有并列型通道的條形介質，其中至少一種是能因目標流體而降解。例如，基板可以由兩種不同材料的兩個不同層構成，或者由三層或更多層彼此都可以不同或者可包括例如交替順序的材料的材料構成。還料想到使用例如由提供連續(xù)相的第一材料和提供分散相的第二材料構成的共混材料。在其中傳感器基板由多種不同材料構成的情況下，無論分層的、混合的、共擠出的、條狀的或其它的，多種材料中的一個、一些或全部在例如存在目標流體的情況下可溶解、或者可溶脹或者可按其它方式降解。
[0051 ] 濕度傳感器412還包括已涂覆至基板414的導電跡線。在圖4的實施例中，導電跡線被分成兩部分:跡線422a和跡線422b。這些部分被統(tǒng)稱為導電跡線422。跡線422包括形成感應線圈418的螺旋形路徑。跡線422還包括被標記為423a、423b、423c和423d的加寬的區(qū)域或接觸焊盤。焊盤423a在線圈418的內部上提供跡線422的內部終點，焊盤423b在線圈418的外部上提供跡線422的外部終點。
[0052]可將跡線422直接涂覆至基板414的暴露的主表面，或者可包括一個或多個居間層(例如，用于提升粘附性)?？赏ㄟ^合適的技術在基板上形成跡線422，所述合適的技術包括印刷、涂覆、蝕刻、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知的圖案化技術。跡線422可由金屬或其它合適的導電材料構成，例如，諸如石墨和/或一種或多種導電聚合物。示例性導電材料包括銅、銀和/或鎳，但不應該將此列表理解為是限制性的。跡線422的厚度優(yōu)選地基本上小于基板414的厚度。例如，在一些實施例中，跡線422的厚度小于I微米，或者小于100納米。優(yōu)選地，跡線422是機械上非常易損的，它在沒有支撐基板(即，基板414)的情況下不能保持其物理完整性。因此，當從跡線422本身考慮(將其與支撐基板，414分開考慮)時，該跡線不是自支撐的，如以上使用該術語的那樣。因此，如果在存在目標流體的情況下基板414的一些或全部溶解，那么跡線422喪失其機械完整性并且引起RF電路416操作的劇烈變化。
[0053]電路416還包括單獨的、離散電容器420，其連接在跡線422的焊盤423c和423d之間。電容器420可以是芯片電容器或其它任何合適的能夠附接到焊盤423c、423d電容器部件，如所示出的?？赏ㄟ^焊接、粘合劑或通過任何其它合適的技術實現(xiàn)附接。
[0054]最后，電路416還包括跳線424。跳線424可在內部焊盤423a和外部焊盤423b之間提供低阻抗導電路徑，其本身有很小的或沒有電阻、電容或電感。在跳線424避免與同它交叉的部分跡線422有任何電接觸的同時，跳線424的第一終點424a與焊盤423a直接電接觸，并且跳線424的第二終點424b與焊盤423b直接電接觸。(在圖4中，跳線424與線圈418的兩個環(huán)交叉，但不與這些環(huán)電接觸。)這樣，跳線424具有基本上如圖2a的示意性電路圖所示地連接線圈418和電容器420的作用。跳線可由任何合適的導電材料和任選的絕緣材料構造，這些材料允許跳線在保持與同它交叉的部分線圈418絕緣的同時，在焊盤423a和423b之間提供導電路徑。示例性的跳線424為或者包括沉積在絕緣材料聚合物基板上的金屬或其它導電層，但其它構造也是可能的。還可在基板414或跳線424上印刷絕緣和/或導電粘合劑，或者以其它方式在一側的跳線424和另一側的基板414和跡線422之間選擇性地施用絕緣和/或導電粘合劑，以使得在形成所需的電連接并且避免其它電連接的同時，牢固地將跳線424在基板414上固定就位。下面進一步提供與合適的跳線相關的附加信息。
[0055]在基板材料的幅材仍保持完整的同時，或者在將此幅材切開或切割以提供獨立的傳感器標簽412之后，或者其組合，可將電容器420的離散電路元件和跳線424附接到基板414，并且附接到導電跡線422(其中，一個離散電路元件在轉換之前附接到基板，并且另一個離散電路元件在轉換之后附接)。離散電路元件(例如，元件420、424)優(yōu)選地由基板承載并且與導電跡線422設置在基板414的同一側上。
