CN107430418A - 用于电容式压力感测的多层结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于衣物(可选地为足部穿戴物)的多层结构(200，300)，包括：柔性基板膜(202)，其用于容纳电子器件；若干柔性感测垫(208)，其利用印刷电子技术(可选地为丝网印刷或喷墨)设置在膜上；至少一个电子电路(204)，优选为集成电路，其进一步设置在膜上以控制经由若干感测垫的电容式测量，以获得多层结构所经受的压力的指示；若干导线(205)，其进一步印刷在膜上以将至少一个电子电路和若干电容式感测垫电连接；电力供应元件(216A，216B)，其为包括至少一个电子电路的电力驱动部件供电；以及至少一个塑料层(206B)，其模制在膜上，若干感测垫、导线和至少一个电子电路基本上嵌入该至少一个塑料层。提出了相关的制造方法(400)。

Description

用于电容式压力感测的多层结构
技术领域
一般而言，本发明涉及电子器件、电子装置、相关联的结构和制造方法。尤其地，然而非排除而言，本发明涉及包含感测电子器件的穿戴式技术。
背景技术
穿戴式技术诸如智能服饰融合了纺织品和电子器件，以通过为了私人和商业两种目的来实施无所不在的不同方面的运算而让穿戴者的生活更轻松。近来在材料技术和小型化上的进展已经带来了使用者在约十年或二十年前仅能梦想的先进解决方案。硬壳穿戴式技术诸如各种智能手表或一般的腕戴式装置现已被受限地使用了一段时间，从80年代的腕戴式计算器手表开始进化到运动/健身计算机、活动监测器，以及最近出现的能够实现通信的各种设备，例如有嵌入式特征的移动电话和平板电脑。然而，到现在少量的穿戴式智能眼镜和例如有关个人安全的产品已进入市场。
电子纺织品或“智能纺织品”是指提供与电子器件进行整合(诸如感觉整合)的织物。电子纺织品可以包含导电材料(诸如导电纱线)和绝缘材料二者，以为嵌入其中的部件提供所期望的电性质。
而且，足部穿戴物(footwear)诸如鞋、靴、袜、鞋垫等可以受益于穿戴式电子器件和智能服饰的问世。如同其他的衣物，足部穿戴物可以设置有整合的电气部件，诸如处理器、存储器、通信接口和感测器。
图1示出了可能的多层结构100的一个示例，该多层结构用于构造出设置有感测功能的鞋用智能鞋垫或鞋底。
仅为了清楚起见，该结构的各个层已被显示为彼此物理性地分开。
结构100可以包含基底部分或基底基板102，其可以设置有电子器件。举例来说，基底102可以设置有凹陷以容纳电子部件。进一步的层设置到基底上。这样的层包括一起形成压力感测器的绝缘层104、108和感测层106、110。保护层112可以设置在顶部上以保护下面的特征免受诸如外部冲击、湿气、尘土等的可能有害的环境影响。所建立的感测器检测由于穿戴者(下文称为使用者)的脚施加在多层结构上的压力使例如感测层106、110之间的绝缘层108压缩而造成的电容变化。作用为电容器板的层106、110之间的距离因此对压力是响应的，并且影响所感测的板之间的电容。或许甚至在更大多数的类似产品中，已经部署了分开的力敏电阻式感测器，以感测使用者的移动所造成的压力。
尽管上述鞋底结构可以公认地在例如监测在其上引起的机械压力的能力方面提供了优于多种更传统的无源鞋垫的各种功能性益处，但似乎仍有改善的空间。
当相当多的其中嵌入有电子部件、导体等的材料层接合在一起以具有必要的电、绝缘、容纳和保护能力时，可以理解所获得的结构可能会轻易地变得有些硬且厚，但所获得的结构在以下方面仍是不理想的：可用于目标足部穿戴物的空间有限并且使用者因为材料选择和相关参数(诸如硬度/刚性和甚至重量)而引起不舒服。
发明内容
本发明的目的是在包含感测电子器件以监测与使用者的运动相关联的若干预定参数的穿戴式技术的背景下，至少缓解与现有解决方案相关联的上述缺陷中的一个或多个。
该目的用根据本发明的多层结构和相关的制造方法的实施例来达成。
根据本发明的一个方面，用于衣物(可选地为足部穿戴物)的多层结构，包括：
