用于检测压力的柔性导电装置及系统的制作方法

本申请案要求于2016年10月25日提交的题为“用于检测压力的柔性导电装置及系统(flexibleconductiveapparatusandsystemsfordetectingpressure)”的美国临时专利申请案号62/412,438的优先权权益，所述专利申请案内容藉由引用并入下面的具体实施方式。

【技术领域】

至少一些示例性实施方式涉及可变压力传感器和功能性纺织品之领域，并且例如涉及用于检测外力的导电装置及系统。

【先前技术】

新材料和导电纺织品的全球出现正在扩大将电子产品无缝集成到现有的环境中的能力。智能型传感器提高了日常物品作为藉由连接到数字世界的设备收集电子信息的来源的能力。随着电子产品藉由智能型纺织品的发展，该等材料已被应用于许多环境下以产生不同类型的传感器，以从电子设备的周围环境中获取信息。该等传感器通常需要3层，其中包括藉由中间层分离的2层导电材料，与具有电源、电阻负载和接地路径的常规电路无差别。当电流从第一导电层穿过中间电阻层传递到第二导电层时，中间电阻层充当连接电路的桥，使得可以检测压力的存在或不存在。

智能型感测的另一示例系形成电容性传感器的电容性组件的网格，其被配置成在一个示例中用于检测触摸输入。交互式纺织品可以处理触摸输入以从用于控制各种设备并且通常与电路完成时的电行进速度而不是从导电网格上的每个相交点处的触摸施加的压力或力的量的变化相关地确定二进制信号的输入的光接触生成信号信息。

压力传感器面临着与由于长时间接触或磨损而增加的信号漂移/蠕变相关的挑战。不同的校准技术各不相同，包括直接干预重新校准或藉由信号输出之归一化技术。

用于在一些智能型监测方法中监测健康状态的监测系统和方法需要将具有有限形状因子的(一个或多个)传感器放置在床垫下方，这种布置在检测物体的放置、定位和移动方面不太准确。由于传感器被放置在床垫下方，因此来自外部环境因素的重量将会分布，并会导致偏置的信号输出。

考虑到下面的具体实施方式，可以理解现有系统、导电织物和纺织品的其他困难。

技术实现要素：

示例实施方式系一种可变压力传感器、以及用于使用所述可变压力传感器来检测压力的一种柔性导电装置、系统和方法。示例实施方式系一种可以充当可变传感器或开关的电装置，其可以藉由操纵电的路径并增加表面积接触量和/或在包括单个感测组件的每个相交点处的接触点的数量而仅使用两个电连接来确定较高程度的电信号范围。例如，包括两个电连接的灯开关通常在电路闭合或断开时产生灯接通或关断的电信号输出的能力有限。对于具有调光能力的灯开关，需要诸如电位计或可变电阻器的额外的部件来提供电信号的变化以控制灯的变化亮度。这系现在可以仅使用电连接的两个部件来制造的灯调光开关的一个示例性实施方式，而不是两个电连接被限制为控制灯的接通或关断的常规设置。

所述系统的示例性实施方式还包括可以保持电接触并且改变对应于使用两个导电组件施加的力或压力(包括抵靠不可压缩表面(或具有足够刚性和低弹性以便被感知为不可压缩的表面)，而不会使装置弯曲或拉伸)的量的电压输出信号之传感器。在该系统中，当导电路径保持恒定的电接触时，与传感器漂移和蠕变相关的挑战可以藉由功率分散来转移，这也有利于应用于具有变化的装置形状因子的环境中。还可以藉由增加对由于导电材料的自然电阻而不能充分利用的能量的捕获而改变系统中的灵敏度。

所述系统的示例性实施方式还包括可以藉由允许由于施加到装置的增加的力和/或压力而进一步接触的每个相交点处的增加的电压供应来确定矩阵设计中的每个相交点处的更高程度的电信号范围之多个传感器。

所述系统的示例性实施方式可以采用可变的电信号并具有较高的信号输出范围，并被转换为较高的可用信息之有效性。作为装置的实施方式的示例，当用于与医疗保健和患者监测相关的应用中时，所述可用信息提供更高的有效性。根据示例性实施方式，提供了一种系统，包括：本文所述的用于从每个传感器区域生成可变信号的柔性导电装置；用于接收所述信号之接收器；用于将所述信号处理成经处理的数据之处理器；用于存储和分析所述经处理的数据之数据库；以及用于传送所述经处理的数据之接口。

示例性实施方式包括藉由各种实施方式应用于多个垂直应用中的柔性传感器的应用，所述实施方式不一定受限于由于采用不同形状因子的灵活性而导致的限制，同时保持其感测能力，并且能够提取可以转换成更有用的信息的更高范围的电信号，这将有利于总体预期的结果，同时藉由消除额外的部件而运行与以前使用的方法相同水平的功能性而降低总体成本。

示例性实施方式系响应于所施加的外力之可变导电装置，包括：第一导电路径，所述第一导电路径包括第一导电表面；第二导电路径，所述第二导电路径包括第二导电表面，当没有所施加的外力时，所述第二导电表面的一部分具有与所述第一导电表面的一部分的导电接触表面积，当没有所施加的外力时，所述第二导电表面的另一部分与所述第一导电表面的另一部分分离，其中，所述所施加的外力增加所述第一导电表面和所述第二导电表面之间的所述导电接触表面积，从而导致所述第一导电表面和所述第二导电表面之间的导电性的增加。

另一示例性实施方式系一种可变压力传感器，包括：可变导电装置；用于向所述第一导电路径提供电力之电源；以及用于根据所述可变导电装置的导电性来检测来自所述第二导电路径的可检测信号之检测器。

另一示例性实施方式系一种包括一个或多个层和多个传感器之传感器片，所述传感器中的每一个包括：所述可变导电装置；用于向所述第一导电路径提供电力之电源；以及用于根据所述可变导电装置的导电性来检测来自所述第二导电路径的可检测信号之检测器。

另一示例性实施方式系一种用于监测外力之系统，包括：电源；一个或多个可变压力传感器，每个可变压力传感器包括用于从所述电源接收电力的可变导电装置；用于根据所述可变导电装置的导电性来检测来自所述可变导电装置的可检测信号之检测器；用于将所述可检测信号处理为外力数据并将所述外力数据发送到数据库或服务器以进行所述外力资料的存储和分析之处理器；以及由所述处理器控制以响应于所述可检测信号或所述经分析之外力数据而传送输出之输出设备。

另一示例性实施方式系一种使用所述系统来监测移动之方法，所述方法包括：当没有施加到所述可变导电装置的外力时，确定基线外力值；获得具有高于所述基线外力值的值之信号；计算所述所获得的信号与所述基线外力值之间的差；以及识别具有大于差阈值的差的一个或多个信号；基于所述识别何时所述一个或多个信号具有大于所述差阈值的差，向所述输出设备输出信息。

在一些示例性实施方式中，系统可以用于监测受试者的呼吸、监测受试者的心率、监测受试者的移动、监测和跟踪受试者的位置、监测压缩器械中的压力水平、监测压缩器械止血带中的压力水平、在货架中监测库存水平或在人造外部皮肤中为机器人部件提供触觉。

【图式简单说明】

下面仅藉由示例的方式并且参考下列附图来提供示例性实施方式之详细描述，附图中：

图1展示了用于柔性导电装置的实施方式的重迭的第一导电路径和第二导电路径之示例性图案，从而在每个相交点处形成传感器区域

图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f展示了用于导电路径的重复图案单元之示例。

图3藉由示例性实施方式的方式以矩阵格式展示，其中设置需要多个接触点进行完全电连接使得达到最大电信号将由所有点接触而产生。

图4a、图4b和图4c展示了测量更高电信号变化之示例性实施方式，其中第一导电路径与第二导电路径重迭以增加表面积接触。

图5a和图5b展示了当装置保持恒定的电接触时测量电信号变化之示例性图。

图6a展示了当施加压力/力时柔性导电装置经历的变形之表示图。

图6b展示了三维成像中的柔性导电装置之示例。

图6c展示了躺在柔性导电装置上的身体的二维映射之轮廓。

图7展示了包括作为垫或功能性床单健康监测设备的柔性导电装置、硬件单元、数据库和云服务器的系统之实施方式。

图8a、图8b和图8c展示了呈矩阵网格的导电路径之示例，其中功率信号被输入到一个多任务器中，并且从另一个多任务器读取输出信号，从而能够以每个传感器点的较少连接读取多个电信号。

