CN110249714A - 印刷电路板生物感测服装连接器 - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，一种装置包括生物感测服装和电子组件。生物感测服装包括传感器、导电路径和连接区域，该连接区域包括设置在PCB上的一个或多个连接器。连接区域电耦合到导电路径和传感器。连接区域还被构造成经由至少一个导电触点电子地耦合到电子组件。在一些实施例中，电子组件包括至少一个导电触点，该导电触点被构造成电子地耦合到PCB的至少一个部分。

Description

印刷电路板生物感测服装连接器
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月16日提交的名称为“Printed Circuit Board BiosensingGarment Connector”的美国临时专利申请序列号62/422,896的优先权和权益，该申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
背景技术
可穿戴消费电子产品或“智能服装”的采用目前呈上升趋势。作为可穿戴电子产品的一个子集，生物感测服装被设计成与服装的穿着者交互，并确定关于穿着者生理的信息，例如心脏信号(包括心率)、呼吸、活动水平、身体姿势等。这种性质可以经由靠近穿着者的身体的传感器组件来测量，该传感器组件的部分与穿着者的皮肤直接接触，并且接收来自穿着者的身体和活动的信号。通过这些传感器组件，信号被传输到一个或多个电子传感器和/或微处理器，以用于换能、分析、显示等。然而，当今市场上许多生物感测服装的缺点是，它们不能够捕获具有足够高分辨率的信号，它们也不够足够可靠或耐用以随时间推移保持可接受的性能(例如信号质量)。因此，普遍需要具有改善的可靠性和耐久性的生物感测服装。这种系统的核心部件是连接器，其中传感器组件的纺织品部件与电子传感器和/或微处理器交互。
发明内容
在一些实施例中，一种装置包括生物感测服装和电子组件。生物感测服装包括传感器、导电路径和连接区域，该连接区域包括设置在印刷电路板("PCB")上的一个或多个连接器。连接区域电耦合到导电路径和传感器。连接区域还被构造成经由至少一个导电触点电子地耦合到电子组件。在一些实施例中，电子组件包括至少一个导电触点，该导电触点被构造成电子地耦合到PCB的至少一个部分。
附图说明
图1是根据一个实施例的生物感测服装连接器的示意性框图。
图2是根据一些实施例的导电路径、多个连接器、没有PCB的连接区域和细长构件的图示。
图3A-3C示出了根据一些实施例的生物感测服装连接器与PCB接口的组装过程。图3A示出了具有PCB接口的连接区域。图3B示出了根据一些实施例的用于保护PCB上的部件的隔离涂层。图3C是根据一些实施例的具有成品PCB的连接器区域的图示。
图4A-4C示出了根据一些实施例的具有以不同构造设置的连接器的连接器区域。
图5A示出了根据一些实施例的钩附件的透视图。图5B和5C分别示出了根据一些实施例的钩附件的俯视图和侧视图。
图6A示出了根据一些实施例的夹板附件的透视图。图6B和6C分别示出了根据一些实施例的夹板附件的俯视图和侧视图。
图7是根据一些实施例的导电路径、多个连接器、具有PCB的连接区域和细长构件的图示。
图8示出了根据一些实施例的包括电子电路的连接区域。
图9示出了根据一些实施例的PCB基底。
图10示出了根据一些实施例的使用图9的PCB基底而构造的PCB的顶层。
图11示出了图10的PCB的底层。
图12A和12B分别是图10的PCB的顶层和图11的PCB的底层的另外的图示。
图13示出了根据一些实施例的图10-11的PCB的顶层，其具有散发的导电路径和呼吸传感器。
图14示出了根据一些实施例的用于连接到基座内部织物/纺织品部分的PCB和盒保持器的透视俯视图。
图15示出了耦合到基座内部织物/纺织品部分的图14的PCB和盒保持器。
图16A和16B分别示出了根据一些实施例的PCB的顶层和底层。
图17A示出了根据一些实施例的用于生物感测胸罩的多层组装过程。
图17B示出了根据一些实施例的用于生物感测衬衫的多层组装过程。
图18A和18B分别是根据第一实施例的盒保持器的第一面向身体侧和与面向身体侧相对的盒保持器的第二侧的照片图像。
图18C和18D分别示出了根据第二实施例的其中接收有PCB和没有PCB的盒保持器的第一面向身体侧。
图18E和18F示出了根据一些实施例的用于生物感测服装的多层组件的透视分解图。
图19A是根据一些实施例的底板的第一面向身体侧的照片图像。
图19B示出了根据第一实施例的与底板的面向身体侧相对的底板的第二侧。
