本发明涉及包含呈导线形式的电导体与印刷电导体的电连接的电路、形成这样的连接件的方法、以及具有包含这样的电连接的电路的可穿戴服装和其他制品。所述印刷电路可以位于可缝合基材或实心基材上。
背景技术：
对将电路结合到可穿戴服装中以监测穿戴者的生理方面的兴趣日益增加。这样的测量实例包括心率、心电图、肌电图、体表温度和核心体温、以及体液。电路还可以结合到非可穿戴制品中，诸如车辆座椅。这些电路包含电导体之间的电接触。对形成可以在功能电路构造中使用的、并且在多次洗涤和干燥循环下时维持导电性的良好电接触的方法存在着需求。
技术实现要素：
本发明提供了一种电路，所述电路包括：
a)印刷在可缝合基材上的第一电导体；
b)呈导线形式的第二电导体，所述导线的一部分与印刷在所述可缝合基材上所述电导体的一部分相接触；以及
c)一根或多根非导电线式缝线，其中，每根缝线穿过所述可缝合基材而缝合，每根缝线环绕所述第一电导体和第二电导体的相接触的部分，由此提供形成电连接所需要的压缩。
本发明还提供了一种电路，所述电路包括：
a)印刷在实心基材上的第一电导体，所述实心基材包含预先安排的成对的孔；
b)呈导线形式的第二电导体，所述导线的一部分与印刷在所述实心基材上的所述电导体的一部分相接触；其中，所述导线的所述部分位于所述成对的孔之间；以及
c)一根或多根非导电线式缝线，其中，每根缝线穿过成对的孔而缝合，每根缝线环绕所述第一电导体和第二电导体的相接触的部分，由此提供形成电连接所需要的压缩。
此外，本发明提供了一种用于在两个电导体之间形成电连接的方法，所述方法包括：
a)提供印刷在可缝合基材上的第一电导体；
b)提供呈导线形式的第二电导体；
c)使所述导线的一部分与印刷在所述可缝合基材上的所述电导体的一部分相接触，并且
d)使得一根或多根非导电线式缝线穿过所述可缝合基材而缝合，每根缝线环绕所述第一电导体和第二电导体的相接触的部分，由此提供形成电连接所需要的压缩。
本发明另外提供了一种具有电路的可穿戴服装，所述电路包括：
a)印刷在可缝合基材上的第一电导体；
b)呈导线形式的第二电导体，所述导线的一部分与印刷在所述可缝合基材上的所述电导体的一部分相接触；以及
c)一根或多根非导电线式缝线，所述一根或多根非导电线式缝线穿过所述可缝合基材而缝合，每根缝线环绕所述第一电导体和第二电导体的相接触的部分，由此提供形成电连接所需要的压缩。
本发明还提供了一种具有电路的制品，所述电路包括：
a)印刷在可缝合基材上的第一电导体；
b)呈导线形式的第二电导体，所述导线的一部分与印刷在所述可缝合基材上的所述电导体的一部分相接触；以及
c)一根或多根非导电线式缝线，所述一根或多根非导电线式缝线穿过所述可缝合基材而缝合，每根缝线环绕所述第一电导体和第二电导体的相接触的部分，由此提供形成电连接所需要的压缩。
附图说明
图1展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，缝线环绕着印刷在可缝合基材上的电导体的、与所述导线的一部分相接触的整个部分并环绕着所述导线部分本身。
图2展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，缝线仅环绕着印刷在可缝合基材上的电导体部分的一部分以及所述导线的整个所述部分。
图3展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，导线的在末端处的部分的一个区段与导线的主要部分形成角Θ。
图4展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，导线的在末端处的部分的一个区段呈环状。
图5展示了印刷在可缝合基材上的电导体与编织导线之间的电连接。
具体实施方式
