CN111089880A - 一种浸润程度检测传感器及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浸润程度检测传感器，包括一防水薄膜及一检测电路，该电路的初始电阻为R0，其包括工作区及非工作区，工作区的初始电阻为R6，其为液体可接触到部分，非工作区的初始电阻为R7，其为液体无法接触到部分；工作区的其中一部分电路，其对应一未知的初始电阻值R8，当该部分电路被液体浸润后，会与液体一起构成一双电层电容，令检测电路的阻抗发生改变；通过对检测电路的动态电阻检测并通过公式R8/R6可计算传感器工作区的浸润程度。本发明用电阻方式实现了浸润程度检测，其有效地解决了双电层电容方式在液体浸润程度检测中存在的可靠性不足的问题。本发明还提供一种浸润程度检测方法及一种浸润程度传感器的制作方法。

Description

一种浸润程度检测传感器及相关方法

技术领域

本发明涉及液体检测领域，尤其涉及一种浸润程度检测传感器，以及相关的检测方法及制作方法。

背景技术

浸润程度检测与传统液体检测的不同之处，在于浸润程度检测不但可知道在特定区域之内是否有液体的存在，还可以知道液体在该区域的浸润情况，例如液体的浸润面积、范围、百分比等。

浸润程度检测传感器可用于多种不同的应用场合，其中包括一次性卫生用品（包括纸尿裤、纸尿片、卫生巾等）的潮湿状态或饱和状态检测的场合。因为一次性吸收用品都存在适时更换的问题，如果更换过于频密，不但麻烦而且浪费；如果换得太迟，又可能造成泄漏，还可能因为排泄物长时间刺激皮肤而造成尿布疹等皮肤疾患。实时检测及显示吸收用品的浸润程度，对一次性吸收用品的科学使用具有很大的实用价值。

在现有技术当中，中国专利公开号CN102650608A提出了一种基于电化学电容器的液体检测装置、方法及纸尿裤，其通过设置在纸尿裤内的两条感应线直接与尿液接触，由此生成一个电化学电容（即双电层电容），然后通过对该电容的容量检测，实现了纸尿裤尿湿状况的检测，所述纸尿裤的尿湿状况与所述电化学电容的容量成正比。

上述现有技术虽然解决了纸尿裤的“相对尿湿”检测问题，但未能解决纸尿裤的“绝对尿湿”检测问题，即纸尿裤的浸润程度检测问题，相关文献也没有给出一个明确的浸润程度（浸润百分比）的计算方法。事实上，该感应线与尿液接触产生的电容值与很多因素有关，例如与感应线的表面积/表比面积相关，而表比面积又与感应线的材料有关。对于碳性导电油墨印刷的感应线，其表比面积既与油墨成分有关，也与印刷厚度、稀释剂浓度、碳颗粒大小等有关，此外还与检测电压、环境温度等因素相关。除此之外，影响较大的还有尿液的成分，例如尿液中的含盐量，电解质浓度等，因此无法根据检测到的电容值而明确得出纸尿裤浸润程度的信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，通过在传感器中设立一个无源检测电路，并在检测电路中设立一个无保护的工作区及一个受保护的非工作区，令所述无保护的工作区在工作中与包含电解质的待测液体（例如尿液）接触并产生浸润，然后通过因浸润而产生的动态电阻变化来获取检测电路工作区的绝对浸润程度信息，以及检测电路整体浸润程度信息，由此可提供一种简单、稳定及可靠的浸润程度检测传感器及相关的检测方法和制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种浸润程度检测传感器，包括一防水薄膜，以及设置在所述防水薄膜上的一无源检测电路，所述检测电路的初始电阻值为R0，其包括工作区及非工作区，所述工作区的初始电阻值为R6，其为液体可接触到并可被浸润的部分，所述非工作区的初始电阻值为R7，其为液体无法接触到或被绝缘的部分；及

所述工作区的其中一部分电路，其对应一未知初始电阻值R8，当包含电解质的液体将该部分电路浸润后，所述被浸润的电路会与将其浸润的液体一起构成一双电层电容，令所述检测电路的阻抗发生改变；及

通过对所述检测电路的动态电阻检测，可获知所述被浸润部分电路所对应的初始电阻值R8的信息，并可用公式R8/R6计算所述传感器工作区的浸润程度，数值为0代表无浸润，数值为1代表100%浸润，以及用公式R8/R0计算所述传感器的整体浸润程度，数值为0代表无浸润，数值越大代表浸润程度越大。

其中，所述检测电路的动态电阻检测包括周期性的直流电阻检测，若R4为检测周期开始时所述检测电路呈现的电阻值，R5为检测周期结束时所述检测电路呈现的电阻值，则可用公式R8=R5-R4计算所述浸润部分电路对应的初始电阻值R8，以及用公式（R5-R4）/R5计算所述传感器的整体浸润程度，数值越大代表浸润程度越大。

其中，所述检测电路包括直条状电路，通过对所述直条狀电路两端的动态电阻检测可获知其浸润程度的信息；或

所述检测电路包括U型电路，通过对所述U型电路两开口端的动态电阻检测可获知其浸润程度信息；或

所述检测电路包括W型电路，通过对所述W型电路任意两开口端的动态电阻检测可获知其浸润程度信息。

其中，所述检测电路通过导电油墨印刷于所述防水薄膜上，所述传感器还包括一绝缘薄膜，所述防水薄膜与所述绝缘薄膜通过胶粘剂或热压工艺进行复合并构成两面防水绝缘的复合膜，所述检测电路位于所述复合膜的夹层之中；及