图19C是根据第二实施例的与底板的面向身体侧相对的底板的第二侧的照片图像。
图19D是盒保持器的照片图像，该盒保持器包含接收在其中的PCB，该PCB被构造成与图19B或图19C的底板的第二侧机械连接。
图20A-20E是示出根据一些实施例的组装过程的照片图像。
具体实施方式
诸如生物感测服装(以及制造它们的电子纺织品)的可穿戴电子产品承受与传统电子系统不同的机械应力。例如，生物感测服装在穿上、脱下、搬运、穿着(例如，在穿着者的身体活动期间)和洗涤过程中可能拉伸。这种拉伸会导致嵌入和/或固定到生物感测服装的表面的导体、传感器元件、连接器和其他部件变形，甚至脱离。因此，可穿戴电子产品从一开始就可能存在信号质量差的问题，并且仅在有限的使用时间后性能就会受到损害。此外，包括刚性的表面安装电子部件的生物感测服装可能很难以可扩展的方式制造，并且在柔软的可变形纺织品部件和电子部件之间的接口处容易出现机械和/或电气故障。因此，许多电子纺织品原型从未上市。在本文所公开的一些实施例中，生物感测服装连接器被构造成以提高组件的电气和/或机械完整性的方式将电子部件与可变形纺织品部件集成。
根据本公开的实施例，描述了具有印刷电路板(PCB)接口的改进的生物感测服装连接器，其将纺织品/服装制造技术与工业电子设计和制造技术相集成，从而导致改进的生物感测服装耐久性和可靠性，以及改进的制造可扩展性。
本文所述实施例通常涉及用于生物感测应用的连接器，例如生物感测服装。在一些实施例中，生物感测服装连接器包括具有PCB的连接区域和电子组件。PCB具有多个连接器，这些连接器被构造成经由PCB上包括的至少一个接触垫而电连接到服装的导电构件(例如，导电带或细长构件)。在一些实施例中，连接器经由耦合到接触垫的附件电连接到导电构件。连接器可以附接到接触垫或与接触垫一体形成。在一些实施例中，附件可以是钩附件，其被构造为允许诸如导电带的导电构件附接到多个连接器。在一些实施例中，附件可以是夹板附件，导电构件(例如，细长线或细丝)可以环绕在该夹板附件上和/或以其他方式缠绕在该夹板附件周围。在一些实施例中，PCB可以耦合到服装的一部分，并且可以包括多层热粘合TPU膜和/或柔性但不可拉伸的PET膜，从而实现期望水平的支撑增强和绝缘。电子组件被构造成电子地连接到PCB。在一些实施例中，电子组件包括至少一个导电触点，该导电触点被构造成电子地连接到PCB的至少一部分。在一些实施例中，电子组件可以包括具有一个或多个绝缘层的外壳，并且可以经由卡扣配合或磁性附件机械地耦合到服装。
在一些实施例中，一种装置包括生物感测服装和电子组件。生物感测服装包括传感器、导电路径和连接区域，该连接区域包括设置在PCB上的一个或多个连接器。连接区域电耦合到导电路径和传感器。连接区域还被构造成经由至少一个导电触点电子地耦合到电子组件。在一些实施例中，电子组件包括至少一个导电触点，该导电触点被构造成电子地耦合到PCB的至少一个部分。
在一些实施例中，描述了一种用于将电子设备牢固地连接到功能性织物基底的电子纺织品和连接器组件。织物基底具有一个或多个导电路径，该导电路径将一个或多个集成传感器连接到电子纺织品上的连接区域。连接区域包括设置在PCB上的多个连接器。传感器类型可以包括心电图(ECG)、呼吸(例如，呼吸电感体积描记法)、运动、温度和方位。传感器可以包括基于纺织品的传感器和/或电子设备。刚性(但柔性)电子设备(或“模块”或“电子组件”)固定到连接区域。还描述了用于制造这种电子纺织品和连接器组件的方法。
现在转到图1，生物感测服装连接器100包括服装110的至少一部分、连接区域112和电子组件130。连接区域112被构造成包括在服装110中或设置在服装110中。另外，连接区域112可以电子地和机械地耦合到电子组件130。在一些实施例中，电子组件130可以机械地附接或耦合到服装110。
服装110可以是任何生物感测服装或其一部分，例如衬衫(例如生物识别衬衫)、短裤、裤子、胸罩、头带、臂带、腿带、腕带等。服装110可以包括一个或多个导电构件(例如，导电带或细长构件)，其电附接到电子纺织品上的连接区域112，并将一个或多个集成传感器连接到该连接区域112。传感器类型可以包括心电图(ECG)、呼吸(例如，呼吸电感体积描记法)、运动、温度和方位。传感器可以包括基于纺织品的传感器和/或电子设备，并且可以附接到一个或多个导电路径/带。导电带可以集成到服装110中，例如，经由用导电纱线来编织、层压导电纺织品和/或蚀刻导电纺织品。在一些实施例中，导电带被绝缘直到它们到达连接区域112。在一些实施例中，诸如导电路径和细长构件的导电构件可以如2016年11月2日提交的名称为“BIOSENSING GARMENT”的PCT专利申请号PCT/CA2016/051274中所述，该专利申请的全部公开内容以引用方式全文并入本文，并作为附件A附于本文。
