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泄漏传感器

阅读：738发布：2020-05-13

IPRDB可以提供泄漏传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及检测用在至少部分导电的物体表面的敷料脱开的敷料以及敷料。敷料包括用于将敷料附接到导电物体的粘剂以及布置在离导电物体一定距离的至少两个电极。向第一和第二电极施加电压形成包括第一电极和导电物体之间的第一电容器以及第二电极和导电物体之间的第二电容器的电路。检测第一和第二电极中的至少一个与导电物体之间电容的变化，并且当电容的变化达到预定值时启动警报。这有利地提供了迅速检测泄漏的敷料。，下面是泄漏传感器专利的具体信息内容。

1.一种敷料，其适于应用在至少部分导电的物体的表面，所述敷料包括：-第一粘剂，其用于将敷料附接到所述至少部分导电的物体，-至少两个电极，其适于布置在离所述至少部分导电的物体一定距离，从而使得在向第一电极和第二电极施加电压的情况下，适于在第一电极和所述至少部分导电的物体之间形成第一电容器以及适于在第二电极和所述至少部分导电的物体之间形成第二电容器，-用于检测第一和第二电极中的至少一个与所述至少部分导电的物体之间电容的变化的装置，-当电容的变化达到预定值时启动的警报装置，以及

-导电屏蔽层，其用于减少对所述第一电容器和所述第二电容器的环境干扰。

2.按照权利要求1的敷料，其中所述导电屏蔽层形成包含所述第一电极和第二电极的口袋。

3.按照权利要求1的敷料，其中所述导电屏蔽层包括导电膜。

4.按照权利要求3的敷料，其中所述导电膜包括从下列中选择的材料：铝、导电聚合物、无定型导电碳、以及导电碳纤维。

5.按照权利要求3的敷料，其中所述导电膜包括聚合导电碳黑。

6.按照权利要求1-5中任一项的敷料，其中所述导电屏蔽层设置在相关联的适于保持物质的袋的外侧。

7.按照权利要求6的敷料，其中在所述第一电极和第二电极与所述导电屏蔽层之间设置有电介质材料。

8.按照权利要求7的敷料，其中所述电介质材料的至少一部分设置在所述相关联的适于保持物质的袋的所述导电屏蔽层上。

9.按照权利要求1的敷料，其中所述导电屏蔽层与相关联的适于保持物质的袋层叠。

10.按照权利要求9的敷料，其中隔离装置与所述相关联的适于保持物质的袋的导电屏蔽层层叠。

11.按照权利要求10的敷料，其中所层叠的隔离装置的至少一部分靠接所述第一电极和所述第二电极，所层叠的隔离装置的所述至少一部分设置在所述第一电极和第二电极与所述导电屏蔽层之间。

12.按照权利要求1的敷料，还包括第二粘剂，其至少部分包封所述第一电极和第二电极，以在所述第一电极和第二电极与所述导电屏蔽层之间形成距离。

13.按照权利要求12的敷料，还包括至少部分固着到所述第二粘剂的衬。

14.按照权利要求1的敷料，还包括电介质材料，其至少部分地包封所述第一电极和第二电极，以在所述第一电极和第二电极与所述导电屏蔽层之间形成距离。

15.按照权利要求14的敷料，还包括至少部分形成于所述电介质材料上的衬。

16.按照权利要求13或15的敷料，其中所述导电屏蔽层被至少部分形成于所述衬上。

17.按照权利要求16的敷料，其中所述导电屏蔽层包括从下列中选择的材料：金属、导电聚合物、无定型导电碳、导电碳纤维、以及掺杂的半导体。

18.按照权利要求16的敷料，其中所述导电屏蔽层包括聚合导电碳黑。

19.一种造口收集袋，其包括根据任一前述权利要求的敷料。

20.一种造口收集袋，其包括敷料和与其附接的袋，所述敷料适于应用在至少部分导电的物体的表面，所述敷料包括：-第一粘剂，其用于将敷料附接到所述至少部分导电的物体，-至少两个电极，其适于布置在离所述至少部分导电的物体一定距离，从而使得在向第一电极和第二电极施加电压的情况下，适于在第一电极和所述至少部分导电的物体之间形成第一电容器以及适于在第二电极和所述至少部分导电的物体之间形成第二电容器，-用于检测第一和第二电极中的至少一个与所述至少部分导电的物体之间电容的变化的装置，以及-当电容的变化达到预定值时启动的警报装置，

其中用于减少对所述第一电容器和所述第二电容器的环境干扰的导电屏蔽层与所述袋层叠。

21.按照权利要求20的造口收集袋，其中隔离装置与所述袋的导电屏蔽层层叠。

22.按照权利要求21的造口收集袋，其中所层叠的隔离装置的至少一部分设置在所述第一电极和第二电极与所述导电屏蔽层之间。

23.根据权利要求22的造口收集袋，所述导电屏蔽层包括从下列中选择的材料：铝、导电聚合物、无定型导电碳、以及导电碳纤维。

24.根据权利要求22的造口收集袋，其中所述导电屏蔽层包括聚合导电碳黑。

说明书全文

泄漏传感器

[0001] 本申请是于2007年2月20日提交的、于2008年8月28日进入中国国家阶段的、发明名称为“泄露传感器”、PCT申请号为PCT/DK2007/000096、国家申请号为200780007138.2的申请之分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及通过测量敷料（dressing）和导电物体之间的电容变化来检测敷料和导电物体之间的泄漏的方法、敷料以及敷料装置。

背景技术

[0003] 一些造口（stoma）病人经历造口袋泄漏或者来自造口的体液泄漏的问题。这些泄漏的起源可能是绷带粘剂下面发生的皮肤折叠，造口附近的疤未提供好的粘接，或者在贴粘剂之前存在湿点并因此使粘剂不能很好地与皮肤粘接，或者当绷带的粘性变差时可发生泄漏。对于造口病人来说泄漏会令人尴尬并且非常不便。创面护理病人也可能有从敷料泄漏的问题。由于从创面渗漏的流出物的气味或者样子病人可能脱离社交联系。
[0004] 随着许多国家中老龄人口的增加，国家医疗系统非常关注总的费用。对于造口病人或慢性创面病人，绷带或敷料通常由护理护士定期更换。延长绷带或敷料可以留在造口或创面上的时长将减少护理需求，使医疗费用得以降低。
[0005] 因此向病人或者护理护士报告需要更换绷带或敷料的早期预警报告系统将很有用。不仅病人将避免不愉快的意外，帮助病人在他/她的日常生活中感觉有信心和安全感，而且还可以降低我们医疗系统的费用。
[0006] 因此需要这样的传感器，它能在绷带或敷料中开始发生泄漏并需要更换绷带或敷料的时候向病人自己或向护理护士报告。然而，引发该警报的传感器具有高度可靠性很重要，即，基本上没有错误的负面警报，并且它可提供快速响应使得病人或护士能够有足够的时间来更换绷带或敷料。
[0007] US4,754,264公开了用于尿布的水检测设备，其基于通过在尿布中放置两个电容电极检测覆盖该两个电极的渗水层所吸收的液体从而感测潮湿程度。渗水层引起两个电极之间的静电电容的介电常数的变化，而且检测静电电容变化的检测电路发送表示尿布潮湿的信号。US4,754,264利用了包含吸水材料的介质变湿的事实，但是在水被吸收之前已经从源流向了渗水层。因此它不适合在弄湿介质前检测泄漏。
[0008] WO02/099765公开了布置在绝缘衬底上的谐振电路，并且至少一对分开的测量电极与谐振电路以以下方式并联或串联布置，即能够在外部影响下改变其电导率的材料可被放置在测量电极之间的空间中或通过该空间。测量谐振电路的谐振频率或Q因子的变化使得能够测量和考察材料的电导率以及测量在诸如湿度和温度的外部影响下的变化。然而，该发明利用了电导率的变化，并且要被测量的材料需要放在两个测量电极之间。因此该方法不适合检测皮肤和粘剂间界面处的泄漏，因为该界面无法以可行的方式放置在两个测量电极之间。
[0009] EP1 88 157公开了用于检测物体或容器中的流体，尤其是来自人或动物的体液的射频谐振电路感测设备。该设备包括具有附接到衬底的两个导电电极、并且两电极之间有电介质的分层结构。谐振电路感测设备容纳在要被测量的物体中。该发明可适合测量创面是否流血或造口袋是否充满。然而，要被测量的体液需要被引导至两个导电电极之间的空间。因此它不适用于检测由于创面流出物或造口分泌引起的在皮肤和粘剂之间向绷带或敷料的周边的渗出的泄漏。
[0010] GB2 343 628公开了测量用于造口袋密封的粘剂的电导率的设备。测量设备包括布置在中心与到造口的通道的中心重合的圆的至少一段弧的两个轨道上的两组微电极。微电极基本上具有小金属柱的形状，并进入到粘剂组合物约一半的深度。于是测量了两组电极之间的粘剂的电导率。
[0011] 然而，这种测量粘剂电导率的设备仅在粘剂已经失效并且希望更换粘剂的情况下做出响应。此外，由于设备直接在两组电极之间测量，因此该设备不能检测由于皮肤折叠、疤或湿点而发生的泄漏，皮肤折叠、疤或湿点生成泄漏通道并且泄漏在皮肤和粘剂之间扩散。
[0012] 因此本领域需要以下传感器，其能够在早于围绕造口或创面全部周边的、在人的皮肤和绷带或敷料的粘剂之间扩散的泄漏已扩散到绷带或敷料的边缘的足够的时间内检测该泄漏。
[0013] 本发明的一个目的是提供一种检测绷带或敷料的粘剂与人或任何其他哺乳动物的皮肤之间的泄漏的传感器，利用皮肤作为有频率的交流电的接地平面，其中皮肤具有中或高的导电性。
[0014] 本发明的另一个目的是在泄漏已完全扩散到绷带或敷料边缘之前足够的时间内检测泄漏。
[0015] 本发明的再一个目的是提供造口或创面全部周边的灵敏性。
[0016] 本发明的又一个目的是提供可以高产量低成本生产的传感器。
[0017] 本发明的又一个目的是提供可任意使用并且可通过简单的方式连接到读取器单元的传感器。
[0018] 本发明的又一个目的是提供向病人、护理护士或者服务中心报告创面的绷带或敷料的粘剂的情况的传感器。

