CN110381826A - 人机触觉界面和可穿戴电子产品方法及装置 - Google Patents

人机触觉界面和可穿戴电子产品方法及装置 Download PDF

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约翰·丹尼尔斯
约瑟夫·库尔西奥
詹姆斯·卡维蒂尼
克里斯托弗·普利彼什
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Kinaputke Co Ltd
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Abstract

本发明提供由壳体支撑的多个可单独寻址电极。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。提供信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号。提供电极多路复用电路，用于通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。提供一种微处理器，用于控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。

Description

人机触觉界面和可穿戴电子产品方法及装置
相关申请和专利的交叉引用
本申请涉及以下美国专利：2016年6月6日的美国专利序列号No.14/269,133、题为“Accelerated Learning,Entertainment and Cognitive Therapy Using AugmentedReality Comprising Haptic,Auditory,and Visual Stimulation”，该专利是2014年5月3日的美国专利序列号No.14/269,133，题为Accelerated Learning,Entertainment andCognitive Therapy Using Augmented Reality Comprising Haptic,Auditory,andVisual Stimulation的续案申请，后一专利则请求2013年5月3日的美国临时专利申请号No.61/818,971、题为“Accelerated Learning,Entertainment and Cognitive TherapyUsing Augmented Reality Comprising Haptic,Auditory,and Visual Stimulation”的优先权；以及2016年4月11日的PCT申请号PCT/US2016/026930、题为“Wearable ElectronicMulti-Sensory,Human/Machine,Human/Human Interfaces”的专利，该专利请求
2015年4月14日的美国临时专利申请号No.62/147,016、题为“Multi-Sensory
Human/Machine,Human/Human Interfaces”和2015年11月11日的美国临时专利申请号No.62/253,767、题为“Wearable Electronic Human/Machine Interface forMitigating Tremor,Accelerated Learning,Cognitive Therapy,Remote Control,andVirtual and Augmented Reality”的优先权；以及美国临时专利申请序列号No.62/418,405且题为“Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same”的专利、美国临时专利申请序列号No.62/426,453且题为“Haptic Human Machine Interfaceand Applications for the Same”的专利、美国临时专利申请序列号No.62/445,517且题为“Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same”的专利、美国临时专利申请序列号No.62/462,091且题为“Haptic Human Machine Interface andApplications for the Same”的专利，以及美国临时专利申请序列号No.62/530888且题为“Roll to Roll Manufacturing for a Haptic Human Machine Interface”的专利、美国临时专利申请序列号No.62/537,658且题为“Materials and Methods for Wearable andPrinted Electronics”的专利。本说明书中引用的所有出版物(包括但不限于专利和专利申请)均通过引用结合到本文中，如同每个单独的出版物被具体和单独地指出通过引用并入本文，如同完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及用于形成设备组成部分的制造方法，和一种用于使用增强和/或虚拟现实提供加速学习、娱乐和/或认知或物理治疗的方法、装置和计算机程序代码，该增强和/或虚拟现实包括组合的感觉提示，该感觉提示包括但不限于触觉、听觉和视觉刺激。
本发明涉及一种设备架构、特定用途应用程序以及用于服装和其他可穿戴服装形式的可穿戴电子产品的高产量制造工艺，该电子产品具有“检测、分析和应用”人体自然发生的电信号的能力。更具体来讲，本发明涉及可穿戴电子产品，尤其涉及用于教育、娱乐、游戏、远程无人驾驶车辆控制、医疗和军事用途的可穿戴电子产品。
本发明还涉及一种用于使用增强和/或虚拟现实提供加速学习、娱乐和/或认知或物理治疗的方法、装置和计算机程序代码，该增强和/或虚拟现实包括组合的感觉提示，该感觉提示包括但不限于触觉、听觉和视觉刺激。
本发明还涉及人机之间以及人人之间的远程现实(“远程性”)界面。更具体来讲，本发明涉及可穿戴触觉人/机界面(HHMI)，该界面用于包括但不限于减轻震颤、加速学习、认知治疗、远程机器人、无人机和探测器控制和传感、虚拟和增强现实、中风、脑和脊髓康复、游戏、教育、缓解疼痛、娱乐、远程手术、远程参与和/或观察体育赛事等事件以及
生物反馈的用途。
背景技术
该部分旨在提供下面公开的发明的背景或上下文。本文的描述可包括可追求的概念，但不一定是先前已经构思、实现或描述的概念。因此，除非本文另有明确说明，否则本部分中描述的内容不是本申请中的描述的现有技术，且不会因包括在本部分中而被认为是现有技术。
对可穿戴计算功能的需求已经存在了几十年，在该功能中因为计算机/人机界面可像衣服一样穿着，所以随时可使用该界面。如今，很大程度上由于摩尔定律以及电子产品和其他技术的持续小型化，比如小型、轻量级、超高分辨率显示器，所以对人类智能和可穿戴计算功能的长达数十年的愿景很快就会像无处不在的手机一样普遍。
虚拟现实可被定义为计算机生成的三维图像或环境的模拟，用户可使用特殊电子设备(比如护目镜、耳机和配有感应提示传感器的手套)以看似真实或物理的方式与该图像或环境进行交互。
增强现实是物理的、真实世界环境的实时、直接或间接视图，其中的元素通过计算机生成的感官输入(比如声音、视频、图形或GPS数据)来增强。这与称为中介现实的更一般的概念有关，其中现实的视图得到计算机的修改(可能甚至消失而不是增强)。因此，该技术通过增强当前对现实的感知来发挥作用。相比之下，虚拟现实用模拟现实来取代现实世界。
脑电图(EEG)是记录沿着头皮的电活动。EEG测量由大脑神经元内的离子电流流动而引起的电压波动。EEG技术的衍生物包括诱发电位(EP)，该诱发电位涉及将EEG活动中锁定到某种刺激(视觉、体感或听觉)的呈现的时间平均化。事件相关电位(ERPs)是指对更复杂的刺激处理进行时间锁定的平均EEG反应；这种技术用于认知科学、认知心理学和心理生理学的研究。
诱发电位或诱发反应是在呈现刺激后从神经系统记录的电势，这与通过
脑电图(EEG)、肌电图(EMG)或其他电生理记录方法检测的自发电位不同。可从大脑皮层、脑干、脊髓和外周神经记录信号。在刺激感觉器官后从中枢神经系统记录感觉诱发电位(SEP)(例如，由闪光灯引起的视觉诱发电位或监视器上的变化模式；通过耳机呈现的咔哒声或音调刺激引起的听觉诱发电位)，或通过由触觉或电刺激周围的感觉或混合神经引起的触觉或体感电诱发电位(SSEP)来记录。临床上广泛使用的诱发电位有三种：听觉诱发电位，其通常记录于头皮但起源于脑干水平；视觉诱发电位和
体感诱发电位，这些是由周围神经电刺激引起的。
事件相关电位(ERP)是测量的大脑反应，该反应是特定感觉、认知或运动事件的直接结果。更正式地说，这是对刺激的任何刻板的电生理反应。以这种方式对大脑的研究提供了一种评估认知疾病患者脑功能的非侵入性手段。
发明内容
本部分旨在包括示例，而不是限制性的。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造包括柔性弹性材料的可穿戴电子产品、底部衬底的方法。提供了具有预印刷导电图案的粘合印刷介质层。所述粘合印刷介质层设置在所述底部衬底的顶部上。激活所述粘合印刷介质层以将所述预印刷导电图案粘合至所述柔性弹性材料。所述柔性弹性材料可包括弹力织物。所述预印刷导电图案包括电极，所述电极可被配置用于与用户的皮肤面对面接触，用于进行至少一个以下操作：检测来自所述用户皮肤的电信号和将电信号施加至所述用户皮肤。
电子器件可嵌入封装粘合层中并与所述预印刷导电图案电连通。所述电子器件可嵌入所述封装粘合层中，并在热激活所述封装粘合层时与所述预印刷导电图案电连通。
预定图案的半导体器件可固定至所述封装粘合层。例如，所述半导体器件可以是分立和/或集成电路元件、RF、光学、传感器、换能器和其他裸芯片以及封装的半导体器件。作为一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部器件导体。可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括所述底部衬底、所述粘合印刷介质层上的所述预印刷导电图案、所述封装粘合层以及所述顶部衬底。可提供所述顶部衬底作为与所述粘合印刷介质和所述预印刷粘合印刷介质匹配的完整匹配片材或卷材。替代地，所述顶部衬底可以是导电贴片，比如一片ITO涂覆的塑料片，其中所述ITO用作透明导体。将所述层压封装进行层压，使得所述封装粘合层可将所述顶部衬底绝缘并结合至所述底部衬底，从而所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电图案电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述预印刷导电图案的所述导电层电连通。
根据本发明的另一个方面，产生能够由用户感知的多个触觉感官提示。所述触觉感官提示由所述用户通过可穿戴电子服装来接收作为计算机控制的串行产生的电信号。所述可穿戴电子服装包括多层结构，其中所述电极与所述用户皮肤、绝缘层和布线层以及套袖覆盖物接触。例如，诸如外覆层的层可以是薄的多轴可拉伸织物。所述织物可以是电绝缘的，并包含导电线、贴片、涂层或墨水以传导所述检测和施加的电信号。所述电信号调用不自主身体部位动作和所述用户的感知中的至少一个。所述不自主身体部位运动至少根据所述计算机控制的串行产生的电信号来引起朝向身体部位的预定运动和预定位置中的至少一个的推动。
所述用户的感知可具有根据所述计算机控制的串行产生的电信号的预定体感。所述触觉感官提示可通过刺激包括至少一个受体的用户的体感系统来调用所述感知，以使所述用户感知本体感受(例如，身体部位位置和动作强度)、机械感觉(例如触觉)、热感觉(例如温度)和伤害感觉(例如疼痛)中的至少一个的体验，所述受体包括热感受器、光感受器、机械感受器和化学感受器。
根据本发明HHMI的另一个方面，提供一种使用人/机界面的方法。作为一个示例，所述方法可包括检测不自主动作的开始，比如使用人/机界面的用户的震颤。所述人/机界面可包括由拉伸材料制成的套袖，比如具有屏幕的莱卡、喷墨或其他印刷的柔性导电电极，所述电极设置在所述套袖的内部并与所述用户手臂上的皮肤直接面对面电接触。外罩或其他层的织物可提供足够的压力以促使所述电极与所述手臂的皮肤进行面对面电接触。另外，或替代地，可使用条带、股带、气囊、维可牢尼龙搭扣或其他这样的机构来促使所述电极与所述用户皮肤进行面对面的电连通。替代地，或另外，可使用箔或导电织物(比如铜/聚酯织物)制造高导电、薄且柔性的电极贴片。可通过屏蔽层根据需要分离导电路径和电活性部件来减轻来自所述HHMI的电子产品的信号串扰、干扰。在该震颤减轻示例中，一旦检测到从所述人体接收的电信号，就分析这些信号并确定具有有效于减轻不自主震颤的电特性的反电信号。使用所述人/机接口将所述电信号施加至所述用户。
根据本发明的另一个方面，从用户的肌肉和神经中的至少一个接收电活动。基于所述接收的电活动来确定具有特性的电信号。根据所述接收的电活动来产生所述电信号并将所述电信号施加至对象以引起动作。所述对象可以是用户、另一个用户或远程机器的生物部件。
根据本发明的另一个方面，一种可穿戴电子产品包括壳体，所述壳体包括柔性弹性材料。提供粘合印刷介质层，所述粘合印刷介质层具有形成多个可单独寻址电极的预印刷导电图案，所述多个可单独寻址电极所述由壳体支撑。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。提供信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号；电极多路复用电路通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
根据本发明的另一个方面，一种方法包括：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，并通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的另一个方面，一种装置包括：至少一个处理器；以及至少一个非暂时性存储器，所述至少一个非暂时性存储器包括计算机程序代码，至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述装置至少执行以下操作：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的另一个方面，一种计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质具有包含其上的计算机可读代码，所述计算机可读代码可由装置执行并响应于所述计算机可读代码的执行而使所述装置执行以下操作：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造包括柔性弹性材料的可穿戴电子产品、底部衬底的方法。提供了具有预印刷导电图案的粘合印刷介质层。所述粘合印刷介质层设置在所述底部衬底的顶部上。激活所述粘合印刷介质层以将所述预印刷导电图案粘合至所述柔性弹性材料。所述柔性弹性材料可包括弹力织物。所述预印刷导电图案包括电极，所述电极可被配置用于与用户的皮肤面对面接触，用于进行至少一个以下操作：检测来自所述用户皮肤的电信号和将电信号施加至所述用户皮肤。
电子器件可嵌入封装粘合层中并
与所述预印刷导电图案电连通。所述电子器件可嵌入所述封装粘合层中，并在热激活所述封装粘合层时与所述预印刷导电图案电连通。
预定图案的半导体器件可固定至所述封装粘合层。例如，所述半导体器件可以是分立和/或集成电路元件、RF、光学、传感器、换能器和其他裸芯片以及封装的半导体器件。作为一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部器件导体。可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括所述底部衬底、所述粘合印刷介质层上的所述预印刷导电图案、所述封装粘合层以及所述顶部衬底。可提供所述顶部衬底作为与所述粘合印刷介质和所述预印刷粘合印刷介质匹配的完整匹配片材或卷材。替代地，所述顶部衬底可以是导电贴片，比如一片ITO涂覆的塑料片，其中所述ITO用作透明导体。将所述层压封装进行层压，使得所述封装粘合层可将所述顶部衬底绝缘并结合至所述底部衬底，从而所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电图案电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述预印刷导电图案的所述导电层电连通。
根据本发明的另一个方面，产生能够由用户感知的多个触觉感官提示。所述触觉感官提示由所述用户通过可穿戴电子服装来接收作为计算机控制的串行产生的电信号。所述可穿戴电子服装包括多层结构，其中所述电极与所述用户皮肤、绝缘层和布线层以及套袖覆盖物接触。例如，诸如外覆层的层可以是薄的多轴可拉伸织物。所述织物可以是电绝缘的，并包含导电线、贴片、涂层或墨水以传导所述检测和施加的电信号。所述电信号调用不自主身体部位动作和所述用户的感知中的至少一个。所述不自主身体部位运动至少根据所述计算机控制的串行产生的电信号来引起朝向身体部位的预定运动和预定位置中的至少一个的推动。
所述用户的感知可具有根据所述计算机控制的串行产生的电信号的预定体感。所述触觉感官提示可通过刺激包括至少一个受体的用户的体感系统来调用所述感知，以使所述用户感知本体感受(例如，身体部位位置和动作强度)、机械感觉(例如触觉)、热感觉(例如温度)和伤害感觉(例如疼痛)中的至少一个的体验，所述受体包括热感受器、光感受器、机械感受器和化学感受器。
根据本发明HHMI的另一个方面，提供一种使用人/机界面的方法。作为一个示例，所述方法可包括检测不自主动作的开始，比如使用人/机界面的用户的震颤。所述人/机界面可包括由拉伸材料制成的套袖，比如具有屏幕的莱卡、喷墨或其他印刷的柔性导电电极，所述电极设置在所述套袖的内部并与所述用户手臂上的皮肤直接面对面电接触。外罩或其他层的织物可提供足够的压力以促使所述电极与所述手臂的皮肤进行面对面电接触。另外，或替代地，可使用条带、股带、气囊、维可牢尼龙搭扣或其他这样的机构来促使所述电极与所述用户皮肤进行面对面的电连通。替代地，或另外，可使用箔或导电织物(比如铜/聚酯织物)制造高导电、薄且柔性的电极贴片。可通过屏蔽层根据需要分离导电路径和电活性部件来减轻来自所述HHMI的电子产品的信号串扰、干扰。在该震颤减轻示例中，一旦检测到从所述人体接收的电信号，就分析这些信号并确定具有有效于减轻不自主震颤的电特性的反电信号。使用所述人/机接口将所述电信号施加至所述用户。
根据本发明的另一个方面，从用户的肌肉和神经中的至少一个接收电活动。基于所述接收的电活动来确定具有特性的电信号。根据所述接收的电活动来产生所述电信号并将所述电信号施加至对象以引起动作。所述对象可以是用户、另一个用户或远程机器的生物部件。
根据本发明的另一个方面，一种可穿戴电子产品包括壳体，所述壳体包括柔性弹性材料。提供粘合印刷介质层，所述粘合印刷介质层具有形成多个可单独寻址电极的预印刷导电图案，所述多个可单独寻址电极所述由壳体支撑。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。提供信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号；电极多路复用电路通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
根据本发明的另一个方面，一种方法包括：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，并通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的另一个方面，一种装置包括：至少一个处理器；以及至少一个非暂时性存储器，所述至少一个非暂时性存储器包括计算机程序代码，至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述装置至少执行以下操作：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的另一个方面，一种计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质具有包含其上的计算机可读代码，所述计算机可读代码可由装置执行并响应于所述计算机可读代码的执行而使所述装置执行以下操作：控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及进行至少一个以下操作：控制生成所述刺激电信号的信号发生器，和控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
根据本发明的一个方面，一种装置包括具有至少一个电极的壳体，所述至少一个电极由所述壳体支撑。所述至少一个电极用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件可由靠近所述至少一个电极的所述壳体支撑，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。
根据本发明的另一个方面，一种用于检测电信号和/或将电信号施加至用户皮肤的装置通过提供壳体衬底来制造。至少一个电极固定至所述壳体衬底，所述至少一个电极用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件固定至所述壳体衬底。所述至少一个推动构件设置靠近所述至少一个电极，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。例如，可与形成或固定至所述电极插入件的其他电极和/或
推动构件一起形成推动构件和电极的组合和/或固定至所述壳体衬底。根据本发明的另一个方面，提供一种用于将电刺激施加至用户皮肤以减轻疼痛的装置。所述装置包括具有至少一个电极的壳体，所述至少一个电极可由所述壳体支撑，用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件可由靠近所述至少一个电极的所述壳体支撑，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。所述至少一个电极可包括由所述壳体支撑的多个可单独寻址电极。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号。电极多路复用电路通过进行至少一个以下操作来用于寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
根据本发明的一个方面，提供一种制作用于可穿戴电子产品的电极的方法。提供粘合印刷介质层。对所述印刷介质层的顶面执行表面处理。将弹性导电油墨沉积在所述印刷介质层上。所述弹性导电油墨包括设置在粘合剂中的导电颗粒。在所述印刷介质层的顶面和弹性导电油墨之间形成扩散粘合。通过表面处理来促进所述扩散粘合的形成。
可提供所述粘合印刷介质层作为载体衬底上的卷材材料。
可在卷对卷工艺中按序进行对所述顶面执行所述表面处理、沉积所述弹性导电油墨并形成所述扩散粘合。所述表面处理可包括对所述印刷介质层的所述顶面进行热软化和溶剂软化中的至少一种。可通过热处理和压力操作中的至少一种来形成所述扩散粘合。
根据本发明的另一个方面，本发明的卷对卷或批量制造工艺的实施例用于形成用于将电刺激施加至用户皮肤以减轻疼痛的装置的组成部分。所述装置包括具有至少一个电极的壳体，所述至少一个电极可由所述壳体支撑，用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件可由靠近所述至少一个电极的所述壳体支撑，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。所述至少一个电极可包括多个由所述壳体支撑的可单独寻址电极。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号。电极多路复用电路通过进行至少一个以下操作来用于寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
附图说明
在所附附图中：
图1(a)示出了用户的裸臂；
图1(b)示出了没有皮肤的手臂，其中示出了电极相对于手臂肌群的位置；
图1(c)示出了具有本发明的触觉界面的套筒的手臂；
图1(d)示出了具有针对单个肌肉或肌群的凝胶电极的手臂；