连接区域112机械地和电气地附接或耦合到服装110的一部分。连接区域112包括设置在PCB上的多个连接器。连接器可以包括一种或多种金属和/或由一种或多种金属形成，例如铜、铝、银或任何其他合适的金属。在一些实施例中，连接器经由表面安装技术(SMT)安装在PCB上。在一些实施例中，连接区域112包括多个导电接触垫。接触垫可以包括金属，例如已经被丝网印刷、喷墨印刷、喷雾沉积和/或蒸汽沉积在PCB上的金属。在一些实施例中，接触垫可以包括铆钉、卡扣或任何其他类型的导电硬件中的一个或多个。
在一些实施例中，连接区域112经由以下连接方法中的一种或多种被包括在或设置在服装110的一部分中：层压、粘合、导电弹性体、缝纫、卡扣弯曲、卡扣配合(例如悬臂、扭转、环形)、压配合、磁性、螺钉附接、螺纹连接、铆接、销-插座、粘合剂、Velcro®、焊接、溶剂粘合、夹子附接和/或任何其他连接方法。在一些实施例中，连接区域112的一个或多个边缘可以包括复合材料(例如，包括橡胶、硅树脂或其他柔性材料)以增加柔性，和/或连接区域112可以具有铰接设计。在一些实施例中，连接区域112可以包括绝缘材料，例如塑料(例如，注射成型塑料)、硅树脂或橡胶。在一些实施例中，连接区域112可以包括一个或多个电触点，例如导电接触垫、插脚、弹簧针和/或类似物。电触点可以包括一种或多种金属和/或由一种或多种金属形成，例如铜、铝、金、银、碳(例如碳纳米管)或任何其他合适的金属。替代地或此外，电触点可以包括和/或由一种或多种非金属导体形成，例如导电聚合物。在一些实施例中，连接区域112可以经由具有卡扣配合附件的接触垫耦合到电子组件130。
在一些实施例中，连接区域112可以经由至少一个接触垫电子地和机械地耦合到电子组件130。电子组件130可以包含下列中的一个或多个：电池(例如，可再充电电池)、天线、接收器、发射器、收发器、一个或多个传感器和微处理器。电子组件130可以包括电子组件主体(或“外壳”)，其由绝缘材料形成，例如塑料(例如，注射成型塑料)、硅树脂或橡胶、不同机械性能的各种材料的组合或任何其他合适的材料。电子组件130可以是刚性的(例如，保护包含在其中的电子器件免受机械损坏)，或者可以是柔性的，例如，在包含在其中的电子器件通过它们自己的封装或者不同机械性能的各种材料的组合而受到充分保护的实施例中。电子组件130可以具有使穿着者舒适的形状(例如圆角、光滑表面等)和/或是人体工程学的或可变形的，例如包括几个相邻的铰接区段。在一些实施例中，电子组件主体可以经由卡扣配合或磁性附件机械地耦合到服装。
图2是根据一些实施例的耦合到连接区域中的多个连接器的导电路径和细长构件的图示。在一些实施例中，多个连接器(例如，A、B、C、D和E，统称240)可以设置在连接器基座上。连接器基座可以包括多层热粘合TPU膜和/或柔性但不可拉伸的PET膜，从而实现期望水平的支撑、增强和绝缘。连接器240和连接器基座形成连接区域212。在这样的实施例中，诸如导电路径/带252的导电构件经由不锈钢卡扣(例如，包括S形弹簧插座和隐藏帽，或“卡扣帽”)在服装的一部分处连接到连接器240。帽可以包括不锈钢、黄铜或任何其他合适的(即生物相容的)材料。在5个卡扣中的每一个的插座和帽之间，可以插入/设置导电条带的一部段(例如，一圆形部段)，以确保隐藏帽和附接到其上的导电路径/带(例如，导电带、弹性件、迹线、线等)之间的适当电连接。例如，在按压卡扣之前，导电条带环可以插入金属板和隐藏帽以及导电路径之间。在图2中，连接器A、C和E连接到导电带252，导电带252可以附接到基于纺织品的传感器(例如，ECG传感器)。
连接器B和D连接到在服装周围延伸或环绕的导电构件，例如细长构件250(例如RIP/呼吸传感器)。细长构件250可以是用设置成正弦曲线形状的导电线或细丝来编织的可拉伸条带。细长构件250可以部分地附接到带/弹性件上，例如，利用用于将细长构件结合到带/弹性件上的TPU片/条。TPU片/条也可以进一步缝合，以确保与带/弹性件的连接。如上所述的相同卡扣(不锈钢S形弹簧插座和隐藏帽)可以用于将细长构件250连接到连接器B和D。在卡扣B和D的插座和帽之间，可以插入/设置一层薄的PET膜(例如，环)，例如，以在连接时(例如，在组装期间)将细长构件250紧紧地固定在底板上。替代地或此外，为了进一步确保电连接，导电胶带环可以插入卡扣的插座和帽之间(例如，使得导电构件夹在卡扣帽和导电胶带环之间，并且导电胶带环附接到PET环的下/内表面)。在这种构造中，部件按以下顺序设置：卡扣帽、导电构件、导电胶带、PET膜环。
