CN101832796B - 非金属性集成传感器互连设备、制造方法以及相关应用 - Google Patents

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Abstract

示例性实施方案提供了集成传感器组件的材料、设备和阵列，以及用于形成及在传感系统中使用这种设备和阵列的方法。在一个实施方案中，所述集成传感器组件可以包括一个互连构件以及与该互连构件在其任意位置相连接的至少一个传感器构件。所述传感器构件和所述互连构件之每一个可以包括芯元件和聚合物。用于传感器构件的芯元件和用于互连构件的芯元件可以电互连。各种实施方案也可以包括连接至所述互连构件的连接器构件，其用于从或向所述传感器构件传输传感信号。

Description

非金属性集成传感器互连设备、制造方法以及相关应用
技术领域
本发明总体涉及传感材料、设备和系统，更具体而言，涉及非金属性集成传感器互连材料(non-metallic integratedsensor-interconnect materials)、设备和阵列，以及其制造方法和其应用。
背景技术
人们一直相当关注的是，将高价值(high value)触头(contacts)、互连件(interconnects)、传感器、探针等用在医疗、娱乐、电子及其它相关产业中的各式各样的电测试、测量和控制应用中。
例如，十年前，科研人员将纯碳纤维制成的细直径的(finediameter)导线状微探针或微电极插入犬科动物对象的胃中，以研究科研人员关注的消化过程的电化学特性。更近期，包含碳纤维阵列的微电极已经被用来探查兔子视网膜中的光激发电活动(opticallystimulated electric activity)。
美国专利5,291,888和5,348,006公开了通过定位元件——诸如弹性帽——保持并贴靠在人类头部的非磁性接触传感器(non-magnetic contact sensors)阵列。所述传感器用于测量人脑的解剖结构或功能。美国专利7,220,131公开了包含金属包覆碳纤维(metal overcoated carbon fibers)的电气互连设备，其用在用于测量去往及来自电子器件——诸如半导体芯片及相关封装组件——的电信号的探针阵列中。
常规的碳纤维相关传感器设备在小直径的绝缘导线(insulatedconductive wire)的一端包括一个接触传感器，该接触传感器可以包括复丝碳纤维芯元件(multifilament carbon fiber core element)。该连接线(connecting wire)在其另一末端配置有一个金属引脚(pin)连接器。该接触传感器被放置并安装在相对大直径的挠性橡胶壳(pod)内，这帮助在传感器接触尖端(tip)和测试对象之间提供接触载荷力(contact loading force)。超声及热焊接被用来将该接触传感器接合(join)至该导线的芯导体的自由端。
然而，由于以下原因出现了一些问题。首先，由于接合点相对薄弱且易受损坏，所以被用来将该导线的芯与接触传感器接合——且很可能将接触传感器与橡胶壳接合——的声或热焊接是不健壮(robust)的。这可能会导致许多电学和机械故障，并造成所述组件的短寿命，从而需要大量高成本的替换零件。例如，一些传感器组件在最初被配置成想要的阵列时就发生故障，而其它传感器组件则不堪正常操纵、清洁和使用而过早发生故障。其次，焊接处理被证明适合少量的、实验室规模的制造，但对于提供大规模生产则存在挑战。
因此，需要提供一种非金属性集成传感器互连组件及相关阵列，以及其制造方法和用于传感系统的应用。
发明内容
根据各种实施方案，本教导包括一种集成传感器组件，其包括：互连构件；以及至少一个传感器构件，其在沿着所述互连构件的任何位置从所述互连构件伸出并与所述互连构件电互连。所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个可以包括聚合物和基本上非金属性(non-metallic)的芯元件。
优选地，所述组件还包括连接器构件，其连接至所述互连构件以用于传输信号。
优选地，其中所述连接器构件包括集成的、富含纤维的复合连接器。
优选地，其中所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个包括如下的复合物，该复合物由所述芯元件和所述聚合物复合而成。
优选地，其中所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个包括如下的结构，该结构包括由聚合物制成并包围所述芯元件的护层。
优选地，其中用于所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个的芯元件包括单股细丝和多股细丝，其中每个细丝包括下列中的一种或多种：纤维、导线、针、线、纱、织物、或其组合。
优选地，其中每个细丝还包括下列中的一个或多个：纳米管、纳米线、纳米板、纳米棒、纳米纤维、或在至少一个维度为约100纳米或更小的其它纳米结构。
优选地，其中用于所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个的芯元件包括下列材料中的一种或多种：碳、硅、硼、掺杂硅、硼-碳、硼-氮、碳化合成纤维、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、或石墨。
优选地，其中用于所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个的芯元件具有约500微米或更小的尺度。
优选地，其中用于所述传感器构件和所述互连构件之每一个的聚合物包括下列中的一种或多种：环氧树脂、缩醛、聚酯、离子橡胶、非离子橡胶、离子聚氨酯、非离子聚氨酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、硅树脂、含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。
根据各种实施方案，本教导也包括一种包含所述组件的传感系统，该传感系统还包括连接至所述互连构件的信号处理设备，以处理由所述集成传感器组件的传感器构件检测到的传感信号。
