DK176644B1 - Sensorenhed - Google Patents

Description

DK 176644 B1

Sensorenhed

Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår en indretning som omfatter et adhæsiv og en strømkilde, til fastgørelse af et mikroelektronisk kredsløb til en overflade, 5 såsom menneskets hud. Opfindelsen angår desuden en enhed af indretningen og et mikroelektronisk kredsløb.

Baggrund I dag er mange typer elektronik midlertidigt fastgjort til forskellige overflader.

Især inden for lægelig forsorg fastgøres forskellige typer medicinske 10 indretninger, såsom prober og sensorer, til forskellige områder på huden for eksempelvis at påvise forskellige biomedicinske signaler eller udtage prøver fra en patient. Disse medicinske indretninger er ofte kun fastgjort i et begrænset tidsrum til en sygdom er diagnosticeret, eller en patients helbred er forbedret. Visse kroniske sygdomme kan imidlertid kræve periodisk 15 overvågning, for eksempel mens en patient sover, eller i visse tilfælde er konstant overvågning ønsket dag og nat. Den medicinske indretning som fastgøres til patientens hud, kan indrettes til påvisning af mange typer signaler; den kan for eksempel være en sensor til påvisning af ét eller flere signaler, såsom elektromyografiske signaler (EMG-signaler), 20 elektrokardiografiske signaler (ECG-signaler) og elektroencefalografiske signaler (EEG-signaler).

sådanne medicinske indretninger kan opdeles i mindst tre generelle elementer: et mikroelektronisk element til måling af en ønsket værdi, såsom eksempelvis et biologisk signal; et adhæsiv til fastgørelse af det 25 mikroelektroniske element til en overflade og en strømkilde til at forsyne i det mindste en del af det mikroelektroniske kredsløb med effekt.

De forskellige elementer har forskellige levetider, men eftersom elementerne typisk samles i én uadskillelig enhed, kasseres de alle efter brug. Ved at DK 176644 B1 2 betragte elementerne hver for sig er det imidlertid indlysende at de har forskellige levetider. Det adhæsive element kan således typisk kun anvendes én gang. Strømkilden kan i visse tilfælde genanvendes nogle få gange afhængigt af anvendelsen og batteriets størrelse. Det mikroelektroniske 5 element kan imidlertid genanvendes mange gange, hvilket gør den en dyr bestanddel at kassere efter anvendelse blot én gang.

For at forbedre den medicinske indretnings omkostningsrentabilitet er der således behov for at genanvende de(t) element(er) som stadig virker efter anvendelse.

10 US 2002/0180605 beskriver en fremgangsmåde til overvågning af en fysiologisk egenskab. Den beskrevne fremgangsmåde kan indbefatte efterfølgende trin til fjernelse af adhæsive puder fra et sensormodul og opvarmning af sensormodulet i en autoklave med henblik på sterilisering efter at data er blevet overført fra sensormodulet til modtagermodulet.

15 Kort beskrivelse I ét aspekt beskriver det hidtil ukendte og unikke træk ifølge den foreliggende opfindelse en indretning der omfatter i det mindste et adhæsivt element og et strømkildeelement, hvilken indretning er indrettet til at fastgøre et elektronisk kredsløb til en overflade og at forsyne det elektroniske kredsløb med effekt, 20 hvor i det mindste én af indretningens elementer kan fastgøres aftageligt til det elektroniske kredsløb; strømkildeelementet kan forbindes elektrisk med det elektroniske kredsløb; og adhæsivet har i det mindste et første område til adhærering til overfladen.

25 En sådan indretning som beskrevet kan fastgøre det elektroniske kredsløb til en overflade, såsom fx et pattedyrs hud, og forsyne det med effekt til et bestemt formål. Nar det bestemte formål er opfyldt, fjernes indretningen og det elektroniske kredsløb fra overfladen, og indretningen adskilles fra kredsløbet og kasseres. De elementer der udgør indretningen, som er relativt 30 billige sammenlignet med det elektroniske kredsløb, kasseres, mens det DK 176644 B1 3 elektroniske kredsløb kan genanvendes sammen med en ny indretning ifølge opfindelsen til fastgørelse af det elektroniske kredsløb til en overflade og forsyning af kredsløbet med effekt. Dette muliggør med fordel en betragtelig omkostningsreduktion, idet miljøet også skånes da flere komponenter 5 genanvendes end hidtil.

Udtrykkene "kan fastgøres aftageligt" og "kan forbindes aftageligt" betyder at indretningen og det elektroniske kredsløb kan fastgøres midlertidigt på en sådan måde at risikoen for utilsigtet adskillelse deraf er minimal. Indretningen 10 og det elektroniske kredsløb bør imidlertid fastgøres på en sådan måde at de om ønsket kan adskilles.

Udtrykket "kan forbindes elektrisk" betyder desuden at strømkildeelementet og det elektriske kredsløb er anbragt på en sådan måde at der kan sendes en 15 elektrisk strøm mellem dem. Dette kan eksempelvis gøres ved anvendelse af standardiserede elektriske kontakter der typisk er fremstillet af kobber eller alternativt er guld- eller sølvbelagt, eller den elektriske forbindelse kan tilvejebringes trådløst hvor strømkilden inducerer en strøm i det elektriske kredsløb.

20

Det elektroniske kredsløb er typisk et mikroelektronisk system der udgøres af et antal mikroelektroniske digitale komponenter og/eller analoge komponenter der er forbundet med hensigtsmæssig ledningsføring. Komponenterne er typisk anbragt på en printplade på hvilken de korrekte spor og baner er ætset, 25 elektropletteret eller på anden måde tilvejebragt på pladen. Digitale komponenter kan eksempelvis være mikroprocessorer, lagringselementer, såsom RAM-blokke, og analoge komponenter kan eksempelvis være modstande og kondensatorer på printpladen.

30 I én udførelsesform er strømkilden fastgjort til det adhæsive element, og det adhæsive element har et andet område til adhærering til det elektroniske kredsløb.

DK 176644 B1 4

Ved at fastgøre strømkildeelementet og det adhæsive element til hinanden tilvejebringes der kun én fysisk del, idet det undgås at brugeren skal holde styr på både strømkildeelementet og det adhæsive element og bruge tid på at påsætte begge. Således tilvejebringes en lille og diskret indretning som er 5 bekvem for brugeren. Desuden kan det elektroniske kredsløb adhæreres til det adhæsive element til forbedret håndtering da kun én enhed skal manipuleres når det elektroniske kredsløb skal påsættes på overfladen.

