使用具有易碎聯(lián)接件的rf電路的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承載調(diào)諧RF電路的基板。所述電路包括施用到所述基板的導(dǎo)電性圖案、電容器、以及跳線，這些部件全部設(shè)置在所述基板的同側(cè)。所述導(dǎo)電性圖案包括電感線圈、以及內(nèi)部末端和外部末端。所述跳線將所述內(nèi)部末端電耦合到所述外部末端。所述跳線還包括易碎聯(lián)接件，所述易碎聯(lián)接件在被目標(biāo)流體接觸時產(chǎn)生所述RF電路的運行中的急劇變化。所述急劇變化可被遠程讀出器譯為“潤濕”狀況。所述易碎聯(lián)接件與所述目標(biāo)流體的接觸可將所述RF電路的阻抗或電阻改變至少5倍、10倍、100倍、或更多倍，并且/或者可導(dǎo)致所述易碎聯(lián)接件破裂以產(chǎn)生開式電路，并且/或者可基本上使得所述RF電路無效。
【專利說明】使用具有易碎聯(lián)接件的RF電路的濕度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及濕度傳感器，以及裝配此類傳感器的制品和系統(tǒng)、和與此類傳感器相關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]每天數(shù)以百萬計的年輕人和老年人穿戴尿布。對于這兩個群體而言，濕度檢查可需要依賴于其他人。就正因醫(yī)學(xué)病癥或生活情況而穿戴尿布的成年患者而言，在一些情況下，未被注意到的濕尿布可成為使用者的健康風(fēng)險。尿布疹和皮膚潰瘍僅僅為兩種可能的可因長期暴露于濕度而引起的醫(yī)學(xué)病癥。對于患者的健康風(fēng)險以及保健提供者的可能性金錢責(zé)任而言，用于增強尿布監(jiān)測的工藝和工序是有利的。
[0003]在一些地方，對于需要使用尿布的成年患者而言的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測工序為每四小時監(jiān)測至少一次患者的失禁。如果患者不能表達其自身的尿布狀態(tài)，則護理者需要對尿布進行物理檢查。為了實現(xiàn)令人滿意的物理檢查，通常需要物理地轉(zhuǎn)動患者。這可對護士或工作人員造成健康風(fēng)險，并且對于重癥患者而言，可能需要額外的人員或者甚至機械提升裝置。將為高度有利的是，通過在不執(zhí)行物理檢查的情況下查詢尿布的狀態(tài)來消除這種耗時且不體面的工序。
[0004]其他人已提出可用于尿布中的濕度傳感器。參見(例如)美國專利申請公開US2008/0300559 (Gustafson 等人)。另外參見美國專利申請公開 US2004/0064114 (David等人)、US2004/0070510 (Zhang 等人)、US2005/0156744 (Pires) ,US2006/0058745 (Pires)、US2007/0083174 (Ales, III 等人)、US2008/0132859 (Pires)、和 US2008/0266123 (Ales 等A),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，濕度傳感器在尿布中的廣泛應(yīng)用以及其他用途仍有待去實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]我們已經(jīng)開發(fā)出一系列能夠檢測濕度并且能夠進行遠程查詢的傳感器。這些傳感器還與低成本制備技術(shù)兼容。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些傳感器不僅可適用于尿布或其他吸收衣服中，而且可適用于其他最終應(yīng)用(其中希望檢測濕度但難以在視覺上或者說是直接地觀察濕度)中。此類其他應(yīng)用可涉及將濕度傳感器裝配到構(gòu)造相關(guān)的制品(例如，壁板、絕緣材料、地板、屋頂、以及配件和支撐結(jié)構(gòu))內(nèi)以檢測(例如)來自地下管道、地板下方、墻壁后面、或天花板上面的滲漏。其他應(yīng)用可涉及將濕度傳感器裝配到包裝件或盒子內(nèi)以檢測(例如)醫(yī)學(xué)或汽車應(yīng)用中的滲漏或融化。
[0006]本文描述了(除了別的以外)傳感器，所述傳感器包括承載調(diào)諧RF電路的第一基板。該電路包括施用到第一基板的導(dǎo)電性圖案、電容器、和跳線，這些部件全部設(shè)置在第一基板的同側(cè)。導(dǎo)電性圖案包括電感線圈以及內(nèi)部末端和外部末端。跳線將內(nèi)部末端電耦合到外部末端。跳線還包括易碎聯(lián)接件，所述易碎聯(lián)接件在被目標(biāo)流體接觸時在RF電路的運行中產(chǎn)生急劇變化。急劇變化可被遠程讀出器譯為“潤濕”狀況。易碎聯(lián)接件與目標(biāo)流體的接觸可將RF電路的阻抗和電阻改變至少5倍、10倍、100倍、或1000倍，并且/或者可導(dǎo)致易碎聯(lián)接件破裂以產(chǎn)生開式電路，并且/或者可基本上使得RF電路無效。
[0007]電容器可包括第一電容器極板和第二電容器極板，所述第一電容器極板選自導(dǎo)電性圖案的內(nèi)部末端和外部末端中的一者，并且所述第二電容器極板選自跳線的第一末端或第二末端。電容器還可包括設(shè)置在第一電容器極板和第二電容器極板之間的第一介電材料，所述第一介電材料可溶于目標(biāo)流體中以提供易碎聯(lián)接件。
[0008]調(diào)諧RF電路還可包括相對于最初提到的電容器而言設(shè)置在跳線的相對末端的第二電容器，所述第二電容器具有設(shè)置在第三電容器極板和第四電容器極板之間的第二介電材料，所述第二材料也溶于目標(biāo)流體并且也為易碎聯(lián)接件的一部分。
[0009]作為另外一種選擇或除此之外，易碎聯(lián)接件可包括粘合劑，所述粘合劑將跳線連接到基板并且可溶于目標(biāo)流體中。作為另外一種選擇或除此之外，跳線可包括設(shè)置在第二基板上的導(dǎo)電性構(gòu)件，并且第二基板能夠在目標(biāo)流體中溶解、溶脹、或者說是降解以提供易碎聯(lián)接件。
[0010]在一些的情況下，第一介電材料、第二介電材料、和/或第二基板可為或可包括聚乙烯醇(PVA)。在一些情況下，目標(biāo)流體包括極性液體(例如水)、或者一種或多種水性人類體液。
[0011]在一些情況下，第二基板為自支撐膜，并且跳線的導(dǎo)電性構(gòu)件為非自支撐的。在一些情況下，跳線的導(dǎo)電性構(gòu)件具有小于I微米或小于100納米的厚度。在一些情況下，導(dǎo)電性構(gòu)件具有可變厚度和/或可變寬度。在一些情況下，導(dǎo)電性跡線具有可變厚度，所述厚度變化與導(dǎo)電性構(gòu)件和第二基板之間的結(jié)構(gòu)化界面相關(guān)。
[0012]傳感器可包括設(shè)置在該傳感器的外表面上的皮膚相容性粘合劑。這種粘合劑可包括娃樹脂。
[0013]還公開了裝配本發(fā)明所公開的濕度傳感器的吸收衣服(例如尿布)以及其他制品。就吸收衣服而言，所述衣服可包括液體可滲透的片材、液體不可滲透的片材、以及捕獲在液體可滲透的片材和液體不可滲透的片材之間的吸收材料。濕度傳感器可設(shè)置在液體可滲透的片材和液體不可滲透的片材之間、或者液體可滲透的片材和使用者的身體之間。優(yōu)選地，濕度傳感器設(shè)置在液體不可滲透的片材和吸收芯之間，以使其將在芯飽和時降解并且將不會因僅少量目標(biāo)流體的釋放而被觸發(fā)。
[0014]還公開了用于建筑構(gòu)造中的裝配本發(fā)明所公開的濕度傳感器的制品。此類構(gòu)造制品可為或包括壁板、絕緣材料、地板(包括但不限于地毯)、屋頂、和/或用于一個或多個管道的一個或多個配件或一個或多個支撐結(jié)構(gòu)。
[0015]我們描述了下述系統(tǒng)，其中將本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的至少一個與被構(gòu)造成遠程評估調(diào)諧RF電路的狀況的讀出器相結(jié)合，以便評估傳感器的狀況。讀出器可被構(gòu)造成安裝在人的移動或固定支撐件之中或之上，例如，床、椅(包括如輪椅或搖椅)、手推車、或者其他移動或固定的支撐件。
[0016]還討論了相關(guān)的方法、系統(tǒng)、和制品。
[0017]本專利申請的這些和其他方面從下文的【具體實施方式】中將顯而易見。然而，在任何情況下，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
均不應(yīng)理解為是對要求保護的主題的限制，該主題僅受所附權(quán)利要求書限定，并且在審查期間可以進行修改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為在將片材裁切或者說是轉(zhuǎn)換加工成單個傳感器標(biāo)簽之前的包括大量濕度傳感器的卷狀片材或幅材的示意性透視圖；
[0019]圖2a和2b為示例性的濕度傳感器的示意性電路圖；
[0020]圖2c為示例性的遠程查詢裝置或讀出器的示意性方框圖；
[0021]圖3a為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“干燥”狀態(tài)；
[0022]圖3b為類似于圖3a的示意圖，但其中濕度傳感器處于“潤濕”狀態(tài)；
[0023]圖4、5、6、和7為示例性的濕度傳感器的示意性平面圖；
[0024]圖8為示例性的濕度傳感器的細節(jié)的示意性透視圖；
[0025]圖9a為濕度傳感器的一部分的示意性側(cè)視圖或剖視圖；
[0026]圖9b為另一個濕度傳感器的一部分的示意性側(cè)視圖或剖視圖；
[0027]圖9c為又一個濕度傳感器的一部分的示意性側(cè)視圖或剖視圖；
[0028]圖1Oa和IOb為用于濕度傳感器中的各種跳線的示意性側(cè)視圖或剖視圖，所述跳線各自具有可變厚度的導(dǎo)電性構(gòu)件；
[0029]圖1Oc為用于濕度傳感器中的跳線的示意性平面圖，所述跳線具有可變寬度的導(dǎo)電性構(gòu)件；
[0030]圖1la為用于濕度傳感器中的調(diào)諧RF電路的示意性平面圖，并且圖1lb為圖1la的電路的一個實施例的建模數(shù)據(jù)的曲線圖；
[0031]圖12為形成于跳線的末端和導(dǎo)電性圖案的末端之間的電容器的示意性側(cè)視圖或剖視圖，所述電容器包括易碎聯(lián)接件，所述易碎聯(lián)接件的代表性實施例被制備和測試；
[0032]圖12a為適用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的U形部件；
[0033]圖13為示出濕度傳感器的不同最終應(yīng)用的示意圖；并且
[0034]圖14a為尿布或類似失禁衣服的示意性平面圖，并且圖14b為沿圖14a中的線14b-14b截取的示意性剖視圖。
[0035]在這些附圖中，類似的參考標(biāo)號指示類似的元件。
【具體實施方式】
[0036]在圖1中，示出了可利用高容量膜處理設(shè)備制備的卷狀片材或幅材110。幅材110包括其上已施用導(dǎo)電性圖案或跡線的柔性基板114，所述圖案形成調(diào)諧RF電路116的至少一部分。跡線通常形成至少一個電感線圈，但其還可包括其他不同的電路元件和連接特征，如在下文中更充分地闡述。導(dǎo)電性圖案、以及RF電路的其余部分因而由基板114承載。
