[发明专利]一种电容式传感膜及相关的智能纸尿裤与检测系统装置

说明书

本发明提供一种电容式传感膜及基于传感膜的智能纸尿裤与湿润检测系统装置，传感膜包括金属薄膜电极、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并与柔性基材一起构成防水夹层，用于对金属薄膜电极实施保护，金属薄膜电极具有光滑的表面及纳米级的厚度，用于减少所述金属薄膜电极在传感膜的边缘处或破损处通过夹层缝隙与液体接触的表面积，从而抑制液固界面上双电层电容的生成，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。

技术领域

本发明涉及一种传感膜，尤其是一种具有抗短路、抗损伤及抗强干扰能力的电容式传感膜及基于传感膜的智能纸尿裤与湿润检测系统装置。

背景技术

一次性吸收用品包括纸尿裤、纸尿片、拉拉裤、学步裤、尿垫、卫生巾、产妇巾等制品。由于其为一次性可弃置的卫生用品，其使用需要面对适时更换的问题，如果更换过于频密，不但麻烦而且浪费；而如果换得太迟，又容易造成泄漏，以及产生尿布疹等皮肤疾患。为了解决这些问题，人们需要有一种传感器来实现一次性吸收用品的湿润状态检测并进行更换提示，这对一次性吸收用品的科学使用具有积极意义。

在现有技术方面，中国专利申请公布号CN111077192A公开了一种排泄物传感器及制备方法，其将2-3条采用碳桨印刷的检测电极平行设置在由上、下防水薄膜构成的夹层之内，由此构成一种电容式薄膜传感器用以实施排泄物的检测，特别是对由尿液、稀大便等导致的湿润进行检测。由于其为一种柔软的薄膜，因此可称为感应条或传感膜。

由于传感膜很软很薄，其可卷起来做成卷材的形式并作为一种生产材料来使用，然后在一次性吸收用品生产过程中再将其切断并放入到一次性吸收用品之内。然而这种传感膜有一个不足就当排泄物将断面浸润时，会在两个检测电极之间产生很大的双电层电容干扰，或会导致电极短路并导致误报警。另外传感膜是一种相对容易受损的薄膜，在生产和使用过程中都容易产生破裂，当破损处被排泄物浸润后，也会产生很大的干扰或出现误报警。

此外上述现有技术还比较容易受电磁干扰，特别是受工频干扰，因为其有较长的电极及较高的内阻，并且在使用时还会贴近人体皮肤并被排泄物浸泡，这些因素导致了较严重的干扰产生，令检测数据不稳定并降低湿润检测的可靠性。市场的需求及传统技术上的不足，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，提供一种能有效抵抗短路、损伤及强干扰的电容式传感膜，当其被切断并放入一次性吸收用品内使用时，无论是否有排泄物将其横截面及纵切面浸润，也无论其传感区是否有破损，也不管其是否受人体或环境的强干扰，其都应该能正常、稳定及可靠地实施湿润检测工作。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种电容式传感膜，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所述柔性基材上，而防水保护层则覆盖在金属薄膜电极之上并与柔性基材一起构成一个防水夹层，以对金属薄膜电极实施保护，金属薄膜电极具有光滑的表面及纳米级的厚度，以减少金属薄膜电极在传感膜的边缘处或破损处通过夹层缝隙与液体接触的表面积，从而抑制接触界面上双电层电容的生成；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或远小于在金属薄膜电极与液体之间产生的电解电容，从而减小或消除双电层电容对正常湿润检测带来的干扰或影响，并实现基于电解电容的湿润检测功能。

金属薄膜电极可包括通过物理气相沉积生成的金属薄膜电极，金属薄膜电极优选长条形状及极小的厚度宽度比，以增加其基于宽度而产生电解电容的能力及抑制其基于厚度而产生双电层电容的能力，从而令传感膜具备通过电解电容的方式检测湿润程度的能力。

传感膜可包括至少一个横截面或纵切面，金属膜电极可通过该横截面或纵切面的夹层缝隙外露，当传感膜被液体完全浸润时，在金属薄膜电极与液体之间产生的电解电容大于或远大于在金属薄膜电极与液体之间在该横截面或纵切面的夹层缝隙上产生的双电层电容。