En første aftrækningskraft mellem det andet område og det elektroniske 10 kredsløb er med fordel mindre end en anden aftrækningskraft mellem strømkildeelementet og det adhæsive element. Dette tillader let separation af det mikroelektroniske kredsløb fra indretningen efter anvendelse.

For desuden at sikre at strømkildeelementet og det adhæsive element ikke 15 adskilles fra hinanden, kan strømkildeelementet i det mindste delvist være indeholdt i det adhæsive element.

Med "indeholdt" menes at strømkilden kan være fuldstændigt eller delvist indlejret i adhæsivet. Når strømkilden er fuldstændigt indlejret, eksponeres 20 kun elektriske kontakter gennem adhæsivet, eller tynde fleksible elektriske ledninger er indlejret i adhæsivet, som strækker sig fra strømkilden til en ydre overflade af adhæsivet hvor det kan bringes i kontakt med det elektroniske kredsløb. Inden for betydningen af udtrykket indeholdt kan strømkilden desuden være delvist indlejret i adhæsivet hvorved en større del eksponeres 25 gennem adhæsivet. Dette resulterer i en stor kontaktoverflade mellem det elektroniske kredsløb og strømkilden, idet det elektroniske kredsløb samtidig er fastgjort sikkert til adhæsivet.

For at beskytte de forskellige dele af det elektroniske kredsløb vil det typisk 30 være indkapslet, for eksempel ved at overtrække det med silicone eller varm-smelte-polymerer. Indkapslingen kan eksempelvis være dannet som et hus der indeholder i det mindste en del af det elektroniske kredsløb. I én udførelsesform kan huset være dannet af en proksima! husdel og en distal husdel. Indretningen er indrettet til at kunne fastgøres aftageligt til huset.

DK 176644 B1 5

Der kendes et antal indkapslingsteknikker som indbefatter overtræk, tokomponent-polymer, varm-smelte-polymerindkapsling, keramisk indkapsling og glasindkapslinger. Andre fremgangsmåder til indkapsling af elektriske 5 komponenter er kendt inden for teknikken.

Det mikroelektroniske system eller komponenter deraf er hensigtsmæssigt indkapslet i en polymerfilm, en polymerfoiie eller et polymerovertræk, eller det mikroelektroniske system eller komponenter deraf støbes ind i et polymermateriale eller indkapsles i et glasmateriale eller et keramisk 10 materiale.

Indkapsling i silicone, såsom PDMS, fortrækkes særligt når de mikroelektroniske komponenter skal anbringes i et hul eller en fordybning i det adhæsive legeme, og hvor det er ønskeligt at muliggøre let fjernelse eller udskiftning af de(n) indkapslede mikroelektroniske komponent(er), da 15 siliconeoverfladen iet frigøres fra det adhæsive legemes adhæsiv. Andre materialer som er lette at frigøre fra adhæsivet, kan også anvendes til indkapslingen.

For at det adhæsive element skal kunne frigøres let fra huset efter 20 anvendelse, er huset med fordel fremstillet af et materiale, eller overtrukket med et materiale, som tillader at huset frigøres let. Et sådant materiale kan for eksempel være silicone, som ofte anvendes til slipforinger i forskellige adhæsive anvendelser.

25 I endnu en anden udførelsesform er strømkildeelementet, hvoraf der er mindst ét, indrettet til at blive modtaget i en fordybning i den distale husdel.

Der tilvejebringes i det mindste én elektrisk kontakt i det distale hus hvorved der tilvejebringes elektrisk forbindelse mellem strømkildeelementet og det elektriske kredsløb.

30

Ved at tilvejebringe en fordybning som beskrevet ovenfor beskyttes strømkildeelementet mod at blive forskudt og derved miste elektrisk kontakt DK 176644 B1 6 med kredsløbet. Fordybningen danner også en flugtende samling når strømkilden anbringes deri, hvilket giver den en glat overflade som ikke så let vil blive fanget som ved en overflade hvor strømkilden rager frem.

5 Mange typer elektroniske kredsløb med mange forskellige anvendelser, og som forsynes med effekt og fastgøres til en overflade, kan anvendes med indretningen ifølge opfindelsen. Indretningen kan efter anvendelse kasseres, men det elektroniske kredsløb kan genanvendes. I én udførelsesform er indretningen således indrettet til at være aftageligt forbundet med elektronisk 10 kredsløb som er et sensorkredsløb, hvilket sensorkredsløb skal fastgøres til en legemsoverflade af et pattedyr, typisk huden.

Med udtrykket "sensor" eller "sensorering" menes at en parameter i det elektroniske kredsløbs omgivende miljø påvises ved hjælp af 15 sensorkredsløbet. Sådanne parametre kan blandt andre være eksempelvis temperatur, fugt, elektrisk signal, elektriske felter, lys, lyd, biologiske signaler og magnetfelter.

Opfindelsen angår således også en sensorenhed der er indrettet til at blive 20 fastgjort til legemsoverfladen på et pattedyr, hvilken sensorenhed omfatter: et sensorkredsløb som omfatter et antal elektriske komponenter; i det mindste ét strømkildeelement der forsyner i det mindste én af de elektriske komponenter med effekt; i det mindste ét adhæsiv element til fastgørelse af sensorenheden til legemsoverfladen på et pattedyr; og at i det mindste enten 25 strømkildeelementet eller det adhæsive element er aftageligt forbundet med sensorkredsløbet.

Sensorenheden tilvejebringer således de ovenfor beskrevne fordele når forskellige elementer er engangsdele, såsom den indretning der omfatter 30 strømkilden og det adhæsive element, og andre genanvendes, såsom det elektroniske kredsløb.

I én udførelsesform af sensorenheden er sensorkredsløbet i det mindste delvist indeholdt i et hus hvor huset er dannet af en proksimal husdel og en DK 176644 B1 7 distal husdel. Der kan med fordel tilvejebringes en sensorenhed hvor en første aftrækningskraft mellem adhæsivet og huset er mindre end en anden aftrækningskraft mellem adhæsivet og batteriet. Dette tillader let adskilning af sensorkredsløbet fra adhæsiv- og strømkildeelementerne.