柔性基板膜，其用于容纳电子器件，
若干柔性感测垫，其利用印刷电子技术设置在膜上，该印刷电子技术可选地为丝网印刷或喷墨，
至少一个电子电路，优选为集成电路，其进一步设置在膜上以控制经由若干感测垫的电容式测量，以获得多层结构所经受的压力的指示，
若干导线，其进一步印刷在膜上以将至少一个电子电路和若干电容式感测垫电连接，
电力供应元件，其为包括至少一个电子电路的电力驱动部件供电，以及
至少一个塑料层，其模制在膜上，若干感测垫、导线和至少一个电子电路嵌入该至少一个塑料层。
在一个实施例中，至少一个电子电路(诸如微控制器、微处理器或信号处理器)已被构造成感测该垫与放置在该结构上的外部元件(典型的为使用者的脚底)之间的电容。当使用者的脚(并且特定而言是脚底)向下压结构的顶面并引起底下的材料变形时，脚底与一个或多个垫也建立了电容器，其电容可以由电子器件感测。电容取决于脚底与垫之间的距离，因此指示例如该结构所经受的压力量。
可选地，多个垫可以例如彼此相邻地或以某种其他优选配置形成在基板的表面上，使得电容/压力数据可以用空间分辨率(即在对应于垫的位置的多个位置处)来收集。因此，可以就基板膜上的不同位置在空间上确定例如电容或压力分布。
在另一补充性或替代性实施例中，至少一个电子电路已由依次设置在该至少一个电子电路上的至少两个重叠塑料层所包封。后一层可以比第一层覆盖更多的元件和/或更多的膜表面(区域)。在某些实施例中，可以首先建立第一层以覆盖和保护至少一个电子电路，随后形成第二层以更多地覆盖膜，也包括例如感测垫和导体。
在进一步的补充性或替代性实施例中，该结构包括子组件或子单元，该子组件或子单元包括起初设置在次级基板(可选地为FPC(柔性印刷电路))上的至少一个电子电路。子组件因而已至少部分地与剩余的多层结构分开地被预先制造，并且通过与其他元件(诸如柔性基板膜上的感测垫)的必要的机械和电连接最终被安装到柔性基板膜上，这可能需要使用粘合剂和/或焊接。可选地，前述的第一模制层可以在移置到柔性基板膜上之前已设置在至少一个电子电路和可选的次级基板上。
在再一进一步的补充性或替代性实施例中，至少一个电子电路进一步包括若干无源和/或有源部件。举例而言，可以提供电阻器、电容器、电感器/线圈、二极管、LED(发光二极管LED)和/或晶体管。
还在进一步的实施例中，该结构进一步包括加速度计。
在进一步的实施例中，该结构进一步包括设置在线路上的保护元件或保护层。举例而言，可以为此目的而使用胶带。
在进一步的实施例中，至少一个电子电路至少部分地利用印刷电子技术建立。替代地或附加地，可以使用例如表面安装部件(SMT，表面安装技术)。
在进一步的实施例中，该结构进一步包括用户接口。用户接口可以包括选自由以下组成的组中的至少一种元件：触控接口、触敏区域、电容式触敏区域、按钮、开关、显示器、指示灯和指示LED。
在进一步的实施例中，该结构进一步包括数据接口以与至少一个外部元件通信，该外部元件可选地选自由以下组成的组：平板电脑、平板手机、移动电话、腕戴式装置、智能手表、智能眼镜、计算机、台式计算机、网络基础架构、网络元件和膝上型计算机。数据接口可以是无线的或有线的。
在进一步的实施例中，至少一个电子电路包括存储器以储存指令和/或数据。数据可以包括感测器数据或基于感测器数据的数据，例如电容数据、压力数据和/或加速度数据。
在进一步的实施例中，电力供应元件可以包括电池(可选地为充电电池)或至少用于电池的连接器。另外或替代地，电力供应元件可以包括接线(wiring)和/或连接器以与外部电源供应器耦合。外部电源供应器可以包括外部电池，其可以是充电式的或抛弃式的。
可以提供包括多层结构的一实施例的足部穿戴物用鞋垫或鞋底。
可以提供包括多层结构的一实施例的头部穿戴物，诸如头盔。
可以提供包括多层结构的一实施例的压力(compression)衣物或弹性(stretch)衣物。
根据另一方面，用于制造用于衣物(可选地为足部穿戴物)的多层结构的方法，包括：