发明内容

[0019] 于是本发明公开一种检测用在至少部分导电的物体表面的敷料（例如绷带、补片（patch）或造口袋）脱开的方法，所述敷料包括用于将敷料附接到导电物体的粘剂以及布置在离导电物体一段距离的至少两个电极，并且其中，向第一和第二电极施加电压形成包括第一电极和导电物体之间的第一电容器以及第二电极和导电物体之间的第二电容器的电路；检测第一和第二电极中的至少一个与导电物体之间电容的变化；并当电容的变化达到预定值时启动警报。
[0020] 这有利地提供了一种通过其可迅速检测泄漏的方法。
[0021] 此外，这有利地提供了具有与例如皮肤的导电物体和电极之间无直接物理或机械接触的泄漏传感器的敷料。这提供了一种包含泄漏传感器而没有损害使用者舒适感的敷料。
[0022] 当阅读此文时，除非另外明确申明，“传导”一词应当理解为“导电”。
[0023] 应当理解“至少部分导电的物体”可以是包括非导电区域，但其他区域导电的物体，例如，具有非导电表面而表面以下导电的人的皮肤。此外“至少部分导电的物体”还可以是仅当施加某些电信号才导电的物体。再次，人的皮肤作为一个例子，施加直流电（DC）时皮肤实际上表现为不导电。然而，施加交流电（AC）时，皮肤表现出随着频率在从直流到约100MHz的范围内的增加而增大几十倍的电导率。
[0024] 电极可由许多不同类型的材料形成，例如如银、金、铝或铜或银浆或铝浆的金属；如聚苯胺、聚吡咯、乙烯二氧噻吩、聚对吡啶亚乙烯的导电聚合物；或无定型导电碳膜、导电碳纤维膜或聚合导电碳黑。材料还可为合金和/或半导体，诸如氧化锡（SnO2）、氧化锌（ZnO2）、氧化铟锡等。
[0025] 此外，“警报”一词应宽泛地理解为用于把注意力吸引到敷料的任何类型的手段。这种警报可存在于敷料自身，诸如小的振动器、发声或发光元件或颜色指示。还可以提供远离敷料的警报，例如能够利用已知方式获取人的注意的个人计算机、手机或PDA（个人数字助理）或iPod。
[0026] 启动警报的电容变化的预定值可为不同类型。例如，对应泄漏的警报可为电容值的增大，或电容值的减小，或者它可为电容变化的时间变分（variation）。这种电容变化的时间变分可能是在第一预定时间段内为初始的电容负变化，接着在第二预定时间段内电容正变化。对应浸湿的粘剂的警报可为在第三预定时间段内电容正变化。
[0027] 通常，所述第一和所述第二预定时间段比所述第三时间段短。所述第一和所述第二预定时间段可在10秒至30分钟以内，而所述第三预定时间段可在10分钟至100小时或更长以内。警报的启动可通过其他类型的电容变化预定值来触发。于是术语预定值不限于单个值，而是也可包括时间和电容变化值的二维阵列。它还可包括其他变量的阵列，诸如温度、压力等的变化。其他变量可通过将其他传感器，诸如温度传感器和压力传感器集成在敷料中和/或测量电容变化的读取器中进行测量。
[0028] 术语“敷料”和“绷带”已在本文中交替使用。在本发明的范围内这些术语可理解为同义。通常，它们都指位于背衬层（backing layer）的粘剂装置。所述装置可进一步包括许多附加组件。例如因为装置要被用到人体上，粘剂通常将为皮肤友好的。在某些情况下在粘剂中加入或在装置的粘剂部分中间插入吸收材料，例如对于创面敷料以吸收来自创面的流体。水状胶体颗粒也可以附加地/可选地加入粘剂组合物中以进一步改善粘剂以及粘剂的皮肤友好性。这种水状胶体粘剂通常用在造口器械中的身体侧基片中，无论它是所谓的一片或两片的器械。身体侧基片用在造口周围的皮肤并且保持用于收集来自造口的排泄物的收集袋。
[0029] 此外，应当理解，如本领域技术人员所认识到的，术语电阻、电容和电感都表示具有数值的部件或组件，于是，在本申请中，这些可分别通过提供电阻器、电容器和电感器来实现。
[0030] 在一个实施例中，可通过监视电路的频率响应来检测电容的变化。所有的谐振回路，即包括电容和电感的电路，具有频率响应，并且此谐振回路可通过利用几个非常简单的组件获得。于是，通过将泄漏转换为可容易地被监视的时间响应或频率响应，可提供包含几个低成本组件的简单回路来检测泄漏。
[0031] 可利用不同方法监视频率响应。在一个实施例中，通过在测量来自电路的响应时以固定间隔进行扫频来进行电路的频率响应。在另一实施例中，可向电路施加电激励且随后测量来自电路的响应来进行电路频率响应的监视。
[0032] 在本发明的另一个方面，进一步公开了适合应用在此描述的方法及其实施例的敷料。按照本发明的这种敷料包括具有贴近粘接面的粘剂体；布置在敷料上的至少第一和第二电极，从而至少一部分粘剂体布置在贴近粘接面与第一和第二电极之间，其中第一电极的第一宽度和第二电极的第二宽度在至少一个区域比相应的第一和第二电极的相应的第一厚度和第二厚度要大。
[0033] 这允许平的、非常薄和紧凑的敷料，在其上可设置电极。这成为可能是因为电容受到电容器宽度的影响，即，与导电物体表面平行的表面的面积，而不是电极厚度。于是，可设置非常薄的电极。这有利地允许周到和舒适的敷料，适合日常佩带在佩带者衣物下面。
[0034] 应当理解，为了建立电极与导电物体（如人的皮肤）之间的电容，粘剂体主要表现出介电性质，即表现出非常低的电导率。通常，在使用以前粘剂体具有介于2和3之间的“介电”值。
[0035] 对于本发明实施例的粘剂，电极与附接到至少部分的导电物体（如哺乳动物皮肤）的敷料的粘接表面之间的粘剂电阻大致由下式给出：
[0036]
[0037] 其中ρadh为粘剂的电阻率，ladh为粘剂厚度，A为第一电极的面积。非导电粘剂意味着粘剂表现出介电性质，且Radh大于所测得的从粘剂上面的第一电极的任何位置到第二电极的任何位置的电阻的其他贡献。对电阻的其他贡献为皮肤电阻（[图2（b）中的Rskin1+Rskin2]）以及电极电阻。通常，这意味着粘剂的电阻率大于0.1Ωm，更优选地大于102Ωm，进5
一步优选地大于10Ωm。对于实施例，在衬（foil）位于粘剂与第一和第二电极之间的情况下，衬应视为粘剂的一部分，具有相同的非导电性的要求。
[0038] 在一个实施例中，第一和第二宽度分别沿着第一和第二电极的延伸方向一致。这提供了与泄漏发生的位置无关的一致测量。
[0039] 为了能够检测到在感兴趣的区域周围发生的泄漏，第二电极至少部分地环绕（encircle）第一电极。附加地或可选地，至少一个电极应当围住感兴趣的区域以在泄漏进入（或可选地退出）所述感兴趣区域之前检测到泄漏。
