包括可适形电子器件的柔性温度传感器的制造方法

文档序号:9932506阅读:455来源:国知局
包括可适形电子器件的柔性温度传感器的制造方法
【专利说明】包括可适形电子器件的柔性溫度传感器
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年8月5日提交的题为"包括可适形电子器件的柔性溫度传感器 (FLEXI化E TEM阳RATURE 沈NSOR INCLUDING CONFORMABLE ELECTRONicsr 的美国临时申 请号61/862,448的优先权,该申请W其全部内容通过引用结合在此。
【背景技术】
[0003] 溫度测量对监测个体的健康状况可W是有用的。例如,升高的溫度可W指示发烧 情况、锻炼过程中用力过度、体育活动、或其他身体活动、或者极端环境条件(包括高溫车 辆)。在其他示例中,降低的溫度可W指示体溫过低。
[0004] 在电子器件过于四四方方或刚性的情况下,电子器件在运类应用中的使用可能会 受到阻碍。四四方方的刚性电子器件可W影响更加柔软、更加柔初和弯曲的生物组织的测 量。

【发明内容】

[0005] 鉴于上述情况,提供了用于监测对象或个体的溫度的系统和方法。在此披露的系 统和方法可W用于测量指示溫度的值。在一些实现方式中,该系统可W被布置到适形电子 器件中,运些适形电子器件可W被直接联接到对象或个体上,诸如但不限于被布置到皮肤、 服装或防护装备上。该系统在用于分析来自传感器测量结果的数据的计算装置上提供应用 程序。
[0006] 在此的示例系统、方法、设备和装置提供用于使用被安装到对象或个体的表面的 一部分上的适形传感器装置来监测对象或个体的特性。该系统包括用于存储多条处理器可 执行指令的至少一个存储器、W及用于访问该至少一个存储器并且执行运些处理器可执行 指令的处理单元。运些处理器可执行指令包括通信模块、分析引擎、W及通知部件的数据, 该通信模块用于接收指示适形传感器装置的至少一个传感器部件的至少一个测量结果。该 至少一个测量结果包括对该表面的该部分的溫度的特性的度量。该适形传感器装置基本上 适形于该表面的轮廓W提供适形接触程度,并且指示该至少一个测量结果的数据包括指示 该适形接触程度的数据。该分析引擎包括用于W下各项的多条处理器可执行指令:对指示 至少一个测量结果的数据进行分析;基于该适形接触程度来生成指示溫度的特性的至少一 个参数;W及将指示溫度的特性的至少一个参数与预设阔值进行比较。该通知部件包括用 于W下各项的多条处理器可执行指令:在指示溫度的特性的至少一个参数超过预设阔值的 情况下在时间Tl发出第一警报;并且在指示溫度的特性的至少一个参数下降到预设阔值W 下且随后超过预设阔值至少持续停留时间t的情况下在大于Tl的时间T2发出第二警报。该第 二警报指示对象或个体受到伤害的潜在风险。
[0007] 在此的示例系统、方法、设备和装置还提供用于使用被安装到对象或个体的表面 的一部分上的适形传感器装置来监测对象或个体受到伤害的潜在风险。该系统包括:通信 接口,该通信接口用于接收指示适形传感器装置的传感器部件的测量结果的数据;至少一 个存储器,该至少一个存储器用于存储处理器可执行指令;W及处理单元,该处理单元用于 访问至少一个存储器并且执行运些处理器可执行指令。该至少一个测量结果包括对该表面 的该部分的溫度的特性的度量。该适形传感器装置基本上适形于该表面的轮廓W提供适形 接触程度,并且指示该至少一个测量结果的数据包括指示该适形接触程度的数据。在执行 运些处理器可执行指令时,该至少一个处理单元:使用该通信模块接收指示被布置在第一 表面上的第一适形传感器装置的第一传感器部件的第一测量结果的第一数据,并且使用该 通信模块接收指示被布置在第二表面上的第二适形传感器装置的第二传感器部件的第二 测量结果的第二数据。该至少一个处理单元:使用该第一数据,基于所述第一适形接触程度 来计算指示所述第一溫度的所述第一特性的第一参数;使用该第二数据,基于所述第二适 形接触程度来计算指示所述第二溫度的所述第二特性的第二参数;并且将该第一参数与该 第二参数进行比较。该至少一个处理单元还在第二参数超过第一参数的情况下发出第一通 知,并且在第一参数和第二参数中的至少一个超过预设阔值至少持续停留时间t的情况下 发出第二通知。该第一警报和/或该第二警报指示对象或个体受到伤害的潜在风险。
