CN104302555B - 一种智能包装和有指示器的监测系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种智能包装和具有状态指示器的监测系统及其制造方法。该智能包装包括电子传感器监测标签,该电子传感器监测标签具有可重复使用的电子电路和与印刷在薄的柔性衬底上的导电栅格一起并连接到所述标签的电源,使得标签和栅格是电连续的,以形成一个监测装置。导电栅格与智能包装的开口对齐。智能包装还可以包括配置成显示所述包状态的光学油墨指示器。复用器可以用来将标签连接到导电栅格。导电栅格可包括形成在薄塑料层上的电容式传感器,并定位为与泡罩的导电侧形成电容元件。

Description

一种智能包装和有指示器的监测系统及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年4月25日提交的申请号为2775546的加拿大申请的优先权,该文献通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及使用具有状态指示器的监测包装的容纳物及其制造方法。
背景技术
艾伦·威尔逊,迈克尔·彼得森,伊文思尔德·雅各布和格利普·斯蒂娜,以及其他人,描述了用于对泡罩包装的药物进行监测,记录和下载服药历史的设备;例如参见美国专利号7113101,7178417,6628199,6244462,7170409,6616035,7616116和7772974以及公开号为WO/2009/135283的PCT申请。也见于加拿大申请号2353350和美国公开号20070278285,20080191174和20080053222的申请。
这种装置广泛地包括传感器检测/监测电子标签,用导电性油墨印刷的传感器栅格,连接这两者的装置和将设备插入到药物泡罩包装中的装置。
尽管已经在市场上销售,并测试了十几年,但目前任何用于泡罩包装的药物监测的技术的成功都受到了严重的限制。已确定需要对这样的装置的进一步的改进,以解决现有技术的问题。其包括:
·难与将柔性衬底栅格物理和电学地连接到刚性标签
·印在卡板衬底上的导电油墨的不稳定性产生的不可靠的电气特性
·在反复变形(弯曲)下,印刷导电油墨开裂的趋势
·导电油墨的成本
·有正常平板的衬底难于撕裂或打开
·传感器监测标签的成本
医药市场想要的药物监测装置是:
·便宜
·100%的可靠
·可以无缝融入包装过程
·易于为消费者使用
·具有可重复使用的电子模块
·允许使用易碎的衬底,以方便消费者使用
·允许使用薄的衬底,以尽量减少包装体积
·可容纳可选功能,包括提醒,数据输入按键,以及LED和LCD显示器等。
·可容纳可选的印刷设备,包括温度和湿度传感器,印刷的无线通信件,包括电容耦合,无线射频识别,HF,UHF,蓝牙和近场通讯,以及OLED显示器,印刷电池等
此外,医药商业中的临床试验机构需要
·非常快周转
·最小的工具成本和延迟
·能够可靠地生产和对于药品标准最小的体积
·无缝集成到临床试验包装过程,并使用标准的药物防儿童开启的包装解决方案,如DosePak,Eco-SlideRX,SHR和目前现有或将来的任何其他类型的泡罩卡解决方案。
发明内容
按照本发明的一个方面,提供了一种包括电子传感器监测标签的智能包装监测系统,该系统具有可重复使用的电子电路和电源;印在薄的柔性衬底上并连接到所述标签,使得标签和栅格电学连续,以形成监测装置;以及光学油墨指示器,以显示包的状态。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述导电栅格与智能包装的开口对齐。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述导电栅格与智能包装的开口对齐。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述导电栅格与智能包装的开口对齐。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装的监测系统,其中光学油墨指示器与所述导电栅格相联。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述光学油墨指示器由双基油墨形成。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述光学油墨指示器由印刷静态OLED彩色斑点形成。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述状态以颜色的变化来显示。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装监测系统,其中,所述状态指示出:包装未打开,包装在一个适当的时间窗口内打开,包装在不适当的时间窗口内打开,并/或由于时间,温度,湿度传感器,暴露于UV辐射或者不兼容等方式的包含物失效。
按照本发明的再一个方面,提供了一种包括电子传感器监测标签的智能包装监测系统,所述电子传感器监测具有可重复使用的电子电路和电源;印在薄的柔性衬底上的导电栅;以及将所述导电栅格连接到所述标签的多路复用器,使得标签和栅格电学连续以形成监测装置。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中,所述导电栅格与智能包装的开口对齐。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中所述复用器由印刷晶体管形成。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包监测系统,其中所述复用器印刷有导电栅格。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包监测系统,其中所述多路复用器在至少有两个引线处将栅格连接到标签上。