获得柔性基板膜以容纳电子器件，
利用印刷电子技术将若干柔性感测垫印刷在膜上，其中该印刷电子技术可选地为丝网印刷或喷墨，
将若干导线印刷在膜上以至少将所述感测垫与电子电路电连接，
将该电子电路，优选为集成电路，设置在膜上以控制经由若干感测垫的电容式测量，以获得多层结构所经受的压力的指示，
提供电力供应元件以为包括电子电路的电力驱动部件供应电力，以及
在膜上模制至少一个塑料层，将若干感测垫、导线和至少一个电子电路嵌入该至少一个塑料层。
根据方法的实施例，电力供应元件也可以经由印刷导线而与电子电路连接。替代地，可以为此目的利用其他导体(例如电线)。
该方法可以进一步包括选自由以下组成的组中的至少一项：提供次级(可选地为柔性的)基板并且首先至少将电子电路固定在该次级基板上，以后续作为子组件放置在柔性基板膜上；在对电子电路和柔性基板膜上的感测垫进行包覆模制(over-molding，二次成型)之前，对电子电路进行初始包覆模制；在柔性基板膜上提供加速度计；在模制之前用保护元件或保护层覆盖一个或多个感测垫和/或线路；以及在经包覆模制的柔性基板结构上提供一个或多个额外层。
举例来说，所利用的模制方法可以包括注射成型。
如技术人员认识到的，先前提出的有关结构的各种实施例的多种考虑可以在作必要修改之后灵活地应用于方法的实施例，并且反之亦然。
根据本发明的每个特定实施例，本发明的效用源自于多个议题。所获得的多层结构可以与其他元件或主装置整合以实施所期望的架构。该结构可以通常保持为柔性的、薄的、轻的且负担得起的，在各种背景(诸如有关足部穿戴物、头部穿戴物或其他衣物)下，以上特点都是正面地扩大该解决方案的可用性的因素。其他衣物可以包括例如衬衫(例如压力衬衫)、夹克、裤子等。举例而言，在压力衣物(其通常被设计用于医疗或运动用途，或偶尔用于这两种用途)中，该结构可以比更传统和例如更宽松的解决方案提供额外的穿戴方便性(受到衣物与使用者的身体的适贴配合或直接皮肤接触的影响，于是结构的薄度、轻度和柔性是有利的)以及甚至功能上的可靠性(举例而言，在感测身体电容方面)。
可以省略使用其间具有绝缘材料的几个重叠的堆叠的感测层，因为除了柔性基板上的至少一个嵌入的印刷导电垫区域之外，外部元件(诸如使用者的面对该结构的身体(脚底皮肤))也可以用作一个电容器板。该结构可以设置有若干额外层，每一层具有关于例如绝缘性、柔性/刚性、缓冲性等所期望的性质。该结构可以被成形和/或切割以便以必要的精度来适合目标环境(使用位置，例如具有特定内部尺寸的鞋)。应用印刷电子技术提供了将例如感测垫和导线灵活地且相对简单地定位在基板上。可以类似地提供甚至更加复杂的、可能是有源的部件。嵌入的电子器件保持免受外部事件诸如冲击、湿气、热/冷或一般的极端温度或温度变化、尘土等。
除了可控制利用电容式感测以测量压力之外，举例来说，还可以方便地执行其他测量和/或计算。所获得的感测器数据可以被用来确定穿戴者的移动的各种特性，诸如步态、立姿、步长、步数等。
表述“若干”在本文中可以指任何从一(1)开始的正整数，例如一、二或三。
表述“多个”可以相应地指任何从二(2)开始的正整数。
在所附的从属权利要求中揭示了本发明的不同实施例。
附图说明
下面，将参考随附附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了多层结构的一个示例。
图2是根据本发明的多层结构的一实施例的截面侧视图。
图3经由截面前视或俯视图来示出了本发明在足部穿戴物背景下的
一个实施例。
图4是揭示根据本发明的方法的一实施例的流程图。
具体实施方式
图1已经在前文加以考虑。
图2以200显示了跟据本发明的多层结构的一实施例的截面侧视图。
该架构包括柔性基板膜或“箔”202，其典型而言是塑料，但未必是塑料。举例而言，膜202可以基本上由选自由以下组成的组中的至少一种材料构成或包括该至少一种材料：聚合物、热塑性材料、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物(MS树酯)、玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