优选地，其中所述信号处理设备包括：电阻器、液晶显示器(LCD)、多芯片模块、印刷电路板(PCB)、和/或印刷布线板(PWB)。
优选地，所述组件还包括集成传感器组件阵列，其中该阵列包括约2至约3000个集成传感器组件。
根据各种实施方案，本教导也包括一种用于形成集成传感器组件的方法。在该方法中，首先可以提供具有第一段(section)和第二段的芯元件。所述芯元件也可以包括一个或多个如下的细丝：所述细丝基本上是非金属性的，并可以具有，例如，从约1×10exp(-4)至约1×10exp(10)ohm-cm的电阻率。然后可以将所述芯元件的第一段与聚合物复合；而可以围绕所述芯元件的第二段形成至少一个护带(jacket band)。
优选地，所述方法还包括在形成所述至少一个护带之前，将所述芯元件的第二段塑形为包括薄的平坦的带状结构。
优选地，其中用于复合所述芯元件的第一段的聚合物还包括挥发性溶剂。
优选地，其中所述芯元件包括一个或多个碳纤维丝束。
优选地，所述方法还包括二次处理，以将传感器构件塑形，该传感器构件包括围绕所述芯元件的第二段的至少一个护带，其中所述二次处理使用机械剪切机、喷水切割或激光切割。
根据各种实施方案，本教导也包括一种用于形成集成传感器组件的方法。在该方法中，可以形成一个包括芯元件和一种或多种粘合剂聚合物的复合元件，其中所述芯元件可以包括一个或多个非金属性纤维丝束(tows)。然后可以通过减小一个或多个维度，将所述复合元件的一段塑形；并可以将一个或多个护带包覆在所述复合元件的已塑形段上，以形成传感器构件。
优选地，所述方法还包括用作芯元件的一个或多个碳纤维丝束，其占所述复合元件重量的约95％至约98％，其中所述一种或多种粘合剂聚合物占所述复合元件重量的约2％至约5％。
优选地，其中所述复合元件的塑形段具有为初始直径的约1％至约99％的缩小的直径。
根据各种实施方案，本教导也包括一种用于形成集成传感器组件的方法。该方法可以包括形成一种聚合物包裹构件(polymer encasedmember)，其包括芯元件上的聚合物包覆物，其中所述芯元件可以包括一个或多个细丝，每个细丝由至少一种非金属性纳米结构制成。可以从所述聚合物包覆构件的至少一端去除所述聚合物覆层的一部分，以暴露出所述芯元件的对应端部。所述芯元件的暴露端部可以形成尖端区域，该尖端区域被用作触头或探针。
优选地，其中所述纳米结构包括下列中的一种或多种：纳米管、纳米线、纳米杆、纳米柱、纳米棒、纳米板、纳米纤维、或纳米针。
本发明的其它目标和优点部分地将在下文的描述中阐述，而部分地将从该描述中显而易见，或者可以从本发明的实践中得知。本发明的目标和优点将借助于在所附权利要求中特别指出的元件及元件组合来实现或达到。
应理解的是，上文的总体描述和下文的详细描述仅是示例性和解释性的，而不是如权利要求那样是对本发明的限制。
附图说明
附图——其被纳入本说明书并构成本说明书的一部分——示出了本发明的几个实施方案，并连同描述一起用于解释本发明的原理。
图1描绘了一个包括根据本教导的集成传感器组件的示例性传感系统。
图1A描绘了一个根据本教导的集成传感器组件的示例性阵列的一部分。
图2A～2C描绘了根据本教导的、处于各个形成阶段的一个示例性集成传感器组件。
图3A～3C描绘了根据本教导的、处于各个形成阶段的第二个示例性集成传感器组件。
图4A～4C描绘了根据本教导的、处于各个形成阶段的第三个示例性集成传感器组件。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方案(示例性实施方案)，所述实施方案的实施例被示出在附图中。只要有可能，在各附图中将使用相同的参考数字来表示相同或相似的部件。在下文的描述中，参照了构成该描述一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体示例性实施方案。这些实施方案被足够详细地描述，以使得本领域普通技术人员能够实践本发明，并且应理解的是，可以使用其它实施方案，并且在不脱离本发明范围的情况下可以进行改变。因此，下文的描述仅是示例性的。
尽管已通过一个或多个实施方式示出了本发明，但是在不脱离所附权利要求书的主旨和范围的前提下可以对所示出的实施例进行更改和/或修改。另外，尽管可能已通过几种实施方式中的仅一种公开了本发明的一个具体特征，但是在对于任何给定或特定功能有需要或有利时，该特征可以与其他实施方式中的一个或多个其他特征结合。此外，就详细描述或权利要求中所使用的术语“包含”、“含有”、“具有”或其变体而言，这些术语意在类似于术语“包括”，都是指开放式的包括。用在本文中，针对项目列举——例如“A和B”——的术语“一个或多个”意味着：仅A、仅B、或A和B。术语“至少一个”意味着可以选择所列举的项目中的一个或多个。
尽管设定本发明范畴的数值范围和参数都是近似值，但在具体实施例中设定的数值是尽可能精确地给出的。然而，任何数值本质上都含有一定程度的误差，这些误差是难以避免地由其各自的试验测量中的标准偏差导致的。而且，本文中公开的所有范围都应被理解为囊括了其任何及所有子范围。例如，“小于10”的范围可以包括在最小值零和最大值10之间(包括端值)的任何及所有子范围，即，最小值等于或大于零且最大值等于或小于10的任何及所有子范围，例如，从1到5。在特定情况下，为参数规定的数值可采用负值。在这种情况下，规定为“小于10”的范围的示例性值可以被假设为包括负值，例如，-1、-1.2、-1.89、-2、-2.5、-3、-10、-20、-30，等。
示例性实施方案提供了集成传感器组件的材料、设备和阵列，以及用于形成及在传感系统中使用这种设备/阵列的方法。在一个实施方案中，所述集成传感器组件可以包括：一个互连构件；以及至少一个传感器构件，其在沿着所述互连构件的任何位置从所述互连构件伸出并与所述互连构件电互连。所述传感器构件和所述互连构件之每一个可以包括一种聚合物和一个基本上非金属性的芯元件。用于传感器构件的芯元件和用于互连构件的芯元件可以相同或不同，并可以电互连。用于传感器构件的聚合物和用于互连构件的聚合物可以相同或不同。各种实施方案也可以包括一个连接至所述互连构件的连接器构件，用于从或向传感器构件传输传感信号、激励信号和/或致动信号。