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,包括智能包装监测系统和具有产品容器的卡。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述产品的容器是泡罩。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,该包装包括有产品容器和导电侧的卡;具有可重复使用的电子电路和电源的电子传感器监测标签;和印刷在薄的柔性衬底上并连接到所述标签的导电栅格,使得标签和栅格电学连续以形成监测装置;其中,所述导电栅格包括将所述卡的导电侧面作为电容传感器的一个板而形成的电容式传感器;并且其中,所述导电栅格与在该卡的产品容器对齐。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包装,其中每个电容传感器具有形成在薄的塑料层上并定位为以与该卡的导电侧形成电容元件的另一板。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中每个电容元件的大小是可变的。
按照本发明的再一个方面,提供了一种在智能包装,还包括与所述导电栅格中的电容传感器相关联的导电走线栅格。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格使用涂布或印刷在可热密封的卡板上的导体片相连。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格是使用导电拼接连接。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格使用Z轴方向的导电性粘合带的连续表面相连。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格利用选择性地施加的XYZ方向的导电性粘合带来连接。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格是使用各向异性导电膜的连续表面相连。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格由热转移带数字印刷技术形成。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述栅格以真空沉积形成。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包装,其中所述产品容器是泡罩。
按照本发明的再一个方面,提供了一种形成用于智能包装的具有衬底的导电栅格的方法,该方法包括将导电物质从导电涂覆传输带的连续卷筒释放到衬底表面的工序,从而削减地形成传感器格栅和连接智能包装的电子标签的连接斑。
按照本发明的再一个方面,提供的方法进一步包括将热活化粘合剂施加到栅格一侧的步骤。
按照本发明的另一个方面,提供了一种用于在临床药物试验期间监测患者的依从性的智能包装。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述标签具有用于发送数据的数据通信装置。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包装,其中所述数据是用于测量随时间变化的协变量,以减少误差方差并增加药物试验的统计功效。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述数据建立了患者的依从性档案。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述的患者依从性档案结合使用多元回归技术的时间维度来创建用于个体患者或患者群体的动态依从性档案。
按照本发明的另一个方面,提供了所述智能包装,其中,数据来自各种源头,并合并以形成用于进一步数据挖掘的公共资源。
按照本发明的另一个方面,提供了所述智能包装,其中,所述合并数据被远程存储在云服务器上。
按照本发明的另一个方面,提供了一种用作药物配制的安全依从性监测的泡罩包装。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述泡罩包装包括一个以便跟踪的唯一ID号。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中所述ID号用于验证内含物并检测包被篡改。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述包装设置有用于用户的提醒装置。
按照本发明的另一个方面,提供了一种智能包装,其中所述提醒是使用声音,发光二极管,液晶显示器,有机发光二极管或振动的听觉、视觉或触觉。
按照本发明的另一方面,提供了一种智能包装监测系统,其中所述标签对内含物适用性的验证基于预先设定的阈值。
按照本发明的再一个方面,提供了一种智能包装,其中,当标签基于所述预先设定的阈值确定该内含物不适合消耗时,所述光学油墨指示器改变颜色以指示内含物不应消耗。
附图说明
通过下面参照附图的描述,可以进一步理解本发明。
图1示出使用在分解状态的监测包装的内容,表示出了其中每一层;
图2A示出了用附加印刷工艺或应用以真空金属气相沉积工艺的导电栅格的印刷;
图2B示出了用消减印刷工艺的导电栅格的印刷;
图3示出了模切印刷栅格以创建有扁平柔性连接器的一部分的接口;
图4示出了可选的印刷功能,该功能可适应于由所述导电栅格的更准确的印刷所产生的空间节省;
图5示出了由柔性扁平连接器来连接标签和栅格;
图6A示出了在热或冷密封后在打开状态的成品包装;
图6B示出了在封闭状态下的有独特冲切脊的成品包装;
图7示出了从该包装到计算机,PDA和数据存储设备的到硬连线和无线数据通信;
图8示出了在该包装使用后回收标签的方式;
图9示出了利用监测包与印刷电路的内容。
图10示出指示器的状态的操作流程图。
图11示出了电路,以及如何能将电池连接到每一个模块。