[0040] 电极可做成许多不同的形式和形状。例如，它们可被形成为具有许多不同路径的轨道，例如椭圆形、方形、三角形或可选地具有不规则形状的任何已知几何形状。在一个优选实施例中，第一和第二电极被做成相应的第一和第二圆形轨道，并且其中第二圆形轨道的内直径大于第一圆形轨道的外直径。这使得能够简单地生成电极，而且无论泄露沿电极的何处发生，代表泄漏的信号都相同。
[0041] 在敷料的另一个实施例中，电感可连接第一和第二电极。这提供了通过其建立谐振电路的电感，并且可通过通常为线圈状的电感在一定距离处感应出电流，由此使得能够进行与读取器电路的无线电磁耦合。
[0042] 在可选的实施例中，第一和第二电极与粘剂体电绝缘。于是，可避免电极与粘剂吸收的体液之间的直接接触。
[0043] 为了获得导电物体与各个电极之间的电容，电极必须布置在距离导电物体一段距离处。于是，在一个实施例中，至少第一和第二电极布置为至少部分地嵌入粘剂体中，而在另一个实施例中，至少第一和第二电极布置在粘剂体的远端一侧。
[0044] 当电极至少部分地嵌入粘剂中时，可提供其中可进一步测量粘剂电导率的构造，而且这种构造附加地或可选地也为固态，并可分立地隐藏在粘剂中。
[0045] 当电极布置在粘剂的远端一侧时，即附接到导电物体的贴近粘接面的相反一侧时，可做出容易实现诸如测量、替换、监视等各种目的的电极。
[0046] 在一个实施例中，第一电极和第二电极印刷在柔性膜上。因为随后膜被附接到粘剂体的远端一侧，因此这是一个提供按照本发明的敷料的简单途径。
[0047] 在另一个实施例中，在粘剂体的贴近粘接面中形成环绕绷带或敷料中心的环绕槽（encircling groove）。环绕糟可布置为与电极之一相对。因为当槽的内容变化时，如被流体充满，来自电路的响应显著地变化，因此这增大了检测泄漏的灵敏度。
[0048] 此外第一导电环和第二导电环可布置在环绕槽中，而且当第一导电环与第一电极电性连接时第二导电环与第二电极电性连接。填充槽的液体实际上会产生第一导电环与第二导电环之间的短路或强电容耦合，其将显著地改变来自电路的响应并由此识别出泄漏。
[0049] 应当理解在此公开的本发明不限于仅仅两个电极。因此在另一实施例中第三或更多电极可环绕第一和第二电极。粘剂远端一侧上的多电极可有利于泄漏的检测。每当泄露位于特定电极下面时，可检测到与该电极相关的电容变化。因此本方案使得能够检测扩散泄漏的过程。
[0050] 在按照本发明的一个实施例中，敷料为造口袋的基板。于是提供了检测基板和皮肤之间流体泄漏的手段，并且实践中可与泄漏发生同时或者甚至早于发生检测出泄漏。
[0051] 为了消除环境噪声，通过第二电感电连接的第一上电极和第二上电极可被有利地布置在第一和第二电极的远端一侧。第一上电极和第二上电极可记录环境干扰，如经由造口袋中流体的电容耦合，并且可将来自这些干扰的信号从来自第一和第二电极的信号中减去，由此产生将泄漏区别于其他事件的结果信号。
[0052] 消除环境干扰的另外的方法是在第一和第二电极的远端一侧引入导电屏蔽层，在屏蔽层与电极之间具有电介质。
[0053] 在又一不同的实施例中，可通过监视已建立电路的时间常数的变化来检测电容变化。例如可通过经由至少一个电阻器与第一和第二电容器连接、由此形成电阻器-电容器回路的计数器和非稳态多谐振荡器来检测时间常数。可从这样的回路确定出时间常数已广为人知。
[0054] 可提供检测时间常数的其他途径。例如，不用非稳态多谐振荡器，而是可通过包括第一和第二电容器以及至少一个电感器的Colpitts振荡器，并反复计数在预定时间间隔内来自Colpitts振荡器的输出脉冲的数量来检测电路的时间常数。
[0055] 于是，本领域技术人员可理解可利用许多不同类型的振荡器达到所主张的发明。
[0056] 在本发明的另一方面，如上所述提供用于降低周围环境与敷料的电极之间的电容耦合的屏蔽物。该屏蔽物有利地形成为设置在至少第一和第二电极的远端一侧的导电图案。于是，可提供对泄漏来临或发生更可靠的检测。
[0057] 应当理解第一和第二电极的远端一侧是指背离在其上附接敷料的表面的一侧。
[0058] 有利地，当敷料为可与造口收集袋相连的基板时，导电图案可布置在至少第一和第二电极与造口收集袋之间以屏蔽电极与收集袋中内容之间的电容耦合。

附图说明

[0059] 参照附图中的实施例，更详细地公开了本发明，其中：
[0060] 图1a示出按照本发明的敷料实施例的立体图，
[0061] 图1b部分地示出图1a的实施例的截面图以及泄漏，
[0062] 图2a、2b和2c示出图1a和1b的实施例，其等效电路图，以及作为电容变化的结果的频率响应变化的示意性绘图，
[0063] 图3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g和3h示出按照本发明的敷料的四个可选实施例的俯视图和截面图，
[0064] 图4a、4b、4c和4d示出按照本发明的敷料的其他可选实施例，
[0065] 图5示出适合放在标准造口基板上的可折叠电路的可选实施例，
[0066] 图6a和6b分别示出按照本发明的敷料的可选实施例的分解和组装立体图，[0067] 图7a和7b示出按照本发明的适合检测电容变化的读取器单元的两个不同实施例，[0068] 图8a和8b示出按照本发明对敷料提供远程监视的通信系统的两个不同实施例，[0069] 图9示出针对附接到人的皮肤上的本发明实施例的电流响应作为频率的函数的绘图，
[0070] 图10示出针对附接到人的皮肤上的本发明实施例的谐振频率作为时间函数的绘图，
[0071] 图11示出针对附接到人的皮肤上的本发明实施例的谐振频率作为时间函数的绘图，
[0072] 图12示出针对附接到人的皮肤上的本发明的另一个实施例的泄漏发生之前的响应图以及泄漏发生之后的曲线图，
[0073] 图13a、13b和13c示出电路框图以及可用于本发明的电路的另一个实施例的图，[0074] 图14a和14b分别示出针对附接到人的皮肤上的按照本发明的敷料的两个不同实施例的由谐振频率表示的泄漏作为时间的函数的绘图，
[0075] 图15a示出按照本发明的造口器械的实施例，
[0076] 图15b、15c和15d示出按照本发明的造口器械的不同实施例，例示出降低来自外部源的电容耦合影响的手段，
[0077] 图16a和16b示出顶衬以上的环境和电导体之间的电容耦合的影响，分别作为当没有屏蔽层在按照本发明的敷料上提供和有屏蔽层在按照本发明的敷料上提供时针对本发明实施例的谐振频率作为时间函数的绘图，以及
[0078] 图17a、17b、17c和17d通过两个环电容器的导电图案、电屏蔽层、两个环电极的导电图案的布置的俯视图，以及沿着线A-A的实施例的横截面示出本发明的绷带的可选实施例。