图9展示了可以在不改变的情况下连接到现有设备以增加测量预期的这种设备结果的效率的柔性导电装置系统之示例性实施方式。

图10展示了用于人造外部皮肤从而允许机器人手具有触觉的柔性导电装置系统之示例性实施方式。

图11展示了示例性感觉回馈系统之流程图。

图12展示了示例性呼吸监测算法之流程图。

图13展示了监测压力损失的示例性系统之流程图。

图14a、图14b和图14c展示了对人类使用柔性导电装置的示例性实施方式来监测呼吸模式之实验结果。

图15a和图15b展示了使用高科技人体模型来使用柔性导电装置之示例性实施方式监测呼吸模式的临床控制环境下的另一组实验结果。

图16a和图16b展示了诊断为淋巴瘤的犬的生命征象的受控测试之另一组实验结果。

在不同附图中可以使用类似的附图标记来表示类似的部件。

【实施方式】

在本说明书中，术语“力”和“压力”系指与装置有意和无意的相互作用的相同概念，并且在适当时可以互换使用。

传感器和开关已被用于了解有关周围环境的信息，或者控制预期任务的结果。更多的信息提供更多的了解，这通常会导致添加更大数量的传感器来增加对更多信息的更高程度的了解。电子传感器的基本原理系确定电信号的设备，所述电信号被转换为用于特定目的或结果的有意义的输出。示例性实施方式系用于检测压力的柔性导电装置及系统。

由于各个传感器每个都需要最少两个电连接才能起作用，所以增加传感器的数量将导致每增加一个额外的传感器，电连接的数量加倍。添加更多传感器的目的是为了更好地了解外部因素以达到预期目的。例如，一个传感器可以用于确定物体的存在，但是将提供有限的信息。要了解更多的信息，比如由于物体的存在而施加的压力的量，可以添加额外的传感器。

具有增加数量的传感器同时使每个传感器的电连接最小化之方法及系统系具有呈矩阵设置的电连接，其中第一导电路径和第二导电路径相交，从而在第一导电路径和第二导电路径的每个相交点处产生多个传感器区域，如图1所示。在图1中，示出了用于检测压力的柔性装置及系统的示例性系统100。电子控制器102沿着导电路径引导电流，从而沿着导电路径106将电流引导到在一个方向上延伸的第二导电路径108，并且沿着导电路径104将电流引导到在垂直于导电路径108的方向上延伸的第一导电路径110，从而在每个相交点112处产生传感器。导电纺织品条限定导电路径108和导电路径110系在其中每个相交点确定感测区域112的表面覆盖的网格中使用的示例性实施方式。可以藉由减小限定导电路径108和110的导电纺织品的大小来调整感测区域112以覆盖更少的表面积覆盖。在每个感测区域112处，导电路径108和110可以在每个感测区域112处包括相应的暴露的导电表面。在其他示例性实施方式中，导电路径108和110可以由其他导电组件限定。

图2a示出了可以用作示例之不同图案，其中可以藉由减少使用的材料来提高效率。藉由使用较少的材料，可以更高效地利用导电纺织品条200(作为示例)，并实现相同的预期结果或有效的传感器覆盖区域。例如，螺旋图案202系可以被分割并划分成两个相等的部分的圆的示例，同时用一半的材料量覆盖相同的有效可检测区域。

示出了使用螺旋概念将一个导电纺织品条200有效地划分成两个相等的部分204之示例，使用一半的材料量覆盖了在导电路径108和110中示出的实施方式中的相同的有效可检测区域。导电纺织品条200被高效划分的进一步演示系206，其中间隙中具有较少的导电纺织品材料，所述间隙可以放置在网格上没有相交导电纺织品材料的地方，其中具有较大量的导电纺织品材料的区域可以放置在导电路径108和导电路径110的相交点处以使表面积最大化以增加传感器区域覆盖。可以藉由示例性演示图案208对导电纺织品条200进行划分以实现示例206中的效率。

示出了使用被划分为用于实现效率204的导电纺织品条200的设置的示例性实施方式之图示。示出了使用被划分为用于实现效率图案206和图案208的导电纺织品条200的设置的示例性实施方式之图示。示出了在第二导电路径108上使用导电纺织品条200并且在第一导电路径110上使用导电纺织品条204的重迭的设置的示例性实施方式之图示。

图2b示出了以设计图案206划分以实现覆盖产生传感器位置112的相交点处的相同的有效表面积覆盖的效率之示例性导电条200，其中在图案206中所示的空隙中使用较少的材料。

图2c示出了在一个导电路径上使用的示例性导电条200以及用于第二导电路径的使用材料204的一半划分同时覆盖与第一导电路径200相同的表面积的纺织品条。

图2d示出了被划分并用于在一个方向上延伸的第一导电路径204和在垂直于204的方向上延伸的第二导电路径205的导电条200之示例，这证明了可以使用一半的材料实现相同的表面积覆盖。

图2e示出了使用导电织物212和导电丝线214之示例，这系针对一个导电路径使用较少的材料来覆盖更大的感测表面积的更有效的方法，如218与导电条200的比较。

图2f示出了在第二示例性导电路径设计220和222中使用导电织物212和导电丝线214之示例，这系使用较少的材料来覆盖更大的感测表面积的更有效的方法。

通常，载流导体的导电路径具有一致的电压，其中当针对单个电路单独使用或在矩阵中使用时，将从接触的两个点产生感测的结果，从而确定最小电信号变化，比如接通或关断。存在藉由增加如图3所示的每个相交处的接触点而基于在产生传感器的每个相交点处施加的力或压力的量来确定信号变化的能力。该图标系呈与限定导电路径110和108的导电纺织品条的相交网格相同的相交网格302和304的矩阵设置的示例性实施方式300。

例如，导电材料的横截面积与电阻成比例。例如，具有均匀横截面积a和长度l的任何材料的电阻r与长度成正比并与其横截面积成反比。以数学形式，r＝ρ*l/a，其中希腊字母rho(ρ)被称为材料的电阻率。电阻率系材料的物理性质，并且以奥姆米计。

例如，液体流动通过大直径管道比流动通过小直径管道更容易。电子通过导体的流动也是相同的一般原理。导体的横截面积(厚度)越宽，电子流动的空间越大，并且因此电导越大并且流动越容易发生(例如，电阻较小)。

藉由类似的原理，第一导电路径110和第二导电路径108之间的表面积接触的量决定其之间的电阻或导电性的量。当dc电源或电荷施加到第一导电路径110时，从第二导电路径108可以检测到所得到的电压信号。

导电材料具有不同的导电性和电阻水平。利用自然电阻的有利于电感测的物理特性，可以藉由对应于在产生传感器区域112的每个相交点处接触的点(如图3所示)的数量来执行可变信号检测。每个接触点306包括每个导电路径的暴露的表面区域。例如，如果三个点306中的一个接触，则有效电阻将更大，并且将仅检测到电压信号的大约1/3。如所示，在第一导电路径110和第二导电路径108的每个相交点处需要多个接触点306进行连接的矩阵设置302和304中的导电路径设计的示例性实施方式将导致使得在每个相交传感器区域112处达到最大电信号需要所有点306(在本示例中为三个)接触，并且电压信号检测将对应于与各个传感器区域112中的每个对应点306接触的点的数量。

图4示出了以第一设计400开始的导电路径设计之示例，其中第一导电路径406输入和第二导电路径408输出示出了连接(在示例中系电路)，其导致电路的完成。

示出了第二导电路径设计402之示例，其具有第一导电路径406输入、第二导电路径410输出和第三导电路径412输出，从而如果第一导电路径406具有输入电信号，则类似于增加导线的直径以增加导电性并降低电阻，第二导电路径410和第三导电路径412与第一导电路径406接触将由于更大的表面积接触而导致更高的电信号输出。这可以有益于增加传感器应用中的灵敏度和数据范围，但是对于数据范围将需要导电路径406和导电路径410的电路的数据输出与导电路径406和导电路径412的电路输出的总和。藉由增加第二导电路径410和第三导电路径412与第一导电路径406接触的接触表面积的量(类似于增加的接触点306)，将由于接触点处的更大的导电性和更低的电阻而允许电压信号的增加。