在如图2所示和本文所述的实施例中，多个连接器240可能需要被放置在预定义的构造中，以确保连接器240和导电构件(例如，导电路径/带252和细长构件250)之间的连接性。此外，预定义的构造可以在制造这种生物感测服装连接器期间施加尺寸限制。此外，由于刚性连接器240和可变形导电构件之间的直接机械耦合，这种生物感测服装连接器可能容易发生机械和/或电气故障。
在本文所述的一些实施例中，连接区域可以包括柔性PCB接口。在这样的实施例中，连接器可以例如使用SMT设置在柔性PCB上，并且PCB接口赋予更大的设计灵活性，因为连接器可以以多种构造设置在PCB上，并且仍然可以保证电连接性。
图3A-3C示出了根据一些实施例的生物感测服装连接器与PCB接口的组装过程。图3A示出了具有PCB接口的连接区域312。连接器340、迹线306a-306e和接触垫308a-308e设置和/或集成到PCB中。
PCB可以经由以下连接方法中的一种或多种设置在服装的一部分中：层压、粘合、导电弹性体、缝纫、卡扣弯曲、卡扣配合(例如悬臂、扭转、环形)、压配合、磁性、螺钉附接、螺纹连接、铆接、销-插座、粘合剂、Velcro®、焊接、溶剂粘合、夹子附接和/或任何其他连接方法。在一些实施例中，连接区域312的一个或多个边缘可以包括复合材料(例如，包括橡胶、硅树脂或其他柔性材料)以增加柔性，和/或连接区域312可以具有铰接设计。
在一些实施例中，多个连接器(例如，A、B、C、D和E，统称340)经由表面安装技术(“SMT”)设置在PCB上。连接器340可以包括一种或多种金属和/或由一种或多种金属形成，例如铜、铝、金、银、碳(例如碳纳米管)或任何其他合适的金属。在一些实施例中，连接器340可以包括不锈钢卡扣(例如，包括S形弹簧插座和隐藏帽，或“卡扣帽”)或其他卡扣配合附件，以提供与诸如电子组件(例如，图1中的电子组件130)的外部设备的电子和机械耦合。
在一些实施例中，PCB包括一个或多个接触垫，例如308a、308b、308c、308d和308e(统称308)，其提供连接器340和导电构件(例如，图2中的细长构件250和导电路径/带252)之间的机械和电耦合。在一些实施例中，接触垫308耦合到连接导电构件和接触垫308的附件。在一些实施例中，诸如导电路径/带的导电构件经由钩附件连接到接触垫308。在一些实施例中，诸如细长构件的导电构件经由夹板附件连接到接触垫308。诸如306a、306b、306c、306d和306e(统称306)的迹线连接接触垫308与连接器340。
例如，连接器A、C和E将连接到诸如导电路径/带(例如，图2中的导电带252)的导电构件，并且连接器B和D将连接到诸如细长构件(例如，图2中的细长构件250)的导电构件。迹线306a将连接器A与接触垫308a连接。以类似的方式，迹线306c和306e分别将连接器C和E与接触垫308c和308e连接。在一些实施例中，钩附件可以耦合到接触垫308a、308c和308e。一个或多个导电路径/带经由钩附件电耦合到接触垫308a、308c和308e。因此，在连接器A、C和E与导电路径/带之间建立电连接。迹线306b和306e分别将连接器B和D与接触垫306b和306d连接。在一些实施例中，夹板附件可以耦合到接触垫308b和308e。细长构件经由夹板附件电耦合到接触垫308b和308d。在一些实施例中，细长构件可以缠绕/环绕夹板附件，以提供柔性和松弛。因此，在连接器B和D与细长构件之间建立电连接。这样，不管连接器340在PCB上的取向或构造如何，都可以在连接器340和导电构件之间建立电连接，从而促进形状因数（form factor）/设计的灵活性。
图3B示出了根据一些实施例的用于保护PCB上的部件的隔离涂层。隔离涂层可以用于隔离PCB上的导电迹线。在一些实施例中，诸如薄聚合物膜的涂层材料用于保护PCB上诸如迹线306的部件免受各种条件的影响，并防止PCB腐蚀。在一些实施例中，隔离涂层降低了包括在PCB中的电子组件上的短路风险。涂层材料可以通过诸如刷涂、喷涂、浸涂和/或类似方法来施加。图3B示出了用于保护迹线306a、306b、306c、306d和306e的涂层。
图3C是根据一些实施例的具有成品PCB的连接器区域312的图示。在迹线306上施加隔离涂层，并且示出了带有迹线(包括隔离涂层)306’(例如，306a'、306b'、306c'、306d'和306e')的成品PCB。在一些实施例中，迹线306中的一个或多个可以具有与连接器340的多于一个的接触点。换句话说，迹线306可以分成“Y”形，并且在两个位置(例如，在连接器340的相对侧)接触连接器340。由于冗余的导电路径，多个接触点可以提高耐久性。