图1(e)示出了具有本发明的触觉界面的套筒的手臂，该套筒包括
相对较小的信号接收换能器的x-y网格和施加针对单个肌肉或肌群的相对较大的信号的电极；
图2(a)示出了穿戴本发明的触觉界面的用户的手臂，该触觉界面针对特定的肌群进行施加的电刺激；
图2(b)示出了穿戴本发明的触觉界面的用户的手臂，其中目标肌群不自觉地进行收缩；
图3(a)示出了本发明的HHMI，该HHMI被配置为内衣并具有更密集的电极簇和密度较小的电极簇；
图3(b)示出了人体躯干背部的图像，其中示出了皮肤下方的肌肉和HHMI服装上的位置，该HHMI服装的电极位置与肌肉相匹配；
图3(c)示出了人体躯干前部的图像，其中示出了皮肤下方的肌肉和HHMI服装上的位置，该HHMI服装的电极位置与肌肉相匹配；
图4(a)示出了鱼网弹性织物材料；
图4(b)示出了鱼网弹性织物材料，该材料具有印刷的弹性油墨电极和在鱼网弹性织物材料上形成的痕迹线；
图4(c)示出了在痕迹线上方形成的印刷的弹性油墨绝缘体；
图5(a)示出了用于示例性丝网印刷电极图案的图示，该图案具有形成可单独寻址电极的导电由于，每个电极具有终止于连接头部的迹线；
图5(b)示出了用于检测和施加电信号的示例性喷墨印刷三电极图案的图示，其中中心电极用作相对于两个外部检测电极的参考电极；
图6(a)示意性示出了用于施加和检测电信号的电极等效电子电路；
图6(b)是示出可单独寻址电极的原型照片，每个电极具有终止于连接头部的迹线，该连接头部层叠在弹性织物可调节套袖上；
图7(a)是示出通过与用户皮肤面对面接触设置的电极而选择性地施加电信号的电路的示意图；
图7(b)是示出可重复电路部分的示意图，该可重复电路部分用于将相应电极和多个电极中的相应电极单独寻址，以选择性地对到可寻址电极的信号进行施加、检测或接通/断开操作中的至少一种；
图7(c)是示出另一个可重复电路部分的示意图，该可重复电路部分用于将相应电极和多个电极中的相应电极单独寻址，以选择性地对到可寻址电极的信号进行施加、检测或接通/断开操作中的至少一种；
图8(a)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟长矛的影响即将触发不自主动作和触觉感受；
图8(b)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟长矛的影响触发了不自主动作和触觉感受；
图8(c)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟弓箭的动作用作产生不自主动作和触觉感受的触发器，以复制来自真实世界弓箭的动作和感受；
图9示出了使用具有预印刷电极图案的粘合层的HHMI配置的结构，其中粘合层层压至弹力织物衬底上并缝合以形成HHMI套袖；
图10示意性示出了用于批量生产HHMI预制件的卷对卷层压工艺，该预制件包括具有层压至拉伸织物衬底的预印刷电极图案的粘合印刷介质层；
图11(a)示出了一卷粘合剂印刷介质层，该层上通过旋转丝网印刷工艺印刷有弹性导电油墨电极图案；
图11(b)示出了在卷对卷制造工艺中激光修剪并缝入HHMI套袖而形成的一卷HHMI预制件；
图12(a)示出了本发明的制造工艺，其中在层压工艺中嵌入封装粘合层中之前，将封装的SMT半导体器件连接至在粘合印刷介质层上形成的预印刷电子电路迹线，用于通过热熔封装粘合剂来驱动SMT LED；
图12(b)示出了本发明的制造工艺，其中将封装的SMT半导体器件连接至在粘合印刷介质层上形成的预印刷电子电路迹线，用于通过热熔粘合剂来驱动SMT LED，该粘合印刷介质层已在层压工艺中嵌入封装粘合层中；
图12(c)示出了嵌入在热活性封装粘合层中并与预印刷电子电路迹线直接面对面电接触的封装SMT LED；
图13示意性示出了用于制造例如本文所示的至少一个示例性实施例的卷对卷制造工艺，其中在卷对卷制造工艺中，将磁性吸引半导体器件磁性吸引并放置在封装粘合层或粘合印刷介质上；
图14(a)是示出了HHMI配置的截面图，该HHMI配置在具有粘合印刷介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合印刷介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有封装半导体电子器件的电子电路；
图14(b)是示出了HHMI配置的分离截面图，该HHMI配置在具有粘合印刷介质层的拉伸织物衬底上形成，该粘合印刷介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有CPU封装半导体电子器件的电子电路；
图15示出了一个示例性实施例，其中示出了通过电极多路复用电路和信号多路复用电路路由至多个可单独寻址电极的电信号；
图16示出了多个可单独寻址电极，该多个可单独寻址电极设置用于从用户皮肤下方的运动单元接收生物测量电信号；
图17示出了多个可单独寻址电极，其中示出了用户皮肤下方的肌肉和神经；
图18示出了具有生物测量信号检电极的多个可单独寻址电极的配置，该生物测量信号检电极成对设置并与用户前臂的长轴大致对齐，同时参考电极设置在电极对之间；
图19示出了HHMI前臂套袖的可单独寻址电极的图案的三维图示；
图20示出了用于使用单个信号检测器和单个信号发生器检测和施加电单体的HHMI前臂套袖的电极图案，其中多路复用电路系统用于路由电信号；
图21示出了原型HHMI套袖，该套袖具有两组可单独寻址电极，其中每组具有用于路由电信号的多路复用电路系统，以便少量昂贵的信号检测和信号发生电子产品可用于大量丝网印刷和层压的低成本可单独寻址电极；
图22示出了HHMI系统，该系统包括智能手机应用程序、可拆卸地连接具有可单独寻址电极的HHMI弹性织物套袖的电子封装，以及嵌入式传感器、检测器和换能器；
图23示出了用于将弹性导电油墨印刷到印刷介质上以便转移和层压到由弹性织物材料构成的壳体上的丝网印刷图案；
图24(a)示出了用于使可单独寻址电极可接触用户皮肤同时可与皮肤非电极导电迹线的电连通绝缘的管芯、激光或刀切绝缘体贴片；
图24(b)示出了具有可单独寻址电极和非电极导电迹线的管芯、激光或刀切电极贴片，其中具有用于保持电极和迹线的分组以实现转移和层压的分组部分。
图25(a)示出了具有容纳空间的干电极插入件的透视图，其中示出了
单独的气动推动构件；
图25(b)是干电极插入件的正视图；
图26(a)示出了本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的材料部件；
图26(b)示出了壳体套袖和用户手掌之间的间隙；
图27(a)示出了本发明的电信号检测器和/或施加器系统的部件的材料叠层，其中示出了粘合衬底和底部壳体衬底；
图27(b)示出了本发明的电信号检测器和/或施加器系统的部件的材料叠层，其中示出了泡沫推动构件和顶部壳体衬底；
图27(c)示出了部件的层压材料叠层，其中示出了固定在壳体衬底上的印刷电极，并示出了手掌和腕带；
图27(d)示出了部件的层压材料叠层，其中示出了固定在壳体衬底上的印刷电极；
图28(a)示出了穿戴电极插入件的一个实施例的用户的手的背部；
图28(b)示出了穿戴电极的一个实施例的用户的手的手掌；
图28(c)示出了外部壳体套袖的前侧；
图28(d)示出了外部壳体套袖的背侧；
图29(a)示出了穿戴在用户的手上的电极插入件；
图29(b)示出了穿戴在用户的手上的外部壳体套袖和电极插入件；图29(c)示出了填充壳体套袖与用户手掌之间的间隙的电极插入件；
图29(d)示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的部件；
图30(a)示出了本发明电信号检测器和/或施加器系统的另一个实施例的前部；
图30(b)示出了本发明电信号检测器和/或施加器系统的另一个实施例的背部；
图31(a)示出了具有热熔片粘合剂的印刷电极；图31(b)示出了电极插入件的上衬底织物壳；图31(c)示出了泡沫推动构件；
图31(d)示出了电极插入件的下衬底织物片；
图32(a)示出了组装后的电极插入件的外壳、泡沫推动构件和底部衬底的透视图；
图32(b)是具有层压电极的组装后的电极插入件的透视图；
图33示出了材料叠层和层压形模具；
图34(a)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的第一步；
图34(b)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的第二步；
图34(c)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的第三步；
图34(d)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的第四步；
图34(e)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的第五步；
图34(f)示出了用于施加本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的第六步；
图35示出了本发明电信号检测器和/或施加器系统的实施例的部件；
图36(a)示出了电极插入件的正视图；图36(b)示出了电极插入件的背视图；图36(c)示出了电极插入件的侧视图；
图37(a)示出了穿戴本发明电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的用户手的背部；
图37(b)示出了穿戴本发明电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的用户的手掌和手腕；
图38示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的剖视图；
图39(a)示出了一个替代性实施例，其中示出了具有干电极单元的手腕套袖；图39(b)示出了干电极单元的前部和背部；
图40(a)示出了用于电信号检测器和/或施加器系统的电极图案；
图40(b)示出了向内翻转的手势控制袖带，以示出电信号检测器和/或施加器系统的电极；
图41(a)示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的背部衬底；
图41(b)示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的电衬底；
图41(c)示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的前部衬底；
图42(a)示出了HHMI和用户皮肤之间的材料和界面的叠层的截面；
图42(b)示出了套袖的一段，其中示出了大量可单独寻址电极阵列；
图43示意性示出了可重复模块，该可重复模块包括通信网元(RF)，用于接收和传送同步数据；
图44(a)示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于使用印刷介质表面预处理、弹性油墨印刷、热处理以及压力后处理来制造坚固的暴露电极材料；
图44(b)示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于制造形成为在TPU上粘附至织物上的图案化弹性导电油墨的坚固的暴露电极；
图44(c)示出了卷对卷直接织物印刷工艺，该工艺用于在直接形成于织物上的图案化弹性线填充油墨上形成图案化弹性导电油墨印件；
图45示出了形成坚固的暴露电极的工艺中的一个步骤，其中示出了将TPU印刷介质设置在载体片材上的步骤；
图46示出了使用溶剂雾来预处理TPU印刷介质的顶面的步骤；
图47示出了产生TPU印刷介质的软化顶面的预处理步骤；
图48示出了将弹性导电油墨涂层施加在TPU印刷介质的软化顶面上的步骤；
图49示出了将剥离片设置在TPU印刷介质的软化顶面上的未固化弹性油墨涂层顶部上的步骤；
图50示出了在弹性油墨和TPU印刷介质之间形成扩散粘合的步骤，该步骤通过施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层并从顶部表面预处理和弹性导电油墨涂层内驱除至少一部分任何残留溶剂来完成；
图51示出了形成扩散粘合的卷对卷工艺，该工艺通过使用加热辊施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层来完成；
图52示出了通过对涂覆在预处理的TPU印刷介质的软化顶面上的未固化的弹性导电油墨施加热和压力而形成的扩散粘合；
图53示出了具有较高导电油墨表面的坚固的暴露电极，该表面通过扩散粘合而粘合至粘附到弹力织物上的TPU印刷介质；
图54示出了向内朝向用户皮肤并粘附至弹力织物上的坚固的暴露电极的配置，其中嵌入式LED粘附至弹力织物并向外朝向用户皮肤；
图55示出了固定至印刷电引线上的坚固的汗液化学检测器的配置，该电引线由扩散粘合至TPU印刷介质并粘附至弹力织物的弹性导电油墨形成；
图56示出了HHMI的使用，该HHMI被配置用于确定
来自静音通信手和臂信号的控制意图；
图57示出了HHMI的使用，该HHMI被配置用于确定来自静音通信手和臂信号的控制意图；
图58示出了作为SmartShirtTM的HHMI的配置，其具有相对于用户下方肌肉配置和确定尺寸的可单独寻址电极；
图59是示出连接至用户前臂上的多个可单独寻址电极的多路复用电路的详细视图；
图60示出了配置为SmartShirtTM的HHMI，其中大量可单独寻址电极在微控制器的控制下通过多路复用电路连接至EMG检测器和TENS信号发生器；
图61示出了配置为SmartShirtTM的HHMI，其具有快速失血检测能力，并具有自动止血带能力，后一能力通过将TENS信号施加至导致突然失血的灾难性损伤上的肌肉而提供；
图62示出了在糖尿病患者下半身的大肌肉上施加电极的TENS或NMES信号的位置；
图63示出了在糖尿病患者下半身的大肌肉上施加电极的TENS或NMES信号的位置；
图64示出了作为糖尿病短裤的HHMI配置，其中电极位于用于将TENS或NMES信号施加到糖尿病患者下半身的大肌肉上；
图65示出了在糖尿病患者下半身的大肌肉上施加电极的TENS或NMES信号的位置；
图66示出了使用具有预印刷电极图案的粘合层的HHMI配置的结构，其中粘合层层压至弹力织物衬底上并缝合以形成HHMI套袖；
图67示意性示出了用于批量生产HHMI预制件的卷对卷层压工艺，该预制件包括具有层压至拉伸织物衬底的预印刷电极图案的粘合印刷介质层；
图68示出了一卷粘合剂印刷介质层，该层上通过旋转丝网印刷工艺印刷有弹性导电油墨电极图案；
图69示出了在卷对卷制造工艺中激光修剪并缝入HHMI套袖而形成的一卷HHMI预制件；
图70示出了本发明的制造工艺，其中在层压工艺中嵌入封装粘合层中之前，将封装的SMT半导体器件连接至在粘合印刷介质层上形成的预印刷电子电路迹线，用于通过热熔封装粘合剂来驱动SMT LED；
图71示出了本发明的制造工艺，其中将封装的SMT半导体器件连接至在粘合印刷介质层上形成的预印刷电子电路迹线，用于通过热熔粘合剂来驱动SMT LED，该粘合印刷介质层已在层压工艺中嵌入封装粘合层中；
图72示出了嵌入在热活性封装粘合层中并与预印刷电子电路迹线直接面对面电接触的封装SMT LED；
图73示意性示出了用于制造例如本文所示的至少一个示例性实施例的卷对卷制造工艺，其中在卷对卷制造工艺中，将磁性吸引半导体器件磁性吸引并放置在封装粘合层或粘合印刷介质上；
图74是示出了HHMI配置的截面图，该HHMI配置在具有粘合印刷介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合印刷介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有封装半导体电子器件的电子电路；
图75是示出了HHMI配置的分离截面图，该HHMI配置在具有粘合印刷介质层的拉伸织物衬底上形成，该粘合印刷介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有CPU封装半导体电子器件的电子电路；
图76示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于使用印刷介质表面预处理、弹性油墨印刷、热处理以及压力后处理来制造坚固的暴露电极材料；
图77示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于制造形成为在TPU上粘附至织物上的图案化弹性导电油墨的坚固的暴露电极；
图78示出了卷对卷直接织物印刷工艺，该工艺用于在直接形成于织物上的图案化弹性线填充油墨上形成图案化弹性导电油墨印件；
图79示出了形成坚固的暴露电极的工艺中的一个步骤，其中示出了将TPU印刷介质设置在载体片材上的步骤；
图80示出了使用溶剂雾来预处理TPU印刷介质的顶面的步骤；
图81示出了产生TPU印刷介质的软化顶面的预处理步骤；
图82示出了将弹性导电油墨涂层施加在TPU印刷介质的软化顶面上的步骤；
图83示出了将剥离片设置在TPU印刷介质的软化顶面上的未固化弹性油墨涂层顶部上的步骤；
图84示出了在弹性油墨和TPU印刷介质之间形成扩散粘合的步骤，该步骤通过施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层并从顶部表面预处理和弹性导电油墨涂层内驱除至少一部分任何残留溶剂来完成；
图85示出了形成扩散粘合的卷对卷工艺，该工艺通过使用加热辊施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层来完成；
图86示出了通过对涂覆在预处理的TPU印刷介质的软化顶面上的未固化的弹性导电油墨施加热和压力而形成的扩散粘合；
图87示出了具有较高导电油墨表面的坚固的暴露电极，该表面通过扩散粘合而粘合至粘附到弹力织物上的TPU印刷介质；
图88示出了向内朝向用户皮肤并粘附至弹力织物上的坚固的暴露电极的配置，其中嵌入式LED粘附至弹力织物并向外朝向用户皮肤；
图89示出了固定至印刷电引线上的坚固的汗液化学检测器的配置，该电引线由扩散粘合至TPU印刷介质并粘附至弹力织物的弹性导电油墨形成；
图90是截面图，其中示出了电连接和机械连接至而未用导电胶或焊料连接至REEPTM处理的导电引线的表面安装电子器件，该导电引线设置在热塑性绝缘粘合剂和/或PCB衬底上；
图91示出了REEPTM处理的导电引线，该导电引线具有嵌入式导电线，用于提供较低电阻的电通路；
图92示出了由全添加工艺制成的低温印刷电路；
图93是电子电路的示意图，该电子电路包括电阻器/电容器定时电路，用于控制晶体管以使LED闪烁；
图94示出了表面安装晶体管的一个示例；
图95示出了使用REEPTM工艺并层压至织物PCB衬底而制成的正弦波形印刷导电电路线的一个示例，该织物PCB衬底适于制作可穿戴电子器件；
图96示出了使用REEPTM处理的材料形成的正弦印刷电路线；
图97示出了使用REEPTM处理的材料在纸衬底上构建的用于连接表面安装LED的低温印刷电路板，其中LED包括增强附加TPU贴片的连接，该贴片包括光漫射颗粒，其中示出了LED已与电池进行电连通而无需使用额外的导电胶或焊料；
图98示出了使用与图32中所示的REEPTM处理的材料中使用的相同的TPU和导电油墨来将表面安装LED连接至导电线的实验尝试；
图99示出了具有蓝色LED和绿色LED的低温印刷电路板，该电路板通过简单的一步热压层压工艺直接电连接到由REEPTM处理的材料形成的导电引线上，该材料具有扩散粘合至粘合印刷介质上的弹性导电油墨；
图100示出了图99中所示的蓝色和绿色LED，这些LED具有在热和压力层压工艺中施加的光漫射材料片，该热和压力层压工艺也更安全地将表面安装电子器件固定至REEPTM处理的材料；
图101示出了由粘合至相同TPU的银涂层玻璃球制成的实验光漫射贴片和与REEPTM处理的材料中使用的类似处理步骤；
图102示出了具有多个喷涂通道的卷对卷工艺，用于在粘合剂上形成完整的扩散粘合的弹性导电油墨卷；
图103是示出用于在粘合衬底中形成具有颗粒的粘合剂的步骤的流程图；
图104示出了载体片材上的TPU衬底的截面图；
图105是在TPU衬底的上面设置有分散的导电性微粒的载液的截面图；
图106是示出在TPU衬底顶面上形成的软化TPU区的截面图；
图107是示出嵌入TPU衬底中的导电颗粒的截面图，其中扩散区形成在TPU衬底的更导电的顶面和主体之间；
图108示出了可穿戴电子数字制造工艺的静电数字印刷工位；
图109是示出导电颗粒从涂布滚筒到感光鼓到静电数字印刷工位的衬底的转移的特写图；
图110示出了卷对卷可穿戴电子数字制造工艺；
图111是可数字印刷暴露的电极图案；
图112示出了用于将高密度导电颗粒构建成数字印刷的电子导电图案的多通道卷对卷数字制造线；
图113是示出TPU基板上嵌入式第一导电性微粒层的截面图；
图114是示出在TPU衬底上嵌入式第一层和图案化的沉积的第二导电颗粒层的截面图；
图115是示出在TPU衬底上嵌入式第一层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图；
图116是示出嵌入式第一层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图，其中在TPU衬底上具有图案化的绝缘粘合外涂层；
图117是示出嵌入式第一导电颗粒层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图，其中图案化的绝缘粘合外涂层具有粘附至绝缘粘合剂上并电连接至TPU基板上的嵌入式第一和第二导电颗粒层的SMT半导体器件；
图118是示出粘附在绝缘粘合剂上并进一步用保护性绝缘外涂层固定和保护的SMT半导体器件的截面图；
图119是示出SMT半导体器件的截面图，该半导体器件已与图案化的嵌入式导电壳体面对面电连通并在TPU衬底上通过应用热和压力而固定到位，并且进一步地使用保护性绝缘外涂层来进行固定和保护；
图120是示出与光学外涂层粘附在绝缘粘合剂上并进一步用保护性绝缘防水涂层固定和保护的SMT LED的截面图；
图121是示出连接至顶部贴片的导电透明表面或连接至应用于具有导电表面的TPU的透明衬底片的裸芯电子元件(比如LED)的截面图；
图122是示出连接至顶部贴片的印刷油墨导电半透明表面或连接至应用于具有导电表面的TPU的透明衬底片的裸芯电子元件(比如LED)的截面图；
图123是示出连接至印刷油墨导电半透明表面或连接至印刷在具有导电表面的TPU上的印刷油墨高导电引线的裸芯电子元件(比如LED)的截面图；
图124是示出底部剥离片上的热熔粘合剂的截面图；
图125是示出部分嵌入热熔粘合剂的软化顶面中的裸芯LED的截面图；
图126是示出在底部剥离片上形成具有热熔粘合剂的层压包装的顶部剥离片的截面图；
图127是示出通过热熔粘合剂驱动的裸芯LED的截面图；
图128是示出从热熔粘合剂移除顶部和底部剥离片的截面图，其中嵌入式裸芯LED具有暴露的顶部和底部电极；
图129是用于形成具有嵌入式裸芯LED的粘合片的工艺的流程图，其中每个LED具有其暴露的顶部和底部电极；
图130是示出载体片材上的具有导电表面的TPU衬底的截面图；
图131是示出具有粘附至导电表面的嵌入式裸芯LED的热熔粘合剂的截面图；
图132是示出热熔顶面上印刷的导电引线的截面图；图133是示出将顶部电极连接至导电引线的半透明印刷导电体的截面图；
图134是用于通过将半透明导电油墨和导电引线印刷在具有嵌入式裸芯LED的热熔粘合片上来形成电子电路的工艺的流程图；
图135是示出载体片材上的具有导电表面的TPU衬底的截面图；
图136是示出粘附至TPU以将导电表面嵌入热熔粘合剂的底面的粘合热熔的截面图；
图137是示出部分嵌入热熔粘合剂的软化顶面中的裸芯LED的截面图；
图138是示出通过热熔粘合剂驱动的裸芯LED的截面图，其中底部电极与导电表面连接；
图139是示出导电引线和半透明印刷导体的截面图，该导电引线和半透明印刷导体将LED的顶部电极连接至印刷在热熔顶面上的导电引线；以及
图140是用于通过将半透明导电油墨和导电引线印刷在具有嵌入式裸芯LED的热熔粘合片上来形成电子电路的工艺的流程图。
具体实施方式
本文使用的“示例性”一词意味着“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为比其他实施例更加优选的或有利的。在具体实施方式中描述的所有实施例是为了使本领域技术人员能够制造或使用本发明而不是限制由权利要求限定的本发明的范围而提供的示例性实施例。
本文的示例性实施例描述了用于触觉人/机和人/人界面的方法、装置、计算机代码、应用程序和技术。