[0037]雖然僅一個電路116示于附圖中，但讀者應(yīng)當(dāng)理解，基本上相同或相似的調(diào)諧RF電路優(yōu)選地以陣列形式提供在幅材上，一個此類電路設(shè)置在標(biāo)記為112的每個區(qū)域中，并且所有的此類電路優(yōu)選地設(shè)置在幅材110的同側(cè)。參考標(biāo)號112因而可指標(biāo)簽或簽條形式的單個傳感器，所述單個傳感器可(例如)通過經(jīng)由沿線113a、113b的裁切或切割操作轉(zhuǎn)換加工幅材110來獲得。[0038]調(diào)諧RF電路116還包括除導(dǎo)電性圖案之外的一個或多個分立電路元件。例如，電路116包括至少單獨跳線(導(dǎo)電性聯(lián)接構(gòu)件)和任選的分立電容器，如下文進一步所討論的，這些部件由基板114承載并且連接到導(dǎo)電性圖案以便完成RF電路116并提供所需功能。在一些情況下，導(dǎo)電性圖案自身可包括除電感線圈之外的一個或多個電容器。如果需要，可在將幅材裁切或切割成單個傳感器標(biāo)簽112之后而非在這種裁切或切割操作之前，將形成RF電路116的部分的任何分立電路元件附接到基板114、或者RF電路116的一部分。作為另外一種選擇，當(dāng)幅材110在被分割成單個標(biāo)簽之前仍保持完整的過程中，可將一個或多個分立電路元件附接到基板114、或者RF電路116的一部分。導(dǎo)電性圖案以及RF電路116的其他一個或多個部件優(yōu)選地由基板承載，并且設(shè)置在基板114的僅一側(cè)。這種布置方式從制備觀點來看是有利的，使得可采用僅單側(cè)膜處理操作。
[0039]基板114不僅為柔性的，而且優(yōu)選地為自支撐的。就這一點而言，如果基板具有足夠的機械完整性以允許在不存在過度破損、撕裂、或其他損壞(這將使基板不適用于其預(yù)期應(yīng)用)的情況下來處理基板，則該基板據(jù)稱為自支撐的。
[0040]重要的是，電路116包括與該電路的跳線部件相關(guān)的易碎聯(lián)接件。易碎聯(lián)接件可包括將跳線或其一部分連接到傳感器基板的導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性粘合劑，所述粘合劑能夠在接觸水或其他目標(biāo)流體時溶解。作為另外一種選擇或除此之外，易碎聯(lián)接件可包括形成跳線的部分的第二基板，所述第二基板能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。第二基板可為自支撐的，并且設(shè)置在第二基板上且形成跳線的部分的導(dǎo)電性構(gòu)件優(yōu)選地為非自支撐的。利用這些設(shè)計特征時，傳感器標(biāo)簽暴露于目標(biāo)流體可在RF電路的物理結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生急劇變化，并且在RF電路的運行中產(chǎn)生相應(yīng)的急劇變化，其中后者可被遠程讀出器或查詢裝置譯為“潤濕”狀況。例如，當(dāng)易碎聯(lián)接件被目標(biāo)流體接觸時，跳線或其一部分的導(dǎo)電性構(gòu)件可完全破裂、碎裂、或者裂開。
[0041]RF電路運行中的急劇變化可表現(xiàn)為(例如)電路的電阻或阻抗改變至少5倍、10倍、100倍、或1000倍。就這一點而言，“電阻或阻抗的改變”是指電阻或阻抗大小的改變。阻抗將直流(DC)電阻的概念延伸到交流(AC)電路，其不僅描述電壓和電流的相對振幅，而且描述相對相位。阻抗描述相對于交流電的測量值并且由復(fù)數(shù)來描述。阻抗的實部描述電阻(電壓和電流的振幅比)，并且虛部描述相位差。相位差僅在電路具有電容或電感部件時產(chǎn)生，一般來講，加號用于指示虛部的電感并且負號用于指示虛部的電容。阻抗分析儀通過測量電壓相對于流過電子電路的電流的比率來工作。
[0042]作為另外一種選擇或除此之外，RF電路的運行中的急劇變化可表現(xiàn)為諧振頻率、Q-因子、帶寬、振幅、和/或其他諧振特征的變化。作為另外一種選擇或除此之外，運行中的急劇變化可表現(xiàn)為跳線或其一部分的顯著分裂或斷裂以便提供具有開式電路的RF電路。作為另外一種選擇或除此之外，運行中的急劇變化可表現(xiàn)為導(dǎo)致RF電路基本上無效。
[0043]適用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的示例性的調(diào)諧RF電路示意性地示于圖2a和2b中。在圖2a中，簡單的RF電路216包括按如圖所示方式連接的電感器218和電容器220。這些部件的電感L和電容C相結(jié)合以提供LC電路216，該電路具有由以下公式給定的諧振頻率f (以周期/秒(或赫茲)為單位來表不):
[0044][0045]L和C的值優(yōu)選地被選擇為使得諧振頻率被調(diào)諧到射頻(RF)電磁波譜的所需部分，如，30kHz至300GHz的波譜所需部分。在優(yōu)選的實施例中，諧振頻率可介于I至IOOMHz的較窄范圍的所需部分中，或者更具體地講可處于(例如)13.56MHz的目標(biāo)頻率。在任何情況下，傳感器電路的調(diào)諧RF頻率優(yōu)選地被選擇為與遠程讀出器或查詢裝置的頻率范圍兼容(如，基本上匹配、重疊、或者被涵蓋)，所述讀出器和所述傳感器的RF電路由此來充當(dāng)濕度檢測系統(tǒng)。如果能量接近電路的諧振頻率，則電感器218充當(dāng)天線以接收來自讀出器的RF電磁能量，并且電感器218隨后重新發(fā)射電路諧振頻率或接近電路諧振頻率的所吸收能量中的至少一些。
[0046]圖2b的RF電路216b類似于電路216，不同的是單個電容器220已被替換為兩個串聯(lián)連接的單獨電容器220a、220b。在可供選擇的實施例中，可使用不止兩個單獨的電容器，并且它們可全部串聯(lián)連接或者它們可以其他方式進行連接。此外，盡管在本發(fā)明所公開的RF電路中，僅一個電感線圈為優(yōu)選的，但還可以想到具有不止一個電感器的實施例。在一些實施例中，RF電路的各個元件彼此進行連接以使得提供下述RF電路，所述RF電路的響應(yīng)可由2a的簡單LC諧振電路來近似表示。例如，圖2b的單個電容器220a、220b在數(shù)學(xué)上可由具有適當(dāng)電容C的單個電容器220來表示。構(gòu)成RF電路的各個電路元件的值(如，電感器218的電感、以及電容器220a、220b的電容)同樣被選擇為提供調(diào)諧到射頻頻譜的所需部分的諧振頻率，如上文所述。事實上，所有的實際電路均包括一些數(shù)量的電阻。在本發(fā)明所公開的濕度傳感器的一些實施例中，RF電路可具有可忽略不計的電阻，而在其他情況下RF電路可具有不可忽略不計的電阻。在后一情況下，RF電路可包括一個或多個單獨電阻器(如)以形成RLC諧振電路。
[0047]在一些情況下，調(diào)諧RF電路中可包括額外的電路(未示出)以用于通過天線來發(fā)射識別碼。此類額外的電路可與用于已知射頻識別(RFID)裝置中的電路相同或相似。能夠?qū)⒋a傳送到讀出器的裝置通常稱為RFID裝置。不能傳送識別碼的裝置有時稱為電子制品防盜(EAS)裝置。EAS裝置吸收和破壞由讀出器發(fā)射的電磁場(例如，RF場)。場的破壞可被讀出器檢測到并且被譯為指示EAS裝置的存在。用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的調(diào)諧RF電路優(yōu)選地具有大體較簡單的EAS設(shè)計，但可設(shè)想到其他設(shè)計(包括但不限于較復(fù)雜的RFID設(shè)計)。優(yōu)選的調(diào)諧RF電路實際上是無源的，即，它們不裝配電池或其他板載電源，但作為替代，它們通過與讀出器天線發(fā)射的電磁場的耦合來獲取能量。然而，在一些情況下，根據(jù)濕度傳感器的最終應(yīng)用，調(diào)諧RF電路實際上可為有源的，即，其可包括電池或其他電源。在任何情況下，調(diào)諧RF電路通常由諧振頻率和電路阻抗來表征。
[0048]圖2c為示例性的遠程查詢裝置或讀出器230的示意性方框圖。讀出器230包括電感器232、RF源234、和諧振分析儀236。能量存儲在圍繞充當(dāng)天線的電感器232的場中。如果濕度傳感器在讀出器230附近，則此存儲的能量可耦合到濕度傳感器的調(diào)諧RF電路。諧振分析儀236可被構(gòu)造成檢測從讀出器230的天線耦合到調(diào)諧RF電路的能量值的變化，如果調(diào)諧RF電路的諧振頻率足夠接近讀出器電路的諧振頻率則發(fā)生這種耦合。查詢器信號的擾動(可歸因于由調(diào)諧RF電路耦合的能量的變化)可被視為構(gòu)成感測信號或感測電路信號。
[0049]圖3a和3b為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處于“干燥”狀態(tài)，并且在圖3b中，濕度傳感器已接觸水或者其他目標(biāo)流體由此產(chǎn)生處于“潤濕”狀態(tài)的濕度傳感器312b。
[0050]在圖3a中，讀出器330發(fā)出RF信號，所述RF信號的至少一部分具有可被傳感器312a的調(diào)諧RF電路316a吸收的合適頻率成分。電路316a包括未受損的易碎聯(lián)接件。傳感器312a將一些吸收能量轉(zhuǎn)換成(較弱的)感測信號，所述感測信號由電路316a發(fā)出并且被讀出器330感測。讀出器330將來自電路316a的感測信號譯為“干燥”狀況，并且可由讀出器330提供指示燈或者其他合適的狀態(tài)輸出。
[0051]在圖3b中，讀出器330同樣發(fā)出相同的RF信號。傳感器312b在讀出器附近(正如傳感器312a —樣)，但傳感器暴露于目標(biāo)流體已(如)通過引起跳線基板局部或完全地溶解、或者溶脹或者說是降解而導(dǎo)致易碎聯(lián)接件全部或部分地失效。調(diào)諧RF電路316b示于附圖中，但電路可因易碎聯(lián)接件的全部或部分失效而全部或局部地?zé)o效?；蛘?，電路可保持工作，但其可具有與電路316a極其不同的特性，如，極其不同的阻抗、極其不同的諧振頻率、Q-因子、帶寬、振幅、和/或其他諧振特性。因此，傳感器312b可提供無感測信號，或者其可提供下述感測信號，所述感測信號極其不同于由傳感器312a在接觸目標(biāo)流體之前提供的感測信號。讀出器330將感測信號的缺失、或者極其不同的感測信號譯為“潤濕”狀況。然后可由讀出器330提供“潤濕”指示燈或其他合適的狀態(tài)輸出。
[0052]圖4提供了一個示例性的濕度傳感器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(diào)諧RF電路416?；?14可為(如)在基板材料的連續(xù)幅材的轉(zhuǎn)換加工操作中已從相同基板材料的較大片材切割出的相對較小的樣本。優(yōu)選地，基板414為足夠薄的以便具有柔性，而且為足夠厚的以便具有自支撐性。基板414優(yōu)選地由下述材料構(gòu)成，所述材料為可熔融擠出的或者溶劑澆注的并且能夠澆注成柔性膜的。示例性的基板材料包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、和聚酯的膜。作為另外一種選擇，傳感器基板414可包括一種或多種在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料，如在名稱為“WetnessSensors”(濕度傳感器)的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請XXX (代理人案卷號，66445US002)中有所論述，該專利申請與本文同一天提交并且以引用方式并入本文中。