图4A-C示出了根据一些实施例的连接器区域412，其具有以不同的构造设置的连接器440，以赋予形状因数和/或设计的灵活性。此外，触点和迹线的数量可以容易地增加或减少。
图5A示出了根据一些实施例的钩附件的透视图。在一些实施例中，钩附件可以耦合到连接区域上的接触垫。钩附件可以将诸如导电路径/带的导电构件电耦合到PCB。在一些实施例中，导电路径例如是导电弹性带，其包括多个弹性丝，这些弹性丝基本上彼此平行设置，并且通过围绕弹性丝编织或织造的一个或多个导电和/或非导电细丝彼此机械地耦合。导电带可以集成到服装中，例如，经由用导电纱线来编织、层压导电纺织品和/或蚀刻导电纺织品。钩附件可以由一种或多种金属制成，例如铜、铝、金、银、碳(例如碳纳米管)或任何其他合适的金属。在一些实施例中，一层或多层热粘合TPU膜可以设置在钩上，从而实现期望水平的支撑、增强和绝缘。图5B和5C分别示出了根据一些实施例的钩附件的俯视图和侧视图。
图6A示出了根据一些实施例的夹板附件的透视图。在一些实施例中，夹板附件可以耦合到连接区域上的接触垫。夹板附件可以将诸如细长构件的导电构件电耦合到PCB。在一些实施例中，细长构件可以包括RIP传感器，例如包括以弯曲图案机械地耦合(例如，经由编织、织造、穿线、扭曲、折叠、缠绕、编结、粘附或任何其他附接方法)到多个弹性构件的导电构件。夹板附件可以由一种或多种金属制成，例如铜、铝、金、银、碳(例如碳纳米管)或任何其他合适的金属。在一些实施例中，细长构件缠绕/环绕(参见图6B)夹板附件，以防止在施加应力时细长构件发生机械故障。在一些实施例中，夹板附件可以包括多层热粘合TPU膜，从而实现期望水平的支撑、加强和绝缘。图6B和6C分别示出了根据一些实施例的夹板附件的俯视图和侧视图。
图7是根据一些实施例的导电路径、多个连接器、具有PCB的连接区域和细长构件的图示。在一些实施例中，多个连接器(例如，A、B、C、D和E，统称740)、迹线706和接触垫708可以经由SMT设置在PCB上。PCB与连接器740、迹线706和接触垫708形成连接区域712。在这样的实施例中，诸如导电路径/带752的导电构件经由钩附件连接到连接器740，钩附件耦合到连接区域712中的接触垫708。迹线706和接触垫708将连接器704电连接到导电路径/带752。在图7中，连接器A、C和E连接到导电带752，导电带752可以附接到基于纺织品的传感器(例如，ECG传感器)。
以类似的方式，连接器B和D经由耦合到接触垫708(例如RIP/呼吸传感器)的夹板附件连接到在服装周围延伸或环绕的诸如细长构件750的导电构件。细长构件750可以是用设置成正弦曲线形状的导电线或细丝而编织的可拉伸条带。在一些实施例中，细长构件750可以缠绕/环绕夹板附件，以防止机械故障。
在一些实施例中，导电构件740可以包括不锈钢卡扣(例如，包括S形弹簧插座和隐藏帽或“卡扣帽”)，以将连接区域712耦合到外部设备/部件(例如，图1中的电子组件130)。帽可以包括不锈钢、黄铜或任何其他合适的(即生物相容的)材料。在一些实施例中，导电构件740可以包括凹部，以将外部设备/部件(例如，图1中的电子组件130)耦合到连接区域712。在这样的实施例中，外部设备可以包括包含不锈钢、黄铜或任何其他合适的材料(即，生物相容性材料)的卡扣。
图8示出了根据一些实施例的包括电子电路的连接区域。在一些实施例中，PCB可以另外包括电子电路814，该电子电路814具有诸如模数转换器、微处理器、测量设备和/或类似物的电子部件。电子电路可以处理来自传感器的信号，与用户通信，将模拟信号转换成数字信号，将信号发送到外部(即远程)设备，以及从外部设备和/或类似物接收信号。在一些实施例中，除了提供电子连接性之外，PCB中的电子电路814可以被构造成处理数据并能够实现与用户或外部设备的通信。换句话说，PCB上的部件可以被构造成处理数据和发送(或接收)数据到外部设备。PCB还可以包括可再充电电池，使得来自嵌入在服装中的传感器的所有信号处理都可以在PCB上进行，而无需外部硬件。
这样，具有PCB接口的连接区域提供了几个好处。PCB接口通过实现连接器和导电构件之间的电子连接来减小形状因数。可以通过以多种构造设置连接器来制造连接区域，从而提供设计灵活性。连接器和导电构件之间经由接触垫和附件(例如钩和夹板)的间接耦合降低了触点故障的可能性。