[0008] 在此的示例系统、方法、设备和装置可W用于使用被安装到至少一个对象或个体 的表面的一部分上的适形传感器装置来调节环境条件。该系统包括用于存储多条处理器可 执行指令的至少一个存储器、W及用于访问该至少一个存储器并且执行运些处理器可执行 指令的处理单元。运些处理器可执行指令包括通信模块、分析引擎、W及通知部件的数据, 该通信模块用于接收指示适形传感器装置的至少一个传感器部件的至少一个测量结果。该 至少一个测量结果包括对该表面的该部分的溫度的特性的度量。该适形传感器装置基本上 适形于该表面的轮廓W提供适形接触程度,并且指示该至少一个测量结果的数据包括指示 该适形接触程度的数据。该分析引擎包括用于W下各项的多条处理器可执行指令:对指示 至少一个测量结果的数据进行分析;基于该适形接触程度来生成指示溫度的特性的至少一 个参数;W及将指示溫度的特性的至少一个参数与预设阔值进行比较。该通知部件包括多 条处理器可执行指令:W控制该通信模块在指示溫度的特性的该至少一个参数超过预设阔 值的情况下向环境调节系统的控制器传输命令。该命令包括用于启动环境调节系统和/或 修改该环境调节系统的操作设定点的多条指令。
[0009] 在此的示例系统、方法、设备和装置还可W用于使用被安装到至少一个对象或个 体的表面的一部分上的适形传感器装置来调节环境条件。该系统包括用于存储多条处理器 可执行指令的至少一个存储器、W及用于访问该至少一个存储器并且执行运些处理器可执 行指令的处理单元。运些处理器可执行指令包括通信模块、分析引擎、W及通知部件的数 据,该通信模块用于接收指示适形传感器装置的至少一个传感器部件的至少一个测量结 果。该至少一个测量结果包括对该表面的该部分的溫度的特性的度量。该适形传感器装置 基本上适形于该表面的轮廓W提供适形接触程度,并且指示该至少一个测量结果的数据包 括指示该适形接触程度的数据。
[0010] 该分析引擎包括用于W下各项的多条处理器可执行指令:对指示至少一个测量结 果的数据进行分析;基于该适形接触程度来生成指示溫度的特性的至少一个参数;W及将 指示溫度的特性的至少一个参数与预设阔值进行比较。
[0011] 该通知部件包括多条处理器可执行指令W控制该通信模块在W下情况下向环境 调节系统的至少一个控制器传输命令:指示溫度的特性的该至少一个参数超过预设阔值, 并且至少一个对象或个体位于控制器的指定区内。该命令包括启动环境调节系统和/或修 改该环境调节系统的操作设定点的多条指令。
[0012] W下公开、专利和专利申请特此W其全部内容通过引用结合在此:
[0013] 2009年3月5日提交、2010年1月7日公开并且题为"可伸展且可折叠的电子装置 (STRETCHA化E AND FOLDABLE ELECTRONIC DEVICES)"的美国专利申请公开号2010 0002402-A1;
[0014] 2009年10月7日提交、2010年4月8日公开并且题为"具有可伸展集成电路和传感器 阵列的导管气囊(CAT皿TER BA1X00N HAVING STRETCHA化E INTEGRATED CIRCUITRY AND SENSOR ARRAY)"的美国专利申请公开号2010 0087782-Al;
[001引2009年11月12日提交、2010年5月13日公开并且题为"极端可伸展的电子器件 化XTREMELY STRETCHABLE ELECTRONicsr 的美国专利申请公开号2010 0116526-A1;
[0016] 2010年1月12日提交、2010年7月15日公开并且题为"非平面成像阵列的方法和应 用(MET册DS AND APPLICATIONS OF N0N-PLANAR IMAGING ARRAYS)"的美国专利申请公开 号2010 0178722-A1;