[0053]傳感器基板414可為一體膜，即，其可在基板的整個空間和體積中具有均一的組合物。作為另外一種選擇，基板可具有不均一的組合物。一種類型的不均一的組合物為堆疊式分層介質(zhì)或具有由不同材料構(gòu)成的并排條的條紋狀介質(zhì)，所述材料中的至少一種可被目標(biāo)流體降解。例如，基板可由具有不同材料的兩個不同層構(gòu)成，或者可由三個或者更多個材料層構(gòu)成，所述三個或者更多個材料層可彼此均不相同或者可包括(例如)呈交替順序的材料。還可以想到共混材料，所述共混材料(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(gòu)成。
[0054]濕度傳感器412還包括已施用到基板414的導(dǎo)電性跡線或圖案。在圖4的實施例中，導(dǎo)電性圖案被分成兩部分:圖案422a、和圖案422b。這些部分統(tǒng)稱為導(dǎo)電性圖案422。圖案422包括形成電感線圈418的螺旋形路徑。圖案422還包括標(biāo)記為423a、423b、423c、和423d的加寬區(qū)或接觸墊。墊423a提供圖案422的內(nèi)部末端(其位于線圈418的內(nèi)部)，并且墊423b提供圖案422的外部末端(其位于線圈418的外部)。
[0055]圖案422可直接施用到基板414的暴露主表面,或者一個或多個居間層可被包括(例如)以提高粘合性?？赏ㄟ^任何合適的技術(shù)在基板上形成圖案422，所述技術(shù)包括印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)。圖案422可由金屬或其他合適的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，例如，石墨和/或一種或者多種導(dǎo)電性聚合物。示例性的導(dǎo)電性材料包括銅、銀、和/或鎳，但此列表不應(yīng)理解為限制性的。圖案422優(yōu)選地具有顯著小于基板414的厚度。在一些實施例中，圖案422具有(例如)小于I微米、或小于100納米的厚度。圖案422可為機械精細的，以使其在不存在支撐基板(即基板414)的情況下不能保持物理完整性。在這種情況下，圖案422在以其自身(與支撐基板414分離)進行考慮時將不被視為是自支撐的(根據(jù)上文所述的術(shù)語而言)。在其他情況下，圖案422可為更厚的并且甚至為自支撐的，前提條件是跳線424包括如下文所討論的易碎聯(lián)接件。
[0056]電路416還包括單獨的、分立的電容器420，所述電容器420連接在圖案422的墊423c和423d之間。電容器420可為芯片電容器或者能夠附接到如圖所示的墊423c、423d的任何其他合適的電容器部件。可通過焊接、粘合劑、或通過其他合適的技術(shù)來實現(xiàn)附接。
[0057]最后，電路416還包括跳線424。跳線424可在內(nèi)部墊423a和外部墊423b之間提供低阻抗導(dǎo)電路徑，并且其自身具有極小的或者不具有電阻、電容或電感。跳線424的第一末端424a與墊423a形成直接電接觸，并且跳線424的第二末端424b與墊423b形成直接電接觸，而跳線424避免與其所跨越的圖案422的部分形成任何電接觸。(在圖4中，跳線424跨越線圈418中的兩個環(huán)，但未與這些環(huán)形成電接觸。)這樣，跳線424具有連接線圈418和電容器420的效果，這基本上如圖2a的示意性電路圖所示。跳線可由任何合適的一種或多種導(dǎo)電性材料和任選的一種或多種絕緣材料來構(gòu)造，這些材料允許跳線提供墊423a和423b之間的導(dǎo)電路徑，同時保持與其所跨越的線圈418的部分絕緣。示例性的跳線424為或包括設(shè)置在絕緣聚合物基板上的金屬或者其他導(dǎo)電層，但也可以使用其他構(gòu)造。絕緣和/或?qū)щ娬澈蟿┮部捎∷⒃诨?14或者跳線424上，或者說是選擇性地涂布到跳線424(一側(cè))與基板414和圖案422 (另一側(cè))之間，使得跳線424保持固定到基板414，同時形成必要的電連接并且避免其他電連接。有關(guān)合適跳線的附加信息進一步地提供于下文中。
[0058]重要的是，跳線424與易碎聯(lián)接件相關(guān)，所述易碎聯(lián)接件能夠在接觸目標(biāo)流體時完全或部分失效。易碎聯(lián)接件未單獨地標(biāo)記于圖4中，因為其可包括與跳線相關(guān)的若干不同部件中的一個(或多個)。例如，易碎聯(lián)接件可包括將跳線或其一部分連接到傳感器基板的導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性粘合劑，所述粘合劑能夠在接觸水或者另一種目標(biāo)流體時溶解。作為另外一種選擇或除此之外，易碎聯(lián)接件包括形成跳線的部分的第二基板，所述第二基板能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。第二基板可為自支撐的，并且設(shè)置在第二基板上且形成跳線的部分的導(dǎo)電性構(gòu)件優(yōu)選地為非自支撐的。傳感器標(biāo)簽暴露于目標(biāo)流體因而可產(chǎn)生RF電路的物理結(jié)構(gòu)的急劇變化以及RF電路的運行中的相應(yīng)急劇變化。能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料在本文的別處有所論述。
[0059]易碎聯(lián)接件可設(shè)計用于在接觸極性目標(biāo)流體(例如水)時、或者作為替代在接觸非極性的目標(biāo)流體時失效。極性和非極性目標(biāo)流體的其他論述、以及能夠與這些類型的流體中的任何一種結(jié)合使用的合適材料提供于下文中。
[0060]可在如下情況下將電路416的分立電路元件(即，電容器420和跳線424)附接到基板414和導(dǎo)電性圖案422:當(dāng)基板材料的幅材仍完整時、或者當(dāng)這種幅材被裁切或切割以提供單個傳感器標(biāo)簽412之后、或者在以上情況的組合情形下(其中一個分立電路元件在轉(zhuǎn)換加工之前附接到基板，并且另一個分立電路元件在轉(zhuǎn)換加工之后附接到基板)。分立電路元件(如，元件420、424)優(yōu)選地由基板承載并且設(shè)置在基板414上與導(dǎo)電性圖案422相同的一側(cè)。
[0061]在可供選擇的實施例中，傳感器412可包括與分立電容器420串聯(lián)連接的一個或兩個附加電容器，所述一個或多個附加電容器形成在跳線末端424a與墊423a的節(jié)點處、和/或在跳線末端424b與墊423b的節(jié)點處。這可通過如下方式來實現(xiàn):避免跳線末端424a處的導(dǎo)體與接觸墊423a之間的直接電連接、和/或跳線末端424b處的導(dǎo)體與接觸墊423b之間的直接電連接，并且作為替代在適當(dāng)跳線末端與導(dǎo)電性圖案的相應(yīng)接觸墊之間包括絕緣材料(例如絕緣粘合劑或膜)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線末端處的導(dǎo)體的尺寸、接觸墊的尺寸、以及跳線末端和接觸墊的相對位置，可在一個或多個所選節(jié)點處實現(xiàn)所需的電容。
[0062]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出了另一個濕度傳感器512的示意圖。類似于傳感器412，傳感器512包括傳感器基板514和由基板承載的調(diào)諧RF電路516。上述討論的基板414的特征也適用于基板514。例如，基板514優(yōu)選為足夠薄的以便具有柔性，而且為足夠厚的以便具有自支撐性?；?14可為一體膜，或者其可具有不均一的組合物，如本文在別處所討論的。
[0063]濕度傳感器512還包括已施用到基板514的導(dǎo)電性圖案。類似于圖4的實施例，導(dǎo)電性圖案被分成兩部分:圖案522a、和圖案522b。這些部分統(tǒng)稱為導(dǎo)電性圖案522。圖案522包括形成電感線圈518的螺旋形路徑。圖案522還包括位于其終端部分處的加寬區(qū)域或接觸墊，所述墊被標(biāo)記為523a、523b。墊523a提供圖案522的內(nèi)部末端(其位于線圈518的內(nèi)部)，并且墊523b提供圖案522的外部末端(其位于線圈518的外部)。
[0064]取代圖4的分立電容器420，傳感器512包括集成電容器520，所述集成電容器520可由圖案522a和跡線522b的交錯部分形成。交錯部分的幾何形狀(例如，單獨齒或叉的數(shù)量以及它們各自的長度和間距)可被定制以提供所需的電容數(shù)量。提供集成電容器的有利之處在于避免了附接分立電容器所需的制備步驟、并且避免了與分立電容器相關(guān)的可靠性和生產(chǎn)問題(例如，附接失效、未對準(zhǔn)、分離等等)。
[0065]盡管圖案522和圖案422之間具有明顯的設(shè)計差異，但結(jié)合圖案422討論的其他設(shè)計特征也適用于圖案522。例如，可通過任何合適的技術(shù)在基板524上形成圖案522，所述技術(shù)包括印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)。此外，圖案522可由任何合適的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，并且可具有顯著小于基板514的厚度，所述圖案522的厚度(例如)在一些實施例中小于I微米、或者小于100納米。圖案522在以其自身進行考慮時可并非為非自支撐的。
[0066]類似于電路416，電路516也包括跳線524。在一個實施例中，跳線524在內(nèi)部墊523a和外部墊523b之間提供低阻抗導(dǎo)電路徑，并且其自身具有極小的或者不具有電阻、電容、或電感。跳線524的第一末端524a與墊523a形成直接電接觸，并且跳線524的第二末端524b與墊523b形成直接電接觸，而跳線524避免與其所跨越的圖案522的部分形成任何電接觸。(在圖5中，跳線524跨越線圈518中的兩個環(huán)，但未與這些環(huán)形成電接觸。)這樣，跳線524具有連接線圈518和電容器520的效果，這基本上如圖2a的示意性電路圖所
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[0067]上文討論的跳線424的特征也適用于跳線524。具體地講，跳線524與合適的易碎聯(lián)接件相關(guān)，所述易碎聯(lián)接件能夠在接觸目標(biāo)流體時完全或部分失效。易碎聯(lián)接件暴露于目標(biāo)流體產(chǎn)生RF電路516的物理結(jié)構(gòu)的急劇變化、以及RF電路516的運行中的相應(yīng)急劇變化。示例性的易碎聯(lián)接件更詳細地論述于本文的別處。
[0068]可在如下情況下將跳線524 (其可為調(diào)諧RF電路516的僅有分立電路元件、或者可為多個分立電路元件之一)附接到基板514和導(dǎo)電性圖案522:當(dāng)基板材料的幅材仍完整時，或者當(dāng)這種幅材被裁切或切割以提供單個傳感器標(biāo)簽512之后。包括元件524的一個或多個分立電路元件優(yōu)選地由基板承載并且設(shè)置在基板514上與導(dǎo)電性圖案522相同的一側(cè)。