在一些实施例中，PCB基底如图9所示，具有基本上矩形的形状，带有圆角和限定在PCB基底912的边缘中的多个凹口(“N1”-“N4”)。如图9所示，PCB基底912的凹口N1-N4中的两个定位在PCB基底912的第一长边缘上，并且凹口N1-N4中的两个定位在PCB基底912的与第一长边缘相对的第二长边缘上。PCB基底912具有约0.6mm的厚度、约14mm的宽度和约24mm的长度(即，对应于“长边缘”)。凹口N1-N4中的每一个具有从PCB基底912的周边向内测量的约2mm的最大深度。在PCB基底912的每个长边缘上的第一凹口(N1, N2)可以被定位成使得它从距PCB基底912的第一短边缘约5mm的距离处延伸到距PCB基底912的第一短边缘约7mm的距离处。换句话说，第一凹口的中心可以定位在距PCB基底912的第一短边缘约6mm的位置。沿着PCB基底912的每个长边缘的第二凹口(N3, N4)可以被定位成使得它从距PCB基底912的第一短边缘约13mm的距离处延伸到距PCB基底912的第一短边缘约15mm的距离处。换句话说，第二凹口的中心可以定位在距PCB基底912的第一短边缘约14mm的位置。从第二凹口的中心到PCB基底912的第二短边缘(与PCB基底912的第一短边缘相对设置的PCB基底912的第二短边缘)的距离为约10mm。
图10示出了根据一些实施例的使用图9的PCB基底912构造的PCB 1012的顶层。如图10所示，PCB 1012的顶层的多个接触垫1040(标记为A、B、NC、D、E和F)设置在PCB基底上。接触垫1040可以具有多种形状和尺寸，并且被布置成对称或非对称阵列。示例性接触垫尺寸包括(如图10所示)，但不限于，约2.6mm×约3mm(参见例如接触垫A、D、B)、约1mm×约2mm(参见例如接触垫NC、E、F)和约2.4mm×约2.4mm(参见例如接触垫E、F)。
图11示出了图10的PCB的底层。PCB 1012的底层包括多个接触垫，这些接触垫导电耦合到PCB 1012的顶层上的对应接触垫(例如，由图10中的公共字母指代)。如图11所示，接触垫A、B、NC、D、E和F以单列构造布置，并且具有约4mm×约3mm的统一形状。相邻的接触垫以中心对中心的方式间隔约4mm定位。尽管在图11中示出为具有柱状构造，但是接触垫的任何几何布置(例如，对称或非对称阵列)都是本公开所设想的，这由特定实施方式/应用的设计目标或规范来确定。此外，尽管为了说明的目的，本文阐述了接触垫的特定尺寸和间隔，但是也可设想所有其他可行的尺寸和间隔，并且这样的考虑可以取决于设计规则和其他应用特定的约束。
图12A和12B分别是图10的PCB的顶层和图11的PCB的底层的另外的图示。根据一些实施方式，PCB 1012的接触垫A、B和D用于电连接到ECG 传感器，接触垫NC随后不连接到任何其他部件(即，它是“备用的”)，并且接触垫E和F用于电连接到呼吸传感器。
图13示出了根据一些实施例的图10-11的PCB的顶层，其具有散发的导电路径和呼吸传感器。导电路径1052导电地耦合到PCB 1012的ECG接触垫A、B和D，并从其延伸。每个导电路径1052也导电地和机械地耦合到相关电极1020。如本文所用，术语“电极”是指被构造成接触包括用户(例如，人或动物)的皮肤的非金属表面并测量对应于用户的一个或多个生理参数的电信号的电导体。呼吸传感器1050导电地耦合到呼吸传感器接触垫E和F，并从其延伸。
图14示出了根据一些实施例的PCB 1412的透视俯视图，PCB 1412被盒保持器(本文中也称为“PCB保持器”，因为它容纳并机械地约束PCB)1460接收并设置在盒保持器内，用于连接到基座内部(即面向身体的)织物/纺织品部分。当盒保持器1460连接到织物部分时，销1470延伸穿过织物，并且可以与底板连接，底板被构造成连接到盒保持器1460。下面参照图18A-B和图19A-C示出和描述了盒保持器和底板的附加视图。销1480被构造成存储(例如，在由其限定的凹部内)一根或多根呼吸传感器线的多余/松弛部分，以便减轻呼吸传感器上的拉伸应力和/或避免在相关连接点处的断裂。图15示出了当耦合到基座内部织物/纺织品部分时的图14的PCB和盒保持器。
图16A和16B分别示出了根据一些实施例的PCB 1612的顶层和底层，包括用于电连接的导电电镀通孔。PCB 1612包括多个接触垫1640，包括用于连接到一个或多个呼吸传感器的接触垫E和F，用于连接到一个或多个ECG传感器的接触垫A、B和D，以及备用接触垫NC。
图17A示出了根据一些实施例的用于生物感测胸罩的多层组装过程。如图17A所示，基座1797A设置在多层组件的底部，用于支撑PCB 1712A， 其连接点延伸穿过纺织品/织物1790A的内层中的一个或多个对应开口。基座1797A和织物覆盖物(用于放置在生物感测胸罩的电极上)1791A邻近纺织品/织物1790A的内层的第一表面设置。设置在纺织品/织物1790A的内层的第二表面(与第一表面相对)和弹性带1794A的第一表面之间的是呼吸线和ECG传感器迹线1792A和隔离物1793A。外层纺织品/织物部分1798A的第一表面邻近弹性带1794A的第二表面(与第一表面相对)设置。转移贴片1795A邻近(并附连到)外层纺织品/织物部分1798A的第二表面(与第一表面相对)设置，并用于将基座1796A机械地和电气地耦合到外层纺织品/织物部分1798A。在基座1797A、弹性带1794A、外层纺织品/织物部分1798A和转移贴片1795A中示出了用于促进多层组件的层之间的电连接的通孔，这些通孔被构造成基本上彼此对齐。