[0017] 2011年7月14日公开的题为"用于对运动中的力和/或变化进行适形感测的方法和 设备(Methods and Apparatus for Conformal Sensing of Force and/or Change in Motion)"的PCT专利申请公开号W02011/084709;
[001引2010年3月12日提交、2011年2月10日公开并且题为"具有可伸展集成电路的用于 感测和实施疗法的系统、方法和装置(SYSTEMS, METHODS, AND DEVICES HAVING STRETCHABLE INTEGRATED CIRCIHTRY FOR SENSING AND DELIVERING T肥RAPYr 的美国专 利申请公开号2011 0034912-A1;W及
[0019] 2014年1月8日提交的题为"用于监测表面特性的应用程序(APPLICATION FOR MONITORING A PRO阳RTY OF A SURFACE)"的PCT专利申请号PCT/US14/10740。
[0020] 应了解到,前述概念和下文更详细论述的其他概念的所有组合(假设此类概念并 不相互矛盾)被预期为在此所披露的主题的一部分。具体而言,本披露结束处出现的要求保 护的主题的所有组合被预期为在此所披露的主题的一部分。还应了解到,在此明确采用的、 也可能出现在通过引用结合的任何披露中的术语应被赋予与在此披露的具体概念最具一 致性的含义。
[0021] 从结合附图的下文描述可W更全面地理解本传授内容的前述和其他方面、示例、 W及特征。
【附图说明】
[0022] 技术人员将理解的是,在此描述的附图仅出于说明目的。应理解的是,在一些情形 下,可W将所描述的实现方式的各个方面进行夸大或放大示出,W便于对所描述的实现方 式的理解。在附图中,贯穿各附图,相同的参考字符通常指代相同的特征、功能上相似和/或 结构上相似的元件。附图并不一定是按比例的,而是将重点放在说明教导的原理上。运些附 图不旨在W任何方式限制本教导内容的范围。通过参考W下附图进行W下的说明性描述, 可W更好地理解该系统和方法,在附图中:
[0023] 图IA示出了根据在此的原理的示例系统的方框图。
[0024] 图IB示出了根据在此的原理的蛇形互连件((i)和(i i))、交互(boustro曲edonic) 形互连件(iii)、银齿形互连件(iv)、W及弹出式互连件(V)的示例。
[0025] 图2示出了根据在此的原理的示例适形传感器装置的方框图。
[0026] 图3示出了根据在此的原理的示例设备。
[0027] 图4示出了根据在此的原理的个体的可W被监测的特性的示例。
[002引图5示出了根据在此的原理的示例贴片。
[0029] 图6示出了根据在此的原理的示例计算装置的方框图。
[0030] 图7示出了根据在此的原理的示例计算机系统的架构。
[0031 ]图8A示出了根据在此的原理的示例方法的流程图。
[0032] 图8B示出了根据在此的原理的另一种示例方法的流程图。
[0033] 图8C示出了根据在此的原理的另一种示例方法的流程图。
[0034] 图8D示出了根据在此的原理的另一种示例方法的流程图。
[0035] 图8E示出了根据在此的原理的另一种示例方法的流程图。
[0036] 图9A-9D示出了根据在此的原理的示例系统的部件,该示例系统包括示例适形传 感器装置和多个随附外围装置。
[0037] 图IOA和图IOB示出了根据在此的原理的适形传感器装置的分解等距视图和组装 视图。
[0038] 图11示出了根据在此的原理的示例粘合板的分解视图。
[0039] 图12示出了根据在此的原理的示例充电器的侧视图。
[0040] 图13示出了根据在此的原理的可W联接到适形传感器装置基底上的示例封装壳 体。
[0041 ]图14A-14B示出了根据在此的原理的示例控制器。
【具体实施方式】
[0042] 应了解到,W下更详细描述的概念的所有组合(条件是运类概念不相互矛盾)被设 想为在此披露的发明主题的一部分。还应了解到,在此明确采用的、也可能出现在通过引用 结合的任何披露中的术语应被赋予与在此披露的具体概念最具一致性的含义。