所述复合膜包括最少一切口，令所述复合膜夹层中的检测电路最少有一部分通过所述切口向外暴露，所述检测电路通过所述切口向外暴露的部分构成所述工作区，所述检测电路无切口向外暴露的部分构成所述非工作区。

其中，还包括亲水性吸收物体，所述吸收物体包括一次性吸收用品，所述吸收用品包括面层、吸收层及防漏层，所述复合膜位于所述吸收用品的面层之上，或所述面层与吸收层之间，或所述吸收层与防漏层之间，当所述吸收用品的相应层面被浸润时，所述检测电路可提供所述吸收用品的浸润程度信息。

其中，还包括一检测装置，所述检测装置包括直流电阻检测单元及无线发射单元，可通过无线方式发送所述浸润程度信息。

本发明还提供一种浸润程度检测方法，包括如下的步骤：

在一无源检测电路的两端连接一直流电阻检测装置，并通过所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测；

读取检测开始时刻的电阻值R4；

监测所述检测电路的电阻变化，当所述检测电路的电阻值趋向稳定时，读取此刻的电阻值R5；

基于电阻值R4、R5进行浸润程度分析，若电阻值R4、R5相若，判断所述检测电路处于干爽状态；

若电阻值R5大于R4，则判断所述检测电路最少有一部分被浸润，可用公式（R5-R4）/R5计算所述检测电路的整体浸润程度，数值为0代表无浸润，数值越大代表浸润程度越大。

其中，在所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测之前或之后，还包括对所述检测电路进行放电，或等待一个特定时间，令所述检测电路恢复常态的步骤。

本发明还提供一种浸润程度检测传感器的批量生产制作方法，包括以下步骤：

在一宽幅防水薄膜卷材上印刷M行N列W型的导电油墨图案；

将一宽幅绝缘薄膜卷材与印刷了所述W型导电油墨图案的所述防水薄膜卷材进行复合并构成一宽幅复合膜卷材，所述导电油墨图案位于所述复合膜的夹层之中并构成受保护的W型检测电路；

对所述宽幅复合膜卷材进行分切，分切线设置在每一个所述W型导电油墨图案的中间及每一所述W型导电油墨图案的间隙位置上，由此生成2*N卷包含M个U型检测电路的复合膜卷材，所述U型检测电路的其中一边包括切口，其对应的检测电路通过所述切口向外暴露并构成所述检测电路的工作区，而所述U型检测电路的另一边则不包括任何切口，该部分不包括任何切口的电路构成所述检测电路的非工作区。

其中，还包括如下步骤：

在吸收用品生产线上，将所述包含U型检测电路的复合膜卷材与一次性吸收用品的面层、吸收层及防漏层进行粘合，粘合后所述复合膜位于所述吸收用品的面层之上，或位于所述面层与吸收层之间，或位于所述吸收层与防漏层之间；

在每一所述U型检测电路的前后间隙位置上对所述复合膜、面层、吸收层及防漏层的粘合体实施切断，并生成2*M*N条具有水分吸收及水分检测功能的浸润程度检测传感器。

本发明的有益效果在于，采用一个简单的无源阻性检测电路与待检测液体接触，让包含电解质的待测液体在电路的浸润区上生成一个双电层电容，然后通过检测所述检测电路的动态电阻变化，便可知道液体浸润区所对应的检测电路的初始电阻值信息，再结合一些已知的电路参数，便可求得检测电路工作区的绝对浸润程度及传感器的整体浸润程度信息，而这个浸润程度的信息与浸润区上生成的双电层电容的容值基本无关。这种用电阻检测方式取代电容检测方式具有简单、可靠、准确及低成本的特色，并且有效消除了检测电路使用的材料、检测时的温度以及待测液体的成分、电解质含量等对检测结果带来的影响，尤其适合在卫生用品上使用，其可为一次性吸收用品的合理使用及适时更换提供一个科学依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的浸润程度检测传感器的工作原理示意图。

图2为本发明实施例一的浸润程度检测传感器的又一工作原理示意图/剖面图。

图3为本发明实施例一的浸润程度检测传感器的等效电路图。

图4为本发明实施例一的浸润程度检测传感器在包括局部浸润区的检测电路两端实施直流电阻检测时的相关参数曲线图。

图5为本发明实施例一的浸润程度检测传感器在包括局部浸润区的检测电路两端施加一直流电压时，所述检测电路的电流参数曲线图。

图6为本发明实施例二的浸润程度检测传感器的结构示意图。

图7为本发明实施例三的浸润程度检测传感器的结构示意图。

图8为本发明实施例三的浸润程度检测传感器的A-A’截面图示意图。

图9为本发明实施例四的浸润程度检测传感器的结构示意图。

图10为本发明实施例五的浸润程度检测传感器在批量生产过程中的结构示意图。

图11为本发明实施例五的浸润程度检测传感器在分切后的结构示意图。

图12为本发明实施例五的浸润程度检测传感器在分切后的B-B’截面示意图。

图13为这是本发明实施例六的浸润程度检测传感器的结构方框图。

图14为本发明实施例一种浸润程度检测方法的操作流程图。

图15为本发明实施例一种浸润程度检测传感器的批量生产制作方法的操作流程图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。请参照图1所示，这是本发明实施例一的浸润程度检测传感器的工作原理示意图。 图中10为浸润程度检测传感器，包括一长条状的电阻性线性无源检测电路（亦可称为检测回路）11，其长度为L，检测电路11有两个端点12、13，分别与一检测装置20电连接。图中14为包含电解质的液体（例如尿液），所述液体将检测电路的其中一部分电路15浸润（称为浸润区），浸润长度为L2；另两个未被液体浸润的部分（称为干爽区）的电路包括16、17，其长度分别是L1、L3。在这种情况下，检测电路的浸润程度可用L2/（L1+L2+L3）来表示。若无浸润（即L2=0时），公式计算值为0，代表无浸润/干爽；若全浸润（L1=L3=0），则公式计算值为1，代表100%浸润。在本实施例中，L既是传感器的长度，又是检测电路的长度，同时还是传感器工作区的长度。

