CN115980148A - 一种双电层电容式薄膜传感器及相关制品、装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双电层电容式薄膜传感器，包括至少一柔性的双面导电感应膜，双面导电感应膜包括塑料薄膜基材及分别设置在塑料薄膜基材两个表面上的第一导电层及第二导电层，第一导电层及第二导电层分别构成第一感应面及第二感应面；当双面导电感应膜的两面同时被包含电解质的液体浸润并连结在一起时，双面导电感应膜便与液体一起构成一个双电层电容，双电层电容的大小与第一感应面及第二感应面被液体浸润及连结的面积成正比，由此可提供一个与之相关的可量化的潮湿状态信息。本发明还提供一种包括双电层电容式薄膜传感器的智能纸尿裤、一种包括智能纸尿裤的潮湿状态监测装置及一种双电层电容式薄膜传感器的制作方法。

Description

一种双电层电容式薄膜传感器及相关制品、装置与方法

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是一种双电层电容式薄膜传感器及其制作方法，以及包括该传感器的智能纸尿裤及潮湿状态监测装置。

背景技术

一次性吸收用品包括纸尿裤、纸尿片、学步裤、尿垫、卫生巾等吸收性卫生制品，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，其不但麻烦而且浪费；如果换得太迟，又容易造成泄漏，并且排泄物长时间刺激皮肤会容易造成尿布疹等皮肤疾患，因此一种能实时检测吸收用品潮湿状态并根据潮湿程度提供相关信息的传感器对一次性吸收用品的科学使用及更换都具有很大的意义。

在现有技术方面，中国专利公布号CN 114324502 B公开了一种电容式传感膜及相关的智能纸尿裤与检测系统装置，其电容式传感膜（一种薄膜传感器）包括金属薄膜电极、柔性基材及防水保护层，金属薄膜电极沉积在柔性基材上，而防水保护层覆盖在金属薄膜电极之上对金属薄膜电极实施保护；当传感膜被包含电解质的液体浸润时，在金属薄膜电极与液体之间产生的双电层电容小于在金属薄膜电极与液体之间产生的电解电容，由此可削弱双电层电容的干扰并实现基于电解电容的湿润检测功能。

即是说上述现有技术是通过压抑双电层电容而实现基于电解电容的潮湿检测的，它可实现量化的潮湿检测，但同时也存在着一些技术上的不足，例如电解电容比较容易受人体电容干扰，金属薄膜电极沿传感器宽度方向排列令感应膜宽度无法进一步收窄；同时由于金属薄膜电极有特定图案形状，电极之间也有间距，无法根据检测对象的需要对感应膜作任意的剪裁，否则就会破坏感应膜的电极结构而无法正常工作。除此之外，金属薄膜电极图案及间隙也会带来额外的生产成本。上述现有技术上的不足，需要有新的技术方案去解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可根据检测对象的需要进行任意尺寸的剪裁而不会破坏其结构及影响其正常工作的薄膜传感器，该传感器能有效抑制电解电容的产生及人体电容的耦合干扰，同时无需设置特定形状图案的电极及间隙，并可将传感器的整体尺寸缩小一半以上。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种主要用于潮湿检测的双电层电容式薄膜传感器，包括至少一可按需剪裁成任意形状的柔性的双面导电感应膜，双面导电感应膜包括防水绝缘的塑料薄膜基材及分别设置在塑料薄膜基材两个表面上的第一导电层及第二导电层，第一导电层及第二导电层分别构成第一感应面及第二感应面；当双面导电感应膜的两面同时被包含电解质的液体浸润并连结在一起时，双面导电感应膜便与液体一起构成一个双电层电容，双电层电容的大小与第一感应面及第二感应面被液体浸润及连结的面积成正比，由此提供一个与之相关的可量化的潮湿状态信息，同时还可防止单面潮湿产生信号干扰。

其中，第一感应面、塑料薄膜基材及第二感应面的大小形状一致并在厚度方向上重叠排列，用于防止被液体浸润时于所述第一感应面与第二感应面之间产生电解电容干扰；抑制人体靠近或接触时于所述第一感应面与所述第二感应面之间产生电容耦合干扰；减小传感器的整体尺寸，相对于感应面在宽度方向上并列设置方式减小超过一半；方便剪裁，任何形状的剪裁均不会破坏第一感应面、塑料薄膜基材及第二感应面在大小形状上的一致性及重叠排列的关系。

