JP6469124B2 - 可撓性センサパッチ及びその使用方法 - Google Patents

Description

本開示は、広義には、蒸気センサ及びその使用方法に関する。

蒸気の存在、及びその空気中における濃度は、多様な活動分野で監視されている。例えば、光イオン化法、ガスクロマトグラフィー法、重力測定法、分光法（例えば、質量分光法、赤外線分光法、又は蛍光分光法）、及び吸収検出法を含む、蒸気（例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ））を検出する様々な方法が開発されてきた。

静電容量センサでは、環境中の分析質蒸気の存在のために、２つの導電性電極（典型的に平行又は交互嵌合される）の静電容量は、２つの電極の間にある材料の誘電率の変化にあわせて変動する。

従来の静電容量センサは典型的に、剛性のハウジング内にセンサが配置されている複雑な機械的装置である。しかしながら、そのような装置は製造するのが高価になることがあり、平坦でない及び／又は湾曲した表面に取り付ける必要がある用途には適さないことがある。

一態様において、本開示は、
外側表面及び内側表面並びに外周を有する可撓性基板と、
外側表面の少なくとも一部分上に配置された接着層と、
静電容量センサ素子を含むセンサであって、本静電容量センサ素子が、
第１導電性電極、
第２導電性電極、及び
第１導電性電極と第２導電性電極との間に配置された誘電性微多孔質材料を含む、センサと、
外周の少なくとも過半部分に沿って可撓性基板に固定された可撓性多孔質カバーと、
を備え、可撓性多孔質カバーと可撓性基板とは集合的に、センサの少なくとも過半部分を密閉する、可撓性センサパッチを提供する。

別の一態様において、本開示は、基材に近接する有機蒸気濃度をモニタリングする方法を提供し、本方法は、
本開示による可撓性センサパッチを準備する工程と、
接着層を基材に接着接合する工程と、
第１導電性電極と第２導電性電極との間に電圧差を確立する工程と、
センサの静電容量関連特性を取得する工程と、
を含む。

本開示によるセンサは、有利にも、使い捨てセンサとして使用するのに好適になるよう、安価に製作することができる。これらはその可撓性により、例えばパイプ及び動物の皮膚を含む、湾曲した及び／又は均一でない表面に取り付けるのに好適である。１つの用途において、可撓性センサパッチは、手術前の患者に貼り付けて、手術用ドレープを装着する前に、手術部位での滅菌処置による残留アルコールをモニターすることができる。このアルコール濃度が十分に低いことを確認することで、手術用ドレープが手術中に患者の皮膚にしっかり付着するよう確実にするのに役立ち得る。

本開示の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」並びに付属の「特許請求の範囲」を考慮することで、更に理解されるであろう。

本開示による代表的な可撓性センサパッチ１００の概略斜視図である。 線１Ｂ−１Ｂに沿って取った図１Ａに示される可撓性センサパッチ１００の概略断面図である。 代表的なセンサ２００の概略平面図である。 線２Ｂ−２Ｂに沿って取った代表的なセンサ２００の概略断面図である。 代表的な静電容量センサ素子３９０の概略斜視図である。 代表的な静電容量センサ素子４９０の概略斜視図である。 本開示による代表的な可撓性センサパッチ５００の概略斜視図である。 本開示による代表的な可撓性センサパッチ６００の概略斜視図である。

本明細書及び図中で繰り返し使用される参照符合は、本開示の同じ若しくは類似の機構又は要素を表わすものとする。当然のことながら、当業者であれば、本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる多数の他の修正及び実施形態を考案することができる。図面は、縮尺通りに描かれていない場合がある。

ここで図１Ａ及び１Ｂを参照して、代表的な可撓性センサパッチ１００は、外側表面及び内側表面１３２、１３４並びに外周１３８を有する可撓性基板１３０と、外側表面１３４の少なくとも一部分上に配置された接着層１２０と、センサ１１０と、外周１３８の少なくとも過半部分に沿って可撓性基板１３０に固定された可撓性多孔質カバー１５０と、を備える。接着層１２０は、任意の剥離層１９５の上に配置される。可撓性多孔質カバー１５０と可撓性基板１３０とは集合的に、センサ１１０を完全に密閉する。センサ１１０は、ワイヤ１６２、１６４を介して静電容量センサ素子１９０と直列に電気接続されている静電容量センサ素子１９０及び無線トランスポンダ１８０を含む。無線トランスポンダ１８０及び静電容量センサ素子１９０は、任意の誘電性センサ基板１４０の上に支持される。