本发明触觉界面的非限制示例性实施例被配置为可由用户穿戴的套袖，其中可通过用户校准的导电贴片或电极网格获得电信号活动的检测和应用程序。图1(a)示出了用户的裸臂。图1(b)示出了没有皮肤的手臂，其中示出了电极相对于手臂肌群的位置。
图1(c)示出了具有本发明的触觉界面的套筒的手臂。图1(c)示出了针对个体肌肉或肌肉群的电极的手臂标记位置。图1(d)示出了具有针对单个肌肉或肌群的电极的手臂。图1(e)示出了具有本发明的触觉界面的套筒的手臂，该套筒包括可寻址电极网格。电极可包括针对单个肌肉或肌群的相对较小的信号接收电极/换能器和相对较大的信号施加电极/换能器。
图2(a)示出了穿戴本发明的触觉界面的用户的手臂，该触觉界面针对特定的肌群进行施加的电刺激。图2(b)示出了穿戴本发明的触觉界面的用户的手臂，其中目标肌群不自觉地进行收缩。
触觉界面可以是舒适的、易于穿着的服装的形式，用户在很少或没有运动限制的情况下可进行穿着。而且，可形成具有如本文所示的类似结构的全身服装。
本发明的界面适用于广泛的技术和应用程序，包括但不限于娱乐、体育、军事、游戏、计算机控制、家庭自动化、太空和深海探测器，以及远程控制无人机或机器人操作。本发明的界面还可提供沉浸式方式以在彼此远程定位的两人之间进行通信，或实时地并从先前检测和记录的数据中体验由另一个人执行或观察的活动。
使用HHMI技术作为人与机器之间的薄膜可应用于蜂窝无人机。例如，许多无人机中队可在具有热点潜力的广阔区域巡逻。每个中队都可由相应的控制着一架无人驾驶飞机的远程战场士兵来指挥，而其余无人机在其中队中自主地沿着编队主人的一侧飞行。当发现一个热点时，这个无人机中队已就位，其他士兵飞行员可跳入并指挥一架无人机，以便中队中的每个无人机都立即就位，并在现在有人类“湿件”连接远程无人机，用于集中控制和对热点的精心策划的响应。
根据一个示例性实施例，HHMI被配置为治疗性可穿戴电子器件，该电子器件将用户与小型移动微处理器、便携式通信设备、智能电话、平板电脑等进行接合。HHMI包括与用户皮肤接触的电极，该电极通过导电引线连接并可进行单独寻址。根据示例性实施例，可使用相同的电极来从肌肉和神经检测电信号并将电信号施加至肌肉和神经，和/或电极可专门用于检测和施加功能。
触觉感官提示的应用可以是选择性的，并根据期望的界面包括学习或娱乐增强的各种刺激。例如，手指(和/或控制手指的肌肉和/或与这些肌肉连通的神经)可以压力、振动、电脉冲或其他刺激的形式接收触觉刺激。
从本文的教导中，对于本领域普通技术人员来说，逻辑上是可预见的是，事件或动作可在虚拟或增强现实中复制，并可以是许多不同的活动和动作，这包括控制体育相关对象、乐器、武器、视频游戏控制器、包括空间探测器的远程可控系统、无人驾驶飞机、水下探测器、机器人中的至少一种。另外，第一和第二多个感觉提示中的至少一个可从对应于所执行事件的测量或感测数据来进行远程确定，预先形成的事件相对于作为虚拟或增强现实的一部分经历事件的用户在时间和位置中的至少一个中是远程的。第一和第二多个感觉提示中的至少一个刺激大脑处理中心，用于进行听觉、视觉、嗅觉、感觉和味觉的五种感觉中的至少一种。
HHMI开辟了人类自动化互动和控制的新途径，包括影响加速学习、体能训练和康复等领域。在足够的清晰度水平上识别肌群的能力以及在类似水平上施加电信号的能力产生了一种系统，在该系统中可开发先前已知的动作和肌肉运动以改善身体训练和校正物理运动。可更快地开发出与几乎所有类型的人类活动相关的肌肉记忆和模式识别，以例如学习乐器或运动技术。对于军事应用，快速的肌肉记忆和模式识别建立可加强士兵对基本和先进武器的训练。另外，可提供新形式的安全约束，其中通过HHMI应用的电信号阻止人类用户进行可能产生伤害或不期望的动作的动作。医疗用例包括非侵入性、非化学方法，以抵消由运动障碍引起的非自愿性震颤，如帕金森病；包括通过计算机控制的触觉、音频和视觉提示的同步应用，以通过重新连接受损脑来进行中风损伤和其他脑损伤康复。另外，HHMI可通过提供复制光压的感觉用于治疗自闭症，从而使用定制校准的、移动的和方便的系统来提供治疗益处。
图3(a)示出了本发明的HHMI，该HHMI被配置为内衣并具有太阳神经丛处的小型更密集的电极簇和任何位置处的大型密度较小的电极簇。图3(b)示出了人体躯干背部的图像，其中示出了皮肤下方的肌肉和HHMI服装上的位置，该HHMI服装的电极位置与肌肉相匹配。图3(c)示出了人体躯干前部的图像，其中示出了皮肤下方的肌肉和HHMI服装上的位置，该HHMI服装的电极位置与肌肉相匹配。
太阳神经丛是在胃窝处的交感神经系统的神经节和放射神经的复合体，可
通过监测这些结构和/或该区域中的肌肉(例如隔膜)来检测身体的核心功能。交感神经系统的主要过程是刺激身体的战斗或逃跑反应。
根据军事用途，士兵可穿戴HHMI内衣，以在例如战斗情况期间增加新的感知层。通常，在战斗情况的高强度期间，士兵的视觉和听觉感觉饱和。HHMI内衣可使用触觉信息添加一种向士兵传达信息的新方式，该触觉信息可以是对所接收的音频和视觉信息的补充。例如，触觉信息可以是指示集结点的位置或士兵的同伴所在的位置。例如，可使用经过调整以检测枪口爆炸的音频传感器来感测到敌人的位置(比如通过探测枪口爆炸)，并可通过HHMI内衣、通过触觉感觉甚至通过引起士兵的无意转身或催促来传达敌人的方向。传感器和发射器或其他数据链路也可用于传达有关士兵身体状况的详细信息，包括心率、血压、体温和其他生命体征以及与健康相关的状况。
HHMI由多层、柔性和轻质结构制成。HHMI的层包括向内偏置的压缩层，并在被配置为套袖时可形成包围诸如手臂的物体的形状，或在被配置为衬衫时配置用户背部、肩部、腹部和躯干。因此，HHMI可被配置为可穿戴电子产品，其中促使可单独寻址电极与用户皮肤进行有效的面对面电接触。
HHMI可被配置为轻质、无线、高分辨率电信号感测/应用可穿戴电子产品，以检测用户控制意图(例如，控制机器人的飞行)以及用于应用增强触觉提示(例如，体验机器人的飞行条件)。该界面采用舒适、易穿戴的服装形式，操作者穿戴时具有有限的重量和体积，并具有可控的运动限制。
HHMI可被构造成适形的、舒适的但相当紧密的服装，以使电极保持与皮肤直接面对面电接触。HHMI用于通过皮肤施加电刺激以提供触觉提示。
HHMI可被配置为全身内衣，该内衣可作为虚拟现实界面的一个组成部分，以通过将实时头部和身体运动与三维感知视觉球体联系来加深操作者的沉浸感。通过声音消除耳机提供的高质量双耳音频可复制环境中的实际实时声音，例如，远程机器人、计算机生成游戏或学习场景或其他人或动物的体验的声音。
全身触觉刺激与同时应用的感觉提示相结合的应用可有效地用于学习、娱乐或康复。例如，示例性实施例可用作康复设备，以诱导手上的各个手指的运动或引起腿部肌肉的不自主运动。可根据需要将全身触觉界面进行分段，并可根据需要使所应用的电信号的分辨率精确或无阻碍。也就是说，例如，可单独针对控制每个手指运动的肌肉。
可将一个用户的触觉、视觉和音频体验转移给另一个用户。用户还穿戴构造为EEG发网的头盖骨以及全身触觉服饰，而将其他用户的体验通过从该用户的大脑接收的检测到的电信号进行映射。根据一个示例性用途，可收集另一个人的音频、视觉和触觉数据并用于向用户复制另一个人感知的体验。
根据本发明人/机界面的示例性非限制实施例，触觉感官提示可与视觉和/或音频感官提示一起使用以创造新的娱乐，从而可利用诸如绘画或电影之类的歌曲或视觉片段来创建人类通过两种或更多种感觉(比如视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉)可感知的感官提示的模式。根据本发明人/机界面的其他实施例，可将触觉感觉应用于身体的一个或多个部位，比如腿、大腿、手臂、肋骨、躯干、颈部、头部等。
图4(a)示出了鱼网弹性织物材料。图4(b)示出了鱼网弹性织物材料，该材料具有印刷的弹性油墨电极和在鱼网弹性织物材料上形成的痕迹线。图4(c)示出了在痕迹线上方形成的印刷的弹性油墨绝缘体。根据被配置为在用户皮肤上方提供气流的HHMI的一个实施例，将鱼网弹性织物材料用作衬底，在该衬底上通过印刷操作和/或通过如本文所述的层压工艺直接形成弹性导电电极。可通过导电油墨的单次或多次印刷形成相对较大的电极区域，比如通过本文所述的DuPont弹性导电油墨。替代地，可通过首先将导电油墨印刷到印刷介质上(比如本文所述的Bemis材料)、然后进行穿孔(或留下未穿孔的)并层压至鱼网弹性织物材料来形成电极区域。可通过在导电迹线上印刷、层压或以其他方式形成绝缘体(或形成在材料中不与用户皮肤接触的一侧)来使将电极区域与电子电路(未示出)电连接的导电迹线绝缘。
图5(a)示出了用于示例性丝网印刷电极图案的图示，该图案具有形成可单独寻址电极的导电由于，每个电极具有终止于连接头部的迹线。该图案包括用于电连接至例如嵌入式传感器、检测器或换能器(比如振动器)的连接焊盘。图5(b)示出了示例性喷墨印刷三电极图案的图示，其中中心电极用作相对于两个外部检测电极的参考电极。
在用于减轻不自在动作(比如，震颤)的示例性用途中，通过微处理器来确定电信号已具有有效减轻不自主震颤的电特性。将该电信号施加至用户。可经由多个电极将电信号施加至用户，其中每个电极是一次性的，例如，可使用本文所示的触觉套袖、衣服或身体套装。每个电极与用户的一个或多个生物部件电连通，比如用户的皮肤和通过皮肤的神经和肌肉。作为皮肤表面接触的替代方案或除此之外的方案，可将一个或多个电极进行皮下设置，例如，以在皮肤层深处的肌肉或神经处施加或检测电信号。这些皮下电极可永久地或半永久地留在适当的位置，或它们可以是例如在不使用时被施加然后被移除的针灸型针。
图6(a)示意性示出了用于施加和检测电信号的电极等效电子电路。在本发明HHMI的一个示例性用途中，示例性实施例包括电路，比如此处所示的电路或其等效物，这些等效物用于例如检测用户的不自主震颤的发作、用于控制远程无人驾驶车辆操作员的意图、用于加速学习应用的专家的最佳实例和用于本文所述的HHMI的其他应用以及用于HHMI启用或将要实现的其他应用。
可对至少一个电极进行单独寻址以选择性地处于接通状态或断开状态。在电性等效电子电路中，象征性地示出了开关。在一个实际电路中，可通过电子开关机构控制开/关状态，该电子开关机构包括但不限于晶体管、簧片开关、继电器、光隔离器等。可使用已知电路部件和微处理器控制器件的组合，其中一些或全部可嵌入如本文所述的阻挡层内。在接通状态下，电信号通过至少一个电极流到用户的至少一个生物部件，而在断开状态下，电信号不会通过至少一个电极流到用户的至少一个生物部件。
图6(b)是示出可单独寻址电极的原型照片，每个电极具有终止于连接头部的迹线，该连接头部层叠在弹性织物可调节套袖上。
丝网印刷或以其他方式形成的柔性导电电极的柔性网格
具有优化的几何构型和尺寸，以使得能够检测和应用多路复用的高分辨率信号。例如，可检测用户身体的电活动(特别是神经和肌肉)并用于确定用户的控制意图。这些控制意图可以是机器实现的动作，比如在显示屏上移动光标、为HTML文档中的超链接选择按钮、控制家庭自动化设备、进行游戏、远程控制无人驾驶车辆的、控制深度空间及深海探针等。
HHMI的实施例被配置为使可穿戴电子电路和电极能够实现检测和施加信号的高分辨率，同时最大限度地降低成本、电池消耗、体积、重量、必须制成水密性的容积等等。
导电油墨图案的可单独寻址电极可根据需要尽可能小。每个电极通过导电迹线连接。如本文所述和所示，可实现接近100％的电极表面积的填充密度。也就是说，HHMI服装下皮肤的整个表面区域可由可单独寻址电极覆盖，并可对电极进行分组和驱动(或从中检测)，以产生与下面的肌肉/神经结构匹配的电极分组。例如，可优化电极的几何形状和数量，以匹配下面的肌肉和神经。
图7(a)是示出通过与用户皮肤面对面接触设置的电极而选择性地施加电信号的原型电路的示意图。图7(b)是示出可重复电路部分的示意图，该可重复电路部分用于将相应电极和多个电极中的相应电极单独寻址，以选择性地对到可寻址电极的信号进行施加、检测或断开操作。图7(c)是示出另一个可重复电路部分的示意图，该可重复电路部分用于将相应电极和多个电极中的相应电极单独寻址，以选择性地对到可寻址电极的信号进行施加、检测或断开操作。
图8(a)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟长矛的影响用作产生不自主动作和触觉感受的触发器。图8(b)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟长矛的影响用作产生不自主动作和触觉感受的触发器。在该示例性VR游戏示例中，用户手持虚拟长矛，就像用户的前臂一样。正面碰撞是所检测到的游戏事件，其中通过在用户的前臂的肌肉中引起不自主的肌肉收缩而触发HHMI以产生刺耳的运动和感觉。
图8(c)示出了在虚拟现实游戏中HHMI的使用，其中在游戏过程中虚拟弓箭的动作用作产生不自主动作和触觉感受的触发器，以复制来自真实世界弓箭的动作和感受。在该示例性VR游戏实施例中，“真实世界”弓弦张力转化成了HHMI生成的肌肉收缩，因此玩家感觉箭头被拉回到拉臂中，HHMI则在弓臂中产生反对弓弦张力的感觉。当箭头松开时，两只手臂都会受到箭头松动引起的振动和突然释放的张力。
图9示出了使用具有预印刷电极图案的粘合层的HHMI配置的结构，其中粘合层层压至弹力织物衬底上并缝合以形成HHMI套袖。
示例性配置：
(步骤一)将12”xl 8.5”的Bemis ST604薄片进行激光切割出定位孔，并放置在丝网印刷夹具上以形成背板。将DuPont 973弹性导电油墨进行丝网印刷，以在背板上形成背板迹线。
(步骤二)将12”xl 8.5”的Bemis ST604薄片进行激光切割出定位孔和电极通孔，并放置在丝网印刷夹具上以形成前板。
(步骤三)将背板和前板组装在层压夹具上并层压在一起形成层压封装，并将背板迹线夹在Bemis ST604层之间。将层压封装放置在丝网印刷夹具上。将DuPont 973弹性导电油墨进行丝网印刷，以在前板上形成可寻址电极。
(步骤四)：将一块12”xl 8.5”的Lycra拉伸材料进行激光切割出定位孔。将Lycra拉伸材料和层压封装组装在层压夹具上并层压在一起以形成HHMI套袖预制件。
(步骤五)：将HHMI套袖预制件进行激光切割，以修剪多余材料。
(步骤六)：将修剪后的HHMI套袖预制件
缝制成完整的HHMI套袖。
可将HHMI提供为支撑该装置的可穿戴外壳，以提供用户可穿戴电子器件。可穿戴壳体可包括多层柔性电子电路，该多层柔性电子电路包括电极层和至少一个附加层，该电极层包括多个电极，该多个电极具有设置用于与用户的生物系统进行电接触的导电面，该至少一个附加层包括电路层、电绝缘层、导电层和柔性覆盖物中的至少一个。可提供刚性或半刚性外壳，该外壳还可包括其他有用的器件，比如显示器、TENS信号发生器、RF通信发送器/接收器、电池、存储器、中央处理单元(CPU)和有线或无线计算机接口。如本文所述，这些器件中的全部或一些可嵌入HHMI服装内。
HHMI由薄的柔性材料层构成，比如导电可拉伸织物、柔性绝缘体、柔性电路板等。该材料可以是编织的、旋转的、闭孔的、开孔的、薄膜的或其他合适的结构。可使用3D打印机印刷或通过批量或辊式制造工艺形成HHMI的层、粘合层和组成元件，该工艺包括层压、丝网印刷、喷墨印刷、自组装、气相沉积、喷涂或浸渍涂层。可将HHMI制成套袖、手套、护腿、衬衫、全身套装等，并具有灵活且舒适的紧密贴合，以促使电极与用户皮肤面对面接触。本文所述的电极结构提供了薄的柔性结构，该结构专门设计用于压缩面对面接触。
无论如何，有效地适应了电极的导电表面和用户皮肤之间的电信号的转移。
HHMI的一个示例性实施例是构造为由用户不显眼地穿着的薄而柔性的套袖，套袖和微处理器之间的连接可以是直接的或通过无线网络，比如通过光学或RF(例如，蓝牙、WiFi等)。HHMI可体现在轻质、舒适的触觉套袖中，该套袖具有电极尺寸和密度，使得能够自动校准用户的独特生理。
图10示意性示出了用于制造例如本文所示的示例性实施例中的至少一个的卷对卷制造工艺。HHMI可被配置为套袖、护腿、连身衣、套装、夹克、裤子、帽子、手套或其他可穿戴电子产品。HHMI可包括多层结构，其中所述电极与所述用户皮肤、绝缘层和布线层以及套袖覆盖物接触。例如，诸如外覆层的层可以是薄的多轴可拉伸织物。该织物可以是电绝缘的，并包含导电线、贴片、涂层或墨水以传导检测和施加的电信号。在一些附图中，电极被示出为位于套袖的外侧以显示电极尺寸和位置的概念。在一个示例性实施例中，套袖由不透明的Lycra材料制成，其中柔性导电织物电极设置在套袖的内部，并与用户手臂上的皮肤直接面对面电接触。外罩或其他层的织物提供足够的压力以促使电极与手臂的皮肤进行面对面电接触。另外，或替代地，可使用条带、股带、气囊、维可牢尼龙搭扣或其他这样的机构来促使电极与用户皮肤进行面对面的电连通。柔性和导电织物和/或线(比如铜/不锈钢/尼龙/聚酯织物和/或线中的一种或多种的混合物)可用于制造高导电性、薄且柔性的电极贴片和/或迹线。可通过屏蔽层根据需要分离导电路径和电活性部件来减轻来自所述HHMI的电子产品的信号串扰、干扰。
一个示例性实施例涉及一种制作可穿戴电子产品的方法。本发明的卷对卷制造工艺始于底部衬底材料的供应卷，比如弹性织物。可包括一层或多层预印刷的印刷介质和嵌入式电子和机械器件的热熔粘合片的供应卷与底部衬底接触。可在单独的操作中将嵌入式器件管芯(或其他机械、RF、半导体或电子电路元件)离线
预嵌入热熔粘合片中，或如本文其他地方所描述的那样进行线上嵌入。可使用温热的定位压力辊系统来软化热熔粘合剂并将其固定至底部衬底。该热熔粘合片可包括剥离片，该剥离片保护嵌入式半导体元件并防止粘合剂在卷材中粘附至其自身上。可提供具有导电层的顶部衬底，和/或可提供导体、绝缘体、器件等的附加层来形成多层电路板类型的结构。将具有印刷电极、迹线和嵌入式器件的热熔粘合片插入弹性织物和任何另外的顶层(如果有的话)之间以形成层压封装。将层压封装通过热熔压辊，以熔化热熔粘合片，并将层压封装材料电绝缘和连接(由导电印刷和嵌入装置确定)以及粘合在一起。可加热辊，或可提供单独的加热区域以热活化粘合剂。
根据本发明的制作可穿戴电子产品的方法，提供了包括柔性弹性材料的底部衬底。提供了具有预印刷导电图案的粘合印刷介质层。所述粘合印刷介质层设置在所述底部衬底的顶部上。激活所述粘合印刷介质层以将所述预印刷导电图案粘合至所述柔性弹性材料。
所述柔性弹性材料可包括弹力织物。所述预印刷导电图案包括电极，所述电极可被配置用于与用户的皮肤面对面接触，用于进行进行至少一个以下操作：检测来自所述用户皮肤的电信号和将电信号施加至所述用户皮肤。
电子器件可嵌入封装粘合层中并与所述预印刷导电图案电连通。所述电子器件可嵌入所述封装粘合层中，并在热激活所述封装粘合层时与所述预印刷导电图案电连通。
预定图案的半导体器件可固定至所述封装粘合层。作为一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部导体。可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括所述底部衬底、所述粘合印刷介质层上的所述预印刷导电图案、所述封装粘合层以及所述顶部衬底可提供所述顶部衬底作为与所述粘合印刷介质和所述预印刷粘合印刷介质匹配的完整匹配片材或卷材。替代地，所述顶部衬底可以是导电贴片，比如一片ITO涂覆的塑料片，其中所述ITO用作透明导体。将所述层压封装进行层压，使得所述封装粘合层可将所述顶部衬底绝缘并结合至所述底部衬底，从而所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电图案电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述预印刷导电图案的所述导电层电连通。
提供底部衬底、粘合印刷介质层、封装粘合层中的至少一个以作为相应的卷材。设置的步骤可包括将粘合印刷介质层中的至少两个底部衬底熔合，在连续辊层压工艺中一起提供封装粘合剂层以作为相应的卷材。
可对半导体器件进行静电和磁性吸引至粘合层上的至少一种操作。可使用拾放机将半导体器件放置在粘合层上。通过将所述半导体器件从相对较低粘性的粘合剂转移
到相对较高粘性的粘合剂，可将半导体器件放置在粘合层上。
图11(a)示出了一卷粘合层，该层上通过旋转丝网印刷工艺印刷有弹性导电油墨电极图案。图11(b)示出了在卷对卷制造工艺中激光修剪并缝入HHMI套袖而形成的一卷HHMI预制件。
在一个可选制造技术中，可在层压工艺中连接裸片和封装的半导体器件。申请人发现，例如，在辊层压工艺中当热熔片软化时，嵌入式器件管芯突破了粘合剂，以便器件的电极与层压封装中的导电层电接触(例如，器件突破嵌入其中的热熔粘合层时印刷在印刷介质上的导电图案或另一个层压材料中被定向和定位成与导体接触的其它层)。因此，例如，在简单的半导体器件的情况下，即在pn结二极管中，每个嵌入式二极管器件管芯的p侧和n侧自动连接至顶部导电层和底部导电表面，该底部导电表面策略性地设置在层压封装中以进行这种接触。每个嵌入式器件可完全封装在热熔粘合剂和衬底内，以实现防水和坚固的结构。另外，嵌入式器件管芯各自永久地固定在完全封装在柔性热熔粘合剂片层内的衬底和其他衬底之间。
粘合剂的保护屏障提供防水、防尘、热保护，例如，保护封装SMT器件，并还确保了两个底部导体(或多个导体)的电连接。然而，例如在LED或光学传感器的情况下，保护屏障的光学性质不太可能是具有比构成封装灯具的从发光LED表面到透镜顶部向外部开放的透镜材料或光学叠层更好的光传输匹配。因此，图12(a)示出了移除了剥离片以暴露发光透镜或检测顶面，同时留下嵌入热活性粘合剂中的封装的SMT LED的其余部分，并使其与层压封装中的一种或多种材料的导体面对面电接触。图12(b)示出了将封装SMT LED嵌入热活化粘合剂中并迫使其在层压辊的压力下于印刷电子图案进行直接面对面接触。根据本发明的该方面，例如，使光学检测器的封装灯具的发射面或检测面暴露，而同时使脆弱的SMT LED(或裸芯)几乎完全嵌入阻挡层和/或热有利的粘合膜中(如本文所述和所示的并否则也可能在逻辑上用于达到预期目的即最大限度地提高光输出、降低成本、简化制造、减少制造资本设备、减少故障模式并提供设备保护的粘合剂、粘合剂/相变材料层、具有相变区域的粘合剂、具有相变孔的粘合剂等)。
图12(c)示出了具有顶面(可以是发射器或检测器、换能器或其他活跃部分)的嵌入式封装半导体器件，一旦移除剥离片，就可暴露该顶面，同时器件的其余部分则嵌入在热活化粘合剂并与印刷柔性电路导体直接面对面电接触。当剥离剥离片时，例如在LED的情况下，暴露出发光透镜，同时使封装SMT LED的其余部分嵌入热活性粘合剂的阻挡层中。
如本文所述和所示，可将传感器、发射器、裸芯和封装半导体电子产品嵌入HHMI服装的结构中。热熔材料提供阻隔、减震和保持特性，以使发射器件得到保护和变得坚固。嵌入式器件可用作传感器、指示器、发射器、检测器，以用于包括但不限于进行脉冲、氧气、水分、血液化学测试(包括葡萄糖、盐、酒精、病原体、毒性因素和其他可从身体获得的健康状况)。
图13示意性示出了用于制造例如本文所示的示例性实施例中的至少一个的卷对卷制造工艺。根据示例性卷对卷制造工艺，提供了一种电子器件，比如，裸芯或封装半导体检测器、发射器、传感器、电子电路元件或其他可有益地嵌入HHMI可穿戴电子结构中的小型器件(统称为“嵌入式器件”)。例如，可将嵌入式器件吸引至磁性(或静电)旋转鼓上并转移至粘合剂或转移片上。一种嵌入式器件源提供位于旋转鼓附近的料斗，这类似于传统激光打印机或复印机的墨粉盒以及用于选择性地将墨粉引导到柔性基板(例如纸张)上的许多不同的传统机构，可根据示例性卷对卷制造工艺来利用此以产生一种快速、低成本、可穿戴的电子产品组装工艺而无需单独拾取和放置例如裸芯或封装半导体，或产生多个其他通常与产生嵌入式可穿戴电子产品内的印刷电路有关的制造步骤。
本发明的可穿戴电子产品可具有非常简单的器件结构，该结构包括底部衬底(通常是拉伸织物，比如Lycra或氨纶)，热熔粘合剂(其可包括嵌入式器件)可包括预先印刷至诸如BemisST604的印刷介质卷上的导电电极和电路图案丝网印刷油墨，比如DuPontPE971。Bemis ST604包括热熔粘合层，该热熔粘合层可作为热熔粘合封装粘合剂来提供，或作为热熔粘合封装粘合剂的补充，反之亦然。还可提供顶部衬底，例如，该顶部衬底可包括绝缘和非绝缘部分，该绝缘和非绝缘部分实现了可穿戴电子穿戴者的皮肤与可穿戴电子产品的元件(比如，可单独寻址电极、传感器等)之间的直接面对面电连通。可将预印刷的印刷介质和热熔粘合剂提前制备成完整的卷材，该卷材包括导电电极、电路图案和固定至电路图案的封装和/或裸芯电子产品。因此，可将底部衬底、热熔粘合剂(具有嵌入式器件)和顶部衬底提供作为卷材。以连续辊制造工艺将卷材结合在一起，从而高速生产可穿戴电子器件。本发明的卷对卷制造工艺使可选地包括嵌入式半导体电子电路的可穿戴电子服装的高产量、低成本制造成为可能。另外，示例性实施例使得器件具有独特的、非常薄的形状因子，从而非常灵活、防水且高度坚固。