[0056]在可供選擇的實施例中，傳感器412可包括與離散電容器420串聯(lián)連接的一個或兩個附加的電容器，在跳線終點424a和焊盤423a的接合處，和/或跳線終點424b和焊盤423b的接合處形成該附加的電容器。這可通過以下方式實現(xiàn):避免跳線終點424a處的導體和接觸焊盤423a之間，和/或在跳線終點424b處的導體和接觸焊盤423b之間避免直接電連接，并且替代地通過在合適的跳線終點和導電跡線對應的接觸焊盤之間包括絕緣材料(諸如，絕緣的粘合劑和膜)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線終點處的導體的大小、接觸焊盤的大小和跳線終點和接觸焊盤的相對位置，可在所選擇的接合處實現(xiàn)所需的電容。 [0057]現(xiàn)在轉到圖5，看到的是另一個濕度傳感器512的示意圖。與傳感器412類似，傳感器512包括自支撐基板514和由基板承載的調諧RF電路516。上面所討論的基板414的特征也適用于基板514。例如，基板514優(yōu)選地足夠薄而為柔性的，但足夠厚而為自支撐的。基板514還包含當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解的材料。基板514可以是一體的膜，或者基板可具有不均勻的組合物，如本文中的其它地方所討論的。
[0058]濕度傳感器512還包括已被涂覆至基板514的導電跡線。與圖4的實施例類似，導電跡線被分成兩部分:跡線522a和跡線522b。這些部分被統(tǒng)稱為導電跡線522。跡線522包括形成感應線圈518的螺旋形路徑。跡線522還包括標記為523a、523b的加寬的區(qū)域或接觸焊盤。焊盤523a在線圈518的內部上提供跡線522的內部終點，并且焊盤523b在線圈518的外部上提供跡線522的外部終點。
[0059]作為圖4的離散電容器420的替代，傳感器512包括一體化電容器520，可通過跡線522a和跡線522b的相互交叉部分形成一體化電容器。可以調控相互交叉部分的幾何形狀(諸如，獨立的尖齒或插針的數(shù)量和它們各自的長度和間距)，從而得到所需的電容量。由于避免了附接離散電容器所需的制造步驟，并且避免了與離散電容器相關的可靠性和良率的問題(諸如，附接故障、未對準、分離等)，因此提供一體化電容器是有利的。
[0060]盡管跡線522和跡線422之間的設計差異清楚，但結合跡線422討論的其它設計特征也可適用于跡線522。例如，可通過任何合適的技術在基板524上形成跡線522，包括印刷、涂覆、蝕刻、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知的圖案化技術。另外，跡線522可由任何合適的導電材料構成，并且其厚度可基本小于基板514的厚度，例如，在一些實施例中，跡線522的厚度小于I微米，或者小于100納米。當考慮跡線522本身時，它不是自支撐的。因此，如果在存在目標流體的情況下基板514中的一些或全部溶解，那么跡線522喪失其機械完整性并且引起RF電路516的操作的劇烈變化。
[0061]與電路416類似，電路516也包括跳線524。在一個實施例中，跳線524在內部焊盤523a和外部焊盤523b之間提供低阻抗導電路徑，其自身具有很低的或者沒有電阻、電容或電感。在跳線524避免與同它交叉的部分跡線522形成任何電接觸的同時，跳線524的第一終點524a與焊盤523a直接電接觸，跳線524的第二終點524b使得與焊盤523b直接電接觸。(在圖5中，跳線524與線圈518中的兩個環(huán)交叉，但不與這些環(huán)電接觸。)這樣，跳線524具有連接線圈518和電容器520的效果，基本上如圖2a的示意性電路圖所示的。上面討論的跳線424的特征也可適用于跳線524。[0062]跳線524可以僅是調諧RF電路516的離散電路元件，或者可以是各種離散電路元件之一，在基板材料的幅材仍然完整的同時，或者在將這種幅材切開或切割以提供單個傳感器標簽512之后，可將跳線524附接到基板514和導電跡線522。包括元件524的離散電路元件優(yōu)選地由基板承載并與導電跡線522設置在基板514的同一側上。
[0063]與傳感器412類似，傳感器512可以可供選擇地包括與離散電容器520串聯(lián)連接的一個或兩個附加的電容器，在跳線終點524a和焊盤523a的接合處，和/或在跳線終點524b和焊盤523b的接合處形成所述附加的電容器。這可通過以下方式實現(xiàn):避免跳線終點524a處的導體和接觸焊盤523a之間，和/或跳線終點524b處的導體和接觸焊盤523b之間直接電連接，替代地通過在合適的跳線終點和導電跡線對應的接觸焊盤之間包括絕緣材料(諸如，絕緣的粘合劑或膜)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線終點處導體的大小、接觸焊盤的大小和跳線終點和接觸焊盤的相對位置，可在所選的接合處實現(xiàn)所需的電容。
[0064]在圖6中看到另一個濕度傳感器612的示意圖。與傳感器412和512類似，傳感器612包括自支撐基板614和由基板承載的調諧RF電路616。上面所討論的基板414、514的特征也可適用于基板614。例如，基板614優(yōu)選地足夠薄而為柔性的，但足夠厚而為自支撐的。基板614還包含當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解的材料?；?14可以是一體的膜，或者它可具有不均勻的組合物，如本文其它地方所討論的。