图12示出了可以在标签和传感器之间使用多路复用器。
图13示出了插入连接器中的栅格线。
图14示出了在包装背面的智能标签指示器。
图15示出了包装组件。
图16显示了最终产品的组装。
图17示出了热转移印刷。
图18示出了被破坏的连接走线。
图19示出在基于电阻的栅格上热转移印刷。电容栅格也可以类似地使用。
图20示出了电容独特的药剂检测,印刷两个板。
图21示出了电容式栅格,印刷1板,其中所述第2板源自泡罩箔本身。这是一个通用的栅格设计,其中每一药剂是相同的。即它不能区分药剂。
图22示出了电容式的栅格,印刷1板,第2板源自泡罩箔本身。这是一个特定的栅格设计,其中每个药剂是不一样的。也就是说,它可以区分药剂。
图23示出了多层电路。
图24示出了使用XYZ带将标签连接到栅格。
图25示出了使用Z-带将标签连接到栅格。
图26示出了使用各向异性导电膜将标签连接到栅格。
图27示出了聚酯薄膜的包装组件;它是一个内建的医用-IC医药/商业包装。
图28示出了插入临床试验的医用-IC(备有儿童禁用(CR))。
图29示出了插入在实际的临床试验CR包装中的医用-IC。
图30示出了使用真空沉积制造栅格。
图31A示出了使用导电油墨/有位于粘合剂下的油墨的热活化粘合剂的标签/栅格连接。
图31B示出了使用导电油墨/有位于粘合剂上的油墨的热活化粘合剂的标签/栅格连接。
具体实施方式
本发明使用在加拿大申请号2719054中讨论的技术,该申请通过引用合入本文。
首先将讨论图1至图8,以描述使用监测包装的容纳物的一个实例及其制造方法。该特定例子显示于泡罩包装的药物药剂的消费范围内;但可以理解,对其它形状,尺寸和包含其他类型的容纳物的包装类型,也可以进行监测。
图1示出了使用监测包装的容纳物的示例的各个层。盖10或顶层优选由在食品和药品包装工业中常用的Easy卡板或类似材料。这紧接在药物的泡罩卡12的下方,每个泡罩与在盖10中的切口20对齐。第三层包括一个可重复使用的电子传感器监测的标签14,标签14通过扁平柔性连接器26连接到导电栅格16,导电栅格16印刷在薄的聚酯,塑料或类似的衬底上,连接器26的连接通过拔掉是可逆的。栅格16可以撕破,并与关联的泡罩对齐,并且可以或可以不包含带有可拆卸衬里的自粘合层。第四层和底层是以Easy或其他卡板冲切形成的拉出片18制成的背衬,以撕开使用的包装,并允许通过拔下连接器26将标签14从包装中移除。标签14可与一个新的印刷栅格再结合重用,并可以根据需要更换其电池。背衬上有与盖10中的切口20相关联的缺口21。导电栅格可选地以任何合适的自粘结方式粘附到泡罩卡。
图2A显示了通过使用含有锌,银,铝,碳或其它导电材料的导电性油墨的添加剂印刷工艺印刷导电栅格的一个方式。这可以使用标准的柔性制版,丝网印刷,喷墨,胶印,或其它印刷方法来完成。在图2B中还示出了衬底的印刷工艺,其中绝缘聚酯薄膜或类似的衬底已经涂有导电性物质,其随后通过模切或化学蚀刻除去,以留下后面的栅格的导电走线。也可以通过模切薄的柔性箔并将其施加在绝缘体表面上来产生减法工艺。
图3示出了用于扁平柔性连接器的栅格触点如何能从用于与所述连接器的触点精确对齐的印刷栅格中模切出。精确的对齐是重要的,如果大量的导电走线要被连接到标签,因为在数字栅格设计中具有多个单独的电路。扁平柔性连接器的扁平电缆线30是从如在展开图中所示的嵌入栅格模切出的。嵌入栅格也以模切来创建沿泡罩开口图案的扁平连接器线,并确保与卡板相配。
在图4中显示了一些可选的印刷功能,由于更精确地印刷模切导电走线使需要的面积减少,增加了在该栅格衬底上的空余空间,使得可选的印刷功能成为可能。例如,面结可以分配给有机发光二极管(OLED)显示器40,用于用户向标签输入数据的印刷输入按钮42(例如,自粘合金属圆顶按钮43),印刷电池44,印刷湿度传感器46,印刷或应用温度传感器48,以及包括电容耦合,射频识别,高频,超高频,蓝牙,GSM和近场通讯的多种通信模式50。使用印在栅格上的电池可以实现更小的标签,更有助于节省成本和方便将监测设备插入到现有的组装工艺中。有些印刷电池可以采用有机的形状,将自己适配到可用的开放空间中,而不需要特定的几何区域。如果设置了OLED显示器40,盖10将有一个窗口24以查看该显示器(图1)。
图5示出了使用两部分可逆扁平柔性连接器26将该传感器监测标签14连接到印刷栅格16的装置。标签14具有微芯片52和保护性泡沫54。其他可选组件包括板上温度传感器56,板上湿度传感器58或LED指示器60。标签14还可以选择包括有线通信62,如微B型USB插头。
在图6A中示出了处于打开状态的有监测装置(标签连接到栅格)的完整服药依从性包装68和药物泡罩卡64在卡板的两个层之间的热密封64或冷密封66。图6B示出了药物包装在闭合状态的两个实例和用于标签移除的拉出件70的一个位置。脊72由模切包围,使印刷导电走线74光滑地弯曲跨过脊72,并且不太可能由打开和闭合循环而损坏。
图7示出了硬连线和无线两种方式,通过它们数据可以从该标签发送到计算机,PDA,数据服务器或云或其他这样的网络,赋予了设备使用上的极大灵活性。有线通信端口62可用于通过例如USB76连接到计算机。无线通信方式包括电容耦合,射频识别,高频,超高频,蓝牙和近场通讯。其他有线和无线的方式也可能。
图8示出了通过打开拉片和拔出扁平柔性连接器从使用了的包装中移除标签。然后回收该标签,如果需要,通过添加新电源来翻新,如果需要重新编程并连接到一个将要插入到新包装中的新导电栅格。栅格和卡板都是一次性的。图8还以展开视图示出了在导电走线被破坏并且药物推过泡罩时事件是如何触发的。也参见图18为连通性被打破140的一个特写。
超薄(例如:MylarTM,食品级塑料等)的印刷栅格衬底可以通过衬底和导电栅格的由于从相关的泡罩中平挤出产生的容易和可预见的断裂来方便消费者的使用。这些非卡板衬底的湿度稳定并对印刷栅格提供更可靠的电气特性,最大限度地减少错误或遗漏挤出事件。薄衬底容易附接到泡罩卡(通常通过使用自粘结背衬),并且还通过最小化包装厚度而有助于消费者使用。