第三导电路径设计404之示例示出了第一导电路径406输入和第二导电路径414输出的示例，其中增加第二导电路径414与第一导电路径406接触的接触表面积的量(类似于增加的接触点306)由于导电性的增加和电阻的降低而允许所得到的电压电位的增加和未用能量的减少。该设计404可以有益于增加传感器应用中的灵敏度和数据范围，并且对于数据范围，其也比导电路径设计402提高效率，因为它减少了所需的电连接的数量，由此第二导电路径414将第二导电路径410和第三导电路径412的两个所需连接组合成一个导电路径414。

因为即使导电材料具有一些自然电阻，增加横截面积接触大小将提供用于电流过更大距离的额外导电路径。与此类似的是增加与来自第一导电路径110与第二导电路径108的接触的每个相交点112相关的接触点306的数量以产生更大的信号输出以及增加与第一导电路径406相关的表面积接触414的量。更多的接触点增加了第一导电路径110和第二导电路径108之间的导电性。通过每个相交点处的更大的表面积接触404和多个接触点306这个方面，电压电势由于电阻由于对应的施加的力而改变而在每个额外的接触点处增加。

传感器漂移和蠕变系压力传感器在一段时间内的常见现象。在存在恒定接触的情况下，在示例性实施方式中，可以藉由分散来转移电路径以减少导电路径上的应变，以使来自恒定电接触的磨损最小化。图5a示出了利用导体504的作用的电路500的图，导体504具有通过导电层510分布的电路径。导电层510例如系导电材料或具有许多致密封装的导电丝线的织物。穿过导电层510的电路径被配置成与负载接触，该负载将藉由本示例的方式被称为包含由非导电丝线514隔开和分离的分布的导电丝线512的电阻层506，并且电路径然后藉由导电层516进一步分布并且继续到输出导体518，从而提供可检测的电信号输出。穿过电阻层506的藉由导电层510的电路径分布藉由借助导电丝线512分布的电接触而分散，并借助藉由非导电丝线的绝缘和藉由自然空气分离的绝缘而与非导电丝线514分离。为了减小电阻和增加电信号电导，藉由外部环境的进一步接触(藉由施加压力的示例的方式)将会将输入导体504、电阻层506和输出导体518压缩在一起，好像所有组合组件系一个较大的单个导体，并且由于所施加的压力而进行更多的表面积接触而导致电信号电导的增加。当施加全压力时，沿着输入导体504、电阻层506和输出导体518的电导最大化，并且来自输出导体518的可检测电信号处于最大值，例如，最大5v或大约最大5v或最大校准值1024。

图5b进一步示出了利用导体508的作用的电路502之图，其示出了藉由增加导体508的不同输入路径的数量来检测信号变化的能力，导体508具有藉由导电层510的电路径分布，所述电路经分布穿过中间电阻层506而分布并且继续藉由导体层516通过导体518进一步分布，其中电信号输出将与输入导体508、电阻层506和输出导体518导电接触的量相关地变化。其遵循之前的示例图5a，所有组合组件的接触点的增加的表面积将导致充当具有更大电导和更低电阻的单个导体，从而导致更大的电信号输出的结果。当施加全压力时，例如，沿着输入导体508、电阻层506和输出导体518的电导最大化，并且来自输出导体518的可检测电信号处于最大值，例如，最大5v或大约最大5v或最大校准值1024。

图3、图4、图5a和图5b中示出的系统和方法之示例性实施方式也有益于用于印刷电路板和电子芯片中以允许更大的信号变化以增加一般限于执行二进制任务的集成电路的功能能力。

图6a藉由示出随着时间的推移施加在装置上不同的力的压力的方式示出了柔性导电装置之变形600。当在装置上施加压力602时，所表示的是装置可检测到的视觉演示。当在装置上施加进一步的压力时，存在进一步的变形604，具有检测装置上的增加的量的压力606的能力，从而表示装置确定与施加的压力的量相对应的深度和体积的能力。当没有施加的压力608并且然后施加一致的压力时，这可以是由于(藉由示例的方式)随时间推移静止的物体的情况，压力的量的检测保持稳定610。

图6b藉由示出与在三维图形612上施加的压力的量相关的不同的力的方式示出了柔性导电装置之变形，其中如图中所示在角落处施加了最大量的压力，从而证明了用于检测整个装置中的三维映像、位置和重量差异的能力。

图6c藉由在作为健康监测器应用的柔性导电装置的受控测试的一个示例性实施方式中确定活动的传感器而以身体轮廓示出了二维映射。在该示例性配置中，柔性导电装置系统由配置成5×6矩阵的30个传感器组成。

对于在医疗保健患者监测中的应用，其将被进一步证明。每个单独的传感器具有检测压力的深度和变化的能力，其中可以分割传感器区域以确定对应于施加压力区域与无压力区域614的活动传感器与非活动传感器以及传感器区域之间的压力水平的变化。藉由在躺在床上并且滚动到其侧部或滚动到床的其他部分周围的人体的示例中演示，有一个有益的结果，在柔性导电装置系统与身体接触的地方将保持电信号的连续输出以提供对患者/用户的连续监测。额外的好处系提供信号噪声的进一步指示，比如电信号输出的跳跃或尖峰，其中二维映射将提供关于可归因于柔性导电装置上的移动的起始信号噪声的参考。

图7示出了监测系统700中的柔性导电装置702之示例性实施方式。柔性导电装置702将电信号输出到硬件单元704，硬件单元704可以处理硬件单元704上的信号信息和/或将原始电信号信息发送到数据库706。然后，数据库706可以对信息进行进一步处理和/或将信息发送到云服务器708，以进一步分析，藉由本图中的示例之方式，这可以产生一个预期结果710或替代预期结果712。存储在数据库中的数据可以用于健康分析以及用于定制的输出功能，比如通知和/或警报。

包括用于监测系统700的柔性导电装置702的系统的另一示例性实施方式系对于表面区域检测整个装置中的三维映像、位置和重量差异，其中数据分析可用于监测智能型货架单元上的库存水平或库存物品的存在，可用于自动化库存控制过程，作为一个可能的结果710，和/或可用于用于重新储存库存的预订过程，作为替代的可能的结果712。在示例性实施方式中，不是柔性支撑层，而诸如货架的刚性材料(例如，低柔性或不可察觉的柔性)包含可变压力传感器，并且刚性材料中的微小变形系可检测的。

柔性导电装置连接到硬件单元，所述硬件单元包括微控制器、处理器、包括无线和有线网络能力的单板计算机、多任务器、模数转换器、放大器、警报设备、扬声器、蜂鸣器、led条、加速度计、陀螺仪或其组合。导电装置用作电流通过的电阻。

在矩阵设计中，例如，第二导电路径108与导电装置的电连接的一侧(例如，行)用作输入信号并连接到一个mux，而第一导电路径110的连接的另一侧(例如，列)用作输出并连接到另一mux。然后，mux与硬件单元中的其他部件互连。藉由非常快速地复用信号，第二导电路径108的连接的一侧(输入)发送电压，并且第一导电路径110的连接的另一侧(输出)读取信号，并且确定随着施加的压力的量，列和行之间的任何交点是否被按压。类似地，导电装置用作压电传感器和/或可变电阻器的数组，其允许电流通过以完成电路并输出信号。施加的力和/或压力的量指示通过多少电流，更大的压力允许更多的电流流动从而输出更大的电信号。

对于模拟输入信号包括下拉电阻器，以稳定和提高所有信号之间值的一致性。对于输入信号也包括提升电阻器，以增加灵敏度范围。

对于可以应用柔性导电装置的许多应用，图8a、图8b和图8c示出了藉由使用对电信号进行复用的矩阵设置而使所需的电连接最小化同时保持输出信号的较高数据范围的电路800的功能。