図２Ａ及び２Ｂは、図１Ａ及び１Ｂに示す可撓性センサパッチ１００構成においてセンサ１１０の代わりに使用することができる代表的なセンサ２００を示す。ここで図２Ａ及び２Ｂを参照して、センサ２００は、可撓性基板１３０の上に直接形成された無線トランスポンダ２８０及び静電容量センサ素子２９０を含む。誘電性微多孔質材料２１３は、第１導電性電極２１２と第２導電性電極２１４との間に配置される。

無線トランスポンダ及びその製造方法は、例えば無線自動識別（ＲＦＩＤ）において、周知であり、市販入手源から広く入手可能である。有用なＲＦトランスポンダの代表的なものとしては、平面ループアンテナ及び巻線コイルが挙げられる。

有用な接着層は、例えば、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、ホットメルト接着剤、又は熱硬化性接着剤などの任意の接着性材料を含み得る。好ましくは、この接着剤は、感圧性接着剤を含み、感圧性接着剤から本質的になり、又は更には感圧性接着剤からなる。接着層がヒトの皮膚に接触し得る用途（例えば、手術前の部位でアルコール濃度をモニタリングする用途）においては、この接着層は、患者（例えば、ヒト又は動物）の皮膚に直接接触するのに好適なものでなければならない。任意のＰＳＡを使用することができるが、ただし、皮膚接触用途には、この接着剤は、「低アレルギー性」の感圧製接着剤として知られる種類のものである。一部の有用な接着剤の例としては、米国特許第ＲＥ ２４，９０６号（Ｕｌｒｉｃｈ）に記述されるアクリレートコポリマー、特にイソオクチルアクリレート：アクリルアミドの比が９７：３のコポリマーが挙げられる。また、米国特許第４，７３７，４１０号（Ｋａｎｔｎｅｒら）に記述されている、イソオクチルアクリレート：エチレンオキシドアクリレート：アクリル酸の比が７０：１５：１５のターポリマーも有用である。更に他の有用な接着剤は、米国特許第３，３８９，８２７号（Ａｂｅｒｅら）、同第４，１１２，２１３号（Ｗａｌｄｍａｎ）、同第４，３１０，５０９号（Ｂｅｒｇｌｕｎｄら）、同第４，３２３，５５７号（Ｒｏｓｓｏら）、同第５，６１４，３１０号（Ｄｅｌｇａｄｏら）、同第５，８４９，３２５号（Ｈｅｉｎｅｃｋｅら）、並びに、英国特許第１２８０６３１号（Ｓｅｙｍｏｕｒ）、及び欧州特許第３５３９９ Ｂ１号（Ｐｅｃｋ）及び同第５１９３５ Ｂ１号（Ｈｅｉｎｅｃｋｅ）に記述されている。

接着層は、可撓性基板に相対して接着層上に配置されている剥離ライナーに積層することにより、保護され得る。剥離ライナーは一般に裏材を含み、これは任意に、その上に低接着性（その接着層に対して）のコーティングを有する。代表的な剥離ライナーには、任意に低エネルギーコーティング（シリコーンのフルオロポリマー）を表面に有する、シリコーン加工紙及びポリマーフィルム（例えば、ポリエチレン及び／又はポリプロピレン）が挙げられる。有用な剥離ライナーの１つは、好ましくは、例えば米国特許第５，５３１，８５５号（Ｈｅｉｎｅｃｋｅら）に記述されるように、ポリビニルＮ−オクタデシルカルバメートの溶液と、シリコーン樹脂の配合物として、裏材上にコーティングされ得る。

可撓性多孔質カバーは第１に、可撓性かつ多孔質である。本明細書で使用されるとき、用語「可撓性」は、屈曲可能であることを意味し、好ましくは、破損又は損傷なしに繰り返し容易に屈曲可能であることを意味する。本明細書で使用されるとき、物質又は材料に関する用語「多孔質」は、有機蒸気が気体状態で通過し拡散できる十分な多孔率を有することを意味する。