[0065]濕度傳感器612還包括已涂覆至基板614的導電跡線622。在圖6的實施例中，僅在單個鄰接部分中設置導電跡線622。跡線622包括形成感應線圈618的螺旋形路徑。跡線622還包括標記為623a、623b加寬的區(qū)域或接觸焊盤。焊盤623a在線圈618內部上提供跡線622的內部終點，焊盤623b在線圈618的外部上提供跡線622的外部終點。
[0066]作為圖4的離散電容器420或者圖5相互交叉的電容器520的替代，傳感器612包括電容器620a和620b， 其是在焊盤623a、623b與跳線624的終點的接合處形成的。下面結合跳線624進一步描述這些電容器620a、620b。
[0067]盡管跡線622和跡線422、522之間的設計差異清楚，但結合跡線422、522討論的其它設計特征也可適用于跡線622。例如，也可通過任何合適的技術在基板614上形成跡線622，包括印刷、涂覆、蝕亥IJ、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知的圖案化技術。另外，跡線622可由任何合適的導電材料構成，并且其厚度可基本上小于基板614的厚度，例如，在一些實施例中，跡線622的厚度小于I微米，或小于100納米。當考慮跡線622本身時，它不是自支撐的。因此，如果在存在目標流體的情況下基板614的一些或全部溶解，那么跡線622喪失其機械完整性并且引起RF電路616操作的劇烈變化。
[0068]如已經提到的，電路616包括跳線624。在一個實施例中，跳線624分別提供接觸焊盤623a、623b和終點624a、624b之間的電容連接，以提供不同的電容器620a、620b，跳線624還沿著終點624a、624b之間的跳線提供低阻抗導電路徑?？赏ㄟ^在跳線終點和接觸焊盤之間包括絕緣材料(諸如，絕緣的粘合劑或膜)實現(xiàn)跳線624的給定終點和其對應的跡線622的接觸焊盤之間的電容耦合。通過控制絕緣材料的厚度、跳線終點處導體的大小、接觸焊盤的大小和跳線終點和接觸焊盤的相對位置，可在各個接合處實現(xiàn)所需的電容620a、620b。跳線624避免與同它交叉的部分跡線622形成任何電接觸。(在圖6中，跳線624與線圈618中的兩個環(huán)交叉，但不與這些環(huán)電接觸。另外，與電容器620a、620b比較，跳線和跡線622的這些部分之間的電容耦合優(yōu)選地是可忽略不計的。)這樣，跳線624具有提供連接至線圈618的兩個電容器的效果，基本上如圖2b的示意性電路圖中所示的。上面討論的跳線424、524的特征也可適用于跳線624。
[0069]在基板材料的幅材仍然完整的同時，或者在這種幅材被切開或切割以提供單個傳感器標簽612之后，可將僅可為調諧RF電路616的離散電路元件的跳線624附接到基板614和導電跡線622。離散電路元件624優(yōu)選地由基板承載并且與導電跡線622設置在基板614的同一側上。
[0070]在可供選擇的實施例中，可以通過在跳線624的相關終點和其導電跡線622的對應接觸焊盤之間提供直接電連接來消除電容器620a、620b之一。例如，可通過在跳線的終點624a和接觸焊盤623a之間提供直接電連接消除電容器620a。作為另外一種選擇，可通過在跳線的終點624b和接觸焊盤623b之間提供直接電連接消除電容器620b。在任一種情況下，結果是其中(唯一)剩下的電容器連接電感的調諧RF電路，如圖2a中的電路圖中所示的。
[0071]圖7描繪了與圖6的傳感器612以許多方式類似的濕度傳感器712，但線圈的縱橫比不同，并且具有筆直跳線，而不是U形跳線。與傳感器412、512和612類似，傳感器712包括自支撐基板714和由基板承載的調諧RF電路716。上面討論的基板414、514和614的特征也可適用于基板714。例如，基板714優(yōu)選地足夠薄而為柔性的，但足夠厚而為自支撐的?；?14還包含當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解的材料。基板714可以是一體的膜，或者基板可具有不均勻的組合物，如本文其它地方所討論的。
[0072]濕度傳感器712還包括已涂覆至基板714的導電跡線722。在圖7的實施例中，僅在單個相鄰的部分內設置導電跡線722。跡線722包括形成感應線圈718的螺旋形路徑。跡線722還包括被標記為723a、723b的加寬的區(qū)域或接觸焊盤。焊盤723a在線圈718的內部上提供跡線722的內部終點，焊盤723b在線圈718的外部上提供跡線722的外部終點。
[0073]與傳感器612類似，傳感器712包括在焊盤723a、723b與跳線724的接合處形成的電容器720a和720b。下面結合跳線724進一步描述這些電容器720a、720b。