在实际应用中，上述检测电路11可用碳性导电油墨在一防水薄膜（例如聚乙烯薄膜（PE）、聚酯薄膜（PET）、双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）等塑料薄膜）上印刷而成，为一导电油墨线/导电油墨电路，并有着均匀分布的电阻（单位长度的电阻率一致，亦可称之为线性的），检测电路阻值范围可选1千欧至10兆欧。假设在干爽情况下，检测电路11的初始电阻值为R0，其呈现为阻性负载。而当电路15被包含电解质的液体（包括尿液）14浸润后，该部分电路与将其浸润的包含电解质的液体一起构成了一个双电层电容（即电化学电容），令整个检测电路的阻抗特性发生了改变。

根据双电层电容理论，在电解质液体（例如尿液）与固体电极的界面上会形成一个双电层电容，当在所述电容上施加一个直流电压时，液体中的负离子会积聚在电容的正极上，而液体中的正离子会积聚在电容的负极上，这些液体中的正负离子与固体电极上的相反离子形成了一层离子电介质，由此生成所述的“双电层”电容。

在检测电路15被电解质液体浸润的情况下，当用一直流电阻检测装置20对检测电路11进行电阻检测（测量）时，检测电路的电阻会呈现一个从小到大并逐渐逼近其初始电阻值R0的动态过程，比较检测开始时刻与检测结束时刻的检测电路的电阻变化情况，便可知到所述检测电路的浸润情况，由此令采用电子手段实现浸润程度（浸润百分比）检测成为可能，下面将会对此作进一步的说明。

下面请参照图2所示，这是本发明实施例一的浸润程度检测传感器的又一工作原理示意图/剖面图。图中11为检测电路，15为检测电路的浸润区，16、17为检测电路的干爽区，12、13为检测电路的两个连接端子，分别与检测装置20两端电连接，这些和图1是相对应的。在检测装置20中，包括一个直流电流源21，可提供直流电阻检测所需的电流i，而与电流源21并联的包括有一电压检测单元22，可测量检测电路11于12、13两端产生的电压u。由于电流i在整个测量过程中是不变的（具有恒流源特性，为数值I），在这种情况下，电压u的大小便与检测电路的电阻r成正比，所以图2既是一个电压检测电路，又是一个电阻检测电路，可将20称为直流电阻检测单元。

在干爽情况下（即初始状态下），假设检测电路中16、15、17区域所对应的电阻值（即初始电阻值）分别为R1、R2、R3，在电流i对检测电路11的充电过程中，会产生相应的电压u1、u2、u3，电压的大小可用公式u=i*r来计算。当包含电解质的液体14将区域15浸润后，情况就会发生一些变化，由于在浸润区15的固体/液体界面上会生成一个与电阻R2并联的等效双电层电容C1，双电层电容C1的生成，改变了原检测电路的阻抗特性。图中浸润区15的阻抗可用R2//C1（电阻R2与电容C1并联）来表示。

在这种情况下，当检测装置20对检测电路11进行电阻测量时，检测装置输出的电流i会流经浸润区域15，并在区域15电路对应的电阻R2上产生一个直流电压，这个电压施加在与R2并联的双电层电容C1上。而由于C1的存在，在检测开始时刻，R2两端的电压不能突变，只能从0开始逐步增大，这时的电流i主要体现在对电容C1的充电上，这时整个检测电路的电阻呈现最小值（约为R1+R3，以下用R4来代表）。随着C1两端电压的升高，电流i被电阻R2分流，流经C1的电流越来越小，最终接近于零，这时可认为C1进入了充电饱和状态，这时检测电路的电阻呈现最大值（约为R1+R2+R3，以下用R5来代表，R5的阻值与检测电路的初始电阻值R0大小相当。

从上述分析中可知道，当检测电路中有部分电路被包含电解质的液体浸润之后，当对所述检测电路进行恒流充电或直流电阻测量时，检测电路的整体电阻会呈现一个由小到大的变化过程，其变化的幅度越大，代表所述检测电路被液体浸润的程度也就越大。在实际操作中，可通过对检测电路的周期性直流电阻检测，反复测量出检测开始时刻的电阻R4及检测结束时刻（C1进入充电饱和状态时）的电阻R5，并比较R4和R5的大小，若R4与R5大小相当，则可判断所述检测电路处于干爽状态（此时C1=0，i在充电过程中始终没有被C1分流）；若R4小于R5（此时C1不等于0， i在充电开始时被C1分流），则可根据（R5-R4）/R5来判断检测电路的浸润程度，数值为0代表无浸润，数值为1代表100%浸润。