所公开的集成传感器组件可以被用在任何传感系统中。例如，所述传感系统可以适用于，例如，检测并记录细胞或组织级(level)的信号，包括记录来自单个或小群细胞或组织的、相对大量的同步信号。所述传感系统也可以适用于，当与合适的尖端包覆物结合时，使所述尖端包覆物响应pH值或特定化学物——包括无机和有机化学物，或者响应其它所关注的状态，例如X射线或其它辐射的存在与否或强度。类似地，在各种实施方案中，所公开的传感系统可以适用在例如国土安全应用中，其中需要无信号干扰地同时传感测试环境内的X射线、磁或电磁能量。
在一个实施方案中，所述传感器构件可以是一种非金属性、非交互(non-interactive)且非侵入(non-invasive)的传感器构件，该传感器构件与一个适度挠性的、非金属性的、碳纤维基的、导线状的互连构件完全集成在一起。
图1描绘了根据本教导的示例性传感系统100。对于本领域普通技术人员显而易见的是，图1中描述的系统100表现为一种一般化的示意图，而可以添加其它部件/设备，或者可以去除或修改已有的部件/设备。
如图1所示，传感系统100可以包括，例如，集成传感器组件135和信号处理设备155。也示出了测试对象105。
测试对象105可以包括，例如，需要被检测或传感的任何所关注的对象。在各种实施方案中，测试对象105可以包括有生命或无生命的对象，其包括人体、植物或动物对象，例如，视觉细胞测试对象，或者用于以细胞级或组织级测量的诊断检测和/或药物配给的任何物种。替代性地，测试对象105可以是合成对象(synthetic subject)，例如，人造肌肉和/或化学成分——诸如电活化聚合物。
集成传感器组件135可以被操作性地布置为与测试对象105接触，并可以进一步包括互连构件10，互连构件10在其一端与传感器构件20连接。特别地，集成传感器组件135的传感器构件20可以操作性地与测试对象105连接。在一个实施方案中，传感器构件20可以提供自载荷(self-loading)和弹簧般的(spring-like)特性，这可以在传感器构件20和测试对象105的至少一个接触表面之间提供可靠的接触载荷力。
信号处理设备155可以包括各种电气设备，诸如测量仪器、显示设备、传输设备、和/或记录装置。因此信号处理设备155可以包括但不限于：电阻器、液晶显示器(LCD)、多芯片模块、印刷电路板(PCB)、RFID标签、无线芯片，和/或印刷布线板(PWB)。
传感器元件20检测到的传感信号可以被发送至、或接收自、和/或经由集成互连构件10(例如，导线状构件)传输至合适的信号处理设备155，该信号处理设备测量、显示或记录所述信号。
传感器构件20可以连接至和/或延伸自互连构件10。用在本文中，术语“传感器”或“传感器构件”指的是如下的设备，该设备响应物理、电气或电子激励，并传输所产生的信号或脉冲以用于测量、监测或控制。
传感器构件20可以是，例如，与互连构件10相比相对小的，并且可以被布置在互连构件10的一端，或者替代性地，被布置在沿着互连构件10——例如沿着互连构件10的长度——的任何合适位置。
传感器构件20可以被用来对测试对象105进行传感和检测。传感器构件20可以是，例如，接触传感器。在各种实施方案中，传感器构件20可以包括，例如：一个芯元件，诸如一截导电纤维性材料；以及一种聚合材料，该聚合材料作为护层(本文中也称为覆层、鞘层)形成在所述芯元件上，并/或作为粘合剂材料复合在所述芯元件内。
用在本文中，术语“互连构件”指的是用于连接电子设备/部件、可以传递电流、电势、热学、声学、光学或其它信号的构件。互连构件10可以包括一个芯元件和一种绝缘材料，该绝缘材料作为护层(覆层或鞘层)形成在所述芯元件上，并/或作为粘合剂聚合物(binderpolymer)复合在所述芯元件内。
如本文中公开的，当将所述芯元件与聚合材料——例如上述粘合剂聚合物和绝缘材料——结合时，可以形成一个复合元件。例如，所述芯元件——包括微丝形状(fibril-shaped)的、半导电或导电的元件——可以被包含在合适的聚合物中以形成一个复合元件，该复合元件可以具有阻性特性(resistive characteristics)。
在各种实施方案中，用于对传感器元件20和互连元件10之每一个的芯元件进行包覆和/或复合的聚合材料可以包括但不限于：环氧树脂(epoxies)、缩醛(acetals)、聚酯(polyesters)、离子橡胶(ionicrubbers)、非离子橡胶(non-ionic rubbers)、离子聚氨酯(ionicpolyurethanes)、非离子聚氨酯(non-ionic polyurethanes)、聚醚砜(polyether sulfones)、聚醚醚酮(polyether ether ketones)、聚醚酰亚胺(polyether imides)、聚苯乙烯(polystyrenes)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalates)、聚酰胺(polyamides)、聚酰亚胺(polyimides)、聚氯乙烯(polyvinylchlorides)、聚苯醚(polyphenylene oxides)、聚碳酸酯(polycarbonates)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymers)、硅树脂(silicones)、含氟聚合物(fluropolymers)、聚烯烃(polyolefins)、玻璃或陶瓷。在各种实施方案中，所使用的聚合材料可以含有纤维或细丝，诸如纺织细丝(textile filament)或纺织纱(textile yarn)；并可以被配置成布状(cloth-like)或纸状(paper-like)元件，以例如向外层提供加固、抗磨损性或挠性。在该情况下的细丝或纱可以是合成的，诸如聚酯、玻璃纤维(fiberglass)或尼龙纤维(nylonfiber)等；也可以是天然的，诸如棉或丝绸。
各种处理，包括例如熔融热成型(melt thermoforming)、熔融拉伸处理(melt draw processing)、溶液涂覆(solution coating)、溶液浸渍涂覆(solution dip coating)、旋涂(spin coating)、电沉积(electrodepositing)、共挤(co-extrusion)、静电喷涂(electrostatic spray coating)等，可以被用作传感器元件20和互连元件10之每一个的芯元件上的包覆和/或复合聚合物材料。