图9示出了使用监测包装和相关联的印刷电路的包含物。同样,虽然图9中的示例是针对含药的泡罩卡的情况,可以设想含其它内容的其它类型包装的其它应用。
图9的标准泡罩包装在每个泡罩旁边或周围具有电流敏感变色材料的小斑点。这种斑点的彩色状态显示相关的药剂的用药状态。在图9所示的例子中,绿颜色80表示在零小时激活的开始点。白色82表示失效。在印刷嵌体暴露出的视图中显示了电池84并在分解视图显示了印刷嵌体的流程图。该流程图示出了围绕与印刷电子栅格结合的每个泡罩的光学油墨指示器。应当指出的是也可以使用除了绿色和白色的其它颜色。施加到包装的电子模块可以由时间、温度和/或湿度传感器装置跟踪其容纳物的预定过期时间,从而也依靠预先设定的阈值判定该包装的容纳物的适用性。该阈值可以引起印刷静态OLED色斑转到一个特定的颜色,以便指示出源自该包装的余下药剂不应被服用。也可监测和显示过度暴露于紫外线辐射。此外,状态可以作为一个整体而不是仅仅为每个药剂反映所述包。
图10显示了用于图9的指示器的操作流程图。在A中,初始数据包在密闭被破坏时启动。图B中的药丸是在适当的时间范围内服用,状态指示器为绿色。在C中药丸在时间窗口之外服用,状态指示器是红色。对于那些还没有被打开药丸,状态指示器为白色。
图11示出了用于图9的系统采样电路并且还显示了该电池到每一个模块的连接。该电池可以依据需要更换,增加了标签的再利用次数。标签的固件可以选择包含一个算法来跟踪电池使用,并指明何时需要更换。
图12示出了一个可选的多路转换器86,用在标签14和栅格传感器88之间。印刷晶体管可用作为多路转换器,以减少主芯片所需的走线的数目。多路转换器可以检测大量的药剂,同时保持标签和栅格之间最少的连接。而与标签逻辑一起工作的多路复用器最好驻留在栅格上。这使得栅格与巨大的内容/产品数由一个具有更小栅格连接数标签的标签来监测。具有n个标签/栅格连接的多路转换器能使栅格上2n个产品容器被监测。用在图9的上述示例中,n标签/栅格连接使得能够监测在栅格上的2n个药剂。
代替零插入力(ZIF)或低插入力连接器,可以将晶体管印刷在同一衬底上,可以布置成用作多路电路的走线。这样的安排只需要几百个晶体管。其优点在于它减少了连接的数量。例如,一个100容器的包装可以被布置在一个10×10的印刷栅格上,只需要10个到所述电子标签的连接。这使得印刷电路走线与电子标签模块的连接既便宜又容易,并允许监测在该包装上比具有输入端连接的实际标签集成电路更多的产品容器。
图13用相同表示的小分解图示出了插入连接器中的栅格线90。
图14示出了可置于包装上,优选在包装的背面的智能标签指示器器。智能标签可用于监测和报告的各种事件,例如放射性的检测,计时器激活,腐坏或冻结事件的发生。各种符号,图标指示器98和/或文本100可以被用于描述所述事件。可以包括计时器指示器104或温度指示器102。在采样定时器指示器104中,时间进度条由黑转白条。在智能标签中的不同层被示出,并包括电极94和膜96。
图15示出了组装所述包装的一种方式。首先,衬垫106被剥离,以暴露粘性背衬。然后将嵌体108被面向上放置在对齐标签上。粘合剂薄片110放置在嵌体上以分离产品容器中的容纳物。卡板瓣A被折叠在瓣B上以隐藏标签和走线。然后瓣112可以是冷密封或热密封在一起,例如参见图6。
图27示出了组装有聚酯薄膜的包装的另一种方式。在172处将第一聚酯带加在卡板脊上,并且将第二聚酯带加在嵌体的厚走线上。在174处衬垫被剥离,暴露出背胶。在176处嵌体面朝上放置在对齐标签上。在178处粘合剂薄片被放置在嵌体上以分离产品容器中的内容。在180处卡板瓣A折叠在卡板瓣B上以隐藏标签和走线。然后这些瓣可以是冷封或热封在一起。
图16示出了组装成品的一种方式。第一药物的或期望的容纳物114被放置到产品容器内,这在本例中是聚丙烯壳体槽116。然后从嵌体除去该粘合剂衬垫106,并且嵌体108在所述槽上对齐。在槽区域没有粘接。ECM标签或印刷电子和光学油墨指示器118被折叠并附着到壳体盖120。铜走线覆盖标签126覆盖在印刷电子和光学油墨指示器118。磁性传感器122可用于检测其打开或关闭的情况。品牌标签124可以施加到脊上。
各种形式的光学油墨指示器都可以使用。例如,可使用双基油墨,它们优于印刷OLED和LED模块,因为双基油墨不需要电源来保持颜色。
衬底可以是一个完整印刷的聚酯衬底电路,最终成为印刷零插入力(ZIF)连接。该电路可以通过控制围绕或在单个产品容器区域左右的印刷显示斑来反向使用。
在聚酯薄膜或一些其它惰性衬底上有每根线接回到该标签的导电走线可用于驱动在每个产品容器旁或围绕每个产品容器,或在包装上的预定区域上的小显示斑的第二个目的。以一些可印刷油墨,所谓双静态显示模块的状态可以通过电流通过油墨而改变。一些市场上的电子阅读器目前实现了黑白显示器,如在Kindle阅读器中使用的E-ink。这些通常是由聚合物或化学品在带电时改变颜色。
在一个实施例中,显示斑点通过相应的走线电子充电,因而颜色由透明(无)改变为黑色,或绿,橙,或红色,例如,指示例如产品容器包含药物,特定的药剂已准备服用,过期,已跳过或在可接受的药剂窗口之外服用。一旦走线已被破坏,特定区域内的颜色保持稳定不变,给出的服药依从性的即时概览而无需扫描并从所述包装下载数据。这种双向的静态斑点可以与单独的药剂相关联,或以其他方式布置,从而提供包装使用的一个简单的粘附概览。
移除标签不会改变颜色。与状态指示器互补的可重复使用电子件,如标签,可在另一包装中使用,但现有的包装没有任何电子设备仍然提供产品容器的状态,其中可包括在药物治疗实践中患者的用药历史。
本领域技术人员将理解,这种技术可以被用于监测任何类型的包装,并没有严格限制为药物监测。例如,任何可密封的包装可以包括在本发明,来监测包装打开,以及温度,时间和其他类似的因素,如图14。可以监测盒或箱子,显示结果关系到基于经过的时间,暴露温度,暴露的湿度,紫外线辐射,震动或其他因素的在其中的容纳物是否已变质。
现在将关注于本发明的特定示例实施例,该实施例用于测量和记录患者的用药依从性,尤其是产品容器装有泡状药物的情况。本实施例用来说明本发明的各个方面和其制造方法。本领域技术人员将理解,以下所讨论的技术,元件和方法可以应用于其它形式的有不同容纳物的包装。