5

Sensorenheden vil typisk omfatte i det mindste én transducer der er fastgjort til en proksimal overflade afen proksimal del. Sammen med en distal del udgør den proksimale del et hus som beskrevet tidligere til beskyttelse af i det mindste en del af sensorkredsløbet. Denne transducer vil omdanne forskellige 10 fysiologiske signaler til elektriske signaler. Sådanne transducere kan for eksempel være potentiometriske, kaliometriske, kondukmetriske, kemomekaniske eller optiske.

For at forhindre at strømkilden ved et uheld bevæger sig uden for elektrisk 15 kontakt med sensorkredsløbet, kan der dannes en fordybning i den distale husdel, hvilken fordybning er indrettet til at modtage strømkilden, hvoraf der er mindst én, og der tilvejebringes i det mindste én elektrisk kontakt i det distale hus som tilvejebringer en elektrisk forbindelse mellem strømkilden, hvoraf der er mindst én, og de elektriske komponenter. Fordybningen 20 beskytter således strømkilden mod ydre bevægelse, for eksempel når adhæsivet bevæger sig som følge af bevægelse af den overflade hvortil sensorenheden er fastgjort. Ved at beskytte strømkilden fra bevægelse udenfor beskyttes den elektriske forbindelse mellem strømkilden og det mikroelektroniske kredsløb også mod frakobling.

25 I et andet aspekt angår den foreliggende opfindelse anvendelsen af en indretning der omfatter et adhæsivt element og et strømkildeelement, og hvor indretningen anvendes til fastgørelse af et elektronisk kredsløb til en overflade og til at forsyne det elektroniske kredsløb med effekt, hvor det elektroniske kredsløb kan forbindes aftageligt til det adhæsive element og 30 strømkildeelementet.

Mange sensorer er forbundet med overvågningssystemer med ledninger.

Ulempen ved et sådant system er at patienten ikke har frihed til at bevæge sig DK 176644 B1 8 eftersom ledningerne er fastgjort til sensorerne på kroppen og forbundet med et overvågningssystem. Nar patienten ønsker at bevæge sig, skal han være forsigtig ikke at frigøre nogen af de ledninger der er fastgjort til sensorerne, og han skal desuden tage overvågningssystemet med sig.

5 Derfor foretrækkes en isoleret strømkilde, såsom et batteri, hvor ekstern ledningsføring ikke er nødvendig. Sådanne isolerede strømkildeelementer der fortrinsvis anvendes med den foreliggende opfindelse, er velkendte inden for teknikken.

10 Generelt kan batterier inddeles i primære batterier, som er til engangsanvendelse, og sekundære batterier, der kan genoplades.

Primære batterier fremstilles i forskellige typer baseret på forskellige kombinationer af anode-, katode- og elektrolytmaterialer. Almindelig kemi til primære batterier indbefatter zink-carbon, zink-chlorid, alkalisk mangandioxid, 15 sølv-oxid, zink/luft og lithium i disse kombinationer: lithium/svovl-dioxid (Li-S02), lithium/thionyl-chlorid (Li-SoCL2), lithium/mangan-dioxid (Li-Mn02), lithium/carbon-monofluorid (Li-(CF)n), lithium/kobber-oxid (Li-CuO) og lithium/iod (Li-I2).

Sekundære batterier er genopladelige og er typisk baseret på nikkel-cadmium 20 (NiCd), nikkel-metal-hydrid (NiMH) eller lithium-ion-teknologi. Sekundære batterier har typisk mere aktiv kemi der behøver særlig håndtering og bortskaffelse.

Der findes mange batteristørrelser og cellekabinetter, herunder standardiserede cylindriske celler, multicellebatterier, møntceiler, poseceller 25 og tynd-film-batterier.

Standardiserede cylindriske celler og multicellebatterier er kendt fra almindelige husholdningsapparater, fx lommelygter og fjernbetjeninger.

Denne gruppe indbefatter de velkendte størrelser AA, D, C rektangulær 9V.

DK 176644 B1 9 Mønt- eller knapceller er typisk små, runde og et par millimeter høje. Denne gruppe findes ofte i ure, høreapparater og hukommelses-backup. Eftersom disse systemer er baseret på faststof-katoder, anses de for meget sikre.

Duracell, Panasonic, Sony og Energizer er nogle af de dominerende 5 producenter af standardiserede batterier og møntcellebatterier.

Anvendelse af poseforinger sammen med lithiumpolymerceller med faste elektrolytter kan alternativt tilvejebringe en anden type batterier. Dette tilvejebringer en billig, bøjelig konstruktion. Batterierne er kendetegnet ved en høj energidensitet ud over at være genopladelige. Den faste elektrolyt tillader 10 mere sikker, lækagesikre celler. Foliekonstruktionen tillader meget tynde celledesigns og letvægtscelledesigns.

Bullith Batteries producerer fleksible batterier baseret på denne teknologi.

Endnu en anden type batterier er tynd-film-batterier, som er baseret på print af fastfase-lithiumpolymerkemi på flere forskellige substrater. De kan printes 15 direkte på plastmateriale, tynde metalfolier eller papir, hvilket resulterer i ultratynde og fleksible strømkilder. Batterierne kan fremstilles i en hvilken som helst form eller størrelse men er generelt begrænsede i energilagring og strømkapacitet. Batterierne er meget sikre eftersom de ikke indeholder kaustiske kemikalier, ikke kan overophedes, eksplodere eller forårsage 20 elektrisk shock.

Det israelske selskab Powerpaper sælger produkter der er baseret på tynd-film-teknologier. Andre selskaber der producerer denne type batterier, er Oak Ridge Micro Energy Inc. og Infinite Power Solutions.

I én udførelsesform er det adhæsive element formet som et tredimensionalt 25 adhæsivt legeme, dvs. det adhæsive element har en betragtelig tykkelse, typisk flere gange tykkere end det bagbeklædningslag hvorpå den påsættes.

DK 176644 B1 10

Det trykfølsomme adhæsiv der udgør det tredimensionale adhæsive legeme, er hensigtsmæssigt et støbbart termoplastisk eller kemisk hærdende trykfølsomt adhæsiv med en fleksibilitet der muliggør at den adhæsive indretning retter sig ind efter legemsdeles krumning, idet dens adhæsive 5 egenskaber bevares selv under bevægelse.