在一个示例性实施方案中，形成在芯元件周围的护层(或覆层)，或者将芯元件包含在粘合剂聚合物或绝缘材料内的复合物，可以通过如下过程制备：将聚合材料以液相施加至芯元件，然后进行凝固处理(solidification process)。所述凝固处理可以包括，例如：固化(curing)、冷冻(freezing)、溶剂蒸发(solvent evaporation)或其结合，或者其它适当手段，以形成所公开的传感器构件和/或互连构件。在一个示例性实施方案中，可以用合适的粘合剂树脂——诸如环氧树脂、硅树脂、聚氨酯、含氟聚合物等——来凝固碳纤维芯元件的一个自由截(free length)。在各种实施方案中，所述芯元件可以被塑形为空心元件，其中空心部分可以允许气体或液体配给和/或采样。
在各种实施方案中，一旦凝固，示例性聚合物束缚纤维区域(polymer bound fiber region)就可以通过二次处理被处理，所述二次处理包括例如使用机械剪切机、喷水切割法(waterjet cutting)和/或激光切割法的切割或修整(trimming)，以实现想要的最终配置、尺寸和形状。对于较大的传感器构件或互连构件，所述二次处理可以包括，例如，叠合层压(ply laminating)、粘合层压(adhesivelaminating)、插入模制(insert molding)、整体模制(over-molding)等。
在各种实施方案中，用于传感器构件20的芯元件(即，传感器芯元件)和用于互连构件10的芯元件(即，互连芯元件)可以相同或不同。在一个实施方案中，所述传感器芯元件可以被配置为在沿着互连构件的任何位置从互连构件10的绝缘层突出。在其它实施方案中，所述传感器芯元件可以是互连构件10的芯元件的伸出部分(例如，自由截)。接下来，可以将合适的聚合物与传感器芯元件结合，以形成传感器构件20。在各种实施方案中，传感器芯元件和互连芯元件可以电互连，不论集成传感器组件135的传感器构件20和互连构件10的配置如何。例如，用于传感器构件20和互连构件10之每一个的芯元件可以具有从约1×10exp(-5)至约10×10exp(12)ohm-cm的电阻率。替代性地，在特定实施方案中，所述互连构件可以具有电容(electrical capacitance)和/或电阻抗(electrical impedance)。当操作性地与阻性特征结合时，所述构件可以用于对始发于传感器构件20的信号进行调节(tune)、缓冲(buffer)、整理(condition)、过滤或管理，从而整理该信号，使得其适于匹配或以其它方式匹配信号处理设备155的接收要求。
在各种实施方案中，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件可以是充分挠性的、耐用的，并能够经受住高压灭菌(autoclave)或其它消毒清洁(disinfectant cleaning)连同与之相关的手动或自动处理。在各种实施方案中，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件可以对磁场、辐射场(radiological field)或电磁场是透射的，或至少是非交互的。此外，所述互连芯元件和/或传感器芯元件可以是充分导电的，并可以以连续长度使用。
在各种实施方案中，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件可以包括，例如，单个实心股(asingle solid strand)——诸如碳纳米管(CNT)细丝、氮化硼纳米管状细丝、掺杂硅纤维，和/或多股细丝——诸如纤维束(fiber bundle)或纤维丝束(fiber tow)(诸如碳纤维丝束)。相似或不同的纤维或细丝可以被用于复丝实施方案。
所述单股或多股细丝可以基本上是非金属性的，并且可以由导电、半导电或半阻性的材料制成，包括但不限于：碳、氮化硼、硅、硼、掺杂硅、硼-碳(boron-carbon)、硼-氮(boron-nitride)、碳化合成纤维、沥青碳纤维(pitch carbon fibers)、聚丙烯腈碳纤维、石墨，等。所述单股或多股细丝可以由各种不同尺度的材料制成，从宏观到微观或到纳米级尺度。
所述细丝也可以包括，例如，在至少一个维度为约100纳米或更小的纳米管、纳米线(nanowires)、纳米杆(nanoshafts)、纳米柱(nanopillars)、纳米棒(nanorods)、纳米板(nanoscale plates)(例如，纳米石墨板(nanoscale graphene plates))、纳米纤维(nanofibers)、纳米针(nanoneedles)、纳米微丝(nanofibrils)或其它纳米结构。纳米尺寸的填充物微粒——诸如碳纳米管状微粒——可以被用于，例如，进一步修改所述传感器或互连构件的操作特性，包括强度、挠性、耐化学性(chemical resistance)等。例如，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件可以包括：一个或多个纳米尺寸的碳纳米管(CNT)单丝(monofilaments)，诸如从NanoComp，Corp.(Concord，新罕布什尔州)供应的。所述纳米尺寸的CNT单丝可以提供强的机械强度和/或小的尺度。
替代性地，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件可以包括含有一个或多个个体碳细丝(或纤维)的碳纤维丝束。例如，根据本教导，可以使用具有约1000个个体细丝的碳纤维丝束。其它实施方案可以包括，例如，具有约500个或更少的个体细丝的碳纤维丝束。
在各种实施方案中，用于互连构件10和/或传感器构件20的芯元件在至少一个维度可以是，例如，约500微米或更小。在另一个实施例中，所述至少一个维度可以包括约0.5微米至约500微米的直径。在另一个实施例中，所述至少一个维度可以包括约500纳米或更小的直径，例如，从约1纳米至约500纳米。