以下从另一个角度分析检测电路电阻的变化与其浸润程度的关系。当有液体14将区域15浸润时，因电容C1的产生令R2被C1分流，由此在直流电阻检测开始时刻R4≈R1+R3（R2被旁路了）；而当C1进入充电饱和状态时，由此没有了C1的分流，此时R5≈R1+R2+R3，此时浸润程度公式（R5-R4）/R5便等效于R2/（R1+R2+R3）。假设检测电路11的电阻密度是均匀的（即单位长度电阻一样），则R2/（R1+R2+R3）等效于L2/（L1+L2+L3），即等于浸润区长度与整个检测电路长度之比，其代表了液体对传感器10或检测电路11的浸润程度。

从上述分析中不难发现，电容C1的大小并不影响检测的结果，只要检测速度足够快，电容C1的大小便可忽略，即是要在C1电压上升之前（或上升很少时）完成检测便可。这种将现有技术的电容检测改为电阻检测的方式，有效地消除了现有技术根据电容值大小判断尿湿程度的方式易受检测电路材料及待检测液体的成分影响的问题。例如采用导电油墨印刷检测电路时会受导电油墨的含碳量、碳颗粒大小、印刷厚度、稀释剂浓度等影响；而当用于尿湿检测时易受使用者的尿液含盐量及温度等因素影响，这些不足导致无法明确计算出纸尿裤的绝对尿湿情况，即浸润程度来。

下面请参照图3所示，这是本发明实施例一的浸润程度检测传感器的等效电路图。图中R1、R2、R3为检测电路11相应区域16、15、17所对应的电路在干爽状态下的电阻值，C1为浸润区域15被包含电解质的液体14浸润后，生成的一个与R2并联的双电层电容，12、13为检测电路11与检测装置20连接的两个端子，i为流经检测电路11的电流，u为检测电路两端12、13之间呈现的电压值，r为检测电路两端12、13之间呈现的电阻值，相关的计算公式为r=u/i。该电路的RC时间常数τ为（（R1+R3）//R2）*C1，当充电时间到达3-4个τ之后，便可认为进入充电饱和状态。

下面请参照图4所示，这是本发明实施例一的浸润程度检测传感器在包括局部浸润区的检测电路两端实施直流电阻检测时的相关参数曲线图，这是基于图3所示等效电路图而进行的。图中横坐标为时间变量t，纵坐标为电流i、电压u及电阻r。当检测开始时（t=t1），检测装置开始输出电流i（在本实施例中，其数值为I，为一恒定电流），由于在检测电路中包含有一个双电层电容C1，电流i会首先对C1进行充电，此刻检测电路的电阻呈现最小值，假设为R4（等于图中的Rt1）。随着时间的推移及C1充电程度的增加，u及r曲线逐步上移，呈现一个典型的充电电压曲线；当达到3-4个时间常数τ之后（即在t2时），检测电路可认为进入了充电饱和状态，此时的电阻值假设为R5（等于图中的Rt2），该电阻接近检测电路11在干爽状态下的初始电阻值R0，这时便可认为电阻测量周期结束了，R5为检测结束时的电路电阻值。为了进行下一个测量周期，在t2之后，检测装置20可先停止输出电流，并等待一个特定的放电时间（通常大于4τ即可），让检测电路上的电容C1充分放电回复常态后，就可以对检测电路进行下一个周期的检测了。为了令C1尽快放电，在放电期间可在检测电路两端12、13之间输出一个低电平。

在本实施例中，检测电路的浸润程度可用公式（R5-R4）/R5来代表，其中R4、R5分别为检测开始时刻及检测结束时刻整个检测电路11呈现的电阻值，计算结果为0代表无浸润，为1代表100%浸润。在这个计算公式中可以看到其浸润程度与检测电路的电容值C1的大小无关。

由于在本实施例中检测装置20输出的电流i为恒定值I，而u=i*r=I*r，电压u和电阻r成固定的正比例关系，因此在实际应用中亦可直接用检测电路两端的电压值u来计算浸润程度，这时检测电路的浸润程度亦可用公式（Ut2-Ut1）/Ut2来代表，Ut1、Ut2分别对应于检测开始时及检测结束时检测电路11两端呈现的电压值，计算结果为0代表无浸润，为1代表100%浸润。

下面请参照图5所示，这是本发明实施例一的浸润程度检测传感器在包括局部浸润区的检测电路两端施加一直流电压时，所述检测电路的电流参数曲线图，这也是基于图3所示的等效电路图而进行的。图中的横坐标为时间变量t，纵坐标为流经检测电路11的电流i，以及施加在检测电路两端的电压u。当t=t1（检测开始）时，检测装置开始输出电压u（在本实施例中，电压u为一恒定值U），所述电压u施加在检测电路11的两端，由此所述检测电路产生一个电流i，由于检测电路包含有双电层电容C1，电流i首先对C1进行充电。由于在开始时刻电容C1的电压为零，检测电路呈现的电阻值为最小，在一个恒定电压U下产生的检测电路的电流i将会呈现最大值，用It1来代表。

随着时间的推移，双电层电容C1逐步接近充电饱和状态，此时电流i曲线逐步下移，呈现出一个典型的充电电流曲线，当达到3-4个RC时间常数τ之后（即t2时），检测电路进入充电饱和状态，此时流经检测电路11的电流值为It2，该数值接近所述电路在干爽状态下的电流值I0=U/R0，此时可认为一个测量周期结束。为了进行下一个测量周期，检测装置20在t2后可输出一个零电压，并等待一个特定的放电时间（通常大于4τ即可），让检测电路上的电容C1充分放电回复常态后，就可以对检测电路进行下一个周期的检测了。本实施例中，所述检测电路的浸润程度可用公式（It1-It2）/It1来代表，计算结果为0代表无浸润，为1代表100%浸润。在实际应用中，由于液体电阻及电容内阻的存在，以及检测装置的参数限制，（It1-It2）/It1的计算结果总会小于1。