Trykfølsomme adhæsiver der udgør det adhæsive legeme, er hensigtsmæssigt et adhæsiv baseret på polymerer som er valgt blandt blok-copolymerer, såsom styren-blok-copolymerer, og hydrogenerede styren-blok-copolymerer, amorfe poly-alpha-olefiner (APAO), polyacryler, polyvinylethere, 10 polyurethaner, polyeihylenvinylacetat og silicone eller fra gruppen af hydrogel-trykfølsomme adhæsiver.

Trykfølsomme adhæsiver der er baseret på disse polymerer, er kendt, og fagmanden ved hvordan man fremstiller adhæsiver baseret pi disse polymerer.

15 Blok-copolymererne, såsom styren-blok-copolymerer, og hydrogenerede styren-blok-copolymerer, kan hensigtsmæssigt vælges blandt styren/ethylen-butylen/styren (SEBS), styren/isopren/styren (SIS) og styren/ethylen-propylen/styren (SEPS).

Adhæsivet kan også være baseret på PDMS (polydimethylsiloxan) og kan 20 hensigtsmæssigt være en PDMS-gel.

Hydrogel-adhæsiver kan også være baseret på eller omfatte amfifile polymerer, polyvinylpyrrolidon, polyvinyl-alkohol, polyethylenoxid, gelatiner, naturlige gummiarter og cellulosederivater eller hvilke som helst kombinationer deraf.

25 Det trykfølsomme adhæsiv kan formuleres i overensstemmelse med principperne og på basis af de polymerer der er anført og beskrevet i håndbogen af Donatas Satas: Handbook of pressure sensitive adhesive technology, tredje udgave.

DK 176644 B1 11 I én bestemt udførelsesform ifølge opfindelsen omfatter det trykfølsomme adhæsiv der udgør det adhæsive legeme, hydrokolloider. Det trykfølsomme adhæsiv der omfatter hydrokolloiderne, kan være af en hvilken som helst af de ovennævnte typer trykfølsomt adhæsiv eller et hvilket som helst andet 5 trykfølsomt adhæsiv der er kendt inden for teknikken.

US-patent nr. 3339549 beskriver således en blanding afen gummiagtig elastomer, såsom polyisobutylen, og én eller flere vandopløselige eller vandkvældbare hydrokolloider, såsom en pulverformig blanding af pectin, gelatine og carboxymethylcellulose. Adhæsivmassen har en vanduopløselig 10 film påført på den ene overflade. Et præparat af denne type er kommercielt tilgængeligt fra E.R. Squibb & Sons Inc. under varmemærket "Stomahesive" og anvendes som en hudbarriere omkring stomaer for at forebygge hudnedbrydning ved hjælp af de korrosive væsker der udledes af stomaen.

I adhæsive præparater af denne type er polyisobutylenet ansvarligt for 15 tilvejebringelse af de adhæsive egenskaber, og de dispergerede hydrocolloidpulvere absorberer væske og gør det adhæsive middel i stand til også at adhærere til fugtig hud (våd klæbeevne).

I et antal udførelsesformer er styren-copolymerer blevet inkorporeret, hvilket 20 beskrives i et antal patentreferencer.

I US-patent nr. 4367732 beskriver Poulsen et al. en stomi-hudbarriere bestående af et vandopløseligt hydrokolloid der er dispergeret i en kontinuerlig fase bestående af en styren-copolymer, et carbonhydrid-klistermiddel og et 25 plastificeringsmiddel, en antioxidant og et olieagtigt fyldstof.

US-patent nr. 5492943 beskriver et trykfølsomt adhæsivpræparat der indbefatter en blanding af to viskoelastiske adhæsive elastomerer, specifikt polyisobutylen med høj molekylvægt og en styren-blok-copolymer som 30 sammen med et plastificeringsmiddel (fortrinsvis petrolatum) og et egnet klistermiddel og en egnet antioxidant danner en kontinuerlig fase hvori hydrokolloider, såsom natrium-carboxymethylcellulose og pectin, dispergeres.

DK 176644 B1 12 I US-patent 4867748 beskriver Samuelsen geometrier af forseglingspuder af hydrokolloid-adhæsiver kombineret med bagbeklædningsfilm og bearbejdningen deraf.

5

Trykfølsomme adhæsiver indeholdende hydrokolloider er en særligt egnet gruppe af adhæsiver som kendetegnes ved at have en partikulær fase af hydrokolloider dispergeret i den adhæsive fase. Et adhæsiv indeholdende hydrokolloider kan absorbere fugt fra huden uden okklusion af huden, idet det 10 bevarer sine adhæsive egenskaber over for huden. Desuden kan et adhæsivt legeme indeholdende hydrokolloider har en hvilken som helst tykkelse og stadig have sine ikke-okklusive egenskaber. Et hydrokolloid kan bearbejdes som en varm-smelte og støbes let til specifikke former.

Dette betyder at varme-smelte-egenskaben kombineret med den lette 15 støbning muliggør graduering af det adhæsive legemes tykkelse fra kanten af den adhæsive indretning der indeholder det mikroelektroniske system til de centrale dele, hvilket giver det en glat, ikke-pludseligt fremragende profil.

De kvældende hydrokolloidpartikler består fortrinsvis af én eller flere vandopløselige eller vandkvældbare hydrokolloidpolymerer eller -gummiarter.

20 Undertiden kan den hud hvorpå adhæsivet skal påsættes, være fugtig eller endda våd. Under disse omstændigheder kan de normale adhæsiver ikke give en tilstrækkeligt stærk og permanent binding af den adhæsive indretning. Specialiserede adhæsiver der er egnede under disse omstændigheder, er hydrogel-adhæsiver. Sådanne adhæsiver er baseret på hydrofile polymerer og 25 fyldstoffer der muliggør en ensartet optagelse af fugt på hele den overflade af adhæsivet som er i kontakt med huden. Der findes en bred vifte af præparater af sådanne hydrofile adhæsiver. Hydrofile polyacrylater med højt indhold af syregrupper som eventuelt er delvist neutraliseret, er et dominerende eksempel i denne gruppe adhæsiver. Disse adhæsiver kan være inhærente 30 adhæsive eller kan formuleres med klistermidler og fyldstoffer til de ønskede adhæsive egenskaber under tørre betingelser. Når adhæsivet bliver fugtigt, vil DK 176644 B1 13 klæbeevnen øges enormt afhængigt af formuleringen efterhånden som optaget afvand vil omdanne adhæsivet til en mere plastisk tilstand.