在各种示例性实施方案中，互连构件10可以由，例如，本质上或至少局部地是非金属性和/或非磁性的任何合适的碳纤维或碳纤维丝束制成，如在题为“Nickel/Carbon Fiber Braided Shield”的相关美国专利4,822,950中所述，该专利通过引用的方式被整体纳入本文。例如，互连构件10可以因此包括一个屏蔽的(shielded)电导体单元，该单元包括如下的复合物：该复合物具有一个导电碳芯以及一个包覆该碳芯的电绝缘弹性护套(jacket)。在一个实施例中，可以存在非常薄的金属层，诸如镍、金、铅、铜、锡、银、钯、铂或其混合物、掺合物(blends)或合金，该非常薄的金属层涂覆所述芯纤维的外层的至少一部分和/或所述护套的内层的至少一部分。所述薄层的厚度可以在约0.1埃(angstrom)至约1微米的范围内。涂覆所述芯和所述鞘的金属层可以根据具体应用的要求而相同或不同。
其它示例性互连构件可以包括在题为“ElectrostatographicReproducing Machine Resistive Carbon Fiber Wire”的相关美国专利5,414,216中描述的那些构件，该专利通过引用的方式被整体纳入本文。例如，互连构件10可以包括具有如下导电芯的导线，该导电芯使用局部碳化的聚丙烯腈细丝，该聚丙烯腈细丝的电阻率在约1×10exp(2)和约1×10exp(10)ohms-cm之间。所述细丝可以被电绝缘护层包围。这种互连导线可以包括由约2000至约50000根细丝构成的芯。所述护层可以包括绝缘弹性材料——诸如硅树脂，和/或绝缘聚合材料——诸如聚酯或聚氯乙烯。所述导电细丝芯可以具有从约5微米至约50微米的直径。
在又一个实施例中，互连构件10可以包括，例如，引线(leadwire)、分流线(shunt wire)、保险丝(fuse wire)，或本领域普通技术人员公知的其它导线互连构件。
回头参照图1，在各种实施方案中，集成传感器组件135可以进一步包括布置在互连构件10的一端——例如在对立于传感器构件20的那一端——的连接器构件(未示出)。在各种实施方案中，所述连接器构件可以是任何合适的终止端(end-termination)，诸如连接器——其使得能够实现在传感器构件(以及互连构件)与信号传感设备155之间的连接。
在各种实施方案中，图1的集成传感器组件135可以被大量制造为具有传感器构件阵列和/或集成传感器组件阵列。例如，图1A示出了根据本教导的集成传感器组件的示例性阵列的一部分。如所示，多个传感器组件135可以被包括在该阵列中，该阵列可以被用在如图1所示的所公开的传感系统中，以通过组件135的传感器构件来检测测试对象105。接下来，检测信号可以通过组件135的互连构件传输至信号处理设备155。
在各种实施方案中，例如当阵列被用于细胞级检测时，示例性组件135的每个构件——包括传感器构件20、互连构件10和/或接触构件——可以使用小尺度。在各种实施方案中，集成传感器组件阵列可以含有，例如，约2个至约3000个或更多个个体传感器或组件135。
图2A～2C描绘了根据本教导的、处于各个成形阶段的一个示例性集成传感器组件200A～C。对于本领域普通技术人员显而易见的是，图2A～2C中描绘的组件表现为一种一般化的示意图，而可以添加其它部件/构件/设备，或者可以去除或修改已有的部件/构件/设备。
如图2A所示，可以提供芯元件200A，诸如碳纤维丝束。该芯元件可以包括阻性碳纤维丝束，例如，具有从约1×10exp(-4)至约1×10exp(10)ohm-cm的电阻率的碳纤维丝束。所述碳纤维丝束可以具有例如环形横截面形状(circular cross sectional shape)，诸如椭圆形或圆形。在所示的实施例中，所述碳纤维丝束可以被用作用于传感器元件的芯元件，和/或用于集成传感器组件200的互连元件的芯元件。如所示，芯元件200A可以被分为两段(section)或两截(length)，包括用于传感器构件的第一段202(例如，短段或短截)，以及用于互连构件的第二段206(例如，长段或长截)，或反之。
在图2B中，接下来，复合段210可以被形成为，包括合适的粘合剂聚合物或绝缘材料，以及示例性碳纤维丝束200A的第二截(thesecond length)206(例如，长段)。在各种实施方案中，所述粘合剂聚合物或绝缘材料可以进一步包括溶剂，包括有助于复合处理的挥发性溶剂。可以使用本领域普通技术人员公知的各种复合处理。例如，复合段210可以通过如下过程形成：将环氧粘合剂(例如EPON epoxy862)、挥发性溶剂(例如甲苯)、以及合适的交联剂(例如lindax(Lindau Chemicals))的混合物渗入示例性长截206。所述挥发性溶剂可以有助于润湿以及渗入处理，连同后续的、例如在对所述碳纤维细丝的粘合剂聚合物渗入部分进行干燥和/或固化过程中的蒸发处理。
根据所使用的粘合剂聚合物，所述干燥或固化处理可以包括，例如，一个分步(step-wise)处理。例如，当使用环氧树脂时，首先可以将渗入部分在室温下进行蒸发，然后在约60℃干燥一个小时，例如在对流炉(convection oven)中；温度可以增至约130℃，并且可以进一步进行约1小时的固化。根据所使用的粘合剂聚合物和/或溶剂，其它固化方案也可以是可能的。本领域技术人员公知的固化方案可以落在此实施方案的范围内。
在各种实施方案中，所形成的复合段210可以是薄的、富含纤维的(fiber rich)、实心的、且机械坚固的(mechanically strong)。例如，所述复合段可以具有约10微米至约1000毫米的厚度和/或宽度。所述复合段也可以使用任何其它厚度和/或宽度，诸如纳米尺度(例如，小于1000纳米)或大于1000毫米。在一个示例性实施方案中，所述复合段可以具有矩形横截面。在其它实施方案中，配置可以是环形或圆形的。在其它实施方案中，，所述复合段当沿着其长度轴线被压缩时可以展现出，例如，弹簧般的挠性响应。
在各种实施方案中，在复合元件210的成形过程中，剩余截——即原始芯元件200A(例如，碳纤维丝束)的第一段202(例如，短截)——可以在该过程中保持基本不变。
在图2C中，可以在示例性碳纤维200A的尚未形成复合物的第一段(例如，短段)202上形成一个或多个护带228。芯元件200A的第一截的护套部分可以形成集成传感器组件200C的传感器构件220。
在各种实施方案中，在形成护带228之前，芯元件200A(例如，碳纤维丝束)的短截202可以被处理为具有想要的横截面形状和想要的尺度。例如，第一截202可以通过机械压缩被处理以改变形状，例如从近似椭圆变为薄的、平坦且带状的结构。所述平坦的带状结构可以是，例如，包括矩形结构的宽的薄层。在各种实施方案中，所产生的传感器构件220可以具有平坦且钝的(blunt)结构。