[0074]盡管跡線722和跡線422、522和622之間的設計差異清楚，但結合跡線422、522和622所討論的其它設計特征也可適用于跡線722。例如，可通過任何合適的技術在基板714上形成跡線722，包括印刷、涂覆、蝕亥IJ、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知圖案化技術。另外，跡線722可由任何合適的導電材料構成，并且其厚度可基本上小于基板714的厚度，例如，在一些實施例中，跡線722的厚度小于I微米，或者小于100納米。當考慮跡線722本身時，它不是自支撐的。因此，如果在存在目標流體的情況下基板714的一些或全部溶解，那么跡線722喪失其機械完整性并且引起RF電路716操作的劇烈變化。
[0075]電路716包括跳線724。在一個實施例中，跳線724分別在接觸焊盤723a、723b和終點724a、724b之間提供電容耦合，以提供不同的電容器720a、720b，跳線724還沿著終點724a、724b之間的跳線提供低阻抗的導電路徑。可通過在跳線終點與接觸焊盤之間包括絕緣材料(諸如，絕緣的粘合劑或膜)實現(xiàn)跳線724的給定終點及其跡線722的對應接觸焊盤之間的電容耦合。通過控制絕緣材料的厚度、跳線終點處導體的大小、接觸焊盤的大小和跳線終點和接觸焊盤的相對位置，可在各個接合處實現(xiàn)所需的電容器720a、720b。跳線724避免了與同它交叉的部分跡線722的任何電接觸。(在圖7中，跳線724與線圈718中的三個環(huán)交叉，但不與這些環(huán)電接觸。另外，與電容器720a、720b相比，跳線和跡線722的這些部分之間的電容耦合優(yōu)選地是忽略不計的。)這樣，跳線724具有基本上如圖2b的示意性電路圖中所示地提供與線圈718串聯(lián)連接的兩個電容器的作用。上面討論的跳線424、524、624的特征也適用于跳線724。
[0076]在基板材料的幅材仍然完整的同時，或者在這種幅材被切開或切割以提供單個傳感器標簽712之后，可以將可僅為調諧RF電路716的離散電路元件的跳線724附接到基板714和導電跡線722。離散電路元件優(yōu)選地由基板承載并且與導電跡線722設置在基板714的同一側上。
[0077]在可供選擇的實施例中，可通過在跳線724的關聯(lián)終點和導電跡線722的對應接觸焊盤之間提供直接電連接來消除電容器720a、720b之一。例如，可通過在跳線的終點724a與接觸焊盤723a之間提供直接電連接來消除電容器720a。作為另外一種選擇，可通過在跳線的終點724b與接觸焊盤723b之間提供直接電連接消除電容器720b。在任一種情況下，結果是其中(唯一)剩下的電容器連接有電感器的調諧RF電路，如圖2a的電路圖中所示的。
[0078]讀者將理解，結合圖4-7描述的實施例僅是示例性的并且不是旨在進行限制。在可能的范圍內，所描述的任何給定傳感器的特征旨在可適用于其它傳感器。例如，也可將結合圖4和5描述的離散的或一體化的電容器裝配到圖6和圖7的電路。比較例如圖5的縱橫比與圖7的縱橫比，可根據(jù)需要調節(jié)傳感器和/或傳感器線圈的縱橫比。此外，可結合本文其它地方提到的其它設 計特征來修改傳感器，例如，將RFID集成電路芯片裝配至給定調諧RF電路。
[0079]圖8是示例性濕度傳感器812或傳感器標簽的一部分的示意圖，其針對附接到傳感器的基板的跳線示出另外的細節(jié)。因此，傳感器812包括傳感器基板814，導電跡線822已被涂覆至該傳感器基板。基板814是自支撐的，但它在與水或另一種目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式進行降解?；?14承載調諧RF電路816，導電跡線822是該調諧RF電路的一部分。跡線822不是自支撐的。跡線822可包括至少感應線圈818和接觸焊盤823b。
[0080]諸如，用一種或多種粘合劑(未示出)或通過其它合適方式，將跳線824附接到基板和/或導電跡線的一部分?？梢詾榛虬ㄔO置在諸如聚合物材料層的電絕緣材料基板上的金屬層或其它導電材料層的跳線直接連接或電容耦合至跡線822接觸焊盤823b。另外，跳線優(yōu)選地避免了與同它交叉的部分跡線822直接接觸和顯著電容耦合。在一些實施例中，這可通過以下方式完成:提供具有導體的跳線，與同之前提到的部分跡線822交叉的部分跳線相比，所述導體的橫向尺寸或寬度在跳線的終點處較大。加寬的導體可在跳線終點處形成凸塊，所述凸塊優(yōu)選地與導電跡線822的接觸焊盤823b對準，或者被定位為與導電跡線822的接觸焊盤823b對應，如圖8所示。這種對準或定位增強了跳線終點與接觸焊盤之間的電容耦合，或者如果需要的是直接電接觸，那么簡化其間形成直接電接觸的過程。