在这个例子中,所谓医用-IC系统,包括两个核心组件,在医用-IC标签和医用-IC栅格。当标签与栅格传感器交互,检测并记录所述用药事件时,栅格是药剂移除传感器。标签和栅格相结合,形成一个医用-IC嵌体。嵌体粘附在药物泡罩的箔侧。当药剂被移除时,药剂穿破栅格电路中的标签过滤器,检测并记录。嵌体和用泡状药物最终一起密封到医用-IC包装。该包装可以是热封板,压力密封板或塑料外壳。包装在外部环境中保护嵌体/记录组件,但仍能够比较容易地移除泡状药剂。
嵌体与外部基础设施交互,以允许最终用户能够更好地获得和观看记录的用药事件。基础设施可大致分为两种类型,台式机/PC和移动设备。
台式机/PC基础设施可以包括医用-IC Certiscan扫描桌面读写器(阅读器)和医用-IC Certiscan(软件)。读取器,其可以是无线射频识别,近场通讯或蓝牙设备(或所有上面的),允许最终用户检索存储在标签中的数据,并允许最终用户以软件查看、操纵和存储数据。
在移动基础设施,包括运行医用-IC Certiscan移动应用(APP)的智能手机和医用-IC后端服务器(后端)。有应用的智能手机结合了阅读器和软件的功能。智能手机也采用无线射频识别,近场通讯和蓝牙标签进行通信,也可以使用WIFI,GSM和动态的QR码。动态QR码让智能手机和标签光学通信。智能手机无论是WiFi或蜂窝无线数据(无线)将作为与后端的双向通讯渠道。智能手机和后端一起为最终用户激活基于医用-IC云(云)的服务。(在这一点上,应注意的是,读取器可用无线通信激活,并且可以与后端通信)云服务包括:
·集中的远程标签数据存储和备份
·最终用户和照看者之间的实时警报
·提醒最终用户服药
·最终用户帐户管理
医用-IC标签
该标签向医用-IC栅格提供了一个接口,并提高处理能力来检测、筛选和存储用药事件,以及通知阅读者和主机设备用药事件的存在,主机设备有用户可能需要的更强大的功能。该标签大多以传统的印刷电路板工艺制造,但允许将功能从板上移开并以印刷电子来实现。标签可以包含以下模块:
·中央处理器,以提供在整个标签系统控制
·时间单元模块,它提供一个绝对时间戳,以分配给每一个被检测的药剂
·电源模块,将在该领域中为该标签供电长达5年
·通信模块,它允许标签给读写器和主机设备发送/上传数据
·传感器连接接口,它允许标签与栅格通讯以感应药剂的移除
可选的栅格可以含有下列附加模块:
·显示模块,显示状态和提醒最终用户,使与主机设备的必要通讯减少
·音频模块,来表示状态和提醒用户
·其他传感器平台,用于检测和存储温度,湿度,加速度,冲击和触觉输入
·复用器模块,如参考图12的描述
·先进的通信模块,允许标签通过蓝牙和近场通讯进行通信,其允许标签直接与智能手机进行通信
模块说明
医用-IC栅格设计
医用-IC栅格技术可以分为两大类,单药剂(SDD)检测和总线药剂检测(BDD)。对于SDD,有单一的传感器电路/开关用于监测每个药剂。对于BDD,可以用一个传感器电路/开关对多个药剂进行监测。
在SDD中,最简单的形式是开关电路走线覆盖各药剂。当药剂被移除,走线被破坏时,开关打开并且这被标签检测到。标签记录了药剂的移除时间戳和已移除的具体药剂。SDD电路主要用导电材料形成的单个开关电路构成。SDD的主要优点是,各药剂可单独检测。的主要缺点是,该标签必须支持用于对栅格开关电路的连接,该电路可包括多达40个单独的连接。具有用于每个药剂的不同电路,因为电路走线宽度和走线的间隔必须减小,对于开关电路布线和总体稳定性构成显著挑战。在所述栅格由印刷电子技术开发时,这是最有问题的。图20显示了由印刷电容146,碳/绝缘体材料148和使用SDD的底衬150形成的印刷电容传感器栅格。
对于BDD,多个药剂通过由电阻和全部连接到总线的导电走线组成的网络来监测。在电阻式BDD总线上,在总线上的每个药剂具有电阻和导电元件,以该导电元件在最初电短路该电阻元件。当药剂被移除时,导电元件被破坏,迫使电阻接入到总线电路。总线电阻的增加为标签感知,标签记录了药剂移除时间戳和关于药剂的某些录入信息。
BDD并不总是能够检测出被移除的具体药剂。通过随着BDD总线元件的增加并且减少每根总线的药剂的数目,可以实现较细粒度。控制精度的能力和提高电阻元件的相对间隔能增加类型检测粒度的能力。
在电容BDD总线上的每个药剂同时具有电容性和导电性的元件。当药剂被移除时,药剂的电容从电路中移除,总电容降低定义量。正是这种总线电容的下降被所述标签感知,所述标签记录了药剂移除的时间戳,以及有关药剂的某些录入信息。用于每个药剂的电容为可以采用两层栅格(每个电容器板一层),或通过使用单一的栅格层,并利用在药物泡罩的铝背衬材料中的导电材料作为另一电容器板来制造。在这两种情况下,由有厚度(d)的绝缘体(er)分开的两个平行的金属板(A)构成了电容器。
电容性传感器可以被构造为使得所述电容器的一侧上涂布一层薄塑料层,并定位成与药品泡罩的泡罩箔以一起形成电容元件。这样的电容元件可以是大小可变的,以便对于每个被移除的片剂确定确切的药剂位置。电容式传感器格栅可以单独使用,或与导电走线栅格组合使用,以提供所述传感器栅格的柔性结构并最大化可被检测到的单个药剂的数目。
BDD的主要优点是减少标签必须支持的连接数目。
图21示出了电容式栅格,印刷一个板,其中所述第二板是泡罩箔本身。这是一个通用的栅格设计,其中每一药剂是相同的。即它不能区分药剂。示出了用于泡罩开口151的模切。
图22示出了电容式栅格,印刷1板,第2板是泡罩箔本身。这是一个特定的栅格设计,其中各药剂不相同。也就是说,它可以区分药剂。
图23示出了以印刷导体152形成的多层电路,印刷绝缘体154,印刷导体或泡罩包装156的箔和衬底150。当泡罩药剂非常密集而没有足够的空间在一层中走线时,这是很有用的。可以在2层或在由绝缘体隔开以防止层间短路的有位于其他线顶上的线的更多层上走线。
虽然上面分别描述SDD和BDD,但是能够设计出混合两种技术的栅格,从而应对相关的优点和缺点。