[0043] 下文是与发明方法、设备W及系统有关的各个方面的及其实施例的更详细的描 述,运些发明方法、设备W及系统用于使用被安装到对象或个体的表面的一部分上的适形 传感器装置来监测对象或个体的一部分的特性。应了解到,W上介绍和W下更详细描述的 各概念可W用许多方式中的任一种方式实现,因为所披露的概念不局限于实现方式的任何 具体方式。具体实现方式的示例和应用主要是为了说明性目的而提供的。
[0044] 如在此所使用,术语"包括(includes)"意指包括但不限于(includes but is not limited to),术语。包括(including)"意指包括但不限于(including but not limited to)。词语"基于"意指"至少部分基于"。
[0045] 针对在此结合各个示例进行描述的衬底或其他表面,对"顶部"表面和"底部"表面 的任何提及主要用于指示各个元件/部件相对于衬底和彼此的相对位置、对准和/或朝向, 并且运些术语不一定指示任何特定的参考系(例如,重力参考系)。因此,对衬底或层的"底 部"的提及不一定要求所指示的表面或层应当面向地面。类似地,诸如"在……之上"、 巧……之下"、巧……上方V堆……下方"等词语不一定指示任何特定的参考系(诸如重 力参考系),而是主要用于指示各元件/部件相对于衬底(或其他表面)和彼此的相对位置、 对准和/或朝向。词语"布置在……上"和"布置在……之上"涵盖"嵌入在……中"饱括"部 分地嵌入在……中")的含义。此外,对特征A"被布置在特征B上"、"被布置在特征B之间"、或 "被布置在特征B之上"的提及涵盖其中特征A与特征B相接触的示例,W及其中其他层和/或 其他部件被定位在特征A与特征B之间的示例。
[0046] 本披露设及用于使用被安装到对象或个体的表面的一部分上的适形传感器装置 来监测对象或个体的特性的系统、方法及设备。适形传感器装置包括用于执行测量的至少 一个传感器部件。测量结果可W用于提供指示表面的一部分的溫度的数据。适形传感器装 置被配置成基本上适形于对象或个体的表面的轮廓。测量结果包括对适形接触程度的指 示。例如,接触程度可W被量化为适形传感器装置中与对象或个体的表面的多部分相接触 的表面积的百分比。在另一个示例中,接触程度可W被量化为适形传感器装置的表面的多 个部分与对象或个体的表面之间的接近度的度量的图(诸如但不限于空间图)。
[0047] 在任何示例实现方式中,适形传感器装置可W包括传感器部件的空间分布阵列, W提供该表面的该部分的适形接触程度和/或基于溫度的特性的空间映射。
[0048] 至少一个传感器部件的测量结果提供了可W被分析W提供指示该表面的特性的 至少一个参数的数据。根据在此描述的原理的示例系统、方法和设备包括分析引擎W分析 来自测量结果的数据W便基于适形接触程度来产生指示该对象或个体的该部分的溫度的 特性的至少一个参数。使用在此描述的任何示例系统、方法或设备监测的溫度的特性可W 是W下各项中的至少一项:溫度的幅值、正被监测的整个表面上的溫度的空间梯度、W及溫 度随时间的变化率。分析引擎还可W被配置成用于比较所计算的参数与预设阔值。预设阔 值可W基于正被监测的基于溫度的条件来确定。
[0049] 对于在此描述的示例系统、方法、设备及装置中的任一个,其上安装有适形传感器 装置的个体可W是人体和/或人体的身体部位。在一些示例实现方式中,与适形传感器装置 相关联的个体可W是受试者的头部、臂部、脚部、胸部、腹部和/或肩部。
[0050] 对于在此描述的示例系统、方法、设备及装置中的任一个,与适形传感器装置相关 联的对象可W是非生物体,诸如但不限于水果或蔬菜或其他农产品、肉、禽肉、奶制品、奶 酪、酵母、益生菌、药物小瓶、生物制品、或其他药品。对象可W是驯养动物,包括狗、猫、鸟 等;或农场动物,包括马、牛、羊等。在一个示例实现方式中,对象可W是竞赛动物(racing animal),诸如但不限于良种马、狗等。