[0081]在圖8的實施例中，跳線824包括已被涂覆有導體828的跳線基板826，導體828在終點824b處被加寬以提供凸塊82%。跳線基板826可例如包括薄的柔性膜或其它合適的部件。圖8的跳線基板826被描繪為是電絕緣的，使得凸塊82%和焊盤823b形成電容器 820b。
[0082]可直接將導體828 (包括凸塊829b)涂覆至基板826的暴露的主表面，或者可包括一個或多個居間層(例如，用于提升粘附性)?？赏ㄟ^以下方式制造導體828:印刷、涂覆、蝕刻、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知技術，并且在一些實施例中，導體828可由與導體跡線822相同的材料或不同的材料構成。因此，例如，跳線的導體828可由金屬或其它合適的導電材料制成，例如，諸如石墨和/或一種或多種導電聚合物。示例性導電材料包括銅、銀和/或鎳，但是不應當將此列表理解為限制性的。導體828可設置在合適的跳線基板826上，該基板可例如包括薄的柔性膜或其它合適的部件?？梢赃m用作跳線基板的示例性絕緣材料可包括能夠被澆鑄成柔性膜的可熔融擠出的材料，諸如，熱塑性聚合物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯醇或本文其它地方描述的任何可分散的、可溶脹的或可溶解的基板。
[0083]在終點824b處的跳線824和跡線822之間需要直接電連接的情況下，例如，可以施用的導電粘合劑(未示出)的體積在量上足以覆蓋凸塊829b和焊盤823b被暴露的部分，這種粘合劑不僅使凸塊和焊盤之間形成直接電連接，而且通過焊盤823b將跳線824的終點824b機械地結合至基板814。另外地或者作為另外一種選擇，可將粘合劑設置在跳線824和傳感器基板814/導電跡線822之間，以將跳線824結合至基板。
[0084]可將結合圖8討論的跳線布置用于本文討論的任何傳感器實施例，如適用于特定的實施例或者其一部分的。
[0085]圖9a是濕度傳感器912或傳感器標簽的一部分的示意圖，其還針對附接到傳感器基板的跳線示出細節(jié)，其中跳線可以為或包括設置在絕緣聚合物基板上的金屬層或其它導電材料層。因此，傳感器912包括傳感器基板914，該傳感器基板已被涂覆有導電跡線922。跡線922被局部加寬，從而得到焊盤923b?；?14是自支撐的，但它在與水或另一種目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解。基板914承載調諧RF電路，導電跡線922是該調諧RF電路的一部分。跡線922不是自支撐的。跡線922可包括至少感應線圈和接觸焊盤923b。
[0086]跳線924示出為經由粘合劑層927附接到基板914。如圖所示，粘合劑層927是不導電的；否則，如果層927導電，它將造成它所接觸的導電跡線922的不同部分之間短路。例如，代表性非導電粘合劑材料可以`為或包括有機硅、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、高粘性天然或合成橡膠，或者針對這個系統(tǒng)描述的頻率范圍內不表現(xiàn)出導電性質的其它粘合劑。跳線924包括設置在跳線基板926上的導體928。導體928沿著跳線的長度可具有給定的受限橫向尺寸或寬度，但可在跳線的終點924b處擴展或加寬以形成凸塊929b。加寬的凸塊929b與焊盤923b形成電容器，其電容的值取決于粘合劑層927和跳線基板926的介電性質和厚度以及凸塊929b和焊盤923b的相對幾何形狀。假設跳線基板926是電絕緣材料的，但在一些實施例中，它可以是導電的，在這種情況下，由于冗余而可省略單獨的導體928。例如，示例性絕緣材料跳線基板926可包括由可熔融擠出材料形成的柔性膜，諸如，熱塑性聚合物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯醇或本文其它地方描述的任何可分散的、可溶脹的或可溶解的基板。
[0087]圖9b是另一個濕度傳感器912b的一部分的示意圖，該圖再次示出了關于附接到傳感器的基板的跳線的細節(jié)。傳感器912b在許多方面與圖9a的傳感器912類似，用相同的附圖標號標注類似的部件，除了上面提供的之外，不需要再對這些部件進行進一步說明。傳感器912b與傳感器912的不同之處在于:已將跳線924翻轉，使得與圖9a中它的方向相t匕，其相對于傳感器基板914和導電跡線922的方向被反轉。另外，在跳線終點924b附近選擇性地施加增大的壓力，以迫使電絕緣材料粘合劑到凸塊929b和焊盤923b之間的區(qū)域之外，使得凸塊929b和焊盤923b之間形成直接電接觸。未將這種增大的壓力施加至圖中示出的跳線的其余部分，使得跳線924避免了與圖中示出的導電跡線922的其它部分直接電接觸和顯著電容耦合。在一些情況下，在跳線924的相對終點924b的端部處的第二終點(圖％中未示出)可以同樣在導體928的類似凸塊和導電跡線922的類似焊盤之間提供直接電接觸，使得跳線924在跳線的兩個端部處提供與跡線922的直接電接觸。在其它情況下，可以不向跳線924的第二終點施加增大的壓力，使得絕緣材料粘合劑保持被設置在導體928的第二凸塊與跡線922的第二焊盤之間，并且使得跳線924在圖9b示出的跳線的端部或終點處提供直接電接觸，但在跳線924相對的或第二端部或終點提供電容耦合。
