湿度传感器的制造方法

湿度传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种湿度传感器，所述湿度传感器包括自支撑基板以及由该基板承载的导电迹线。所述迹线被图案化以提供调谐RF电路的至少一部分，该RF电路可被设置在所述基板的仅一侧上并且其特征在于阻抗或电阻。所述迹线不是自支撑的。所述基板适于当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解。此类降解使RF电路的操作产生剧烈变化，这可被远程读出器解释为“湿”状况。所述基板被所述目标流体接触可使RF电路的阻抗或电阻改变至少5倍、10倍、100倍或1000倍，和/或可使得所述迹线崩解以便为RF电路提供开路，和/或可基本上使得RF电路无法操作。
【专利说明】湿度传感器
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及湿度传感器以及并入有此类传感器的制品和系统，和与此类传感器有关的方法。
【背景技术】
[0002]成千上万的小孩和老人每天穿戴尿布。对于这两个群体而言，可能需要依靠其它因素来检查湿度。就由于医学病况或生活处境而穿戴尿布的成人患者而言，在一些情况下，未注意到的湿尿布对使用者来说可能变成健康风险。尿布疹和皮肤溃烂恰好是两种可能的医学病况，它们可能是由于长期暴露于湿的条件下所引起的。由于患者的健康风险以及保健提供者的可能的货币债务两方面，因此需要用于增强尿布监控的过程和程序。
[0003]在一些地方，针对需要使用尿布的成人患者的标准监控过程是每四小时至少一次地监控患者的失禁情况。如果患者自己不能传达尿布的状态，那么需要由照护者物理检查尿布。为了进行令人满意的物理检查，通常需要物理地将患者翻身。这可能对护士或工作人员造成健康风险，并且对于较重的患者，可能需要额外的人员或者甚至机械升降装置。将非常需要通过在不执行物理检查的情况下询问尿布的状态来消除该消耗时间且有损尊严的过程。
[0004]其他人已提出了在尿布中使用的湿度传感器。例如，参见美国专利申请公布US2008/0300559 (Gustafson 等人)。还参见美国专利申请公布 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)、以及美国专利 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(以及其它应用中)广泛使用湿度传感器仍未实现。

【发明内容】

[0005]已开发出了一系列传感器，其可检测湿度并且可被远程询问。这些传感器还与低成本的制造技术相容。已发现，所述传感器可不仅适用于尿布或其它吸收衣服，而且还适用于其中需要检测湿度但难以可视地或以其它方式直接观察湿度的其它最终用途应用。此类其它应用可涉及将湿度传感器并入到与构造相关的制品(诸如壁板、绝缘材料、地板、屋顶和配件或支撑结构)中，以检测来自例如地下管道、地板下、墙壁后或天花板上的泄漏。其它应用可涉及将湿度传感器并入到包装或盒子中，以检测例如用于医疗或机动车应用中的例如泄漏或融化。
[0006]除了其它方面，在本文中还描述了包括自支撑基板以及由所述基板承载的导电迹线的传感器。导电迹线被图案化以提供调谐RF电路的至少一部分，所述RF电路优选地被设置在所述基板的仅一侧上并 且其特征在于阻抗或电阻。与所述基板相比，导电迹线不是自支撑的。所述基板适于当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解。所述基板的这种降解使RF电路的操作产生剧烈变化，这可被远程读出器或询问装置解释为“湿”状况。被目标流体所接触可使RF电路的阻抗或电阻改变至少5倍、10倍、100倍或1000倍。被目标流体所接触可使得导电迹线崩解以便为RF电路提供开路。被目标流体所接触可基本上使得RF电路无法操作。
[0007]传感器可包括设置在传感器的外表面上的皮肤相容性粘合剂。此类粘合剂可包含有机娃。
[0008]在一些情况下，基板当被目标流体接触时溶解。在一些情况下，基板当被目标流体接触时溶胀。在一些情况下，基板为或包括具有平滑或轮廓化主表面的柔性膜。在一些情况下，基板为或包括聚乙烯醇(PVA)。在一些情况下，目标流体包含极性液体(诸如水)、或者一种或多种含水人类体液。
[0009]在一些情况下，导电迹线包含银。在一些情况下，导电性迹线具有小于I微米、或小于100纳米的厚度。在一些情况下，导电迹线包括线圈，并且RF电路包括耦合到所述线圈的至少一个电容器以提供谐振频率。导电迹线优选地与基板紧密接触。在一些情况下，导电迹线具有可变厚度和/或可变宽度。在一些情况下，导电迹线具有可变厚度，所述厚度的变化与导电迹线和基板之间的结构化界面相关联。在一些情况下，RF电路还包括连接导电迹线的两个部分的导电链接构件，诸如跳线。
[0010]本发明还公开了包含所公开的湿度传感器的吸收衣服(诸如尿布)以及其它制品。就吸收衣服而言，所述衣服可包括液体可渗透片材、液体不可渗透片材、以及捕获在所述液体可渗透片材与所述液体不可渗透片材之间的吸收材料。湿度传感器可被设置在液体可渗透片材与液体不可渗透片材之间、或液体可渗透片材与使用者的身体之间。优选地，湿度传感器被设置在液体不可渗透片材与吸收芯之间，以使得当芯饱和时所述湿度传感器将降解并且将不会由于少量的目标流体的释放而触发。
[0011]本发明还公开了并入有所公开的湿度传感器的在建筑构造中使用的制品。这种构造制品可以为或包括壁板、绝缘材料、地板(包括但不限于地毯)、屋顶和/或用于管道的配件或支撑结构。
[0012]描述了如下的系统:其中将所公开的湿度传感器中的至少一者与读出器组合以便评估传感器的状况，所述读出器被构造成远程地评估调谐RF电路的状况。读出器可被构造成安装在用于人的移动或固定支撑件中或上:例如床、椅子(包括例如轮椅或摇椅)、手推车或其它移动或固定支撑件。
[0013]还讨论了相关的方法、系统和制品。
[0014]根据下文的详细描述，本专利申请的这些和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，不应该将以上的
【发明内容】
理解为对要求保护的主题的限制，所述主题仅由所附权利要求书限定，如可以在审查期间进行修改的。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是将片材分切成或以其它方式转换成单个传感器标签之前，卷起的含有大量湿度传感器的片材和幅材的示意性透视图；
[0016]图2a和图2b是示例性湿度传感器的示意性电路图；
[0017]图2c是示例性远程询问装置或读出器的示意性框图；[0018]图3a是包括湿度传感器和读出器的检测系统的示意图，其中湿度传感器处于“干”状态；
[0019]图3b是与图3a的示意图类似的示意图，但其中湿度传感器处于“湿”状态；
[0020]图4、图5、图6和图7是示例性湿度传感器的示意性平面图；
[0021]图8是示例性湿度传感器的细节的示意透视图；
[0022]图9a是湿度传感器的一部分的示意性侧视图或剖视图；