下面请参照图6所示，这是本发明实施例二的浸润程度检测传感器的结构示意图。图中10为浸润程度检测传感器，包括一柔软的防水薄膜18，以及通过导电油墨印刷在防水薄膜上的检测电路11。本实施例的检测电路11呈U型设计，构成一U型电路，其包括一U型底，以及一个U型开口，在开口处包括两个连接端12及13，可分别与一检测装置20电连接。U型电路的其中一边（图中为13这一边）包括一保护层19，该保护层可采用防水涂层，亦可通过塑料薄膜或拒水无纺布覆合等方式（即保护膜方式）来达到防水及绝缘的目的。本发明实施例将包括保护层的部分称为受保护部分，将不包括保护层的部分称为无保护部分或裸露部分。图中因为有保护层19的存在，包含电解质的液体14（例如尿液）无法将U型电路受保护的部分的电路（图中为13这一边）浸润，只能将无保护层的U型电路的另一边（图中为12这一边）的电路浸润并产生浸润区域15。

在实施例一中检测电路是裸露及无保护，以及可以100%被待测液体浸润的，而在本实施例中，由于有保护层19的存在，令检测电路中最少有一部分不会被液体所浸润。本实施例除了受保护部分之外，在实际应用中还有一种情况，就是有些区域虽然没有受保护，但在使用过程中可能存在液体无法到达的区域，本发明实施例将这些液体无法到达的区域与前述受保护的区域均视为/称为非工作区，相应地检测电路中可接触到液体、无绝缘的裸露区域被称为工作区。图中L对应的范围是本实施例的U型电路的工作区，在实际应用中其与纸尿裤吸收层相对应，工作时可接触到吸收层中的尿液（待测液体），并被尿液所浸润。至于L左右两边的部分，其对应于纸尿裤的前腰围及后腰围位置，虽然图中看不到有保护层，但在实际工作中这些位置是接触不到尿液的，因此亦会将其列入到非工作区的范围之内。

假设U型电路的初始电阻值为R0，工作区L对应的电路在干爽时的初始电阻值为R6，并且假设工作区L范围内的电路的电阻率一致（即单位长度的电阻一样），非工作区（除L之外的其余部分）对应的电路的初始电阻值为R7，则R0、R6、R7之间的关系可用R0=R6+R7来表达。在本发明实施例中，R0、R6、R7为可预知及可直接测量出来的数值。再假设浸润区15对应的电路在干爽状态下的初始电阻值为R8，则该R8为一未知的数值，即待检测/待求知的数值。本发明实施例的浸润程度检测的关键是要获取R8的数值，当获取了R8的数值后，R8便可变为一个已知数值，在U型电路电阻均匀分布的情况下，便可用R8/R6来计算U型电路工作区的浸润程度，数值为0时代表无浸润，数值为1时代表工作区100%被浸润。此外还可用公式R8/R0来计算U型电路的整体浸润程度，数值为0时代表无浸润，数值越大代表整体浸润程度越大。由于在本实施例中非工作区的存在，R8/R0的最大值会小于1，根据图中所示的情况，R8/R0最大值约在0.4左右，代表传感器整体最大浸润程度在40%左右。

由于检测开始时R8为一未知值，为了求得R8的数值，在实际应用中可通过在U型电路的开口两端进行周期性直流电阻检测来获取与R8相关的信息，假设检测开始时刻的电阻值R4，检测结束时的电阻R5，则可用公式R8=R5-R4来计算出R8的大小，或用公式（R5-R4）/R6（即R8/R6）来计算U型检测电路工作区的浸润程度，数值为0代表无浸润，数值为1代表100%浸润。同时还可用（R5-R4）/R5（即R8/R5）来计算U型电路的整体浸润程度，数值越大代表其浸润程度越大，在本实施例中其数值范围约在0-40%之间。

U型电路的有益效果在于其两个连接端12、13都在同一侧，即均处于U型电路的开口处，这样就方便了检测电路与检测装置的电连接。

下面请参照图7所示，这是本发明实施例三的浸润程度检测传感器的结构示意图，是实施例二的一种变化。图中10为浸润程度检测传感器，保护层19覆盖在整个U型电路11上，而在U型电路12的这一边的边缘处则包括有一切口（切口线）12c，其可用闸刀或分切刀切出来，令防水薄膜18与保护层19之间的电路（称为夹层电路）12可通过切口呈线条状向外暴露，从而实现与待测液体14接触，并可生成浸润区15。以切口线长度为基础，减去工作中无法接触到液体的部分，就可得到工作区的长度L。本实施例的应用效果与实施例二是基本一样的，有关浸润程度的检测方法及计算公式均可参照实施例二。

下面请参照图8所示，这是本发明实施例三的浸润程度检测传感器的A-A’截面图示意图。图中18为防水薄膜，U型电路由印刷在防水薄膜18上的导电油墨线/电路12、13构成，在导电油墨线12、13的上方包括保护层（绝缘薄膜）19，防水薄膜18与保护层19复合之后，便把导电油墨线12、13夹在两薄膜之间称为夹层电路了，其中导电油墨线13被18、19完全覆盖绝缘而成为非工作区；而导电油墨线12的外边缘处，包括有一切口/切口线12c，导电油墨线12通过切口12c向外暴露，从而成为本实施例的U型检测电路的工作区，成为能够与待测液体接触的无保护及无绝缘的部分了。