图14(a)是示出了HHMI配置的截面图，该HHMI配置在具有粘合介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有封装半导体电子器件的电子电路。图14(b)是示出了HHMI配置的分离截面图，该HHMI配置在具有粘合介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有CPU封装半导体电子器件的电子电路。
HHMI的另一个示例性利用是中风患者或其他脑损伤或缺陷受害者的康复，使得能够在脑区域之间更快速地重新路由或重新布线各种通信信号。例如，如果与听觉处理有关的大脑部分受损或有其他缺陷，则由于大脑会重新接收与听觉处理相关的特定部分，所以为了刺激中风患者大脑的各个处理中心而产生的视觉和感官提示以及音频提示将有助于加强新学习的听觉反应。另一种示例性利用可以是增强脊髓和/或神经损伤患者的康复。在该情况下，触觉刺激与听觉和视觉刺激或感觉提示相结合将使神经和/或脊髓受损患者开始将触觉与听觉和视觉感官线索联系起来，从而加强神经通路，以创造新的肌肉记忆或帮助修复受损的通路和记忆关联。
能够可控地并同时刺激与声音、触觉和视觉的处理相关的大脑的各个部分，以便可通过更强大的脑感觉刺激处理中心的支持来加强或重新加强弱化的大脑感觉、运动或认知加工中心。例如，大脑右侧损伤的中风患者可能在左手手指的运动控制中丧失功能。在该情况下，应用于左手手指的触觉感官提示向大脑的受损部分提供触觉感觉刺激，而
相应的视觉和听觉提示则通过触摸感觉刺激加强对大脑受损部分的重新学习或重新布线。
人类大脑的可塑性才刚刚实现。除了加强患者抵抗静止性震颤的能力之外，HHMI的这种治疗用途可加强神经通路。这种对患者大脑的重新布线可能有效地进一步对抗一些认知方面的问题，包括痴呆和思维困难和情绪变化，比如抑郁、恐惧、焦虑和失去动力。根据本发明的该方面，可利用感官提示来为脑损伤或其他脑损伤或学习功能障碍的患者提供康复。
HHMI可被配置为减轻患有运动障碍的患者的身体和情感困难，例如，但不限于帕金森病震颤。帕金森病震颤通常是不对称的、在休息时发生，并随着自主运动而变得不那么明显。本发明的HHMI提供了一种机制，该机制仅在需要自动对抗帕金森病震颤的变化特征时，方便
地应用反馈调节的计算机控制的电信号。作为一个非限制性示例，所接收到的电活动可能是患有帕金森病的用户的非自主震颤的结果。基于非自主震颤来确定控制信号的特征，以引起抵抗非自主震颤的非自主肌肉运动。产生的控制信号作为电信号，该电信号具有引起抵抗的非自主肌肉运动的特征，并将控制信号施加至用户以引起抵抗非自主震颤的肌肉运动。
HHMI的一个实施例可被配置为使得肌电图(EMG)和肢体运动可用作生物标志物，用于早期诊断PD和其他运动障碍或健康方面，而这些可从通过检测和分析EMG和肢体运动获得的信息中辨别出来。
在首次报道帕金森病近200年后，医生仍在主观地测量帕金森病，这与JamesParkinson博士于1817年所做的大致相同。HHMI的该实施例使得数据科学和可穿戴计算能够捕获并客观地测量患者的疾病的实际体验并能够更早地检测运动障碍疾病的发作。
例如，HHMI使用由人体发出的自然产生的电信号来作为表示PD的生物标记物。在该使用示例中，HHMI被配置为可穿戴电子诊断工具，用于直接和客观地测量肌肉收缩及机械肢体运动。对所得数据的分析则用来非常早期地指示可能的PD或其他运动障碍，以及用于疾病监测和治疗功效测试。数据记录、云存储和分析可从PD患者和整个人群中进行匿名地、广泛地收集。
利用可用的EMG研究级设备，研究人员可在直接从皮肤表面测量PD震颤方面取得非常好的成功。在健康个体中测量生理性震颤作为低幅度姿势性震颤，其模态频率为8-12Hz。这种健康的震颤非常轻微，并可在健康的静止个体中进行测量，以作为由机械肢体特性确定的正常发生的低振幅振荡。已证明肢体加速度信号(测量的运动数据)中通过近似熵测量的规律度和肢体加速度与肌肉输出之间的相干性(测量的EMG数据)也可用于表征生理和病理性震颤。
根据一个示例性实施例，HHMI被配置具有精确的EMG、低成本且高灵敏度的加速和惯性传感器、低能量无线数据传输、低成本且功能强大的微处理器、高速电子产品以及用于数据记录和分析的云计算。这些部件和特征被集成进可穿戴电子产品中，该可穿戴电子产品例如用于非常早地指示以PD为特征的未被注意的运动单元启动的诊断工具。
在该示例性实施例中，HHMI被配置为具有小型可单独寻址电极的网格的可穿戴电子产品，其中由计算机控制的高速电子多路复用电路能够实时选择最适合检测来自可选择的肌肉、神经和运动单元的电信号的电极图案。通过获取和分析产生非自主震颤振荡的电信号数据，基于个体特异性和基于群体的测定由与多巴胺能神经元丢失相关的遗传和/或环境因素构成。这些相同的数据为评估与α-突触核蛋白和帕金蛋白等蛋白质相关的治疗剂以及葡萄糖脑苷脂酶和LRRK2等酶提供了新的指标。
在该诊断性HHMI模式中，从HHMI收集的数据分析可用于早期诊断即将发生的运动障碍。作为一种方便的可穿戴电子产品，HHMI可成为常规健康体检的一部分，以向个体治疗选择提供先进的知识，并向基于云的大数据分析提供基于人群的来源。
在“加速学习模式”中，将感官刺激应用作为应用于学生的感官的触觉(触摸)、视觉和音频提示，其中感觉提示对应于正在学习的表现(例如，驾驶无人机)。感官提示复制了和/或增强了在实际无人机飞行控制期间经历的触觉、视觉和音频感觉。获得了增强的飞行模拟器，其中学生飞行员体验了与无人机的控制相关联的视觉和音频信息，并添加了触觉感觉，而该触觉感觉产生了学习动作所需的肌肉记忆以快速成为本能反应。在“表现模式”的情况下，比如在实际的远程无人机飞行时，感官提示提供了周围环境和飞机上的应力的实时反馈。本发明的人/人界面可用于加速学习、娱乐及其他人类感官和认知交互。例如，在触觉信息传感器的情况下，可将振动蜂鸣器(比如压电或电机驱动的机械振动器)和/或电信号施加至用户的个体手指和手臂肌肉和神经，例如，施加至课程学习阶段期间的学生。在显示器的情况下，例如，其可以是特殊构造的眼镜，以显示与学习的事件或娱乐会话相对应地收集或人工创建的视觉信息。特殊构造的VR护目镜或眼镜可将视觉信息显示为叠加、图片中的图片或其他同时显示的视频信息，同时用户还可看到真实世界的图像。例如，当学习弹钢琴时，学生可坐在钢琴边且能够看到乐谱，并还可用手和手指的位置实时查看钢琴键，同时还可看到正在产生并提供给特殊构造的眼镜的视觉感官提示。另外，本发明的人/人界面可用于在仪器或教师的时间和/或位置上处于远程位置而发生的加速学习，以便学生在远离仪器的任何时间和地点可感受、听到并看到与事件学习相对应的感官提示。该加速学习系统被设计成在用户中创建对应于肌肉记忆(触觉信息)、听觉记忆(听觉信息)和视觉记忆(视觉显示信息)的联想记忆。
HHMI可用来间接或直接将表演者的音乐技巧和激情的细微差别传递给学生，以及传递给世界各地并进行世代相传给众多年轻人和老年人。HHMI可用作加速学习系统(ALS)中的部件，该部件使用由学生的多种感觉同步和接收的计算机控制的感觉刺激来更快地建立学习乐器所需的肌肉记忆和模式识别。例如，将音频提示(钢琴旋律)与视觉提示(表演者的手指和手正确播放钢琴旋律的图像)并与触觉提示(对应于表演者的相关肌肉/神经的学生手指的肌肉/神经的振动和/或电刺激)结合起来。该ALS刺激大脑中单独的感官处理中心，以再加强和掌握乐器所需的大脑/神经/肌肉，并可在任何时候、在乐器处或远离乐器处、甚至在参与其他活动时完成学习进程。
本发明的HHMI被配置为套袖并被应用为与游戏控制器进行信号通信的改型或OEM器件。HHMI可通过无线或有线连接与控制台或手控制器通信，比如X-box、Playstation、Wii、Nintendo或其他游戏平台。通常游戏控制器包括振动元件(有时称为“隆隆包”)。许多游戏软件利用隆隆包提供触觉反馈，例如，当手榴弹爆炸或火箭飞船起飞或汽车发动机转速时提供躯体振动感。根据本发明的该方面，HHMI可在现有游戏的游戏过程中使用隆隆包的控制或使用专门为HHMI编写的代码来将触觉提示应用至用户。可使用微处理器来产生对应于构成游戏的软件代码的特定触觉提示。
示例性实施例示出了本发明的触觉人/机界面(HHMI)。HHMI是一种具有可单独寻址干电极网格的可穿戴电子服装，该电极检测肌肉和神经活动、分析检测到的信号，并产生相应的激活信号，该激活信号则通过相同的电极网格施加以产生运动和触摸感觉。
根据一个示例性实施例，提供一种用于产生HHMI可穿戴电子产品的可穿戴电子器件架构和制造方法，该HHMI可穿戴电子产品包括将大量多个可单独寻址电极连接至少量检测和应用电子单元的高速多路复用电子电路。HHMI的架构适于大规模生产，以作为具有嵌入式传感器和换能器的卷到卷制造的印刷电子服装。
HHMI的示例性实施例利用现有的弹力织物(例如莱卡和氨纶)、印刷技术(包括丝网印刷、冲压和注射印刷)以及先前例如在标牌制作行业已使用的成熟的
卷对卷层压处理技术。根据一个示例性制造工艺，将这些先前已知的制造技术修改以产生用于制造可穿戴电子产品的新的高产量批量和卷对卷制造工艺。
例如，HHMI的示例性实施例可用于加速学习和用于通过同时刺激大脑的听觉、视觉和触觉(触觉和运动)处理中心来传递肌肉记忆和模式识别。HHMI的示例性实施例可被配置为可穿戴电子产品，该电子产品使用丝网印刷的弹性导电电极和高速多路复用电路，该高速多路复用电路显著地降低了可穿戴电子产品的成本、故障模式、体积、电池消耗和重量。
公开了用于大规模生产具有嵌入式传感器和换能器的可穿戴电子器件的卷对卷制造工艺的一个示例性实施例，与通常用于制造可穿戴电子器件的其他制
造技术相比，该实施例具有高产量和高产量且成本低得多。
HHMI的示例性实施例使可穿戴电子产品具有检测、分析和应用人体电信号的能力。与任何其他可穿戴架构不同，大量小型可寻址电极可轻松实现用户定制、校准和服装使用的变化。衣服在身体上的位置和放置不必精确，可对其进行移动，并使其自动适应不同的尺寸和用户生理情况。
HHMI可穿戴电子产品的使用包括生物测量数据的安全聚合、非阿片类药物来缓解疼痛、加速学习、运动增强和训练以及远程无人驾驶车辆传感和控制等军事应用。
如图15所示，根据本发明的一个方面，提供了一种壳体。多个可单独寻址电极由所述壳体支撑。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。提供信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号；电极多路复用电路通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
图16示出了多个可单独寻址电极，该多个可单独寻址电极设置用于从用户皮肤下方的运动单元接收生物测量电信号。图17示出了多个可单独寻址电极，其中示出了用户皮肤下方的肌肉和神经。图18示出了具有生物测量信号检电极的多个可单独寻址电极的配置，该生物测量信号检电极成对设置并与用户前臂的长轴大致对齐，同时参考电极设置在电极对之间。图19示出了HHMI前臂套袖的可单独寻址电极的图案的三维图示。
所述微处理器可控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤按顺序路由至所述信号检测器。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤同时路由至所述信号检测器。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路，以通过所述多个可单独寻址电极中的
多于一个来将所述刺激电信号从所述信号发生器同时路由至所述用户皮肤。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器按顺序路由至所述用户皮肤。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器同时路由至所述用户皮肤。
图20示出了用于使用单个信号检测器和单个信号发生器检测和施加电单体的HHMI前臂套袖的电极图案，其中多路复用电路系统用于路由电信号。图21示出了原型HHMI套袖，该套袖具有两组可单独寻址电极，其中每组具有用于路由电信号的多路复用电路系统，以便少量昂贵的信号检测和信号发生电子产品可用于大量丝网印刷和层压的低成本可单独寻址电极。
可提供信号多路复用电路，所述信号多路复用电路由所述微处理器控制，用于通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤并通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
可提供存储器，所述存储器由所述微处理器控制，用于存储取决于所述生物测量电信号的数据，以及控制通讯模块，用于发送所述存储的数据以供远程网络设备进行分析。
所述壳体可包括弹性织物材料，所述可单独寻址电极是可由印刷弹性导电油墨而形成的干电极。
所述多个可单独寻址电极中的相同可单独寻址电极均可从所述皮肤检测所述生物测量电信号并将所述刺激电信号施加至所述皮肤。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路，以寻址所述多个电极，用于以有效于所述信号检测器检测所述生物测量信号的采样速率对所述生物测量电信号进行采样来作为源自皮下运动单元的肌电信号，所述肌电信号指示来自所述用户的两个或多个肌肉的肌肉收缩。
所述微处理器可控制所述电极多路复用电路以寻址所述多个电极，用于以有效于引起所述用户的肌肉的不自主收缩的脉冲速率施加所述刺激电信号来作为施加脉冲。所述微处理器可控制所述电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来按顺序和同时将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。还可提供由所述壳体支撑的惯性测量单元、传感器、检测器和换能器中的至少一个。
图23示出了用于将弹性导电油墨印刷到印刷介质上以便转移和层压到由弹性织物材料构成的壳体上的丝网印刷图案。图24(a)示出了用于使可单独寻址电极可接触用户皮肤同时可与皮肤非电极导电迹线的电连通绝缘的管芯、激光或刀切绝缘体贴片。图24(b)示出了具有可单独寻址电极和非电极导电迹线的管芯、激光或刀切电极贴片，其中具有用于保持电极和迹线的分组以实现转移和层压的分组部分。
图22示出了HHMI系统，该系统包括智能手机应用程序、可拆卸地连接具有可单独寻址电极的HHMI弹性织物套袖的电子封装，以及嵌入式传感器、检测器和换能器。
如图22所示，一个示例性实施例包括具有功能强大但成本低廉的基于Arduino的微处理器的电子封装。该微处理器控制电子产品和器件功能的操作。数字TEN器件实现了在微处理器的控制下产生瞬时变化的电信号。TENS信号波形的频率、强度、脉冲宽度和其他信号特性可根据应用和环境进行变化。HHMI可穿戴电子产品包括可单独寻址电极网格，该可单独寻址电极网格被配置为且其尺寸被设定为用于信号应用和检测。
在微处理器控制下，多路复用器将检测到的和/或应用的电路路由至电极，以使仅能选择单个TEN源和单个EMG检测器来施加和采样来自多个电极中的任何一个的信号。当该多路复用的可单独寻址电极系统扩展到数十个、数百甚至数千个电极的非常大的阵列时，HHMI正在申请专利的多路复用器的优势就会变得显著，从而产生了更少元件数、故障模式、体积、重量、功耗和成本的有益循环。该系统还使
HHMI可穿戴电子产品可通过校准程序而自定义地被配置为适合任何用户的特定生理学特征，并具有非常的方向和位置容忍度。
HHMI可用于物联网和许多其他应用，并可利用蓝牙低功耗(BLE)和WiFi信号输入和输出来提供方便的用户界面以及为将来的用途开发技术，比如，基于云的数据记录和大数据分析。HHMI可穿戴电子产品可包括嵌入式小型半导体传感器、检测器和换能器，这些位于耐用的阻挡热塑料内，该阻挡热塑料还用于将嵌入式器件粘合并连接至印刷电子电路。
具体的HHMI应用：以下列出了用于HHMI示例性实施例的具体应用。现在，这是详尽的清单。嵌入式检测器、传感器和换能器形式的附加硬件可能是获得特定用途应用中列出的一个或多个特征所必需的。本文描述了一些硬件，而本领域技术人员将容易理解其他部件及其用途。
医疗应用：最常用于治疗帕金森病的药物(比如左旋多巴)具有可怕的长期副作用，包括称为运动障碍的病症，其中患者具有不受控制的高度夸张的运动。被配置用于震颤减轻的HHMI检测震颤收缩的电活动、分析检测到的信号并施加抵消性电信号以稳定震颤。我们的下一代诊断工具可测量心跳、血流、肌肉张力和力量以及振荡肌肉收缩等疾病特征。HHMI还实现了一种新形式的非侵入性成像，即肌肉成像，其中将引起肌肉收缩的运动单位(肌肉/神经细胞组合)描绘为3D运动图像。
无人机和机器人：无人驾驶车辆行业一直在使用“足够好”的方法来反馈和控制远程器件，其通常仍然依赖于基本的操纵杆和计算机监视器。虚拟和增强现实的出现有望改变传统的操纵杆和计算机监视器界面。触觉反馈和控制的增加完成了VR沉浸，其中操作员将感受到其已成为遥控车辆的最终的潜力。
认知治疗应用：该理念是使用舒适的可穿戴电子产品来应用触觉感官提示，同时应用所有与学习任务同步的音频和视觉提示。通过同时刺激大脑的处理中心来创建肌肉记忆和新的神经通路，例如，使用愉快和目标导向的努力“重新连接”受损的大脑，比如学习弹钢琴。
虚拟和增强现实：作为深度沉浸式VR/AR系统的重要组成部分，HHMI通过增加触觉和动作来带来第三种感官模式，从而显著地增强了VR体验。这个HHMI产品理念是关于无线电到电视到互联网和电报到电话到智能手机的演进。这些都是很大且持久的市场。VR/AR处于这些进程的十字路口，HHMI技术有望成为重要的游戏规则改变者。与VR/AR游戏相差不远的是，“下一件大事”可能是跨越时空的远程呈现，其中HHMI提供了超深度沉浸三合一的听觉、视觉和触觉感官的第三个组成部分。
音乐指导：HHMI与3D VR耳机组合并产生非自主肌肉运动(例如，将手指推入特定的音乐和弦模式)以及触觉感觉(例如，指示将使用哪些手指来演奏和弦模式)。HHMI通过应用同步的感觉提示来结合三个大脑处理中心的同时刺激。感觉提示刺激音频、视觉和运动处理中心，并快速建立学习乐器所需的肌肉和运动模式。
运动训练：HHMI技术可用于任何肌肉记忆和模式识别教学或训练，比如完善高尔夫挥杆动作或作为飞行的训练员。其中想法是记录专家的身体位置“最佳实践”、确定感官提示(例如触觉刺激)并在学习期间应用感官来快速建立模式识别和/或肌肉记忆，以便学生学习最佳实践。
虚拟现实控制器：根据一个示例性实施例，HHMI配置包括嵌入式传感器、检测器、发射器和换能器中的至少一个，以使得可跟踪用于游戏和其他虚拟现实用途的可穿戴电子产品。作为一个示例性配置，许多光数字传感器(例如，光电二极管加上来自TriadSemiconductor的TS3633集成电路)。在该示例性HHMI配置中，可形成具有20至30个或多个光数字传感器的可穿戴电子套袖。HHMI配置中可包括IMU，其中来自IMU的位置信息包括在光到数字角度信息中。微处理器将数据形成为通过有线(例如USB)和/或无线(例如，蓝牙或2.4GHz WiFi)通信链路发送至主处理器的可发送信息。诸如Steam VR软件之类的软件使得“位置引擎”能够在用户的前臂移动通过三维空间时来计算被跟踪的HHMI套袖的位置和方向。
脉冲血氧计：在HHMI可穿戴电子产品的示例性实施例的用途中，其包括使用内置于HHMI中的脉搏血氧测定法的血氧测量和监测。脉搏血氧仪是一种用于监测人体氧饱和度的非侵入性方法(S02)。其对SpO2(外周氧饱和度)的读数并不总是与动脉血气分析中的Sa02读数(动脉血氧饱和度)相同，但两者在可接受的偏差范围内足够相关以使得安全、方便、非侵入性、廉价的脉搏血氧饱和度测定方法对于临床使用中的氧饱和度测量可具有重要价值。例如，将嵌入在HHMI结构内的传感器器件定位成使其将接触或变得与穿戴者身体的一部分相邻。嵌入式器件将两个波长的光通过身体部位(比如前臂皮肤)传递至位于HHMI结构中的光电探测器，以便发射波长有足够的透射率。然后使用嵌入式发射器/传感器对来测量每个波长的吸光度变化，从而确定除静脉血、皮肤、骨骼、肌肉、脂肪等之外的单独脉冲动脉血的吸光度。
葡萄糖监测：可类似于目前可用的产品来实现葡萄糖监测，比如Dexcom(例如，Dexcom G5 Mobile Continuous Glucose Monitoring System)，其提供实时葡萄糖水平。这种系统固定在身体上的适当位置可能是不方便的和/或需要使用不方便的胶带和粘合剂。根据
HHMI器件的结构和穿戴，葡萄糖监测嵌入式器件设置成与皮肤牢固、紧密、面对面接触，从而最小化器件在用户活动期间被敲击而松动的可能性。与本文所述的其他嵌入式传感器件和其他未必明确描述但可结合在HHMI构造内的其他嵌入式传感器件的传感器件一样，可记录来自穿戴者的生物测量读数的实时检测并使其可用，例如，在智能手机应用程序、在计算机上或成为基于云的数据收集和分析系统的一部分来进行。其他设想的嵌入式传感器用途可包括体温测量、过敏/组胺、尿液异常和休克，例如，其中可检测到异常低血压以及比正常心跳快的情况。
低血糖监测：例如可通过监测体温和汗液来实现夜间或任何时间的低血糖的监测。在潜在危险的低血糖发作期间，患者将体验到多汗(出汗过多)而体温未升高。HHMI结构内的嵌入式器件可包括用以检测出汗增加的吸湿容器/传感器，而嵌入式温度传感器可检测到没有相应的体温升高。可提供包含在HHMI内或作为无线信号从HHMI发送至智能电话等警报设备的警报，以提醒穿戴者和一系列事件(提供有害刺激以试图唤醒用户、发出警报、联系其他人的手机等)。当葡萄糖水平下降到40并低至使患者变得无反应时，HHMI的这种用途可救命。与室外温度相比，汗液的测量结果以及皮肤温度、血压等其他因素可用于帮助跟踪水合作用和其他生物测定条件。体重指数：可使用检测电阻抗的嵌入式传感器获得体脂率。在身体一侧(手、前臂、脚)发送的电流和在对侧肢体上进行检测的时间量，以及身高、体重、年龄、性别等指标可用于体重指数计算。可通过在完整的HHMI套装或长袜配置中按压表面、地面来测量重量。在该示例性实施例中，HHMI可配备数字秤作为一种电子称重机，用于测量许多读数，包括体脂、BMI、瘦体重、肌肉质量、水比和体重。此外，可嵌入
传感器，以识别HHMI所有者，以便例如通过安全网络连接发送包含敏感HIIPA控制信息的特定所有者的加密数据。
心率变异性：作为心率变异性的嵌入式传感器的一个示例，类似于Polar H7胸带的产品的传感器可用于监测和测量例如心跳的r波之间的时间并检测交感神经和副交感神经活动的增加。在多汗症和正常体温增加交感神经活动的情况下，可在检测疾病、压力、低血糖中加入第二级分支逻辑。HRV可用于检测身体何时能够承受更多压力或何时需要恢复。作为一个示例，在运动训练时，包括本文列出的一些或全部的嵌入式传感器可用于检测过度训练并优化训练方案。
药物递送：作为另一个示例，嵌入式器件可以离子电渗的形式用于药物递送，该形式使用例如极化电流将相同电荷的药物通过皮肤推入血流中。药液是阳性或带负电的，然后提供具有相同极性电流的药物迫使药物进入体内。可根据计时器或响应于感测的状况(比如血糖水平或心跳)或响应于用户激活而强制皮下注射药物。
其他嵌入式器件可包括例如GPS单元。在医疗用途示例中，可使用GPS跟踪阿尔茨海默病患者，以提醒有关部门和家人该患者何时进行徘徊。嵌入式GPS可连接WiFi或蜂窝热点、卫星或其他无线通信系统，以标记用户的位置。在该示例性用途中，当GPS信息将个人标记为一组预选坐标之外时，警报将触发给急救人员，该急救人员将在警报时也从HHMI无线接收到患者的坐标。
其他嵌入式器件可用于危险警告(包括但不降级到交通、危险、阻塞、危险品、辐射、毒物)。残疾人(聋人、盲人或坐轮椅)的人都有共同感受触觉刺激的能力。交叉路口信号系统可配备成发送无线数据以及视觉和/或听觉信息。在该示例性用途中，嵌入式器件或用户的智能手机或其他无线设备使用本文所述的机制、振动等接收数据并作为触觉刺激与穿戴者通信。例如，来自危险的无线信息可传达特定信息，例如交叉路口处停止/走动的指示。可提供机载微处理器以确定应用什么触觉刺激特性(脉冲、强度、位置)来向穿戴者提供特定信息，以便以传达信息的已知方式进行刺激。
例如，其他嵌入式器件可包括旨在保护的器件(杀虫器、攻击反应比如钉锤、运动探测，以及对攻击犬进行电击)。由HHMI用户产生并保存在套装中的电力可由穿戴者选择来向攻击犬提供轻微电击，或可从电池组中来递送。钉锤可存放在套袖中的口袋中，且用户手的运动可导致机构释放雾或目标喷雾。再次的手动命令可由微处理器转换为HHMI，HHMI接收命令以释放钉锤、电击、突袭。现成的运动检测可安装在HHMI中，其可能的用途可能是用于狩猎、野外打猎、穿越黑暗区域。
其他用途：
对个人的威胁和与警察的沟通(窒息、摔倒)：传感器指示个体处于俯卧位一段时间。呼吸和/或血压突然迅速表明创伤，比如窒息。