本发明涉及导线与印刷电导体之间的电连接。在一个实施例中，印刷电导体位于可缝合基材上。在另一个实施例中，印刷电导体位于实心基材上。如果实心基材足够薄，则其能够被缝针穿透并因此可以作为可缝合基材来处理。
一根或多根非导电线性缝线环绕所述两个导体相接触的部分来提供形成电连接所需要的压缩。典型地，导线的与印刷电导体的部分相接触的那部分是导线的在末端处的部分。然而，导线的与印刷导体的部分相接触的那部分可以是在导线的远离末端的区域中。如果导线具有绝缘物，则去除绝缘物以用于使导线部分与印刷导体形成电连接。
在导线是实心导线时，当导线的在末端处的部分的一个区段不与导线的其余部分共线并且所述一根或多根缝线环绕所述不共线的区段的一部分时，导线被更牢靠地固持在所述连接中。所述区段可以与导线的主要部分形成角Θ，如图3中所示。所述区段可以呈字母u形、环状、或曲线状或某种其他形状以便禁止导线从缝线下面被拉出，图4中示出了其实例。导线的末端可以附接至电端子，并且电端子与印刷在可缝合基材上的电导体的一部分相接触，其中所述一根或多根缝线各自环绕印刷在可缝合基材上的所述电导体部分和所述电端子。
如在此使用的，“导线”是指线性导电材料，诸如实心金属导线、编织导线、绞合导线、棒、杆、位于导线末端的端子、碳纤维、电热杆(calrod) 或任何其他实心导体。
如在此使用的，“印刷导体”是指丝网印刷或以任何方式印刷或以其他方式附着或转印到基材上的导体。
如在此使用的，“多个”是指三个或更多。
印刷导体沉积在可以直接用作可穿戴服装或制品的、或可以应用于可以用作可穿戴服装或制品的织物的基材上。基材的任一侧可以应用到可穿戴服装或制品的织物上，即，基材的具有导体的一侧可以与织物相邻，或者基材的另一侧可以与织物相邻。一种基材是热塑性聚氨酯(TPU)，诸如从美国马萨诸塞州，雪莉，毕玛时联合公司(Bemis Associates,Inc.,Shirley, MA)可获得的Bemis ST-604。另一种可能的基材是热塑性聚酯，诸如从美国特拉华州威明顿的杜邦公司(DuPont Co.,Wilmington,DE)可获得的基材还可以是由塑料片材与其上沉积的可渗透涂层的组合构成的复合材料片材。热塑性聚氨酯基材，诸如Bemis ST-604，粘附到聚氨酯或聚氯乙烯涂覆的织物上。
在另一个实施例中，导体组合物可以直接应用到可拉伸的可渗透织物上。一种这样的非织造织物是由从法国科尔马Fruedenberg Evolon公司 (Fruedenberg Evolon,Colmar,France)可获得的构造的。可以用于这种类型的施用的另一种可渗透基材是涂覆有聚酰胺的织造聚酯，例如从日本京都达尼克公司(Dynic Corp,Kyoto,Japan)可获得的 OS5000U。
如之前表明的，一根或多根非导电线式缝线环绕两个导体的相接触的部分以提供了形成电连接所需要的压缩。
如在此使用的，“环绕”是指一个或多根缝线围绕印刷在基材上的并且与导线相接触的整个电导体部分以及导线本身的实施例、以及一根或多根缝线仅部分地围绕印刷在基材上的电导体和/或导线的实施例。
多根缝线产生更牢固且更持久的连接。当使用多根缝线时，缝线可以是一系列单独的缝线、之字形缝线、或提供所需压缩的任何其他安排。
印刷电导体还可以印刷在实心基材上。在这个实施例中，实心基材包含成对的预先安排的孔。所述成对的孔之间存在印刷导体，并且导线的和印刷导体相接触的部分被置于所述成对的孔之间。一根或多根非导电线式缝线穿过成对的孔而缝合，每根缝线环绕两个导体的相接触的部分，由此提供了形成电连接所需要的压缩。
将参照图来讨论一些电连接的实施例。