其中，双面导电感应膜包括双面金属镀膜，双面金属镀膜包括双面镀铝膜，第一导电层包括第一金属镀层，第二导电层包括第二金属镀层，金属镀层的厚度通常在10纳米至200纳米之间；及

塑料薄膜基材包括聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜，塑料薄膜基材的厚度通常在1微米至200微米之间。

其中，传感器的信号输出范围或量程与双面导电感应膜的有效总面积相关而与其形状无关，用于为薄膜传感器提供一个抗损伤能力，即使局部发生破损也能正常工作；及

双面导电感应膜还构成一个平行板电容，平行板电容的大小与双面导电感应膜的面积成正比，与塑料薄膜基材的厚度成反比，与双面导电感应膜的形状无关，通过对平行板电容的检测可获知双面导电感应膜的总有效面积并确定薄膜传感器的信号输出范围或量程。

其中，双面导电感应膜以窄幅卷材形式出现，其宽度通常不大于3厘米，长度通常不短于300米，并收卷于圆形筒芯上或载带卷盘上。

本发明还提供一种智能纸尿裤，包括双电层电容式薄膜传感器及一次性吸收用品，一次性吸收用品包括面层、吸收层及底膜，薄膜传感器设置在面层与底膜之间，其中第一感应面朝向面层，第二感应面朝向底膜，通过第一感应面与第二感应面之间的双电层电容检测可实现一次性吸收用品的潮湿状态检测。

其中，面层包括疏松透气的无纺布，可通过第一检测电极扎穿无纺布并与第一感应面接触实现第一感应面的信号输出；及

在第二感应面与底膜之间包括一缝隙，可从该缝隙插入第二检测电极与第二感应面接触实现第二感应面的信号输出；及

薄膜传感器包括长条形结构，宽度范围通常在1至100毫米之间，长度与一次性吸收用品一致，具有轴对称性及中心对称性，将头尾翻转或上下翻转使用对性能无影响，可为智能纸尿裤生产提供便利。

本发明还提供一种潮湿状态监测装置，包括智能纸尿裤及一检测装置，检测装置包括第一检测电极及第二检测电极，并分别与第一感应面及第二感应面电连接，检测装置通过薄膜传感器实现智能纸尿裤的潮湿状态监测功能。

其中，包括无线发射装置，用于将检测到的潮湿状态信息以无线方式向外发送；及

包括无线接收装置，用于接收所述潮湿状态信息，并实现无线状态监测及状态显示功能。

本发明还提供一种双电层电容式薄膜传感器的制作方法，包括如下步骤：

采用聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜中的任一种塑料薄膜为基材，该基材以宽幅卷材的形式出现，宽度通常不少于0.3米，长度通常不少于300米；

采用铝、铜、金、银、锌或铬中的任一种金属为待蒸镀金属材料；

通过真空蒸镀技术在基材的其中一面蒸镀上金属材料作为第一金属镀层，由此生成单面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅单面金属镀膜卷材；

通过真空蒸镀技术在单面金属镀膜未镀膜的一面蒸镀上金属材料作为第二金属镀层，由此生成双面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅双面金属镀膜卷材；

对宽幅双面金属镀膜卷材进行分切及收卷，生成若干卷窄幅双面金属镀膜卷材，其宽度通常不大于3厘米，长度通常不少于300米；其中金属镀层的厚度通常在10至200纳米之间，基材的厚度通常在1至200微米之间，基材的两个表面为金属材料完全覆盖，第一金属镀层、基材及第二金属镀层的大小形状一致并在厚度方向上重叠排列。

本发明的有益效果在于，通过在柔性的塑料薄膜基材的两个表面各设置一个导电层的方式构成一个双电层电容式薄膜传感器，并令其第一感应面、塑料薄膜基材及第二感应面的大小形状一致及在厚度方向上重叠排列，这样在第一、第二感应面之间就不会产生电解电容干扰了，同时还可消除靠近或接触传感器的人体电容的耦合干扰，并将传感器的整体尺寸缩减超过一半。此外本发明实施例的薄膜传感器还实现了按需剪裁，任何形状的剪裁均不会破坏第一、第二感应面及塑料薄膜基材在大小形状上的一致性及重叠排列关系，同时由于感应面没有特定的图案及留白，可有效降低生产的成本。