在图8a、图8b和图8c中示出了使用两个多任务器的示例性电路设置。电力连接到多任务器(mux)。在示例800中，两个多任务器采取数字和/或模拟输入，其中第一导电路径802将会将单个数字信号输入到mux804中，并且将数字信号复用为组合的数量(如在该示例中为6通道输入810)，并且藉由辅mux806收集，所述辅mux806将藉由组合的数量(如在该示例中为5通道输出812)接收多个数字信号，从而在该示例中创建输出30个传感器的组合的6×5矩阵。在mux804和mux806之间，将存在对应于接触的传感器区域的数量以及在每个传感器区域施加的压力的量的可变电信号的信号输出。

图8b和图8c还示出了呈具有电源814、输入mux816、输出mux818和下拉电阻器820的示例性设置的电路。

功能性纺织品可用于制造可以从与纺织品接触产生的输入信号中生成信息的器械。这样的器械可以检测施加的力/压力的量或变化，并且还可以具有内置的刺激响应。这种器械的应用之示例系将根据示例性实施方式的柔性导电装置嵌入日常家具(比如沙发衬里、地毯、垫子、地板或亚麻)中，以检测何时存在施加的力/压力。这样的应用可用于监测行为以创建建筑物中的个人或个人的位置的实时信息。它还可以监测是否有跌倒，并在紧急响应者被派遣时继续监测。所有该等可用于监测例如阿兹海默症或失智患者，或者用于藉由基于个人在位置的存在的实时信息为设备供电来节省能量。

另一示例性应用包括将柔性导电装置嵌入诸如压缩器械、床上用品或引线的医疗设备中以监测压力的水平或由心率或脉搏引起的压力变化或吸气和呼气期间的身体接触或其他呼吸变化。这为未来在一般患者健康监测中的应用开辟了潜力，而不需要到患者身体的任何引线和/或附接物。

例如，图9所示的是示出了压缩器械止血带900，其中止血带900当使用时需要施加一致量的压力并保持在身体部位上以阻塞血管，防止出血，比如紧急情况下的创伤性出血。该示例性实施方式示出了柔性导电装置系统902，其可以附接到诸如压缩器械止血带900的现有设备，以改善提供连续监测的结果，而不必对设备进行改变。柔性导电装置系统902可以包括任何所描述的柔性导电装置702。这可以在军事应用中或者对于在需要cat的紧迫情况下难以注意压力的监测的情况下使用作战应用止血带(cat)的紧急人员有所帮助，并且经常当肌肉收缩时，来自cat的压力需要重新紧固以防止进一步出血，否则会增加死亡风险。导电装置的灵活性可以应用在身体的任何位置或任何部位，因为它可以采取任何形状因子，并连续监测施加的压力并通知是否存在下降到设定的参数以下的压力降低，从而提醒需要注意，以保持所需的压力水平。此外，该装置可以监测止血带900的施用时间长度，长时间施用可导致可能的截肢风险。

在示例性实施方式中，包含功能性纺织品的床上用品可以提供关于例如呼吸变化或懈怠时间长度的信息。虽然其他设备需要直接附接到身体，但是示例性实施方式的功能性纺织品在测量来自身体的膨胀和收缩的压力变化和重量分布时保持与身体接触，并且可用于长期研究导致健康结果的事件，或警示不正常的呼吸，或减轻由于有限的移动形成的压力性溃疡。使用诸如心冲击描记术的技术来测量身体中的脉冲发射的振动可以是可以提供关于心率的信息的一种方法。使用这种功能性纺织品的一个好处系代替了需要身体上的引线和附接物的常规生命征象监测方法，并且使用常见的日常物品(比如使用功能性纺织品制作成功能性设备的床单)来提供非侵入性解决方案。它还将藉由在睡眠时使用示例性实施方式时限制使用者偏好而藉由一致的基线比较来提供更准确的信息。也可以使用热敏电阻器(thermoresistor)(热敏电阻器(thermistor))或者替代地使用两个不同的导电织物和/或丝线来监测和确定温度，以测量不同温度下的电阻。

诸如功能性纺织品的压力传感器也可以嵌入货架单元中，以便当它们运行不足或在一段时间内不更新物品时监测库存水平。使用smart货架系统的实时库存系统可以传达库存水平，并且可以构建软件部件来使订购过程自动化。

如图10所示的又一示例性应用系人造外部皮肤层中的示例性实施方式之柔性导电装置系统，以向诸如机器人手的机器人部件提供触觉。凭借藉由触觉确定压力的量的能力，机器人被配置成用于执行需要进一步的灵敏度的任务，比如能够拾取诸如玻璃物体的精细材料，而不会由于施加太多的力而破坏它。机器人部件还可以包括刺激回馈响应机制，从而与诸如使用者、人、设备和/或系统的外部元素通信。这在具有触觉回馈系有利的环境下也是有益的部件。例如，在爆炸物处理(eod)情况下用于提高控制机器人的安全性的遥控环境下，可能需要一定程度的灵敏度来处理精细物体并知道施加了多少压力。另一示例性实施方式系用于临床环境，其中可以由具有进行某些类型的手术的专门技术的外科医生从远程区域控制机器人部件。另一示例性实施方式系在需要触摸灵敏度来提高生产在线的任务的效率的制造业中。

柔性导电装置可以自己使用，或者可以与其他物体集成以产生功能性纺织品器械。

双层柔性导电装置

描述了压力传感器之另一示例性实施方式，其包括具有相同或不同导电性水平的两层导电材料，以及在两层的每个相交点处具有增加的接触点的设计/设置，作为一种将进行感测以确定位置之电容性方法和进行感测以基于与在相交点处接触的点的数量成比例地对应的接触点的数量来确定施加的力或压力的变化的电阻性方法相组合之方法。在一个实施方式中，压力传感器包括导电织物或纺织品传感器。

随着交互式和智能型纺织品的发展，藉由将金属型纤维与纺织品整合为一种方法，电路已经改变了材料与传导的电流如何工作。导电性水平在许多可用的材料中不同，并且这还增加了不同程度的固有空气阻力和绝缘，或者材料相对于导电部件的重量电阻。

在两个高导电材料层之间具有这种导电性水平的差异在示例性实施方式中消除了对中间电阻材料层之需要，因为这种差异有效地充当完整电路的屏障并且在功能上执行与中间电阻层相同的目的。反过来，在示例性实施方式中，中间层的这种消除降低了生产成本。从具有较低导电性水平的材料通过的电流当与具有较高导电性水平的材料接触时将永远不会达到比其自身电容高的水平。在两种材料进一步接触的压力施加期间，可以测量和监测电容差异。

在示例性实施方式中，传感器或装置可以由用于每个导电路径的一个或多个刚性层来支撑。刚性系指不可压缩表面或具有足够刚性和低弹性的表面，以便被感知为不可压缩，而不会使传感器装置弯曲或拉伸。

在用于检测施加到柔性导电装置的力或压力的根据示例性实施方式的所述装置的一个实施方式中，所述装置包括具有第一导电性水平的第一导电路径和具有不同于第一导电性水平的第二导电性水平的第二导电路径。第一导电路径和第二导电路径被定位成使得它们彼此接触。所述装置还包括多个传感器区域。只要第一导电路径接触第二导电路径并且电连通，则该等接触相交点中的每一个产生传感器区域，所述传感器区域产生对应于所施加的力或压力的信号。

如本文所使用的，“导电路径”系指电传导路径。在示例性实施方式中，导电路径由以特定图案布置的导电织物或纺织品制成。替代地，可以使用导电丝线来产生导电路径；然而在一些示例性实施方式中不使用导电丝线，因为它们对于一定距离(对于一些导电丝线，长度大约超过10厘米)的导电路径在保持电压强度方面具有限制。在一些实施方式中，导电路径由导电织物和丝线的组合制成以克服该限制。用导电丝线连接导电织物充当具有较大表面积的一个导电路径。在示例性实施方式中，导电路径被提供为层或支撑在层上，并且被放置为与第二这样的导电路径层接触，从而形成传感器片形式的柔性导电装置。