图17B示出了根据一些实施例的用于生物感测衬衫的多层组装过程。如图17B所示，基座1797B设置在多层组件的底部，用于支撑PCB 1712B。基座1797B、织物覆盖物(用于放置在生物感测胸罩的电极上)1791B和织物覆盖物(用于放置在一个或多个呼吸传感器上)1790B邻近呼吸线和ECG迹线1792B设置。隔离物1793B设置在PCB连接区域1712B和外层纺织品/织物部分1798B的第一表面之间。转移贴片1795B邻近(并附连到)外层纺织品/织物部分1798B的第二表面(与第一表面相对)设置，并用于将基座1796B机械地和电气地耦合到外层纺织品/织物部分1798B。在基座1797B、外层纺织品/织物部分1798B和转移贴片1795B中示出了用于促进多层组件的层之间的电连接的通孔，这些通孔被构造成彼此基本上对齐。
图18A和18B分别是根据第一实施例的盒保持器1860的第一面向身体侧和与面向身体侧相对的盒保持器1860的第二侧的照片图像。
图18C和18D分别示出了根据第二实施例的其中没有PCB和接收有PCB的盒保持器1860的第一面向身体侧。盒保持器1860包括在周边内侧的附加销，其可以用于组装过程中的传感器附接。
图18E和18F示出了根据一些实施例的用于生物感测服装的多层组件的透视分解图。如图18E和18F所示，底板1861设置在织物/纺织品部分1860的第一侧上，并与织物/纺织品部分1860中的孔对齐。PCB 1812设置在底板1861上并由底板1861接收，例如如图18D所示。盒保持器1860的第一侧设置在织物/纺织品部分1860的第二侧(第二侧与第一侧相对)上，并通过织物/纺织品部分1860机械地耦合(例如，经由互补的销和凹部)到底板1861。盒保持器1860的第二侧(第二侧与第一侧相对)被构造成接收(例如，可滑动地和/或可移除地接收)硬件部件1885。
图19A是根据一些实施例的底板1961的第一面向身体侧的照片图像。图19B示出了根据第一实施例的与底板1961的面向身体侧相对的底板1961的第二侧。图19C是根据第二实施例的与底板的面向身体侧相对的底板的第二侧的照片图像。图19D是盒保持器1960的照片图像，盒保持器1960包含接收在其中的PCB 1912，盒保持器1960被构造成机械地连接(例如，经由互补的销和凹部)图19B的底板1961或图19C的底板1961的第二侧。
图20A-20E是示出根据一些实施例的盒保持器的组装过程的照片图像。在第一步骤中，如图20S所示，在纺织品/服装上形成孔，该孔的尺寸设计成容纳PCB和盒保持器。图20B是外侧/外部视图(即，构造成在使用过程中背离穿着者的身体的一侧)，示出了当放置在孔内时的PCB和盒保持器。图20C示出了图20B的PCB和盒保持器的内部(面向身体)视图，其中传感器(例如呼吸传感器)和导电路径连接到PCB。在一些实施例中，将绝缘层(例如，包括聚合物)施加到组件，以覆盖并电绝缘导电路径和/或传感器(或其部分)。图20D示出了如图20C所示的盒保持器组件的面向身体的视图，但是底板耦合到其上。换句话说，底板的第二侧(在图19B中示出)定位在图20C的盒保持器上方并与之对齐，并且机械地耦合到该盒保持器(例如，通过压配合、粘合剂等)。图20E示出了图20D所示的盒保持器组件的外部视图(即，与面向身体侧相对观察的视图)。盒保持器组件的外表面被构造成机械地和/或电气地接收附加硬件(即电子“盒”)，例如经由使用设置在盒组件上的一个或多个轨道的可滑动附件。
如本文所用，术语“约”和“大约”通常指所述值的±10%，例如，约250μm将包括225μm至275μm，约1,000μm将包括900μm至1,100μm。
虽然上面已经描述了系统、方法和设备的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而非限制性地进行呈现。当上述方法和步骤指示以特定顺序发生的特定事件时，受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，可以修改特定步骤的顺序，并且这种修改符合本发明的变型。另外，在可能的情况下，某些步骤可以在并行过程中同时执行，也可以如上所述顺序执行。已经具体示出和描述了实施例，但是应当理解，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (21)