[0069]類似于傳感器412，傳感器512可作為另外一種選擇包括與分立電容器520串聯(lián)連接的一個或兩個附加電容器，所述一個或多個附加電容器形成在跳線末端524a與墊523a的節(jié)點處、和/或跳線末端524b與墊523b的節(jié)點處。這可通過如下方式來實現(xiàn):避免跳線末端524a處的導(dǎo)體與接觸墊523a之間的直接電連接、和/或跳線末端524b處的導(dǎo)體與接觸墊523b之間的直接電連接，并且作為替代在適當(dāng)跳線末端與導(dǎo)電性跡線的相應(yīng)接觸墊之間包括絕緣材料(例如絕緣粘合劑或膜)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線末端處的導(dǎo)體的尺寸、接觸墊的尺寸、以及跳線末端和接觸墊的相對位置，可在一個或多個所選節(jié)點處實現(xiàn)所需的電容。
[0070]圖6示出了另一個濕度傳感器612的示意圖。類似于傳感器412和512，傳感器612包括傳感器基板614和由基板承載的調(diào)諧RF電路616。上文討論的基板414、514的特征也適用于基板614。例如，基板614優(yōu)選為足夠薄的以便具有柔性，而且為足夠厚的以便具有自支撐性?；?14可為一體膜，或者其可具有不均一的組合物，如本文在別處所討論的。
[0071]濕度傳感器612也包括已施用到基板614的導(dǎo)電性圖案622。在圖6的實施例中，導(dǎo)電性圖案622提供于僅單個鄰接部分中。圖案622包括形成電感線圈618的螺旋形路徑。圖案622還包括標(biāo)記為623a、623b的加寬區(qū)域或接觸墊。墊623a提供圖案622的內(nèi)部末端(其位于線圈618的內(nèi)部)，并且墊623b提供圖案622的外部末端(其位于線圈618的外部)。
[0072]取代圖4的分立電容器420或圖5的交錯電容器520，傳感器612包括在墊623a、623b與跳線624的末端的節(jié)點處形成的電容器620a和620b。這些電容器620a、620b在下文中結(jié)合跳線624來進一步地描述。
[0073]盡管圖案622與圖案422、522之間具有明顯的設(shè)計差異，但結(jié)合圖案422、522討論的其他設(shè)計特征也適用于圖案622。例如，可通過任何合適的技術(shù)在基板614上形成圖案622，所述技術(shù)包括印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)。此外，圖案622可由任何合適的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，并且可具有顯著小于基板614的厚度，所述圖案622的厚度(例如)在一些實施例中小于I微米、或者小于100納米。圖案622在以其自身進行考慮時可并非為非自支撐的。
[0074]如上文所述，電路616包括跳線624。在一個實施例中，跳線624在接觸墊623a、623b和末端624a、624b之間分別提供電容耦合，以便提供不同的電容器620a、620b，所述跳線624還在末端624a、624b之間提供沿跳線的低阻抗導(dǎo)電路徑。跳線624的給定末端與圖案622的相應(yīng)接觸墊之間的電容耦合可通過在跳線末端和接觸墊之間包括絕緣材料(例如絕緣粘合劑或膜)來實現(xiàn)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線末端處的導(dǎo)體的尺寸、接觸墊的尺寸、以及跳線末端和接觸墊的相對位置，可在相應(yīng)節(jié)點處實現(xiàn)所需的電容620a、620b。跳線624避免與其所跨越的圖案622的部分形成任何電接觸。(在圖6中，跳線624跨越線圈618中的兩個環(huán)，但未與這些環(huán)形成電接觸。此外,跳線與圖案622的這些部分之間的電容耦合優(yōu)選地相比于電容器620a、620b為可忽略不計的。)這樣，跳線624具有提供連接至線圈618的兩個電容器的效果，這基本上如圖2b的示意性電路圖所示。
[0075]上述討論的跳線424、524的特征也適用于跳線624。具體地講，跳線624與合適的易碎聯(lián)接件相關(guān)，所述易碎聯(lián)接件能夠在接觸目標(biāo)流體時完全或部分失效。易碎聯(lián)接件暴露于目標(biāo)流體產(chǎn)生RF電路616的物理結(jié)構(gòu)的急劇變化、以及RF電路616的運行中的相應(yīng)急劇變化?？赏ㄟ^將用于電容器620a、620b中的一者或二者的絕緣材料選擇為在暴露于目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料來提供易碎聯(lián)接件。例如，接觸目標(biāo)流體隨后可導(dǎo)致電容器620a、620b中的一者或兩者完全或部分無效。本文在別處提供了有關(guān)示例性易碎聯(lián)接件的其他信息。
[0076]可在如下情況下將跳線624 (其可為調(diào)諧RF電路616的僅有分立電路元件)附接到基板614和導(dǎo)電性圖案622:當(dāng)基板材料的幅材仍完整時，或者當(dāng)這種幅材被裁切或切割以提供單個傳感器標(biāo)簽612之后。分立電路元件624優(yōu)選地由基板承載并且設(shè)置在基板614上與導(dǎo)電性圖案622相同的一側(cè)。
[0077]在可供選擇的實施例中，可通過在跳線624的相關(guān)末端與導(dǎo)電性圖案622的相應(yīng)接觸墊之間提供直接電連接來消除電容器620a、620b中的一者。例如，可通過在跳線的末端624a與接觸墊623a之間提供直接電連接來消除電容器620a。作為另外一種選擇，可通過在跳線的末端624b與接觸墊623b之間提供直接電連接來消除電容器620b。在任一種情況下，結(jié)果為下述調(diào)諧RF電路，其中(唯一的)剩余電容器與電感器相連，如圖2a的電路圖所示。在這些可供選擇的實施例中，作為另外一種選擇或除此之外，易碎聯(lián)接件可被引導(dǎo)至跳線624的如下部分，所述部分與相應(yīng)的接觸墊形成直接電連接。例如，導(dǎo)電性粘合劑可用于將跳線624的末端與導(dǎo)電性圖案622的相應(yīng)接觸墊物理地和電學(xué)地連接，并且導(dǎo)電性粘合劑能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。
[0078]圖7示出了濕度傳感器712，所述濕度傳感器712在若干方面類似于圖6中的傳感器612，但具有不同的線圈縱橫比并且具有直跳線而非U-形跳線。類似于傳感器412、512、和612，傳感器712包括傳感器基板714和由基板承載的調(diào)諧RF電路716。上文討論的基板414、514、和614的特征也適用于基板714。例如，基板714優(yōu)選為足夠薄的以便具有柔性，而且為足夠厚的以便具有自支撐性?；?14可為一體膜，或者其可具有不均一的組合物。
[0079]濕度傳感器712還包括已施用到基板714的導(dǎo)電性圖案722。在圖7的實施例中，導(dǎo)電性圖案722提供于僅單個鄰接部分中。圖案722包括形成電感線圈718的螺旋形路徑。圖案722還包括標(biāo)記為723a、723b的加寬區(qū)域或接觸墊。墊723a提供圖案722的內(nèi)部末端(其位于線圈718的內(nèi)部)，并且墊723b提供圖案722的外部末端(其位于線圈718的外部)。
[0080]類似于傳感器612，傳感器712包括在墊723a、723b與跳線724的末端的節(jié)點處形成的電容器720a和720b。這些電容器720a、720b在下文中結(jié)合跳線724來進一步地描述。[0081]盡管導(dǎo)電性圖案722與導(dǎo)電性圖案422、522、和622之間具有明顯的設(shè)計差異，但結(jié)合圖案422、522、和622討論的其他設(shè)計特征也適用于圖案722。例如，可通過任何合適的技術(shù)在基板714上形成圖案722，所述技術(shù)包括印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)。此外，圖案722可由任何合適的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，并且可具有顯著小于基板714的厚度，所述圖案722的厚度(例如)在一些實施例中小于I微米、或者小于100納米。圖案722在以其自身進行考慮時可并非為自支撐的。
[0082]電路716包括跳線724。在一個實施例中，跳線724在接觸墊723a、723b和末端724a、724b之間分別提供電容耦合，以便提供不同的電容器720a、720b，所述跳線724還在末端724a、724b之間提供沿跳線的低阻抗導(dǎo)電路徑。跳線724的給定末端與圖案722的相應(yīng)接觸墊之間的電容耦合可通過在跳線末端和接觸墊之間包括絕緣材料(例如絕緣粘合劑或膜)來實現(xiàn)。通過控制絕緣材料的厚度、跳線末端處的導(dǎo)體的尺寸、接觸墊的尺寸、以及跳線末端和接觸墊的相對位置，可在相應(yīng)節(jié)點處實現(xiàn)所需的電容720a、720b。跳線724避免與其所跨越的圖案722的部分形成任何電接觸。(在圖7中，跳線724跨越線圈718中的三個環(huán)，但未與這些環(huán)形成電接觸。此外，跳線與圖案722的這些部分之間的電容耦合優(yōu)選地相比于電容器720a、720b為可忽略不計的。)這樣，跳線724具有提供串聯(lián)連接到線圈718的兩個電容器的效果，這基本上如圖2b的示意性電路圖所示。
[0083]上述討論的跳線424、524、624的特征也適用于跳線724。具體地講，跳線724與合適的易碎聯(lián)接件相關(guān)，所述易碎聯(lián)接件能夠在接觸目標(biāo)流體時完全或部分失效。易碎聯(lián)接件暴露于目標(biāo)流體產(chǎn)生RF電路716的物理結(jié)構(gòu)的急劇變化、以及RF電路716的運行中的相應(yīng)急劇變化。可通過將用于電容器720a、720b中的一者或二者的絕緣材料選擇為在暴露于目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料來提供易碎聯(lián)接件。例如，接觸目標(biāo)流體隨后可導(dǎo)致電容器720a、720b中的一者或兩者完全或部分無效。本文在別處提供了有關(guān)示例性易碎聯(lián)接件的其他信息。
[0084]可在如下情況下將跳線724 (其可為調(diào)諧RF電路716的僅有分立電路元件)附接到基板714和導(dǎo)電性圖案722:當(dāng)基板材料的幅材仍完整時，或者當(dāng)這種幅材被裁切或切割以提供單個傳感器標(biāo)簽712之后。分立電路元件優(yōu)選地由基板承載并且設(shè)置在基板714上與導(dǎo)電性圖案722相同的一側(cè)。