[0023]图9b是另一个湿度传感器的一部分的示意性侧视图或剖视图； [0024]图1Oa和图1Ob是用于在湿度传感器中使用的传感器基板的示意性侧视图或剖视图，所述基板各自具有可变厚度的导电迹线；
[0025]图1Oc是用于在湿度传感器中使用的传感器基板的示意性平面图，所述基板具有可变宽度的导电迹线；
[0026]图11是片材或幅材的平面图，在所述片材和幅材上的是用于在湿度传感器中使用的印刷电路元件；
[0027]图12是PVA片材的照片，在所述PVA片材上已印刷有被图案化以提供调谐RF电路的一部分的导电迹线；
[0028]图12a是适用于所公开的湿度传感器的U形部件；
[0029]图13是示出湿度传感器的不同最终用途应用的示意图；并且
[0030]图14a是尿布或类似失禁衣服的示意性平面图，并且图14b是沿着图14a中的线14b-14b截取的示意性剖视图。
[0031 ] 在附图中，类似的附图标号指示类似的元件。
【具体实施方式】
[0032]在图1中，可以看到使用高容量膜处理设备制造的卷起的片材或幅材110。幅材110包括已涂覆导电迹线的柔性基板114，所述迹线形成调谐RF电路116的至少一部分。迹线通常形成至少感应线圈，但该迹线还可包括其它不同的电路元件和连接特征，如下文更全面例示的。导电迹线以及该RF电路的其余部分因此由基板114承载。
[0033]尽管图中仅示出一个电路116，但读者将理解，在幅材上优选地以阵列形式设置有基本上相同或类似的调谐RF电路，一个此类电路被设置在每个标记为112的区域中，并且所有此类电路优选地被设置在幅材110的相同侧上。附图标号112因此可指代呈标签或标记形式的单个传感器，其可通过例如沿着线113a、113b进行切开或切割操作来转换幅材110而获得。
[0034]除了导电迹线之外，调谐RF电路116通常包括一个或多个离散电路元件。例如，如下面进一步讨论的，电路116可包括单独的跳线(导电链接构件)和电容器，它们可由基板114承载并且连接至导电迹线，以便使RF电路116完整并提供所需的功能。在一些情况下，除了感应线圈外，该导电迹线本身还可包括一个或多个电容器。如果需要，可在将幅材切开或切割成单独的传感器标签112之后，而不是在这样的切开或切割之前，将形成RF电路116的一部分的任何离散电路元件附接到基板114，或附接到RF电路116的一部分。作为另外一种选择，在将幅材细分成单个标签之前，可将一个或多个离散电路元件附接到基板114，或者附接到RF电路116的一部分，而幅材110仍然是完整的。导电迹线和RF电路116其它部件优选地由基板承载并且设置在基板114的仅一侧上。从制造的观点来看，此类布置是有利的，以使得可采用仅单侧的膜处理。
[0035]基板114不仅是柔性的，而且其还是自支撑的。就这一点而言，如果基板具有足以允许在没有过度破损、撕裂或将使得基板不适于其预期应用的其它损坏的情况下处理基板的机械完整性，那么基板被称为是自支撑的。
[0036]显著地，基板适于当被目标流体(诸如水)接触时溶解、溶胀或以其它方式降解，并且导电迹线不是自支撑的。由于特征的这种组合，将传感器标签暴露于目标流体可以使RF电路的物理结构产生剧烈的变化，并且使RF电路的操作产生相应的剧烈变化，其中后一种剧烈变化可由远程读出器或询问装置解释为“湿”状态。例如，在基板经定制以使得当被目标流体接触时完全或甚至部分地溶解的情况下，在没有最初由基板提供的结构支撑时，导电迹线和其它RF电路元件可简单地伸缩、碎裂或裂开。
[0037]RF电路的操作的剧烈变化可由例如电路的电阻或阻抗改变至少5倍、10倍、100倍或1000倍来证实。就这一点而言，“电阻或阻抗的变化”是指电阻或阻抗的量级变化。阻抗是将直流电(DC)电阻的概念延伸至交流电(AC)电路，从而不仅描述了电压和电流的相对振幅，而且描述了相对相位。阻抗描述了相对于交流电的量度并且用复数来描述。阻抗的实部描述了电阻(电压和电流的振幅比)，并且虚部描述了相位差。只有当电路具有电容部件或电感部件时才出现相位差，并且通常使用正号指示虚部的电感，而使用负号指示虚部的电容。阻抗分析器通过测量通过电子电路的电压与电流之比来工作。
[0038]作为另外一种选择或除此之外，RF电路操作的剧烈变化可通过谐振频率、Q-因子、带宽、振幅和/或其它谐振特性的变化来证实。作为另外一种选择或除此之外，操作的剧烈变化可通过导电迹线基本上崩解或破碎以便为RF电路提供开路来证实。作为另外一种选择或除此之外，操作的剧烈变化可通过使得RF电路基本不操作来证实。
[0039]图2a和图2b中示意性地示出适于在所公开的湿度传感器中使用的示例性调谐RF电路。在图2a中，简单的RF电路216包括如所示出的连接的电感器218和电容器220。这些部件的电感L和电容C组合，从而得到LC电路216，该LC电路具有由下式给定的谐振频率f (以周期/秒或赫兹为单位来表示):
[0_] f = 1/2πLC °
[0041]优选地选择L和C的值，使得谐振频率被调谐至射频(RF)电磁频谱的所需部分，例如，从30kHz至300GHz的频谱的所需部分。在优选的实施例中，谐振频率可例如在从IMHz至IOOMHz的较窄范围的所需部分内，或者更具体地在13.56MHz的目标频率下。在任何情况下，优选地选择传感器电路的调谐RF频率，以与远程读出器或询问装置的频率范围兼容(例如，基本匹配、重叠或落在其范围内)，因此读出器和传感器的RF电路作为湿度检测系统进行操作。如果能量接近于电路的谐振频率，那么电感器218用作从读出器接收RF电磁能量的天线，并且电感器218接着在电路的谐振频率下或接近谐振频率重新发射所吸收的能量的至少一些。
[0042]图2b的RF电路216b与电路216类似，其不同之处在于，已用两个串联的单独电容器220a、220b取代了单个电容器220。在可供选择的实施例中，可使用超过两个单独的电容器，它们可全部串联或者它们可按其它方式连接。此外，尽管在所公开的RF电路中优选的是只有一个电感器线圈，但也可料想到具有不止一个电感器的实施例。在一些实施例中，RF电路的各种元件以提供图2a的简单LC谐振电路可以逼近其响应的RF电路这样的方式彼此连接。例如，图2b的独立电容器220a、220b可由具有合适电容C的单个电容器220用数学方式表示。再次选择构成RF电路的各种电路元件的值(例如，电感器218的电感和电容器220a、220b的电容)，从而得到被调谐至RF频谱的所需部分的谐振频率，如以上讨论的。事实上，所有真实的电路都包含一定量的电阻。在所公开的湿度传感器的一些实施例中，RF电路可以具有忽略不计的电阻，而在其它情况下，RF电路可以具有不能忽略不计的电阻。在后一种情况下，RF电路可包括一个或多个独立的电阻，例如以形成RLC谐振电路。
[0043]在一些情况下，调谐RF电路中可包括另外的电路(未示出)，用于经由天线发射标识代码。此类另外的电路可以与已知的射频标识(RFID)装置中使用的电路相同或类似。能够将代码发送至读出器的装置通常被称为RFID装置。不能发送标识代码的装置有时候被称为商品电子防盗(EAS)装置。EAS装置吸收并干扰读出器发射的电磁场，诸如RF场。可由读出器检测对电磁场的干扰，并且将其解释为指示存在EAS装置。尽管料想到其它设计(包括但不限于更复杂的RFID设计)，但在所公开的湿度传感器中使用的调谐RF电路优选地属于通常的较为简单的EAS设计。优选的调谐RF电路实质上是无源的，即，它们没有装配电池或其它板上电源，而是替代地从连接至读出器天线发射的电磁场获取电力。然而，在一些情况下，根据湿度传感器的最终用途应用，调谐RF电路实质上可以是有源的，即，该调谐RF电路可包括电池或其它电源。在任何情况下，通常调谐RF电路的特征在于谐振频率和电路阻抗。
