电感式传感器制造技术

一种电感式传感器，其包括具有一个或多个线圈的电感器、和传感器材料，所述传感器材料被构造为通过所述传感器材料的尺寸变化而响应相关参数。所述传感器材料定位于所述电感器的线圈内，以使得所述传感器材料的尺寸变化引起所述电感器的尺寸变化。所述电感器的尺寸变化改变所述电感器的电感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电感式传感器，其具有设置在电感器线圈内的传感器 材料。
技术介绍
传感器将外部刺激的变化转化为可检测或可测量的感测参数的变 化。在多种具体实施中，可使用诸如电感器、电容器和/或电阻器之类 的无源电子装置来形成传感器。这些传感器的电路值(如电感、电容、 或电阻值)随相关参数的变化而变化。可将这些传感器复合在传感器 电路中，以使得由相关变化参数引起的电路参数变化改变传感器电路 输出。通常期望远程采集传感器信息。射频识别(RFID)电路已被用于检 测相关制品的存在和运动。可将RFID技术的远程访问能力与传感器技 术相结合，以提供遥感能力。本专利技术满足了这些需要以及其他需要， 并提供超过现有技术的其他优势。
技术实现思路
本专利技术涉及响应相关参数的电感式传感器，该电感式传感器包括 电感器和设置在电感器线圈内的尺寸可变的传感器材料。本专利技术的一个实施例涉及电感式传感器。该电感式传感器包括含 有一个或多个线圈并与电感相关的电感器。电感式传感器包括传感器 材料，该传感器材料被构造为通过传感器材料的尺寸变化而对相关参 数作出响应。传感器材料被定位于电感器线圈内，使得传感器材料的 尺寸变化引起电感器的尺寸变化。电感器的尺寸变化改变电感器的电感。根据一个方面，将传感器材料定位以使得传感器材料的尺寸变化 引起电感器横截面积的改变。根据本专利技术的另一个方面，将传感器材 料定位以使得传感器材料的尺寸变化引起电感器长度的改变。另一个 方面涉及将传感器材料定位，以使得传感器材料的尺寸变化引起电感 器的两个或更多个线圈之间距离的改变。在又一个方面，将传感器材 料设置在电感器的至少两个线圈之间，并且传感器材料的尺寸变化会 引起至少两个线圈之间距离的改变。传感器材料可包含聚合物，该聚合物能够响应相关参数的变化而 进行膨胀或收縮。在一种构造中，传感器材料包含水凝胶。传感器材料可被构造为对温度、湿度、pH值、流体流、盐度、溶 剂成分、葡萄糖浓度、电场、光和离子浓度中的一种或多种作出响应。在一个具体实施中，传感器包括电容器，该电容器电耦合到电感 器以形成谐振电路，其中，相关参数的变化会引起该谐振电路的谐振 特性的改变。例如，可将电感器的线圈中的至少一个设置在柔性基板上，并且 电感器的尺寸变化包括柔性基板和该至少一个线圈的弯曲。电感式传 感器可包括锁闭机构，该锁闭机构被构造为将至少一个线圈相对于至 少另一个线圈初始定位。本专利技术的另一个实施例涉及传感器系统。该传感器系统包括电感 式传感器，该电感式传感器具有包括一个或多个线圈的电感器。传感 器材料被构造为通过该传感器材料的尺寸变化而与相关参数响应。传 感器材料被定位在由电感器线圈所限定的区域内，以使得传感器材料 的尺寸变化可引起由电感器电感的改变而导致的电感器的尺寸变化。传感器系统还包括传感器电路，该传感器电路与电感器电耦合，以形 成具有取决于电感的谐振特性的谐振电路。讯问器被构造用于检测谐振电路的谐振特性的改变，并且可分析基于谐振特性的相关参数。例 如，谐振特性可以是电感式传感器的谐振频率。在一个具体实施中， 讯问器被构造用于无线检测电感式传感器的谐振频率。传感器系统可包括参考电路，其被构造为产生可由讯问器检测到 的参考信号。在这种构造中，讯问器可被构造为使用参考信号来校正 由电感式传感器产生的信号中的误差。根据一个具体实施，电感式传感器被设置在吸水敷料之上或之内， 该敷料被构造用于放置在患者身上。相关参数为水分。讯问器被构造 为基于电感式传感器的谐振特性来检测敷料中的水分。本专利技术的以上概述并非旨在描述本专利技术的每个实施例或本专利技术的 每种具体实施。结合附图，参照下文的具体实施方式以及所附权利要求书，再结合对本专利技术比较完整的理解，本专利技术的优点和成效将变得 显而易见并为人所领悟。