[0085]在可供選擇的實施例中，可通過在跳線724的相關(guān)末端與導(dǎo)電性圖案722的相應(yīng)接觸墊之間提供直接電連接來消除電容器720a、720b中的一者。例如，可通過在跳線的末端724a與接觸墊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，可通過在跳線的末端724b與接觸墊723b之間提供直接電連接來消除電容器720b。在任一種情況下，結(jié)果為下述調(diào)諧RF電路，其中(唯一的)剩余電容器與電感器相連，如圖2a的電路圖所示。在這些可供選擇的實施例中，作為另外一種選擇或除此之外，易碎聯(lián)接件可被引導(dǎo)至跳線724的如下部分，所述部分與相應(yīng)的接觸墊形成直接電連接。例如，導(dǎo)電性粘合劑可用于將跳線724的末端與導(dǎo)電性圖案722的相應(yīng)接觸墊物理地和電學(xué)地連接，并且導(dǎo)電性粘合劑能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。
[0086]讀者應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合圖4-7描述的實施例僅為示例性的并且并非意圖進行限制。任何給定的所述傳感器的特征旨在盡可能地適用于其他傳感器。例如，結(jié)合圖4和5描述的分立或集成電容器也可裝配到圖6和7的電路內(nèi)。傳感器和/或傳感器線圈的縱橫比可根據(jù)需要進行調(diào)整，如，圖5的縱橫比與圖7的縱橫比形成對比。此外，可通過裝配本文在別處提及的其他設(shè)計特征(如，將RFID集成電路芯片裝配到給定的調(diào)諧RF電路內(nèi))來修改傳感器。
[0087]圖8為示例性的濕度傳感器812或傳感器標(biāo)簽的一部分的示意圖，其中參照附接到傳感器基板的跳線示出了附加細節(jié)。傳感器812因而包括已施用導(dǎo)電性圖案822的傳感器基板814?；?14優(yōu)選為自支撐的，并且其承載調(diào)諧RF電路816，導(dǎo)電性圖案822為所述調(diào)諧RF電路816的一部分。圖案822可并非為自支撐的。圖案822可包括至少電感線圈818和接觸墊823b。
[0088]跳線824 (例如)利用一種或多種粘合劑(未示出)或者通過其他合適的方式附接到基板和/或?qū)щ娦詧D案的一部分。跳線(其可為或可包括設(shè)置在電絕緣基板(例如，聚合物材料層)上的金屬層或其他導(dǎo)電性材料層)直接地或者電容性地耦合到圖案822的接觸墊823b。此外，跳線優(yōu)選地避免與其所跨越的圖案822的部分進行直接接觸和顯著的電容耦合。在一些實施例中，這可通過提供具有如下導(dǎo)體的跳線來完成，所述導(dǎo)體在跳線的末端處(相比于跨越此前提及的圖案822部分的跳線部分)具有較大的橫向尺寸或?qū)挾取＜訉拰?dǎo)體可在跳線末端處形成凸塊，所述凸塊優(yōu)選地對準(zhǔn)或者被定位成對應(yīng)于導(dǎo)電性圖案822的接觸墊823b，如圖8所示。這種對準(zhǔn)或者定位增強跳線末端與接觸墊之間的電容耦合，或者如果需要直接電接觸，則簡化兩者間形成直接電接觸的過程。
[0089]在圖8的實施例中，跳線824包括已施用導(dǎo)體828的跳線基板826，所述導(dǎo)體828在末端824b處加寬以提供凸塊829b。跳線基板826可(例如)包括柔性薄膜或其他合適的部件。圖8的跳線基板826示為電絕緣的，使得凸塊829b和墊823b形成電容器820b。
[0090]導(dǎo)體828 (包括凸塊829b)可直接施用到基板826的暴露主表面，或者一個或多個居間層可被包括(例如)以提高粘合性。導(dǎo)體828可通過印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的技術(shù)來制備，并且可由與導(dǎo)電性圖案822相同的材料或(在一些實施例中)不同的材料構(gòu)成。因此，例如，跳線的導(dǎo)體828可由金屬或者其他合適的導(dǎo)電性材料(例如石墨和/或一種或多種導(dǎo)電性聚合物)制成。示例性的導(dǎo)電性材料包括銅、銀、和/或鎳，但此列表不應(yīng)理解為限制性的。導(dǎo)體828優(yōu)選地具有顯著小于基板826的厚度。在一些實施例中，導(dǎo)體828具有(例如)小于I微米、或者小于100納米的厚度。優(yōu)選地，導(dǎo)體828為機械精細的，以使其在不存在支撐基板(即，基板826)的情況下不能保持其物理完整性。導(dǎo)體828在以其自身(與支撐基板826分離)進行考慮時因而優(yōu)選地被視為非自支撐的(根據(jù)上文所述的術(shù)語而言)。因此，如果基板826的一些或全部在存在目標(biāo)流體的情況下溶解，則導(dǎo)體828 (包括凸塊829b)可失去其機械完整性，由此引起RF電路816的運行中的急劇變化。
[0091]如上文所討論的，跳線具有與其相關(guān)的易碎聯(lián)接件。易碎聯(lián)接件未標(biāo)記于圖8中，因為其可包括與跳線相關(guān)的若干不同部件中的一個或多個。易碎聯(lián)接件可(例如)為或包括跳線基板826，前提條件是該基板由在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料構(gòu)成。跳線基板826在這種情況下優(yōu)選為自支撐的，并且導(dǎo)體828優(yōu)選為非自支撐的。這樣，當(dāng)水或者另一種目標(biāo)流體接觸該構(gòu)造時，導(dǎo)體828的物理結(jié)構(gòu)(包括凸塊82%)可急劇地變化，尤其是如果最初為導(dǎo)體828提供機械支撐的跳線基板826完全或部分地溶解。
[0092]對于水性傳感器而言，可用于跳線基板826的合適材料可選自已知的天然或合成的水溶性或水分散性材料中的任何一種。優(yōu)選的基板材料還為可熔融擠出的并且能夠澆注成柔性膜。示例性的成膜聚合物或低聚物基板材料為聚乙烯醇(PVA)。PVA為極性材料，并且其在暴露于水或者其他極性液體(包括水性人類體液(例如尿液或血液))時顯著地溶解和/或溶脹。PVA的聚合物可由聚醋酸乙烯酯來制備并且能夠以各種分子量和水解水平商購獲得。可供選擇的可溶解或者可降解的基板材料包括但不限于:易碎紙張，例如，薄頁紙或新聞紙；植物天然聚合物，例如，藻酸和藻酸衍生聚合物、阿拉伯半乳聚糖、纖維素衍生物(包括但不限于羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、淀粉、和淀粉衍生物)；源自微生物的天然聚合物，例如，多糖，源自動物的聚合物(包括明膠、膠原、粘多糖等等)；聚氧化烯；衍生自烯鍵式(ethenically)不飽和單體(包括但不限于乙烯基單體、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺等等)的聚合物和共聚物；聚乙烯亞胺；聚乳酸；聚乙醇酸；以及包括上述物質(zhì)中的一種或多種的混合物。其他合適的基板材料包括聚氧化乙烯或聚乙二醇、果膠、芽霉菌糖、和丙烯酸聚合物基聚合物膜。其他合適的基板材料可選自公開于名稱為“System for Delivering Cosmetics andPharmaceuticals”(用于遞送化妝品和藥物的系統(tǒng))的PCT公開W002/092049(Godbey等人)中的材料，該公開以引用的方式并入本文。如該文獻所公開的那樣，增塑劑可用于降低膜的脆性，從而使得膜具有更高的韌性和柔性并且這通常改善其操作性能。另一種合適的基板材料為得自3M公司的水溶性的波峰焊帶#5414 (Water-Soluble Wave Solder Tape#5414),其為具有PVA膜背襯、合成水溶性粘合劑、和牛皮紙內(nèi)襯的條帶。
[0093]在一些情況下，濕度傳感器可被設(shè)計用于檢測除水之外的目標(biāo)流體，或者甚至可檢測除極性液體之外的流體(如，衍生自石油基產(chǎn)物的非極性液體(例如汽油、煤油、己烷、庚烷、甲苯、和其他芳香族、直鏈、或支鏈烴類、或者它們的混合物))。對于被設(shè)計用于檢測非極性液體的濕度傳感器而言，跳線基板可優(yōu)選地由非極性材料構(gòu)成。例如，聚苯乙烯為可被用作跳線基板或者包括在跳線基板中并且在接觸非極性目標(biāo)流體時將溶解、溶脹、或者說是降解的非極性材料。將因非極性目標(biāo)流體而降解的其他示例性基板包括由ABS、EPDM、PVC、聚丙烯、和其他非極性材料(優(yōu)選地具有極少或不具有交聯(lián)、增塑劑、或穩(wěn)定劑)制成的基板。
[0094]跳線基板826可為一體膜，即，其可在基板的整個空間和體積中具有均一的組合物。作為另外一種選擇，基板可具有不均一的組合物。一種類型的不均一的組合物為堆疊式分層介質(zhì)或具有由不同材料構(gòu)成的并排條的條紋狀介質(zhì)，所述材料中的至少一種可被目標(biāo)流體降解。例如，基板可由具有不同材料的兩個不同層構(gòu)成，或者可由三個或者更多個材料層構(gòu)成，所述三個或者更多個材料層可彼此均不相同或者可包括(例如)呈交替順序的材料。還可以想到共混材料，所述共混材料(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(gòu)成。在其中傳感器基板由多種不同材料構(gòu)成(層合、共混、共擠出、條紋形式、或其他方式)的情況下，所述多種材料中的一者、一些、或全部在(例如)存在目標(biāo)流體的情況下可溶解、或可溶脹、或者說是可降解。
[0095]在其中在跳線824與末端824b處的圖案822之間需要直接電連接的情況下，可將一定體積的導(dǎo)電性粘合劑(未示出)(例如)以足夠的量進行涂覆以覆蓋凸塊82%和墊823b的暴露部分，這種粘合劑不僅在凸塊和墊之間形成直接電連接，而且通過墊823b將跳線824的末端824b機械地粘接到基板814。圖8示出了在凸塊829b下充分延伸的跳線基板826，然而為了在墊823b與末端824b處的凸塊829b之間形成電接觸，導(dǎo)電性凸塊829b可延伸到跳線基板826之外以使得在凸塊829b和墊823b之間不存在絕緣膜。除此之外或者作為另外一種選擇，可在跳線824和傳感器基板814/導(dǎo)電性圖案822之間提供粘合劑以將跳線824粘接到基板。
[0096]在這種情況下，易碎聯(lián)接件可除此之外或者作為另外一種選擇包括導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性粘合劑中的一種或多種，所述導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性粘合劑用于將跳線機械地和/或電力地耦合到傳感器812的其他元件。形成易碎聯(lián)接件的一種或多種粘合劑因此可被定制為在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。就這一點而言，示例性的粘合劑包括水溶性或者水分散性粘合劑(例如，描述于專利公開US2002/0187181 (Godbey等人)和US2010/0272784 (Kantner等人)中的那些)和水溶性導(dǎo)電性粘合劑(例如，描述于美國專利4，848，353 (Engel)中的那些)，這些專利的內(nèi)容以引用方式并入本文中。傳感器標(biāo)簽暴露于目標(biāo)流體可導(dǎo)致此類一種或多種粘合劑完全或部分地溶解，由此(例如)產(chǎn)生跳線導(dǎo)體的物理結(jié)構(gòu)的急劇變化以及RF電路的運行中的相應(yīng)急劇變化。
[0097]結(jié)合圖8討論的跳線裝置可用于本文所述的傳感器實施例的任何一個中以適當(dāng)?shù)赜糜谠摼唧w實施例或其部分。