本发明实施例的薄膜传感器特别适用于智能纸尿裤生产，其为纸尿裤的尿湿/潮湿检测提供了一个简单、方便、有效及低成本的解决方案，为纸尿裤的智能化升级创造了便利条件。

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为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器浸泡于包含电解质的液体中时的结构示意图及等效电路图。

图2为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器浸泡于包含电解质的液体中时的又一结构示意图及等效电路图。

图3为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器于干爽状态下的结构示意图及等效电路图。

图4为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的立体结构示意图。

图5a、5b、5c、5d、5e分别为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器具有正方形、圆形、长条形、圆环形及梳子形状的平面结构示意图。

图6为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器包括有针孔、裂纹、缺口等损伤时的平面结构示意图。

图7为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器与一次性吸收用品一起构成一个智能纸尿裤潮湿状态检测系统时的系统结构示意图。

图8为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器设置在一次性吸收用品的面层与吸收层之间时的立体结构示意图。

图9为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器设置在一次性吸收用品的底膜与吸收层之间时的立体结构示意图。

图10为包含本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的智能纸尿裤被尿液浸润时的示意图。

图11为图10所示实施例的A-A’截面示意图及等效电路图，其为当包含电解质的液体将本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的上下两面同时浸润时的情形。

图12为图10所示实施例的又一A-A’截面示意图，其为当包含电解质的液体仅将本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的其中一个感应面浸润时的情形。

图13为图10所示实施例的又一A-A’截面示意图，其为当人体16接触或靠近本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的其中一面时的情形。

图14为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器与一次性吸收用品一同构成智能纸尿裤的结构示意图，并且在该智能纸尿裤的底膜与传感器的第二感应面之间包括一个缝隙用作信号输出之用的情形。

图15为从图14所示的智能纸尿裤中将第一感应面与第二感应面之间产生的双电层电容进行输出的示意图。

图16为本发明实施例的智能纸尿裤与检测装置及无线接收装置共同构成一个潮湿状态监测装置时的系统结构方框图。

图17为本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的制作方法流程图。

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。参照图1所示，本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器10（简称为薄膜传感器或传感器）包括一柔性、防水及绝缘的塑料薄膜基材13，以及设置在塑料薄膜基材13的两个表面上的第一导电层11及第二导电层12，导电层可通过任何导电材料的蒸镀、涂布或印刷而成，只要其能覆盖/依附在塑料薄膜基材的两面并提供所需的导电性便成。为了方便使用，导电层还必须具有柔性，通常足够薄的金属镀层或常规的导电油墨涂布及印刷都可提供所需的柔性。

第一导电层11、第二导电层12与塑料薄膜基材13一起构成了一个双面导电感应膜，在本发明实施例中双面导电感应膜与双电层电容式薄膜传感器10实际上是等同的，因此亦可将其称为双面导电感应膜10，亦可简称为导电感应膜、感应膜。由于本发明实施例的感应膜主要是用来检测（或感应）液体（或潮湿）的，并且其主要是通过裸露的第一、第二导电层与液体直接接触而实现的，因此亦可将本发明实施例的导电层称为感应面，其中第一导电层11可称为第一感应面11，第二导电层12可称为及第二感应面12。当将双面导电感应膜10浸泡在包含电解质的液体15（包括自来水、生理盐水、包含盐分的尿液/稀大便/汗水/经血等，其亦可称为导电液体或简称液体）中时，第一感应面11与液体15之间会产生双电层电容C1，而第二感应面12与液体15之间则会产生双电层电容C2。

由于包含电解质的液体是导电的，导电液体内的电位15’是各处相等的，其会将双电层电容C1及双电层电容C2串联起来，因此在第一感应面11与第二感应面12之间呈现出来的双电层电容C12为双电层电容C1与双电层电容C2的串联值，具体如图2所示。要留意的是，双电层电容C12必须要双电层电容C1及C2同时不为零才会出现，若双电层电容C1、C2中任一个为零，那么两个电容串联后的数值也将为零（即不存在）。即是说只有当第一感应面11及第二感应面12同时被液体浸润，并且液体还将第一感应面11及第二感应面12连结在一起时，双电层电容C12才会出现。