[0044]图2c是示例性远程询问装置或读出器230的示意性框图。读出器230包括电感器232、RF源234的谐振分析器236。能量被存储在用作天线的电感器232周围的场中。如果湿度传感器在读出器230的附近，那么所存储的这种能量可连接至湿度传感器的调谐RF电路。谐振分析器236可被构造成检测从读出器230的天线耦合至调谐RF电路的能量的量的变化，如果调谐RF电路的谐振频率足够接近读出器电路的谐振频率，则出现这种耦合。由调谐RF电路耦合的能量的变化引起的询问信号中的扰动可被视为构成感测信号或感测电路信号。
[0045]图3a和图3b是包括湿度传感器和读出器330的检测系统的示意图。在图3a中，湿度传感器312a在“干”状态，并且在图3b中，湿度传感器已与水和另一种目标流体接触，以产生处于“湿”状态的湿度传感器312b。
[0046]在图3a中，读出器330广播RF信号，该RF信号的至少一部分具有能够被传感器312a的调谐RF电路316a 吸收的合适频率分量。传感器312a将一些所吸收的能量转换成(较弱)的感测信号，通过电路316a广播所述感测信号并且由读出器330感测所述感测信号。读出器330将来自电路316a的感测信号解释为“干”状况，并且可由读出器330提供指示灯或其它合适的状态输出。
[0047]在图3b中，读出器330再次广播相同的RF信号。传感器312b在读出器附近，与传感器312a完全相同，但将传感器暴露至目标流体已导致承载调谐RF电路的基板部分或完全溶解(或溶胀或以其它方式降解)。出于这个原因，用虚线画出传感器312b的基板。图中示出的调谐RF电路316b，但是由于缺少支撑基板或支撑基板降解，电路可能完全地或部分地无法操作。作为另外一种选择，电路可保持能够操作，但其可具有与电路316a的特性非常不同的特性，例如，非常不同的阳抗、非常不同的谐振频率、Q-因子、带宽、振幅和/或其它谐振特性。因此，传感器312b可不提供感测信号，或者它可提供与在接触目标流体之前传感器312a提供的感测信号非常不同的感测信号。读出器330将不存在感测信号或者非常不同的感测信号解释为“湿”状况。接着，可由读出器330提供“湿”指示灯或其它合适的状态输出。
[0048]图4提供了一个示例性湿度传感器412的示意图。传感器412包括自支撑基板414和由基板承载的调谐RF电路416。基板414可以是已从较大片的相同基板材料切割下的相对小的样本(例如，在基板材料的连续幅材上的转换操作中)。优选地，基板414薄得足以具有柔性，但厚得足以自支撑。如已经提到的，基板优选地由当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解的材料构成。优选的基板材料也可以是熔融可挤出的或者溶剂浇注的，并且能够被浇注为柔性膜。对于含水传感器，合适的材料可选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是极性材料，并且当它暴露于水或其它极性液体(包括诸如尿或血的含水人类体液)时，它基本上溶解和/或溶胀。PVA的聚合物可由聚乙烯醋酸制备并且可市售获得各种分子量和水解水平的PVA聚合物。可选的基板材料包括但不限于:易碎纸，诸如薄页纸或新闻纸的；植物天然聚合物，诸如藻酸和藻酸衍生聚合物、阿拉伯半乳聚糖、包括但不限于羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉和淀粉衍生物的纤维素衍生物；源于微生物的天然聚合物，诸如多糖、源于动物的聚合物包括凝胶、胶原蛋自、粘多糖及类似物；聚氧基亚烷；衍生自包括但不限于乙烯单体、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键式不饱和单体的聚合物和共聚物；聚乙烯亚胺；聚乳酸；聚乙醇酸；以及包括前述物质中的一者或多者的混合物。其它合适的基板材料包括聚环氧乙烷或聚乙二醇、果胶、支链淀粉和基于聚羧乙烯的聚合物膜。另外其它合适的基板材料可选自PC T公开WO 02/092049 (Godbey等人)“System for DeliveringCosmetics and Pharmaceuticals”(递送化妆品和生物制药的系统)中公开的材料,该公开以引用方式并入本文。如在该文件中公开的，可以使用增塑剂降低膜的脆性，从而使得膜更坚韧、更适形，并且总体上改善其处理性质。另外合适的基板材料是得自3M公司的水溶性波焊带#5414 (Water-Soluble Wave Solder Tape#5414)，它是具有PVA膜背衬、合成水溶性粘合剂和牛皮纸内衬的带。
[0049]在一些情况下，湿度传感器可被设计用于检测除了水之外的目标流体，或者甚至可检测除了极性液体之外的液体，例如，衍生自石油基产品的非极性液体(诸如，汽油、煤油、己烷、庚烷、甲苯，以及其它芳香簇、直链或支链烃类，或者其混合物)。对于设计用于检测非极性液体的湿度传感器而言，基板优选地由非极性材料构成。例如，聚苯乙烯是可用作基板或包括在基板中的非极性材料，并且当被非极性目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解。其它将因非极性目标流体而降解的示例性基板包括由以下材料制成的那些:ABS、EPDM、PVC、聚丙烯以及优选地具有很少或没有交联、增塑剂或稳定剂的其它非极性材料。
[0050]传感器基板414可以是一体的膜，即，它可在基板的整个空间或体积内具有均匀的组合物。作为另外一种选择，基板可具有不均匀的组合物。一种类型的不均匀的组合物是堆叠的分层介质，或者是不同材料的具有并列型通道的条形介质，其中至少一种是能因目标流体而降解。例如，基板可以由两种不同材料的两个不同层构成，或者由三层或更多层彼此都可以不同或者可包括例如交替顺序的材料的材料构成。还料想到使用例如由提供连续相的第一材料和提供分散相的第二材料构成的共混材料。在其中传感器基板由多种不同材料构成的情况下，无论分层的、混合的、共挤出的、条状的或其它的，多种材料中的一个、一些或全部在例如存在目标流体的情况下可溶解、或者可溶胀或者可按其它方式降解。
[0051 ] 湿度传感器412还包括已涂覆至基板414的导电迹线。在图4的实施例中，导电迹线被分成两部分:迹线422a和迹线422b。这些部分被统称为导电迹线422。迹线422包括形成感应线圈418的螺旋形路径。迹线422还包括被标记为423a、423b、423c和423d的加宽的区域或接触焊盘。焊盘423a在线圈418的内部上提供迹线422的内部终点，焊盘423b在线圈418的外部上提供迹线422的外部终点。