如本文所使用的，“传感器区域”系指第一导电路径与第二导电路径电接触以完成电路的相交点或接触区域。每个传感器区域生成对应于所施加的力或压力的信号。

柔性导电装置与常规电线相反地起作用。导电部件与非导电部件混合以产生导电路径，这提供了一定程度的表面积电阻率。每个传感器区域的表面积越大，当从第一导电路径通过到达第二导电路径时，电流经历的电阻越小。然后对电路完成时产生的信号进行处理，以确定施加的力/压力的量。

导致导电路径之间的百分之百的接触的所施加的力或压力将产生完整电路的最大阈值。另一方面，由于导电路径的自然表面积电阻，小于百分之百的电接触导致小于最大阈值的完整电路。这可以藉由改变材料的导电性水平来实现。当导电部件与非导电部件组合时，材料规格不同，从而产生自然的空气阻力和绝缘。反过来，不同的材料需要施加不同的量的力来使电路完成并达到其最大阈值。

在柔性导电装置的一个实施方式中，多个传感器区域中的任何一个处的第一导电路径和第二导电路径之间的完全电接触将生成最大信号。在多个传感器区域中的任何一个处第一导电路径和第二导电路径之间存在部分电接触的情况下，这将生成小于最大信号的信号。

导电材料

需要至少两个导电路径进行接触并完成电路。可以藉由使用具有不同的电阻率水平的不同材料来调节柔性导电装置对力或压力的灵敏度，以形成导电路径，这也导致不同的表面积电阻率水平。选择不同的材料将产生具有不同灵敏度水平的柔性导电装置，并且由此产生不同的导电性和因此不同的表面积电阻率。例如，对于两个导电路径中的一个使用具有较低导电性和较高表面积电阻率的材料将降低装置的灵敏度水平，因为对于完成电路，存在更大的电阻。在其中在两个导电路径之间提供导电层的替代实施方式中，使用具有比两个导电路径更低的导电性和更高的表面积电阻率的材料，这也将降低装置的灵敏度水平。

导电路径设计

在二维平面中，可以在图案上操纵导电路径的设计，使得当导电路径被提供为层或支撑在层上时，存在导电区域和非导电区域。例如，在一些实施方式中，导电路径线性地延伸，每个线性段之间具有间隙。转向图1，在所示实施方式中，垂直导电路径与网格图案中的水平导电路径重迭。将两个导电路径电接触时的所得传感器区域布置成矩阵。在其他实施方式中，可以使用重复图案和单元(如图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f所示的)，或者由非导电区域的空间分开的其他变化或形状。可以定制其他图案和形状(比如正方形、矩形、菱形和圆形设计)以满足需要。在一些实施方式中，导电路径的电路设置包括一对多任务器(mux)，其中功率信号被输入到一个(mux)中，并且从另一mux读取输出信号。也可以使用多任务器的单个和多个组合。

转向图2d，在二维平面的一个实施方式中，第一导电路径具有重复的螺旋设计，以将所使用材料的量减半。在一些实施方式中，第二导电路径也具有图案设计。在示例性实施方式中，为了使每个接触点或传感器区域的表面积最大化，第二导电路径被提供为连续片。在另一示例性实施方式中，第二导电路径具有重复的正方形设计，其中第二导电路径的重复正方形设计的每个正方形单元与第一导电路径的重复螺旋设计的螺旋单元重迭。以这种方式，所有传感器区域的总表面积由螺旋导电路径的表面积决定。当在所有传感器区域处(以及沿着螺旋导电路径的整个表面区域)存在100％接触时，生成最大信号。因此，当施加压力/力并且两个导电路径接触从而完成电路时，输出信号值读数与接触的传感器区域的总表面积成比例。

在三维平面中，导电路径和传感器区域的曲率和/或轮廓系在三维空间中可辨别的输出信号值的变化的决定因素。例如，在柔性导电装置作为用于机器人手的人造外表皮层的应用中，可以在伸直的手指或弯曲的手指之间区分定位。手指尖处的曲率将读取不同的信号值，从而将伸直的手指与弯曲的手指进行区分。另一示例性应用系基于施加在传感器区域上的力/压力的量的三维映射的可视化。由于每个传感器区域可以区分施加的力/压力的量，可以画出三维图像从而演示人造外部皮肤层可以在一个示例中确定物体在机器人手上存在的位置以及该物体可能是多重。

根据一般的电路，电荷的流动具有与光速相比以相对快的速度行进的电压。对设计和行进路径的操纵可以改变单个电路中的电行进速度的结果，并产生路径中的延迟，并减慢电行进速度，这对人眼系可见的。对设计进行操纵以改变电行进速度的结果的示例系：如果设置对于传感器区域112只具有一个接触点(在这里需要存在连接以使电去往其目的地)，与光速相比，行进速度将相对较快。藉由对设计进行操纵，需要三个接触点306进行连接的示例，具有电输出信号的完成的电路将取决于接触的点的数量。(参见图3)

为了进一步增加在完成的电路中对电荷到达其目的地的时间的操纵，具有不同导电性水平的材料也可以影响行进速度。

传感器区域

每个传感器区域在每个相交点处或接触点处系唯一的。可以藉由施加的力或施加的压力来操纵由每个传感器区域生成的信号。类似地，施加的力或压力在重量秤上的位置将影响重量读数。例如，站在重量秤的边缘将输出与站在重量秤中心区域不同的值。增加每个传感器区域的表面积以及修改导电路径的设计将改变电路完成时信号的输出值(参见下表1)。由于每个传感器区域的增加的表面区域与重量秤的表面区域类似地起作用，所以藉由监测由于施加的压力/力或传感器区域上的接触的重新分布而导致的输出信号的变化来检测移动。相比而言，静止物体将输出一致的信号值。

硬件和数据系统

在系统的一个示例性实施方式中，柔性导电装置702附接到硬件单元704。硬件单元具有用于从每个传感器区域接收信号的接收器以及用于将信号处理成压力数据的处理器。然后将压力数据存储和分析在每个包括一个或多个数据库的数据库网络706和708中。示例性系统在图7中示出。

在一些实施方式中，柔性导电装置连接到硬件单元，所述硬件单元包括部件，所述部件包括微控制器、包括无线和有线网络能力的单板计算机、处理器、多任务器、模数转换器、放大器、警报设备、扬声器、蜂鸣器、led条、加速度计、陀螺仪或其组合。藉由微控制器和微处理器读取信号，并且视情况藉由放大器、电阻器和运算放大器来放大信号，所述信号被转换为数字信号。信号视情况通过带通滤波器，从而滤波高频和低频信号。

在示例性实施方式中，系统具有感觉回馈系统。例如，系统可以具有用于用户交互和信息传送的嵌入的灯和声音(参见图7)。用于用户交互的这种感觉回馈系统的示例可以是结果710，例如作为可以在诸如跌倒或心脏病发作或中风的健康相关事件的情况下设置的警报。替代结果712的另一示例可以用于在x秒无移动之后经历呼吸暂停的婴儿，装置可以启动警报。可以根据需要定制结果以适合合适的应用。

感觉回馈系可定制的，以适应不同的状况和接收回馈的使用者的需要。硬件单元还可以视情况包括led灯和扬声器，其可以被启动以指示和/或传达不同的呼吸、姿势、位置和移动状况。例如，正常范围内的呼吸可以指示中性色，例如绿色，而高于或低于正常的呼吸速率可以是橙色或红色以表示警告。

图11示出了用于使用柔性导电装置702和系统700的具有灯和声音的感觉回馈系统的方法之示例性流程图1100。由于每个传感器系唯一的并且可以测量施加的压力的变化，可以包括灯和/或声音的通过输出设备的回馈可以设置为具有基于用户交互的结果。

在事件1102处，确定在柔性导电装置702的矩阵上任何点被按压。然后，向输出设备输出指示符以用信号通知用户，例如事件1104，用于开启特定的灯颜色，和/或事件1106，用于从库中检索特定的声音檔并输出到扬声器。在事件处，确定在柔性导电装置702的矩阵上按压的点被释放。对应的灯熄灭(事件1110)和/或对应的声音停止(事件1112)。在事件1114处，确定柔性导电装置702的矩阵上的相同点是否被连续按压。如果是，则在事件1116处，特定的灯颜色开启(可以不同于事件1104处的特定灯)和/或在事件1118处从库中拉出第二声音檔并输出到扬声器。如果不是，则在事件1120处收集资料，并将其存储和/或发送到数据库网络706、708。在事件1122处，流程图1100藉由重复到事件1102而循环。