根据双电层电容理论，当包含电解质的液体与固体电极（例如金属电极、导电油墨电极等）接触时，在固体电极与液体的接触界面上便会生成一个双电层电容，当在两个电极之间施加一个直流电压时，液体中的负离子会积聚在正极上，而液体中的正离子会积聚在负极上，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，由此生成了双电层电容。

对于本实施例来说，就是当包含电解质的液体15将双面导电感应膜10的两面同时浸润并连结在一起时，第一感应面11、第二感应面12便会与液体15一同构成一个双电层电容C12，其大小与第一感应面11及第二感应面12被液体浸润及连结的面积成正比，由此可提供了一个可量化的液体检测/潮湿检测功能。当薄膜传感器/双面导电感应膜10设置在一次性吸收用品之内时，便可实现一次性吸收用品的尿湿/潮湿状态检测，即不但可检测尿湿的发生，还可检测尿湿的程度，以及可用来计算尿量。

本发明实施例的双面导电感应膜优选采用物理气相沉积法（Physical VaporDeposition），例如真空蒸镀（Vacuum Evaporation）、射频溅射（RF sputtering）等方法生成的双面金属镀膜，其会在塑料薄膜基材的表面上沉积上一层薄薄的金属，其不但具有良好的导电性，厚度还非常薄，通常在10至200纳米之间，因此也显示出良好的柔性。常用的金属包括铝、铜、金、银、锌、铬，其中镀铝是最常见的，可生成质优价廉的双面镀铝膜。而常用的柔性塑料薄膜基材包括聚酯薄膜（PET）、聚丙烯薄膜（CPP、BOPP）、聚乙烯薄膜（PE）、聚酰亚胺薄膜（PI）等，其厚度一般都在1至200微米之间。

本发明实施例的第一感应面11、第二感应面12除了与液体15一同构成一个双电层电容C12之外，还可与塑料薄膜基材13一同构成一个平行板电容，该平行板电容是双面导电感应膜本身固有的，可将之称为初始电容C0，具体如图3所示。根据平行板电容公式可知初始电容C0的大小与第一、第二感应面相对应的面积成正比，与塑料薄膜基材的相对介电常数成正比，与塑料薄膜基材的厚度成反比，与双面导电感应膜的形状无关，因为无论其形状如何，均不会破坏第一、第二感应面大小一致、间距不变并相互平行的结构。

双电层电容C12是由液体15浸润而产生的，当没有液体将双面导电感应膜10的两面浸润并连结在一起时，双电层电容C12就不会产生。与此不同的是初始电容C0是双面导电感应膜10固有的，当双面导电感应膜的大小固定后，初始电容C0便自动生成并保持不变。因此在塑料薄膜基材的介电常数及厚度已知的前提下，可以通过初始电容C0的检测获知双面导电感应膜10的总有效面积。要留意的是，当双面导电感应膜10浸泡在包含电解质的液体之中时，在第一感应面11与第二感应面12之间产生的总电容量C会同时包括初始电容C0和双电层电容C12，若要获得双电层电容C12的实际大小就需要将总电容C减去初始电容C0，即C12 = C - C0。但在潮湿状态下，双电层电容C12会远大于初始电容C0，因此在实际使用过程中初始电容C0是可以忽略不计的。

要留意的是，与前述现有技术（中国专利公布号CN 114324502 B）的感应膜浸泡到包含电解质的液体中时产生的电解电容远大于双电层电容从而令双电层电容忽略不计不同，本发明实施例的薄膜传感器10浸泡到液体之中时是不会产生电解电容的（或产生的电解电容远小于双电层电容并可忽略不计），因为液体会将第一、第二感应面短路而破坏了电解电容生成的条件；即使在液体仅存在于其中一个感应面而没有将另一个感应面短路的情况下，电解电容也仍然无法生成，因为有液体存在的感应面会将没有液体存在的感应面完全遮挡，令没有液体存在的感应面无法感应到另一面上的液体。