[0098]圖9a為濕度傳感器912或傳感器標(biāo)簽的一部分的示意圖，其中還參照附接到傳感器的基板的跳線示出了細節(jié)，其中跳線可為或可包括設(shè)置在絕緣聚合物基板上的金屬層或其他導(dǎo)電性材料層。傳感器912因而包括已施用導(dǎo)電性圖案922的傳感器基板914。圖案922局部地加寬以提供墊923b?；?14優(yōu)選地為自支撐的?；?14還優(yōu)選地承載調(diào)諧RF電路，導(dǎo)電性圖案922為所述調(diào)諧RF電路的一部分。圖案922可并非為自支撐的。圖案922可包括至少電感線圈和接觸墊923b。
[0099]跳線924被示為經(jīng)由粘合劑層927附接到基板914。如圖所示的粘合劑層927為非導(dǎo)電性的；否則，如果層927為導(dǎo)電性的，則其將導(dǎo)致其所接觸的導(dǎo)電性圖案922的不同部分之間的短路。代表性的非導(dǎo)電性粘合劑材料可為或包括(例如)硅樹脂、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、增粘的天然或合成橡膠、或者在針對本系統(tǒng)所述的頻率范圍內(nèi)不具有導(dǎo)電特性的其他粘合劑。跳線924包括設(shè)置在跳線基板926上的導(dǎo)體928。導(dǎo)體928可沿著跳線的長度具有給定的限定橫向尺寸或?qū)挾龋蛇M行擴展或加寬以在跳線的末端924b處形成凸塊929b。加寬的凸塊929b與墊923b形成電容器，所述電容的數(shù)值取決于粘合劑層927和跳線基板926的介電特性和厚度、以及凸塊929b和墊923b的相對幾何形狀。跳線基板926被假定為電絕緣的，但在一些實施例中，其可為導(dǎo)電性的，在這種情況下，單獨的導(dǎo)體928可因多余而從跳線中省去。
[0100]如果(例如)跳線基板926為或者包括在接觸目標(biāo)流體時能夠溶解、溶脹、或者說是降解的材料，則跳線924可包括易碎聯(lián)接件。適用于此目的的示例性的基板材料在上文中有所討論。作為另外一種選擇或除此之外，上文討論的粘合劑材料中的任何一種可被配制為在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。示例性的非導(dǎo)電性粘合劑材料可包括(例如)輕度交聯(lián)或者非交聯(lián)的極性聚合物和增塑劑(其量足以提供一定程度的壓敏粘性)。合適的粘合劑可包含或者可不包含水。這種粘合劑提供良好的粘附力和迅速的水溶性，且不會不利地影響其所涂覆的膜。適用于粘合劑中的聚合物包括但不限于聚(環(huán)氧乙烷)；天然和合成的多糖以及它們的衍生物；烯鍵式不飽和親水性單體(包括具有3到8個碳原子的烯鍵式不飽和羧酸(例如(甲基)丙烯酸及其鹽))的均聚物和共聚物以及衍生自不飽和酸酐(例如馬來酸酐和衣康酸酐)的聚合和后續(xù)水解的聚合物；丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺基丙磺酸及其鹽；甲基乙烯基醚；乙基乙烯基醚；以及具有衍生自包含單體的胺與烷化劑或質(zhì)子酸(例如N、N’-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯及其衍生物和乙烯基吡啶)的反應(yīng)的胺官能團的聚合物。適用于粘合劑中的聚合物可為整體數(shù)均分子量在10，000和100，000道爾頓之間的非交聯(lián)的聚合物或者聚合物混合物。此類聚合物提供粘合強度和水溶性的良好平衡。粘合劑組合物可包含相對量為粘合劑組合物的約10重量％至約60重量％的聚合物。某些實施例可包含具有約20重量％至約50重量％的聚合物的粘合劑組合物。包含此含量的親水性聚合物基質(zhì)的粘合劑組合物具有粘性、柔軟性、粘合性、和粘合強度的所需平衡。粘合劑組合物還可包含增塑劑(包括約10重量％至約80重量％ (相對于粘合劑的總重量)的極性有機化合物)和約O重量％至60重量％的水。所有的這些重量百比均為基于全部粘合劑組合物的總重量計的?？捎糜谠鏊軇┲械幕衔锇ǖ幌抻谝辉己投嘣?。低分子量聚氧化乙烯(平均分子量高達600道爾頓)、甘油、單甲氧基聚氧化乙烯、和丙二醇為合適的，因為它們提供良好的粘合特性。粘合劑組合物可包含量至多為約80重量％的增塑劑和量至多為約60重量％的水。某些實施例可包含約10重量％至約50重量％的增塑劑和至多約10重量％的水。此類粘合劑通常具有壓敏粘合劑的良好平衡性同時保持良好的水溶性。示例性的粘合劑包括由交聯(lián)的聚乙烯基吡咯烷酮、乙二醇增塑劑、和任選的水構(gòu)成的聚合物。其他示例性的非導(dǎo)電性粘合劑包括聚-2-乙
基-2- ^卩生啉、和包含均一共混物(其包含(a)選自N-乙烯基己內(nèi)酰胺均聚物、N-乙烯基
吡咯烷SI」共聚物、和它們的混合物的聚合物、以及(b)非揮發(fā)性增塑劑(包括具有約2至約I的親水-親脂平衡的一元或多元醇))的PSA。
[0101] 示例性的導(dǎo)電性粘合劑材料包括(例如)能夠充分溶脹且不溶解的交聯(lián)的溶脹性聚合物基質(zhì)。當(dāng)這些交聯(lián)材料因水而溶脹時，它們被稱為水凝膠。示例性的粘合劑示于若干專利中，所述專利包括美國專利4, 274, 420 (Hymes)、4，352, 359 (Larimore等人)、4，524，087 (Engel)、4， 539，996(Engel)、和 4，554，924 (Engel)?！?87 和 ‘996Engel 專利公開了一種導(dǎo)電性粘合劑，所述導(dǎo)電性粘合劑由粘合劑前體的基本上無溶劑的自由基聚合來形成，所述粘合劑前體具有多元醇、至少一種離子型單體、交聯(lián)劑、和引發(fā)劑?？砂ǚ请x子型共聚單體。列出的離子型單體為α、β-不飽和羧酸的鹽，如丙烯酸鉀和丙烯酸鈉以及甲基丙烯酸鈉。列出的非離子型共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、和甲基丙烯酸羥乙酯。’924Engel專利公開了一種導(dǎo)電性粘合劑，所述導(dǎo)電性粘合劑由粘合劑前體的基本上無溶劑自由基聚合來形成，所述粘合劑前體具有多元醇、至少一種非離子型單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、和以足以使組合物導(dǎo)電的量存在的可電離鹽。示出的非離子型單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、和N-乙烯基吡咯烷酮。另一種導(dǎo)電性粘合劑在英國專利申請GB2, 115，431 (Sieverding)中有所公開。該專利公開描述了通過將聚合物溶解或分散在增塑液中并且使混合物經(jīng)受輻射來形成的粘合劑。所述的導(dǎo)電性粘合劑是由聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、乙酸鎂、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯、FD&C Blue#2、和水制備的。以商標(biāo)Polyhesivea (得自科羅拉多州博爾德市威利公司(Valleylab, Inc.，Boulder, CO))出售的導(dǎo)電性粘合劑據(jù)認為是根據(jù)GB2, 115，431專利公開的公開內(nèi)容制備的。另一種合適的粘合劑為可從美國明尼蘇達州圣保羅市3M公司(3MCompany, St.Paul, Minnesota, USA.)商購獲得的Z軸導(dǎo)電性雙面膠帶。
[0102]可分散或溶解在極性溶液(包括水)中的一類粘合劑為可再漿化粘合劑類型。它們通常為非交聯(lián)的。一種此類可再漿化粘合劑是利用丁基丙烯酸鹽和丙烯酸甲基二乙醇銨的共聚單體制備的。離子物質(zhì)可溶于這些粘合劑中以使它們具有導(dǎo)電性。示例性的粘合劑是由適形的、內(nèi)聚的、粘合劑共聚物基質(zhì)制成的，所述共聚物基質(zhì)由粘合劑前體與增塑、導(dǎo)電溶液的自由基聚合形成，所述粘合劑前體包含作為水溶性氫鍵供體單體的羧酸、作為水溶性氫鍵接受單體的N-乙烯基吡咯烷酮、和聚合引發(fā)劑，所述增塑、導(dǎo)電溶液具有約O重量％至98重量％的水溶性、極性有機化合物、約2重量％至100重量％的水、和約O重量％至12重量％的水溶性鹽(如鹵化物)?？煞奖愕厥褂免c和鉀的氯化物、碘化物、和溴化物鹽。尤其優(yōu)選的是氯化鉀。如果增塑導(dǎo)電溶液包含能有效地在用于預(yù)期應(yīng)用的最終組合物中提供足夠?qū)щ娦缘臉O性或離子物質(zhì)，則其為“導(dǎo)電性的”。水溶性極性有機化合物相對水的比率以及鹽的濃度可根據(jù)所需的流變學(xué)性能和電性能進行改變。
[0103]圖9b為另一個濕度傳感器912b的一部分的示意圖，該圖同樣參照跳線示出了細節(jié)，其中跳線924為或包括設(shè)置在絕緣聚合物基板926上的金屬或其他導(dǎo)電層。傳感器912b在若干方面類似于圖9a的傳感器912，并且類似的部件由類似的參考標(biāo)號來標(biāo)記，這些部件除了上文提供的描述之外無需進一步的解釋。傳感器912b與傳感器912的不同之處在于跳線924已被翻轉(zhuǎn)，以使其相對于傳感器基板914和導(dǎo)電跡線922的取向被反轉(zhuǎn)(相比于其在圖9a中的取向而言)。此外，已在跳線末端924b的附近選擇性地施加增加的壓力以便將電絕緣粘合劑從凸塊929b和墊923b之間的區(qū)域擠出，從而在凸塊929b和墊923b之間形成直接電接觸。這種增加的壓力還未施加到示于附圖中的跳線的其余部分，以使得跳線924避免直接電接觸并且顯著地電容耦合到在示于附圖中的導(dǎo)電性圖案922的其他部分。在一些情況下，位于與末端924b相對的跳線924端部處的第二末端(在圖9b中未示出)同樣可在導(dǎo)體928的類似凸塊和導(dǎo)電性圖案922的類似墊之間提供直接電接觸，使得跳線924在跳線的兩端處均與圖案922形成直接電接觸。在其他情況下，可未將增加的壓力施加到跳線924的第二末端，使得絕緣性粘合劑保持設(shè)置在導(dǎo)體928的第二凸塊和圖案922的第二墊之間，并且使得跳線924在示于圖9b中的跳線的端部或末端處提供直接電接觸，但在跳線924的相對或第二端部或末端處提供電容耦合。
[0104]如果(例如)跳線基板926為或包括能夠在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解的材料，則圖％的跳線924可包括易碎聯(lián)接件。作為另外一種選擇或除此之外，粘合劑層927可被配制成在接觸目標(biāo)流體時溶解、溶脹、或者說是降解。
[0105]圖9c示出了結(jié)合圖9a和9b的一些方面的濕度傳感器912c。類似于圖9a，跳線924的凸塊929b電容耦合到接觸墊923b。但類似于圖9b，跳線924為“向下”取向的，即，其中導(dǎo)體928設(shè)置在傳感器基板914和跳線基板926之間。圖9a的延伸粘合劑層927在圖9c中被替換成粘合劑層927b，所述粘合劑層927b較集中在形成于凸塊929b和墊923b之間的電容器的附近，并且并未沿著跳線924的整個長度延伸。另一個絕緣層927a提供在跳線924的其他部分下面。層927a至少覆蓋位于跳線924下面的導(dǎo)電性圖案922的部分，以便阻止導(dǎo)體928與導(dǎo)電性圖案922形成電接觸。與粘合劑層927b不同，絕緣層927a優(yōu)選地對導(dǎo)體928提供極少的或不提供實際的粘附性。即，盡管絕緣層927a優(yōu)選地粘接到傳感器基板914，并且還任選地粘接到導(dǎo)電性圖案922，但其基本上不粘接到導(dǎo)體928。形成于凸塊929b和墊923b之間的電容是粘合劑層927b的厚度和介電特性的強函數(shù)，但與圖9a的實施例不同，所述電容基本上對跳線基板926的厚度和介電特性不敏感。