[0051] 在一个示例实现方式中,适形传感器装置可W用于监测对象或个体受到伤害的潜 在风险。作为非限制性示例,潜在伤害包括:火灾,发烧,热衰竭、中暑或其他类型的过热(例 如,处在高溫汽车、卡车、或其他舱室中)的风险,锻炼的不当热身,有害的运动劳累水平,体 溫过低,或其他危险的或不希望的健康威胁或危险的身体条件。预设阔值可W被确定为指 示伤害的潜在风险的至少一个参数的值。作为一个非限制性示例,预设阔值可W是指示明 显发烧的溫度,即,约l〇〇.4°F(38.0°C)。作为另一个示例,约102°F的预设阔值可W被设定 为对热衰竭、中暑、或其他类型的过热的风险的指示器。作为另一个示例,可W将大约小于 35. (TC (95.0°巧的预设阔值设定为体溫过低的潜在风险的指示器。
[0052] 在另一个示例实现方式中,适形传感器装置可W用于调节环境条件。如在此所描 述,可W分析来自被布置在对象或个体上或W其他方式联接到其上的适形传感器装置的测 量结果,并且基于该分析,可W向环境调节系统的控制器发送指令W调节环境条件。示例控 制器可W是但不限于恒溫器、中央控制器、终端单元控制器、或建筑物自动化系统。作为非 限制性示例,环境调节系统可W包括W下各项中的至少一项:加热、通风和空调化VAC)系 统、中央空气系统、空调单元、W及冷却器。预设阔值可W基于正被监测的环境条件来设定, 诸如但不限于环境的所希望的溫度和/或环境的所希望的湿度。环境可W是但不限于房屋、 公寓、或办公楼内的至少一个房间。在任何示例中,预设阔值可W由用户或能源供应商指 定。
[0053] 基于对环境调节系统的控制器的指令,可W改变对环境调节系统的数字输入和/ 或模拟输入。作为非限制性示例,模拟输入可W是来自变量感测装置的电压信号或电流信 号。在一个示例中,数字信号可W是用于开始和/或停止环境调节系统的部件的继电器触 点。在一个示例中,模拟信号可W是电压信号或电流信号,该电压信号或电流信号用于控制 调节介质(诸如但不限于空气、水、或蒸汽)的环境调节系统的部件(诸如但不限于阀、阻尼 器、或电机)的运动。在一个示例中,运些指令可W作为数字控制程序代码发送。
[0054] 在一个示例实现方式中,环境条件可W是声音水平(诸如但不限于音乐、视频、或 其他可听条件)。所发送的运些指令可W基于适形传感器装置的屯、率和/或脉搏率传感器部 件的测量而使音频水平降低。运些指令可W基于适形传感器装置测量结果来使音频设备的 控制器减小音量,或改变音乐、视频或其他音频条件的类型。
[0055] 在任何示例实现方式中,两个对象或个体各自可W与不同的预设阔值关联。因此, 在运里所执行的任何分析中,可W将针对运些对象或个体中的一个对象或个体所计算的那 些参数与第一预设阔值进行比较,该第一预设阔值不同于用于运些对象或个体中的另一个 对象或个体的第二预设阔值。在任何运种示例实现方式中,适形传感器装置还可W包括识 别(ID)部件,该识别部件具有与其所联接到的对象或个体有关的识别信息。在执行运里的 任何方法时,每个ID部件的识别信息都可W用于确定哪个预设阔值用于在分析过程中进行 的比较。识别部件可W是但不限于射频识别(RFID)部件。
[0056] 例如,适形传感器装置可W被布置在一组个体(诸如但不限于家庭成员、办公楼职 员、游戏期间热身或锻炼(exedion)的运动队伍成员)中的每个个体的身体部位上。每个个 体的适形传感器装置可W包括对个体进行识别的ID部件。在执行在此所描述的任何方法 时,一种示例系统可W确定该组中的哪些个体占用房间或其他空间,确定用于基于ID部件 的识别信息而进行的比较的一个(多个)预设阔值,并且确定基于比较而采取的措施的类 型。作为一个非限制性示例,发送的与对象或个体(如在此所描述的)受到伤害的潜在风险 有关的一个(多个)警报也可W包括识别信息,该识别信息可W包括与对象或个体中的每一 个对象或个体的位置有关的信息。例如,该(运些)警报可W指示该组中的哪个个体处于潜 在风险(例如,由于发烧、接近火场或其他紧急情况、游戏期间的不当运动热身或锻炼所导 致)中W及该个体的位置。在一个示例中,可W将与对象
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