使用的材料及其性质自然会影响例如膜202的柔性，在选择材料时，除了其他可能相关的因素之外应考虑膜的柔性。举例而言，在某些实施例中，如果为了指示或照明目的而在膜上设置例如发光装置(诸如LED或OLED(有机LED))，并且发出的光将会穿透该膜，则材料的光学透射度可以是相关的。替代地或附加地，可以提供光敏元件，诸如检测器。这些方面可能必须根据个案进行考虑。所以，根据有关预定波长的实施例，膜可以是光学上基本透明的、半透明的或不透明的。
膜202的尺寸和厚度可以在各个实施例之间变化。举例而言，如果嵌入鞋底或鞋垫或其他衣物中，则基本平坦的膜的宽度和长度可以在数十或数百毫米的数量级。膜202的形状可以一般被构造成遵循或符合目标位置(例如鞋内部和/或脚底形式)的形状。即使在同一实施例中，厚度也可以有所变化。举例来说，厚度可以仅为十分之一或十分之几毫米，约一毫米或甚至几毫米。
基板202可以根据每种使用情境所设定的需求来成形。基板202可以呈现例如矩形、圆形或方形的大致形状。基板可以没有凹陷、切口或开口(诸如孔/通孔)，或者包含以上这些(凹陷、切口或开口)以在基板的任一侧上提供例如对设置在基板202上的元件的接近。举例而言，为了更换电池或接近用户接口(UI)特征(例如触敏区域、按钮或开关)，基板202可以设置有相关的接近路线。
项204是指设置在基板膜202的至少一侧上的电子器件。电子器件204优选地包括若干有源部件且可选地包括无源部件。电子器件204包括例如控制电子器件，诸如至少一个集成电路(IC)，以用于利用根据预定的配置印刷在基板202上并且经由中间导体205(诸如印刷导线)与电子器件204连接的若干感测垫区域208的感测功能。优选地，每个区域208由至少一根导线205服务。可以已利用适合的导电油墨、涂料或粘合剂来建立垫208和/或线路205，因而垫和/或线路可以基本呈现为基板202上的导电材料薄层。
可选地，电子器件204可以包括若干进一步的感测器或感测功能，诸如加速度计、温度传感器、热敏电阻等。
电子器件204可以包括选自由以下组成的组中的至少一种元件：微控制器、微处理器、信号处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑芯片、存储器、晶体管、电阻器、电容器、电感器、存储器阵列、存储器芯片、数据接口、收发器、无线收发器、发送器、接收器、无线发送器和无线接收器。
电子器件204因而可以在功能上包括至少一个处理单元，该至少一个处理单元具有内部或外部存储器以储存指令和其他数据，诸如垫208所捕获的数据和/或使用这种数据所衍生的数据、和/或其他感测特征所提供的数据。数据可以被储存。数据还可以被转移至外部实体，诸如平板电脑、平板手机、腕戴式装置、某种其他类型的计算机装置或甚至网络服务/基础架构。数据可以首先被转移至附近的实体，诸如平板电脑、平板手机或移动装置，数据可以在该附近的实体中被储存、处理、分析和/或转发至例如经由网络连接器或一般的通信连接可抵达的网络服务或服务器或其他实体。
电子器件204可以包括数据接口213。为了将数据转移至外部元件，可以实施收发器或发送器。为了接收数据，诸如程序控制参数、控制指令、软件更新、数据请求等，可以实施收发器或接收器。任一方向上的通信可以是有线的或无线的，可选地使用RF(射频)或基于感应耦合的技术。可以应用专有技术。替代地，可以遵循例如所选的蓝牙TM(标准或低功率)、RFID(射频识别)、NFC(近场通信)或其他短程无线通信标准。技术可以可选地是无源的，即远程元件诸如平板手机、智能电话或平板电脑可以为结构的收发器或发送器供能，并且使得能够从其发送数据。
在某些实施例中，数据接口213可以与下文更详细地描述的电力供应元件进行整合。