[0106]優(yōu)選地，跳線912c的粘合劑層927b被制成對目標(biāo)流體相對不敏感，例如，其在與目標(biāo)流體接觸時可既不發(fā)生任何顯著程度的溶解也不發(fā)生任何顯著程度的溶脹或者說是降解，但跳線基板926優(yōu)選地被選擇為在接觸目標(biāo)流體時溶解(或者說是溶脹或降解)。此夕卜，跳線基板926優(yōu)選地被制成是自支撐的，但導(dǎo)體928并非如此。當(dāng)這種制品被目標(biāo)流體接觸時，跳線基板926可(例如)溶解，而制品的剩余部件可不溶解。然而，在不存在(自支撐)跳線基板926的情況下，(非自支撐)導(dǎo)體928的未通過粘合劑層927b粘接固定的部分將自由地裂開或者說是破裂，即使凸塊92%可因粘合劑層927b的粘結(jié)作用而保持未受損。由凸塊929b和墊923b形成的電容器因而可在與目標(biāo)流體接觸之后保持未受損，而連接凸塊92%與跳線的相對端的凸塊的導(dǎo)電路徑可破裂或失效，(如)由此導(dǎo)致調(diào)諧RF電路的顯著開式電路狀況，并且使得RF電路基本上無效。相比于在電容器極板之間裝配可溶解或可溶脹材料的實施例而言，這種設(shè)計方法的優(yōu)點可為(例如)在RF電路的諧振特性方面具有較好的傳感器到傳感器的可重復(fù)性，并且/或者在存在高濕度的情況下具有給定傳感器的諧振特性的較好穩(wěn)定性。
[0107]在圖9c的一個非限制性的示例性實施例中，基板914可為或包括2密耳(51微米)厚的聚酯膜，導(dǎo)電性圖案922 (包括接觸墊923b)可為或包括1.4密耳(35微米)厚的銅層，跳線基板926可為或包括2密耳(51微米)厚的PVA層，導(dǎo)體928 (包括凸塊929b)可為或包括40至150納米厚的銀膜，粘合劑層927b可為或包括約2密耳(51微米)厚的z軸導(dǎo)電雙面膠帶層，并且絕緣層927a可為或包括約2密耳(51微米)厚的非導(dǎo)電性丙烯酸類粘合劑粘接帶層。
[0108]結(jié)合圖9a、9b、和9c討論的跳線裝置可用于本文所述的傳感器實施例的任何一個中以適當(dāng)?shù)赜糜谠摼唧w實施例或其部分。另外，未示于圖9a-9c中并且與末端924b相對的跳線端部可與末端924b的跳線端部具有相同的設(shè)計(包括與傳感器基板914和導(dǎo)電性圖案922 (包括接觸墊923b)具有相同類型的附接或耦合)，或者其可具有本文討論的其他設(shè)計中的任何一種。
[0109]圖1Oa和IOb為可用于濕度傳感器中的跳線的示意性側(cè)視圖或剖視圖，所述跳線各自采用具有可變厚度的導(dǎo)電性構(gòu)件。給定導(dǎo)電性構(gòu)件的相對較厚部分和相對較薄部分的組合可有利地用于本發(fā)明所公開的實施例的任何一個中。較厚部分可(例如)通過有助于提供導(dǎo)電性構(gòu)件的足夠高的電導(dǎo)率和足夠低的電阻率而有助于提供提高的電學(xué)特性。較薄部分可(例如)有助于提供導(dǎo)電性構(gòu)件的下述區(qū)域，所述區(qū)域與較厚區(qū)域相比更易于在跳線基板與目標(biāo)流體接觸而開始溶解、溶脹、或者說是降解時破裂。提供易于破裂的特定區(qū)域可有助于為濕度傳感器提供更可預(yù)測的或更可靠的失效機制。應(yīng)該指出的是，在示例性的實施例中，導(dǎo)電性構(gòu)件以自身作為整體進行考慮時保持為非自支撐的，如本文在別處所述，但在一些情況下，導(dǎo)電跡線的較厚區(qū)域中的一些或全部在單獨或獨立地進行考慮時可為自支撐的。此外，在示例性的實施例中，導(dǎo)電性構(gòu)件的較薄部分和較厚部分比跳線基板的厚度更薄，并且導(dǎo)電性構(gòu)件的較薄部分和較厚部分優(yōu)選地小于(例如)I微米或100納米。在一些情況下，較厚部分為較薄部分的厚度的至少兩倍。還可以想到其他厚度關(guān)系，但應(yīng)謹記對電路的易碎性和電學(xué)特性進行權(quán)衡。
[0110]然后轉(zhuǎn)到圖1Oa中，示出了可用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的跳線1024a，所述跳線1024a包括可具有自支撐性并且能夠在接觸目標(biāo)流體接觸時溶解、溶脹、或者說是降解的跳線基板1026。導(dǎo)電性構(gòu)件1028a已(如)通過印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)形成于基板1026上。導(dǎo)體1028a可由金屬或其他合適的導(dǎo)電材料(例如，石墨和/或一種或多種導(dǎo)電聚合物)構(gòu)成。導(dǎo)體1028a優(yōu)選為機械精細的，以使其在不存在支撐基板1026的情況下不能保持其物理完整性。導(dǎo)電性構(gòu)件1028a在以其自身進行考慮時因而可并非為自支撐的，即使在一些情況下，導(dǎo)電性構(gòu)件的較厚區(qū)域中的一些或全部在單獨或獨立考慮時可為自支撐的。
[0111]如圖所示，導(dǎo)體1028a具有可變的厚度。導(dǎo)體1028a因而包括較厚部分1028a_l和較薄部分1028a-2?？衫枚喾N制備技術(shù)來提供可變厚度。例如，如果使用薄膜蒸鍍來形成跡線，則可采用擋板或屏蔽件來降低選定區(qū)域中的膜厚度。如果使用印刷來形成導(dǎo)體，則可采用多程加工或者可操縱印刷參數(shù)以構(gòu)造選定區(qū)域中的膜厚度。如果使用蝕刻工藝來形成導(dǎo)體，則可采用選擇性蝕刻來降低選定區(qū)域中的膜厚度。
[0112]圖1Ob的跳線1024b也適用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器，并且導(dǎo)電性構(gòu)件的厚度輪廓在一些方面類似于圖1Oa的跳線1024a的厚度輪廓。跳線1024b包括優(yōu)選具有自支撐性并且可在接觸目標(biāo)流體時能夠溶解、溶脹、或者說是降解的跳線基板1026b。導(dǎo)電性構(gòu)件1028b已(如)通過印刷、涂布、蝕刻、電極沉積、氣相沉積、熱成像轉(zhuǎn)移、和/或其他已知的圖案化技術(shù)形成于基板1026b上。導(dǎo)體1028b可由金屬或其他合適的材料構(gòu)成，如本文在別處所討論的。施用足夠量或足夠厚的導(dǎo)體1028b，以使得金屬在成型背襯的凹陷區(qū)域中為較厚的并且成型背襯的凸起區(qū)域中為較薄的，而并非僅符合成型背襯的輪廓，尤其是在通過電極沉積或氣相沉積來施用的情況下。此外，導(dǎo)體1028b作為整體而言優(yōu)選為非自支撐的，并且其較薄部分尤其如此。
[0113]導(dǎo)體1028b具有可變厚度。此厚度變化圖案或輪廓與導(dǎo)電性構(gòu)件1028a (圖1Oa)相似，但對應(yīng)于厚度變化的結(jié)構(gòu)化表面1026b-l為導(dǎo)電性構(gòu)件1028b和基板1026b之間的內(nèi)部或“埋藏”界面，而非導(dǎo)電性構(gòu)件1028b的外部或暴露表面。然而，結(jié)果同樣為導(dǎo)電性構(gòu)件1028b具有可變厚度，包括較厚部分1028b-l和較薄部分1028b-2?？衫枚喾N制備技術(shù)來提供可變厚度。例如，當(dāng)在基板1026b上形成導(dǎo)電性構(gòu)件1028b之前，可(如)通過壓印或者通過使用連續(xù)澆注和固化(3C)工藝來對(例如)基板的暴露表面進行微結(jié)構(gòu)化以形成表面1026b-l。然后可通過印刷或其他方法將形成導(dǎo)電性構(gòu)件1028b的導(dǎo)電材料沉積到結(jié)構(gòu)化表面1026b-l上以產(chǎn)生如下導(dǎo)電性構(gòu)件，所述導(dǎo)電性構(gòu)件具有基本上平坦的暴露表面，然而具有沿其導(dǎo)體長度變化的厚度。
[0114]優(yōu)選地，此厚度輪廓提供彼此由顯著較長長度的較厚區(qū)域隔開的變薄區(qū)域。這種設(shè)計有利地最大化導(dǎo)體的電導(dǎo)率(并且最小化電阻率)，同時還提供多個間隔開的變薄區(qū)域以在目標(biāo)流體接觸基板時促進RF電路失效。從制備觀點而言，埋藏的界面設(shè)計(例如，圖1Ob的界面設(shè)計)比暴露的結(jié)構(gòu)化表面設(shè)計(例如，圖1Oa的界面設(shè)計)更有利。
[0115]圖1Oc為適用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器的另一個跳線1024c的示意性平面圖。跳線1024c包括跳線基板1026和施用到基板的導(dǎo)電性構(gòu)件1028c。本文在別處討論的跳線基板和導(dǎo)電性構(gòu)件的特征同樣適用于圖1Oc的那些部件。類似于圖1Oa和IOb的跳線，跳線1024c提供導(dǎo)電性構(gòu)件的不同區(qū)域，使得導(dǎo)體在這些區(qū)域中更易于破裂。在圖1Oc中，這些區(qū)域的特征在于導(dǎo)電性構(gòu)件在一系列間隔開的區(qū)域中的橫向面內(nèi)尺寸或?qū)挾鹊臏p小。因此，導(dǎo)體1028c具有可變寬度。相對較窄部分1028C-2沿著導(dǎo)體1028c的長度進行分布，并且由導(dǎo)體的相對較寬部分1028C-1隔開。較寬部分提高導(dǎo)電性構(gòu)件的電導(dǎo)率，并且降低導(dǎo)電性構(gòu)件的電阻率。
[0116]讀者應(yīng)當(dāng)理解，圖1Oa到IOc的實施例旨在為示例性的而非限制性的?？稍O(shè)想到設(shè)計變型形式?？墒褂贸齎形或矩形特征之外的厚度或?qū)挾容喞?。可根?jù)需要來選擇減小厚度區(qū)域或減小寬度區(qū)域的相對間距。在一些情況下，在導(dǎo)電性構(gòu)件或跳線的整個長度上可使用僅一個此類減小厚度區(qū)域或減小寬度區(qū)域。此外，不同實施例的特征旨在進行混合和配合。實施例可在給定的導(dǎo)電性構(gòu)件中包括一個或多個減小厚度區(qū)域和一個或多個減小寬度區(qū)域。在一些方面，導(dǎo)電性構(gòu)件的厚度變化比寬度變化更有利，因為如果給出給定系統(tǒng)的表面積限制，則增加跡線的厚度與增加跡線的寬度相比將導(dǎo)致電阻抗的更大變化。用于導(dǎo)電跡線的示例性厚度小于電信號在RF工作頻率下的趨膚深度，并且增加跡線的厚度允許RF信號穿行更多的區(qū)域。
[0117]SM
[0118]實例I
[0119]圖1la示出了適用于本發(fā)明所公開的濕度傳感器中的調(diào)諧RF電路1116。該電路包括已印刷到柔性傳感器基板(未標(biāo)記)上的導(dǎo)電性圖案1122，所述圖案1122包括位于圖案的內(nèi)部末端處的墊1123a和位于所述圖案的外部末端處的墊1123b，所述圖案還被成形用于提供電感線圈1118。針對本實例的目的，墊1123a、1123b各自被假定為方形的，其中方形的一邊的長度為14.5mm，這對應(yīng)于0.000210m2的面積。啞鈴形跳線1124(其方形端部的尺寸和形狀與導(dǎo)電性圖案的墊一致)在跳線的第一方形末端1124a處電容耦合到墊1123a，由此形成第一電容器1120a。跳線還在與第一末端相對的跳線的第二方形末端1124b處電容耦合到墊1123b，由此形成第二電容器1120b。每個電容器還被假定為包括由絕緣材料構(gòu)成的方形件，所述絕緣材料與圖案1122的相應(yīng)墊和跳線1124的末端共延，所述絕緣材料被假定具有50微米的厚度和3.5的介電常數(shù)K (參見下文的討論)。第一電容器和第二電容器按照圖2b所示的方式連接到電感線圈。在圖1la的平面圖中，跳線1124的方形末端阻擋方形絕緣件和圖案1122的方形墊的視圖。