具体实施方式

[0079] 图1a示意性地示出附接到哺乳动物的皮肤2的绷带1，包括开口3，粘剂4，顶衬（top-foil）5以及导电膜6的图案。图1b为绷带的部分截面图，泄漏10从造口或创面沿着粘剂4和皮肤表面之间的界面扩散。间隙11还可在泄漏扩散之前产生。皮肤由低电导率的外层表皮24和具有较高电导率的中间真皮层25图示出。真皮层以下的内层皮下组织未在图1b中示出。
[0080] 绷带1可用作造口袋（未示出）的粘接基板。基板因此具有开口3以允许来自造口（未示出）的排出物填充附接到基板的造口袋。在另一实施例中，绷带可用作用于创面（未示出）的敷料，其中开口3环绕创面，并且出于覆盖创面的目的将含有抗菌和创面愈合的成分的敷料放在开口3中。
[0081] 然而应当理解，本发明不限于造口中的基板和创面护理中的敷料，而是涵盖体液泄漏检测的其他形式。一个例子是粪便收集器，其包括具有用于接收粪便排泄的开口的袋子以及要附接到病人皮肤的附接片（attachment patch）。例如在美国专利5,593,397中描述了这种粪便收集器。本发明可容易地集成在粪便收集器的附接片中以提供粪便泄漏的预警报告。
[0082] 当向导电图案施加交流电时，顶衬上的导电图案与皮肤之间发生电容耦合。导电图案6具有内部环电容器7，线圈8以及外部环电容器9。顶衬5将导电膜6与粘剂4分隔开。如果粘剂吸收液体，则顶衬阻止液体与导电膜物理接触及短路。
[0083] 图2a示出图1a的绷带的俯视图。图2b示出与描绘的各个组件等效的一阶电路图。它是当绷带用于哺乳动物皮肤时（例如如图1a中所示）的等效电路图。图2c示意性地示出图
2b的电路图中的能耗作为所施加的来自与电路的线圈耦合的电磁场的频率的函数的绘图。
在图2c中，描绘了没有泄漏的情况下的曲线18和有泄漏的情况下的曲线18’。各个组件代表线圈8的导线之间以及两个环电容器7和9之间的电容Cw12，电感Lc13，串联电阻Rc14，导电膜的内环和皮肤之间的电容Cadh115，导电膜的外环和皮肤之间的电容Cadh216，以及皮肤电阻Rskin117和Rskin217’。忽略导电膜的电阻Rc以及导线和两个电容环之间的电容Cw，大致给出谐振频率为
[0084] 等式1
[0085] 其中Ctot为两个电容器Cadh1和Cadh2的串联
[0086]
[0087] 电容Cadh1的近似表达为
[0088] 等式2
[0089] 其中εadh为粘剂、衬和皮肤的顶部非导电层的相对有效介电常数，ε0为真空介电常数，Aring为环电容器的面积，以及ladh为导电膜和皮肤的导电部分之间的距离。当例如从绷带的中心并且向外发生泄漏时，内环7的顶部导电膜和皮肤的导电层25之间的距离ladh增大，如图1b中所示。结果，Cadh1减小，并且按照等式1，fres增大。因此本发明能够检测粘剂脱离皮肤的部分以及在体液或粪便泄漏之前产生的空隙或通道。本发明的另一个优点是使得既能够检测源自绷带周边并向开口3扩散的泄漏，又能够检测源自开口3并向周边扩散的泄漏。
[0090] 另一方面，粘剂还吸水。粘剂/衬的有效介电常数约为εadh～2.5，而直流电时水的介电常数高达～80，并且在较高频率下稍小。因此，当粘剂吸水时，按照等式2，Cadh1增大，按照等式1，fres减小。作为该行为的结果，通过监视谐振频率作为时间的函数，通过分析谐振频率的时间演化，可相对于环境引发的其他变化，诸如温度变化，出汗引起的粘剂受潮，机械应力或其他非泄漏引发的传感器信号，区分泄漏。
[0091] 图1中所示的绷带的尺寸用于创面敷料直径或长度可在5mm至500mm的范围内，更优选地，从30mm至150mm。对于造口绷带，直径或长度可在30mm至300mm的范围内，更优选地，从50mm至150mm。绷带周边可具有各种几何形状，诸如圆形、椭圆形、矩形、多边形或其他形状。如图中所示，包括线圈和/或电容器电极的导电图案非排他地限定为螺线形用于线圈，以及圆形用于电容器电极。线圈可形成具有相互电磁耦合的任何导线图案，并且具有环绕造口或创面的闭合或几乎闭合回路的任何导电膜区域可形成衬或粘剂上的电极。导电图案还包括这样的图案，其中电容器电极和电感器例如通过具有足够宽导线宽度的平面线圈空间分布，该平面线圈形成达到与哺乳动物皮肤的导电层合适的电容的电极。合适的电容意思是按照等式1的谐振频率与用于读取器单元的合适频带相匹配，并且其不由寄生电容决定。因此电容和电感的值应当与所选取的频带匹配。例如，电感的典型值为10μH，Cadh1和Cadh2的组合的典型值为20pF，按照等式1，得出谐振频率fres=11MHz。
[0092] 按照本发明，导电图案环绕造口或创面，并且可根据造口或创面的大小和形状将导电图案设计成各种大小和形状。对于读取器单元的特定频带内的特定谐振频率，导电图案的尺寸需要适应频带。为了与特定谐振频率匹配，调整多个参数。主要的参数为粘剂的厚度（等式2中的ladh），环电容电极的面积（等式2中的Aring）以及电感导线的圈数（n）（由于在等式1中Lc∝n）。
[0093] 当频率从直流电变化到高达约100MHz时，皮肤的电导率增加几个数量级，并且频率越高，湿皮肤和干皮肤之间的差别变得越小（例如见V.Raicu et al.Phys.Med.Biol.45(2000)L1-L4）。为了避免寄生效应以及能够穿透中间材料，较低的频率可能更好。较高的频率提高测量的精确度并且使得传感器对皮肤湿度的变化较不敏感。
[0094] 用于无源射频识别标签的标准和适合频带例如为125kHz-148kHz，13.56MHz，860-960MHz，2.45GHz，其中前两个带是基于感应耦合，而后两个带通常基于电偶极耦合。在5-
20MHz范围内的频带是最优选的，但本发明也能使用其他频带。
[0095] 对于谐振电路，当介电材料的电性质被外部条件（在本情况中为泄漏）改变时，多个参数受到影响。一个参数为上面提到的谐振频率，其中使施加的电压扫过特定频带并将响应作为施加频率的函数来进行信号处理从而测量响应。
[0096] 谐波谱也可能受到影响。在这种情况下，可使接收器扫过频率范围得到谐波谱的特征从而进行测量。第三个参数为（被电导的变化所改变的）电路的品质因子（Q因子），其中测量谐振曲线的宽度或在RF（射频）突发（burst）之间感测对突发的响应以及谐振器的鸣响。
[0097] 在例如美国专利6,025,725中描述了测量谐振电路中的参数的方法。
[0098] 应当理解对于本发明的两个环电极，各个电极与哺乳动物皮肤的导电层25之间的电容（Cadh1和Cadh2）应当远大于两个环电极之间的电容（Cw）。作为结果，应当设置内电极的外半径（r2）和外电极的内半径（r3）之间的最小距离（s）。品质因子Q可受皮肤的有限电导限制，而且s与两个环电极的任何一个的宽度（w）之间的比值有一个上限。比值 优选地在间隔之内，更优选地在 之内，进一步优选地在 之内。品质因子也可受限于电极的有限电导，这取决于所使用的材料对电极的高度（h）与w之间比值设置了下限。在实际生产方法中，电极的高度不可太大，比值 优选地为 更
优选地为 电极材料可为如银、金、铝或铜或银浆或铝浆的金属；如聚苯胺、
聚吡咯、乙烯二氧噻吩、聚对吡啶亚乙烯（poly(p-pyridyl vinylene)）的导电聚合物；或无定型导电碳膜，导电碳纤维膜或聚合导电碳黑。