多孔質は、１つ以上の穿孔により、及び／又は検体蒸気（例えばエタノール蒸気）に対する多孔質カバーの内在的多孔性により、達成することができる。任意の好適な材料を、この可撓性多孔質カバーに使用することができる。例としては、可撓性多孔質ポリマーフィルム（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から商品名「ＴＥＧＡＤＥＲＭ」として市販されている透明な半透過性で実質的に非粘着性の軟質ナイロン材料）、紙、及び可撓性多孔質布地が挙げられる。有用な布地には、織布又は編布、及び不織布（例えば、エアレイド、メルトブローン、ウェットレイド、スパンレース、及び／又はメルトスパン布地）が挙げられる。不織布の例としては、例えばポリエチレン及び／又はポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、及びこれらの組み合わせなどのポリオレフィン繊維が挙げられる。

可撓性基板は、可撓性であり、かつ、接着層を支持することができ、かつ、可撓性多孔質カバーに接着する任意の材料を含み得る。特定の実施形態において、可撓性基板は誘電性であるが、これは必須条件ではない。可撓性基板の好適な材料の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、設計されたプラスチック（例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエーテルケトン（ＰＥＫ））、及びこれらの組み合わせを含むポリマーフィルム、布地（例えば、織布、編布、又は不織布）、紙、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。好ましくは、可撓性基板は誘電性であるが、これは必須条件ではない。

再び図１を参照して、無線トランスポンダ１８０は静電容量センサ素子１９０と直列に電気接続しており、これによりセンサは、無線応答技法を使用して読み取ることができ、検体蒸気の吸着／吸収によりセンサ素子の静電容量が変化するのに応じて、信号も変化する。

この静電容量センサ素子は、第１導電性電極、第２導電性電極、及び第１導電性電極と第２導電性電極との間に配置された（一部の実施形態において、間に挟まれた）誘電性微多孔質材料を含む。

誘電性微多孔質材料は、誘電性かつ微多孔質である。これに関連して、用語「微多孔質の」及び「微多孔質」は、材料が有意な規模の、内部の相互接続された間隙体積を有し、平均孔径（例えば、吸着等温線手段によって特徴付けられる）は、約１００ナノメートル（ｎｍ）未満、典型的には約１０ｎｍ未満である。このような微多孔性により、有機分析物の分子（存在する場合）が、材料の内部細孔体積に浸透して内部孔の中に定着することが可能となる。内部の細孔中のかかる分析物の存在は、材料の誘電特性を変化させ得るものであり、これにより誘電率（又は他の任意の適当な電気的特性）の変化が認められ得る。

一部の実施形態では、微多孔質材料は、いわゆる固有微多孔質ポリマー（ＰＩＭ）を含む。ＰＩＭは、ポリマー鎖の非効率的な充填によるナノメートルスケールの孔を有するポリマー材料である。例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２００４、（２）、ｐｐ．２３０〜２３１（Ｂｕｄｄら）には、固い及び／又は歪んだモノマー構成単位間のジベンゾジオキサン結合を含有する、一連の内在的微多孔質の材料が報告されている。このポリマーのファミリーの代表的なメンバーとしては、スキーム１（下記）に従って表１に示される構成成分Ａ（例えば、Ａ１、Ａ２、又はＡ３）と構成成分Ｂ（例えば、Ｂ１、Ｂ２、又はＢ３）との縮合によって生成されるものが挙げられる。