[0052]可将迹线422直接涂覆至基板414的暴露的主表面，或者可包括一个或多个居间层(例如，用于提升粘附性)。可通过合适的技术在基板上形成迹线422，所述合适的技术包括印刷、涂覆、蚀刻、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知的图案化技术。迹线422可由金属或其它合适的导电材料构成，例如，诸如石墨和/或一种或多种导电聚合物。示例性导电材料包括铜、银和/或镍，但不应该将此列表理解为是限制性的。迹线422的厚度优选地基本上小于基板414的厚度。例如，在一些实施例中，迹线422的厚度小于I微米，或者小于100纳米。优选地，迹线422是机械上非常易损的，它在没有支撑基板(即，基板414)的情况下不能保持其物理完整性。因此，当从迹线422本身考虑(将其与支撑基板，414分开考虑)时，该迹线不是自支撑的，如以上使用该术语的那样。因此，如果在存在目标流体的情况下基板414的一些或全部溶解，那么迹线422丧失其机械完整性并且引起RF电路416操作的剧烈变化。
[0053]电路416还包括单独的、离散电容器420，其连接在迹线422的焊盘423c和423d之间。电容器420可以是芯片电容器或其它任何合适的能够附接到焊盘423c、423d电容器部件，如所示出的。可通过焊接、粘合剂或通过任何其它合适的技术实现附接。
[0054]最后，电路416还包括跳线424。跳线424可在内部焊盘423a和外部焊盘423b之间提供低阻抗导电路径，其本身有很小的或没有电阻、电容或电感。在跳线424避免与同它交叉的部分迹线422有任何电接触的同时，跳线424的第一终点424a与焊盘423a直接电接触，并且跳线424的第二终点424b与焊盘423b直接电接触。(在图4中，跳线424与线圈418的两个环交叉，但不与这些环电接触。)这样，跳线424具有基本上如图2a的示意性电路图所示地连接线圈418和电容器420的作用。跳线可由任何合适的导电材料和任选的绝缘材料构造，这些材料允许跳线在保持与同它交叉的部分线圈418绝缘的同时，在焊盘423a和423b之间提供导电路径。示例性的跳线424为或者包括沉积在绝缘材料聚合物基板上的金属或其它导电层，但其它构造也是可能的。还可在基板414或跳线424上印刷绝缘和/或导电粘合剂，或者以其它方式在一侧的跳线424和另一侧的基板414和迹线422之间选择性地施用绝缘和/或导电粘合剂，以使得在形成所需的电连接并且避免其它电连接的同时，牢固地将跳线424在基板414上固定就位。下面进一步提供与合适的跳线相关的附加信息。
[0055]在基板材料的幅材仍保持完整的同时，或者在将此幅材切开或切割以提供独立的传感器标签412之后，或者其组合，可将电容器420的离散电路元件和跳线424附接到基板414，并且附接到导电迹线422(其中，一个离散电路元件在转换之前附接到基板，并且另一个离散电路元件在转换之后附接)。离散电路元件(例如，元件420、424)优选地由基板承载并且与导电迹线422设置在基板414的同一侧上。
[0056]在可供选择的实施例中，传感器412可包括与离散电容器420串联连接的一个或两个附加的电容器，在跳线终点424a和焊盘423a的接合处，和/或跳线终点424b和焊盘423b的接合处形成该附加的电容器。这可通过以下方式实现:避免跳线终点424a处的导体和接触焊盘423a之间，和/或在跳线终点424b处的导体和接触焊盘423b之间避免直接电连接，并且替代地通过在合适的跳线终点和导电迹线对应的接触焊盘之间包括绝缘材料(诸如，绝缘的粘合剂和膜)。通过控制绝缘材料的厚度、跳线终点处的导体的大小、接触焊盘的大小和跳线终点和接触焊盘的相对位置，可在所选择的接合处实现所需的电容。 [0057]现在转到图5，看到的是另一个湿度传感器512的示意图。与传感器412类似，传感器512包括自支撑基板514和由基板承载的调谐RF电路516。上面所讨论的基板414的特征也适用于基板514。例如，基板514优选地足够薄而为柔性的，但足够厚而为自支撑的。基板514还包含当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解的材料。基板514可以是一体的膜，或者基板可具有不均匀的组合物，如本文中的其它地方所讨论的。
[0058]湿度传感器512还包括已被涂覆至基板514的导电迹线。与图4的实施例类似，导电迹线被分成两部分:迹线522a和迹线522b。这些部分被统称为导电迹线522。迹线522包括形成感应线圈518的螺旋形路径。迹线522还包括标记为523a、523b的加宽的区域或接触焊盘。焊盘523a在线圈518的内部上提供迹线522的内部终点，并且焊盘523b在线圈518的外部上提供迹线522的外部终点。
[0059]作为图4的离散电容器420的替代，传感器512包括一体化电容器520，可通过迹线522a和迹线522b的相互交叉部分形成一体化电容器。可以调控相互交叉部分的几何形状(诸如，独立的尖齿或插针的数量和它们各自的长度和间距)，从而得到所需的电容量。由于避免了附接离散电容器所需的制造步骤，并且避免了与离散电容器相关的可靠性和良率的问题(诸如，附接故障、未对准、分离等)，因此提供一体化电容器是有利的。
[0060]尽管迹线522和迹线422之间的设计差异清楚，但结合迹线422讨论的其它设计特征也可适用于迹线522。例如，可通过任何合适的技术在基板524上形成迹线522，包括印刷、涂覆、蚀刻、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知的图案化技术。另外，迹线522可由任何合适的导电材料构成，并且其厚度可基本小于基板514的厚度，例如，在一些实施例中，迹线522的厚度小于I微米，或者小于100纳米。当考虑迹线522本身时，它不是自支撑的。因此，如果在存在目标流体的情况下基板514中的一些或全部溶解，那么迹线522丧失其机械完整性并且引起RF电路516的操作的剧烈变化。
[0061]与电路416类似，电路516也包括跳线524。在一个实施例中，跳线524在内部焊盘523a和外部焊盘523b之间提供低阻抗导电路径，其自身具有很低的或者没有电阻、电容或电感。在跳线524避免与同它交叉的部分迹线522形成任何电接触的同时，跳线524的第一终点524a与焊盘523a直接电接触，跳线524的第二终点524b使得与焊盘523b直接电接触。(在图5中，跳线524与线圈518中的两个环交叉，但不与这些环电接触。)这样，跳线524具有连接线圈518和电容器520的效果，基本上如图2a的示意性电路图所示的。上面讨论的跳线424的特征也可适用于跳线524。[0062]跳线524可以仅是调谐RF电路516的离散电路元件，或者可以是各种离散电路元件之一，在基板材料的幅材仍然完整的同时，或者在将这种幅材切开或切割以提供单个传感器标签512之后，可将跳线524附接到基板514和导电迹线522。包括元件524的离散电路元件优选地由基板承载并与导电迹线522设置在基板514的同一侧上。
[0063]与传感器412类似，传感器512可以可供选择地包括与离散电容器520串联连接的一个或两个附加的电容器，在跳线终点524a和焊盘523a的接合处，和/或在跳线终点524b和焊盘523b的接合处形成所述附加的电容器。这可通过以下方式实现:避免跳线终点524a处的导体和接触焊盘523a之间，和/或跳线终点524b处的导体和接触焊盘523b之间直接电连接，替代地通过在合适的跳线终点和导电迹线对应的接触焊盘之间包括绝缘材料(诸如，绝缘的粘合剂或膜)。通过控制绝缘材料的厚度、跳线终点处导体的大小、接触焊盘的大小和跳线终点和接触焊盘的相对位置，可在所选的接合处实现所需的电容。