[0099] 图3a-3h示出本发明的四个不同实施例的导电膜图案的示意图和截面图，其中粘剂23附接到哺乳动物的皮肤表面24以及粘剂上面的顶衬22。图3a和3b示出的图案包括与分立的电感器19相连在顶衬22上形成谐振电路的两个环电容器20和21。图3c和3d示出的图案包括两个环电容器26和27以及与电容器相连的平面线圈28。图3e和3f示出的图案包括两个环电容器29和30以及与电容器相连的平面线圈31，但是部分粘剂包括将泄漏引导至内环电容器29附近的通道32。通道32可包括空气间隙或具有高度液体引导性质的材料，诸如可湿的、亲水纤维材料。来自造口或创面的液体具有高电导率并增大了内导电环29和皮肤的导电部分25之间的电容耦合。结果，当泄漏到达通道32时，谐振频率发生变化，并检测出泄漏。通道32还可作为“泄漏阻止器”，提供泄漏扩散的延迟。
[0100] 包含通道32的粘剂的部分可以可选地将泄漏引导至线圈31的附近，从而增大线圈31和皮肤的导电层25之间以及线圈和电极29之间和/或线圈的导线之间的电容耦合。泄漏引导通道32的功能在于通过在发生泄漏时增大谐振频率移动来提高谐振电路的响应灵敏度。
[0101] 图3g和3h示出的导电图案包括两个环电容器33和34，连接电容器的平面线圈35以及分别通过电连接器38和39与环电容器33和34并联的两个附加的导电环36和37，其中两个附加的导电环与其中形成有将泄漏引导至两个导电环36和37附近的通道32’的粘剂部分接触。来自造口或创面的液体将在导电环36和37之间形成电容或电流耦合。结果，当泄漏到达通道32’时，回路的谐振频率和/或品质因子发生变化，并检测出泄漏。通道32’还可作为“泄漏阻止器”提供泄漏扩散的延迟。通道32’可包括空气间隙或具有高液体引导性质的材料，例如可湿的、亲水纤维材料。两个导电环36和37的制作可利用折叠衬实现，使得从衬的顶侧到衬的底侧能够实现电连接。US6,025,725中公开了这种折叠衬上的电路的方法。
[0102] 图4a-4d示出了具有多层粘剂和导电图案的本发明的三个不同实施例的部分立体图和部分截面图。一个实施例由图4a中的立体图和图4b中的截面图示出，多层包括附接到哺乳动物皮肤表面24的第一粘剂40，第一衬41，包括分别与导线95和96形成电连接的一组两个环电极42和43的图案，第二衬41’，第二粘剂或其他材料45，第三衬46，导电屏蔽层44，以及顶衬46’。
[0103] 如图所示，衬41和41’的延伸可被限定在覆盖环电极的区域，或者它们可延伸到整个绷带。类似地，导电屏蔽层（44）可延伸到整个绷带或者它可被足够与电极区域交迭的区域限制，从而阻止来自顶衬46’上面的环境的电容耦合。
[0104] 第一和第二衬将导电膜与粘剂隔开。当粘剂40吸收液体时，衬阻止液体与导电膜物理接触和短路。41和41’两个衬可为任何电绝缘层。在应用中，当粘剂不被浸湿时，可不需要它们。两个环电极42和43分别与导电皮肤层25形成电容器Cadh1和Cadh2，以及与导电屏蔽层44形成电容器44，Cw，其可大致表达为两个环电容器的串联
[0105] 等式（3）
[0106] 在等式3中，εadhtop为顶部粘剂以及第二和第三衬的有效介电常数，tadhtop和tfoil分别为第二粘剂和第三衬的厚度；r1为内导电环43的内半径，r2为内导电环的外半径，r3为外导电环的内半径，而r4为外导电环的外半径。从两个导线95和96来看的总电容由与串联的Cadh1和Cadh2并联Cw给出（见图2b）。
[0107] 集成在造口基板上的泄漏传感器的典型设计的尺寸举例如下。粘剂、衬以及皮肤的非导电顶层的相对有效介电常数，εadh＝εadhtop＝2.5，粘剂层40的厚度，tadh=0.7mm，粘剂层45的厚度，tadhtop=0.3mm，第三衬的厚度，tfoil＝0.1mm，导电环的半径r1=26mm，r2=30mm，r3=33mm，r4=36mm，对于皮肤中在内环电容和外环电容之间流动的电流，皮肤的总电阻，Rskin1+Rskin2＝68Ω，顶部导电层44的串联电阻，Rs＝10Ω。用总电容 电感Lc＝4.7μH，按照等式1得出谐振频率fres=13.56MHz，品质因子Q=fres/Δf=9.7，Δf为谐振曲线的半高宽（full-width-half-maximum）。实践中，需计入寄生电容，并且泄漏传感器的设计需要相应地进行调整。考虑到以上教导，本领域技术人员会知道这样的调整。
[0108] 对于初始空气通道的宽、高和长分别为wchan＝8mm，hchan＝1mm，以及lchan=4mm的情况，泄漏表现出Cadh1的变化ΔCadh1=-0.8pF，对应谐振频率的变化为Δfres＝+0.04MHz。对于观测到的泄漏，这是谐振变化的典型测量值。然而，泄漏的早期检测通常要求测量更小的信号变化。在本领域中，有报导利用类似脉冲的激发信号以及基于微控制器的电路，在约40毫秒内测量出基于谐振的传感器0 .001%的谐振变化[K .Zeng et al .,Rev.Sci.Instrum.Vol.73(2002),p.4375]。对于本例的泄漏传感器，这个量级的精度对应
0.0001MHz的可测频率变化，这个数字为本例中所述的泄漏引起的谐振频率变化的400分之一。
[0109] 在实践中，本发明的泄漏传感器的测量精度不由信噪比限定，而是由外部引发的信号变化的影响所限定。为了降低这种影响，在如图4a-4b中所示的实施例中引入导电屏蔽层44。屏蔽层消除了顶衬上面的环境与电导体42和43之间的电容耦合。在造口应用中，造口袋中高度导电的液体可提供这种环境干扰。
[0110] 图4c和4d示出具有在确定谐振频率时补偿环境干扰影响的可选实施例。在图4c中，多层包括附接到哺乳动物外皮24的第一粘剂47，第一衬48，包含两个环电极49和50以及与电极电连接的第一平面线圈51的导电图案，第二衬48’，第二粘剂或其他材料53，以及第二衬52，在第二衬上具有包括第二套两个环电极54和55以及与第二套电极电连接的第二平面线圈56的第二导电图案。
[0111] 在发明的本实施例中，第一套导电图案49、50和51用来检测在皮肤表面24和第一粘剂47之间的界面扩散的泄漏。第二套导电图案54、55和56用来监视来自环境的干扰，并从第一谐振电路49、50和51的响应中减去这个贡献。本方法使得能够区分泄漏和环境干扰。
[0112] 在两个谐振电路中有一些互感和电容耦合，如本领域技术人员所知应当对其进行考虑。
[0113] 在图4d中，多层包括附接到哺乳动物外皮表面24的第一粘剂67，第一衬57，包括两个环电极58和59以及与环电连接的平面线圈60的第一导电图案，部分粘剂包括将泄漏引导至内环电极59的附近的通道66，第二衬57’，第二粘剂或其他材料61，以及具有第二导电图案的顶衬62，第二导电图案包括第二套的两个环电极63和64以及与第二套电极电连接的第二平面线圈65。
[0114] 图5示出接触如图4a中所示嵌入粘剂中的导电图案的另一种方法。图5示意性地示出一片衬或类似物，可将其沿虚线割开并折叠，使得第一、第二、第三和第四部分220、221、222和223在四个层中互相交叠。第二部分221具有两个环电极224的导电图案，而第三部分
222具有导电屏蔽225，导电屏蔽225的外半径比两个环电极大，而内半径比两个环电极中的任何一个的内半径小。第三部分222上与两个环电极的电接触可通过来自第二部分221的导电条229实现。