Alternative adhæsiver er baseret på polymerer, såsom polyvinyl-pyrrolidon, polyvinyl-alkohol, polyethylen-oxid og lignende. Amfifile polymerer eller 5 polymers som kan krydsbindes kemisk ved radikal polymerisering, kan tilsættes for at forbedre kohæsionen af adhæsivet og fyldstoffer, såsom polyethylenglycol, polypropylenglycol og glycerol, foretrækkes typisk.

Adhæsive præparater på basis af polydimethylsiloxan (PDMS) har været kendt siden 1970'erne. For nylig er en hidtil ukendt underklasse af PDMS-baserede 10 trykfølsomme adhæsiver blevet udviklet, nemlig bløde siliconeadhæsiver.

Bløde siliconeadhæsiver (SSA'er) er todelte adhæsiver uden opløsningsmiddel baseret på en krydsbundet, siliconeelastomer struktur. Krydsbindingen er et resultat afen additionsreaktion mellem en polydimethylsiloxan med vinylgrupper og hydrogen-funktionelle siloxaner. Hærdningsreaktionen 15 katalyseres af et platinkompleks og kan optræde ved stuetemperatur eller kan accelereres ved forhøjet temperatur (80°C til 145°C) uden dannelsen af biprodukter. Sådanne adhæsiver er kendetegnet ved at være bløde og ved at konformere til hudens omgivende overfladestruktur hvorved der opnås hurtig befugtning af huden. Fordi den viskose komponent er minimal, flyder 20 materialet ikke, og der sker kun en lille energispredning når der påføres deformationstryk. Resultatet er en omgående løsning som sker med lav afpilnings- eller forskydningskraft, hvilket i visse tilfælde kan være fordelagtigt.

25 Ovenstående trykfølsomme adhæsiv kan enten anvendes i en ikke- opskummet version eller i en opskummet version. Når der indføres gasbobler i trykfølsomme adhæsiver under fremstillingsprocessen, frembringes en letvægtscellestruktur. Et sådant trykfølsomt adhæsiv er mere fleksibelt end de ikke-opskummede versioner. (Se US-patent nr. 6326524 og US-30 patentansøgning nr. 2004065232).

Generelt har det adhæsive legeme ifølge den foreliggende opfindelse de ønskelige elastiske, adhæsive, fugtoverførende og/eller -absorberende DK 176644 B1 14 egenskaber samt en høj konformabilitet og fleksibilitet. Fleksibiliteten tilvejebringer et præparat der har evnen til at rette sig efter legemsdeles krumning, idet det bevarer sine adhæsive egenskaber selv under bevægelse.

Den høje initiale bindeevne ved stuetemperatur tilvejebringer let påføring af 5 den adhæsive indretning. Bagbeklædningslaget kan desuden fungere som dæklag hvor bagbeklædnings-/dæklaget er beregnet til at fungere som base hvori adhæsivet påføres, og ti! at beskytte adhæsivet mod det ydre miljø, fx mod adhæsion til linned, stof eller fugt.

10 Som dækmateriale foretrækkes det at anvende en film i form af en termoplastisk polymerfilm eller et vævet eller ikke-vævet lag. Dæklaget er fortrinsvis fremstillet af et elastisk materiale. Dæklaget er hensigtsmæssigt i stand til at overføre fugt og kan fx fremstilles ud fra polymerer, såsom polyolefintyper, fx polyethylen, polypropylen eller polybutylen, polyamid, 15 såsom nylon, polyurethan, polyvinylacetat, polyvinylchlorid, fluoreret polyvinyl-forbindelse, polyvinylidenchlorid, polyvinylalkohol, ethylenvinylacetat, celluloseacetat eller andre termoplastiske polysaccharider, polyether-blok-amider, såsom PEBAX, blok-copolymerer, såsom styren-isopren-styren-blok-copolymerer eller ethylen-acrylat-blok-copolymerer, 20 polyestere, såsom polyethylen-terephthalat (PET) eller derivater deraf og hvilke som helst laminater af sådanne polymerer. Dæklaget kan hensigtsmæssigt være et tyndt skumlag såsom fremstillet ud fra polyurethan, polyethylen eller polyvinylacetat.

Dæklaget på det adhæsive element kan desuden dekoreres med aftryk af 25 dekorative billeder eller tegn med det formål at øge forbrugerens evne til at finde produktet attraktivt.

Desuden kan der anbringes et elektromekanisk displaysystem på dæklaget. Et sådant displaysystem kan tillade brugeren at teste batteriets ladning enten før det drevne adhæsiv tilsættes til et mikroelektronisk system og under 30 anvendelse.

DK 176644 B1 15

Simple batteriindikatorer der er kendt inden for teknikken, kan således anvendes, For eksempel kan der anvendes en folie bestående af to kontaktelektroder og en ledende termochrom-trykfarve, typisk flydende krystaller eller leuko-farver.

5 Når der til eksempel anvendes et almindeligt møntbatteri, er én elektrode i kontakt med batteriets anode, og den anden elektrode er i kontakt med en katode i batteriet. Ved at trykke på kontaktindretningen oven på batteriet, sluttes batteritestkredsløbet, og termochrom-trykfarven vil lyse op og angive batteristatus.

10 Dæklaget eller filmen beskytter de integrerede/indlejrede mikroelektroniske komponenter samt det adhæsive legeme mod miljøet.

Før påføring på huden dækker en beskyttende slipforing den side af det trykfølsomme adhæsive legeme som skal i kontakt med huden, for at sikre at adhæsivets egenskaber bevares, og at adhæsivets overflade ikke blottes før 15 umiddelbart inden anvendelse. Slipforingen er hensigtsmæssigt en silikonebelagt eller fluoreret slipforing, såsom et silikonebelagt eller fluoreret fremstillet papir, polyethylen-, polypropylen- eller polyethylenterephthalatfilm. Slipforingen er hensigtsmæssigt en silikonebelagt polyethylenfilm, såsom polyethylen med mellemstor densitet fra selskabet Huhtamaki.