[0064]在图6中看到另一个湿度传感器612的示意图。与传感器412和512类似，传感器612包括自支撑基板614和由基板承载的调谐RF电路616。上面所讨论的基板414、514的特征也可适用于基板614。例如，基板614优选地足够薄而为柔性的，但足够厚而为自支撑的。基板614还包含当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解的材料。基板614可以是一体的膜，或者它可具有不均匀的组合物，如本文其它地方所讨论的。
[0065]湿度传感器612还包括已涂覆至基板614的导电迹线622。在图6的实施例中，仅在单个邻接部分中设置导电迹线622。迹线622包括形成感应线圈618的螺旋形路径。迹线622还包括标记为623a、623b加宽的区域或接触焊盘。焊盘623a在线圈618内部上提供迹线622的内部终点，焊盘623b在线圈618的外部上提供迹线622的外部终点。
[0066]作为图4的离散电容器420或者图5相互交叉的电容器520的替代，传感器612包括电容器620a和620b， 其是在焊盘623a、623b与跳线624的终点的接合处形成的。下面结合跳线624进一步描述这些电容器620a、620b。
[0067]尽管迹线622和迹线422、522之间的设计差异清楚，但结合迹线422、522讨论的其它设计特征也可适用于迹线622。例如，也可通过任何合适的技术在基板614上形成迹线622，包括印刷、涂覆、蚀亥IJ、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知的图案化技术。另外，迹线622可由任何合适的导电材料构成，并且其厚度可基本上小于基板614的厚度，例如，在一些实施例中，迹线622的厚度小于I微米，或小于100纳米。当考虑迹线622本身时，它不是自支撑的。因此，如果在存在目标流体的情况下基板614的一些或全部溶解，那么迹线622丧失其机械完整性并且引起RF电路616操作的剧烈变化。
[0068]如已经提到的，电路616包括跳线624。在一个实施例中，跳线624分别提供接触焊盘623a、623b和终点624a、624b之间的电容连接，以提供不同的电容器620a、620b，跳线624还沿着终点624a、624b之间的跳线提供低阻抗导电路径。可通过在跳线终点和接触焊盘之间包括绝缘材料(诸如，绝缘的粘合剂或膜)实现跳线624的给定终点和其对应的迹线622的接触焊盘之间的电容耦合。通过控制绝缘材料的厚度、跳线终点处导体的大小、接触焊盘的大小和跳线终点和接触焊盘的相对位置，可在各个接合处实现所需的电容620a、620b。跳线624避免与同它交叉的部分迹线622形成任何电接触。(在图6中，跳线624与线圈618中的两个环交叉，但不与这些环电接触。另外，与电容器620a、620b比较，跳线和迹线622的这些部分之间的电容耦合优选地是可忽略不计的。)这样，跳线624具有提供连接至线圈618的两个电容器的效果，基本上如图2b的示意性电路图中所示的。上面讨论的跳线424、524的特征也可适用于跳线624。
[0069]在基板材料的幅材仍然完整的同时，或者在这种幅材被切开或切割以提供单个传感器标签612之后，可将仅可为调谐RF电路616的离散电路元件的跳线624附接到基板614和导电迹线622。离散电路元件624优选地由基板承载并且与导电迹线622设置在基板614的同一侧上。
[0070]在可供选择的实施例中，可以通过在跳线624的相关终点和其导电迹线622的对应接触焊盘之间提供直接电连接来消除电容器620a、620b之一。例如，可通过在跳线的终点624a和接触焊盘623a之间提供直接电连接消除电容器620a。作为另外一种选择，可通过在跳线的终点624b和接触焊盘623b之间提供直接电连接消除电容器620b。在任一种情况下，结果是其中(唯一)剩下的电容器连接电感的调谐RF电路，如图2a中的电路图中所示的。
[0071]图7描绘了与图6的传感器612以许多方式类似的湿度传感器712，但线圈的纵横比不同，并且具有笔直跳线，而不是U形跳线。与传感器412、512和612类似，传感器712包括自支撑基板714和由基板承载的调谐RF电路716。上面讨论的基板414、514和614的特征也可适用于基板714。例如，基板714优选地足够薄而为柔性的，但足够厚而为自支撑的。基板714还包含当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解的材料。基板714可以是一体的膜，或者基板可具有不均匀的组合物，如本文其它地方所讨论的。
[0072]湿度传感器712还包括已涂覆至基板714的导电迹线722。在图7的实施例中，仅在单个相邻的部分内设置导电迹线722。迹线722包括形成感应线圈718的螺旋形路径。迹线722还包括被标记为723a、723b的加宽的区域或接触焊盘。焊盘723a在线圈718的内部上提供迹线722的内部终点，焊盘723b在线圈718的外部上提供迹线722的外部终点。
[0073]与传感器612类似，传感器712包括在焊盘723a、723b与跳线724的接合处形成的电容器720a和720b。下面结合跳线724进一步描述这些电容器720a、720b。
[0074]尽管迹线722和迹线422、522和622之间的设计差异清楚，但结合迹线422、522和622所讨论的其它设计特征也可适用于迹线722。例如，可通过任何合适的技术在基板714上形成迹线722，包括印刷、涂覆、蚀亥IJ、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知图案化技术。另外，迹线722可由任何合适的导电材料构成，并且其厚度可基本上小于基板714的厚度，例如，在一些实施例中，迹线722的厚度小于I微米，或者小于100纳米。当考虑迹线722本身时，它不是自支撑的。因此，如果在存在目标流体的情况下基板714的一些或全部溶解，那么迹线722丧失其机械完整性并且引起RF电路716操作的剧烈变化。
[0075]电路716包括跳线724。在一个实施例中，跳线724分别在接触焊盘723a、723b和终点724a、724b之间提供电容耦合，以提供不同的电容器720a、720b，跳线724还沿着终点724a、724b之间的跳线提供低阻抗的导电路径。可通过在跳线终点与接触焊盘之间包括绝缘材料(诸如，绝缘的粘合剂或膜)实现跳线724的给定终点及其迹线722的对应接触焊盘之间的电容耦合。通过控制绝缘材料的厚度、跳线终点处导体的大小、接触焊盘的大小和跳线终点和接触焊盘的相对位置，可在各个接合处实现所需的电容器720a、720b。跳线724避免了与同它交叉的部分迹线722的任何电接触。(在图7中，跳线724与线圈718中的三个环交叉，但不与这些环电接触。另外，与电容器720a、720b相比，跳线和迹线722的这些部分之间的电容耦合优选地是忽略不计的。)这样，跳线724具有基本上如图2b的示意性电路图中所示地提供与线圈718串联连接的两个电容器的作用。上面讨论的跳线424、524、624的特征也适用于跳线724。