[0115] 关于多层传感器的制作，如下折叠这些部分，其中应当理解图5中所示的印刷图案在称为正面的一侧，而层的相反一侧称为背面。在第一步骤中，将第一部分220沿着第一和第二部分之间的第一折叠线226折叠，其中第一部分220的正面折到第二部分221的正面上。在第二步骤中，将第四部分223沿着第三部分和第四部分之间的第二折叠线227折叠，其中第四部分223的正面折到第三部分222的正面上。最后，将第三部分222和第四部分223沿着第二部分和第三部分之间的第三折叠线228折叠，其中第三部分222的背面折到第二部分
221的背面上。优选地具有高柔性的粘剂或其他介电材料可选地布置在第二部分221或是第三部分222的背面。然后可将多层结构附接到敷料或绷带的粘剂。在折叠构造中，开口230提供了用于允许与可被放置在开口上的读取器（后面将说明）的电极电流接触的手段。可选地，利用与读取器的电容耦合可避免开口230。
[0116] 不使用一片衬，其他实施例还包括这样的构造，其中第二和第三部分221和222作为一层形成，而第一和第四部分220和223作为两个分别的层形成。其他实施例还可包括这样的构造，其中第二和第三部分221和222与包括第一和第四部分220和223的一层层叠在一起，以及这样的构造，其中第一部分220为第三部分221上涂覆的一层，而第四部分230为第三部分222上涂覆的一层。可利用诸如旋转涂覆、真空涂覆或喷涂的技术进行涂覆。
[0117] 图6a和6b示出制作泄漏传感器的方法。图6a示出生产出的绷带，其包括三个组件：包括导电图案69的顶衬68，中间组件粘剂70以及底部组件释放垫（release liner）71。在图
6b中顶衬和粘剂已通过加热或其他合适的结合方法结合在一起。
[0118] 本方法还可用来生产如图4中所示的具有多层衬和粘剂的结构。
[0119] 本发明还涵盖包括二维阵列的导电图案的顶衬，该二维阵列被转移到由适当的分割而隔开的一组绷带上。导电图案可通过（但不限于）诸如利用银浆或铝浆的丝网印刷（screen-printing）或塞印刷（tampon printing），或喷墨生成的固态铜图案（其可通过如PRECO MetalJet6000的系统做出）的方法制造。除了谐振电路，其他电组件也可印刷在衬68上，如射频天线或微波天线。
[0120] 本发明的在附接到粘剂的衬上制作传感器的方法与生产造口绷带、基板和创面敷料的已有处理兼容。因此本方法允许低成本实现，其简单且适合大量生产。
[0121] 可生产包含具有导电图案的传感器电路的衬，衬的背面有粘剂且附接到释放垫。使用者去掉释放垫并将包含传感器电路的衬附接到造口绷带或创面敷料的顶部。这种传感器为使用者提供了灵活性，因为它可附接到多种不同的产品，不限于特定的造口绷带或创面敷料。
[0122] 图7a和7b示出关于与集成在造口袋83的绷带粘剂84中的泄漏传感器耦合的本发明的两个实施例。在图7a中，读取器单元85经由导线73和74与包含内环电极80和外环电极82的导电图案耦合。耦合可为电流、电容或电感耦合。导线73和74优选地通过第二粘剂75与导电图案附接。与两个环电极串联或并联连接以形成谐振电路的线圈81（见图3a）优选地包含在读取器单元中。读取器单元包括电池或其他种类的能量源76，与具有处理数据的固件的微控制器组合的、向导电图案发送或从其接收电信号的调制和解调电路77，以及数据通信单元和用于天线、发光二极管（LED）振荡器等的驱动器78。
[0123] 一旦使用者将读取器单元放到绷带84上，读取器进行谐振频率的初始测量。读取器单元可具有这样的按钮，当用户接上读取器单元时，按下该按钮，或更优选地，当读取器单元已从造口袋取下时（例如因为使用者已经更换了他/她的袋子），自动开始搜索谐振频率。一旦读取器单元找到谐振频率，为了让温度和湿度条件稳定，它等待几分钟。当谐振频率已经稳定时，它用谐振频率的值作为参考频率并持续测量谐振频率。
[0124] 当测到的谐振频率与预设值之间的差超过阈值或表现出与泄漏关联的特征时间样式时，读取器单元85发送警报，或者作为声音信号、振动信号、诸如闪烁LED的光信号发送，或者经由天线86向通信网络中的事件处理设备（诸如手机、个人数字助理、iPod、膝上型电脑或个人电脑）发送无线信号。无线信号可基于诸如蓝牙、Zigbee或无线局域网（WLAN）的短程通信标准或任何合适的工业、科学、医学频带。当使用者更换造口袋时可重复使用读取器单元。在另一实施例中，天线86可印刷在粘剂的顶衬上。本发明还包括没有线圈81且读取器测量电容变化而不是谐振频率变化的实施例（见下面图13的描述）。
[0125] 图7b示出本发明的另一个实施例，其中读取器单元91包括与谐振电路的线圈90耦合的电感。读取器单元可包括扫频电路，并从取决于频率的耦合阻抗中测出谐振频率。谐振频率的确定在本领域中已广为人知，例如见O.Akar et al.Sensors and Actuators A95(2001)29-38。美国专利申请2003/0169032描述了基于频域确定谐振频率的一些方法和电路结构。K.Zeng et al.Rev.Sci.Inst.Vol.73(2002),p.4375描述了基于时域的方法和电路结构。无线检测的方法在本领域中也为人所知，例如在K .G .Ong et al.Sens.Act.Vol.A93(2001)p.33中进行了描述。
[0126] 当测出的谐振频率与预设值之间的差超过阈值或表现出特征时间样式时，读取器单元发送警报，或者作为声音信号、振动、诸如闪烁LED的光信号发送，或者向通信网络中的事件处理设备（诸如手机、个人数字助理、iPod、膝上型电脑或个人电脑等）发送无线信号。
[0127] 与图7a中的读取器单元85类似，图7b中的读取器单元91包括电池或其他形式的能量源，与具有处理数据的固件的微控制器组合的调制和解调电路，以及数据通信单元和用于天线、LED、起振器等的驱动器。
[0128] 图8a和8b示出从泄漏传感器向服务中心或护士发送关于泄漏检测的信息的两种方法。在图8a中，方法基于图7a中的传感器结构。读取器109检测到的泄漏使用短程无线通信向事件处理设备103发送信号。处理设备103可启动警报，通过声音信号、振动等方式提醒使用者。事件处理设备103将信号传递给服务中心，在那里请求护士或其他护理人员更换人身上的绷带或敷料。事件处理设备可为手机、个人数字助理、膝上型电脑、个人电脑等。通过全球移动通信（GSM）、通用无线分组业务（GPRS）、增强型全球移动通信（EGSM）或分布式控制系统（DCS）执行向服务中心的信号传递，或可通过内部网或因特网传递。
[0129] 在图8b中，方法基于图7b中的传感器结构。读取器113对泄漏的无线检测被发送给服务中心116，在那里请求护士或其他护理人员帮人更换绷带或敷料。读取器单元包括事件处理设备114，并直接或经由网络向服务中心116发送信号。通信可为通过蓝牙、Zigbee或WLAN的短程通信，或者可为诸如GSM、GPRS、EGSM或DCS的长程通信。处理设备115可启动警报，通过声音信号、振动等方式提醒使用者，
[0130] 例1