循环和压力袜：在从远端到近端的波脉冲中使用数十个肌肉激活，以在长途驾驶、飞行期间或在白天为循环系统疾病患者帮助腿部循环。预防DVT
运动表现增强肌肉：在比赛前增加运动单位补充和组织兴奋性。Henneman的大小原则：在最低激活水平，只补充最小的运动单元并产生最小的动力。随着这种激活水平的增加，超越了更大的运动单元的补充阈值，导致更多的运动单位得到补充且相继产生更大的作用力和动力。速率编码或
从中枢神经系统到运动单元的信号传输频率也是动力产生的基本要素。
由于运动单元的激发率的增加和逐步的作用力的不断增加，增加的信号频率可导致更大的动力产生。
功能性运动筛选：HHMI套装或服装可在一系列预先测试的运动中评估EMG。该套装可在整个运动屏幕上映射和访问肌肉激活的对称性。这将作为运动员或个人的基线，并且在一个赛季中他们
可进行重新测试以排除可能由于肌肉不平衡而导致伤害的补偿模式。伤害风险管理和过度训练监测工具。非常实用，可在伤后重返赛场。这可用于头部损伤筛查。
神经假体套袖：利用双向性质，“套袖”可检测来自近端肌肉的神经冲动以控制远端假体。一个示例是肘部截肢者下方的HHMI肩带。在肩部耸肩期间上斜方肌的激活可给出使假肢腕部弯曲的信号。在机器人手部假肢的手指中使用力传感器将触觉反馈传递回肩带。这将使得可从假手向用户提供皮肤反馈。这种感知机器人假肢压力的能力将提高获得灵活性和精细运动控制的能力。
心房颤动检测Kinaptic衬衫：该衬衫将衬有位于左胸肌下方的导电油墨传感器。传感器将检测触发心跳的电脉冲。体温传感器也将嵌入衬衫的腋窝中。手机应用程序或类似手表的器件将分析所收集的数据并警告穿戴者任何异常心律，例如但不限于心房纤颤。该应用程序将提醒用户或周围的人员医疗紧急情况。该应用程序将能够联系911，并提供事件的位置、衬衫穿戴者的身份和重要信息(比如体温和心率)。
姿势矫正衬衫：上交叉综合征是导致肩部、颈部和背部不适的常见病症。具有胸椎后凸的前方头部位置是两种常见的身体姿势特征。在该位置，后颈部肌肉组织处于短暂的僵硬位置，上层条带倾向于处于夹持和阻塞状态(角度上调)。这导致向前的头部位置。前胸部肌肉也处于收缩的短暂位置，导致向前的肩部外观。为了抵抗这个位置，需要肩胛压迫器和牵开器的增强，并伸展胸部肌肉和上部肼。该衬衫将具有导电油墨电极，该电极将产生神经肌肉刺激以激活正确的肌肉来维持正确的姿势位置。该衬衫将由蓝牙设备进行无线控制，用户可调整其强度、治疗时间和激活位置。
运动套装与虚拟教练应用程序：HHMI实施例的薄型氨纶型材料包括导电油墨EMG传感器和TENS信号施加电极，以及嵌入式传感器、检测器和换能器(可包括位于策略性映射的解剖标志上的一个或多个加速度计)。锻炼用户可通过智能手机应用程序上显示的一系列练习得到指导。锻炼用户在观察它们被执行的同时模仿虚拟训练人的运动。HHMI服装可检测锻炼用户的肌肉激发和关节位置，以确保正确的形式。该套装可检测虚拟训练人的运动和锻炼用户的运动是否相似。如果是不正确的运动，虚拟训练人可给出校正提示，和/或通过应用程序给出适当的TENS信号来促使锻炼朝向正确的运动。
各种娱乐：可购买社交媒体上的预定活动，比如穿着HHMI的名人的以下活动。例如，名人穿着HHMI，并配备了360度高清摄像头，如尼康KeyMission360。例如，在奥斯卡颁奖典礼之后，名人或其他被追踪和跟踪的人或对象将穿戴这种设备参加聚会。触觉、审计和视觉数据由微处理器、存储器等捕获，并通过诸如因特网的网络连接无线地传输到社交媒体平台。社交媒体平台可具有一些属性(例如，Twitter，Snapchat，Facebook等)，但具有更强大的应用程序和界面以构建用于传输大量数据。另外，或替代地，可使用压缩技术来促进所需的触觉、听觉和视觉数据的传输。系统架构捕获事件中的数据(例如，景点和声音，以及触觉提示，如握手、拾取物品、放下物品、行走、拥抱等)，并将这些数据无线传送至附接至虚拟机簇的SAN或本地存储器。为了控制使用，购买者或替代娱乐体验的其他用户可基于其独特的触觉身份(例如指纹或设备序列号)来流式传输信息。这些信息作为服务数据流出，或类似于推文一样从一个转发至另一个。用户穿戴具有增强或虚拟现实系统的HHMI服装，用于视觉和听觉提示。事件开始和结束不同于推特账户的关注，预定的关注事件具有开始时间和日期，以及结束时间和日期，之后上述数据流向事件中关注名人的那些而停止。
在替代性娱乐的另一个示例中，表演者(例如，演艺人员)穿戴HHMI和高清摄像机，且在演出期间，表演者的体验的视觉、听觉和触觉提示得到无线传输。虚拟音乐会与会者同样穿着HHMI服装和AR/VR系统来进行远程体验。演艺人员使用道具或乐器的触觉提示得到处理并被上传到SAN或本地存储器，例如，将数据传递到作为服务提供者(例如Factual)的数据的云群集虚拟机。当表演人员演奏乐器时，安装在表演人员身上的HHMI服装通过上述方法将触觉数据发送给虚拟音乐会参加者，且在演奏乐器时，表演人员的定位和使用而检测到的身体动作被虚拟与会者所感觉到。如果该与会者坐在鼓组或拿着吉他，那么虚拟与会者HHMI可能会重复一些低得多的乐器演奏能力。
作为一个示例，用户可参加朋友将去和不去的事件，在这种情况下，穿着HHMI的朋友则参加该事件。用户根据与社交媒体相关的示例而关注朋友。HHMI服装有助于深入沉浸在虚拟体验中。事件可以是预存储的信息，或与事件的实际时间同时接收到的信息。例如，可将网络虚拟机分配给事件并使其等待事件开始，并使其处理数据的处理以及结合作为服务或流数据引擎的数据来管理对虚拟与会者的传输。
当然，这不仅限于事件，希望跟随另一个事件，并在许多条件下体验他们的感受。例如，那些绑在轮椅上的人可体验阿巴拉契亚徒步旅行。HHMI事件可由个人或团体安排和跟踪。
虚拟现实椅：椅子(比如电影院椅子)可配备覆盖物形式的HHMI结构，或电影观众在进行剧院时可穿着HHMI服装。椅子和/或服装被配置为接收和应用触觉、视觉和音频数据，从而为例如3D电影创建更加身临其境的体验。
可将电影制作成使得真正的演员穿着HHMI服装，以跟随并记录他们在电影场景中的动作。可将场景中的演员的运动可转换成触觉数据，其中
电影或娱乐的成品流被添加到电影中的数据流传输并无线地传达给穿戴HHMI或触觉套袖的观看者，以实现从嵌入在电影数据中的代码可随后无线转换给观看者，并由观看者穿戴的HHMI服装解释。另外，或替代地，诸如卡通图形或CGI的附加数据可与编码到电影数据的触觉提示同步，以在电影期间向观看者进行无线传播。
可收集观众反馈数据用于数据库和/或进行大数据分析，以供娱乐业和其他人使用来理解关于人对电影场景的反应的细节。例如，观察到的材料是令人兴奋的，且研究小组的测量结果证实，大多数观察到这是在一个密集的气泡中，由于编制和分析了HHMI测量结果而表示高度兴奋。HHMI在穿戴者身体之间创建了一个可穿戴的数据收集膜，用于检测、理解、处理和存储大数据收集存储和分析的所有数据方式。HHMI收集的数据使人类成为物联网(IOT)的一部分，实际上其创造了一种新型的数据领域，IOH(人类的互联网)。数据收集将通过检测心率、血压、汗液、脑波等来完成。内置微处理器接收来自生物传感器芯片的数据，以及检测干电极的数据，该干电极监测观看娱乐的人体内的反应，或任何其他可视材料，在观看期间，需要数据收集以测量对该材料的反应。结合增强现实和虚拟现实视觉和听觉系统，HHMI用作穿戴者身体和无线检测点之间的可穿戴电子数据收集膜或层。匿名(或加密)数据由微处理器编译并卸载到云连接的SAN存储阵列(实现随机访问)或本地阵列、在本地或在包含所收集数据的DB的云内(例如oracle云计算机、oracle、SQL、Sybase和/或其他数据库上)，然后，可在VMware(或类似技术)虚拟机集群内/之间执行实时数据分析，该虚拟机根据要分类的数据来使用AI或智能稳定或不稳定的排序算法、划分和征服、Treesort、Burstsort随机或非或任何其他现有或未来的排序算法。然后组织数据，并将组织数据与HDFS一起存储，HDFS跨多台机器存储大文件(通常在千兆字节到兆兆字节范围内)。然后，通过SAS、Dataspora、Clear Story和Opera等技术分析分类数据，仅举几例。所得数据可作为服务提供数据(以WindowsAzure为例、以HDFS map-reduce或Apache SPARKworking为例)，或作为传统数据的数据来提供，其形式为：数据报告、可视化数据、分析数据。数据集可包含预测分析、反应分析、感知和响应、行为洞察、风险分析、基于查询的数据报告、实时或存储的基于模拟的数据报告、疾病趋势、HHMI用户的健康状况、健康人口统计、旅游目的地受欢迎程度、人口统计等。(注意：我认为数据加密需要在无线传输之前在HHMI中进行。)
人际关系增强体验：VR和触觉设备通过远距离互动的所有方式增强了人际交往体验，例如但不限于聊天、交友网站、成人电话线、与治疗师会面，这些可能不在您所在的地区，但最适合处理您的问题、商务会议、徒步虚拟景观牵手、其中治疗师和患者远距离分开的远程物理治疗、大学里需要安心且也许只是一次谈话和妈妈的拥抱的年轻人。在敏感数据的情况下，从治疗师直接向HHMI创建数据通道，仅通过HHMI存储的指纹去加密以了解其所有者。该通道是点到点、加密或非加密数据之间传输的VPN。通过增强现实、虚拟现实头戴设备和装备、听觉部件和HHMI，在远距离发生沉浸式(例如)治疗会话，数据则无线上传到为连接到专用SAN的虚拟机集群或机架中的本地存储(如Oracle云计算机)中预约(JFC)预留的CPU电源。在治疗师访问的情况下，加密数据被隧道传送到看护者站点的无线点，然后基于诸如指纹的唯一识别经无线下载到由其解码的治疗师HHMI上的微处理器。在HHMI手套中，手指与表面持续接触，如果接触断开，则数据停止并且VPN通道关闭。宇航员和那些从事大多数人永远不会经历的活动的人同样可在VR中体验，并在某种程度上可通过HHMI得到增强。在其他星球或轨道上运行的无人机或机器人可让某人虚拟地体验地外环境。
可能有趣的体验到许多生命形式。例如，狮子。或海豚。为了体验海豚在海洋中游泳，以及体验与其他海豚和环境的交互。也许甚至是用VR来触摸声纳感知的触觉方式。同时悬浮在隔离罐中。海豚可配备HHMI和传感器，以将通过海洋游泳的感觉无线传播到卫星，也可能传播声纳，然后通过身份或序列号等发送到互联网并再次针对那些HHMI购买者。声纳的感知可通过微处理器解释，就像我们使用声纳设备时一样。这可能使其军事化。可控制海豚，以便进行水下间谍活动。
缓解焦虑症：本发明可帮助患有焦虑症的患者。HHMI可配置软件和硬件，以提供按摩体验的，并可包括其他放松诱导的可能性，如温暖、温和的电刺激，该温和的电刺激通过HHMI中的电极和TENS型电解的使用，在个体水平上降低了焦虑减少的预测阈值。结合增强现实、虚拟现实头部和听觉，可呈现一个平和的场景，以放松患者。
模拟举重：HHMI可模拟举重，因为其可为您的
肌肉创造一个可以转换为磅测量的反作用力。例如，在尝试做卷曲动作时，HHMI套袖可抵抗其用户的动作。在该训练期间，可记录您的身体的运动数据，并根据您对HHMI计数器的抵抗程度来绘制推测数据，例如力量或肌肉密度。将创建虚拟锻炼指导/指导人员，且全身形式的触觉期间提供各种反馈和锻炼建议，甚至饮食方面。
游乐园游乐设施：游乐园游乐设施中，参与者穿着HHMI进行幽灵之旅，以及受到视觉和听觉上交叉的“吓唬”性刺激。全息甲板型体验出现在无线虚拟世界中，通过指纹(购买证明)进行隧道传输，比如游戏、支持论坛、学习论坛。旅行人或参加者配备某种形式的HHMI进行或参加幽灵之旅，其在旅行中的某些点处命令内部微处理器在HHMI穿戴者肌肉组织中引起刺激，使得例如参加幽灵之旅的人可觉得他们被一个看不见的人抓住了。如VR头盔的虚拟的游乐设施在视觉上提供过山车，其中根据游玩地图游玩人坐在摇摆和倾斜的椅子，也穿着HHMI或椅子本身配备HHMI，以便其身体的压力使其与发送和接收电极和电路紧密接触，感官事件的数据可基于虚拟娱乐设施或幽灵旅行的脚本进行
无线发送或有线传输。当无人机操作员(或任何车辆的任何操作员)穿过GPS点(比如另一个国家、州、精神状态(敌人)或水面)时，通过HHMI进行刺激。或接近GPS危险点(火山)时进行刺激。
深度沉浸式训练：VR或AR系统可包括计算机生成的场景，其中显示了观众和/或其他表演人员。例如，可向用户显示公开演讲的体验，并使其进行排练演示，就像在现场观众面前一样。虚拟观众提供视觉和听觉提示，可代表与现场演示期间预期相似的观众。音乐家可与实际和/或虚拟乐队成员一起演奏，还可体验实际真实世界表演的景象和声音。可创建一种体验，即训练一个人作为站立的漫画、演员、牧师、商务人士、政治家、学校教师、学生或其他角色，其中将受训者置于现场观众面前。实际或虚拟道具、设置和场景组件可包含在体验中，比如讲词提示器或讲台。HHMI可用于包括触摸和运动反馈和感觉，以进一步加深受训者的沉浸感，并提供有利于预期训练的体验。
急救人员医用手套：在手掌和手指区域使用Kinaptic双向垫的手套。在手部区域的背面，嵌入式LCD和/或连接点用于固定手机并通过BLE或WIFI(或“其他”无线)连接到手套。使用手套，“检测”肌肉活动、肌电图、心电图、皮肤温度、氧气水平、皮肤电反应、超声波窄光束图像等，并在“应用”模式下，将舒缓的TENS和EMS应用于肌肉，以便放松和按摩。
这种手套的用途很多。例如，对于“急救人员”，该手套可用于检测心率、呼吸和其他“生命体征”，同时仍使急救人员像往常一样使用他们的手。这些手套由按摩治疗师使用可在正常的按摩治疗活动中进行肌肉“深度按摩”和刺激。另外，这会让女按摩师能够测量肌肉活动和反应(应用和检测)，最终可能会对患者的局部疼痛区域进行一定程度的洞察。
如图所示，例如，在图25(a)至29(a)中，根据一个非限制示例性实施例，一种装置包括壳体，所述壳体具有可由所述壳体支撑的至少一个电极。所述至少一个电极用于将刺激电信号施加至用
户皮肤。至少一个推动构件可由靠近所述至少一个电极的所述壳体支撑，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。
可提供电极插入件，所述电极插入件可由所述壳体支撑并与所述壳体分离。即所述电极插入件和所述壳体时单独的部件，以使所述插入件可相对于所述壳体来定位，从而使个人用户或特定应用的人体工程学或其他应用因素受益。所述电极插入件包括所述至少一个电极。
所述电极插入件还可包括所述至少一个推动构件。所述电极插入件和所述壳体相互作用以协作地保持所述至少一个电极与所述用户皮肤电接触。
例如，在本文所示的示例性实施例中，所述电极插入件通过壳体保持与所述用户皮肤的紧贴。所述壳体可包括弹性织物，所述弹性织物用于对所述电极插入件施加挤压力，以与所述至少一个推动构件协作地作用，用于保持和推动与所述用户皮肤进行电接触的所述至少一个电极。
所述至少一个电极可包括导电织物电极，所述导电织物电极缝合至所述壳体和所述电极插入件中的至少一个。所述至少一个电极可包括通过导电油墨的数字喷墨印刷、丝网印刷、刮刀涂布、冲压、浸涂和喷涂中的至少一种形成的干电极。所述推动构件可包括气囊、泡沫块、钢丝弹簧和弹性织物中的至少一个。所述气动气囊的体积(以及因此作为推动力施加的压力)可以是可调节的，例如，使用空气泵。在壳体和电极插件之间可包括额外的推动构件，以为特定用户的身体、偏好或本发明的电信号检测器和/或施加器系统的特定应用提供定制的配合。
本发明的电信号检测器和/或施加器系统可通过例如提供壳体衬底来制造。至少一个电极固定至所述壳体衬底，所述至少一个电极用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件固定至所述壳体衬底。所述至少一个推动构件设置靠近所述至少一个电极，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。例如，推动构件和电极的组合可与形成或固定至所述电极插入件的其他电极和/或推动构件一起形成和/或固定至所述壳体衬底。
所述至少一个电极可包括预印刷在印刷介质上的干电极，并且所述至少一个电极通过将所述印刷介质粘附至所述壳体衬底来固定至所述壳体衬底。所述至少一个电极可包括固定至所述壳体衬底和/或通过将所述干电极印刷在所述壳体衬底上而固定至所述电极插入件的干电极。
所述推动构件可以是相应的泡沫块，该泡沫块被配置和其尺寸被设计为用于将相应的电极推向所述用户皮肤。可在所述壳体衬底和/或所述电极插入件中形成空腔。所述空腔位于对应的电极附近。所述至少一个推动构件包括可压缩块，所述可压缩块被配置为和其尺寸被设计为可容纳在有效于推动的所述空腔中。
根据例如图30(a)至37(b)所示的一个非限制示例性实施例，提供一种装置，用于将电刺激施加至用户皮肤来减轻疼痛。所述装置包括具有至少一个电极的壳体，所述至少一个电极可由所述壳体支撑，用于将刺激电信号施加至用户皮肤。至少一个推动构件可由靠近所述至少一个电极的所述壳体支撑，用于将所述至少一个电极推向所述用户皮肤。
图38示出了电信号检测器和/或施加器系统的一个实施例的剖视图。图39(a)示出了具有干电极单元的腕袖的一个替代性实施例。图39(b)示出了干电极单元的正面和背面。该干电极单元包括魔术贴钩贴片，用于与腕袖内侧上的维可牢尼龙搭扣织物相匹配。印刷的干电极图案终止于压配合连接的按扣。按扣连接到与TENS单元连接的导线，用于施加经皮电神经刺激信号。干电极单元对通过与卡扣连接器搭扣的导线与TENS单元连接。构造每个电极单元使得至少一个电极可由所述壳体支撑，用于将刺激电信号施加至用户皮肤。在使用中，将干电极单元通过维可牢尼龙搭扣固定至腕袖上，且泡沫块推动构件将印刷电极推向用户皮肤。
图40(a)示出了用于电信号检测器和/或施加器系统的电极图案。图40(b)示出了向内翻转的手势控制袖带，以示出电信号检测器和/或施加器系统的电极。所述至少一个电极可包括多个由所述壳体支撑的可单独寻址电极。所述可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号。信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号。电极多路复用电路通过进行至少一个以下操作来用于寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
所述微处理器控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤按顺序路由至所述信号检测器。所述微处理器控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤同时路由至所述信号检测器。所述微处理器控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器同时路由至所述用户皮肤。所述
微处理器控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器按顺序路由至所述用户皮肤。所述微处理器控制所述电极多路复用电路以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器同时路由至所述用户皮肤。
可提供信号多路复用电路，所述信号多路复用电路由所述微处理器控制，用于通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤并通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。可提供存储器，所述存储器由所述微处理器控制，用于存储取决于所述生物测量电信号的数据，以及控制通讯模块，用于发送所述存储的数据以供远程网络设备进行分析。所述壳体可包括弹性织物材料，其中所述可单独寻址电极是形成在所述壳体上和/或通过印刷弹性导电油墨而形成所述电极插入件上的干电极。可提供所述多个可单独寻址电极中的相同可单独寻址电极，以均可从所述皮肤检测所述生物测量电信号并将所述刺激电信号施加至所述皮肤。
所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以寻址所述多个电极，用于以有效于所述信号检测器检测所述生物测量信号的采样速率对所述生物测量电信号进行采样来作为源自皮下运动单元的肌电信号，所述肌电信号指示来自所述用户的两个或多个肌肉的肌肉收缩。所述微处理器控制所述电极多路复用电路以寻址所述多个电极，用于以有效于引起所述用户的肌肉的不自主收缩的脉冲速率施加所述刺激电信号来作为施加脉冲。所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来按顺序和同时将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。惯性测量单元、加速度计、传感器、检测器和换能器中的至少一个也可由所述壳体支撑。
图42(a)示出了HHMI和用户皮肤之间的材料和界面的叠层的截面。图42(b)示出了套袖的一段，其中示出了大量可单独寻址电极阵列。图43示意性示出了可重复模块，
该可重复模块包括用于接收和传送同步数据的通信网元(RF)。该模块包括微处理器，该微处理器控制其他部件的内容。
作为一个示例，微处理器可用于同步电子信号与用户的检测和应用，并可与许多其他模块一起使用，这些模块都在集中式CPU的控制之下(远离用户或由用户穿戴)。作为一个示例，WS281 1型微控制器可用于从串行比特流接收数据(DIN)，并相对于其控制下的组件(例如，多路开关单元、三端双向可控硅开关元件、晶体管等)来剥离数据。例如，这些部件可保持向/从用户皮肤施加或检测电信号。由单个TENS单元和/或单个EMG单元提供服务的电极数量可非常大，在微处理器的控制下，单个TENS单元或EMG单元可以向数十、数百甚至数千个可单独寻址电极提供服务。可构造完整系统(例如，完整触觉套装)，
例如，其中护腿上的大量电极分别控制并维护相对较少数量的TENS和/或EMG单元。躯干套装可具有单独的电极配置、控制电路等，其中两个可穿戴的服装、护腿和躯干套装通过中央CPU进行同步。
电极可以是可单独寻址的，以便当处于接通状态时，所施加的电信号的电流方向可选择性地为正或负中的至少一个。生物部件可包括用户肌肉、神经、淋巴、器官、皮肤、感官和其他生物系统中的至少一种部件。电极可根据脉冲宽度调制进行单独寻址，以便在没有脉冲宽度调制的情况下，可相对于所施加的电信号来独立地减小流过至少一个电极到生物部件的所施加的电信号的有效电能。肌肉和神经的反应将倾向于整合施加的脉冲电信号。
多个电极中的另一个电极可根据脉冲宽度调制来单独寻址，以便流过另一个电极到生物部件的所施加的电信号的有效电能与流过第一电极到生物部件的所施加的电信号的有效电能不同。这使得生物部件的不同区域能够接收相同施加的电信号的不同有效电能。可选择性地驱动多个电极的一部分作为形成符合生物部件的目标区域的电极图案的群组。
可使用晶体管来在控制器的控制下切换触觉信号。控制器又由微处理器控制。控制器和微处理器可集成在一起，或是分离的元件。例如，微处理器可以是智能电话或其他容易获得的电子设备，或可以是专用设备。控制器可以是小型集成电路器件，其与电极或电极组相关并设置在HHMI的柔性电路层内。可将电信号作为由用户接收的触觉感官提示来应用为计算机控制的串行产生的电信号。
电信号调用可调用取决于计算机控制的串行产生的电信号而具有预定运动的非自主身体部位运动和取决于计算机控制的
串行产生的电信号而具有预定触感的感知中的至少一种。
在医疗用途示例中，通过放大肌肉和神经中的电活动，在身体部位(例如，帕金森病臂/手震颤)中检测到非自主震颤运动的发作。然后使用该检测到的电活动来确定电信号的特征，然后将其施加回肌肉和神经以减轻震颤运动。通过与皮肤的表面接触来检测和传输电信号，该产品是无线的、可穿戴的电子产品，其中没有化学品或侵入性且危险的程序。
使用诸如WS2812之类的驱动程序还提供了一个优点，即软件和电路设备(例如Arduino)可很容易地适应HHMI的使用，从而加速开发并提供开源改进的潜力。电路可包括调节器，以确保所施加的电信号始终在安全约束内。作为另一个类似的示例性驱动程序，WS281 1 8位PWM驱动程序控制三个LED(RGB)通道(总共24位)并提供潜在的集成电路，该集成电路具有用于说明本文所示的电路的一些发明构思的结构和功能。这些示例性驱动程序的使用仅用于说明目的，还可使用其他分立的电子和集成解决方案。
与视觉持久性一样，检测和应用的信号可以是代表肌肉活动/检测的样本，以及有效引起看起来平稳的精确非自主肌肉脉冲的脉冲。施加的信号可根据需要复杂化，以便例如可通过变化的有效强度将变化的PWM脉冲施加到用户皮肤中几乎在瞬时有所变化的位置和表面区域。
所述触觉感官提示可刺激包括至少一个受体的用户的体感系统，以使所述用户感知本体感受、机械感觉、热感觉和伤害感觉中的至少一个的体验，所述受体包括热感受器、光感受器、机械感受器和化学
感受器。可根据时间顺序数据同步地生成触觉感官提示。电信号同时刺激非自主身体部位的运动和用户与触觉相关的感知。