[0076]在基板材料的幅材仍然完整的同时，或者在这种幅材被切开或切割以提供单个传感器标签712之后，可以将可仅为调谐RF电路716的离散电路元件的跳线724附接到基板714和导电迹线722。离散电路元件优选地由基板承载并且与导电迹线722设置在基板714的同一侧上。
[0077]在可供选择的实施例中，可通过在跳线724的关联终点和导电迹线722的对应接触焊盘之间提供直接电连接来消除电容器720a、720b之一。例如，可通过在跳线的终点724a与接触焊盘723a之间提供直接电连接来消除电容器720a。作为另外一种选择，可通过在跳线的终点724b与接触焊盘723b之间提供直接电连接消除电容器720b。在任一种情况下，结果是其中(唯一)剩下的电容器连接有电感器的调谐RF电路，如图2a的电路图中所示的。
[0078]读者将理解，结合图4-7描述的实施例仅是示例性的并且不是旨在进行限制。在可能的范围内，所描述的任何给定传感器的特征旨在可适用于其它传感器。例如，也可将结合图4和5描述的离散的或一体化的电容器装配到图6和图7的电路。比较例如图5的纵横比与图7的纵横比，可根据需要调节传感器和/或传感器线圈的纵横比。此外，可结合本文其它地方提到的其它设 计特征来修改传感器，例如，将RFID集成电路芯片装配至给定调谐RF电路。
[0079]图8是示例性湿度传感器812或传感器标签的一部分的示意图，其针对附接到传感器的基板的跳线示出另外的细节。因此，传感器812包括传感器基板814，导电迹线822已被涂覆至该传感器基板。基板814是自支撑的，但它在与水或另一种目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式进行降解。基板814承载调谐RF电路816，导电迹线822是该调谐RF电路的一部分。迹线822不是自支撑的。迹线822可包括至少感应线圈818和接触焊盘823b。
[0080]诸如，用一种或多种粘合剂(未示出)或通过其它合适方式，将跳线824附接到基板和/或导电迹线的一部分。可以为或包括设置在诸如聚合物材料层的电绝缘材料基板上的金属层或其它导电材料层的跳线直接连接或电容耦合至迹线822接触焊盘823b。另外，跳线优选地避免了与同它交叉的部分迹线822直接接触和显著电容耦合。在一些实施例中，这可通过以下方式完成:提供具有导体的跳线，与同之前提到的部分迹线822交叉的部分跳线相比，所述导体的横向尺寸或宽度在跳线的终点处较大。加宽的导体可在跳线终点处形成凸块，所述凸块优选地与导电迹线822的接触焊盘823b对准，或者被定位为与导电迹线822的接触焊盘823b对应，如图8所示。这种对准或定位增强了跳线终点与接触焊盘之间的电容耦合，或者如果需要的是直接电接触，那么简化其间形成直接电接触的过程。
[0081]在图8的实施例中，跳线824包括已被涂覆有导体828的跳线基板826，导体828在终点824b处被加宽以提供凸块82%。跳线基板826可例如包括薄的柔性膜或其它合适的部件。图8的跳线基板826被描绘为是电绝缘的，使得凸块82%和焊盘823b形成电容器 820b。
[0082]可直接将导体828 (包括凸块829b)涂覆至基板826的暴露的主表面，或者可包括一个或多个居间层(例如，用于提升粘附性)。可通过以下方式制造导体828:印刷、涂覆、蚀刻、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知技术，并且在一些实施例中，导体828可由与导体迹线822相同的材料或不同的材料构成。因此，例如，跳线的导体828可由金属或其它合适的导电材料制成，例如，诸如石墨和/或一种或多种导电聚合物。示例性导电材料包括铜、银和/或镍，但是不应当将此列表理解为限制性的。导体828可设置在合适的跳线基板826上，该基板可例如包括薄的柔性膜或其它合适的部件。可以适用作跳线基板的示例性绝缘材料可包括能够被浇铸成柔性膜的可熔融挤出的材料，诸如，热塑性聚合物、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、可溶胀的或可溶解的基板。
[0083]在终点824b处的跳线824和迹线822之间需要直接电连接的情况下，例如，可以施用的导电粘合剂(未示出)的体积在量上足以覆盖凸块829b和焊盘823b被暴露的部分，这种粘合剂不仅使凸块和焊盘之间形成直接电连接，而且通过焊盘823b将跳线824的终点824b机械地结合至基板814。另外地或者作为另外一种选择，可将粘合剂设置在跳线824和传感器基板814/导电迹线822之间，以将跳线824结合至基板。
[0084]可将结合图8讨论的跳线布置用于本文讨论的任何传感器实施例，如适用于特定的实施例或者其一部分的。
[0085]图9a是湿度传感器912或传感器标签的一部分的示意图，其还针对附接到传感器基板的跳线示出细节，其中跳线可以为或包括设置在绝缘聚合物基板上的金属层或其它导电材料层。因此，传感器912包括传感器基板914，该传感器基板已被涂覆有导电迹线922。迹线922被局部加宽，从而得到焊盘923b。基板914是自支撑的，但它在与水或另一种目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解。基板914承载调谐RF电路，导电迹线922是该调谐RF电路的一部分。迹线922不是自支撑的。迹线922可包括至少感应线圈和接触焊盘923b。
[0086]跳线924示出为经由粘合剂层927附接到基板914。如图所示，粘合剂层927是不导电的；否则，如果层927导电，它将造成它所接触的导电迹线922的不同部分之间短路。例如，代表性非导电粘合剂材料可以`为或包括有机硅、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、高粘性天然或合成橡胶，或者针对这个系统描述的频率范围内不表现出导电性质的其它粘合剂。跳线924包括设置在跳线基板926上的导体928。导体928沿着跳线的长度可具有给定的受限横向尺寸或宽度，但可在跳线的终点924b处扩展或加宽以形成凸块929b。加宽的凸块929b与焊盘923b形成电容器，其电容的值取决于粘合剂层927和跳线基板926的介电性质和厚度以及凸块929b和焊盘923b的相对几何形状。假设跳线基板926是电绝缘材料的，但在一些实施例中，它可以是导电的，在这种情况下，由于冗余而可省略单独的导体928。例如，示例性绝缘材料跳线基板926可包括由可熔融挤出材料形成的柔性膜，诸如，热塑性聚合物、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、可溶胀的或可溶解的基板。