[0088]可將結合圖9a和圖9b討論的跳線布置用于本文討論的任何傳感器實施例，這同樣適用于特定的實施例或其一部分。
[0089]圖1Oa和圖1Ob是用于在濕度傳感器中使用的傳感器基板的示意性側視圖或剖視圖，每個基板均具有可變厚度的導電跡線?？蓪⒔o定導電跡線的相對較厚部分和相對較薄部分的組合用于所公開的任何實施例的優(yōu)點。例如，導電跡線的較厚部分可通過幫助為跡線提供足夠高的導電率和足夠低的電阻率，來有助于為跡線提供增強的電性質。例如，當傳感器基板在接觸目標流體時開始溶解、溶脹或以其它方式降解時，導電跡線的較薄部分可以幫助提供相比于較厚的區(qū)域更易受破損影響的跡線區(qū)域。提供易受破損影響的特定區(qū)域可有助于為濕度傳感器提供更可預見的或可靠的故障機制。注意的是，盡管在一些情況下單獨地或分別地考慮導電跡線的一些或全部較厚區(qū)域，它可以是自支撐的，但是在示例性實施例中，從其自身考慮，作為整體的導電跡線如本文其它地方所描述地保持不是自支撐的。此外，在示例性實施例中，跡線的較薄部分和較厚部分均比傳感器基板的厚度薄，并且例如，跡線的較薄部分和較厚部分優(yōu)選地比I微米或100納米薄。在一些情況下，較厚部分的厚度至少是較薄部分的厚度的兩倍。還可料想到其它厚度關系，注意的是要權衡電路的易斷和電性能。
[0090]接著,轉到圖1Oa,看到用于所公開的濕度傳感器的制品1024a,制品1024a包括自支撐的傳感器基板1026，其適于承載調諧RF電路，并且其適于當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解。例如，通過印刷、涂覆、蝕刻、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知圖案化技術，在基板1026上形成導電跡線1028a。跡線1028a可由金屬或其它合適的導電材料構成，例如，如由石墨和/或一種或多種導電聚合物構成。跡線1028a在機械上非常精妙，使得它在沒有支撐基板1026的情況下不能保持其物理完整性。即使在一些情況下，單獨地或分別地考慮導電跡線的一些或全部較厚區(qū)域時，它可以是自支撐的，但因此當考慮跡線1028a本身時，跡線1028a不是自支撐的。跡線1028a通常被圖案化，以至少形成RF電路的感應線圈。
[0091]如圖所示，跡線1028a表現(xiàn)出可變的厚度。因此，跡線1028a包括較厚部分1028a_l和較薄部分1028a-2?？墒褂酶鞣N構造技術提供可變厚度。例如，如果使用薄膜蒸鍍形成跡線，那么可采用擋板或罩來減小所選區(qū)域內的膜厚度。如果使用印刷形成跡線，那么可采用多次掃描或者可操縱印刷參數(shù)，以在創(chuàng)建所選區(qū)域中的膜厚度。如果使用蝕刻形成跡線，那么可使用選擇性蝕刻減小所選區(qū)域中的膜厚度。[0092]圖1Ob的制品1024b是適用于所公開的濕度傳感器的另一個制品，并且導電跡線的厚度分布在許多方面與圖1Oa的制品1024a類似。制品1024b包括自支撐的傳感器基板1026b,它適于承載調諧RF電路，并且適于當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式進行降解。例如，通過印刷、涂覆、蝕亥IJ、電沉積、氣相沉積、熱敏轉印和/或其它已知圖案化技術，在基板1026b上形成導電跡線1028b。跡線1028b可以由金屬或其它合適材料構成，如本文其它地方所討論的。所施用的跡線1028b足夠重或厚，使得金屬在成型背襯的凹進區(qū)域中較厚并且在成型背初的凸起區(qū)域中較薄，并且不是剛好符合成型背襯的輪廓，當通過電沉積或氣相沉積施用時尤其如此。此外，跡線1028b作為整體不是自支撐的，并且在其較薄部分尤其如此。跡線1028b通常被圖案化，以至少形成RF電路和的感應線圈。
[0093]跡線1028b表現(xiàn)出可變厚度。厚度可變圖案或外形與跡線1028a的圖案和外形(圖1Oa)類似，但對應于厚度變化的結構化表面1026b-l是跡線1028b和基板1026b之間的內部或“掩埋”界面，而不是跡線1028b的外部或被暴露的表面。然而，結果同樣是跡線1028b表現(xiàn)出可變厚度，包括較厚部分1028b-l和較薄部分1028b-2?？墒褂酶鞣N制造技術提供可變厚度。例如，在基板1026b上形成跡線1028b之前，例如可如通過壓印或通過使用持續(xù)澆注和固化(3C)工藝微制造基板被暴露的表面，以形成表面1026b-l。接著，可通過印刷或通過其它方法將形成跡線1028b的導電材料沉積在結構化表面1026b-l上，以產生其暴露表面基本上平坦但其厚度沿著跡線長度變化的跡線 。