更に他の好適な構成成分Ａ及びＢ、並びに結果として得られる内在的な微多孔質ポリマーは、当該技術分野において既知である。例えば、ＢｕｄｄらによるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００５、Ｖｏｌ．１５、ｐｐ．１９７７〜１９８６、ＭｃＫｅｏｗｎらによるＣｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ａ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ、２００５、Ｖｏｌ．１１、ｐｐ．２６１０〜２６２０、ＧｈａｎｅｍらによるＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２００８、ｖｏｌ．４１、ｐｐ．１６４０〜１６４６、ＧｈａｎｅｍらによるＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、２００８、ｖｏｌ．２０、ｐｐ．２７６６〜２７７１、Ｃａｒｔａらによる Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００８、ｖｏｌ．１０（１３）、ｐｐ．２６４１〜２６４３、ＰＣＴ国際特許公開出願第２００５／０１２３９７ Ａ２号（ＭｃＫｅｏｗｎら）、及び米国特許出願公開第２００６／０２４６２７３ Ａ１号（ＭｃＫｅｏｗｎら）に報告されているものがある。かかるポリマーは、例えば、Ａ１（５，５’，６，６’−テトラヒドロキシ−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビスインダン）などのビス−カテコールを、例えば、Ｂ１（テトラフルオロテレフタロニトリル）などのフッ素化アレーンと塩基性条件下で反応させる逐次重合によって合成することができる。得られるポリマーの主鎖の剛性及びねじ曲がった性質ゆえに、これらのポリマーは、固体状態で密に充填することができず、したがって、少なくとも１０パーセントの自由体積を有し、固有に微多孔性である。

ＰＩＭは、他の材料と混合することができる。例えば、ＰＩＭは、それ自体が吸収性誘電体材料ではない材料と混合することができる。分析物応答には寄与しないものの、このような材料は他の理由のために有用であり得る。例えば、このような材料は、優れた機械的特性などを有するＰＩＭ含有層の形成を可能とし得る。一実施形態では、ＰＩＭは、他の材料とともに一般的な溶媒に溶解して均質な溶液を形成し、これをキャスティングして、ＰＩＭ及び他のポリマーの両方を含む吸収性誘電体ブレンド層を形成することができる。ＰＩＭはまた、吸収性誘電体材料である材料（例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、超架橋ポリマーネットワークなど）とブレンドしてもよい。かかる材料は、ＰＩＭ材料を含む溶液中に懸濁される不溶性材料を含み得る。かかる溶液／懸濁液をコーティング及び乾燥させることによって、ＰＩＭ材料及び更なる吸収性誘電体材料の両方を含む複合吸収性誘電体層をもたらし得る。

ＰＩＭは、典型的には、例えばテトラヒドロフランなどの有機溶媒に可溶性であり、このため、溶液からフィルムとしてキャスティングすることができる（例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、又はバーコーティングによって）。しかし、これらのポリマーの溶液から形成されるフィルムの特徴（得られる厚さ、光学的透明度、及び／又は外観）は、フィルムのキャスティングに使用される溶媒又は溶媒系に応じて著しく異なり得る。

ＰＩＭを吸収性誘電体層を構成するように堆積する（例えば、コーティングする）か又は他の形で形成した後、材料を、例えばビス（ベンゾニトリル）二塩化パラジウム（ＩＩ）などの適当な架橋剤を使用して架橋することができる。このプロセスは、吸収性誘電体層を有機溶媒に対して不溶性とするか、かつ／又は、特定の用途において望まれる場合がある耐久性、耐摩耗性といった特定の物理的性質を向上させることができる。

ＰＩＭは、材料が大きく膨潤するか又は他の形で物理的特性の顕著な変化を示す程度に液体の水を吸収することがないよう、疎水性のものとすることができる。かかる疎水性は、水の存在に対する感度が比較的低い有機分析物センサ素子を提供するうえで有用である。しかしながら、材料は、特定の目的のためには比較的極性の部分を含んでもよい。

溶液コーティング法に加えて、誘電微多孔質材料は、任意の他の好適な方法によって、第１導電性電極若しくは第２導電性電極、又は任意の誘電性基板のいずれかに適用してもよい。

誘電性微多孔質材料は連続的なマトリックスを含むことができる。かかるマトリックスは、材料の固体部分が連続的に相互接続された構造体（例えば、コーティング、層など）として定義される（上記に述べたような多孔性の存在、又は下記に述べる任意の添加物の存在とは関係なく）。すなわち、連続的なマトリックスは、粒子の凝集（例えば、ゼオライト、活性炭、カーボンナノチューブなど）を含むアセンブリから区別可能である。例えば、溶液から堆積される層又はコーティングは、典型的に、連続的なマトリックスを構成する（コーティング自体がパターン化された形で塗布されるか、かつ／又は粒子状添加剤を含む場合であっても）。粉末の噴霧、分散液（例えばラテックス）のコーティング及び乾燥によって、又はゾルゲル混合物のコーティング及び乾燥によって堆積された粒子の集合は、連続的なネットワークを構成しない場合がある。しかしながら、かかるラテックス、ゾルゲルなどの層が、個々の粒子がもはや識別不可能であり、異なる粒子から得られた構造体の領域を識別することも不可能であるように固化され得る場合に、かかる層はひいては連続的マトリックスと見なされ得る。