本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器/双面导电感应膜10的立体结构，如图4所示。本实施例的薄膜传感器为长方形，X轴为长度方向，Y轴为宽度方向，Z轴为厚度方向。图中可以看到第一导电层/第一感应面11、第二导电层/第二感应面12及塑料薄膜基材13的大小和形状（从厚度方向来看）是完全一致的，并且沿厚度方向Z重叠排列。

从图中还可看出，设置在双面导电感应膜上下两个表面上的导电层会将塑料薄膜基材完全覆盖，并且导电层上没有任何特定形状的图案，也没有任何留白的地方，这种被导电层全覆盖的双面导电感应膜是最容易生产的，只要将塑料薄膜基材送入真空镀膜机（当采用真空金属蒸镀法生产时）或在塑料薄膜上进行全版涂布（当采用导电油墨时）便可生成，无需用任何其它物理或化学方法（例如印刷、洗铝、激光镂空等）来产生所需的图案或留白，可有效降低双面导电感应膜的生产成本。事实上在金属镀层上生成特定图案或留白的成本往往比生产双面金属镀膜本身还要高。

本发明实施例的传感器/双面导电感应膜10是可以根据待检测对象/应用场景的需要而任意剪裁的，剪裁后不会破坏感应面与塑料薄膜基材大小一致性及沿厚度方向重叠排列的关系，因此不会影响薄膜传感器的工作性能。在实际应用中常用的形状包括方形、圆形、长条形、圆环形、梳子型等，分别如图5a、5b、5c、5d、5e所示。

由于双面导电感应膜可以有各种不同的形状，并且任意剪裁也不影响其性能，因此本发明实施例的传感器还具有极佳的抗损伤能力。例如在图6中双面导电感应膜10上存在有一些损伤，包括针孔14、裂纹17、缺口19等，但只要这些损伤没有令传感器的有效面积大幅度减小，那么感应器依然能正常工作。同时本发明实施例的传感器的总有效面积是可测量的，其与初始电容C0成正比，因此有关损伤也可在使用前通过初始电容C0检测来评估，并可在使用中做出相应的补偿，这样可进一步减少传感器因损伤而带来的检测误差。

本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器可应用于任何可以将传感器两个表面浸润并连结在一起的湿度检测系统之中。由于双面导电感应膜具有很好的柔性，特别适合用在穿戴用品中使用，例如在一次性吸收用品/纸尿裤中作尿湿/潮湿检测之用。为了便于纸尿裤生产，本发明实施例的薄膜传感器/双面导电感应膜还可预先制作成一种窄幅卷材，令其可作为纸尿裤的原材料来使用，每卷感应膜可长达数千米（通常不短于300米），宽度从几个毫米到几个厘米不等（通常不超过3厘米），具体可根据需要而定。

这种适合纸尿裤生产用的窄幅卷材通常可从一大卷数千米长、数米宽的宽幅双面导电感应膜的原膜上通过分切而成，然后再收卷在3英寸内径的圆形筒芯上或载带卷盘上，亦可按纸尿裤生产设备的实际情况采用不同的规格，亦可其它的收卷方式。在纸尿裤生产过程中，双面导电感应膜会被设置在纸尿裤的面层与底膜之间并相互粘合构成一个粘合体，然后再于适当长度的位置上将粘合体切断便可生产出一条条独立的智能纸尿裤成品了。

图7为本发明实施例的薄膜传感器/双面导电感应膜在一次性吸收用品中的一个典型应用。一次性吸收用品包括纸尿裤、纸尿片、学步裤、尿垫、卫生巾等吸收性卫生制品，并以纸尿裤最具代表性，纸尿裤包括面层（内层、干爽层，包括亲水无纺布）、吸收层（吸湿层，包括高分子吸水材料）、底膜（防漏层、外层，包括PE膜）等主要组成部分。

图中本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器10设置在一次性吸收用品20之内，并与一检测装置30实施电连接。检测装置30包括第一检测电极31和第二检测电极32，可分别与薄膜传感器的第一感应面及第二感应面实施电连接，由此可实现第一、第二感应面之间双电层电容检测，并根据电容值判别一次性吸收用品的潮湿状态。在本发明实施例中，薄膜传感器10与一次性吸收用品20一起构成了智能吸收用品，亦可称为智能纸尿裤28，再加上检测装置30便可构成一个实施一次性吸收用品潮湿状态监测的系统装置了。