不同的感测和/或其他功能性可以由专用的IC、专用的部件、或共用的IC/电子器件(多用途电子器件)来实施。
电子器件204可以包括由印刷电子技术(诸如丝网印刷或喷墨)获得的印刷电子器件。附加地或替代地，电子器件204可以包括例如表面安装元件。举例而言，可以利用粘合剂将电子器件204机械地固定在基板上。可以应用传导材料诸如粘合剂和/或焊料来建立电连接以及机械连接。
项216A和216B是指电力供应元件。电力供应元件216A、216B可以包括电池或至少包括用于电池的电池托盘或舱。电池可以是抛弃式的或充电式的。可以提供通路和例如窗口来通过对基板202和/或相应地进一步的层成形和/或设计尺寸而触及并更换电池。
在某些实施例中，电力供应元件可以包括至少一个元件或部件216B，诸如连接器和/或接线或电池，其位于结构200的周边，使得能够耦合外部电源(例如电池)。在这些或某些其他实施例中，电力供应元件可以包括位置较靠近需要电力供应的电子器件204的部件216A。在项216A、216B二者均被实施的情况下，可以利用中间接线或例如导线来将项216A、216B电连接。
在某些实施例中，能量收集部件诸如压电换能器可以并入电力供应元件216A、216B。
在某些实施例中，至少部分(若非全部)电子器件204和可选的例如电力供应元件216A已被模制在至少两层嵌套的材料206A、206B内，这些材料优选为塑料。材料206A和206B可以彼此相同或不同。
无论如何，优选的至少一个模制层206B已设置在基板206B上，使得该模制层还覆盖电子器件204和可选的电力供应元件216A。模制层206B可以基本上延伸覆盖整个基板202。该模制层可以进一步具有基本上平坦的(上)表面，该表面面向与底下的电子器件相反的方向。替代地，该表面可以被成形为展现具有凹陷和突起部分的所期望的三维形状。在鞋垫/鞋底类型的应用背景下，此种三维形式可以被构造成方便容纳、符合于和/或支撑例如人的脚底。在某些其他使用情境中，该形式可被构造成与接触元件(例如头盔的内衬或外壳)的形状最佳地配合。
可以使用注射成型通过将基板作为插入物置于射有建立层206B的材料的模具中来由层206B将该柔性基板202包覆模制。可选地，可以应用具有多个模制层和可选的材料的多射模制程序。
层206A、206B的材料可以包括类似于基板膜202的材料，例如热塑性塑料、弹性体和/或聚合材料(诸如PMMA)。材料可以包括有弹性的柔性材料，这些材料展现出预定的柔性和例如缓冲性质，以良好地符合目标安装环境；和/或例如在足部穿戴物或头部穿戴物的背景下，当材料可以直接或间接地与人体或特别是皮肤相接时，该材料增加使用者的体验。
可选地，至少部分电子器件204和可选的电力供应元件216A作为子组件或子系统已设置在基板202上。子组件可以已首先被制备在单独的“次级”基板202B上，随后次级基板202B和相关的电子器件已作为整体设置到基板202上并且电且机械地固定至该基板。举例而言，除了或代替例如利用热和/压力的固定程序，可以使用粘合剂、焊料、导电粘合剂等来进行结合。可选地，子组件在被安装在基板202上之前已被包覆模制了206A。替代地，这种可选的包覆模制206A可以在被设置在基板202上之后才发生。
在基板202的下面可以提供至少一个进一步的层210，诸如保护和/或绝缘层。层210可以可选地包含开口以提供对基板及其元件(诸如电池或UI)的接近。
同样地，可以提供至少一个顶层212。顶层212可以具有保护功能、美观功能、绝缘功能、缓冲/阻尼功能、触觉功能(提供所期望的感受和/或摩擦特性)和例如美学功能。层212可以包括前文已经提到的材料。该层可以进一步包括例如纺织品、生物类材料(例如皮革)或橡胶类材料或类似橡胶的材料。无论如何，层212(如果存在的话)应被设计尺寸并且还依材料被构造成使得能够实现与本发明一起使用的电容式感测和可能的其他感测方法。