好適な誘電性基板は、第１導電性電極を支持することができ、かつ任意に第２導電性材料及び誘電性微多孔質材料を支持することができる任意の材料を含み得る。誘電性基板は、材料の連続したスラブ、層、又は膜であってよい。存在する場合、これは第１導電性電極に十分に隣接して配置され、センサ素子に物理的強度及び一体性をもたらすことができる。誘電性基板は第１導電性電極に物理的に接触している必要はないが、物理的に接触しているほうが典型的に好ましい。センサ素子の動作を阻害しない限り、可撓性又は剛直性の、構造的一体性を有する任意の固体材料が用いられてよい。例えば、ガラス、セラミック、及び／又はプラスチックなどを含む、好適な誘電材料が誘電性基板に用いられてよい。一部の実施形態において、基板は、第１導電性電極が上に配置される平坦な主表面を有する。大量生産時には、ポリマー膜（ポリエステル又はポリイミドといった）が有利に用いられてよい。

第１及び第２導電性電極にわたって差動電圧が印加されるとき、センサ素子は可変キャパシタとして機能し、この電気容量は、誘電率検出材料の誘電定数の関数として変化する。誘電性微多孔質材料が検体蒸気（例えば、有機検体蒸気）に接触すると、この検体蒸気が誘電性微多孔質材料の孔に吸着及び／又は吸収され、誘電定数の変化が生じる。

第１導電性電極は、任意の好適な導電性材料、及び好ましくは熱伝導性材料を含んでよい。十分な全体的導電率がもたらされる限り、異なる材料（導電性及び／又は非導電性）の組み合わせを、異なる層又は混合物として使用することができる。第１導電性電極は、検出する検体蒸気に対して透過性である必要はないが、これは必須条件ではない。典型的に、第１導電性電極は、約１０^７オーム／平方未満のシート抵抗を有する。第１導電性電極を作製するために使用され得る材料の例としては、有機材料、無機材料、金属、合金、及び様々な混合物、並びにこれらの材料のいずれか、又は全てを含む複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、コーティング（例えば、熱蒸気コーティング、又はスパッタコーティング）された金属、若しくは酸化金属、又はこれらの組み合わせが使用され得る。好適な導電性材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、スズ、酸化インジウムスズ、金、銀、白金、パラジウム、銅、クロム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

第１導電性電極は、導電性である限り、任意の厚さであり得る。例えば、少なくとも４ナノメートル（ｎｍ）〜１０００ｎｍ、又は１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の厚さを有してよい。

一実施形態において、第１導電性電極は、第２導電性電極の対応するフィンガーと交互嵌合する細長いフィンガーを有するように作製される。ここで図３を参照して、静電容量センサ素子３９０（図１Ａに示す静電容量センサ素子１９０の１つの代表的な実施形態）は、誘電性基板３７０上に配置された、それぞれ交互嵌合するフィンガー３１３、３１５を有する、同一平面上の第１導電性電極及び第２導電性電極３１２、３１４を含む。誘電性微多孔質材料３１６は、第１導電性電極及び第２導電性電極３１２、３１４の上及びそれらの間に配置され（すなわち、少なくとも部分的にそれらの間に）、かつ第１導電性電極及び第２導電性電極３１２、３１４に接触している。ワイヤ１６２及び１６４は、それぞれの導電性接合パッド３３２、３３４を介して第１導電性電極及び第２導電性電極３１２、３１４に接続されている。

他の実施形態において、平行な電極構成が使用される。ここで図４を参照して、静電容量センサ素子４９０（静電容量センサ素子１９０の１つの代表的な実施形態）は、第１導電性電極４１２及び第２導電性電極４１４を含む。第１導電性電極４１２は、任意の誘電性基板４７０の上に配設される。誘電性微多孔質材料４１６は、第１導電性電極４１２と第２導電性電極４１４との間に配置され、これらに接触する。ワイヤ１６２及び１６４は、第１導電性電極４１２及び第２導電性電極４１４に接続される。