[0087]图9b是另一个湿度传感器912b的一部分的示意图，该图再次示出了关于附接到传感器的基板的跳线的细节。传感器912b在许多方面与图9a的传感器912类似，用相同的附图标号标注类似的部件，除了上面提供的之外，不需要再对这些部件进行进一步说明。传感器912b与传感器912的不同之处在于:已将跳线924翻转，使得与图9a中它的方向相t匕，其相对于传感器基板914和导电迹线922的方向被反转。另外，在跳线终点924b附近选择性地施加增大的压力，以迫使电绝缘材料粘合剂到凸块929b和焊盘923b之间的区域之外，使得凸块929b和焊盘923b之间形成直接电接触。未将这种增大的压力施加至图中示出的跳线的其余部分，使得跳线924避免了与图中示出的导电迹线922的其它部分直接电接触和显著电容耦合。在一些情况下，在跳线924的相对终点924b的端部处的第二终点(图％中未示出)可以同样在导体928的类似凸块和导电迹线922的类似焊盘之间提供直接电接触，使得跳线924在跳线的两个端部处提供与迹线922的直接电接触。在其它情况下，可以不向跳线924的第二终点施加增大的压力，使得绝缘材料粘合剂保持被设置在导体928的第二凸块与迹线922的第二焊盘之间，并且使得跳线924在图9b示出的跳线的端部或终点处提供直接电接触，但在跳线924相对的或第二端部或终点提供电容耦合。
[0088]可将结合图9a和图9b讨论的跳线布置用于本文讨论的任何传感器实施例，这同样适用于特定的实施例或其一部分。
[0089]图1Oa和图1Ob是用于在湿度传感器中使用的传感器基板的示意性侧视图或剖视图，每个基板均具有可变厚度的导电迹线。可将给定导电迹线的相对较厚部分和相对较薄部分的组合用于所公开的任何实施例的优点。例如，导电迹线的较厚部分可通过帮助为迹线提供足够高的导电率和足够低的电阻率，来有助于为迹线提供增强的电性质。例如，当传感器基板在接触目标流体时开始溶解、溶胀或以其它方式降解时，导电迹线的较薄部分可以帮助提供相比于较厚的区域更易受破损影响的迹线区域。提供易受破损影响的特定区域可有助于为湿度传感器提供更可预见的或可靠的故障机制。注意的是，尽管在一些情况下单独地或分别地考虑导电迹线的一些或全部较厚区域，它可以是自支撑的，但是在示例性实施例中，从其自身考虑，作为整体的导电迹线如本文其它地方所描述地保持不是自支撑的。此外，在示例性实施例中，迹线的较薄部分和较厚部分均比传感器基板的厚度薄，并且例如，迹线的较薄部分和较厚部分优选地比I微米或100纳米薄。在一些情况下，较厚部分的厚度至少是较薄部分的厚度的两倍。还可料想到其它厚度关系，注意的是要权衡电路的易断和电性能。
[0090]接着,转到图1Oa,看到用于所公开的湿度传感器的制品1024a,制品1024a包括自支撑的传感器基板1026，其适于承载调谐RF电路，并且其适于当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解。例如，通过印刷、涂覆、蚀刻、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知图案化技术，在基板1026上形成导电迹线1028a。迹线1028a可由金属或其它合适的导电材料构成，例如，如由石墨和/或一种或多种导电聚合物构成。迹线1028a在机械上非常精妙，使得它在没有支撑基板1026的情况下不能保持其物理完整性。即使在一些情况下，单独地或分别地考虑导电迹线的一些或全部较厚区域时，它可以是自支撑的，但因此当考虑迹线1028a本身时，迹线1028a不是自支撑的。迹线1028a通常被图案化，以至少形成RF电路的感应线圈。
[0091]如图所示，迹线1028a表现出可变的厚度。因此，迹线1028a包括较厚部分1028a_l和较薄部分1028a-2。可使用各种构造技术提供可变厚度。例如，如果使用薄膜蒸镀形成迹线，那么可采用挡板或罩来减小所选区域内的膜厚度。如果使用印刷形成迹线，那么可采用多次扫描或者可操纵印刷参数，以在创建所选区域中的膜厚度。如果使用蚀刻形成迹线，那么可使用选择性蚀刻减小所选区域中的膜厚度。[0092]图1Ob的制品1024b是适用于所公开的湿度传感器的另一个制品，并且导电迹线的厚度分布在许多方面与图1Oa的制品1024a类似。制品1024b包括自支撑的传感器基板1026b,它适于承载调谐RF电路，并且适于当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式进行降解。例如，通过印刷、涂覆、蚀亥IJ、电沉积、气相沉积、热敏转印和/或其它已知图案化技术，在基板1026b上形成导电迹线1028b。迹线1028b可以由金属或其它合适材料构成，如本文其它地方所讨论的。所施用的迹线1028b足够重或厚，使得金属在成型背衬的凹进区域中较厚并且在成型背初的凸起区域中较薄，并且不是刚好符合成型背衬的轮廓，当通过电沉积或气相沉积施用时尤其如此。此外，迹线1028b作为整体不是自支撑的，并且在其较薄部分尤其如此。迹线1028b通常被图案化，以至少形成RF电路和的感应线圈。
[0093]迹线1028b表现出可变厚度。厚度可变图案或外形与迹线1028a的图案和外形(图1Oa)类似，但对应于厚度变化的结构化表面1026b-l是迹线1028b和基板1026b之间的内部或“掩埋”界面，而不是迹线1028b的外部或被暴露的表面。然而，结果同样是迹线1028b表现出可变厚度，包括较厚部分1028b-l和较薄部分1028b-2。可使用各种制造技术提供可变厚度。例如，在基板1026b上形成迹线1028b之前，例如可如通过压印或通过使用持续浇注和固化(3C)工艺微制造基板被暴露的表面，以形成表面1026b-l。接着，可通过印刷或通过其它方法将形成迹线1028b的导电材料沉积在结构化表面1026b-l上，以产生其暴露表面基本上平坦但其厚度沿着迹线长度变化的迹线 。
[0094]优选地，厚度分布通过较厚区域的明显较长长度提供彼此分离的变薄区域。这种设计有利地最大化迹线的导电率(并且是小化电阻率)，同时仍然提供多个间隔开的变薄区域，从而如果目标流体接触基板，那么促使RF电路失效。与诸如图1Oa的被暴露的结构化表面设计相比，从制造的观点来看，诸如图1Ob的被掩埋界面设计是有利的。
[0095]图1Oc是适用于所公开的湿度传感器的另一个制品1024c的示意性平面图。制品1024c包括传感器基板1026和施用于基板的导电迹线1028c。本文其它地方讨论的传感器基板和导电迹线的特性同等适用于图1Oc的那些。与图1Oa和图1Ob的制品类似，制品1024c提供导电迹线的不同区域，这使得在这些区域迹线更易受破损影响。在图1Oc中，这些区域的特征在于，在一系列间隔开的区域中减少迹线的横向面内尺寸或宽度。因此，迹线1028c具有可变宽度。相对较窄部分1028C-2沿着迹线1028c的长度分布，由迹线的相对较宽部分1028C-1隔开。较宽部分增强了导电率并且减小了迹线的电阻率。
[0096]读者将理解，图1Oa至图1Oc的实施例意图是示例性的而非限制性的。构想出设计变型。可使用除了V形或矩形特征以外的厚度或宽度分布。可根据需要选择厚度减小或宽度减小区域的相对间隔。在一些情况下，可沿着迹线的整个长度使用仅一个这种厚度减小或宽度减小的区域。此外，不同实施例的特征旨在被混合和匹配。实施例可在给定的导电迹线内结合一个或多个厚度减小区域和一个或多个宽度减小区域。在一些方面，因为在给定了给定系统的表面积限制的情况下，增加迹线的厚度将比增加迹线的宽度导致电阻抗上更大的变化，所以迹线的厚度变化比迹线的宽度变化更有利。用于导电迹线的示例性厚度比在RF操作频率下的电信号的趋肤深度小，并且增加迹线的厚度使得RF信号经过更大的面积。