20 Figurer

Yderligere fordele ved den foreliggende opfindelse vil fremgå af nedenstående detaljerede beskrivelse hvor opfindelsen vil blive beskrevet med henvisning til de vedhæftede figurer. Figurerne og den detaljerede beskrivelse fungerer udelukkende som eksempel og bør ikke opfattes som en begrænsning af 25 opfindelsens omfang.

Fig. 1 viser en første udførelsesform af en sensorenhed ifølge opfindelsen set i en eksploderet perspektivisk gengivelse, DK 176644 B1 16

Fig. 2 viser den første udførelsesform af en sensorenhed i et tværsnit langs linjen II-II i fig. 1,

Fig. 3 viser den første udførelsesform af en sensorenhed set nedefra,

Fig. 4a og 4b viser en anden udførelsesform af en indretning ifølge opfindelsen 5 hvor fig. 4b viser en del af fig. 4a i en forstørret gengivelse,

Fig. 5 viser en tredje udførelsesform afen indretning ifølge opfindelsen set i en perspektivisk gengivelse, og

Fig. 6 viser en tredje udførelsesform af en indretning ifølge opfindelsen i et tværsnit langs linjen VI-VI i fig. 6.

io Detaljeret beskrivelse

Fig. 1, 2 og 3 viser en første udførelsesform 1 afen sensorenhed ifølge opfindelsen. Figur 1 viser sensorenheden i en eksploderet gengivelse. Figur 2 viser enheden set i snit langs linjen II-II i fig. 1 hvor sensorenheden er samlet. Fig. viser sensorenheden set fra hudsiden, også betegnet den 15 proksimale side, dvs. den side af enheden som skal fastgøres til huden.

Sensorenheden 1 består af en sensorindretning 2 og et huselement 3 som indeholder et mikroelektronisk kredsløb 4. Sensorindretningen 2 udgøres af et adhæsivt element 5 og et strømkildeelement i form af et møntcellebatteri 6.

Huseiementet 3 udgøres afen distal del 7 og en proksimal del 8. Der er 20 dannet en fordybning 9 i den distale del. Fordybningen har en omkreds som er lidt større end møntcellebatteriets omkreds, hvilket muliggør at møntcellebatteriet kan modtages i fordybningen.

I fordybningen er der tilvejebragt to elektriske kontakter 10a, 10b til elektrisk forbindelse af det mikroelektroniske kredsløb 4 og batteriet når batteriet er 25 anbragt i fordybningen.

DK 176644 B1 17

Det mikroelektroniske kredsløb udgøres af et antal komponenter der er anbragt på en printplade 11. Alle komponenter vil ikke blive beskrevet heri, da kredsløbet er velkendt inden for teknikken og som sådan ikke en del af selve opfindelsen, Generelt kan det nævnes at kredsløbet omfatter en antenne 12 5 der er dannet af et antal viklinger af ledende materiale printet på printpladen. Antennen transmitterer og modtager data fra en central enhed der er placeret inden for kommunikationsafstand. Den centrale enhed kan for eksempel være en PC som samler data fra sensorenheden. Dataene bearbejdes derefter i overensstemmelse med kendte processer og algoritmer.

10 Antennen 12 er forbundet med en mikroprocessor 13 som modtager signaler fra en første transducer 14 og en anden transducer 15. Den første og anden transducer strækker sig fra printpladen gennem den proksimale del og ender på den proksimale dels proksimale overflade. Når huset anbringes på huden, kommer den første og anden transducer således i kontakt med hudoverfladen.

15 For at reducere interferens mellem den første og anden transducer anbringes et barriereelement 16 pi den proksimale overflade af den proksimale del mellem de to transducere. Barriereelementet er dannet af et dielektrisk materiale og er en velkendt foranstaltning til at undgå såkaldt krydstale, der typisk forårsager uønsket interferens, mellem to elektroniske komponenter.

20 Nar batteriet anvendes, anbringes det i fordybningen, hvorved batteriet anbringes i kontakt med de elektriske kontakter 10a, 10b og derved forsyner det mikroelektroniske kredsløb med effekt. Det adhæsive element påsættes derefter på den distale side af husets distale del og batteriets distale side.

Dette fastholder batteriet i fordybningen og forbinder det adhæsive element, 25 strømkildeelementet og huselementet i en sensorenhed.

Som det fremgår, har det adhæsive element en omkreds der er større end omkredsen af huset hvorved der tilvejebringes en adhæsiv proksimal overflade 17 der kan påsættes på hudoverfladen på en person eller et andet pattedyr.

DK 176644 B1 18

Nar sensorenheden senere fjernes, adskilles det adhæsive element fra huselementet. Batteriet fjernes sammen med det adhæsive element da batteriets distale overflade er fastgjort adhæsivt til det adhæsive element. Det adhæsive element og batteriet kan derefter kasseres, og huselementet kan 5 renses og opbevares til senere anvendelse.

Det adhæsive element er dækket af et dæklag 18 for at beskytte det adhæsive element mod at adhærere til uønskede overflader, såsom indersiden af bårne beklædningsdele. Dæklaget 18 fungerer desuden som bagbeklædningslag hvorpå det adhæsive materiale 19 anbringes under 10 fremstilling.

I én udførelsesform der er illustreret med henvisning til fig. 1-3, er det adhæsive materiale 19 et trykfølsomt adhæsiv (PSA) der består af en varm-smelte-bearbejdelig styren-blok-copolymer med hydrokolloider, batteriet er et møntcellebatteri i metalbeklædning, og huset er overtrukket med et lag af 15 PolyDiMethylSiloxane.

I eksempel 1 nedenfor blev afpilningskræfterne mellem PSA og overfladen, batteriet og huset bestemt.

Eksempel 1: PSA er en varm-smelte-bearbejdelig styren-blok-copolymer med 20 hydrokolloider som termoformes til den ønskede form. Det PSA der er betegnet A, har følgende sammensætning: 25% Kraton D1107 (Kraton Polymers), 35% Arkon P90 (en hydrogeneret polycyclopentadien fra Arkawa Ltd.) 8% DiOctylAdipate og 32% natrium-carboxymethylcellulose.