图1展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，缝线环绕着印刷在可缝合基材上的电导体的、与导线的一部分相接触的整个部分并环绕着所述导线的整个所述部分。电导体1印刷在可缝合基材2上。导线3被示出有绝缘物。导线3的末端部分4已经剥去绝缘物并与电导体1相接触。两根缝线5被示出为围绕电导体1的整个部分和整个导线部分4。
图2展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，缝线仅环绕着印刷在可缝合基材上的电导体的一部分以及全部的导线部分。电导体1印刷在可缝合基材2上。导线3被示出有绝缘物。导线3 的末端部分4已经剥去绝缘物并与电导体1相接触。两根缝线5穿过电导体1而缝合并仅围绕电导体1的一部分以及整个导线部分4。
图3展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，导线的在末端处的部分的一个区段与导线的主要部分形成角Θ。电导体1印刷在可缝合基材2上。导线3被示出有绝缘物。导线3的末端部分4已经剥去绝缘物，并且这个部分4的区段5已经弯曲来与导线3的主要部分形成角Θ。角Θ典型地在0度与90度之间。区段5与电导体1相接触。三根缝线6穿过电导体1而缝合并仅围绕电导体1的一部分。缝线6 还围绕导线的整个区段5。这是导线的在末端处的部分4的区段5与导线3 的主要部分不共线、并且导线通过缝线6围绕区段5而被更牢固地固持住的实施例之一。通过额外的一根或多根缝线围绕末端部分4，甚至会更牢固地固持住导线。
图4展示了印刷在可缝合基材上的电导体与实心导线之间的电连接，其中，导线的在末端处的部分的一个区段呈环状。电导体1印刷在可缝合基材2上。导线3被示出有绝缘物。导线3的末端部分4已经剥去绝缘物，并且这个部分4的区段5已经弯曲来形成角环圈。区段5与电导体1相接触。三根缝线6穿过电导体1而缝合并仅围绕电导体1的一部分。缝线6 还围绕导线的区段5。这是导线的在末端处的部分4的区段5与导线3的主要部分不共线、并且导线通过缝线6围绕区段5而被更牢固地固持住的另一实施例。通过额外的一根或多根缝线围绕末端部分4，甚至会更牢固地固持住导线。
如果使用绞合导线，则缝线可以环绕所有线股、或者线可以在所述线股之间穿过并仅环绕所述线股中的某些线股。可替代地，导线的在末端处的线股可以被分开，并且各线股可以被弯折或弯曲并被放置成与印刷导体的所述区段相接触、并以与图3和图4中针对实心导线所示的相同的方式被一根或多根缝线环绕。
图5展示了印刷在可缝合基材上的电导体与编织导线之间的电连接。电导体1印刷在可缝合基材2上。编织导线3与电导体1相接触。两根缝线4穿过电导体1并穿过编织导线3而缝合并且仅围绕电导体1的一部分以及编织导线3的一部分。
实例
实例1
与编织导线的缝合导线连接被构造有丝网印刷在热塑性聚氨酯(TPU) 上的导体，所述热塑性聚氨酯被热压到针织物上。印刷导体宽约3/4英寸。它们由被2个炭层所覆盖的2个银层/聚合物层构成。被用作其他导体的编织导线是可商购的扁平管状构造的镀镍铜线。使用了多根缝线来环绕印刷导体和编织导线。缝线穿过编织导线而缝合，如图5中所示。以2英寸的电间隔测得沿未改变段的印刷导体的电阻是在2欧姆与4欧姆之间。在编织导线平行于印刷导体和垂直于印刷导体两者情况下研究了若干种针步类型。所使用的针步风格是扣眼、蜂窝、间距紧密的直缝、和之字形延伸。在所有情况下，测得电阻在1.75欧姆与3.5欧姆之间。
实例2
与实心导线的缝合导线连接构造有丝网印刷在热塑性聚氨酯(TPU) 上的导体，所述热塑性聚氨酯热压到针织物上。印刷导体宽约3/4英寸。它们由被2个炭层所覆盖的2个银层/聚合物层构成。实心铜线弯曲成某种程度上的圆形环圈，内径为大致3/4英寸，如图4中所示。使用扣眼型针步、在三个位置处以每个位置多根缝线将导线环圈缝合到印刷导体/TPU/针织物组件上。2英寸缝线中心间距，测得电阻为约5.9欧姆。