在一些实施方式中，再次参考图7，藉由从硬件单元704到数据库网络706、708的有线或无线连接来实现压力数据到数据网络的收集和传输。有线或无线网络可以多于一种类型的无线网络(例如，lan、wlan、无线电、蓝牙)。由每个单独的传感器区域处的接收器藉由时间戳和位置(x、y和/或z坐标)对输入值进行分类。例如，当在传感器区域处生成接触输入时，该传感器的变化值以及所施加的力/压力的时间、位置和量被记录。此外，诸如用户信息的用户输入的数据可以与用户的传感器信息(例如，用户的年龄和人口统计信息)一起保存到数据库网络706、708的数据库。数据被存储到数据库中并且可以被本地托管或视情况还托管到云服务器。来自数据库的数据用于多个目的，包括例如：1)用于检测设定的无改变或改变的持续时间超过传感器记录的值的设定阈值的通知系统；2)实时回馈应用；以及3)用于预测模型的来自接触输入的数据的分析。然后所有处理的数据被存储到新数据库中并且所有的数据库被加密。

来自功能性纺织品器械的原始输入可以在进入数据库之前被分组，以提供对输入的更快的收集。所有传入的原始输入可以设定为指定范围，并且可以预先确定用值(增加的值或减小的值)来表示的指示压力。

在将数据存储到数据库网络706、708之前，电信号的原始数据可以在用于数字信号处理的硬件单元704上进行处理。这包括任何误差校正，以标记异常值，以及包括使用用于信号处理的统计计算。

在示例性实施方式中，可以实现误差检测和异常值检测。如果每个传感器的传入值随着时间的推移不变，或者如果值保持在总最大值的指定百分比内，则确定误差检测。如果值超出了指定的值范围和任何不规则的字符(比如由于从微控制器采样而产生的字母和特殊字符)，则确定误差。例如，如果传入值设定为0到1024并且传入值出现在0或1024之外，或者在0-5(1024的大约0.5％)之间波动，则在一个示例中，这被认为是传感器中的误差。校准传感器的位置，因此，传感器中的任何误差可以指示垫的哪个位置被停用。

藉由使用诸如移动窗口、检查残差以确定值是否大于指定的四分位数范围或者检查大于指定阈值的值(比如特定标准偏差或使用傅立叶变换和频谱密度计算)等技术来确定异常值。

也可以执行校准和归一化。当传感器上没有物体或人时藉由读取原始信号来在初始时间窗口(例如，前30秒)内收集校准。使用针对每个传感器收集的原始信号，执行校准技术。一种技术系收集最大值、最小值、平均值、标准误差以计算标准化分数以及每个传感器的标准化残差。一种用于归一化的技术系在时间窗口内计算每个传感器的最大值、最小值，并从每个值中减去最小值，并将其除以时间窗口内值的范围。这将使每个传感器值在0和1的范围之间。

移动和无移动的分类

返回到图6a，使用从柔性导电装置702收集的电信号来确定移动的存在或不存在。该示例性实施方式将示出对正在使用柔性导电装置702的生命的移动和无移动的检测。

步骤(1)“接触”与“无接触”的检测。例如，一种技术系基于对满足跨越所有传感器区域的绝对阈值并且满足检查每个传感器区域的值的变化的差阈值的计算。计算前几百个值以给出初始平均值、中值和初始变化阈值。之后，对于每个传感器区域，总是比较过去值(x-1)和当前值(x)。对于每个传感器区域，以指定秒数的每个间隔取滚动平均值和滚动标准偏差。如果该值小于预定的平均阈值(例如，<100)，则被认为是“无接触”。如果传入值大于该传感器的差阈值并且该值大于平均阈值，则该值被认为是“接触”。也可以对所有传入信号应用变换和基线校准(例如，当无接触时减去前几百个值的变化)以减少传入信号的“噪声”。其他技术包括傅立叶变换和功率谱密度，这也对所有传感器信号执行，从而将信号分解为正弦函数。然后将每个传感器的正弦函数相对于其他对应的传感器进行比较。具有最大或最多的指定频率的峰值振幅的那些也将指示何时有接触。每个传感器的所有傅立叶变换的平均值被积分，以便每个时间点产生一个信号。变换为信号允许放大信号以提供对信号的更好的区分。

步骤(2)每个给定时间的所有“接触”传感器区域被分类并分成多个区域。例如，集中区域包括捕获呼吸移动的躯干区域或提供更强指示输出信号的区域。在检查随着时间的推移每个传感器区域的平均值和变化后，确定具有最低平均值、中值和残差以及最小变化的传感器区域。具有最大平均值和最大变化的传感器区域也被确定。关于该等识别的传感器的区域可另外被映像成图形表示，例如热图，以确定关心的位置。最大的变化被认为是移动的特征，最小的变化被认为是更接近于无移动。此外，可以使用可以确定关心的区域的傅立叶变换、功率谱密度计算、相关方法、自回归模型、功率谱密度和聚类分析来藉由计算针对呼吸和其他生命征象(比如心率)指定特定频率。

步骤(3)突出显示目标区域以监测移动。重要的是，与无移动的读数相比，确定移动的检测。计算移动与无移动的平均值和变化。当无移动时，变化阈值小于有移动时。视情况，还藉由传感器位置以及使用回归模型和机器学习模型来映像目标区域以确定呼吸活动。呼吸和移动的频率也不相同，并且也可以被指定以了解移动。

定时器/警报系统

在一些示例性实施方式中，系统可另外包括用于基于预定的一组参数来发起视觉或听觉通知的定时器系统。例如，定时器和警报系统，其中在检测到指定秒数的无移动之后发出警报。为了检测移动的不存在，考虑几个程序。或者在另一示例中，在检测到高于或低于设定的参数范围(等于所确定的施加的力/压力的量)的信号之后发出警报。例如，在必须保持一定量的压力以停止创伤性出血的压缩器械中，肌肉倾向可能随着时间的推移而收缩，并且如果需要重新紧固压缩器械以防止静脉和/或动脉出血，则可以发出警报。如果长时间施用压缩器械，定时器也会发出声音，以通知并防止永久性损害的风险。

当与目标区域相对应的所有传感器区域显示无移动时，即，在指定的预定间隔内具有值的最小变化，可以发出听觉和/或视觉警报。在指定间隔内跨越目标区域中的传感器区域的最小变化将向硬设备发送信号，并在应用的监视器上触发听觉声音和/或视觉警报。针对每次迭代进行对最小变化的这种检查。针对每次迭代将定时器设定为指定的秒数。

设备兼容性

所述系统对于用于浏览器和移动设备两者都是兼容的。实时监测应用程序编程接口可以提供关于使用者、状况、定时器、警报、呼吸率、呼吸分析、施加的压力、缺乏所需的压力或可以藉由接触输入来检测变化的任何这种变化的信息和图形表示。该接口还允许用户输入用户信息，所述用户信息将链接到从硬件输出的传感器信息。该实时监测应用程序编程接口将从数据库网络中检索信息。

物体与人的检测

随时间推移确定信号的平均值、变化、频率是否存在显著变化。如果“接触”传感器的值随时间推移显示无变化或最小变化并且如果原始输入值在一个小范围内，则这将触发静止物体的可能性。

以下示例进一步说明了示例性实施方式的各种方面。

柔性导电装置702可以使用具有不同导电性质的组合的材料的各种组合来制造，这只取决于来自硬件部件的灵敏度的期望水平。

5伏电源连接到柔性导电装置702，基于以相同的施加的力/压力的量从完成的电路测量最大阈值而在(在一个示例中)0至1024的范围内记录输出值。不同的材料将基于力/压力的量输出不同的最大阈值，其中高导电材料将达到高于具有较低导电性水平的材料的最大阈值(参见下表1)。由于阈值因为使用不同的材料组合和施加的力/压力的量而不同，也可以藉由使用改进的2层系统而不是3层系统来调整灵敏度。