实施例三通过切口将工作区暴露出来的方式，其工艺比较简单，在生产时可一次性将多组的检测电路用导电油墨印刷在整卷宽幅的防水薄膜上，然后再用整卷宽幅的保护膜（绝缘薄膜）与印刷好的防水薄膜复合，最后再分切成一条条的传感器来。只要适当设计，分切时便可直接将其中一边的油墨线切出来，无需再用其它工艺处理。这种切口的另一个有益效果是切口的边缘较为整齐，为一直线，有利于标准化生产及应用。

下面请参照图9所示，这是本发明实施例四的浸润程度检测传感器的结构示意图。图中浸润程度检测传感器10的检测电路呈W型设计，可称为W型检测电路，其底部连接在一起构成W底31，而在开口处则包括三个连接端37、38、39，呈W状开口，可与一检测装置20电连接。在实际应用中视乎实际情况可通过任意或特定的两连接端来检测传感器的浸润程度。图中的W型电路可用碳性导电油墨印刷在防水薄膜18上，图中在W型电路的其中两臂32、34上分别覆盖一保护层35、36，可防止包含电解质的液体14对其下面的电路发生浸润并构成本发明实施例的检测电路的非工作区。

而W型电路中间的臂33由于没有保护层保护，液体14可对其浸润，令其产生浸润区域15，检测装置20既可通过37、38两个连接端对由32、33构成的U型检测电路进行直流电阻测量，亦可通过38、39两个连接端对33、34构成的U型电路进行测量，并可根据公式（R5-R4）/R6计算W型电路工作区的浸润程度，或用公式（R5-R4）/R5计算整个传感器检测电路的浸润程度，其中R4为检测开始时刻的检测电路的电阻值，R5为检测结束时刻的检测电路的电阻值，R6为工作区L的电路对应的初始电阻值。在实际应用中，可保护任意两臂，然后将其中一臂暴露出来并处于液体可接触到的范围之内，便可实现所述的浸润程度检测了。

图10为本发明实施例五的浸润程度检测传感器在批量生产过程中的结构示意图。图中包括M行（M=2）N列（N=4）的W型导电图案，每一个W图案均包括有左臂电路32、中臂电路33、右臂电路34，以及W底电路31。左边第一列的W图案用42-1来代表，从左到右分别为42-1、42-2、42-3、42-4。上边一行的W图案用46-1来代表，下面一行W图案用46-2来代表，若图案多于2行，则可一直重复及延伸下去。在实际应用中，W图案的宽度可选2~10厘米，其可用碳性导电油墨印刷在一宽幅（宽度1~2米宽）防水薄膜卷材上，因此列数N可达10~100。至于W图案的长度一般可选10~100厘米，而一卷防水薄膜的长度通常为1,000~10,000米，因此行数M可达1,000~100,000，由此一幅宽幅的防水薄膜可以印刷M*N个（可达10,000~10,000,000个）W图案。

为了生成非工作区，在本发明实施例中会采用另一宽幅的保护薄膜/绝缘薄膜卷材与上述印有W图案的防水薄膜卷材通过胶粘剂或热压等工艺进行粘合并生成一复合膜卷材（图中用41来标示），这样W图案便置于复合膜的中间夹层上了，成为受保护的W导电油墨图案。为了生成工作区，在本发明实施例中会对复合膜41进行分切，图中分切线43-1、43-3、43-5、43-7设置在W图案的中间位置上，并将中臂33一分为二成为33a及33b，并且33a、33b在分切线43-1上生成一直线状切口，电路33a、33b通过该切口向外暴露从而生成本发明实施例的U型检测电路的工作区。

此外，图中还包括位于W图案之间的分切线43-2、43-4、43-6，因为这些分切线位于W图案之间，与W图案无交集，因此对W图案不构成切口，而无切口的W图案的电路构成本发明实施例的检测电路的非工作区。复合膜卷材41通过上述分切处理之后，可生成2*N卷，每卷包括M个U型图案/U型检测电路的复合膜卷材，图中10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8代表了8卷（图中N=4），每卷包含2个（图中M=2）U型检测电路的复合膜卷材。

在实际应用中，这些包含U型检测电路的复合膜卷材可用于生产具有浸润程度/潮湿程度检测功能的一次性吸收用品（例如纸尿裤），在实际应用中一卷复合膜可包含数以千计或万计的U型检测电路。在纸尿裤生产线上，复合膜会与纸尿裤进行粘合（复合膜设置在纸尿裤的面层上，或面层与吸收层之间，或吸收层与防漏层之间），然后在两个相邻的U型检测电路的间隔上将纸尿裤横向切断，便可生成一条条包含有U型检测电路的智能纸尿裤产品。从另一个角度来看，一次性吸收用品可认为是本发明实施例的浸润程度检测传感器的一个组成部分，其主要起亲水性吸收物体的作用，令液体（例如尿液）可有效依附在复合膜上并将检测电路的工作区浸润，从而实现有效的浸润程度检测功能。