本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器10既可设置在一次性吸收用品的面层21与吸收层22之间，如图8所示；又可设置在一次性吸收用品的底膜25与吸收层22之间，如图9所示。此外传感器还可从一次性吸收用品的吸收层中间穿过，以便实施对吸收层的潮湿状态检测。然而无论如何设置，薄膜传感器10始终会位于一次性吸收用品的面层21与底膜25之间，其宽度通常在1~100毫米之间，优选5~15毫米。

为了方便生产，薄膜传感器10的长度通常会与纸尿裤面层及底膜相一致。一般的生产流程是在生产线上将薄膜传感器放在纸尿裤的面层与底膜之间，然后通过热熔胶将薄膜传感器与纸尿裤面层、吸收层、底膜相互粘合，最后再将这个粘合体切断，便可生产出一条条独立的智能纸尿裤成品了。

包含本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器的智能纸尿裤被人体排泄物浸润时的情形，如图10所示，图中智能纸尿裤28之内包括有包含电解质的液体15，例如尿液、粪便、汗液、经血等，其内部都包含有盐分这种电解质，所以是导电的。

当液体比较多时，会将双电层电容式薄膜传感器10的两面同时浸润，即第一感应面11及第二感应面12上都会有液体存在，并且第一、第二感应面上的液体是连在一起的，成为一个等电位整体，在这种情况下，在第一、第二感应面11、12之间便可检测到双电层电容C12了，通过对双电层电容C12的容值检测，便可知道纸尿裤的潮湿程度如何了，此外还可根据电容值估算纸尿裤内的排尿量（液体量），具体如图11所示。

若液体15的量较少，其仅积聚在其中一个感应面上，例如在第一感应面11上时，此时第一、第二感应面11、12之间就不会产生双电层电容了，因为液体在第一、第二感应面11、12之间并没有形成回路，具体如图12所示。这种对单面液体/单面潮湿/单面浸润的抑制能力为本发明实施例的一个特点，尤其是以实现“尿满”检测为目标的潮湿检测场合下，会将只有少量液体存在并仅将其中一个表面弄湿而产生的双电层电容视为一种“干扰”，本发明实施例的传感器便可防止任何“单面潮湿”产生信号干扰。

同样的情况还出现在人体感应上，具体如图13所示，图中包括与薄膜传感器第一感应面11接触的人体16。对于常规的电容检测/感应回路来说，人体会被视为一个大电容，当人体靠近或接触到检测回路时，人体的电容效应就会体现，就会对检测回路产生电容耦合干扰。然而对于本发明实施例来说，人体的干扰会被自动抑制或消除，这与图12的仅存在于其中一个感应面上的液体不会产生双电层电容的道理是一样的，在图13中第一、第二感应面之间也不会因为人体感应而产生双电层电容。

从另一个角度来看，还可以发现本发明实施例的第一、第二感应面是大小一致并在厚度方向上重叠排列的，因此存在于任一感应面上的干扰源，都会被这个感应面阻隔而无法到达另一个感应面，从而无法导入干扰，即在第一、第二感应面之间不会因为人体靠近而产生电容耦合干扰，这是绝大部分现有技术所无法做到的。

本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器10与一次性吸收用品20一起构成的智能纸尿裤28的A-A’截面图，如图14所示。图中包括一次性吸收用品的面层21、吸收层22及底膜25，薄膜传感器10设置在面层21与吸收层22之间，其中第一感应面11朝向面层21，第二感应面12朝向吸收层22及底膜25。

当纸尿裤只有表面少许潮湿时，传感器检测不到是正常的，因为纸尿裤都有一定的吸收能力，少许尿湿就提示更换纸尿裤会造成不必要的浪费。只有当尿量相对较多时发出更换纸尿裤的提示才会更有价值，特别是当纸尿裤饱和并出现返渗时就一定要报警提示了，此时传感器的两面都会被液体浸润并会连结在一起，此时的双电层电容就会变得很大，此时本发明实施例的系统便起到很好的“尿满”检测及报警提示功效了。