由于阈值因为载流导体的自然电阻元素而基于5v的输入将不会达到最大值(例如1024)，材料的顺序和组合可以产生电路完成的时间差。

表1：材料测试：输出值范围0-1024，5v电源。

导电路径设计

示例性设计1：用于检测平坦的不可压缩表面的压力的系统的柔性导电装置设置的示例系两层设计，其具有将导电丝线和非导电丝线相组合的导电纺织品，所述丝线被“编织/针织”为网格状图案，其中非导电丝线提供与导电丝线的分离，其中第一导电路径302被设置为在一个方向上延伸并且第二导电路径被设置为在相交方向304上延伸，由此当两个导电路径重迭时，形成网格图案，其中每个相交点形成传感器区域112，所述传感器区域可以基于分离第一层与第二层的非导电丝线的第一水平的电阻以及来自在同一层上分离导电丝线的非导电丝线的第二水平的电阻来测量变化。由于与导电丝线分离，来自外力的施加压力将压缩两个层，从而使不同点306处的相交的导电路径接触，从而允许与施加的压力的量相关地测量电信号的变化。

示例性设计2：用于检测具有变化的形状因子的表面(例如床)的压力的系统的柔性导电装置设置的示例性实施方式系三层设计，其中第一导电路径504和第二导电路径508藉由中间层506分离。中间层对于诸如如果柔性导电装置的多个部分被紧密地束缚的情况藉由来自完全接触的第一导电路径504和第二导电路径508的分散来提供电阻。

示例性设计3：第三示例系其中一个层具有螺旋设计204，其产生用于较低表面积导电性的间隙。相对层200将具有更高的表面积导电性以消除间隙，从而可以根据接触的点确定变化。如果所描述的示例被翻转，则在存在间隙的区域处产生的小的接触点可能不会读取与先前示出的示例类似的输出值。

示例性设计4：第四个示例包括藉由对导电织物和丝线进行组合而使用较少材料的有效方法：一个示例系1.27厘米(0.5英吋)的导电织物212和导电丝线214，其以将增加相当于2.54厘米(1.0英吋)的导电织物的表面积但使用较少的材料(例如，参见图2e和图2f)的图案连接。

图12示出了在示例性实施方式中使用柔性导电装置702和系统700进行呼吸分析和检测正常设定参数之外的条件的算法的流程图1200。与没有呼吸的读数相比，躯干被突出显示(见图6c)作为监测呼吸活动的目标区域。在确定误差和异常值并从呼吸的分析中排除之后，确定躯干区域。计算呼吸与无呼吸的变化。在示例性实施方式中，还针对所有传感器点的每个信号进行傅立叶变换。

在事件1202处，每个柔性导电装置702的传感器被校准和标准化。例如，当柔性导电装置702上没有物体或外部压力存在时，可以确定基线信号。在事件1204处，柔性导电装置702的一个或多个传感器检测到接触输入。在事件1206处，从柔性导电装置702的传感器收集原始资料。在事件1208处，处理所述原始数据。在事件1210处，确定传入值是否大于或小于设定的正常参数。如果是，那么在事件1212处，时间开始。此外，在事件1214处，确定值是否大于或小于设定的正常参数指定的时间段，例如，秒数。如果不是，则该方法循环到事件1206。再次参考事件1214，如果是，则在事件1216处将用户回馈发送到诸如扬声器、灯或视觉显示器的输出设备，并且然后数据进行到事件1218。在示例性实施方式中，所有事件被捕获到数据库网络706、708中。

再次参考事件1210，如果不是，则在事件1218处，经处理的数据被传送到数据库网络706、708。在事件1220处，执行可以基于当前患者受试者历史信息、其他患者、大数据等的长期分析，在事件1222处，输出长期数据趋势。在示例性实施方式中，也可以在数据库网络706、708中捕获长期分析数据。在事件1224处，流程图1200藉由重复到事件1204而循环。

图13示出了使用附接到作战应用止血带的柔性导电装置系统700来监测压力的算法之流程图1300。在事件1302处，系统700一旦被启动被配置成校准到由施加器设定的相应的压力水平，或藉由在事件1304处建立施加的压力的基线的自动设定。在事件1306处，确定传入值是否偏离设定的参数，例如压力损失。如果是，则在事件1310处，如果止血带有压力损失，则系统700可以被配置成藉由输出设备来报警，直到再次达到正确的压力水平。如果不是，则在事件1308处，流程图1300藉由重复事件1306而循环。

来自实验受控环境的呼吸分析的结果示于图14a中。曲线图1402、1404、1406、1408描绘了跨越所有传感器的所有数据的平均值与时间间隔值。示出了描绘当柔性导电装置上没有物体时的具有平均的初始基线读数的相对稳定的信号之曲线图1402。示出了描绘当有人躺在垫上并且不费力地呼吸时的变化的改变之曲线图1404。示出了描绘来自进行深呼吸的人的变化的改变之曲线图1406。示出了描绘人躺在垫上从正常呼吸到屏住呼吸时之曲线图1408。曲线图1404、1406和1408表示从曲线图1402的基线值减去的检测值的平均值。

图14b和图14c示出了源自实验受控环境的电信号的进一步结果，其被转换成活动监测曲线图1410和呼吸曲线图1418。图14b中示出了描绘由信号1412指示的当柔性导电装置上存在物体之前和之后的活动以及指示由打喷嚏引起的突然移动的信号中的尖峰1414之监测曲线图1410。例如可以藉由大于归一化环境并且小于由以更高频率出现的打喷嚏引起的大尖峰1414的信号中的尖峰来确定咳嗽。图14c中示出了描绘在来自图14b的结果的相同实验受控环境中人的呼吸模式之曲线图1418。在线形曲线1420上示出原始信号，经滤波和处理的信号在线形图1422上示出。

变化(诸如深呼吸曲线图1406的变化)之间存在的显著差异大于正常呼吸曲线图1404并且大于基线曲线图1402或屏住呼吸曲线图1408。

图15a和图15b示出了使用柔性导电装置的示例性实施方式来监测呼吸模式的临床控制环境下的另一组实验结果，示出了随着时间的推移的读数或信号值。使用具有由空气压缩机充气的人造肺的高科技人体模型模拟呼吸模式，呼吸速率为零(“br0”)。曲线图1502中示出了没有物体时的基线读数与有人体模型放置在柔性导电装置上时的比较。曲线图1504中示出了空气压缩机关闭时的基线读数。曲线图1506中示出了空气压缩机打开但所有生命征象设定为0时的基线读数，同时显示检测到来自控制高科技人体模型的空气压缩机的轻微振动。空气压缩机的电机位于距传感器一定距离的地板上，证明了柔性导电装置的灵敏度。

转到图15b，其为使用具有人造肺的人体模型来模拟呼吸(呼吸速率为十(“br10”))的另一组实验结果的曲线图1508。使用空气压缩机控制人造肺内的空气体积，这使人造肺充气和放气以模拟呼吸。曲线图1508中示出了来自空气压缩机打开并且模拟呼吸设定为每分钟10次呼吸时的结果。信号1510中示出了来自空气压缩机打开并且模拟呼吸设定为每分钟10次呼吸时的额外的结果。

图16a展示了诊断为淋巴瘤的犬的生命征象的受控测试，呼吸速率为19(“br：19”)。示出了随着时间推移的信号值的曲线图1602，其在曲线图1602中描绘了在一个实施方式中从最初在柔性导电装置上躺下开始在受控条件下的犬的活动，其中所述装置确定从没有检测到物体到检测到物体的存在的初始变化，然后在犬在所述装置上躺下之后开始显示生理信号。示出了随时间推移的信号值的曲线图1604，其显示具有偶尔的呼吸困难的相同犬，其中具有前60秒的所记录手动呼吸计数，其具有相对稳定的呼吸模式。图16b展示了60秒后的相同犬，在曲线图1606中显示不规则的呼吸模式，包括在变化间隔期间具有对完整的呼吸循环的多次呼吸尝试的段。呼吸频率为22(“br：22”)。进一步示出了描绘在去往柔性导电装置并且去到上面和从上面下来的受控条件下的曲线图1608中的犬的活动的曲线图。