图11为本发明实施例五的浸润程度检测传感器在分切后的结构示意图，其对应于图10左上角（第1行/第1列，10-1/46-1区域）。经分切后，复合膜10-1只包含一个U型检测电路，在纸尿裤生产时，每条纸尿裤都将设置一个这样的复合膜/U型检测电路。图中包含切口12c的检测电路33a构成本发明实施例的传感器的工作区，没有切口的检测电路32及底部电路31构成传感器的非工作区，其B-B’横截面如图12所示。在图12中，18为防水薄膜，19为绝缘薄膜，32、33a为复合膜10-1夹层之中的检测电路，其中33a包括切口12c构成工作区，32则被薄膜18/19完全覆盖绝缘，其与待检测液体无接触，因而构成传感器检测电路的非工作区。

下面请参照图13所示，这是本发明实施例六的浸润程度检测传感器的结构方框图。图中40为可提供潮湿程度信息的一次性吸收用品，其具有一次性吸收用品（包括纸尿裤、拉拉裤、纸尿片、卫生巾、尿垫等）的外观设计及主体结构，并包括面层（干爽层）、吸收层（吸湿层）、防漏层（底层）等组成部分，面层通常包括亲水无纺布，吸收层通常包括木浆及高分子吸收材料，防漏层通常包括聚乙烯薄膜（PE）。复合膜10（例如前述的10-1）可设置在吸收用品的面层上，或位于面层与吸收层之间，或位于防漏层与吸收层之间，这样就可以检测相关的吸收用品的潮湿程度了。在这种情况下，40还可认为是本发明实施例的一种浸润程度检测传感器，而相关的一次性吸收用品则是本发明实施例的浸润程度检测传感器的一个组成部分，其起亲水性吸收物体的作用，令液体（例如尿液）可有效依附在复合膜10上并将U型检测电路11的工作区12c浸润，从而实现相关的浸润程度检测功能。

图中20为一检测装置，其与复合膜10中的U型检测电路11电连接。检测装置20包括直流电阻检测单元23、时间窗口控制单元24（用于确定检测电路实施检测的开始及结束时间，即控制电阻检测的周期）、电阻比较及潮湿程度分析单元25，以及无线发射单元26。无线发射单元26包括小功率无线发射单元、蓝牙单元或Wi-Fi单元，其可将检测到的吸收用品的潮湿程度信息通过无线方式（用28标示）发送出去，然后为无线接收显示装置50接收并进行状态显示。图中50包括无线接收单元51及状态显示单元52，其中无线接收单元51包括小功率无线接收单元、蓝牙单元或Wi-Fi单元。在实际应用中，亦可用手机或平板电脑来担当无线接收显示装置50的角色，通过App等软硬件结合的方式来实现无线信号的接收，以及吸收用品的浸润程度/潮湿程度的显示或报警功能。

上述检测装置20、无线接收显示装置50亦可看作为浸润程度检测传感器的其中一部分，即本发明实施例的浸润程度检测传感器包括检测电路11、检测装置20、无线接收显示装置50，由此构成了一个无线远程的浸润程度检测传感器。

下面请参照图14所示，这是本发明实施例一种浸润程度检测方法的操作流程图，包括如下的步骤：

步骤S1401为在一检测电路的两端连接一直流电阻检测装置，并通过所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测；

步骤S1402为读取检测开始时刻的电阻值（R4）；

步骤S1403为监测所述检测电路的电阻变化，当所述检测电路的电阻值趋向稳定时，读取此刻的电阻值（R5）；

步骤S1404为基于电阻值R4、R5进行浸润程度分析，若电阻值R4、R5相若，判断所述检测电路处于干爽状态；

步骤S1405为若电阻值R5大于R4，则判断所述检测电路最少有一部分被浸润，可用公式（R5-R4）/R5计算所述检测电路的整体浸润程度，数值为0代表无浸润，数值越大代表浸润程度越大。

步骤S1406为在所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测之前或之后，对所述检测电路进行放电，或等待一个特定时间，令所述检测电路恢复常态。

下面请参照图15所示，这是本发明实施例一种浸润程度检测传感器的批量生产制作方法的操作流程图，是基于图10所示实施例的浸润程度检测传感器的结构而进行的，包括如下的步骤：

步骤S1501为在一宽幅防水薄膜卷材上印刷M行N列W型的导电油墨图案；

步骤S1502为将一宽幅绝缘薄膜卷材与印刷了所述W型导电油墨图案的所述防水薄膜卷材进行复合并构成一宽幅复合膜卷材，所述导电油墨图案位于所述复合膜的夹层之中并构成受保护的W型检测电路；

步骤S1503为对所述宽幅复合膜卷材进行分切，分切线设置在每一个所述W型导电油墨图案的中间及每一所述W型导电油墨图案的间隙位置上，由此生成2*N卷包含M个U型检测电路的复合膜卷材，所述U型检测电路的其中一边包括切口，其对应的检测电路通过所述切口向外暴露并构成所述检测电路的工作区，而所述U型检测电路的另一边则不包括任何切口，该部分不包括任何切口的电路构成所述检测电路的非工作区；

步骤S1504为在吸收用品生产线上，将所述包含U型检测电路的复合膜卷材与一次性吸收用品的面层、吸收层及防漏层进行粘合，粘合后所述复合膜位于所述吸收用品的面层之上，或位于所述面层与吸收层之间，或位于所述吸收层与防漏层之间；