可施加具有复杂电特性的触觉电信号，该电特性具有作为特定电极处的脉冲施加的变化的有效电能，以引起精确的运动和感知的感觉。可使用相同的电极来施加由控制器或微处理器产生的电信号并检测肌电数据。微处理器控制电子电路，使得可选择性地将触觉信号施加到电极，并可选择性地从相同的电极检测肌电数据。
HHMI具有很多少量的电极，这些电极可单独寻址，以形成符合患者身体正确位置和大小的局部群组，以最佳地施加精确的目标电信号并控制细微的运动，比如手指、手臂和手的运动。如图所示，使用可能包括位于手臂骨部分的接地或参考(REF)电极的不同寻址方案，由驱动电路和软件在本地对施加计算机产生的信号的相同电极进行分组，以在孤立的肌肉和神经上形成检测区域。
使用HHMI技术作为人与机器之间的薄膜可应用于蜂窝无人机。例如，许多无人机中队可在具有热点潜力的广阔区域战斗区巡逻。每个中队都可由相应的控制着一架无人驾驶飞机的远程战场士兵来指挥，而其余无人机在其中队中半自主地沿着编队主人的一侧飞行。当发现热点时，这个无人机中队就位，其他士兵飞行员可跳入并接管一架无人机，以便中队中的每个无人机都会立即到位，并在当时具有与用于集中控制和对热点的协调响应的远程无人机连接的人类“湿件”。其他士兵-飞行员可以是其他中队操作员(他们可让无人机中队盘旋，或让他们进入自动驾驶员以集结到热点)或位于地理位置偏远地区的其他人员。
例如，HHMI/VR第一人称视图将使远程操作员控制一个非常近距离的无人机(相对于坏人)，其中具有总体VR浸入水平的态势感知。将其与士兵操作员中队相结合。如果士兵操作员命令一个由9个半自动无人机组成的中队，他就像一只拥有九条命的猫。由于我们必须解决HHMI膜的问题(HHMI可穿戴电子服装建立在疼痛缓解套袖的干电极插入件上)，所以MVP焦点仍然存在。
图44(a)至53示出了制作用于可穿戴电子产品的电极的方法的示例性实施例。提供粘合印刷介质层。对所述印刷介质层的顶面执行表面处理。将弹性导电油墨沉积在所述印刷介质层上。所述弹性导电油墨包括设置在粘合剂中的导电颗粒。在所述印刷介质层的顶面和弹性导电油墨之间形成扩散粘合。通过表面处理来促进所述扩散粘合的形成。
可提供所述粘合印刷介质层作为载体衬底上的卷材材料。
可在卷对卷工艺中按序进行对所述顶面执行所述表面处理、沉积所述弹性导电油墨并形成所述扩散粘合。所述表面处理可包括对所述印刷介质层的所述顶面进行热软化和溶剂软化中的至少一种。可通过热处理和压力操作中的至少一种来形成所述扩散粘合。可在高于95℃的热处理温度下形成扩散粘合。
可使用喷涂、浸涂、丝网印刷、圆网印刷、轮转凹版印刷、胶版印刷和数字印刷中的至少一种来完成表面处理和沉积中的至少一个。可在高于粘合印刷介质层的软化点的热处理温度下形成扩散粘合。可在110℃和165℃之间的热处理温度下并在2.8bar和4.2bar的压力下形成扩散粘合。表面处理可包括软化顶面，并通过在热和压力下将粘合剂和导电颗粒压入软化的顶面来形成扩散粘合。
表面处理可包括将溶剂施加至顶面，以实现在形成扩散粘合的步骤期间对于弹性导电油墨的一部分粘合剂和导电颗粒有效渗透到顶面的厚度中是有效的溶剂时间来软化顶面的厚度。可使用加热辊形成扩散粘合，其中辊表面温度在225℃和325℃之间，辊压至少为1.5bar，印刷介质层通过加热辊的速度在1.0m/minute和1.5m/minute之间。
溶剂可包括有机溶剂，并可进行选择以获得顶面的溶胀相对较大情况下相对较低程度的溶剂化。替代地，可选择溶剂以实现顶面的高度溶剂化。溶剂可包括二氯甲烷(CH2C12)、二甲基甲酰胺(C3H7NO)和甲醇(CH3OH)中的至少一种。如美国专利No.4383867所述(已并入本文作为参考)，溶剂混合物实现相对较小程度的溶剂化，其中粘合印刷介质的顶面相对较大的溶胀可包括按体积计的成分百分比：二氯甲烷(CH2Cl2)70％；二甲基甲酰胺(C3H7NO)20％；和甲醇(CH3OH)10％。粘合印刷介质层可包括聚氨酯，并可包括含有氨基甲酸乙酯C3H7NO2的聚合物链。
类似于上述卷对卷制造工艺的描述，电子器件如传感器、有源或无源电子电路元件、封装或裸片电子器件、触摸传感器、化学传感器、热传感器、压力传感器、心跳监测器、血氧传感器或其他传感器、换能器或本文所述或其他可用的电路元件可嵌入在封装粘合层中并与弹性导电油墨电连通。该封装粘合层设在扩散粘合的弹性导电油墨上。预定图案的半导体器件固定至所述封装粘合层。作为垂直电极布置的一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部器件导体。作为水平电极布置的一个示例，所述半导体器件具有位于所述器件顶部或底部的导体。
可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括熔融粘合至所述粘合印刷介质层的所述弹性导电油墨、所述封装粘合层和所述顶部衬底。作为连接垂直电极布置半导体器件的一个示例，可通过卷动层压器或压力层压器来驱动所述层压封装，从而所述封装粘合层将所述顶部衬底绝缘并粘合至所述粘合印刷介质层上，以便所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电部分电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述弹性导电油墨电连通。类似的卷对卷裸芯层压工艺的示例如下所述：例如，美国专利No.US7052924、US7217956、US7259030、US7427782、US7677943、US7723733、US7858994、US7863760、US7952107、
US8129730，这些专利均并入本文作为参考。
图54示出了向内朝向用户皮肤并粘附至弹力织物上的坚固的暴露电极的配置，其中嵌入式LED粘附至弹力织物并向外朝向用户皮肤。图55示出了固定至印刷电引线上的坚固的汗液化学检测器的配置，该电引线由扩散粘合至TPU印刷介质并粘附至弹力织物的弹性导电油墨形成。图56示出了HHMI的使用，该HHMI被配置用于确定来自静音通信手和臂信号的控制意图。图57示出了HHMI的使用，该HHMI被配置用于确定来自静音通信手和臂信号的控制意图。图58示出了作为SmartShirtTM的HHMI的配置，其具有相对于用户下方肌肉配置和确定尺寸的可单独寻址电极。图59是示出连接至用户前臂上的多个可单独寻址电极的多路复用电路的详细视图。图60示出了配置为SmartShirtTM的HHMI，其中大量可单独寻址电极在微控制器的控制下通过多路复用电路连接至EMG检测器和TENS信号发生器；
当无线电静默有效或需要保持未被发现时，军队使用手势和臂信号进行人员之间的通信。通过使用手势信号，军队领导者(如团队领导、班长、排长等)对他们的特定元素和事件保持指挥和控制。新兵被教导使用
现场手册中的正确手势和手臂信号。然而，各个单元采用和/或创建自己的信号并不罕见。这些信号最终成为标准操作程序(SOP)。
HHMI可被配置为可穿戴电子器件，该器件有效地使用人体的自然发生的电信号来确定来自用户的手和手臂的移动和位置的控制意图。
如图58至60所示，例如，HHMI包括高速多路复用电路，以驱动人口稠密的高分辨率的可单独寻址电极阵列。HHMI提供“人与机器”之间的关界面，以支持大量用于健身、医疗保健、无人机控制、虚拟现实、游戏、军事、运动训练、大数据收集和分析的专利和正在申请专利的应用。例如，HHMI可被配置为使用军队的手势和臂信号直观地控制半自动无人驾驶车辆。
HHMI被配置为轻质、无线、高分辨率电信号感测/应用可穿戴电子产品，以检测操作人员的控制意图(例如，控制机器人的飞行)以及用于应用增强触觉提示(例如，体验机器人的飞行条件)。该界面采用舒适、易穿戴的服装形式，操作者穿戴时具有有限的重量和体积，并具有极小的运动限制。
HHMI由多层、柔性和轻质结构制成。HHMI的层包括向内偏置的压缩层，并在被配置为套袖时包围诸如手臂的物体的形状，或在被配置为衬衫时包围操作人员的背部、肩部、腹部和躯干。因此，HHMI可被配置为可穿戴电子产品，其中促使可单独寻址电极与操作人员皮肤进行有效的面对面电接触。
HHMI可被构造成适形的、舒适的但相当紧密的服装，以使电极保持与皮肤直接面对面电接触。HHMI用于通过皮肤施加电刺激以提供触觉提示，并检测来自皮肤下的肌肉和神经的EMG信号。
多个可单独寻址电极由弹力织物基层支撑，该弹性织物基层使电极与皮肤直接面对面接触。所述可单独寻址电极能够将刺激电信号施加至操作人员皮肤和从所述操作人员皮肤检测生物测量电信号。信号检测器(EMG传感器模块)检测所述生物测量电信号，信号发生器(TENS信号模块)生成所述刺激电信号。电极多路复用电路通过以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过所述可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述操作人员皮肤路由至所述信号检测器，和通过所述可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述操作人员皮肤。微处理器控制所述信号检测器、所述信号发生器和所述电极多路复用电路。
HHMI可被配置为SmartShirtTM，其中具有与皮肤接触的多个可单独寻址电极(IAE)，且该多个可单独寻址电极相对于下面的肌肉来定位和确定尺寸。IAE使用稳固暴露电极印刷(REEPTM)工艺形成，并通过热压层压工艺施加至HHMI服装的织物上。在REEPTM工艺中，将可拉伸的导电油墨(例如，DuPont的PE971)印刷到预处理的热塑性聚氨酯(TPU)粘合衬底上，然后对印刷的TPU进行加热和加压以固化印刷的油墨并在油墨层和TPU衬底之间形成稳固的扩散粘合。
IAE的分组与相应的多路复用电路(例如MPC1)相关。从IAE到MPC的连接是通过印刷和/或缝合至HHMI服装中的导电引线完成的。导电引线与IAE整体连接并终止于母扣连接器。MPC通过配合的公扣连接器与其相关的IAE组连接。
如图59更详细所示，EMG/TENS模块通过由微控制器(控制器)控制的继电器来连接至每个MPC。绿色元素表示从操作人员的肱桡肌检测到的EMG信号的路径，该路径导致前臂在肘部弯曲。如同从EMG/TENS模块到控制器(可包含在附接至例如HHMI服装的下背部的小壳体内)的连接，从MPC到EMG/TENS模块的连接是有线的。如图所示，每个MPC是一系列固态继电器(或其他电路等效物)，这些继电器将信号路由至
人体或从人体路由信号，以及从/向TENS模块和EMG模块路由信号。在控制器的控制下，MPC对信号进行路由，以便由EMG模块检测由运动单元产生的EMG，从而使每个特定的肌肉收缩。按此方式，由于一个EMG模块可服务多个IAE(类似地，TENS模块与多个IAE复用)，所以HHMI显著降低了成本、功率、体积、重量和故障模式。
控制器包括分析检测到的电信号和确定操作人员控制意图所需的电子产品、存储器、软件和硬件。这些控制意图转换成适当的信号，并通过射频(RF)链路从发射机传输至远程无人驾驶车辆系统(UVS)。控制器还包括从UVS接收遥测所需的硬件/软件(HW/SW)，并将接收到的信号转换为适当的触觉反馈，作为通过MCP和IAE路由至操作人员皮肤的TENS信号。
使用HHMI可穿戴电子服装，通过检测对应于特定手和手臂信号的EMG信号来实现对操作人员的控制意图的确定。还可采用加速度计和IMU来提高所确定的控制意图的准确性。
可使用与用于在人类士兵之间传递静音信息的手势信号相同或相似的手势信号来控制半自动无人机的飞行并将其移动到位。在无人机控制的情况下，仅检测和分析与无人驾驶车辆的遥控相关的信号。作为一个示例，无声传达“向前移动”的手和手臂的划动动作会产生来自操作人员肩部、上臂和前臂的肌肉和神经的特定肌电信号。HHMI捕获该EMG信号，以确定哪些肌肉产生这些信号以及控制意图的其他指标，比如，运动单位补充和信号强度。根据该检测到的EMG数据，确定“向前移动”的无声控制意图。收发器向无人机发送适当的RF信号，表明无人机将“向前移动”。
除了基于直观的手和臂信号控制UVS的使用之外，作为飞行期间的触觉反馈源，还可使用用于EMG检测的相同IAE来通过皮肤以施加电刺激。反馈可产生轻微或更强烈的催促感，促使操作人员将身体部位(例如他的手臂)移动到期望的位置。期望的身体位置可与感测的参数相关，比如弯曲、旋转、倾斜、俯仰、偏航、温度、振动以及UVS的机械部件(机翼、机身、控制表面等)的其他可检测应力或条件。感测到的参数可以是在机动时在机翼控制表面处经历的气压。感测到的参数从无人机发送，引起计算机控制的TENS提示(电刺激)，导致操作人员感觉压力的手中的自动动作响应，以预设与无人机控制面直接相关的位置。移动手的压力是由TENS提示引起的肌肉运动的结果。由于计算机控制的电信号应用于操作人员自身的感觉/肌肉生理学，所以操作人员可体验到阻力或压力的感觉。除了压力和阻力之外，振动、敲击甚至划痕的物理感觉也可被认为是经皮下由计算机产生的电信号刺激的结果。肌肉运动和触觉是不由自主的。虽然可以，但没有涉及机械力模拟器。
除了使用基于直观的手和手臂信号来控制UVS的使用之外，操作人员还可穿戴HHMI内衣，以在例如战斗情况期间添加新的感知层。通常，在战斗情况的高强度期间，战斗人员的视觉和听觉感觉饱和。HHMI内衣可使用触觉信息添加一种向战斗人员传达信息的新方式，该触觉信息可以是对所接收的音频和视觉信息的补充。例如，触觉信息可以是指示集结点的位置或士兵的同伴所在的位置。例如，可使用经过调整以检测枪口爆炸的音频传感器来感测到敌人的位置(比如通过探测枪口爆炸)，并可通过HHMI内衣、通过触觉感觉甚至通过引起战斗人员的无意转身或催促来传达敌人的方向。传感器和发射器或其他数据链路也可用于传达有关战斗人员身体状况的详
细信息，包括心率、血压、体温和其他生命体征以及与健康相关的状况。
HHMI开辟了人/机互动和控制的新途径，这也影响加速学习、体能训练和康复等领域。在足够的清晰度水平上识别肌群的能力以及在类似水平上施加电信号的能力实现了HHMI系统，在该系统中可开发先前已知的动作和肌肉运动以改善身体训练和校正物理运动。可更快地开发出与几乎所有类型的人类活动相关的肌肉记忆，以例如学习乐器或运动技术。对于军事应用，除了机器人和无人机之外，快速的肌肉记忆增强可增强基本和高级武器使用的训练。另外，可设想新形式的安全约束，其中防止操作人员采取可能导致伤害或灾难性车辆事故的行动。
在军用无人机的情况下，希望操作人员在远程无人机的控制下有足够的时间来学习远程控制无人机或机器人的微妙之处。例如，在飞行无人机的情况下，可向操作人员提供飞行模拟，从而避免飞行实际无人机所涉及的成本和时间。还可给予操作人员更加身临其境的体验，而无需驾驶实际的无人机。在该情况下，操作人员可使用记录的实际无人机任务，并接收在实际任务期间复制远程无人机操作人员体验到的触觉、视觉和音频提示。实际任务可包括预定路线，以便操作人员在应用触觉音频和视觉提示之前知道预期的内容。
SmartShirtTM被设计和构造为模块化单元，并通过有线或射频链路与外部设备进行通信。作为用于原型SmartShirtTM的控制器，Arduino Uno RB-Ard-83微控制器和集成WiFi板是一个很好的设计选择，并在此处作为示例性微控制器。还有其他微控制器可用，并可在两个或更多个控制器单元之间划分不同的功能，
其中一些位于HHMI可穿戴电子产品上或嵌入其中，而其他一些则通过RF或有线链路与可穿戴电子产品进行通信。
作为示例性EMG检测，图58和59详细示出的MPC1与肱桡肌肌肉样本相关，EMG信号表明操作人员已将前臂套在肘部弯曲，IMU和加速计传感器表明操作人员的手的移动和位置指示“向前移动”手和手臂信号的信号。从EMG模块接收EMG检测作为Arduino引脚上的电压信号，然后控制收发器将适当的控制信号发送到远程UVS，以告诉UVS“操作员已发出“向前移动”命令的信号”。
如图60所示，SmartShirtTM的Arduino微控制器与UVS之间的链路可能在2.4GHz频段，以与大多数无线电控制系统提供商保持一致。存在许多单芯片接收器、发送器和收发器来供使用。图60示出了配置为SmartShirtTM的HHMI，其中大量可单独寻址电极在微控制器的控制下通过多路复用电路连接至EMG检测器和TENS信号发生器。必须确认所有关键数据，并使用ack/nack建立的协议来确保在条件允许时无错误地传送数据包。2.4GHz的协议具有更高的带宽数据速率，并实现了独立于控制链路的音频和视频流。这可在快速原型迭代期间有利地使用，例如，其中可使用各种COTS芯片组和硬件/软件解决方案，以便音频和视频链路与不同信道上的控制和状态信息同时进行流式传输。
由于大多数智能手机都可随时使用可靠的且低成本的控制平台，所以Wi-Fi平板电脑、智能手机、笔记本电脑和笔记本电脑的可用性也使2.4GHz频段成为可取。应用程序可以是您的控制器。ZigBee遥控器也可用作低成本测试仪。
作为一个示例性解决方案，Atmel AT86RF231-ZUR是一款小型32引脚专用收发器，可用于700、800、900MHz和2.4Ghz的设计。Atmel的ATREB231FE2-EK参考设计提供了开始设计系统的详细信息。
止血：图61示出了配置为SmartShirtTM的HHMI，其具有快速失血检测能力，并具有自动止血带能力，后一能力通过将TENS信号施加至导致突然
失血的灾难性损伤上的肌肉而提供。HHMI与嵌入式器件的另一个用途可包括检测来自用户肢体上的受伤伤口的失血，以及通过类似于止血带的应用的动作来停止或减慢失血。HHMI可包括创伤性损伤检测器，该检测器包括例如监测血压下降以及过度检测水分。湿度传感器可与一个或多个可单独寻址电极相关，以便可确定特定湿度传感器的位置。在该用途中，HHMI可被配置为内衣，并可包括位于上臂和大腿上部的选择性收缩机构，例如气动箍。当接收到表示已经持续可能导致严重血液损失(例如，检测到血压下降以及过量水分)的损伤的指示时，则确定过量水分的位置。如果确定位置位于其中压力施加在动脉上以将减缓血液损失的肢体处，则微处理器控制气动袖带的加压，此处加压以对动脉施加压力并减缓检测到的伤口的血液损失。可包括灭火开关，以便用于或急救人员可快速释放气动袖带中的压力。
人文智能是一项新的科学突破，其中穿戴者和计算机及其相关的输入和输出设施不被视为独立的实体。计算机被视为第二大脑及其感觉方式作为额外的感觉，其中合成联觉与穿戴者的感官融合。通过将人文智能应用于HHMI(触觉/人机界面)，战场上的士兵可保持更安全，并在战斗期间保持在主要战斗状态。
智能HHMI包括部署在整个士兵身体上的可寻址电极，作为包含微控制器并由微处理器控制的身体紧密装备，其具有足够的力量来检测、分析和应对进入或战斗中的士兵将经历的情况并在士兵安全方面进行干预。这项应用将要解决的问题是：作为生理存在者，士兵不能总是控制其情绪或思想。有些情况下，这些情绪或思想趋势与士兵之间存在争议，甚至与士兵可被证明是/或不是在一个完美的敏锐、战斗的机警的意识水平存在争议，这种意识水平也可称为“战斗准备”。例如，经历极度恐惧或焦虑的士兵可能比一个保持冷静的士兵处于较小的战备状态。
然而，士兵处理其焦虑(可能会成为惊恐发作，并因此不仅效果不佳而且会破坏他的战斗准备状态)的唯一选择那就是撤退，以在战斗期间停止向自己注射抗焦虑药物，或让每个士兵旁边都有一名医生跟着一个器件来告诉医生士兵系统需要什么来进行平衡。
通过覆盖士兵身体的HHMI膜可揭示的另一个好处是智能止血带，这是能够检测、分析并对士兵所承受的任何大小的伤口作出反应的HHMI宽泛(全身)的功能，。同样，直到现在，受伤的士兵还有以下选择：他可让自己(伤口的大小允许下)安全，战场医生可阻止失血并执行其他有益的行动，使士兵的生命得到拯救。如果伤口太严重，其他士兵必须通过战斗来携带或以其他方式将士兵运送到安全区域以对受伤士兵的需要作出反应，在那里医生会采取一切必要步骤来挽救士兵的生命。
上述情况的问题很多。虽然士兵希望对其病情有一些简单的医学知识，但这种知识的浅薄加上伤口的震动使其在产生任何伤口后来作为照顾人员的选择很差。其次，在受伤的冲击和战场的混乱中，可能其思考不那么清楚。其病情还使至少一名其他健康的士兵(一名没有受伤，因而能够以任何方式与受伤的士兵相比没有痛苦或分心地进行思考)失去行动，同时让受伤士兵安全。
第三，出于与受伤士兵相同的原因，未受伤的士兵不是战场医疗的最佳选择。在过去的一个世纪里，基本止血带的应用并没有太大变化，至少在应用于战场时也是如此。
然而，通过分析来自士兵身体的生物测量数据以及通过与士兵皮肤接触、以及在云中HHMI可在战斗中无线访问和比较的数据库以及在可无线访问的板载迷你数据库中来分析适用的数据，全身智能膜
使HHMI成为完美的防御武器，主要目的是让士兵保持健康，更重要的是保留可进行战斗的幸存者。这通过使士兵在战斗中保持战斗状态的最高状态来做到，如果士兵的状况被确定为低于战斗值，那么就可让其独自解脱自己，而不会使那些仍然处于战斗状态的士兵过于紧张，而不会让战士仍然保持健康，并通过伤口或其他条件让那些已经变得不值得战斗的士兵逃离安全和获得治疗的最佳机会。
根据本发明，HHMI将分析士兵的生物测量数据。
检测到高心率加上出汗和某些脑电波，HHMI会将这些生物指标分类为几种“状态”，比如焦虑、恶心、恐惧、疯狂、低能量等，然后HHMI将计算药物的剂量，以使检测到的不良状况均衡或恢复控制。为了让士兵保持战斗状态，HHMI将指示内置的针头从平面位置翻转到垂直位置，然后HHMI将收缩，收缩既迫使所需药物推向针头并还使针头刺穿士兵皮肤，使得药物可输送到肌群中，从而立即产生效果。
替代地，在检测到伤口后，HHMI不仅会提供计算出的药物类型和剂量(止痛药、现场凝血、抗焦虑、肾上腺素)，以保持受伤士兵的心灵敏锐，还会施加电脉冲或波，以便紧邻伤口部位上方的肌群在产生伤口部位的主动脉周围张紧，从而减缓血液流向伤口。同时，HHMI本身将围绕该处并在这两个功能之间进行收缩，和/或这些功能的组合能够将失血减慢到几乎没有。从而使士兵离开战场而不破坏其他仍在战斗中的士兵的战斗，并让自己独自安全。
在极端的伤口下，比如失去了小腿，HHMI可张紧到其作为另一个肢体的程度，或指示士兵周围的外骨骼(例如液压套装)来使用HHMI的能力来读取例如将哪些大脑到肌肉的指令发送到不再存在的小腿肌肉组织以及来在微秒钟内将这些大脑命令输送到外骨骼或拉紧HHMI，以便执行命令：最可能的示例是“奔跑”，如同跑到安全区。
战场上的所有HHMI都将相互联系，HUD将向指挥官显示每个士兵的状态，即其是否值得战斗、是否准备好、是否不值得或准备好战斗、是否受伤、MIA或是否无法行动/提取。任何受伤个体的生存机会将或可显示为任何HUD的百分比。当然，死亡可通过停止生物信号(如脑电波和心跳)来进行检测和传播。
成为战场生物测量图像的数据体一次又一次地从战斗中收集，这种数据的一种可能用途是检测具有特殊脑波模式或遗传学的个体，使其成为高度专业化的任务或军事团体的良好选择。
糖尿病短裤：HHMI可被配置并用于减轻、预防、控制和可能逆转2型糖尿病。如图62和图63所示，TENS有很多强大的人体肌群。配置为一对短裤的HHMI可用于将TENS信号应用于这些大肌群，以导致非自主的肌肉收缩来进行对葡萄糖摄取、细胞间Glute 4浓度、胰岛素敏感性和葡萄糖代谢相关的不健康身体活动的非药物、非手术检查。作为一个示例，配置为压缩短裤的HHMI内衬有本发明的干电极系统，以将TENS或NMES输送至股四头肌、腿筋和臀肌。
图55示出了固定至印刷电引线上的坚固的汗液化学检测器的配置，该电引线由扩散粘合至TPU印刷介质并粘附至弹力织物的弹性导电油墨形成。图62和图63示出了在糖尿病患者下半身的大肌肉上施加电极的TENS或NMES信号的位置。图64和图65示出了作为糖尿病短裤的HHMI配置，其中电极位于用于将TENS或NMES信号施加到糖尿病患者下半身的大肌肉上。
糖尿病是世界上发展最快的可预防疾病之一。糖尿病是一种血糖水平长时间保持在升高的水平处的病症。葡萄糖是在血流中自由漂浮的
碳水化合物的底物。葡萄糖是身体中每个细胞使用的能量来源。身体需要葡萄糖稳态来维持健康。葡萄糖的摄入、生产和去除在这个过程中都至关重要。通过肝脏、骨骼肌和脂肪细胞完成去除。骨骼肌在餐后起主要作用。饭后近90％的葡萄糖处理是通过骨骼肌来摄取的。(例如，参见DeFronzo.R.A.,Funnarsson,R.,Bjorkman,O.,Olsson,M.,andWahre,J.(1985)，Effects of insulin on peripheral and spalanchnic glucosemetabolism in moimsulin-dependent(type2)diabetes mellitus.J.Clinic.Invest.76：149-155)
肝脏具有吸收葡萄糖作为糖原储存的能力，并还能将葡萄糖分泌回血流中，骨骼肌与肝脏不同，其是一条单行道。其吸收葡萄糖并将其储存为糖原。糖原停留在肌肉内，直到被用作能量。