For at illustrere aftrækningskraften mellem de forskellige dele er 25 aftrækningskraften blevet bestemt ved anvendelse af FINAT; FTM2, 25mm testprøvebredde, 90 grader afpilningsvinkel, testhastighed på 300 mm/min og en hviletid på 30 minutter.

DK 176644 B1 19

Med hensyn til aftrækningskraft fra huden blev følgende testfremgangsmide anvendt: 25 mm brede strimler af adhæsiv blev skåret fra plader af PSA-præparat A. En strimmel adhæsiv tape (TESA 4124) blev fastgjort for at forhindre strækning 5 af prøverne. Prøverne blev tapet til en klemme. Den frivilliges hud blev forberedt ved at vaske undersiden af underarmen med fortyndet sæbe og lade den tørre mindst 2 timer før PSA blev fastgjort. Prøvens adhæsive side blev anbragt på den forberedte hud. Adhæsivets hviletid var 30 minutter. Klemmen blev fastgjort til krogen på testindretningen, en Instron Tensile tester 10 Model 5564. Underarmen blev anbragt på en bevægelig understøtning på testindretningen, idet der blev draget omsorg for at holde prøvens ende direkte under klemmen for at bevare en 90 graders afpilningsvinkel.

Underarmen blev holdt stille mens trækstyrke-testeren blev aktiveret med henblik på at trække adhæsivet op ved en hastighed på 300 mm/min.

15 Afpilningsværdien af delen med stabil tilstand i den resulterende graf blev registreret, og det blev bekræftet at der ikke var nogen remanens tilbage på underarmens hud.

Batteriet var et CR2330-Mangan Dioxid Lithium-møntcellebatteri med metalbeklædning fra Panasonic, og det mikroelektroniske hus var overtrukket 20 med et lag af PolyDiMethylSiloxane (PDMS); MED-1137 fra IMuSil Technology.

Afpilningskræfterne er blevet bestemt mellem adhæsivet og de følgende dele med følgende resultater og med tre gentagelser af testen, idet s angiver standardafvigelse.

Aftrækningskraft mellem A og PDMS-overtrukket hus 0,lN/25 mm 25 Aftrækningskraft mellem A og stål 22,5N/25 mm (s = 2,3)

Aftrækningskraft mellem A og menneskehud 2,5N/25 mm (s = 0,25)

Endvidere kan der anvendes forskellige typer materialer til forskellige dele af indretningen og det mikroelektroniske kredsløb og/eller huset hvorved der kan tilvejebringes forskellige afpilningskræfter. Det vil således være muligt at opnå DK 176644 B1 20 afpilningskræfter mellem PSA og huden i det generelle interval på 1-5N/25 mm, afpilningskræfter mellem PSA og huset generelt under 1N/25 mm og afpilnignskræfterne mellem PSA og batteriets metalbeklædning generelt over 20N/25 mm.

5 Det er således indlysende at når sensorenheden 1 er blevet påført på en brugers hud, kan den let pilles af efter anvendelse ved at trække i det adhæsive element med en kraft der er større end aftrækningskraften mellem PSA og huden. Det adhæsive element 5 kan derefter let separeres fra huselementet 3 der indeholder det mikroelektroniske kredsløb 4. Da 10 aftrækningskraften mellem det adhæsive element og batteriet 6 er meget større end mellem det adhæsive element og huset, er det praktisk taget umuligt at adskille batteriet fra det adhæsive element, og batteriet vil således være fastgjort til adhæsivet, når adhæsivet adskilles fra huset.

Fig. 4a viser en anden udførelsesform 30 afen indretning ifølge opfindelsen.

15 Fig. 4b viser en del af fig. 4a i en forstørret gengivelse. Indretningen udgøres af et adhæsivt element 31 og en strømkilde i form af et møntcellebatteri 32 der er adhæreret til det adhæsive element.

Det adhæsive element dannes af et bagbeklædningslag 33. På den proksimale side af bagbeklædningslaget er der tilvejebragt et første adhæsivt lag 34, som 20 er dækket af en første slipforing 35. På den distale side af bagbeklædningslaget er der tilvejebragt et andet adhæsivt lag 36, hvortil batteriet er adhæreret. En anden slipforing 37 dækker resten af adhæsivets distale side, hvorpå batteriet ikke er fastgjort.

Nar indretningen påsættes på en overflade, såsom en persons hudoverflade, 25 fjernes den første slipforing 35. Dette eksponerede det første adhæsive lag, som kan adhæreres til hudoverfladen hvorved indretningen 30 fastgøres til hudoverfladen. Den anden slipforing fjernes derefter, hvorved det andet adhæsive lag eksponeres. Et hus der indeholder et mikroelektronisk system, fastgøres derefter til det adhæsive lag, mens en elektrisk kontakt på huset DK 176644 B1 21 samtidig bringes i elektrisk forbindelse med batteriet 32 (ikke vist på tegningen).

Selv om et hus som beskrevet ovenfor ikke har nogen overfladekontakt, såsom det hus der er beskrevet med henvisning til fig. 1, kan huset stadig 5 omfatte sensorteknologi. Sådanne sensorer kan ganske enkelt måle omgivelsestemperaturen, eller indretningen kan anbringes under næsen, og en sensor til måling af åndedrætsfrekvensen gennem næsen kan anbringes på indretningen. Alternativt kan sensoren anvende transducere med hudkontakt uden for indretningens omkreds mens den stadig er adhæreret dertil, 10 Fig. 5 viser en tredje udførelsesform 40 afen indretning ifølge opfindelsen, og fig. 6 viser et tværsnit af den tredje udførelsesform langs linjen VI-VI i fig. 5.

Her er strømkilden dannet som et tynd-film-batteri 41, som er en integreret del af bagbeklædningslaget 42.

På bagbeklædningslagets proksimale side påføres et første adhæsivt lag 43, 15 som er dækket af en første slipforing 44. Bagbeklædningslagets distale side er dækket af et andet adhæsivt lag 45, som er dækket af en anden slipforing 46.

Det andet adhæsive lag afbrydes i et område 47, hvilket tillader adgang til kontakterne 48a og 48b, som tilvejebringer elektrisk kontakt til tynd-film-batteriet.