[0131] 在例1中，当发生泄漏时，确定出造口袋的粘剂的泄漏传感器的传感器响应，其中粘剂附接到人的皮肤。泄漏传感器包括绷带的顶衬上的两个环电极的导电图案，并与充满模拟体液的0.9%氯化钠水溶液的造口袋结合。在图3a中示出此结构。导电图案与4.7uH的外部线圈连接，并且正弦波函数发生器扫过4至14MHz的频率。图9示出电路响应（外部线圈上的电压）作为频率的函数的图，而图10示出当在箭头120指示的时间点粘剂和人的皮肤之间发生泄漏时，谐振频率作为时间函数的图。根据由0.1Hz采样频率得到的谐振曲线，利用第一动量拟合（first-momentum fitting）算法确定出谐振频率（见例如C.Thirstrup and W.Zong,Sens.Act.B:Chemical,Vol.106(2005),pp.796-802）。数据的均方根（RMS）噪声为0.007MHZ，对应谐振频率确定的精度为0.08%。
[0132] 例2
[0133] 在例2中，当粘剂吸湿时，确定出造口袋的泄漏传感器的传感器响应，其中粘剂附接到人的皮肤。泄漏传感器包括绷带的顶衬上且与造口袋结合的两个环电极的导电图案。在图3a中示出此结构。在图11中，当粘剂吸收来自骑车的人的皮肤的汗液时，绘制出谐振频率作为时间的函数。在时间点121，人从休息开始以每分钟74转的速度骑车，在时间点122，人停止骑车并休息。利用例1中所描述的方法确定出谐振频率。注意吸收来自人的汗液的粘剂的传感器响应不同于由于泄漏的响应（见例1）。因此本发明可区分泄漏和浸湿的粘剂。
[0134] 例3
[0135] 在例3中，基于与谐振电路的线圈并联连接的两个环检测泄漏传感器的传感器响应，其中绷带的顶衬与充满模拟体液的0.9%氯化钠水溶液的造口袋结合。传感器与扫过频率1.4-4.6MHZ的正弦波函数发生器电连接。除了外部线圈替代平面线圈以及本例中的两个环导线36和37接触皮肤表面24以外，传感器的结构在图3d中示出。在图12中，曲线123为泄漏发生以前的响应而曲线124为泄漏发生以后的响应。
[0136] 例4
[0137] 进一步的测试已确认了本方法和装置的实用性，并显示出高度可靠性。图14a示出利用来自包含图3（a）中所示结构的系统的数据绘制的曲线。该曲线为谐振频率（MHz）作为时间（min）函数的图。佩带该系统的人在8分钟以后（t1）开始锻炼，引起泄漏，17分钟以后（t2）观测到泄漏。从图中可看出在t2时谐振频率发生显著变化。
[0138] 例5
[0139] 在利用与图3（f）中所示的传感器几乎类似的传感器（除了外部线圈替代了与内环电容连接的集成平面线圈）的另一系统中，所获得的数据在图14b中绘出。该图还示出谐振频率（MHz）作为时间（min）的函数。在本系统中，引发泄漏的起点（t1）在16分钟以后开始，此时戴着绷带的人开始锻炼。在25分钟以后观测到泄漏（t2）。谐振频率的明显变化出现在t1和t2之间（具体地在19和20分钟之间）是由于液体填充图3（f）中的通道32。然而，此时并未发生泄漏传遍绷带的情况。于是可得到重要的提示，即马上要产生泄漏并由此在适当的时间提醒使用者或护理护士。
[0140] 图13a示出包含非稳态多谐振荡器（AMV）的读取器结构的形式的电路块实施例，非稳态多谐振荡器为本领域技术人员已知的电学组件。图13b和13c示意性地示出传感器的电容Cs上的电压（Vc）和AMV的输出（Vosc）的变化作为时间的函数。读取器结构是基于从电阻器-电容器（RCs）电路的时间常数的变化中测出电容变化。本发明的传感器的电容器Cs237和外部电阻器R238与AMV236连接。电容器可具有图3a或图4a中示意性示出的设计，但在本实施例中不需要电感器。如图7a中所示，读取器可附接到造口袋的泄漏传感器。如图13b中示意性所示，随着电压Vc在两个阈值Vc1和Vc2之间变化，传感器的电容器分别周期性地上充电和下充电。当Vc达到Vc1时，AMV的输出（Vosc）变高，当Vc达到Vc2时，Vosc变低，如在图13c中示意性示出。AMV表现出以频率（f）振荡的方波输出信号Vosc，频率（f）与电容和电阻的乘积成反比，即
[0141] 等式（4）
[0142] 其中A为常数。
[0143] 当传感器的Cs变化时，电容器上充电和下充电的时间变化，并且按照等式（4）AMV的输出频率变化。对于Cs增大，图13b示意性地示出Vc由实线231变到虚线232，并且在图13c中Vosc从实线233变到虚线234。AMV的输出被传递给计数器239，并通过在特定计数时间235内对振荡次数进行计数，可确定出Vosc的频率。监视Vosc的变化，因此可确定出传感器电容的变化并且可报告泄漏的发生。图13c示出在计数时间235内所计数的脉冲数量从N变成N’的情形。对于小的传感器电容变化，所测量的频率的相应变化为， 相应的电容相对变化大致由下式给出
[0144] 等式（5）
[0145] 作为非稳态多谐振荡器的替代，可使用其他类型的振荡器，诸如Colpitts振荡器或Hartley振荡器，也都为本领域技术人员所知。至于Colpitts振荡器，为两者中的优选，振荡频率大致如图1中所示由电感器（Lc）以及两个电容器Cadh1和Cadh2的串联连接决定。
[0146] 可将计数器239的输出传递给微控制器240，微控制器240将计数与对应Cs变化的时间变分和泄漏出现的计数的预定时间变分进行比较。可以固定间隔重置计数器来计数。重置可在计数器内部执行，或如图13a所示，微控制器240可以固定间隔发送重置信号241以重置计数器。
[0147] 可选地，计数器可异步运行，微控制器以预定间隔获取计数。计数器或计数器的部件可集成在微控制器中。
[0148] 将微控制器240的输出进一步传递给通信单元242。通信单元可向事件处理设备、网关或服务中心无线地报告传感器的状态。可选地，通信单元可通过例如声音信号、振动信号等向使用者报告泄漏的发生。
[0149] 用于典型设计的组件值的例子为传感器电容Cs＝20pF，电阻R＝5kΩ，常数A=1/2，计数率N=1000对应于计数时间N×RCs/A＝200μs（对于位分辨率≥10位的计数器可达到），以及计数变化N’-N=1。按照等式（5），利用这些数，电容变化的分辨率为
[0150] 可通过例如增加计数器的位分辨率来提高测量电容的分辨率。需要相应地调整计数时间和频率。例如，对于16位分辨率，计数率为N=65536，对应计数时间13ms以及8×10-8的传感器的电容与AMV之间的电耦合243和243’可为电容或电流耦合。
[0151] 有许多由电阻器-电容器（RCs）电路的时间常数测量电容的其他方法。这些方法包括：交流桥（ac bridge）方法，充电和放电方法，开关电容器技术和电容-相位角转换（见例如参考文献A.Ashrafi et al.,Rev.Sci.Instrum.,Vol.70(1999)，p.3483及其中的参考文献）。
[0152] 在ΔCs<
[0153] 图15a-15d示出将造口袋153、158、165和175（口袋）附接到包含粘剂泄漏传感器的不同实施例的绷带136、137、138和139（粘剂基底）的几个实施例。将口袋与绷带的顶衬161、166和176结合。
[0154] 图15（a）中示出的实施例包括附接到人的外皮表面24的粘剂160，顶衬161，包含两个环电极162和163的第一导电图案，通过接缝154与顶衬161附接的口袋153。物质157可从开口152充满或部分填充口袋。
[0155] 物质157通常为来自造口的排泄物，其为导电的，且引起两个环电极162和163之间电容耦合的显著增大。