吸收过程是两种因素的组合。第一种是胰岛素介导的葡萄糖摄取，第二种是肌肉收缩。在久坐不动的条件下，葡萄糖摄入体内组织是处于胰岛素的控制之下的。在肌肉水平处，胰岛素介导葡萄糖来作为糖原储存或通过糖酵解和柠檬酸循环来进行代谢。通过身体活动(肌肉收缩)，葡萄糖摄取发生在骨骼肌内(例如，参见Richter,E.,Mikines,K.,Galbo,H.,and Kiens,B.,(1989).Effect of exercise on insulin action in human skeletalmuscle.J.Appl.Physiol.99(2):876-885)。
尽管葡萄糖摄取的两个独立途径都刺激细胞活动。但其都刺激葡萄糖转运蛋白(例如Glute 4)，这种转运蛋白在胰岛素介导的摄取过程中得到使用，并据称在受到肌肉收缩刺激时为5-15倍(例如，参见Richter,E.,Mikines,K.,Galbo,H.,and Kiens,B.,(1989).Effect of exercise on insulin action in human skeletalmuscle.J.Appl.Physiol.99(2):876-885)。肌肉收缩不仅增加了肌肉胰岛素敏感性、反应性，还刺激葡萄糖转运而不依赖于胰岛素。研究证明，胰岛素和肌肉收缩的结合是吸收和利用葡萄糖的最佳方式。
在糖尿病中存在两个问题之一。1.胰腺β细胞受损，导致缺乏胰岛素的产生。2.胰岛素抵抗，导致细胞无法通过胰岛素吸收血糖。由于能够在没有时间锻炼的个体中产生肌肉收缩或由于疼痛而能够这样做，所以Kinaptic糖尿病短裤可在进行日常活动时为其提供锻炼的好处，其中可能包括长时间坐在办公桌前的情况。这件服装可穿在用户的日常衣服下，并为包括股四头肌、腿筋和臀肌的大腿肌肉提供NMES。
一项小型研究探讨了NMES对2型糖尿病患者糖代谢和AIC的应用。患者每周2次使用NMES套装，每次20分钟。据记录，10周后Ale和葡萄糖代谢有所改善(例如，参见Dolan,P.,Tapscott,E.,Dorton,P.,and Dohm,G.(1993)Role of transverse tubules in insulinstimulated muscle glucose transport.J.Cell Biochem.52：1-7)。
另一项研究表明，在称之为有氧NMES刺激系统中，在下肢肌肉的4通道脉冲双相方案中使用NMES可减少Ale(例如，参见Crowe,Louse.,Caulfield,Brian.,(2012)Aerobicneuromuscular electrical stimulation—an emerging technology to improvehaemoglobin Ale in type 2 diabetes mellitus:results of a pilot study.J.BMJOpen.2012；2(3):e000219)。NMES已被证明可改善Vo2max，并有助于实现美国运动医学院对于每周久坐不动的有氧需求(例如，参见Amanda Carty,MSc,Kirsti McCormack,BSc,Garrett F.Coughlan,PhD,Louis Crowe,MB,BCh,BAO,Brian Caulfield,PhD.,(2012)Increased Aerobic Fitness After Neuromuscular Electrical Stimulation Trainingin Adults With Spinal Cord Injury.Arch Phys Med Rehabil 2012；93:790-5；vanBuuren Frank,Horstkotte Dieter,Mellwig Klaus Peter,Friind Andreas,Vlachojannis Marios,Bogunovic Nicola,Dimitriadis Zisis,Vortherms Jiirgen,Humphrey Reed,and Niebauer Josef.Diabetes Technology&Therapeutics.May 2015,17(6):413-419.doi:10.1089/dia.2014.0315.)。
人体骨骼肌容纳约500g糖原，其中较大的骨骼肌比较小的肌群可容纳更多的量。通过靶向腿部的大肌群，其使得Kinaptic糖尿病短裤可利用这些大量的糖原沉积物并改善这些肌肉的胰岛素抵抗状况。
本文的示例性实施例描述了用于诸如触觉人/机和人/人界面(HHMI)的可穿戴电子产品的方法、装置、计算机代码、应用程序和技术。图66示出了使用具有预印刷电极图案的粘合层的HHMI配置的结构，其中粘合层层压至弹力织物衬底上并缝合以形成HHMI套袖。
示例性配置：
(步骤一)将12”xl 8.5”的Bemis ST604薄片进行激光切割出定位孔，并放置在丝网印刷夹具上以形成背板。将DuPont 973弹性导电油墨进行丝网印刷，以在背板上形成背板迹线。
(步骤二)将12”xl 8.5”的Bemis ST604薄片进行激光切割出定位孔和电极通孔，并放置在丝网印刷夹具上以形成前板。
(步骤三)将背板和前板组装在层压夹具上并层压在一起形成层压封装，并将背板迹线夹在Bemis ST604层之间。将层压封装放置在丝网印刷夹具上。将DuPont 973弹性导电油墨进行丝网印刷，以在前板上形成可寻址电极。
(步骤四)：将一块12”xl 8.5”的Lycra拉伸材料进行激光切割出定位孔。将Lycra拉伸材料和层压封装组装在层压夹具上并层压在一起以形成HHMI套袖预制件。
(步骤五)：将HHMI套袖预制件进行激光切割，以修剪多余材料。
(步骤六)：将修剪后的HHMI套袖预制件缝合以形成完整的HHMI套袖。
可将HHMI提供为支撑该装置的可穿戴外壳，以提供用户可穿戴电子器件。可穿戴壳体可包括多层柔性电子电路，该多层柔性电子电路包括电极层和至少一个附加层，该电极层包括多个电极，该多个电极具有设置用于与用户的生物系统进行电接触的导电面，该至少一个附加层包括电路层、电绝缘层、导电层和柔性覆盖物中的至少一个。可提供刚性或半刚性外壳，该外壳还可包括其他有用的器件，比如显示器、TENS信号发生器、RF通信发送器/接收器、电池、存储器、中央处理单元(CPU)和有线或无线计算机接口。如本文所述，这些器件中的全部或一些可嵌入HHMI服装内。
HHMI由薄的柔性材料层构成，比如导电可拉伸织物、柔性绝缘体、柔性电路板等。该材料可以是编织的、旋转的、闭孔的、开孔的、薄膜的或其他合适的结构。可使用3D打印机印刷或通过批量或辊式制造工艺形成HHMI的层、粘合层和组成元件，该工艺包括层压、丝网印刷、喷墨印刷、自组装、气相沉积、喷涂或浸渍涂层。可将HHMI制成套袖、手套、护腿、衬衫、全身套装等，并具有灵活且舒适的紧密贴合，以促使电极与用户皮肤面对面接触。本文所述的电极结构提供了薄的柔性结构，该结构专门设计用于压缩面对面接触。无论如何，有效地适应了电极的导电表面和用户皮肤之间的电信号的转移。
HHMI的一个示例性实施例是构造为由用户不显眼地穿着的薄而柔性的套袖，套袖和微处理器之间的连接可以是直接的或通过无线网络，比如通过光学或RF(例如，蓝牙、WiFi等)。HHMI可体现在轻质、舒适的触觉套袖中，该套袖具有电极尺寸和密度，使得能够自动校准用户的独特生理。
图67示意性示出了用于制造例如本文所示的示例性实施例中的至少一个的卷对卷制造工艺。HHMI可被配置为套袖、护腿、连身衣、套装、夹克、裤子、帽子、手套或其他可穿戴电子产品。HHMI可包括多层结构，其中所述电极与所述用户皮肤、绝缘层和布线层以及套袖覆盖物接触。例如，诸如外覆层的层可以是薄的多轴可拉伸织物。该织物可以是电绝缘的，并包含导电线、贴片、涂层或墨水以传导检测和施加的电信号。在一些附图中，电极被示出为位于套袖的外侧以显示电极尺寸和位置的概念。在一个示例性实施例中，套袖由不透明的Lycra材料制成，其中柔性导电织物电极设置在套袖的内部，并与用户手臂上的皮肤直接面对面电接触。外罩或其他层的织物提供足够的压力以促使电极与手臂的皮肤进行面对面电接触。另外，或替代地，可使用条带、股带、气囊、维可牢尼龙搭扣或其他这样的机构来促使电极与用户皮肤进行面对面的电连通。柔性和导电织物和/或线(比如铜/不锈钢/尼龙/聚酯织物和/或线中的一种或多种的混合物)可用于制造高导电性、薄且柔性的电极贴片和/或迹线。可通过屏蔽层根据需要分离导电路径和电活性部件来减轻来自所述HHMI的电子产品的信号串扰、干扰。
一个示例性实施例涉及一种制作可穿戴电子产品的方法。本发明的卷对卷制造工艺始于底部衬底材料的供应卷，比如弹性织物。可包括一层或多层预印刷的印刷介质和嵌入式电子和机械器件的热熔粘合片的供应卷与底部衬底接触。嵌入式器件管芯(或其他机械、RF、半导体或电子电路元件)可在单独的操作中离线预嵌入热熔粘合片中，或如本文其他地方所述那样在线进行嵌入。可使用温热的定位压力辊系统来软化热熔粘合剂并将其固定至底部衬底。该热熔粘合片可包括剥离片，该剥离片保护嵌入式半导体元件并防止粘合剂在卷材中粘附至其自身上。可提供具有导电层的顶部衬底，和/或可提供导体、绝缘体、器件等的附加层来形成多层电路板类型的结构。将具有印刷电极、迹线和嵌入式器件的热熔粘合片插入弹性织物和任何另外的顶层(如果有的话)之间以形成层压封装。将层压封装通过热熔压辊，以熔化热熔粘合片，并将层压封装材料电绝缘和连接(由导电印刷和嵌入装置确定)以及粘合在一起。可加热辊，或可提供单独的加热区域以热活化粘合剂。
根据本发明的制作可穿戴电子产品的方法，提供了包括柔性弹性材料的底部衬底。提供了具有预印刷导电图案的粘合印刷介质层。所述粘合印刷介质层设置在所述底部衬底的顶部上。激活所述粘合印刷介质层以将所述预印刷导电图案粘合至所述柔性弹性材料。
所述柔性弹性材料可包括弹力织物。所述预印刷导电图案包括电极，所述电极可被配置用于与用户的皮肤面对面接触，用于进行进行至少一个以下操作：检测来自所述用户皮肤的电信号和将电信号施加至所述用户皮肤。电子器件可嵌入封装粘合层中并与所述预印刷导电图案电连通。所述电子器件可嵌入所述封装粘合层中，并在热激活所述封装粘合层时与所述预印刷导电图案电连通。
预定图案的半导体器件可固定至所述封装粘合层。作为一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部导体。可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括所述底部衬底、所述粘合印刷介质层上的所述预印刷导电图案、所述封装粘合层以及所述顶部衬底。可提供所述顶部衬底作为与所述粘合印刷介质和所述预印刷粘合印刷介质匹配的完整匹配片材或卷材。替代地，所述顶部衬底可以是导电贴片，比如一片ITO涂覆的塑料片，其中所述ITO用作透明导体。将所述层压封装进行层压，使得所述封装粘合层可将所述顶部衬底绝缘并结合至所述底部衬底，从而所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电图案电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述预印刷导电图案的所述导电层电连通。
提供底部衬底、粘合印刷介质层、封装粘合层中的至少一个以作为相应的卷材。设置的步骤可包括将粘合印刷介质层中
的至少两个底部衬底熔合，在连续辊层压工艺中一起提供封装粘合剂层以作为相应的卷材。
可对半导体器件进行静电和磁性吸引至粘合层上的至少一种操作。可使用拾放机将半导体器件放置在粘合层上。通过将所述半导体器件从相对较低粘性的粘合剂转移
到相对较高粘性的粘合剂，可将半导体器件放置在粘合层上。
图68示出了一卷粘合层，该层上通过旋转丝网印刷工艺印刷有弹性导电油墨电极图案。图69示出了在卷对卷制造工艺中激光修剪并缝入HHMI套袖而形成的一卷HHMI预制件。
在一个可选制造技术中，可在层压工艺中连接裸片和封装的半导体器件。申请人发现，例如，在辊层压工艺中当热熔片软化时，嵌入式器件管芯突破了粘合剂，以便器件的电极与层压封装中的导电层电接触(例如，器件突破嵌入其中的热熔粘合层时印刷在印刷介质上的导电图案或另一个层压材料中被定向和定位成与导体接触的其它层)。因此，例如，在简单的半导体器件的情况下，即在pn结二极管中，每个嵌入式二极管器件管芯的p侧和n侧自动连接至顶部导电层和底部导电表面，该底部导电表面策略性地设置在层压封装中以进行这种接触。每个嵌入式器件可完全封装在热熔粘合剂和衬底内，以实现防水和坚固的结构。另外，嵌入式器件管芯各自永久地固定在完全封装在柔性热熔粘合剂片层内的衬底和其他衬底之间。
粘合剂的保护屏障提供防水、防尘、热保护，例如，保护封装SMT器件，并还确保了两个底部导体(或多个导体)的电连接。然而，例如在LED或光学传感器的情况下，保护屏障的光学性质不太可能是具有比构成封装灯具的从发光LED表面到透镜顶部向外部开放的透镜材料或光学叠层更好的光传输匹配。因此，图70示出了移除了剥离片以暴露发光透镜或检测顶面，同时留下嵌入热活性粘合剂中的封装的SMT LED的其余部分，并使其与层压封装中的一种或多种材料的导体面对面电接触。图71示出了将封装SMT LED嵌入热活化粘合剂中并迫使其在层压辊的压力下于印刷电子图案进行直接面对面接触。根据本发明的该方面，例如，使光学检测器的封装灯具的发射面或检测面暴露，而同时使脆弱的SMT LED(或裸芯)几乎完全嵌入阻挡层和/或热有利的粘合膜中(如本文所述和所示的并否则也可能在逻辑上用于达到预期目的即最大限度地提高光输出、降低成本、简化制造、减少制造资本设备、减少故障模式并提供设备保护的粘合剂、粘合剂/相变材料层、具有相变区域的粘合剂、具有相变孔的粘合剂等)。
图72示出了具有顶面(可以是发射器或检测器、换能器或其他活跃部分)的嵌入式封装半导体器件，一旦移除剥离片，就可暴露该顶面，同时器件的其余部分则嵌入在热活化粘合剂并与印刷柔性电路导体直接面对面电接触。当剥离剥离片时，例如在LED的情况下，暴露出发光透镜，同时使封装SMT LED的其余部分嵌入热活性粘合剂的阻挡层中。
如本文所述和所示，可将传感器、发射器、裸芯和封装半导体电子产品嵌入HHMI服装的结构中。热熔材料提供阻隔、减震和保持特性，以使发射器件得到保护和变得坚固。嵌入式器件可用作传感器、指示器、发射器、检测器，以用于包括但不限于进行脉冲、氧气、水分、血液化学测试(包括葡萄糖、盐、酒精、病原体、毒性因素和其他可从身体获得的健康状况)。
图73示意性示出了用于制造例如本文所示的示例性实施例中的至少一个的卷对卷制造工艺。根据示例性卷对卷制造工艺，提供了一种电子器件，比如，裸芯或封装半导体检测器、发射器、传感器、电子电路元件或其他可有益地嵌入HHMI可穿戴电子结构中的小型器件(统称为“嵌入式器件”)。例如，可将嵌入式器件吸引至磁性(或静电)旋转鼓上并转移至粘合剂或转移片上。一种嵌入式器件源提供位于旋转鼓附近的料斗，这类似于传统激光打印机或复印机的墨粉盒以及用于选择性地将墨粉引导到柔性基板(例如纸张)上的许多不同的传统机构，可根据示例性卷对卷制造工艺来利用此以产生一种快速、低成本、可穿戴的电子产品组装工艺而无需单独拾取和放置例如裸芯或封装半导体，或产生多个其他通常与产生嵌入式可穿戴电子产品内的印刷电路有关的制造步骤。
本发明的可穿戴电子产品可具有非常简单的器件结构，该结构包括底部衬底(通常是拉伸织物，比如Lycra或氨纶)，热熔粘合剂(其可包括嵌入式器件)可包括预先印刷至诸如BemisST604的印刷介质卷上的导电电极和电路图案丝网印刷油墨，比如DuPontPE971。Bemis ST604包括热熔粘合层，该热熔粘合层可作为热熔粘合封装粘合剂来提供，或作为热熔粘合封装粘合剂的补充，反之亦然。还可提供顶部衬底，例如，该顶部衬底可包括绝缘和非绝缘部分，该绝缘和非绝缘部分实现了可穿戴电子穿戴者的皮肤与可穿戴电子产品的元件(比如，可单独寻址电极、传感器等)之间的直接面对面电连通。可将预印刷的印刷介质和热熔粘合剂提前制备成完整的卷材，该卷材包括导电电极、电路图案和固定至电路图案的封装和/或裸芯电子产品。因此，可将底部衬底、热熔粘合剂(具有嵌入式器件)和顶部衬底提供作为卷材。以连续辊制造工艺将卷材结合在一起，从而高速生产可穿戴电子器件。本发明的卷对卷制造工艺使可选地包括嵌入式半导体电子电路的可穿戴电子服装的高产量、低成本制造成为可能。另外，示例性实施例使得器件具有独特的、非常薄的形状因子，从而非常灵活、防水且高度坚固。
图74是示出了HHMI配置的截面图，该HHMI配置在具有粘合介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有封装半导体电子器件的电子电路。图75是示出了HHMI配置的分离截面图，该HHMI配置在具有粘合介质的拉伸织物衬底上形成，该粘合介质具有印刷导电迹线图案，用于在封装粘合层中形成具有CPU封装半导体电子器件的电子电路。
图76至84示出了制作用于可穿戴电子产品的电极的方法的示例性实施例。根据公开的示例性方法，坚固的暴露电极印刷(REEPTM)工艺产生导电的弹性粘合材料，该材料在可穿戴电子和印刷电路板制造中具有许多应用。
图76示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于使用印刷介质表面预处理、弹性油墨印刷、热处理以及压力后处理来制造坚固的暴露电极材料。连续的印刷介质卷(比如TPU粘合剂)进料状态成为进行表面处理的第一状态。印刷介质可印刷在合适的载体片上，或其可自由放置。另外，或替代地，包括有印刷介质的其他层包括可模塑的塑料衬底、绝缘体、与TPU软化温度不同的粘合剂、织物或多层电子电路的预成型层(其中可使用卷对卷工艺来制成多层电路板型器件)。例如，表面处理可以是溶剂施加、热处理或其他操作中的一种或多种，该其他操作使印刷介质的表面软化和/或溶胀，使其更容易接受性地形成与下游施加的导电油墨和/或导电颗粒的扩散粘合。示例性卷对卷工艺包括一些工位，其中每个工位使用的条件、步骤和材料将影响过程平衡和预期输出材料的实现。例如，根据生产量和下游加工条件，可将表面处理排除在卷对卷工艺之外。例如，较慢的生产量、较高的下游加工温度、油墨施加和压力/热量施加之间较长的停留时间以及其他因素可使得能够避免预处理工位或减少表面预处理。
在预处理工位后，将适当地减薄的导电油墨沉积在印刷介质表面上。可通过任何合适的涂层操作来执行这种沉积。例如，可使用喷涂来实现印刷介质表面的整体覆盖，而可使用旋转丝网印刷来在印刷介质上产生选定的导电图案。可使用经过喷涂头或多个沉积工位的速度来建立所需的厚度，同时帮助平衡卷对卷制造工艺的总生产量。
剥离片通过加热的鞋楦上方，以预加热该剥离片。另外，或替代地，还可使用第二个加热的鞋楦(未示出)来加热涂层的印刷介质。还可使用其他加热方法，包括加热辊、辐射灯、常规或传导热源等，以提供适当的印刷介质加热并使其接受性地与涂覆在其表面上的导电材料形成扩散粘合。
为了在导电材料和印刷介质之间形成扩散粘合，一对夹辊对加热的印刷介质/导电材料施加压力。作为动力辊，夹辊或夹送辊用于将两个或更多个片材压在一起以形成层压产品。在夹持点处产生的高压使得片材紧密接触，并可挤出任何可能导致粘合缺陷的气泡或水泡。
应注意，可在TPU上的预固化的印刷油墨上形成扩散粘合。通过如本文所公开的热和压力的施加，导电油墨的导电颗粒和粘合剂被迫与TPU材料一起形成其中在表面处和表面下方朝向TPU的主体的梯度、实现其中更大的导电材料朝向表面定位且更大的绝缘TPU材料朝向TPU片的TPU块或底部定位的材料浓度的梯度。作为一个替代方案，除了导电油墨之外或作为导电油墨的替代品，可通过湿法或干法涂层操作来施加导电颗粒(比如银颗粒、铜颗粒、有机导体、碳、碳纳米管、石墨烯或其他导电材料)，并通过施加热和压力(例如在夹辊处)将其驱动并紧密地固定至TPU。
驱动辊拉动层压材料(导电材料涂层TPU、载体片和剥离片)。完成的扩散粘合油墨/粘合剂的卷取步骤可以是卷对卷制造工艺中的最后一步，其中产生用于进一步加工成可穿戴电子产品、印刷电路板或其他有用物品的起始材料。替代地，可在线提供额外的加工步骤，其中包括添加电子器件，比如封装或裸芯电子电路器件、生物传感器、周围环境传感器、发射器/接收器、处理器、天线、供电设备、能量收集设备、图形设备、屏障层等。
根据一个非限制性实施例，可在用于制造低温印刷电路板的方法中应用上述卷对卷工艺或类似的批次生产工艺。提供粘合印刷介质层。将弹性导电油墨沉积在所述印刷介质层上。所述弹性导电油墨包括设置在粘合剂中的导电颗粒。在所述印刷介质层的顶面和弹性导电油墨之间形成扩散粘合，其中通过表面处理来促进扩散粘合的形成。扩散粘合使得弹性导电油墨和半导体器件的电极之间能够直接面对面地进行电气和机械连接。可对印刷介质层的顶面执行表面处理，其中通过表面处理来促进扩散粘合的形成。
提供粘合印刷介质层来作为载体衬底上的卷材，并在卷对卷工艺中按顺序完成顶面的表面处理、弹性导电油墨的沉积和扩散粘合的形成。
可将预定图案的半导体器件固定至扩散粘合至印刷介质层的弹性导电油墨。所述半导体器件中的每个具有顶部器件导体
和底部导体。可施加热量和压力中的至少一个，以将半导体器件电性和机械性地连接至扩散粘合至印刷介质的弹性导电油墨。
可将弹性导电油墨图案化为引线和连接焊盘，用于形成印刷电路。预定图案的半导体器件的连接形成了一种电子电路，该电子电路具有电性和机械性连接至连接焊盘和引线的半导体器件，用于在印刷电路的操作期间实现电子在半导体器件之间的流动。
图77示出了卷对卷制造工艺，该工艺用于制造形成为在TPU上粘附至织物上的图案化弹性导电油墨的坚固的暴露电极。在该非限制示例性实施例中，传送带移动TPU通过溶剂喷涂工位，在此处施加溶剂雾以预处理TPU的表面。旋转丝网印刷阶段则接下来用弹性导电油墨或浆料涂覆预处理的TPU表面。例如，旋转丝网可具有印刷电路图案，或可提供导电油墨的广域覆盖。加热辊则对涂覆的TPU施加热量和压力以形成扩散粘合并从涂层和TPU表面除去溶剂。模切工位可利用旋转模具和模具背衬将扩散粘合的TPU切割成所需的形状或贴片。在真空剥离工位，从传送带上移除切割的TPU贴片以作为分离的单元。然后，在真空传送工位处传送这些分离的贴片，以逆转TPU贴片的方向，以便导电表面现在面向真空工位的鼓或滚筒，且TPU的底面现在面朝外。在真空传送鼓和加热辊之间投入织物辊，以便可将TPU贴片层压到织物上，其中导电表面朝外露出。该示例性卷对卷工艺在粘附至织物的TPU贴片上得到了扩散粘合模式的导电油墨。然后，该材料可作为可穿戴电子产品的起始材料。除了织物，还可使用其他合适的材料，比如，塑料、纸、粘合剂或任何其他合适的衬底。
图78示出了卷对卷直接织物印刷工艺，该工艺用于在直接形成于织物上的图案化弹性线填充油墨上形成图案化弹性导电油墨印件。在该非限制示例性实施例中，首先使用第一旋转丝网印刷工位将弹性线填充油墨印刷至织物衬底。在第二旋转丝网印刷工位，在弹性线填充印刷品上印刷弹性导电油墨。可在第一和第二旋转丝网印刷工位之间提供额外的热、溶剂、压力等处理工位。在加热辊工位处，如需要的话，可施加热量和压力，以在弹性线填充材料和弹性导电油墨材料之间形成扩散粘合，和/或将印刷材料粘附至织物。与印刷油墨的织物处理一致，可执行其他的处理操作，比如拾放操作，以例如将电子电路器件、传感器、机械元件、连接器或其他元件添加在印刷油墨和/或织物上。
根据REEPTM工艺的一个非限制示例性实施例，提供了粘合印刷介质层。图79示出了形成坚固的暴露电极的工艺中的一个步骤，其中示出了将TPU印刷介质设置在载体片材上的步骤。对所述印刷介质层的顶面执行表面处理。图80示出了使用溶剂雾来预处理TPU印刷介质的顶面的步骤。图81示出了产生TPU印刷介质的软化顶面的预处理步骤。将弹性导电油墨沉积在所述印刷介质层上。所述弹性导电油墨包括设置在粘合剂中的导电颗粒。图82示出了将弹性导电油墨涂层施加在TPU印刷介质的软化顶面上的步骤。图83示出了将剥离片设置在TPU印刷介质的软化顶面上的未固化弹性油墨涂层顶部上的步骤。在所述印刷介质层的顶面和弹性导电油墨之间形成扩散粘合。可通过表面处理来促进所述扩散粘合的形成。图84示出了在弹性油墨和TPU印刷介质之间形成扩散粘合的步骤，该步骤通过施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层并从顶部表面预处理和弹性导电油墨涂层内驱除至少一部分任何残留溶剂来完成。
图85示出了形成扩散粘合的卷对卷工艺，该工艺通过使用加热辊施加热和压力以固化弹性导电油墨涂层来完成。可提供所述粘合印刷介质层作为载体衬底上的卷材材料。可在卷对卷工艺中按序进行对所述顶面执行所述表面处理、沉积所述弹性导电油墨并形成所述扩散粘合。所述表面处理可包括对所述印刷介质层的所述顶面进行热软化和溶剂软化中的至少一种。可通过热处理和压力操作中的至少一种来形成所述扩散粘合。可在高于95℃的热处理温度下形成扩散粘合。合适的粘合印刷介质层的一个非限制性示例是Bemis3914，这是一种位于马萨诸塞州的Bemis销售的热塑性聚氨酯(TPU)。