[0094]優(yōu)選地，厚度分布通過較厚區(qū)域的明顯較長長度提供彼此分離的變薄區(qū)域。這種設計有利地最大化跡線的導電率(并且是小化電阻率)，同時仍然提供多個間隔開的變薄區(qū)域，從而如果目標流體接觸基板，那么促使RF電路失效。與諸如圖1Oa的被暴露的結構化表面設計相比，從制造的觀點來看，諸如圖1Ob的被掩埋界面設計是有利的。
[0095]圖1Oc是適用于所公開的濕度傳感器的另一個制品1024c的示意性平面圖。制品1024c包括傳感器基板1026和施用于基板的導電跡線1028c。本文其它地方討論的傳感器基板和導電跡線的特性同等適用于圖1Oc的那些。與圖1Oa和圖1Ob的制品類似，制品1024c提供導電跡線的不同區(qū)域，這使得在這些區(qū)域跡線更易受破損影響。在圖1Oc中，這些區(qū)域的特征在于，在一系列間隔開的區(qū)域中減少跡線的橫向面內尺寸或寬度。因此，跡線1028c具有可變寬度。相對較窄部分1028C-2沿著跡線1028c的長度分布，由跡線的相對較寬部分1028C-1隔開。較寬部分增強了導電率并且減小了跡線的電阻率。
[0096]讀者將理解，圖1Oa至圖1Oc的實施例意圖是示例性的而非限制性的。構想出設計變型。可使用除了V形或矩形特征以外的厚度或寬度分布?？筛鶕?jù)需要選擇厚度減小或寬度減小區(qū)域的相對間隔。在一些情況下，可沿著跡線的整個長度使用僅一個這種厚度減小或寬度減小的區(qū)域。此外，不同實施例的特征旨在被混合和匹配。實施例可在給定的導電跡線內結合一個或多個厚度減小區(qū)域和一個或多個寬度減小區(qū)域。在一些方面，因為在給定了給定系統(tǒng)的表面積限制的情況下，增加跡線的厚度將比增加跡線的寬度導致電阻抗上更大的變化，所以跡線的厚度變化比跡線的寬度變化更有利。用于導電跡線的示例性厚度比在RF操作頻率下的電信號的趨膚深度小，并且增加跡線的厚度使得RF信號經過更大的面積。
[0097]SM
[0098]實例I[0099]將測得的厚度為2密耳(約51微米)的聚乙烯醇(PVA)膜的片材(商品名為“Monosol M8630”,得自美國印第安納州波蒂奇的膜諾所公司(Monosol, LLC, Portage,Indiana，USA))用作自支撐基板。利用真空將PVA膜的片材壓在絲網印刷桌面上。緊貼這個片材放置的是157目絲網，絲網已在其中成像與圖11的印刷的電路元件1116對應的圖案陣列。此實例的具體圖案是具有約六匝以螺旋形式布置的感應線圈。接著，甚至通過向印刷刮板施加壓力穿過絲網來將圖案狀的導電油墨涂覆至PVA片材。接著移除絲網，從而產生總體如圖11描繪的印刷的片材1110。將其放置在干燥架上一整夜，以允許印刷的片材風干。對總共三種不同的導電油墨(C1-2001、C1-5001、C1-1001，可得自美國俄亥俄州特拉華的ECM公司(ECM Corporation, Delaware, Ohio, USA))的應用重復此工序，從而產生標稱相同圖案但使用不同導電材料的三種印刷的片材。
[0100]圖11和圖12中示出產生電路元件1116的整個圖案的印刷技術。在顯微鏡下觀察電路元件，發(fā)現(xiàn)跡線的邊緣是鋸齒狀的。跡線的各個部分的寬度標稱為約0.5毫米，并且測得的跡線的厚度為約12微米。
[0101]在不向導電跡線附接任何個體電容器或跳線的情況下，使用具有42941A阻抗探針(42941A Impedance Probe)的安捷倫4294A精密阻抗分析儀(Agilent 4294A PrecisionImpedance Analyzer)(可得自美國加利福尼亞州圣克拉拉的安捷倫技術公司(AgilentTechnologies, Santa Clara, California, USA))測量電路兀件的阻抗。從 8MHz 至 15MHz來掃描儀器并且使用開路和短路校準基準來校準該探針。在阻抗分析儀上，在13.56MHz處設置標記，以顯示阻抗的實部和虛部的值。將樣本和探針放置在非導電性表面并且使用探針在跡線兩個斷開的終點測量阻抗。表1中提供了不同導電油墨的結果:
[0102]表1
[0103]
【權利要求】
1.一種傳感器,包括: 自支撐基板；以及 導電跡線，所述導電跡線由所述基板承載并被圖案化以提供調諧RF電路的至少一部分，所述RF電路以阻抗或電阻為特征并且被設置在所述基板的僅一側上； 其中所述導電跡線不是自支撐的；并且 其中所述基板適于當被目標流體接觸時溶解、溶脹或以其它方式降解，使得所述RF電路的阻抗或電阻改變至少5倍。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述基板當被所述目標流體接觸時溶解。