[0097]SM
[0098]实例I[0099]将测得的厚度为2密耳(约51微米)的聚乙烯醇(PVA)膜的片材(商品名为“Monosol M8630”,得自美国印第安纳州波蒂奇的膜诺所公司(Monosol, LLC, Portage,Indiana，USA))用作自支撑基板。利用真空将PVA膜的片材压在丝网印刷桌面上。紧贴这个片材放置的是157目丝网，丝网已在其中成像与图11的印刷的电路元件1116对应的图案阵列。此实例的具体图案是具有约六匝以螺旋形式布置的感应线圈。接着，甚至通过向印刷刮板施加压力穿过丝网来将图案状的导电油墨涂覆至PVA片材。接着移除丝网，从而产生总体如图11描绘的印刷的片材1110。将其放置在干燥架上一整夜，以允许印刷的片材风干。对总共三种不同的导电油墨(C1-2001、C1-5001、C1-1001，可得自美国俄亥俄州特拉华的ECM公司(ECM Corporation, Delaware, Ohio, USA))的应用重复此工序，从而产生标称相同图案但使用不同导电材料的三种印刷的片材。
[0100]图11和图12中示出产生电路元件1116的整个图案的印刷技术。在显微镜下观察电路元件，发现迹线的边缘是锯齿状的。迹线的各个部分的宽度标称为约0.5毫米，并且测得的迹线的厚度为约12微米。
[0101]在不向导电迹线附接任何个体电容器或跳线的情况下，使用具有42941A阻抗探针(42941A Impedance Probe)的安捷伦4294A精密阻抗分析仪(Agilent 4294A PrecisionImpedance Analyzer)(可得自美国加利福尼亚州圣克拉拉的安捷伦技术公司(AgilentTechnologies, Santa Clara, California, USA))测量电路兀件的阻抗。从 8MHz 至 15MHz来扫描仪器并且使用开路和短路校准基准来校准该探针。在阻抗分析仪上，在13.56MHz处设置标记，以显示阻抗的实部和虚部的值。将样本和探针放置在非导电性表面并且使用探针在迹线两个断开的终点测量阻抗。表1中提供了不同导电油墨的结果:
[0102]表1
[0103]
【权利要求】
1.一种传感器,包括: 自支撑基板；以及 导电迹线，所述导电迹线由所述基板承载并被图案化以提供调谐RF电路的至少一部分，所述RF电路以阻抗或电阻为特征并且被设置在所述基板的仅一侧上； 其中所述导电迹线不是自支撑的；并且 其中所述基板适于当被目标流体接触时溶解、溶胀或以其它方式降解，使得所述RF电路的阻抗或电阻改变至少5倍。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基板当被所述目标流体接触时溶解。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基板当被所述目标流体接触时溶胀。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基板为或包括具有平滑主表面的柔性膜。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基板为或包括聚乙烯醇(PVA)。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述目标流体包含极性液体。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述目标流体包含水。
8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述目标流体为或包括一种或多种含水人类体液。
9.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电迹线包含银。
10.根据权利要求1所述的`传感器，其中所述导电迹线具有小于I微米的厚度。
11.根据权利要求10所述的传感器，其中所述导电迹线具有小于100纳米的厚度。
12.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电迹线包括感应线圈。
13.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电迹线与所述基板紧密接触。
14.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电迹线具有可变厚度和/或可变宽度。
15.根据权利要求14所述的传感器，其中所述导电迹线具有可变厚度，所述厚度变化与所述导电迹线和所述基板之间的结构化界面相关联。
16.根据权利要求1所述的传感器，其中所述调谐RF电路还包括导电链接构件，所述导电链接构件连接所述导电迹线的两个部分。
17.根据权利要求1所述的传感器，其中当所述基板被所述目标流体接触时，所述RF电路的阻抗或电阻改变至少100倍。
18.根据权利要求17所述的传感器，其中当所述基板被所述目标流体接触时，所述RF电路的阻抗或电阻改变至少1000倍。
19.根据权利要求1所述的传感器，其中当所述基板被所述目标流体接触时，所述导电迹线基本上崩解以便为所述RF电路提供开路。
20.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基板被所述目标流体接触基本上使得所述RF电路无法操作。
21.根据权利要求1所述的传感器，还包括设置在所述传感器的外表面上的皮肤相容性粘合剂。
22.根据权利要求21所述的传感器，其中所述粘合剂包含有机硅。
23.一种吸收衣服，包含根据权利要求1所述的传感器。
24.根据权利要求23所述的吸收衣服，其中所述吸收衣服包括液体可渗透片材、液体不可渗透片材、被设陷在所述液体可渗透片材和所述液体不可渗透片材之间的吸收材料，并且其中所述传感器设置在所述液体可渗透片材和所述液体不可渗透片材之间。
25.—种构造制品，包含根据权利要求1所述的传感器。
26.根据权利要求25所述的制品，其中所述构造制品为或包括壁板、绝缘材料、地板、屋顶和/或用于管道的配件或支撑结构。
27.—种系统,包括: 根据权利要求1所述的传感器；以及 读出器，所述读出器被构造成远程评估所述调谐RF电路的状况。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述读出器被构造成安装在用于个人的移动或静止支撑件中或上 。
【文档编号】A61F13/42GK103717186SQ201280038996
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月3日 优先权日:2011年8月11日
【发明者】洛里-安·S·普里奥洛, 贾斯汀·M·约翰逊, 罗伯特·D·洛伦兹, 布伦达·B·巴德里, 詹姆士·C·瓦努斯, 雅各布·D·查特顿, 史蒂文·J·佩尔龙, 唐纳德·R·巴特尔斯, 巴德里·维拉拉加凡 申请人:3M创新有限公司