步骤S1505为在每一所述U型检测电路的前后间隙位置上对所述复合膜、面层、吸收层及防漏层的粘合体实施切断，并生成2*M*N条具有水分吸收及水分检测功能的浸润程度检测传感器。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种浸润程度检测传感器，其特征在于，包括一防水薄膜，以及设置在所述防水薄膜上的一无源检测电路，所述检测电路的初始电阻值为R0，其包括工作区及非工作区，所述工作区的初始电阻值为R6，其为液体可接触到并可被浸润的部分，所述非工作区的初始电阻值为R7，其为液体无法接触到或被绝缘的部分；及

所述工作区的其中一部分电路，其对应一未知初始电阻值R8，当包含电解质的液体将该部分电路浸润后，所述被浸润的电路会与将其浸润的液体一起构成一双电层电容，令所述检测电路的阻抗发生改变；及

通过对所述检测电路的动态电阻检测，可获知所述被浸润部分电路所对应的初始电阻值R8的信息，并可用公式R8/R6计算所述传感器工作区的浸润程度，数值为0代表无浸润，数值为1代表100%浸润，以及用公式R8/R0计算所述传感器的整体浸润程度，数值为0代表无浸润，数值越大代表浸润程度越大。

2.如权利要求1所述的浸润程度检测传感器，其特征在于，所述检测电路的动态电阻检测包括周期性的直流电阻检测，若R4为检测周期开始时所述检测电路呈现的电阻值，R5为检测周期结束时所述检测电路呈现的电阻值，则可用公式R8=R5-R4计算所述浸润部分电路对应的初始电阻值R8，以及用公式（R5-R4）/R5计算所述传感器的整体浸润程度，数值越大代表浸润程度越大。

3.如权利要求2所述的浸润程度检测传感器，其特征在于，所述检测电路包括直条状电路，通过对所述直条狀电路两端的动态电阻检测可获知其浸润程度的信息；或

所述检测电路包括U型电路，通过对所述U型电路两开口端的动态电阻检测可获知其浸润程度信息；或

所述检测电路包括W型电路，通过对所述W型电路任意两开口端的动态电阻检测可获知其浸润程度信息。

4.如权利要求3所述的浸润程度检测传感器，其特征在于，所述检测电路通过导电油墨印刷于所述防水薄膜上，所述传感器还包括一绝缘薄膜，所述防水薄膜与所述绝缘薄膜通过胶粘剂或热压工艺进行复合并构成两面防水绝缘的复合膜，所述检测电路位于所述复合膜的夹层之中；及

所述复合膜包括最少一切口，令所述复合膜夹层中的检测电路最少有一部分通过所述切口向外暴露，所述检测电路通过所述切口向外暴露的部分构成所述工作区，所述检测电路无切口向外暴露的部分构成所述非工作区。

5.如权利要求4所述的浸润程度检测传感器，其特征在于，还包括亲水性吸收物体，所述吸收物体包括一次性吸收用品，所述吸收用品包括面层、吸收层及防漏层，所述复合膜位于所述吸收用品的面层之上，或所述面层与吸收层之间，或所述吸收层与防漏层之间，当所述吸收用品的相应层面被浸润时，所述检测电路可提供所述吸收用品的浸润程度信息。

6.如权利要求1所述的浸润程度检测传感器，其特征在于，还包括一检测装置，所述检测装置包括直流电阻检测单元及无线发射单元，可通过无线方式发送所述浸润程度信息。

7.一种浸润程度检测方法，其特征在于，包括如下的步骤：

在一无源检测电路的两端连接一直流电阻检测装置，并通过所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测；

读取检测开始时刻的电阻值R4；

监测所述检测电路的电阻变化，当所述检测电路的电阻值趋向稳定时，读取此刻的电阻值R5；

基于电阻值R4、R5进行浸润程度分析，若电阻值R4、R5相若，判断所述检测电路处于干爽状态；

若电阻值R5大于R4，则判断所述检测电路最少有一部分被浸润，可用公式（R5-R4）/R5计算所述检测电路的整体浸润程度，数值为0代表无浸润，数值越大代表浸润程度越大。

8.如权利要求7所述的浸润程度检测方法，其特征在于，在所述检测装置对所述检测电路进行动态电阻检测之前或之后，还包括对所述检测电路进行放电，或等待一个特定时间，令所述检测电路恢复常态的步骤。

9.一种浸润程度检测传感器的批量生产制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一宽幅防水薄膜卷材上印刷M行N列W型的导电油墨图案；

将一宽幅绝缘薄膜卷材与印刷了所述W型导电油墨图案的所述防水薄膜卷材进行复合并构成一宽幅复合膜卷材，所述导电油墨图案位于所述复合膜的夹层之中并构成受保护的W型检测电路；

对所述宽幅复合膜卷材进行分切，分切线设置在每一个所述W型导电油墨图案的中间及每一所述W型导电油墨图案的间隙位置上，由此生成2*N卷包含M个U型检测电路的复合膜卷材，所述U型检测电路的其中一边包括切口，其对应的检测电路通过所述切口向外暴露并构成所述检测电路的工作区，而所述U型检测电路的另一边则不包括任何切口，该部分不包括任何切口的电路构成所述检测电路的非工作区。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在吸收用品生产线上，将所述包含U型检测电路的复合膜卷材与一次性吸收用品的面层、吸收层及防漏层进行粘合，粘合后所述复合膜位于所述吸收用品的面层之上，或位于所述面层与吸收层之间，或位于所述吸收层与防漏层之间；

在每一所述U型检测电路的前后间隙位置上对所述复合膜、面层、吸收层及防漏层的粘合体实施切断，并生成2*M*N条具有水分吸收及水分检测功能的浸润程度检测传感器。

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