特定の実施形態において、任意の誘電性基板３７０、４７０は省略され、その代わりに誘電性可撓性基板が使用される。これらの実施形態において、第１導電性電極及び任意に第２導電性電極（例えば、図４に示す静電容量センサ素子４９０の場合）は、可撓性基板の上に直接配置される。

第２導電性電極は、導電性であり続け、かつ任意に少なくとも１種類の有機検体蒸気によって透過性があり続ける限り、追加構成成分を含んでもよい。センサ素子１１０の場合、第２導電性電極は、検出する検体蒸気によって透過性であることが非常に好ましい。図３に示すセンサ素子３１０の場合、第２導電性電極は、検体が誘電性微多孔質材料と相互作用するのを顕著に妨げるものではないため、検出する検体蒸気によって透過性又は非透過性であってよい。

第２導電性電極を作成するために使用され得る材料の例としては、有機材料、無機材料、金属、合金、並びにこれらの材料のいずれか又は全てを含む様々な混合物及び複合材料が挙げられる。特定の実施形態において、コーティング（例えば、熱蒸気コーティング又はスパッタコーティング）された金属、若しくは金属酸化物、又はこれらの組み合わせを使用して、有機蒸気によって透過性になるように第２導電性電極を形成することができる。適当な導電性材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、スズ、酸化インジウムスズ、金、銀、白金、パラジウム、銅、クロム、カーボンナノチューブ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。特定の実施形態において、第２導電性電極は、銀インクを印刷し、続いて、インクを乾燥させることによって形成される。蒸着された第２導電性電極に関する詳細は、米国特許出願公開第２０１３／０２２９１９４ Ａ１号（Ｐａｌａｚｚｏｔｔｏら）にも見出すことができる。十分な全体導電性及び透過性がもたらされる限り、異なる材料（導電性及び／又は非導電性）の組み合わせを、異なる層又は混合物として使用することができる。典型的には、第２導電性電極は、約１０^７オーム／平方未満のシート抵抗を有する。

第２導電性電極は、典型的に１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有するが、他の厚さが用いられてもよい。例えば、一部の実施形態では、第２導電性電極が、１ｎｍ〜３０００ｎｍ、又は更には４０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の厚さを有してよい。厚さがこれよりも大きいと透過性が望ましくない程度に低くなり得るのに対して、厚さがこれよりも小さいと導電性が不充分となるか、かつ／又は第２導電性部材との電気的接続が困難となり得る。第２導電性電極は透過性であるため、第１導電性電極は、典型的には、連続的な中断部のない層を含むが、必要に応じて開口部又は他の中断部を含んでよい。

微多孔質ポリマー及び銀インクコーティングされた第２導電性電極を含む静電容量関連の特性センサと、その製造方法に関する詳細は、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００４５６０１ Ａ１号（Ｇｒｙｓｋａら）に見出すことができ、この中では、第１導電性電極と第２導電性電極との横並び配列、及び平行平板電極構成の両方が検討されている。この実装では、検出層の物理的厚さは、望ましくは、１５０〜１２００ナノメートルの範囲、例えば、５００〜９００ナノメートルの範囲であるが、より薄い及びより厚い検出層が用いられてもよい。

上述の一般的なタイプの静電容量センサの無線応答のための装置及び技法は周知であり、米国特許第７，４５６，７４４ Ｂ２号（Ｂｅｎｔｏｎら）の第５列１行目〜第１４列３５行目及び対応する図に記述されている。簡潔に言えば、可撓性センサパッチ内のセンサと応答指令のやりとりをするのに、無線リーダーを使用する。センサ素子の静電容量を測定するのに使用されるエネルギーは、このリーダーから供給される。図１Ａ及び１Ｂ並びに図５及び６並びに上述の関連記述は受動的無線装置に関係するが、更に、第１導電性電極と第２導電性電極との間に電圧差を確立し、無線送信機に電力を供給する電源（例えば電池）を含めることにより、能動的無線装置を作製することも可能であることが考えられる。そのような一実施形態において、センサは、リモート受信機に測定値を（例えば、間欠的又は連続的に）送信することができる。