栅格设计的第二个方面涉及到围绕药物泡罩的药剂腔的格栅和在该腔室上的电路走线的模切。模切可能引入受控的故障点,以在推动包装的容纳物通过栅格时协助断开电路开关,来检测该事件。模切还提供了控制断裂从而保障栅格部分的敏感性的一种手段。
医用-IC栅格材质
该栅格可以用传统的印刷电路板工艺和可印刷的电子技术,或其他这样的技术来制造。不同的方法包括:柔性印刷电路板,卡普顿,纸/PET/导电性泡罩栅箔,绝缘体层和电阻墨,在纸/PET/泡罩栅箔上以导体,绝缘体和电阻墨进行的数码喷墨印刷(可选辊到辊),在纸/PET/泡罩栅箔上以导体,绝缘体和电阻墨进行的屏幕印刷(可选辊到辊),金属电镀用催化剂油墨在PET底衬,金属箔屏幕印刷(可选辊到辊),在PET/泡罩栅箔底衬上的金属箔冲压(热或冷),PET金属箔腐蚀,以及在PET/泡罩栅箔底衬上的金属箔热转印。泡罩栅箔,通常是铝,可以允许无需多余的部件材料来实现栅格传感器。
这样方式的生产涉及在PET上的金属箔热转印(MFTT)印刷。这种方法提供了一个强的金属层,用于多层设计。MFTT印刷具有非常低的加工成本和使用消减制造。热转印带的数字印刷技术包括将导电金属从导体地涂覆转移带的连续辊释放到栅格衬底的表面上,从而消减形成传感器格栅和用来连接电子标签的连接片。除了导电材料,也可以转移电阻性和绝缘体材料,以形成电路元件。参见图17,它示出了带132,它可以是铝,绝缘体,碳,铜或其他类似物质,随着衬底134被输送到印刷头130。在另一侧未选定的带介质136被沿含有选定的带状介质138的衬底送出,即衬底包含所选铝,绝缘体,碳,铜或其他类似物质。图19示出了电阻性热转移印刷的结果。印刷显示了沿着一置于所述格栅上的示例SMD电阻144的印刷电阻142。
制造的另一种形式,包括将各种金属真空沉积在PET/泡罩栅箔底衬上。这样的技术被设计用于大批量生产,允许构成较细的栅格特征。这是一种添加剂制造方法。在真空沉积PET底衬是经过在真空室内的金属蒸汽将金属膜涂覆在所述PET上。模版被插入在金属蒸汽和PET底衬之间,以形成以金属膜设计的电路。图30示出了使用真空沉积制造的栅格的布置。在真空沉积室中显示了印刷有导体的衬底206。模版210和金属蒸气212用于该工艺以形成导电的格栅。
另一种制造方法包括使用催化剂油墨的金属镀覆。这种方法可以同时以柔性制版和数码喷绘来完成。这种方法导致非常小的模具成本,并允许小批量生产。这是相对廉价的,因为铜可用于节省银基油墨的导电材料。在以柔性制版工艺完成时会导致非常强的金属层。这是一种添加剂制造方法。
医用-IC标签/栅格连接
可以使用下面的连接技术:
·像零插入力(ZIF)连接器或低插入力连接器的传统电缆连接。标签实现了连接器,并且栅格实现了插入连接器的电缆部分。
·ACF(各向异性导电膜)。ACF是仅z轴导电的材料。ACF被置于相应的连接板之间,该连接板在标签和栅格之间,然后用一个精确的温度-时间-压力曲线加热。由于ACF的冷却来自标签和栅格之间的稳固连接的ACF导电部分。这种方法非常好扩展。很容易添加更多的连接,并且栅格容易仅需要低精度模切来制造。图26示出了使用各向异性导电性薄膜160将标签连接到栅格。在一个例子中,各向异性导电膜160加入衬垫162和抵接的嵌体166的墨垫164之间。加压和加热到90℃左右。在另一个例子中,各向异性导电膜160加入在抵接在PCB170的PCB垫168和抵接的嵌体166的墨垫164之间,加压和加热到195℃左右。
·Z轴带。该标签实现了有Z轴带的栅格套接板。栅格实现了相应的栅格套接口。标签和栅格粘附在一起以使其电气连接。注意,Z轴的带也可以由传统的XYZ导电带通过简单地使用在每个接口板上的分开/隔离片制造。这两种方法都应该使用冲切转换工艺来组装最终的粘接导体阵列,该导体阵列首先施加至标签,然后将有导体阵列的标签应用到栅格。参见图24,它示出了使用XYZ带将标签连接到栅格的一个例子。图25示出了使用Z-带将标签连接到栅格的一个例子。
·导电线。标签和栅格实现几个连接板。导电板以导电丝连接,导电丝以工业缝纫机施加。
·导电环氧树脂。标签和栅格实现连接板。环氧树脂涂在标签或栅格上,并且将两者粘合在一起,以形成电连接。
·热活化粘合剂。热活化粘合剂与印刷油墨一起工作,以保持标签板对导电栅格走线的位置并使标签和栅极之间电连接。在油墨中的导电粒子通过热活化的粘合剂迁移,一旦粘合剂固化,提供永久导电。油墨层可以印刷在该热活化的粘合剂的上方或下方。该热活化的粘合剂也可以各向异性导电,协助和提供其本身在标签和栅格之间的电传导。这种方法允许印在最后的包装上的简单连接。这种方法可扩展并且生产便宜,同时易于使用工业标准的热密封板设备施加。图31A所示的标签/栅格连接使用导电油墨/有在粘合剂下的油墨214的热活化粘合剂。图31B所示的标签/栅格连接使用导电油墨/有在粘合剂上的油墨214的热活化粘合剂。在每个实例中,PCB216在一侧上,而底衬218是在另一侧。在加压和加热之前施加印刷导体220。施加压力和加热之后,被加热的导体222被夹在印刷电路板216和底衬218之间。
·机械压接/夹持/铆接标签和栅格通过硬金属件提供的压力保持导电连接。的连接过程快速。
·
医用-IC格栅转换
栅格生产最好用卷对卷工艺预成形。这允许使用平常的机械大批量生产。栅格中的以下方面可以使用单独的生产过程:
·标签/栅格连接-允许标签准确、快速地与栅格连接。如果标签有一个连接器,这意味着非常准确的模切,以确保标签和栅格连接时正确对齐。
·栅格形状和药剂模具/半切-这样允许整个栅格被从卷到卷幅上冲压出,并提供药剂模切,使得药剂可以容易通过栅格推出。
·栅格“破碎N'皮”内衬移除-这提供了移除栅格内衬的简单和方便的方法。衬里是在印刷的覆盖所述泡罩粘合剂的相对侧,它允许栅格可以很容易地运输和处理。在“破碎N'皮”可以用特殊的模切或通过选择性避开胶粘剂来实现,使得衬里容易从栅格分离开。
·选择性粘合剂-粘合剂不应该存在于药剂的窗口周围,以在患者取药之前,提供在药剂上的粘合剂转移。选择性粘附可通过模切工艺来实现,以切出所需的形状,然后转移到栅格上或通过使用柔性版UV固化印刷在粘合剂上。