在示例性实施方式中，类似的分析和/或方法可以应用于监测和检测心率和温度。

示例实施方式系一种响应于所施加的外力之可变导电装置，所述可变导电装置包括：第一导电路径，所述第一导电路径包括第一导电表面；第二导电路径，所述第二导电路径包括第二导电表面，当没有所施加的外力时，所述第二导电表面的一部分具有与所述第一导电表面的一部分的导电接触表面积，当没有所施加的外力时，所述第二导电表面的另一部分与所述第一导电表面的另一部分分离，其中，所述所施加的外力增加所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的所述导电接触表面积，从而使得所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的导电性增大。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述第一导电路径用于从电源接收电力，并且所述第二导电路径根据所述导电性产生可检测信号。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述接收到的电力为dc电压。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，当没有所施加的外力时，所述可检测信号小于由所述电源限定的最大信号。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述可检测信号由于所述导电性的所述增大而与所述所施加的外力相关地增大。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，当施加使所述导电接触表面积最大化的外力从而产生最大化导电性时，所述可检测信号系由所述电源限定的最大信号。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括所述电源。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括用于检测所述检测信号之检测器。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括用于对所述第一导电表面和所述第二导电表面的至少一部分进行分离的至少一个层。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式，其中，所述至少一个层包括为所述导电接触表面积提供附加接触表面积的导电丝线。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述至少一个层进一步包括非导电丝线。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述至少一个层包括绝缘层。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述绝缘层包括空气。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述至少一个层包括可压缩层。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括用于接收所述所施加的外力并支撑所述第一导电路径或所述第二导电路径的支撑层，其中，所述第一支撑层包括至少一个刚性层。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述导电接触表面积的增加包括所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的附加接触点。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述导电接触表面积的增加包括当没有所施加的外力时现有导电接触点的接触表面积之增加。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述所施加的外力减小所述第一导电表面的所述另一部分与所述第二导电表面的所述另一部分之间的距离。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述导电接触表面积与所述所施加的外力相关地增加，从而使得所述导电性增大。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述第一导电路径包括具有第一导电性的材料，其中，所述第二导电路径包括具有不同于所述第一导电性的第二导电性之材料。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述第一导电路径大致垂直于所述第二导电路径，并且所述第一和第二导电路径以栅格状图案重迭。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述第一导电路径或所述第二导电路径中的至少一个为螺旋图案。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述所施加的外力增加所述第一导电表面的所述另一部分与所述第二导电表面的所述另一部分之间的导电接触表面积。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述所施加的力包括振动。

在上述可变导电装置中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述第一导电路径和所述第二导电路径由导电织物和/或丝线组成。

示例实施方式系一种包括一个或多个层和多个传感器之传感器片，所述传感器中的每一个包括：上述可变导电装置中的任何一个可变导电装置；用于向所述第一导电路径提供电力之电源；以及用于根据所述可变导电装置的导电性对来自所述第二导电路径的可检测信号进行检测之检测器。

在上述传感器片中的任何一个之示例实施方式中，其中，每个传感器与其他传感器中的至少一个传感器的所述第一导电路径共享所述对应的第一导电路径，并且其中，每个传感器与其他传感器中的不同的至少一个传感器的所述第二导电路径共享所述对应的第二导电路径，其中，电力可一次一个地选择性地对所述第一导电路径中的每一个系可启动的，并且来自所述第二导电路径中的一个或多个第二导电路径的可检测信号使得知道所述传感器中的哪个传感器正在接收所述所施加的外力。

在上述传感器片中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述传感器被安排成数组。

在上述传感器片中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述传感器的所述第一导电路径被安排成列，并且所述传感器的所述第二导电路径被安排成行，其中，电力可一次一个地选择性地对所述第一导电路径中的每一个系可启动的，并且来自所述第二导电路径中的一个或多个第二导电路径的可检测信号使得知道所述传感器中的哪个传感器正在接收所述所施加的外力。

在上述传感器片中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述至少一个层包括至少一个柔性层。

在上述传感器片中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述至少一个层包括至少一个刚性层。

另一示例实施方式系一种可变压力传感器，包括：上述可变导电装置中的任何一个；用于向所述第一导电路径提供电力之电源；以及用于根据所述可变导电装置的导电性对来自所述第二导电路径的可检测信号进行检测之检测器。

另一示例实施方式系一种包括上述可变导电装置中的任何一个的印刷电路板或微芯片，所述印刷电路板或微芯片被配置用于由于所述可变导电装置的导电性的动态范围而藉由多于两个的信号状态在所述可变导电装置上执行数字通信。

另一示例实施方式系一种用于监测外力之系统，所述系统包括：电源；一个或多个可变压力传感器，每个可变压力传感器包括用于从所述电源接收电力的上述可变导电装置中的任何一个；检测器，用于根据所述可变导电装置的导电性对来自所述可变导电装置之可检测信号进行检测；处理器，用于将所述可检测信号处理为外力数据并将所述外力数据发送到用于对所述外力数据进行存储和分析之数据库或服务器；以及输出设备，由所述处理器控制以响应于所述可检测信号或所述经分析之外力数据而传送输出。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括微控制器、包括无线和有线网络能力的单板计算机、一个或多个多任务器、一个或多个模数转换器、一个或多个放大器、警告设备、一个或多个扬声器、一个或多个蜂鸣器、一个或多个led、一个或多个led条、或其组合或子组合。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述输出设备进一步包括用于藉由所述输出设备进行使用者交互的感觉回馈系统。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述感觉回馈系统包括用于警告事件的警报。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述数据库系云服务器的一部分。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，进一步包括用于基于预定的一组参数来发起通知的定时器系统。

在上述系统中的任何一个之示例实施方式中，其中，所述数据库进一步包括用于分析所述外力数据的处理器。

另一示例实施方式系一种使用上述系统中的任何一个来监测移动之方法，所述方法包括：当没有施加到所述可变导电装置的外力时，确定基线外力值；获得具有高于所述基线外力值的值之信号；计算所述所获得的信号与所述基线外力值之间的差；以及对具有大于差阈值的差的一个或多个信号进行标识；基于所述对所述一个或多个信号何时具有大于所述差阈值的差的所述标识，向所述输出设备输出信息。

在上述方法中的任何一种方法之示例实施方式中，其中，所述基线外力值为平均值。

在上述方法中的任何一种方法之示例实施方式中，其中，所述基线外力值系每个可变压力传感器之对应值。

示例实施方式系使用上述系统中的任何一个来监测受试者的呼吸、监测受试者的心率、监测受试者的移动、监测并跟踪受试者的位置或监测压缩仪器中的压力水平。

示例实施方式系使用上述系统中的任何一个来监测压缩仪器止血带中的压力水平。

示例实施方式系在货架中使用上述系统中的任何一个来监测库存水平。

示例实施方式系在人造外部皮肤中使用上述系统中的任何一个来为机器人部件提供触觉。

虽然根据方法描述了本发明实施方式中的一些，但是熟习该项技术者将理解本发明实施方式还涉及包括用于执行所描述的方法的至少一些方面和特征的部件的诸如处理器、电路和控制器的各种装置，无论是藉由硬件部件、软件或二者的任何组合，还是以任何其他方式(如适用)。

在附图中，如适用，所示出的子系统或块中的至少一些或全部可包括执行存储在内存或非瞬态计算机可读介质中的指令的处理器或由这样的处理器控制。可以对一些示例实施方式进行变化，这可以包括上述实施方式中的任何一个的组合和子组合。上面呈现的各种实施方式仅仅是示例，无论如何并不打算限制本公开的范围。本文所述的创新的变化将对受益于示例性实施方式的熟习该项技术者是显而易见的，这种变化在本公开的预期范围内。特别地，可以选择来自上述实施方式中的一个或多个的特征来创建上文中可能未明确描述的由特征的子组合组成的替代实施方式。此外，可以选择和组合来自上述实施方式中的一个或多个的特征来创建由上文中可能未明确描述的特征的组合组成的替代实施方式。适用于这样的组合和子组合的特征对于审阅了整个本公开内容的熟习该项技术者来说将是显而易见的。本文所述的主题旨在涵盖和包含所有合适的技术变化。

可以对所描述的实施方式进行某些调适和修改。因此，上述实施方式被认为是说明性的而不是限制性的。