[0156] 图15（b）示出具有附接到粘剂顶衬的口袋的实施例。在口袋158周围提供隔离装置159。隔离装置可包括具有低介电值的材料，诸如聚乙烯、氟化苯甲酸共聚物，或嵌有干燥空气的物质，诸如纳米孔介电材料，泡沫塑料，无纺布等。此外，口袋158的外侧或口袋覆盖电极162和163的部分可涂覆导电膜134。于是，引入了包括第一导电图案，即内外环电极163和
162，电介质159和口袋外侧的导电涂覆层134的固定电容。涂覆层可为蒸发、溅射、喷涂的铝、如聚苯胺、聚吡咯、乙烯二氧噻吩、聚对吡啶亚乙烯的导电聚合物；或无定型导电碳膜、导电碳纤维膜或多聚合导电碳黑。可选地，口袋158的衬可与导电层134叠压。此外，口袋158的衬以及导电层134可与隔离装置159叠压。
[0157] 隔离装置减少了通过导电物质157的电容耦合。第一接缝155将口袋附接到绷带137的顶衬161。在开口152和内环电极163之间设置第一接缝。在绷带的外周135和外环电极
162之间设置将口袋的其他区域附接到顶衬161的第二接缝156。于是形成包含内外电极环的袋170。例如当物质157位于导电图案162和163上或其附近的区域时，这有利地阻止了电容耦合。
[0158] 图15（c）示出可选的实施例，具有附接到人的外皮表面24的粘剂167，第一衬168，包含外环电极172和内环电极173的第一导电图案，第二粘剂或其他介电材料171，顶衬166，包含第二导电图案的屏蔽层164，通过接缝169附接到绷带138的顶衬166的口袋165。在结合位置，可在屏蔽层164中制作槽184以使得能够进行结合。屏蔽层164中形成的第二导电图案阻止导电物质157与第一导电图案之间的电容耦合。替代地，引入由第一导电图案，即内外环电极173和172，介电材料171和包含第二导电图案的屏蔽层164构成的固定电容。对于两个环电极的第一导电图案，固定电容大致由等式（3）给出。
[0159] 第二导电图案可由许多不同类型的材料形成，例如银、金、铝或铜或银浆或铝浆的金属；如聚苯胺、聚吡咯、乙烯二氧噻吩、聚对吡啶亚乙烯的导电聚合物；或无定型导电碳膜、导电碳纤维膜或聚合导电碳黑。材料还可为掺杂半导体如氧化锡（SnO2），氧化锌（ZnO2），氧化铟锡（ITO）等。第二导电图案可通过（但不限于）诸如利用银浆或铝浆的丝网印刷或塞印刷，或喷墨生成的固态铜或高导电物质的墨的图案的方法制作。
[0160] 图15（d）示出可选的实施例，其中由外环电极182和内环电极183构成的第一导电图案位于开口152附近。
[0161] 通过位于相对皮肤布置的第一衬178（在第一粘剂的远端一侧）上的第一粘剂177将绷带附接到皮肤外层的表面24。构成第一导电图案的外环电极182和内环电极183印刷在第一衬的上面。在第一衬178和顶膜176之间布置有第二粘剂181或其他介电材料。在顶衬176上，相对第二粘剂，设置有第二导电图案样式的屏蔽层174。
[0162] 衬161、168和178的延伸可限定在覆盖第一导电图案的区域，或者它们可延伸到整个绷带或超出绷带的范围。类似地，第二导电图案164和174可延伸到整个绷带，或者它们可限定在足够与第一导电图案区域交叠的区域，以防止来自导电物质157的电容耦合。
[0163] 通过在屏蔽层174中设置槽185，可在其中设置将口袋175附接到绷带139的顶膜176的接缝179。当在俯视图中看绷带时，接缝179位于两个导电环182和183之间。这降低了接缝处的电容耦合影响。
[0164] 接缝154、155、156、169和179可通过加热结合、超声结合、高频结合、激光发射结合或其他适合的结合技术制作。可选地，接缝可通过粘贴的方式完成。
[0165] 图16a和16b示出就图15a-15d描述的屏蔽层的作用。图16a和16b绘制出对于一段时间[min]，作为抬高与粘剂结合并被液体（80毫升0.9%氯化钠水溶液）充满的造口袋的结果，粘剂泄漏传感器信号的变化（即谐振频率[MHz]）。
[0166] 图16a为如图15a没有屏蔽层的传感器结构的图。初始，液体引起与粘剂泄漏传感器的电容耦合。当在t1处袋子被抬高时，电容耦合被消除，而当袋子在t2处又被放低时，电容耦合被重建。其示出了在t1和t2之间谐振频率的显著变化。
[0167] 图16b为如图15c所示具有屏蔽层的传感器结构的类似图，其中袋子在t1处被抬起在t2处被降回。
[0168] 对于具有如图15a中示意性示出的结构的造口产品，当袋子被放低时，液体引起两个导电环162和163之间的电容耦合。沿箭头180指示的方向抬高袋子，消除该电容耦合。
[0169] 对于如图15a中所示的没有屏蔽层的结构，如图16a中所观测的在t1和t2之间产生传感器信号的很大变化（~0.5MHz）。依赖于传感器组装和配置，这些变化可与这种结构的泄漏类似或更大。对于如图15c中所示具有屏蔽层的结构，如图16b中所观测的在t1和t2之间沿图15c中的箭头180指示的方向抬起和放下袋没有或仅存在可忽略的影响。
[0170] 图17a-17d示出本发明绷带的可选实施例。图17a示出俯视图中的两个环电容器142和143的导电图案。图17b示出俯视图中的电屏蔽层144。图17c示出两个环电极142和143的导电图案、屏蔽层144和读取器147的设置。图17d示出沿图17c中的线A-A的实施例的截面图。
[0171] 通过两个导电指148和148’进行与外环电极142的电连接，并通过导电指149进行与内环电极143的电连接。读取器147经由导电指148、148’和149与两个环电容器142和143电连接。连接可为电流或电容性的。可选地，所述指可包括如线圈一样的图案，而且电连接可为电感性的。
[0172] 其上印有外环和内环电极142和143的包括导电图案的衬141延伸超出屏蔽层的周边。它嵌在第一粘剂层140和可为第二粘剂的第二介电层145之间。附加层151可机械支撑衬。附加层151可为第一粘剂140的延伸，而且它可以或可以不附接在皮肤表面24。顶衬146包括屏蔽层144。
[0173] 两指148’和149之间的距离，以及148和149之间的相等距离，应当足够大以表现出小的寄生电容和电感，但还应足够小以使得能够安全检测在此处可能的泄漏。距离优选地为内环电极的外半径与外环电极的内半径之间距离的1/20到5倍之间，更优选地为此距离的1/8到2倍之间，进一步优选地为此距离的1/4到1倍之间。
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标题 发布/更新时间 阅读量
无泄漏泵-专利编号CN106382236A 2020-05-11 274
低泄漏GaNMOSFET-专利编号CN102834920B 2020-05-11 829
无泄漏泵-专利编号CN101608628A 2020-05-12 271
防泄漏托盘-专利编号CN107512463A 2020-05-13 602
泄漏传感器-专利编号CN103211680B 2020-05-13 738
低泄漏GaNMOSFET-专利编号CN102834920A 2020-05-11 291
防泄漏-专利编号CN1917793A 2020-05-12 241
防泄漏-专利编号CN100562269C 2020-05-11 393
防泄漏装置-专利编号CN108263720A 2020-05-13 1038
泄漏检测-专利编号CN106595994A 2020-05-12 445
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