接下来，可以通过各种涂覆技术在芯元件200A(例如，碳纤维丝束)的短的截202上形成护带228，所述各种涂覆技术包括但不限于：溶液涂覆(solution coating)、浸渍涂覆(dip coating)、拉伸涂覆(draw coating)、环绕涂覆(ring coating)等。护带228可以是直径远大于芯元件200A直径的绝缘护层。
在各种实施方案中，所述示例性薄矩形区域——在第一截202上形成有护带228的传感器构件220——可以通过一个或多个二次处理被进一步调整尺寸和形状。所述二次处理可以包括，例如，切割或修整，诸如，使用机械切割机、机械剪切机、机械塑形机，或车床、喷水切割机、和/或激光切割机，以形成用于具体应用的各种想要的形状。在二次处理之后，最终的传感器元件可以变为，例如，更小、含有特定特征、或具有更挠性的元件。
在各种实施方案中，根据具体应用，传感器构件220的直径或长度可以大于互连构件210的直径或长度。例如，护层228可以被形成在芯元件200A的长段206上以形成传感器构件，而芯元件200A的短段202可以与粘合剂聚合物复合以形成互连构件。
图3A～3C描绘了根据本教导的、处于各个成形阶段的另一个示例性集成传感器组件300。对本领域普通技术人员应显而易见的是，图3A～3C中描绘的组件表现为一种一般化的示意图，而可以添加其它部件/构件/设备，或者可以去除或修改已有的部件/构件/设备。
在图3A中，复合构件300A可以被形成为包括一个芯元件，诸如通过粘合剂聚合物固定或复合的一个或多个碳纤维丝束。
复合构件300A可以采用如下形式，包括但不限于：棒、杆、片、柱、管、空心体，或使用各种复合塑形技术形成的其它半成品或成品。在一个示例性实施方案中，复合元件300A可以是具有例如约50微米至约5毫米直径的复合棒。
复合元件300A可以是复合棒，并可以具有各种想要的横截面形状，包括环形或其它形状。该复合元件和用于形成该复合元件的方法可以包括在题为“Composition of Matter for Composite PlasticContact Elements Featuring Controlled Conduction Pathways，andRelated Manufacturing Processes”的、序列号为No.12/055,616的相关美国专利申请中描述的，该专利申请的公开文本通过引用的方式被整体纳入本文。例如，复合元件300A可以通过商业拉挤方法(DFI，Hickory，北卡罗来纳州)被形成。在各种实施方案中，复合元件300A可以不包括任何挥发性溶剂，诸如用于图2A～2C中的设备和处理的挥发性溶剂。
在各种实施方案中，复合元件300A可以是机械坚固的和挠性的。复合元件300A可以含有占该复合元件重量的约1％至约99％的碳纤维丝束，并含有占该复合元件重量的约1％至约99％的粘合剂聚合物。在另一个实施例中，复合元件300A可以含有占该复合元件重量的约90％至约98％的碳纤维丝束，并可以含有占该复合元件重量的约2％至约10％的粘合剂聚合物。
为了制备所公开的集成传感器组件，复合元件300A可以包括：第一截302，其用于制备所述传感器构件和所述互连构件之一；以及第二截306，其用于制备所述传感器构件和所述互连构件之另一。
在图3B中，复合元件300A的第一截302可以被处理以提供想要的横截面形状、尺寸和挠性。例如，复合元件300A的第一截302可以被碾压(milled)(例如，由新罕布什尔州，Nashua的Resonetics进行激光碾压)以提供缩小的直径，其可以被用来制备传感器构件320(见图3C)。或者，激光或其它合适的喷水处理可以被用来去除或消除形成芯纤维的粘合剂树脂，由此增加第一截302的挠性。复合元件300A的第一截302可以具有为原始直径的约1％至约99％的缩小的直径。在一个示例性实施方案中，短截可以被从具有约0.022英寸的原始直径的复合棒处理为具有约0.012英寸的直径，以形成传感器构件。
在图3C中，可以通过将一个或多个聚合物护套328包覆到复合元件300A的、经碾压的第一截302(例如，短段)上，来形成传感器构件320。
聚合物护套328或覆层可以通过如下过程被形成在经碾压的第一截/短截302上：将聚合物涂层以液体形式施加至第一截区域302，然后干燥在其上。根据用于包覆的聚合物，可以使用紫外线或其它辐射来固化该液体聚合物，并将该聚合物凝固到所述复合元件的周边(circumference)上。
在各种实施方案中，一个或多个聚合物覆层328可以被局部地或全部地施加到第一截上，该第一截已从复合元件300A处理而成。例如，聚合物覆层328可以被形成为位于如下位置的窄带：该位置距离富含纤维的尖端区域301的长度为L0、距离复合元件300A的第二截306的长度为L1。在一个示例性实施方案中，所述聚合物包覆带可以距离所述第一截的处理后的富含纤维的尖端区域约3毫米至约4毫米(L0)、距离所述复合棒的第二区域——其比经碾压的第一区域厚——约5至约6毫米(L1)。
如此一来，与包覆区域相比，非包覆区域可以是相对挠性的。在各种实施方案中，位于所述富含纤维的复合物的至少一部分周缘(periphery)上的聚合物覆层328可以具有任何想要的图案，并可以位于第一截302的任何位置，这提供了应用的可行性。在各种进一步的实施方案中，所述聚合物覆层可以用作接口，其有助于在制造期间或之后校准(alignment)、定位(positioning)和/或附接其它辅助设备或特征。
在各种实施方案中，从聚合物包装区域突出的、最尖端的自由端301可以表现为一个富含纤维的构件，该构件适于用作用于传感器构件320的触头。这些传感器的接触面积可以在，例如，从约0.1毫米2到约20毫米2的范围内。剩余的复合段306可以被用作互连构件310。
在各种实施方案中，集成传感器组件——例如图2A～2C和/或图3A～3C所示的——可以进一步附接一个连接器构件(在图2A～2C或图3A～3C中未示出)。所述连接器构件可以包括在本领域公知的任何合适的端接(termination connect)，并可以被配置在互连元件210和/或310的另一端。所述连接器构件可以被进一步连接至想要的信号处理部件(见155)，包括测量仪器、显示装置、传输装置、和/或记录装置。在一个示例性实施方案中，所述连接器构件可以是金属卷边型(metal crimp type)、筒与引脚连接器(barrel and pin connector)、磨擦夹钳型香蕉引脚(friction clamp type banana pin)、或任何合适的或者本领域普通技术人员公知的其它常规连接器。