1.一种生物感测服装连接器，包括：
印刷电路板(PCB)，其包括多个柔性的不可拉伸层；
多个连接器，其设置在所述PCB上，所述多个连接器中的每个连接器电耦合到所述PCB的多个迹线中的一迹线；和
多个接触垫，其设置在所述PCB上，所述多个接触垫中的每个接触垫经由所述多个迹线中的相关迹线电耦合到所述多个连接器中的相关连接器，
所述PCB被构造成将所述多个连接器电子地耦合到包括至少一个导电构件的服装的一部分。
2.根据权利要求1所述的生物感测服装连接器，其中，所述多个连接器中的至少一个包括夹板。
3.根据权利要求1所述的生物感测服装连接器，其中，所述多个连接器中的至少一个包括钩。
4.根据权利要求1所述的生物感测服装连接器，其中，所述多个连接器包括下列至少一者：铜、铝、金、银或碳。
5.根据权利要求1所述的生物感测服装连接器，其中，所述PCB还包括设置在所述多个迹线的至少一部分上的隔离涂层，以防止腐蚀。
6.根据权利要求1所述的生物感测服装连接器，其中，所述PCB还包括可再充电电池，并且被构造成在没有外部硬件的情况下对从所述服装的传感器接收的信号执行信号处理。
7.一种装置，包括：
服装，其包括传感器和电耦合到所述传感器的导电路径；和
PCB，其机械地耦合到所述服装并电耦合到所述传感器和所述导电路径，所述PCB包括用于连接到电子组件的连接器，所述PCB包括多个柔性的不可拉伸层。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述PCB经由复合材料沿着所述PCB的至少一个边缘机械地耦合到所述服装。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述复合材料包括橡胶或硅树脂中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述PCB经由所述连接器电耦合到所述传感器和所述导电路径中的至少一个，并且所述连接器包括钩。
11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述PCB经由所述连接器电耦合到所述传感器和所述导电路径中的至少一个，并且所述连接器包括夹板。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述PCB还包括可再充电电池，并且被构造成在没有外部硬件的情况下对从所述服装的传感器接收的信号执行信号处理。
13.一种系统，包括：
生物感测服装，其包括传感器和电耦合到所述传感器的导电路径；
PCB，其机械地耦合到所述生物感测服装并且电耦合到所述导电路径；和
柔性电子组件，其包括电池、天线、收发器、传感器和微处理器，所述电子组件电耦合和机械地耦合到所述PCB，所述微处理器被构造成转换和分析从所述传感器接收的模拟信号。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述微处理器还被构造成将所述模拟信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送到远程设备。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述PCB经由复合材料沿着所述PCB的至少一个边缘机械地耦合到所述生物感测服装。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述复合材料包括橡胶或硅树脂中的至少一种。
17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述PCB经由钩型连接器电耦合到所述导电路径。
18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述PCB经由夹板型连接器电耦合到所述导电路径。
19.根据权利要求13所述的系统，其中，所述PCB包括在所述PCB中和所述PCB上的多个连接器和多个迹线，所述多个连接器经由多个接触垫电耦合到所述多个迹线。
20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述PCB的基底包括多个柔性的不可拉伸层。
21.根据权利要求13所述的系统，其中，所述生物感测服装包括下列中的一者：衬衫、短裤、裤子、胸罩、头带、臂带、腿带或腕带。
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