20 Når den med henvisning til fig. 5 beskrevne indretning 40 anvendes, påsættes den på samme måde som den med henvisning til fig. 4 beskrevne indretning 30.

Det er indlysende at der kan anvendes forskellige typer adhæsiver på henholdsvis bagbeklædningslagets proksimale side og distale side. Mens den 25 proksimale side er fastgjort til hudoverfladen og således fortrinsvis bør være hudvenlig, bør adhæsivet på den distale side fortrinsvis være af en type som tilvejebringer optimal fastgørelse til et elektronisk kredsløb eller et hus som indeholder et sådant kredsløb, idet indretningen stadig kan adskilles der efter anvendelse.

DK 176644 B1 22

Selv om de ovenstående udførelsesformer beskriver aftageligt fastgørbare organer i form af adhæsiv fastgørelse til forbindelse af indretningen til det elektroniske kredsløb, kan der også anvendes andre typer organer der kan fastgøres aftageligt. Sådanne organer, som kan fastgøres aftageligt, kan for 5 eksempel være mekaniske, såsom en snap-lås-anordning mellem batteriet og fordybningen i huset hvor fordybningen dannes med fremragende ribber der kobles med batteriet. Alternativt kan der tilvejebringes yderligere koblingsorganer på indretningen til kobling med komplementære koblingsorganer på det elektroniske kredsløb eller det hus der indeholder det 10 elektroniske kredsløb, og disse koblingsorganer kan for eksempel være i form af bajonetkoblinger, kroge, friktionskoblinger eller gevindskårne koblinger.

DK 176644 B1 23

Referencenumre 1. første udføreisesform afen sensorenhed 2. sensorenhed 3. huselement 5 4. mikroelektronisk kredsløb 5. adhæsivt element 6. møntcel lebatteri 7. distal del 8. proksimal del 10 9. fordybning 10a/10b. elektriske kontakter 11. printplade 12. antenne 13. mikroprocessor 15 14. første transducer 15. anden transducer 16. barriereelement 17. adhæsiv proksimal overflade 18. dæklag 20 19. adhæsivt materiale 30. anden udførelsesform afen indretning 31. adhæsivt element 32. møntcellebatteri 33. bagbeklædningslag 25 34. første adhæsivt lag 35. første slipforing 36. andet adhæsivt lag 37. anden slipforing 40. tredje udførelsesform afen indretning 30 41. tynd-film-batteri 42. bagbeklædningslag 43. første adhæsivt lag 44. første slipforing DK 176644 B1 24 45. andet adhæsivt lag 46. anden slipforing 47. område 48a/48b. kontakter 5

Claims (13)

1. Indretning der omfatter i det mindste et adhæsivt element og et strømkildeelement, hvilken indretning er indrettet til at fastgøre et elektronisk kredsløb til en overflade og til at forsyne det elektroniske kredsløb med effekt, 5 hvor i det mindste én af indretningens elementer kan fastgøres aftageligt til det elektroniske kredsløb, strømkildeelementet kan forbindes elektrisk med det elektroniske kredsløb, og 10. det adhæsive element har i det mindste et første område til adhærering til overfladen.

2. Indretning ifølge krav 1 hvor strømkildeelementet er fastgjort til det adhæsive element, og det adhæsive element har et andet område til 15 adhærering til det elektroniske kredsløb.

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2 hvor en første aftrækningskraft mellem det andet område og det elektroniske kredsløb er mindre end en anden aftrækningskraft mellem strømkildeelementet og det adhæsive element. 20

4. Indretning ifølge krav 1, 2 eller 3 hvor strømkildeelementet er i det mindste delvist indeholdt i det adhæsive element.

5. Indretning ifølge krav 1, 2, 3 eller 4 hvor indretningen er indrettet til at 25 kunne forbindes aftageligt til et hus der indeholder det elektroniske kredsløb, og hvor huset er dannet af en proksimal husdel og en distal husdel.

6. Indretning ifølge krav 5, hvoraf dem mindst ene strømkilde er indrettet til at blive modtaget i en fordybning, fordybningen er dannet i den distale husdel, 30 og den mindst ene elektriske kontakt er tilvejebragt i det distale hus, hvorved der tilvejebringes elektrisk forbindelse mellem strømkilden og det elektriske kredsløb. DK 176644 B1 26

7. Indretning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor indretningen er indrettet til af kunne forbindes aftageligt med det elektroniske kredsløb som er et sensorkredsløb, hvilket sensorkredsløb skal fastgøres til et pattedyrs legemsoverflade. 5

8. Sensorenhed der er indrettet til at blive fastgjort til et pattedyrs legemsoverflade, hvilken sensorenhed omfatter et sensorkredsløb der omfatter et antal elektriske komponenter, mindst én strømkilde til forsyning af mindst én af de elektriske 10 komponenter med effekt, i det mindste ét adhæsiv til fastgørelse af sensorenheden på et pattedyrs legemsoverflade, og at i det mindste enten strømkilden eller adhæsivet er forbundet aftageligt med sensorkredsløbet. 15

9. Sensorenhed ifølge krav 8 hvor sensorkredsløbet er i det mindste delvist indeholdt i et hus, og hvor huset er dannet af en proksimal husdel og en distal husdel.

10. Sensorenhed ifølge krav 9 hvor en første aftrækningskraft mellem adhæsivet og huset er mindre end en anden aftrækningskraft mellem adhæsivet og batteriet.

11. Sensorenhed ifølge krav 9 eller 10 hvor den mindst ene transducer er 25 fastgjort til den proksimale dels proksimale overflade.

12. Sensorenhed ifølge krav 9, 10 eller 11 hvor der dannes en fordybning i den distale husdel, hvilken fordybning er indrettet til at modtage den mindst ene strømkilde, og 30 - der tilvejebringes i det mindste én elektrisk kontakt i det distale hus, hvorved der tilvejebringes elektrisk forbindelse mellem den mindst ene strømkilde og de elektriske komponenter. DK 176644 B1 27

13. Anvendelse af en indretning der omfatter et adhæsivt element og et strømkildeeiement, og hvor indretningen anvendes til fastgørelse af et elektronisk kredsløb til en overflade og til at forsyne det elektroniske kredsløb med effekt, hvor det elektroniske kredsløb kan forbindes aftageligt med det 5 adhæsive element og strømkildeelementet.