回到电容的测量，举例来说，电容、电容的变化或“相对”电容可以由所提出的布置确定，因为若干垫208可以被设置为至少一个层(可选地，垫208可被布置成三维构造，例如布置成几个重叠层)，该至少一个层限定了经由绝缘体(在本例中至少是模制层206B)与使用者的导电身体或其他导体电容性耦合的若干电极。电压将被施加至垫208，生成静电场，随后将导体214(诸如人的脚底、手指等)带至垫208的附近，形成电容器。所测量的电容的变化然后对位置(诸如导体相对于垫208的距离)是响应的。可以进一步将导体定位在侧向方向上，即基本上沿着基板膜202限定的平面定位，这通过提供空间上分布在该平面内的多个垫208并且通过监测相关联的电容来进行。因此可以获得至少垫级的分辨率以定位电容/压力指示。
替代地或附加地，可以由多个电极为单个垫(区域)电服务(导体独立地连接至电压源)，而非将该垫视为单个电极或由单个电极服务的区域，使得定位可以基于监测连接至同一垫的各个电极(例如电极电流)。
因此，根据实施例，所提出的结构可以被构造成除了检测指示例如压力(变化)的电容变化之外，还检测能利用同一数据衍生的移动、重量转移、立姿和各种其他参数。当由该结构实施进一步的感测器时，进一步的变量可以变成可用于监测。举例而言，温度感测器可以提供温度数据，并且加速度计可以提供加速数据和由其衍生的数据(诸如速度数据)。
为了清楚起见，层210和212已被显示成与基板202和模制塑料206B分开。在实际情况下，层210、212可以通过适合的叠层或模制技术与基板202和塑料206B连接。例如可以利用粘合剂、热和/或压力。
图3经由截面俯视图300示出了本发明在足部穿戴物背景下的一个实施例。根据本发明的一实施例(诸如图2的实施例)的多层结构可以建立至少部分的鞋底或鞋垫。多个感测垫区域208(可选的彼此具有不同的尺寸和/或形状)可以印刷在基板上。可以向这些垫区域供应电压以建立用于电容式感测的电极。
人的脚底的不同区域可以用该结构的专用感测垫208来寻址(address)。举例而言，使用者的足部的球形区域或某个其他预定区域可以用基板上的至少一个专用的、依位置匹配的垫208来寻址(参见图中的上部的垫以做概念式参考)，而例如脚踵区域可设置有至少一个其他专用的垫208(参见图中的最低的垫208)。
因此，除了仅由单个感测垫或由被视为集合体的多个感测垫使用感测器数据所能衍生出的一般特性(诸如因人的脚底而使鞋底/鞋垫所经受的整体或平均压力)之外，还可以从数据导出压力分布、分布变化、立姿等。甚至可以基于数据导出儿科疾病(可选地为扁平足)。
图4包括流程图400，该流程图揭示了根据据本发明的方法的一实施例。
在用于制造堆叠的多层结构的方法的开始，可以执行开始阶段402。在开始402期间，可以进行必要的作业，诸如材料、部件和工具的选择、获取、校准和其他配置。必须特别注意的是，各个元件和材料选择共同配合并渡过所选的制造和安装过程，该制造和安装过程自然优选地例如基于制造工艺规范和部件数据单或通过调查和测试所生产的原型而被预先检查。使用的设备(除了别的以外，诸如模制/IMD(模内装饰)、叠层、结合、热成型和/或印刷设备)因而可以在该阶段进入到操作状态。
在404处，获得用于容纳电子器件的至少一个(优选为柔性的)基板膜。可以获取基板材料的现成元件，例如成卷的塑料膜。在某些实施例中，基板膜本身可以从期望的起始材料通过模制或其他方法而在内部从头开始生产。可选地，对基板膜进行处理。举例而言，该基板膜可以设置有开口、凹陷、切口等以能够实现例如提供经由此的电和/或光传导连接。
在406处，将一个或多个感测垫印刷在基板上。在基板表面上涂覆有印刷导电材料(诸如油墨或涂料)的预定区域可以建立垫。举例而言，可以利用丝网、喷墨、柔版、凹版或平版印刷。
不同的电气元件(诸如垫、控制电子器件和可选的电源元件)可以使用导电材料(诸如油墨)的印刷线路而在功能上进行连接。
因此，在408处，将若干导线设置在膜上以对若干电力驱动部件(诸如垫)供电。基板膜的一侧或两侧可以被构造成容纳垫。优选地，至少在使用时面对外部元件(诸如脚底)的那一侧设置有一个或多个垫，其中外部元件的影响将经由基于垫的测量来监测。在足部穿戴物的应用中，该侧将是鞋底/鞋垫的面对使用者的脚部的预定顶侧。