在各种实施方案中，所述连接器构件可以是集成的、富含纤维的复合型连接器，其类似于图2～3中描绘的传感器元件220或320，并可以通过类似于用于在互连构件210和/或310的另一端上产生富含纤维的复合传感器构件的复合处理而被制造。在各种实施方案中，所述连接器构件可以在其末端上配置有渐细的引脚状突出物，并/或具有空心“形状的”中心，而富含纤维的复合物形成壁。在一个实施方案中，所述连接器构件的终止端可以被焊接至合适的信号处理设备。在其它实施方案中，所述空心连接器端可以被接合至真空和/或压力源，或者接合至流体系统，其另一探针端被暴露、密封或栅封(gated)。
在各种实施方案中，所公开的包括互连构件、传感器构件和/或连接器构件的集成传感器组件可以提供高性能，并可以是宏观尺寸、微观尺寸或纳米尺寸的。
例如，微型传感器和/或致动器或激励器和/或其大阵列可以如下地形成：每个传感器具有高性能且易于制造成微观尺寸，其中接触面积可以在，例如，小于约500μm2的范围内，以使得能够实现细胞级的或细胞级以内的信号探测、操纵、激励。在另一个实施方案中，用于微型传感器和/或其阵列的接触面积可以小于约1μm2。
在各种实施方案中，纳米尺度纤维或细丝——包括例如纳米管或纳米线、纳米杆、纳米柱、纳米棒或纳米针——可以被用于图2A～2C和图3A～3C所示的组件，以形成微型传感器构件及其阵列。
图4A～4C描绘了根据本教导的、处于各个成形阶段的另一个示例性集成传感器组件及其阵列。
如图4A所示，聚合物包裹构件400A可以被形成为包括纳米尺度的芯元件405。在一个实施方案中，纳米尺度的芯元件405可以包括连续碳纳米管(CNT)细丝或由纳米结构制成的其它细丝，包括紧凑的(compacted)纳米尺寸的微粒粉末。在各种实施方案中，示例性CNT细丝可以提供足够的强度、化学惰性、X射线及磁透射性、以及导电性，并且可以是商业上可得到的。例如，CNT连续细丝可以由新罕布什尔州Concord的NanoComp提供。任何合适的绝缘聚合覆层407——或如本文公开的护层——可以被制造，以包裹该示例性CNT芯元件。
在图4B中，聚合覆层407的一部分可以被从聚合物包裹构件400A的一端(例如，401)的至少一部分中去除，由此暴露出纳米尺度的芯元件405的一部分。可以使用各种公知的处理——例如激光剥线法(laser wire-stripping methods)——来去除这部分聚合物涂层，从而暴露出例如单丝CNT芯。在一个示例性实施方案中，例如，可以从约2米长的聚合物包裹CNT构件的一端或两端去除约6毫米的绝缘护套。
在图4C中，所暴露的单丝CNT芯可以被处理以形成尖端区域403，该尖端区域被塑形以作为用于与该传感系统的其它设备——诸如图1中所示的测试对象105——连接的触头或探针。在一个示例性实施方案中，通过使用包括例如电弧烧蚀、激光烧蚀或其它合适处理的处理，所暴露的纳米尺度芯可以被形成为具有针状尖端区域。
在各种实施方案中，剩余的聚合物包裹区域可以被用作微型集成传感器构件以及具有适当终止端的互连构件。例如，剩余的聚合物包裹区域可以形成微型的、集成的、非金属性、非磁性、非交互的传感器和互连导线，这可以适用于探测测试对象的细胞或组织级特性，其中光能、磁能或电磁能可以被同时用来激励该测试对象。在各种实施方案中，设备400C的另一端411——其中单丝CNT芯可以暴露或不暴露——可以以本文所述的任何合适的连接器构件为终止。
在各种实施方案中，可以包括其它配置的传感器。在一个示例性结构中，相对大量的连续且挠性的CNT纤维(而非如图3A～3C所示的纤维丝束)可以从包裹元件突出。所述多个连续且挠性的CNT纤维的至少一端可以通过以下方式终止：将一短截自由纤维与合适的粘合剂聚合物复合，并机械地形成尖端区域，以制造具有薄横截面的富含纤维的复合物。所形成的薄元件可以是挠性的，并适于用作自载荷传感器构件。
在另一个示例性配置中，类似于上述第一配置实施例，一短截自由纤维可以从沿着这截聚合物包裹构件的一个区域突出，其中通过去除聚合物涂层的至少一部分，可以暴露出一自由截纤维，将其浸以合适的粘合剂聚合物——该粘合剂聚合物与所述聚合物涂层相同或不同，并进行形状控制，以形成一个挠性的传感器构件。由此可以沿着该导线的长截形成多个传感器或激励区域。
在另一个示例性配置中，具有合适的聚合物护套的一个或多个纳米尺寸芯细丝可以被用来形成复合物。一短截细丝可以被暴露，并可选地与合适的涂层结合，且可选地被塑形为合适形状的接触传感器或激励。
在各种实施方案中，可以通过如下过程形成集成传感器组件阵列：对阵列中的每个集成传感器组件使用类似的制造方法，将多个设备——诸如图2A～2C、图3A～3C和/或图4A～4C所示的——进一步组装成阵列。每个集成传感器组件可以包括，例如：传感器构件、致动器构件、激励器构件、互连构件和/或连接器构件，其中所述连接器构件可以与信号传感设备(例如，图1的155)连接，所述传感器构件的另一接触端可以与测试对象(例如，图1的115)连接。在各种实施方案中，本领域普通技术人员公知的多导体带型(ribbon-type)电缆可以被用于集成传感器组件阵列。在该情况下，多个CNT细丝，例如，可以被校准为具有想要的细丝间距并保持在位，因为它们同时经历合适的护套涂覆处理以形成具有被该聚合物涂层包裹的多个芯元件的聚合物包裹构件。
在各种实施方案中，用于所公开的集成传感器组件、阵列及相关传感系统的材料、设备及方法可以提供，例如，最终商业设备的制造可行性、想要的尺寸范围、以及高效且低成本的批量制造，这可以适用于，例如，细胞或组织级测量，也可以用于与合适的尖端包覆物结合以响应pH值或响应特定无机或有机化合物的存在。因此，所述集成传感器可以适用于家庭安全应用，其中在测试环境内同时使用X-射线、磁或电磁能。
实施例
实施例1：制备集成传感器组件
使用约1米长的阻性碳纤维丝束(由MTLS/Hexel提供，标示为3K，丝束批号#043)来形成对象集成传感器组件的原型(prototype)，其中该丝束的长度的约98％保持其原始状态。该碳纤维丝束的原始形状沿着其长度呈现为从椭圆形到近似圆形，直径为约0.5毫米至约0.6毫米。