一部の実施形態において、可撓性センサパッチは、可撓性センサパッチの少なくとも境界まで延在する、静電容量センサ素子と電気的に導通する導電性導線を有する。この導電性導線は、電気コネクタアセンブリ及び／又はばねクリップを介してモニタリング装置と電気的に接続することができる。

ここで図５を参照して、可撓性センサパッチ５００は、可撓性多孔質カバー５５０、センサ５１０、及び可撓性基板５３０を含む。可撓性センサパッチ５００は、静電容量センサ素子４９０の第１導電性電極及び第２導電性電極それぞれと電気的に導通している第１導電性導線及び第２導電性導線５６２、５６４（例えば、ワイヤ又は導電性トレース）を含む（図４を参照）。静電容量センサ素子４９０は、任意の誘電性センサ基板５４０の上に支持される。第１導電性導線及び第２導電性導線５６２、５６４は、シーム５４５に沿って可撓性多孔質カバー５５０と可撓性基板５３０とに接触し、可撓性多孔質カバー５５０と可撓性基板５３０とは互いに接触している。第１導電性導線及び第２導電性導線５６２、５６４は、内側表面１３４及び外側表面１３２を備えた可撓性基板５３０の外周１３８を超えて、シーム５４５を通って外向きに延出している。本明細書で使用されるとき、用語「シーム」は、２つの構成要素が合わせて接合されているところの線を指す。可撓性多孔質カバー５５０は、可撓性基板１３０に固定され、センサ５１０を密閉している。接着層１２０は、可撓性基板５３０の上に配置される。任意の剥離層１９５は、接着層１２０の上に配置される。

図６に示す代替の実施形態において、可撓性センサパッチ６００は、可撓性多孔質カバー６５０、センサ６１０、及び可撓性基板６３０を含む。可撓性センサパッチ６００は、可撓性多孔質カバー６５０を通って延在する第１導電性経路及び第２導電性経路６７２、６７４を含み、導電性導線６６２、６６４（例えばワイヤ又は導電性トレース）を介して、静電容量センサ素子４９０（図４を参照）の第１導電性電極４１２及び第２導電性電極４１４と電気的に導通している。第１導電性電極４９０は、任意の誘電性基板６４０の上に配置される。可撓性多孔質カバー６５０は、可撓性基板６３０に固定され、センサ６１０を密閉している。接着層１２０は、可撓性基板６３０の上に配置される。任意の剥離層１９５は、接着層１２０の上に配置される。

本開示による可撓性センサパッチは、特に、下記の記述の見地から、当業者に周知の技法を用いて製造することができる。使用中、可撓性センサパッチは、検体蒸気濃度のモニタリングが望まれている場所で、基材に接着接合され、次に、モニタリングが行われる（例えば、電気接続を介して、又は、無線リーダー（例えばＲＦＩＤリーダー）によって）。

単純な設計と、一般的に低コストで組み立てられることから、本開示による可撓性センサパッチは、使い捨てセンサが望ましい用途での使用に好適である。例えば、患者から患者への病原体の伝染を避けるべき医療用途に好適である。

そのような１つの用途において、本開示による可撓性センサパッチは、局所麻酔組成物が塗布されている手術前の部位近くの患者の皮膚に、除去可能に接着することができる。そのような局所組成物はしばしば、例えばエタノールなどの、１つ以上の揮発性有機化合物を含む。接着性包帯又は手術用ドレープを適用するときに、これらの有機化合物がまだ存在していると、手術処置中に患者の皮膚に確実に接着できないことがある。

他の用途において、可撓性センサパッチは、パイプ（例えば、パイプの外側表面及び／又は内側表面）、機械、換気ダクトの内側表面、及び衣類などの不規則又は湾曲した物体に、有利に接着させることができる。

本開示の特定の実施形態
第１実施形態において、本開示は、
外側表面及び内側表面並びに外周を有する可撓性基板と、
外側表面の少なくとも一部分上に配置された接着層と、
静電容量センサ素子を含むセンサであって、本静電容量センサ素子が、
第１導電性電極、
第２導電性電極、及び
第１導電性電極と第２導電性電極との間に配置された誘電性微多孔質材料を含む、センサと、
外周の少なくとも過半部分に沿って可撓性基板に固定された可撓性多孔質カバーと、
を備え、可撓性多孔質カバーと可撓性基板とは集合的に、センサの少なくとも過半部分を密閉する、可撓性センサパッチを提供する。