成品嵌体应设计成装入最终的用药包装。要考虑的两个因素是栅格相对于泡罩药物的位置和标签在包装中的位置。
栅格应当对齐和层压到泡罩药物。栅格层压可以用两种方式来完成:
·压敏胶(PSA)-栅格与PSA和衬垫一起制造。在包装组件暴露将栅格层压到泡罩药物的PSA期间,衬里中被移除。PSA可以使用转换后的粘合剂或使用“印上”粘合剂施加。
·热活化的粘合剂-栅格以“印上”的热活化的粘合剂制造,它并不需要保护性衬里,并用在热密封包装中。栅格和药物泡罩的最终层压发生在最后药剂包装的热封期间。这个过程也可以用于印刷或施加选择性导电的材料,以形成所述电子模块和栅格之间的导电连接。
栅格与药物泡罩的对齐可以用两种通常的方法来实现:
·对齐工具-外部对齐导向工具,有助于以正确的位置层压栅格和药物泡罩。
·内置包装对齐-包装提供了内置的药物泡罩对齐面板,其为层压将泡罩正确保持到栅格上。此对齐面板可以是最终包装的一部分,或者可以是栅格和泡罩层压后被丢弃的可移动部分。
标签相对于栅格在包装内部的位置可以采取的一些形式:
·标签可以连接到药物泡罩卡的相邻栅格。
·标签可以连接到(中心地)在栅格并且同时定心到药物泡罩。
·可以用这样的方式形成将药物泡罩,当与栅格相结合时,标签可直接连接到以栅格和泡囊本身制成的连接器带。
在所有上述情况下,标签沿着栅格被密封在药剂包装内。当标签被连接到相邻的栅格时,它可以支持单个和多个包装板。在多包装板中,标签可以在不同的板上,然后泡装药物定位跨过包装脊部的标签和栅格之间的连接。这种类型的包装应该额外加固,其中栅格部分跨过脊部。
在另一场景中,栅格本身可以用作药物泡罩的栅层材料。这具有从整体装配上除去一个件的优点。
医用-IC包装
成品嵌体可以置于最终的药物安全包装内,并且可以设计成装入所有主要的临床试验和药用药物包装形式内。插入件提供四个属性:
·完整构建的嵌体,其不需要在最后的药品包装设备中的生产;
·完全的ESD保护,其可确保最终生产可以忽略所有ESD安全程序和设备;
·内置的对齐设备/方法,其将嵌体与泡罩药物定位;
·印刷图形和指令,帮助病人按规定使用药物。
对于临床试验的包装,嵌体被形成在插入件中,其用于由最终药品包装机来构造最终的儿童禁用(CR)药物包装。最终的药物包装机可以将药物泡罩插入并密封(热封,冷封或其他)到插入件中。插入件就成为最终包装的一部分。与主CR一起工作的插入件临床包装如凯思东的Eco-slide和Key-pak,MWV公司的Dosepack和斯道拉恩索的SHR。
当该插入件用于医药药品包装时,其提供了完整的包装解决方案。药剂师,例如,可以将药物放置和密封(热,冷封或其他)到插入件,以产生用于最终客户的药物包装。
图28显示了医用-IC插入临床试验(备有儿童禁用(CR))。在步骤190中,嵌体与印刷标线对齐。在步骤192,ESD标签箔被添加,而在步骤194中加入泡罩。步骤196涉及将卡板的片A折叠在片B上。所述片可以冷或热密封在一起。
图29显示了在实际临床试验中的CR包装的医用-IC插入件。在步骤198中,一个DosePak嵌体密封到一个套筒内。在步骤200中ecoslide-RX和嵌体被密封到套筒内并且加入A和B。步骤202示出了斯道拉恩索和嵌体卡板附连于所述内箱的端板。步骤204显示了儿童禁用箱中的插入件。
质量保证(QA),可用于验证栅格的高品质和标签功能完全正常运行。
在任何时候标签可以通过编程来了解其通过了那些QA步骤,那些步骤有待完成。因此,如果标签没有准备好某些步骤,软件会提醒QA人员该步骤是不可能的。
标签发送数据,可以应用到测量作为依赖时间的协变量的结果或通过类似装置以减少误差方差和增加试验设计的统计学效力。该数据可用于建立患者依从性档案或用于临床药物试验。患者依从性档案可以使用多元回归方法建立个别患者或患者群体的纳入时间维度的动态依从性曲线。患者对药物的依从性可以在一般的药房设施中监测。同样,依从性数据可以为处方医师或药师通过激励辅导,积极强化,限制设置和/或其他行为改变技术用于提高患者的依从性。在多个不同的设施所获得的数据可以被合并,以形成用于进一步的数据挖掘的公共资源。任何此类汇总数据可以远程存储在云服务器上。多样有兴趣的人可以被允许以特定应用访问汇集的远程数据基础。
所描述的设备可以结合到安全依从性监测泡罩包装,用于剂量依从性被认为是至关重要的药物配制。如鸦片类和类似止痛药的依赖程度很高的药物,可以被泡罩包装,并结合分配策略,包括合同行为,动机辅导,以及病人和临床医生之间有针对性的教育,以减少由于不遵守用药方案的意外身体依赖的可能性。该设备还可以形成家庭护理系统与处方药的一部分,以监测和提高患者的依从性。该设备还可以形成完整的健康管理体系的一部分,提高临床护理,并提供物流标迹和追踪药品。同样,该设备可以形成专用于对不依从极为敏感的服药依从性监测/标迹和追踪/和违规行为矫正系统的一部分。
该设备还可以形成一个专有系统的一部分,以增加药物的持久性和品牌的持久性。
泡罩包装可以选择一个唯一的ID号码,以方便药物的标迹和追踪。该ID号码可以用于验证容纳物和检测药物包装被篡改。
该包装可配备用户提醒装置。这种提醒可以是听觉,视觉或触觉的,使用声音,发光二极管,液晶显示器,有机发光二极管,或振动。
本领域技术人员会理解,上述材料,包装布局,应用和制造方法存在变体。本文提供的具体实施例涉及一种药物监测系统和方法;然而本申请的材料和方法,和本发明的布置可被应用到其它类型的包装和容纳物。
在权利要求的范围不应受限于上面给出的优选实施例,而是应给予与作为一个整体的说明书相一致的最广泛的解释。

Claims (39)

1.一种智能包装监测系统,其包括:
电子传感器监测标签,其具有可重复使用的电子电路和电源;
导电栅格,其印在薄的柔性衬底上并连接到所述标签,使得标签和栅格电学连续以形成监测装置;以及
光学油墨指示器,其配置为显示包装的状态,
其中,所述光学油墨指示器由双基油墨或由印刷静态有机发光二极管彩色斑点形成。
2.根据权利要求1所述的智能包装监测系统,其特征在于,所述导电栅格与智能包装的开口对齐。