将约6毫米长的一短段碳纤维丝束——其含有约3000个延续约6至约8微米的个体碳纤维——保持附接至该长纤维丝束，并被用来制造所述传感器构件。
将约90％重量百分比的催化EPON环氧树脂862与约10％重量百分比的甲苯的混合物渗入该长段纤维，没有树脂-溶剂溶液沿着该丝束的长度方向毛细(wicking)进入或流入剩余的短段。允许该样品以充足的时间蒸发大部分甲苯，即：在实验室环境条件下蒸发约15分钟，然后钳在两个1毫米厚的特氟隆片(约1英寸宽、2英寸长)之间，并放置于循环空气炉中在60℃固化1小时，然后在130℃二次固化1小时。所产生的富含纤维的薄复合物端段(end section)是实心的、非常坚固的，并且当沿着长度方向轴线被压缩时展现出弹簧般的挠性响应。其厚度是约0.05毫米，宽度是约4毫米。该原始纤维丝束的剩余的短截在该处理中保持本质上不变。
干纤维群的机械压缩被用来将该短区域中的纤维配置成相对宽且薄的层，其中目的是将该区域内的形状从近似椭圆形显著地变为薄的、平坦且带状的结构。使用常规的实验室伏特-欧姆计(VOM)执行电力连续性测试，以确认复合端和纤维丝束区域被电互连，并且当长度标准化时，在各区域之间几乎不能检测到电阻变化，如果没有。
实施例2：制备集成传感器组件
通过使用商业拉挤方法(北卡罗来纳州，Hickory的DFI)，将如实施例1中的电阻碳纤维丝束的约500英尺长的样品形成为具有圆形形状、且直径约0.022英寸到约0.023英寸(约0.5毫米到约0.6毫米)的长实心棒。将如实施例1中的热固性树脂(EPON 862)用作粘合剂树脂，以将所述纤维固定到该圆形棒中，但是在该情况下，没有使用甲苯作为溶剂。所形成的复合棒样品被估计为含有占该复合棒重量的约95％至约98％的碳纤维，并含有占该复合棒重量的约2％至约5％的环氧树脂。所述棒是坚固且挠性的，尽管不像自由纤维丝束那样挠性。
将一短截棒激光碾压(新罕布什尔州，Nashua，Resonetics)至约0.012英寸的直径，并将聚合物包覆物(即，Endstop photomask)以液体形式施加至最尖端附近的选定区域，并干燥在其上，并进行紫外线固化，以将该聚合物完全凝固到该棒的周边上。
实施例3：制备纳米尺度的集成传感器组件
从NanoComp(新罕布什尔州，Concord)获得约20米长的50微米长碳纳米管(CNT)延续细丝，提供充足的强度、化学惰性、X射线及磁透射、以及导电性，以用作本文所述组件的合适的导线芯元件。可以通过一薄层溶液浸渍涂覆来制造合适的绝缘聚合物覆层，以包裹所述CNT芯线构件。可以制备约2米长的这种导线以供使用，其中可以通过常规的激光剥线法从一端或两端去除约6毫米的绝缘护套。在一端所暴露的单丝CNT芯可以被电弧烧蚀或激光烧蚀，以形成针状尖端区域，该区域可以用作对测试对象的触头。该导线的另一端可以以PWB头(header)为终止，以连接至信号传感部件。
考虑到本文公开的本发明的说明和实践，本发明的其它实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。该说明和实施例意在仅是示例性的，本发明的真实范围和主旨由下列权利要求给出。

Claims (13)

1.一种集成传感器组件，包括：
互连构件；以及
至少一个传感器构件，其是接触传感器并且在沿着所述互连构件的任何位置从所述互连构件伸出并与所述互连构件电互连；以及
聚合物和非金属性的芯元件，其中所述芯元件是导电的并以连续长度使用，并且所述芯元件被分为两段或两截，包括用于所述传感器构件的第一段和用于所述互连构件的第二段，以及所述互连构件将来自所述至少一个传感器构件的传感器的信号传输至信号处理设备，
其中所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个包括如下的结构，该结构包括由聚合物制成并包围所述芯元件的护层，其中所述传感器的护层与所述互连构件的护层是不连续的；以及
其中所述芯元件包括单股细丝或多股细丝，其中每股包括纤维、针和织物中的一种，其中每个细丝还包括下列中的一个纳米结构或多个不同纳米结构：纳米管、纳米线、纳米板、纳米棒、纳米纤维、或在至少一个维度为100纳米或更小的其它纳米结构。
2.根据权利要求1所述的组件，还包括连接器构件，其连接至所述互连构件以用于传输信号至信号处理设备。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述连接器构件包括集成的、富含纤维的复合连接器。
4.根据权利要求1所述的组件，其中所述至少一个传感器构件和所述互连构件之每一个包括如下的复合物，该复合物由所述芯元件和所述聚合物复合而成。
5.根据权利要求1所述的组件，其中所述芯元件包括下列材料中的一种或多种：碳、硅、硼、掺杂硅、硼-碳、硼-氮、碳化合成纤维、沥青碳纤维、或聚丙烯腈碳纤维。
6.根据权利要求1所述的组件，其中所述芯元件具有500微米或更小的尺度。
7.根据权利要求1所述的组件，其中所述聚合物包括下列中的一种或多种：环氧树脂、缩醛、聚酯、离子橡胶、非离子橡胶、离子聚氨酯、非离子聚氨酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、硅树脂、含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。
8.根据权利要求1所述的组件，其中所述织物是线或纱。
9.根据权利要求8所述的组件，其中所述线是导线。
10.根据权利要求1所述的组件，其中所述芯元件包括下列材料中的一种或多种：硅、硼、掺杂硅、硼-碳、硼-氮、碳化合成纤维、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、或石墨。
11.一种包括根据权利要求1所述集成传感器组件的阵列，其中该阵列包括2至3000个所述集成传感器组件。
12.一种包括权利要求1所述组件的传感系统，其中该传感系统还包括所述信号处理设备，所述信号处理设备连接至所述互连构件，以处理由所述集成传感器组件的传感器构件检测到的传感信号。
13.根据权利要求12所述的传感系统，其中所述信号处理设备包括：电阻器、液晶显示器(LCD)、多芯片模块、印刷电路板(PCB)、和/或印刷布线板(PWB)。
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