第２実施形態において、本開示は、前記センサが誘電性センサ基板を更に含み、前記第１導電性電極が、前記誘電性センサ基板に接触し、かつ前記誘電性センサ基板により支持されている、第１実施形態による可撓性センサパッチを提供する。

第３実施形態において、本開示は、前記可撓性多孔質カバーと前記可撓性基板とが集合的に、前記センサを完全に密閉する、第１又は第２実施形態による可撓性センサパッチを提供する。

第４実施形態において、本開示は、前記センサが無線トランスポンダコイルを含む、第１〜第３実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第５実施形態において、本開示は、前記センサが、前記第１導電性電極及び前記第２導電性電極それぞれと電気的に導通している第１導電性導線及び第２導電性導線を更に含み、前記第１導電性導線及び前記第２導電性導線が、前記可撓性多孔質カバーと前記可撓性基板とが互いに接触するシームに沿って、前記可撓性多孔質カバー及び前記可撓性基板に接触し、前記第１導電性導線及び前記第２導電性導線が、前記シームを通って、前記可撓性基板の前記外周を超えて、該外向きに延出している、第１〜第３実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第６実施形態において、本開示は、前記可撓性多孔質カバーが、第１導電性経路及び第２導電性経路を含み、前記第１導電性経路及び前記第２導電性経路が、前記可撓性多孔質カバーを通って延在し、かつ前記第１導電性電極及び前記第２導電性電極と電気的に導通している、第５実施形態による可撓性センサパッチを提供する。

第７実施形態において、本開示は、前記接着層が感圧性接着剤を含む、第１〜第６実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第８実施形態において、本開示は、前記接着層が、ヒトの皮膚接触に好適である、第１〜第７実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第９実施形態において、本開示は、前記可撓性多孔質カバーが布地を含む、第１〜第８実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第１０実施形態において、本開示は、前記可撓性基板が、布地又はポリマーフィルムの少なくとも１つを含む、第１〜第１０実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを提供する。

第１１実施形態において、本開示は、基材に近接する有機蒸気濃度をモニタリングする方法を提供し、該方法は、
第１〜第１０実施形態のいずれか１つによる可撓性センサパッチを準備する工程と、
接着層を基材に接着接合する工程と、
前記第１導電性電極と第２導電性電極との間に電圧差を確立する工程と、
センサの静電容量関連特性を取得する工程と、
を含む。

第１２実施形態において、本開示は、前記基材が、手術前の皮膚部位近くの患者皮膚を含む、第１１実施形態による方法を提供する。

特許証に対する前述の出願において引用された参考文献、特許、又は特許出願はすべて、本明細書において参照により全体が一貫した方法で援用される。援用された参照文献の一部と本願の一部との間に不一致又は矛盾が存在する場合、上記の説明文の情報が優先されるものとする。上記の説明は、当業者が特許請求された開示内容の実施を可能ならしめるために与えられたものであり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びそのすべての均等物によって定義される。

Claims (2)

1. 外側表面及び内側表面並びに外周を有する可撓性基板と、
   前記外側表面の少なくとも一部分上に配置された接着層と、
   静電容量センサ素子を含むセンサであって、該静電容量センサ素子が、
   第１導電性電極、
   第２導電性電極、及び
   前記第１導電性電極と前記第２導電性電極との間に配置された誘電性微多孔質材料を含む、センサと、
   前記外周の少なくとも過半部分に沿って前記可撓性基板に固定された可撓性多孔質カバーと、を備え、
   前記可撓性多孔質カバーと前記可撓性基板とが集合的に、前記センサの少なくとも過半部分を密閉する、可撓性センサパッチ。
2. 基材に近接する有機蒸気濃度をモニタリングする方法であって、
   請求項１に記載の可撓性センサパッチを準備する工程と、
   前記接着層を基材に接着接合する工程と、
   前記第１導電性電極と前記第２導電性電極との間に電圧差を確立する工程と、
   前記センサの静電容量関連特性を取得する工程と、
   を含む、方法。