根据基板的材料(可应用的不同材料的示例已经在前文列出)，线路可以使用适合的技术来形成，优选的是基于印刷电子的技术，诸如丝网印刷或喷墨。替代地，例如可以考虑基于蚀刻的方法。
在410处，提供电子器件，诸如电子器件电路，可选为一个或多个IC，用于控制例如利用印刷垫的测量。基板膜的一侧或两侧可以被构造成容纳电子器件。再次而言，可以应用印刷电子技术以实际上将至少部分的部件直接制造到膜上。替代地或附加地，若干现成的部件(诸如表面安装装置(SMD)和/或无源部件)可以构造到膜上。可以利用粘合剂进行机械附接，而焊料和导电油墨对于进行元件之间的电连接是可行的。
项411是指可选地附接一个或多个子系统或“子组件”，其中子系统或子组件可以包含设置有电子器件诸如IC和/或各种部件的起初独立的次级基板。多层结构的至少部分或全部电子器件可以经由这种子组件提供给基板膜。可选地，子组件可以在附接至主基板之前至少部分地由保护性塑料层包覆模制。举例而言，可以使用粘合剂、压力和/或热以将子组件与初级(主)基板机械结合。焊料、接线和导电油墨是用于在子组件的元件之间以及与初级基板上的剩余电气元件之间提供电连接的可应用选项的示例。
在412处，提供电力供应元件，诸如电池和相关的导体，和/或用于外部电源而具有必要的接线的连接器，以当结构处于使用中时将电力安排给至少部分电子器件。可选地，电池是充电式的，并且可以使用外部电源进行充电。在某些实施例中，若干能量收集元件可以设置在结构中，以给电子器件提供能量和/或对电池充电。这种收集元件可以包括例如压电或热电换能器。
在414处，将至少一个塑料层模制在基板膜和基板膜上的电子器件上。基板膜可以在一侧或两侧上基本上被塑料覆盖。
在某些实施例中，在模制阶段之前或在模制阶段中，可(热)形成可选的已经包含电子器件的基板膜。包含可(热)成型材料的基板可被成形，以更好地适合目标环境，例如在足部穿戴物、头盔或某些其他主衣物(诸如衬衫(例如压力衬衫)、(压力)短裤或一般的(压力)裤子)内。替代地或附加地，基板可被成形以依人体工学地接纳例如人的脚底。
关于所获得的堆叠的结构的所得整体厚度，鉴于制造和后续使用，该厚度很大程度上取决于使用的材料和提供必要强度的相关最小材料厚度。这些方面必须根据个案进行考虑。举例而言，结构的整体厚度可以是约1毫米，但是更厚或更薄的实施例也是完全可行的。
项416是指可能的后续处理作业。可以将进一步的层添加到多层结构中。该结构可以安装于主装置或主元件，诸如一件足部穿戴物、头盔、压力衣物、其他衣物等。
技术人员将认识到以下事实：各种方法项的执行顺序可以根据实施例和使用情境而改变。举例而言，在某些实施例中，提供线路408可以在提供垫406之前，或者两者可以交替地生产。然而，提供电力供应元件412可以在提供(其他)电子器件410之前或与提供(其他)电子器件相关联。
本发明的范围由所附权利要求连同其等同物确定。本领域技术人员将认识到以下事实：揭示的实施例仅为了说明目的而构建，并且前文所评述的所提出的解决方案的创新核心将涵盖更适合每种真实生活使用情形的进一步实施例、实施例组合、变型和等同物。关于所提供的多层结构，在某些实施例中，举例来说，架构可以包括多个基板和/或覆塑料层，而非每层仅一个实例的类型。类似的层可以彼此相邻，其间具有不同的层，或在多层结构中建立某种其他配置。前文未明确评述的若干进一步的层也可以包括在结构中，例如热绝缘/阻挡、电绝缘/阻挡、化学绝缘/阻挡、或其他方式的绝缘/阻挡的导电或有源层。在某些背景下，可以使用印刷电子技术以外的技术来提供感测垫和/或导线。举例而言，可以考虑沉积(或某种其他增材技术)和蚀刻(或某种其他减材技术)。

Claims (14)

1.一种用于衣物的多层结构(200，300)，包括：
柔性基板膜(202)，所述基板膜用于容纳电子器件；