3.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述基板當被所述目標流體接觸時溶脹。
4.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述基板為或包括具有平滑主表面的柔性膜。
5.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述基板為或包括聚乙烯醇(PVA)。
6.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述目標流體包含極性液體。
7.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述目標流體包含水。
8.根據(jù)權利要求7所述的傳感器，其中所述目標流體為或包括一種或多種含水人類體液。
9.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述導電跡線包含銀。
10.根據(jù)權利要求1所述的`傳感器，其中所述導電跡線具有小于I微米的厚度。
11.根據(jù)權利要求10所述的傳感器，其中所述導電跡線具有小于100納米的厚度。
12.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述導電跡線包括感應線圈。
13.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述導電跡線與所述基板緊密接觸。
14.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述導電跡線具有可變厚度和/或可變寬度。
15.根據(jù)權利要求14所述的傳感器，其中所述導電跡線具有可變厚度，所述厚度變化與所述導電跡線和所述基板之間的結構化界面相關聯(lián)。
16.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述調諧RF電路還包括導電鏈接構件，所述導電鏈接構件連接所述導電跡線的兩個部分。
17.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中當所述基板被所述目標流體接觸時，所述RF電路的阻抗或電阻改變至少100倍。
18.根據(jù)權利要求17所述的傳感器，其中當所述基板被所述目標流體接觸時，所述RF電路的阻抗或電阻改變至少1000倍。
19.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中當所述基板被所述目標流體接觸時，所述導電跡線基本上崩解以便為所述RF電路提供開路。
20.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其中所述基板被所述目標流體接觸基本上使得所述RF電路無法操作。
21.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，還包括設置在所述傳感器的外表面上的皮膚相容性粘合劑。
22.根據(jù)權利要求21所述的傳感器，其中所述粘合劑包含有機硅。
23.一種吸收衣服，包含根據(jù)權利要求1所述的傳感器。
24.根據(jù)權利要求23所述的吸收衣服，其中所述吸收衣服包括液體可滲透片材、液體不可滲透片材、被設陷在所述液體可滲透片材和所述液體不可滲透片材之間的吸收材料，并且其中所述傳感器設置在所述液體可滲透片材和所述液體不可滲透片材之間。
25.—種構造制品，包含根據(jù)權利要求1所述的傳感器。
26.根據(jù)權利要求25所述的制品，其中所述構造制品為或包括壁板、絕緣材料、地板、屋頂和/或用于管道的配件或支撐結構。
27.—種系統(tǒng),包括: 根據(jù)權利要求1所述的傳感器；以及 讀出器，所述讀出器被構造成遠程評估所述調諧RF電路的狀況。
28.根據(jù)權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述讀出器被構造成安裝在用于個人的移動或靜止支撐件中或上 。
【文檔編號】A61F13/42GK103717186SQ201280038996
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權日:2011年8月11日
【發(fā)明者】洛里-安·S·普里奧洛, 賈斯汀·M·約翰遜, 羅伯特·D·洛倫茲, 布倫達·B·巴德里, 詹姆士·C·瓦努斯, 雅各布·D·查特頓, 史蒂文·J·佩爾龍, 唐納德·R·巴特爾斯, 巴德里·維拉拉加凡 申請人:3M創(chuàng)新有限公司