[0120]將電路1116進行計算建模以確定其是否可用于構(gòu)造具有13.56MHz (該頻率為在美國被保留用于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)裝置的頻帶并且在美國被廣泛地用于RFID裝置)的諧振頻率的實際實施例。我們假定線圈1118為用于RFID裝置中的大體方形的電感線圈，所述電感線圈(如)由具有大約35微米(對應(yīng)于所謂的“I盎司銅”)的跡線厚度的銅制成，且該線圈具有約8個匝或環(huán)，所述匝或環(huán)的外邊界或外層是邊長為40mm (約1.5英寸)的方形。由這些設(shè)計參數(shù)構(gòu)成的線圈具有約3.4微亨的電感。
[0121]利用計算電路的復(fù)阻抗Z的計算機程序來對該電路建模。隨頻率而變化的經(jīng)計算阻抗Z的虛部被繪制于圖1lb中，參見曲線1150。Z的虛部為零時的頻率對應(yīng)于電路的諧振頻率。曲線1150在略低于13.56MHz的頻率下具有零值。這些建模結(jié)果表明，如果對建模參數(shù)(例如，與電容器1120a、1120b相關(guān)的尺寸中的任何一個)稍作修改，則具有適當(dāng)設(shè)計參數(shù)的調(diào)諧RF電路可被制成具有等于標(biāo)準(zhǔn)13.56MHz頻率的諧振頻率。[0122]另外構(gòu)造和測試了利用可溶解膜制成的各個電容器，此類電容器因而可用作本文所公開的濕度傳感器中的易碎聯(lián)接件。對于這些實驗而言，將2密耳(約51微米)厚的聚乙烯醇(PVA)熱塑性材料片材(MonoSol? M8630膜，可得自美國印第安納州波蒂奇市的MonoSol有限責(zé)任公司(MonoSol, LLC, Portage, Indiana, USA))用作可溶解膜。將約90納米厚度的銀蒸氣涂布到此膜的一側(cè)。將此膜的條帶接合到具有相同寬度的銅條帶。銅條帶為3M?119194條帶(具有導(dǎo)電性粘合劑的銅箔)，該條帶具有40微米厚的銅層和較薄(大約26微米厚)的導(dǎo)電壓敏粘合劑層。將銅條帶的粘合劑側(cè)涂覆到銀涂布的PVA條帶，以產(chǎn)生類似于圖12所示的電容器的電容器。圖12以簡化方式示出了示例性的電容器1220，其中1226指可溶解膜(如，PVA膜的片材)，1228指具有凸塊1229的導(dǎo)電性構(gòu)件(如，具有導(dǎo)電性粘合劑的銅層)，并且1222指具有接觸墊1223 (如，PVA上的銀涂層)的導(dǎo)電性圖案1222。應(yīng)該指出的是，在構(gòu)造的實例中，銅條帶的寬度為基本上均一的以使得在導(dǎo)電性構(gòu)件1228中未形成明顯的凸塊1229，并且銀導(dǎo)體的寬度也為基本上均一的以使得在圖案1222中未形成明顯的墊1223。
[0123]制備若干樣本電容器，其中一些電容器米用I英寸寬(并且交疊在I X I英寸方形中，這對應(yīng)于約0.000645平方米的電容器面積)的銅和PVA條帶，其他電容器采用0.5英寸寬(并且交疊在一個0.5X0.5英寸方形中，這對應(yīng)于約0.000161平方米的電容器面積)的銅和PVA條帶。利用Agilent?精密阻抗分析儀(型號4294A，利用型號42941A探針)在
13.56MHz附近來測量所構(gòu)造的電容器的電容，并且利用下面的關(guān)系式來計算PVA的介電常數(shù)K:
[0124][0125]
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器,包括: 第一基板；和 由所述第一基板承載的調(diào)諧RF電路，所述RF電路包括全部設(shè)置在所述第一基板的同側(cè)的第一導(dǎo)電性圖案、第一電容器、和跳線，所述RF電路通過阻抗或電阻來表征； 其中，所述第一導(dǎo)電性圖案包括線圈、內(nèi)部末端和外部末端； 其中，所述跳線將所述內(nèi)部末端電耦合到所述外部末端；并且其中，所述跳線包括易碎聯(lián)接件，并且所述RF電路的阻抗或電阻在所述易碎聯(lián)接件由目標(biāo)流體接觸時改變至少5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述第一電容器為所述第一導(dǎo)電性圖案的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電性圖案包括交錯的導(dǎo)電跡線，并且所述交錯的導(dǎo)電跡線形成所述第一電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述第一電容器包括電附接到所述第一導(dǎo)電性圖案的分立部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述跳線具有第一末端和第二末端，并且其中，所述第一電容器包括第一電容器極板和第二電容器極板，所述第一電容器極板選自所述第一導(dǎo)電性圖案的內(nèi)部末端和外部末端中的一者，并且所述第二電容器極板選自所述跳線的第一末端和第二末端中的一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述`的傳感器，其中，所述跳線的第二末端具有與所述第一導(dǎo)電性圖案的直接電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中，所述第一電容器還包括設(shè)置在所述第一電容器極板和第二電容器極板之間的第一介電材料，并且所述第一介電材料可溶于所述目標(biāo)流體中以提供所述易碎聯(lián)接件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，所述調(diào)諧RF電路還包括第二電容器，其中，所述跳線具有第一末端和第二末端，并且其中，所述第一電容器具有由所述跳線的第一末端形成的第一電容器極板和由所述第一導(dǎo)電性圖案的內(nèi)部末端形成的第二電容器極板，并且所述第二電容器具有由所述跳線的第二末端形成的第三電容器極板和由所述第一導(dǎo)電性圖案的外部末端形成的第四電容器極板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器，其中，所述第一電容器還包括設(shè)置在所述第一電容器極板和第二電容器極板之間的第一介電材料，并且所述第二電容器還包括設(shè)置在所述第三電容器極板和第四電容器極板之間的第二介電材料，并且其中，所述第一介電材料和第二介電材料均可溶于所述目標(biāo)流體中以提供所述易碎聯(lián)接件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述跳線的至少一部分通過粘合劑材料連接到所述第一基板的第一導(dǎo)電性圖案，所述粘合劑材料可溶于所述目標(biāo)流體中以提供所述易碎聯(lián)接件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器，其中，所述粘合劑材料為導(dǎo)電的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器，其中，所述粘合劑材料為電絕緣的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述跳線包括設(shè)置在第二基板上的導(dǎo)電性構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中，所述第二基板設(shè)置在所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述第一導(dǎo)電性圖案之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中，所述第二基板能夠在所述目標(biāo)流體中溶解、溶脹或者說是降解以提供所述易碎聯(lián)接件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中，所述第二基板通過粘合劑材料連接到所述第一基板，所述粘合劑材料可溶于所述目標(biāo)流體中以提供所述易碎聯(lián)接件。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中，所述導(dǎo)電性構(gòu)件具有可變的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中，所述第二基板具有結(jié)構(gòu)化表面，并且其中，所述導(dǎo)電性構(gòu)件設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)化表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述易碎聯(lián)接件與所述目標(biāo)流體的接觸基本上使得所述RF電路無效。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括設(shè)置在所述傳感器的外表面上的皮膚相容性粘合劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的傳感器，其中，所述粘合劑包括硅樹脂。
22.—種吸收衣服，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的吸收衣服，其中，所述吸收衣服包括液體可滲透的片材、液體不可滲透的片材、以及捕獲在所述液體可滲透的片材和所述液體不可滲透的片材之間的吸收材料，并且其中，所述傳感器設(shè)置在所述液體可滲透的片材和所述液體不可滲透的片材之間。`
24.一種構(gòu)造制品，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的構(gòu)造制品，其中，所述構(gòu)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(jié)構(gòu)。
26.—種系統(tǒng),包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器；和 被構(gòu)造成遠程評估所述調(diào)諧RF電路的狀況的讀出器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述讀出器被構(gòu)造成安裝在用于人的移動或固定支撐件之中或之上。
【文檔編號】A61F13/42GK103797360SQ201280038998
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月11日
【發(fā)明者】賈斯汀·M·約翰遜, 洛里-安·S·普里奧洛, 布倫達·B·巴德里, 詹姆士·C·瓦努斯, 羅伯特·D·洛倫茲, 雅各布·D·查特頓, 史蒂文·J·佩爾龍, 唐納德·R·巴特爾斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司