3.根据权利要求1所述的智能包装监测系统,其特征在于,所述光学油墨指示器与所述导电栅格相联。
4.根据权利要求1所述的智能包装监测系统,其特征在于,所述状态以颜色的变化来显示。
5.根据权利要求4所述的智能包装监测系统,其特征在于,所述状态指示出从以下内容选择的结果:包装未打开,包装在一个适当的时间窗口内打开,包装在不适当的时间窗口内打开,并由于时间、温度、湿度传感器、暴露于UV辐射或者不依从的包含物失效。
6.根据权利要求5所述的智能包装监测系统,其特征在于,所述标签基于预先设定的阈值对内含物的适用性作验证。
7.根据权利要求6所述的智能包装监测系统,其特征在于,当标签基于所述预先设定的阈值确定该内含物不适合消耗时,所述光学油墨指示器改变颜色以指示内含物不应被消耗。
8.一种智能包装,其包括:
具有产品容器的卡;
电子传感器监测标签,其具有可重复使用的电子电路和电源;
导电栅格,其印在薄的柔性衬底上并且连接到所述标签,使得标签和栅格电学连续以形成监测装置;
其中,所述导电栅格包括电阻元件和导电走线组成的网络;以及
其中,所述导电栅格与在该卡的产品容器对齐,使得导电走线短路每个产品容器的电阻元件,直到产品容器被打开。
9.根据权利要求8所述的智能包装,其特征在于,所述产品容器之一的开口破坏了导电走线。
10.根据权利要求8所述的智能包装,其特征在于,所述电阻元件和导电走线组成的网络连接至总线电路,并且当导电走线被破坏时,标签检测总线电路中增加的电阻。
11.根据权利要求8所述的智能包装,其特征在于,所述电阻元件印刷有导电栅格。
12.一种智能包装,其包含根据权利要求1到5所述的任意一种智能包装监测系统,以及具有产品容器的卡。
13.根据权利要求12所述的智能包装,其特征在于,所述产品容器是泡罩。
14.一种智能包装,该包装包括:
卡,其具有产品容器和导电侧;
电子传感器监测标签,其具有可重复使用的电子电路和电源;
导电栅格,其印刷在薄的柔性衬底上并连接到所述标签的,使得标签和栅格电学连续以形成监测装置;
其特征在于,所述导电栅格包括将所述卡的导电侧面作为电容传感器的一个板而形成的电容式传感器;并且
其中,所述导电栅格与在该卡的产品容器对齐。
15.根据权利要求14所述的智能包装,其特征在于,每个电容传感器具有形成在薄的塑料层上并定位为以与该卡的导电侧形成电容元件的另一板。
16.根据权利要求15所述的智能包装,其特征在于,每个电容元件具有不同的电容量。
17.根据权利要求14所述的智能包装,其特征在于,还包括与所述导电栅格中的电容传感器相关联的导电走线栅格。
18.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格使用涂布或印刷在可热密封的卡板上的导体片相连。
19.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格是使用导电拼接连接。
20.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格使用Z轴方向的导电性粘合带的连续表面相连。
21.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格利用选择性地施加的XYZ方向的导电性粘合带来连接。
22.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格是使用各向异性导电膜的连续表面相连。
23.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格由热转移带数字印刷技术形成。
24.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述栅格以真空沉积形成。
25.根据权利要求14到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述产品容器是泡罩。
26.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,用于在临床药物试验期间监测患者的依从性。
27.根据权利要求26所述的智能包装,其特征在于,所述标签具有用于发送数据的数据通信装置。
28.根据权利要求27所述的智能包装,其特征在于,所述数据用于测量时间不相关和/或时间相关的协变量,以减少误差方差并增加药物试验的统计功效。
29.根据权利要求27所述的智能包装,其特征在于,按所述数据建立了患者的依从性档案。
30.根据权利要求29所述的智能包装,其特征在于,所述患者依从性档案结合使用多元回归技术的时间维度来创建用于个体患者或患者群体的动态依从性档案。
31.根据权利要求27所述的智能包装,其特征在于,所述数据来自各种源头,并合并以形成用于进一步数据挖掘的公共资源。
32.根据权利要求31所述的智能包装,其特征在于,所述合并数据被远程存储在云服务器上。
33.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,用作对药物配制的安全依从性监测。
34.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述包装包括便于跟踪的唯一ID号。
35.根据权利要求34所述的智能包装,其特征在于,所述ID号用于验证内含物并检测包装被篡改。
36.根据权利要求8到17所述的任意一种智能包装,其特征在于,所述包装设置有用于用户的提醒装置。
37.根据权利要求36所述的智能包装,其特征在于,所述提醒是听觉、视觉或触觉。
38.一种在智能包装衬底上形成导电栅格的方法,该方法包括:将导电物质从导电涂覆的传送带连续卷筒释放到衬底表面,从而削减地形成传感器格栅和连接斑块。
39.根据权利要求38所述的方法,其特征在于,该方法进一步包括将热活化粘合剂施加到导电栅格一侧的步骤。
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