在实际应用中，为了能将第二感应面12的信号输出，在第二感应面12与底膜25之间通常还会包括一个缝隙26，可从缝隙26处插入检测装置30的第二检测电极32并令其与第二感应面12实施电连接。与此同时，检测装置30的第一检测电极31则可通过针尖扎穿由疏松无纺布构成的面层21并与无纺布下的第一感应面11实施电连接，从而可将第一、第二感应面之间产生的双电层电容C12输出并导入到检测装置30之内从而实现双电层电容的检测，并由此实现一次性吸收用品的潮湿状态检测，具体如图15所示。在实际应用中，还可在第一感应面11与面层21之间包括另一个缝隙，令第一检测电极31也可以与第一感应面直接接触，具体就不赘述了。

由本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器10、一次性吸收用品20、检测装置30及无线接收装置50共同构成的本发明实施例的潮湿状态监测装置的系统结构方框图，如图16所示。图中智能纸尿裤28之内包括一次性吸收用品20，而在一次性吸收用品20之内则包括双电层电容式薄膜传感器10。

检测装置30包括电容检测装置35及无线发射装置36，其中电容检测装置35通过第一检测电极31及第二检测电极32与薄膜传感器10的第一感应面及第二感应面接触并实施电连接，电容检测装置通过电连接获取第一、第二感应面之间的双电层电容信息，并通过该电容信息判断一次性吸收用品的潮湿状态，然后通过无线发射装置36将潮湿状态信息以无线方式发送出去。

无线潮湿状态信息38为无线接收装置50所接收，无线接收装置50包括无线接收单元51，当接收到相关的状态信息后，无线接收单元51可通过状态显示单元52进行状态显示或指示，或通过状态报警单元53进行报警提示。无线接收装置除了专用的无线接收及显示装置（例如声或光报警装置）之外，还可包括智能手机、个人电脑或平板电脑，可在这些手机、个人电脑或平板电脑上运行App或软件，并通过软硬件结合的方式实现本发明实施例的基于双电层电容的一次性吸收用品潮湿状态检测、数据记录及查询功能。

本发明实施例的双电层电容式薄膜传感器采用真空金属蒸镀法生产的方法流程图，如图17所示，主要包括如下的步骤：

步骤S1701为采用聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜中的任一种塑料薄膜为基材，该基材以宽幅卷材的形式出现，其宽度通常不少于0.3米，长度通常不少于300米；

步骤S1702为采用铝、铜、金、银、锌或铬中的任一种金属为待蒸镀金属材料；

步骤S1703为通过真空蒸镀技术在基材的其中一面蒸镀上金属材料作为第一金属镀层，由此生成单面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅单面金属镀膜卷材；

步骤S1704为通过真空蒸镀技术在单面金属镀膜未镀膜的一面蒸镀上金属材料作为第二金属镀层，由此生成双面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅双面金属镀膜卷材；

步骤S1705为对宽幅双面金属镀膜卷材进行分切及收卷，由此生成若干卷窄幅双面金属镀膜卷材，其宽度通常不大于3厘米，长度通常不少于300米；其中金属镀层的厚度通常在10至200纳米之间，基材的厚度通常在1至200微米之间，基材的两个表面均被金属材料完全覆盖，第一金属镀层、基材及第二金属镀层的大小形状一致并在厚度方向上重叠排列。

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)

1.一种双电层电容式薄膜传感器，其特征在于，包括至少一柔性的双面导电感应膜，所述双面导电感应膜包括防水绝缘的塑料薄膜基材及分别设置在所述塑料薄膜基材两个表面上的第一导电层及第二导电层，所述第一导电层及第二导电层分别构成第一感应面及第二感应面；当所述双面导电感应膜的两面同时被包含电解质的液体浸润并连结在一起时，所述双面导电感应膜便与所述液体一起构成一个双电层电容，所述双电层电容的大小与所述第一感应面及第二感应面被所述液体浸润及连结的面积成正比，由此可提供一个与之相关的可量化的潮湿状态信息，同时还可防止单面潮湿产生信号干扰。

2.如权利要求1所述的薄膜传感器，其特征在于，所述第一感应面、塑料薄膜基材及第二感应面的大小形状一致并在厚度方向上重叠排列，用于

防止被液体浸润时于所述第一感应面与第二感应面之间产生电解电容干扰；及

抑制人体靠近或接触时于所述第一感应面与所述第二感应面之间产生电容耦合干扰；及

减小传感器的整体尺寸，相对于感应面在宽度方向上并列设置方式减小超过一半；及

方便剪裁，任何形状的剪裁均不会破坏所述第一感应面、塑料薄膜基材及第二感应面在大小形状上的一致性及重叠排列关系。

3.如权利要求1所述的薄膜传感器，其特征在于，所述双面导电感应膜包括双面金属镀膜，所述第一导电层包括第一金属镀层，所述第二导电层包括第二金属镀层，所述金属镀层的厚度在10纳米至200纳米之间；及