附图说明图1A和图1B示分别示出了根据本专利技术实施例的电感式传感器的 侧视图和剖视图，该电感式传感器在初始状态或在相关参数变化之前与可以尺寸响应的传感器材料结合；图1C和图1D分别示出了根据本专利技术实施例的电感式传感器的侧 视图和剖视图，该电感式传感器在终止状态或在相关参数已经发生变 化后与可以尺寸响应的传感器材料结合；图2A示出了根据本专利技术实施例的铰接的电感式传感器，其不具有 传感器材料；图2B和图2C示出了根据本专利技术实施例构造的可以尺寸响应的传 感器材料所产生的力；图3A示出了根据本专利技术实施例在将线圈定位后并将传感器材料设置在基板之间后的电感式传感器的无铰链构造。图3B示出了无传感器材料的电感式传感器的基板和线圈的平面图。图3C和图3D为根据本专利技术实施例在传感器材料尺寸变化之前和 之后的电感式传感器的示意性剖视图4A为示出在被构造为水分传感器的电感式传感器暴露在水中 后，电感随时间变化的曲线图图4B为示出某些传感器材料的热处理效果的曲线图4C为示出两种水凝胶随pH变化的膨胀/收縮曲线的曲线图5A为用于RFID应用的谐振电路的示意图。图5B为根据本专利技术实施例的谐振电路的示意图，该谐振电路结合 了电感式传感器；图6A示出了根据本专利技术实施例的谐振电路/传感器的示意性剖视图。图6B以平面图的方式示出了图6A中不具有传感器材料的谐振电 路/传感器的谐振电路元件和基板；图6C示出了根据本专利技术实施例的谐振电路/传感器，其包括基板 内的分段式电容器电极和穿孔；图6D和图6E分别示出了根据本专利技术实施例、电连接为负型装置 和正型装置的电感式传感器；图7A示出了根据本专利技术实施例的谐振电路/传感器，其具有电感 器，该电感器具有多个设置在单个可折叠基板上的同心线圈；图7B示出了根据本专利技术实施例的谐振电路/传感器，其包括电感 器，该电感器具有形成在五个柔性可折叠基板部分上的多个线圈；图8为根据本专利技术实施例的遥感系统的框图9为示出了讯问器由分别在t i和12时间上获得扫频而产生的信 号的曲线图，并且该图指出了在谐振电路的谐振频率中的下移；图IO示出了谐振频率随电感器线圈之间的距离而变化的曲线图。图IIA示出了根据本专利技术实施例在将被构造为水分传感器的谐振电路/传感器润湿后谐振频率随时间而变化的曲线图11B示出了根据本专利技术实施例的谐振电路相对于pH的频率变 化的曲线图，该谐振电路包括电感式传感器，该电感式传感器采用了 一种水凝胶传感器材料的具体制剂；图12为根据本专利技术实施例的遥感系统的框图，该系统结合了参考 电路和传感器电路；图13A为根据本专利技术实施例的感测系统的示意图，该系统包括谐 振参考电路和谐振传感器电路；图13B为示出根据本专利技术实施例的讯问器由分别在h和t2时间获得的扫频而产生的信号的曲线图，并且该曲线图指出了参考电路的稳 定谐振频率和传感器电路谐振频率的移位；图14A-14C示出了根据本专利技术实施例用于制备电感式传感器的工艺；图15A-15H示出了根据本专利技术实施例使用光刻技术制备电感式传 感器的工艺；图16A-16C示出了根据本专利技术实施例的电感式传感器，其包括用 于在初始定位时固定传感器的机构；图17A-17B示出了根据本专利技术实施例的电感式传感器，其包括锁 闭机构；图18A-18D示出了根据本专利技术实施例的非对称电感式传感器结构，该结构提供了扩大传感器材料位移的杠杆机构；图19示出了根据本专利技术实施例用于制备电感式传感器的工艺，其包括使用液态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感式传感器，包括：　电感器，包括一个或多个线圈，并且与电感相关；和　传感器材料，被构造为通过所述传感器材料的尺寸变化而响应相关参数，所述传感器材料定位在所述电感器的线圈内，以使得所述传感器材料的尺寸变化引起所述电感器的尺寸 变化，所述电感器的尺寸变化改变所述电感器的电感。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高畑宪一，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]