若干柔性感测垫(208)，所述感测垫利用印刷电子技术设置在所述膜上，所述印刷电子技术可选地为丝网印刷或喷墨；
至少一个电子电路(204)，优选为集成电路，所述至少一个电子电路进一步设置在所述膜上以控制经由所述若干感测垫的电容式测量，以获得所述多层结构所经受的压力的指示；
若干导线(205)，所述导线进一步印刷在所述膜上以将所述至少一个电子电路和所述若干电容式感测垫电连接；
电力供应元件(216A，216B)，所述电力供应元件为包括所述至少一个电子电路的电力驱动部件供电；以及
至少一个塑料层(206B)，所述至少一个塑料层模制在所述膜上，所述若干感测垫、导线和所述至少一个电子电路基本上嵌入所述至少一个塑料层。
2.根据权利要求1所述的结构，所述结构被配置成监测所述垫中的至少一个与外部导电元件之间的电容，所述外部导电元件可选地为使用者的脚底，所述外部导电元件放置在所述结构上并且在功能上与所述垫中的至少一个形成电容器。
3.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述若干柔性感测垫包括至少限定垫在所述基板膜上的基本上二维配置的多个感测垫，以便能够定位压力指示，所述二维配置可选地为基本平坦的配置。
4.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述若干垫中的一垫设置有多个电极，以便能够在该垫所限定的感测区内定位所述压力指示。
5.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述至少一个电子电路包括集成电路，所述集成电路可选地包含微控制器、微处理器、可编程逻辑芯片或信号处理器。
6.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述至少一个电子电路包括存储器以储存所测量的数据或从该测量的数据衍生的数据。
7.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述至少一个电子电路包括数据接口以与外部电子元件进行通信。
8.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述电力供应元件包括选自由以下组成的组中的至少一种元件：电池、抛弃式电池、更换式电池、用于电池的连接器、用于与外部电源供应器耦合的连接器、能量收集元件和压电式换能器。
9.根据任一前述权利要求所述的结构，其中，所述至少一个电子电路中的至少部分所述电子器件限定并且被设置为具有起初独立的基板的子组件。
10.根据任一前述权利要求所述的结构，进一步包括初始塑料层，所述初始塑料层模制在所述至少一个电子电路中的至少部分所述电子器件上，以在所述至少一个塑料层的模制期间保护嵌入所述初始塑料层中的所述至少部分所述电子器件。
11.一种衣物，包括根据任一前述权利要求所述的结构。
12.根据权利要求11所述的衣物，所述衣物为压力衣物。
13.根据权利要求11所述的衣物，所述衣物为足部穿戴物。
14.一种用于制造用于衣物的多层结构的方法(400)，所述衣物可选地为足部穿戴物或压力衣物，所述方法包括：
获得柔性基板膜以容纳电子器件(404)，
利用印刷电子技术将若干柔性感测垫印刷在所述膜上，其中所述印刷电子技术可选地为丝网印刷或喷墨(406)，
将若干导线印刷在所述膜上以至少将所述感测垫与电子电路电连接(408)，
将所述电子电路设置在所述膜上以控制经由所述若干感测垫的电容式测量，以获得所述多层结构所经受的压力的指示，其中所述电子电路优选为集成电路(410)，
提供电力供应元件以便为包括所述电子电路的电力驱动部件供应电力(412)，以及
在所述膜上模制至少一个塑料层，将所述若干感测垫、导线和所述至少一个电子电路基本上嵌入所述至少一个塑料层(414)。
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