所述塑料薄膜基材包括聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜，所述塑料薄膜基材的厚度在1微米至200微米之间。

4.如权利要求1所述的薄膜传感器，其特征在于，其信号输出范围或量程与所述双面导电感应膜的有效总面积相关而与其形状无关，用于为所述薄膜传感器提供一个抗损伤能力，即使局部发生破损也能正常工作；及

所述双面导电感应膜还构成一个平行板电容，所述平行板电容的大小与所述双面导电感应膜的面积成正比，与所述塑料薄膜基材的厚度成反比，与所述双面导电感应膜的形状无关，通过对所述平行板电容的检测可获知所述双面导电感应膜的总有效面积并确定所述薄膜传感器的信号输出范围或量程。

5.如权利要求1所述的薄膜传感器，其特征在于，所述双面导电感应膜以窄幅卷材的形式出现，其宽度不大于3厘米，长度不小于300米，并收卷于圆形筒芯上或载带卷盘上。

6.一种智能纸尿裤，其特征在于，包括如权利要求1所述双电层电容式薄膜传感器及一次性吸收用品，所述一次性吸收用品包括面层、吸收层及底膜，所述薄膜传感器设置在所述面层与底膜之间，其中所述薄膜传感器的第一感应面朝向所述面层，所述薄膜传感器的第二感应面朝向所述底膜，通过所述第一感应面与第二感应面之间的双电层电容检测可实现所述一次性吸收用品的潮湿状态检测。

7.如权利要求6所述的智能纸尿裤，其特征在于，所述面层包括疏松透气的无纺布，可通过第一检测电极扎穿所述无纺布并与所述第一感应面接触实现第一感应面的信号输出；及

在所述第二感应面与所述底膜之间包括一缝隙，可从该缝隙插入第二检测电极与所述第二感应面接触实现第二感应面的信号输出；及

所述薄膜传感器包括长条形结构，宽度在1至100毫米之间，长度与所述一次性吸收用品一致，具有轴对称性及中心对称性，将其头尾翻转或上下翻转使用对性能无影响，可为所述智能纸尿裤生产提供便利。

8.一种潮湿状态监测装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的智能纸尿裤及一检测装置，所述检测装置包括第一检测电极及第二检测电极，并分别与所述第一感应面及第二感应面电连接，所述检测装置通过所述薄膜传感器实现所述智能纸尿裤的潮湿状态监测功能。

9.如权利要求8所述的潮湿状态监测装置，其特征在于，包括无线发射装置，用于将检测到的潮湿状态信息以无线方式向外发送；及

包括无线接收装置，用于接收所述潮湿状态信息，并实现无线状态监测及状态显示功能。

10.一种如权利要求3所述的双电层电容式薄膜传感器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜中的任一种塑料薄膜为基材，所述基材以宽幅卷材的形式出现，其宽度不少于0.3米，长度不少于300米；

采用铝、铜、金、银、锌或铬中的任一种金属为待蒸镀金属材料；

通过真空蒸镀技术在所述基材的其中一面蒸镀上所述金属材料作为所述第一金属镀层，由此生成单面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅单面金属镀膜卷材；

通过真空蒸镀技术在所述单面金属镀膜未镀膜的一面蒸镀上所述金属材料作为所述第二金属镀层，由此生成双面金属镀膜，然后再收卷成为宽幅双面金属镀膜卷材；

对所述宽幅双面金属镀膜卷材进行分切及收卷，生成若干卷窄幅双面金属镀膜卷材，其宽度不大于3厘米，长度不少于300米；其中所述金属镀层的厚度在10至200纳米之间，所述基材的厚度在1至200微米之间，所述基材的两个表面均为所述金属材料完全覆盖，所述第一金属镀层、所述基材及所述第二金属镀层的大小形状一致并在厚度方向上重叠排列。

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