可使用喷涂、浸涂、丝网印刷、圆网印刷、轮转凹版印刷、胶版印刷、喷墨和数字印刷中的至少一种来完成表面处理和沉积中的至少一个。可在高于粘合印刷介质层的软化点的热处理温度下形成扩散粘合。可在110℃和165℃之间的热处理温度下并在2.8bar和4.2bar的压力下形成扩散粘合。表面处理可包括软化顶面，并通过在热和压力下将粘合剂和导电颗粒压入软化的顶面来形成扩散粘合。
表面处理可包括将溶剂施加至顶面，以实现在形成扩散粘合的步骤期间对于弹性导电油墨的一部分粘合剂和导电颗粒有效渗透到顶面的厚度中是有效的溶剂时间来软化顶面的厚度。可使用加热辊形成扩散粘合，其中辊表面温度在225℃和325℃之间，辊压至少为1.5bar，印刷介质层通过加热辊的速度在1.0m/minute和1.5m/minute之间。
溶剂可包括有机溶剂，并可进行选择以获得顶面的溶胀相对较大情况下相对较低程度的溶剂化。替代地，可选择溶剂以实现顶面的高度溶剂化。溶剂可包括二氯甲烷(CH2C12)、二甲基甲酰胺(C3H7NO)和甲醇(CH3OH)中的至少一种。如美国专利No.4383867所述(其整体并入本文作为参考)，溶剂混合物实现相对较小程度的溶剂化，其中粘合印刷介质的顶面相对较大的溶胀可包括按体积计的成分百分比：二氯甲烷(CH2Cl2)70％；二甲基甲酰胺(C3H7NO)20％；和甲醇(CH3OH)10％。
粘合印刷介质层可包括聚氨酯，并可包括含有氨基甲酸乙酯C3H7NO2的聚合物链。可在沉积弹性导电油墨的操作之前，通过热处理、溶剂处理中的一种或多种来执行粘合印刷介质的预处理。替代地，在一个非限制示例性实施例中，可提供预处理步骤，其中在粘合印刷介质层的未处理顶面上执行弹性导电油墨的沉积操作。作为另一个替代性地、非限制示例性实施例，可在沉积弹性导电油墨之前执行粘合印刷介质层的预处理操作，软化的粘合印刷介质层和弹性导电油墨的组成部分的混合物可在施加或不施加热和压力之一或两者的情况下形成扩散粘合。
然而，在卷对卷制造工艺的优选实施例中，已通过实验证明，施加热量和压力有效于形成所需的扩散粘合(利用和不利用预处理步骤)。另一方面，已通过实验证明，例如，在通常的固化工艺之后，遵循制造商关于固化DuPont PE971弹性导电油墨的建议不会导致在本文所述的本发明的处理步骤之后获得的坚固的暴露电极。在Bemis 3914 TPU上印刷的DuPont PE971弹性导电油墨的常规固化实验对比中，在热隧道中将印刷的TPU样品于约130℃的温度下固化约5分钟。按照本文所述的本发明REEPTM方法制备其他样品。随后在TPU上对该常规固化的弹性导电油墨进行的测试表明，与使用本发明的REEPTM工艺处理的相同油墨和TPU材料相比，使用胶带剥离测试去除了更大程度的油墨材料。
图86示出了通过对涂覆在预处理的TPU印刷介质的软化顶面上的未固化的弹性导电油墨施加热和压力而形成的扩散粘合。图87示出了具有较高导电油墨表面的坚固的暴露电极，该表面通过扩散粘合而粘合至粘附到弹力织物上的TPU印刷介质。扩散粘合产生了可保持暴露的坚固导电表面，比如用于对皮肤检测和/或施加电信号的导电表面。
扩散粘合还制备了涂覆TPU的导电材料的表面，以容纳封装或裸芯半导体器件，并在半导体器件的电极与嵌入并与导电材料/TPU扩散结合整体形成的导电颗粒之间实现了直接的面对面电接触。这些导电颗粒之间具有合适的浓度和电连通性，使得电子可流过包括在扩散粘合中的导电成分和半导体器件的电极。
类似于例如如图66至73所示的卷对卷制造工艺的描述，电子器件如传感器、有源或无源电子电路元件、封装或裸片电子器件、触摸传感器、化学传感器、热传感器、压力传感器、心跳监测器、血氧传感器或其他传感器、换能器或本文所述或其他可用的电路元件可嵌入在封装粘合层中并与弹性导电油墨电连通。该封装粘合层设在扩散粘合的弹性导电油墨上。预定图案的半导体器件固定至所述封装粘合层。作为垂直电极布置的一个示例，所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部器件导体。作为水平电极布置的一个示例，所述半导体器件具有位于所述器件顶部或底部的导体。
可提供顶部衬底，所述顶部衬底上具有设置其上的导电图案，以形成层压封装，所述层压封装包括熔融粘合至所述粘合印刷介质层的所述弹性导电油墨、所述封装粘合层和所述顶部衬底。作为连接垂直电极布置半导体器件的一个示例，可通过卷动层压器或压力层压器来驱动所述层压封装，从而所述封装粘合层将所述顶部衬底绝缘并粘合至所述粘合印刷介质层上，以便所述半导体器件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的一个可与所述顶部衬底的所述导电部分电连通，并且每个所述半导体元件的所述顶部器件导体和底部器件导体中的另一个可与所述弹性导电油墨电连通。类似的卷对卷裸芯层压工艺的示例如下专利所述，例如，美国专利US7052924、US7217956、US7259030、US7427782、US7677943、US7723733、US7858994、US7863760、US7952107、US8129730以及2016年6月17日的美国专利申请15/186,401(其要求2015年6月18日的临时专利申请62/181,710的优先权)，所有这些专利均整体并入本文作为参考。
图88示出了向内朝向用户皮肤并粘附至弹力织物上的坚固的暴露电极的配置，其中嵌入式LED粘附至弹力织物并向外朝向用户皮肤。
图89示出了固定至印刷电引线上的坚固的汗液化学检测器的配置，该电引线由扩散粘合至TPU印刷介质并粘附至弹力织物的弹性导电油墨形成。坚固的汗液化学检测器的示例可在美国专利No.US8841239B2中找到，该专利已通过引用整体并入本文。
如本文更详细所述，发现REEPTM加工的材料能够形成非常低温(与传统焊料流PCB所需的高温相比)的印刷电路板(PCB)。重要的是，根据本文关于REEPTM工艺所述的示例性实施例制备的材料已被证明能够电连接表面安装电子器件而不需要额外的导电胶或焊料，这些电子器件包括诸如发光二极管、电容器、电阻器和晶体管的电子器件。
图90是截面图，其中示出了电连接和机械连接至而未用导电胶或焊料连接至REEPTM处理的导电引线的表面安装电子器件，该导电引线设置在热塑性绝缘粘合剂和/或PCB衬底上。PCB衬底可由纸、塑料、织物、木材、金属、热传导散热材料或任何其他合适的材料制成，这些材料在传统印刷电路板母板上成为子板(反之亦然)。PCB衬底也可以是可热成形的，比如可使用真空成型而成为三维物体。
图91示出了REEPTM处理的导电引线，该导电引线具有嵌入式导电线，用于提供较低电阻的电通路。可在形成扩散粘合的处理步骤之前或之后将嵌入式导电线加入材料中包括TPU的组成部分和导电油墨的扩散区域中。例如，可在涂覆弹性导电油墨的步骤之前将导电线钉在TPU的软化顶面上的适当位置。
替代地，可在形成扩散粘合的处理步骤之前将导电线放置在未固化的弹性导电油墨上的适当位置。作为另一个替代方案，可将导电线放置在导电油墨的扩散粘合的表面上，然后施加热量和/或压力以将导电线嵌入材料中包括TPU构成部分和导电油墨的扩散区域中。
图92示出了由全添加工艺制成的低温印刷电路。在低温PCB衬底上设置REEPTM处理材料的导电图案。该导电图案产生导电通路(引线线路)，该导电通路使电子能够流过机械地和电气地连接至导电图案的离散电子电路元件(Rl-电阻器、C-电容器、LED、T-晶体管)。作为一个示例，可通过将弹性导电油墨的图案印刷在TPU衬底上来形成导电图案。替代地，可使用例如激光或乙烯基切割机来将预制REEPTM处理材料切割进导电图案中，然后将其粘附至基底PCB衬底。在任何情况下，此处公开的REEPTM将TPU上的印刷弹性导电油墨转换为能够电性地连接并机械地贴合表面安装电子器件的材料。例如，可有利地使用固有电阻(例如，R2)来提供与电子电路器件(比如LED)相关的当前限制电阻，或可包括附加的SMT电阻器，其中在示例的情况下电容器和LED之间具有适当的电连接。
如图92所示，可将表面安装电子器件放置在预置导电图案上，以形成图93示意性所示的电子电路。图93是电子电路的示意图，该电子电路包括电阻器/电容器定时电路，用于控制晶体管以使LED闪烁。当然，电子电路可或多或少复杂化，且许多表面安装电子器件可用在本发明的REEPTM低温PCB结构中。图94是尺寸为约3mm×约2.5mm的表面安装晶体管的一个示例，尽管印刷电路尺寸不以任何方式限于本文所示的示例，但是该附图仍提供了印刷电路规模的指示。
将离散的SMT电子器件放置在REEPTM处理材料的导电图案上。可通过施加热量来使导电图案变粘，以利用传统的拾放机(其中REEPTMPCB可能需要或可能不需要首先安装在载体上，这取决于使用何种PCB衬底)来促进快速放置SMT器件。
一旦已将SMT电子器件填充，就施加热量和压力以在电子器件和导电图案之间形成电连接。可使用辊层压机来施加该热量和压力，从而使REEPTM工艺能够适用于卷对卷制造工艺。在该情况下，可在单条、有效、连续的制造流水线上执行本文所述的所有或一些各种处理步骤。替代地，可使用压板层压机来施加热量和压力。一旦暴露在热量和压力下，离散的SMT电子器件就牢固地固定至导电图案并与弹性导电油墨电连通，以形成扩散粘合的油墨和TPU的组成部分。
图95示出了使用REEPTM工艺并层压至织物PCB衬底而制成的正弦波形印刷导电电路线的一个示例，该织物PCB衬底适于制作可穿戴电子器件。导电电路线可包括嵌入式导电线或其他导电/连接增强元件。可在处理弹性导电油墨扩散结合至TPU粘合剂上的过程中并入嵌入式导电线并将其嵌入中正弦波形印刷的导电电路线中，或可在后续工艺中进行添加。
图95示出了使用REEPTM工艺并层压至织物PCB衬底而制成的正弦波形印刷导电电路线的一个示例，该织物PCB衬底适于制作可穿戴电子器件。图96示出了使用REEPTM处理的材料形成的正弦印刷电路线。图97示出了使用REEPTM处理的材料在纸衬底上构建的用于连接表面安装LED的低温印刷电路板，其中LED包括增强附加TPU贴片的连接，该贴片包括光漫射颗粒，其中示出了LED已与电池进行
电连通而无需使用额外的导电胶或焊料。低温PCB工艺包括通过简单的而无需额外的导电胶、焊料或任何其他材料或工艺的热量和压力层压步骤来进行电气和机械连接的步骤。
图98示出了使用与图32中所示的REEPTM处理的材料中使用的相同的TPU和导电油墨来将表面安装LED连接至导电线的实验尝试。然而，如图所示，尚未将LED与具有油墨固化过程的电池进行电连通，该过程与油墨制造商推荐的用于固化印刷在TPU上的导电油墨的传统工艺一致。
图97示出了使用REEPTM处理的材料在纸衬底上构建的用于连接表面安装LED的低温印刷电路板，其中LED包括增强附加TPU贴片的连接，该贴片包括光漫射颗粒，其中示出了LED已与电池进行电连通而无需使用额外的导电胶或焊料。图98示出了使用与REEPTM处理的材料中使用的相同的TPU和导电油墨来将表面安装LED连接至导电线的实验尝试。
图99示出了具有蓝色LED和绿色LED的低温印刷电路板，该电路板通过简单的一步热压层压工艺直接电连接到由REEPTM处理的材料形成的导电引线上，该材料具有扩散粘合至粘合印刷介质上的弹性导电油墨。图100示出了图99中所示的蓝色和绿色LED，这些LED具有在热和压力层压工艺中施加的光漫射材料片，该热和压力层压工艺也更安全地将表面安装电子器件固定至REEPTM处理的材料。图101示出了由粘合至相同TPU的银涂层玻璃球制成的实验光漫射贴片和与REEPTM处理的材料中使用的类似处理步骤。
图102示出了具有多个喷涂通道的卷对卷工艺，用于在粘合剂上形成完整的扩散粘合的弹性导电油墨卷。提供了具有顶面的粘合衬底，比如，TPU。将该粘合剂提供作为卷材，通过卷对卷工艺中的各个处理工位来传送该卷材。使用溶剂来喷涂该粘合剂的顶面，以在准备接纳导电颗粒时软化该顶面。例如，从顶面上的导电油墨喷涂工位上施加一层导电颗粒。在第二导电油墨喷涂工位施加另一层导电颗粒之前，可提供闪蒸干燥工位以使导电油墨喷雾半固化。可根据需要提供多个工位以建立所需厚度的导电颗粒。可在导电油墨喷射工位之间提供闪蒸干燥工位和/或加热辊，以将导电颗粒半固化、固化和/或嵌入粘合剂顶面。将导电颗粒嵌入粘合衬底的软化顶面中，以形成导电表面。在形成导电层之后，可在导电表面上形成导电颗粒的第二或多个附加层，并将其嵌入导电表面中。通过该过程，通过连续的构建、固化和嵌入过程，可为导电表面提供所需的导电性，其中导电颗粒牢固地嵌入粘合剂的基质中。
图103示出用于在粘合衬底中形成具有颗粒的粘合剂的步骤的流程图。提供具有顶面的粘合剂(步骤一)。图104示出了载体片材上的TPU衬底的截面图。可在准备接纳导电颗粒中软化粘合剂的顶面(步骤二)。
通常，导电油墨包括与导电颗粒混合的粘合材料。在印刷之前和印刷过程中，溶剂使粘合剂材料保持未硬化状态。在固化过程中，除去溶剂并使粘合剂硬化以将导电颗粒固定至衬底。这种传统的导电油墨的缺点是粘合剂通常是电绝缘材料，这限制了由导电颗粒和粘合剂形成的导电结构的导电性。
根据示例性实施例，代替用于承载导电颗粒的粘合剂和溶剂系统，可省略粘合剂。例如，图105是在TPU衬底的上面设置有分散的导电性微粒的载液的截面图。载体流体可以是使TPU衬底的顶面软化的溶剂，以使其更容易嵌入导电颗粒(没有粘合剂)以通过在TPU衬底中形成导电颗粒的扩散粘合来产生导电表面。
在顶面上形成一层导电颗粒(步骤三)。图106是在TPU衬底顶面上形成的软化TPU区的截面图。将导电颗粒嵌入软化的顶面以形成扩散粘合(步骤四)。图107是示出嵌入TPU衬底中的导电颗粒的截面图，其中扩散区形成在TPU衬底的更导电的顶面和主体之间。
图108示出了可穿戴电子数字制造工艺的静电数字印刷工位。图109是示出导电颗粒从涂布滚筒到感光鼓到静电数字印刷工位的衬底的转移的特写图。图110示出了卷对卷可穿戴电子数字制造工艺。
如图107和108所示，微处理器控制可穿戴电子数字制造系统并接收数字制造信号，该数字制造信号包括在衬底上形成导电表面所需的导电图案图像图形和其他细节。例如，导电图案由导电颗粒形成，该导电颗粒设置在衬底上(比如粘合剂、织物、TPU等)，然后熔合至衬底。然后可将具有熔融导电图案的衬底施加至织物、印刷电路板衬底或其他合适的材料上。
微处理器激活电晕丝。这是一种高压电线，可提供静电荷，为感光鼓充电。感光鼓在其表面上均匀地获得正电荷。微处理器控制激光器将图像从数字制造信号绘制到感光鼓上。如在传统的激光打印机中那样，激光束可从移动的透镜上反射，该移动的透镜则在感光鼓上扫描该激光束。在激光束撞击感光鼓的情况下，感光鼓上的入射光束位置处的正电荷产生负电荷区域。
静电图像在旋转的感光鼓上积聚。例如，在有区域不是导电图案的一部分的情况下，正电荷设置在
感光鼓上。另一方面，在存在导电图案的情况下，负电荷设置在感光鼓上。
接触感光鼓的涂布鼓用微小的粉末状导电颗粒(如传统激光打印机中的调色剂)涂覆它。导电颗粒可以是例如银、氯化银、铝、铜、合金、有机导体或其他微米级或纳米级导电颗粒。将导电颗粒赋予正电荷，并将其静电吸引至具有负电荷的感光鼓的部分。随着感光鼓旋转，数字制造信号中的图像中的导电图案在鼓上累积。
衬底向感光鼓送出。随着衬底移动，通过另一电晕线或其他静电诱导机构(未示出)来向衬底提供强正电荷。
当衬底移动靠近感光鼓时，衬底上的正电荷将带有负电荷的导电颗粒吸引远离感光鼓。然后，从感光鼓将导电颗粒的导电图案转移至衬底上。
如图110所示，具有设置在其表面上的导电颗粒的衬底穿过两个热辊。来自辊的热量和压力将导电颗粒状颗粒永久地嵌入衬底并形成扩散衬底，其中存在较高浓度的重叠导电颗粒混入并粘附在衬底表面上，且导电颗粒/衬底混合物中衬底材料的浓度朝向衬底底部逐渐增加。
图111是可数字印刷暴露的电极图案。该图案是印刷电子图像的一个示例，例如将该印刷电子图像施加至弹力织物以产生可穿戴电子图案。在该情况下，可穿戴电子装置作为前臂套袖是一次性的，其中电极设置成从用户前臂的肌肉获得EMG信号，以检测用于生物识别“手势控制”系统的肌肉收缩。该图案具有八组三个可单独寻址电极。每组包括中心参考电极及顶部和底部检测电极。电极用于检测来自前臂肌肉的EMG信号。当在本文所述任何示例性工艺中施加至弹力织物时，柔软的可穿戴电子结构使人机触觉
界面具有检测、分析和向人体施加电信号的能力。该图案还具有添加汗液化学检测的能力。例如，可包括汗液化学传感器，用于健身和健康相关的用途(例如，连续糖尿病监测葡萄糖和酮，而不需要任何抽血)。该图案具有带有卡扣连接器的终端，以从印刷油墨过渡至电子产品。
提供印刷介质层。将一层导电颗粒沉积在所述印刷介质层的顶层上。将所述导电颗粒嵌入所述印刷介质的顶面中，以在所述印刷介质层的顶面上形成导电表面。对所述印刷介质层的顶面执行表面处理。通过表面处理来促进所述嵌入操作。可提供包括所述印刷介质层的材料来作为载体衬底上的卷材材料。可在卷对卷工艺中按顺序进行对所述顶面执行所述表面处理、沉积所述弹性导电颗粒以及嵌入操作。
所述表面处理可包括对所述印刷介质层的所述顶面进行热软化和溶剂软化中的至少一种。可通过热处理和压力操作中的至少一种来执行嵌入操作。
所述导电颗粒可以是静电吸引的。通过将带静电吸引的导电颗粒吸引至带静电的表面并将静电吸引的导电颗粒从带静电的表面转移至印刷介质层的顶面来执行所述沉积操作。
可用正电荷和负电荷选择性地图案化带静电的表面，以选择性地以预定图案吸引具有静电吸引力的导电颗粒。可将静电吸引的导电颗粒的预定图案以转印图案方式转印至印刷介质的顶面上。可将静电吸引的导电颗粒的转移图案嵌入印刷介质的顶面中，以形成具有转移图案的导电表面。
可根据通过网络接收的接收数字制造信号来选择性地图案化带静电的表面。转印的图案取决于接收的数字制造信号。图112示出了用于将高密度导电颗粒构建成数字印刷的电子导电图案的多通道卷对卷数字制造线。图48是示出TPU基板上图案化沉积的第一导电性微粒层的截面图。
可将电子器件嵌入导电表面中并与导电表面电连通。图113是示出TPU基板上嵌入式第一导电性微粒层的截面图。图114是示出在TPU衬底上嵌入式第一层和图案化的沉积的第二导电颗粒层的截面图。图115是示出在TPU衬底上嵌入式第一层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图。图116是示出嵌入式第一层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图，其中在TPU衬底上具有图案化的绝缘粘合外涂层。图117是示出嵌入式第一导电颗粒层和嵌入式第二导电颗粒层的截面图，其中图案化的绝缘粘合外涂层具有粘附至绝缘粘合剂上并电连接至TPU基板上的嵌入式第一和第二导电颗粒层的SMT半导体器件。图118是示出粘附在绝缘粘合剂上并进一步用保护性绝缘外涂层固定和保护的SMT半导体器件的截面图。图119是示出SMT半导体器件的截面图，该半导体器件已与图案化的嵌入式导电壳体面对面电连通并在TPU衬底上通过应用热和压力而固定到位，并且进一步地使用保护性绝缘外涂层来进行固定和保护。图120是示出与光学外涂层粘附在绝缘粘合剂上
并进一步用保护性绝缘防水涂层固定和保护的SMT LED的截面。
预定图案的半导体器件可固定至所述导电表面。所述半导体器件中的每个可具有顶部器件导体和底部器件导体。可施加热量和压力中的至少一个，以将半导体器件电性和机械性地连接至印刷介质上的导电表面。可将导电颗粒图案化为引线和连接焊盘，用于形成印刷电路。预定图案的半导体器件的连接形成了一种电子电路，该电子电路具有电性和机械性连接至连接焊盘和引线的半导体器件，用于在印刷电路的操作期间实现电子在半导体器件之间的流动。
可选择性地以预定的图案来图案化导电表面。可将预定图案的导电表面作为转印的图案来转印在衬底上。然后，可将转印图案的导电颗粒嵌入衬底中。可根据通过网络接收的接收数字制造信号来选择性地以预定的图案将导电表面图案化。转印的图案取决于接收的数字制造信号，以便例如可以在不同日期和/或时间来数字测量用户，以作为被设计成以高精度来适合对用户进行数字测量的可穿戴电子产品的制造步骤。数字测量可包括用户的几何构型，以及用户皮肤下面的下面的肌肉、骨骼、神经、器官和其他生物结构。除了或代替例如用户身体几何构型的激光测量，可使用EMG、X射线、MRI、PET和其他生物扫描技术。
图121是示出连接至顶部贴片的导电透明表面或连接至应用于具有导电表面的TPU的透明衬底片的裸芯电子元件(比如LED)的截面图。图122是示出连接至顶部贴片的印刷油墨导电半透明表面或连接至应用于具有导电表面的TPU的透明衬底片的裸芯电子元件(比如LED)的截面图。图123是示出连接至印刷油墨导电半透明表面或连接至印刷在具有导电表面的TPU上的印刷油墨高导电引线的裸芯电子元件(比如LED)的截面图。图124是示出底部剥离片上的热熔粘合剂的截面图。图125是示出部分嵌入热熔粘合剂的软化顶面中的裸芯LED的截面图。图126是示出在底部剥离片上形成具有热熔粘合剂的层压包装的顶部剥离片的截面图；
图127是示出通过热熔粘合剂驱动的裸芯LED的截面图。图128是示出从热熔粘合剂移除顶部和底部剥离片的截面图，其中嵌入式裸芯LED具有暴露的顶部和底部电极。图129是用于形成具有嵌入式裸芯LED的粘合片的工艺的流程图，其中每个LED具有其暴露的顶部和底部电极。
可通过激光切割、模切和CNC刀切割中的至少一种来以预定的图案将导电表面进行选择性地图案化。本发明的卷对卷工艺能够高度回收。例如，可从载体片获得未转印至织物的导电表面的废料部分。可对废料部分上进行再循环操作，其中再循环操作包括例如加热和/或溶剂处理中的至少一种。导电颗粒可具有用于产生所需电特性的成分、浓度、几何形状和/或取向，以便例如可通过印刷具有预定颗粒浓度、组成等的颗粒层来设定电阻值。可使用不同的印刷阶段，或类似于彩色激光打印机，使用不同的导电微粒盒，来保持不同类型的微粒，该微粒的组成使得能够根据所需的印刷电路结构建立所需的电阻器、电容器、半导体特性。
根据一个非限制性实施例，提供了具有顶面的粘合衬底，在所述导电表面上形成一层导电颗粒。可在准备接纳所述导电颗粒中软化所述顶面。将导电颗粒嵌入粘合衬底的软化顶面中，以形成导电表面。
可在所述导电表面上形成第二层导电颗粒。然后，可将所述第二层
导电颗粒嵌入所述导电表面中。替代地，或另外，可用导电、半导电、p-材料、n-材料、粘合剂、热传输、相变和其他性质来构建多层颗粒。可在后续通过加热辊和压力辊在构建层操作之间进行嵌入操作，或可构建多个层，然后进行使其进行聚结/嵌入热量和压力操作。
图130是示出载体片材上的具有导电表面的TPU衬底的截面图。图131是示出具有粘附至导电表面的嵌入式裸芯LED的热熔粘合剂的截面图。图132是示出印刷在热熔顶面上的导电引线的截面图。图133是示出将顶部电极连接至导电引线的半透明印刷导体的截面图。
图134是用于通过将半透明导电油墨和导电引线印刷在具有嵌入式裸芯LED的热熔粘合片上来形成电子电路的工艺的流程图。图135是示出载体片材上的具有导电表面的TPU衬底的截面图。图136是示出粘附至TPU以将导电表面嵌入热熔粘合剂的底面的粘合热熔的截面图。图137是示出部分嵌入热熔粘合剂的软化顶面中的裸芯LED的截面图。图138是示出通过热熔粘合剂驱动的裸芯LED的截面图，其中底部电极与导电表面连接。图139是示出导电引线和半透明印刷导体的截面图，该导电引线和半透明印刷导体将LED的顶部电极连接至印刷在热熔顶面上的导电引线。
图140是用于通过将半透明导电油墨和导电引线印刷在具有嵌入式裸芯LED的热熔粘合片上来形成电子电路的工艺的流程图。根据一个非限制性实施例，将一层导电颗粒形成在静电表面上。将所述一层导电颗粒从所述带静电的表面转移至衬底的顶面。将导电颗粒嵌入衬底的顶面中，以形成导电表面。
在嵌入所述第一层导电颗粒之后，可在带电的静电表面上形成所述第二层导电颗粒，或形成厚厚的导电颗粒或其混合物。将所述第二层导电颗粒从所述带静电的表面转移至衬底的顶面至所述导电表面上。将所述导电颗粒嵌入所述导电表面中。导电颗粒可具有组成、浓度、几何构型和/或取向，以产生所需的电特性。可将一个或多个电子器件的电极嵌入导电表面中，以将所述电子器件的电极电连接至所述导电表面。
本文的实施例可用软件(由一个或多个处理器执行)、硬件(例如，专用集成电路)或软件
和硬件的组合来实现。在一个示例性实施例中，在各种传统的计算机可读介质中的任何一个上维护所述软件(例如，应用程序逻辑、指令集)。在本文件的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、通信、传播或传输指令以供指令执行系统、装置或器件(比如，计算机)使用或与其结合使用的任何介质或装置。计算机可读介质可包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是能够包含、存储和/或传输指令以供指令执行系统、装置或器件(比如，电脑)使用或与其结合使用的任何介质或装置。
如果需要，本文讨论的不同功能可以不同顺序执行和/或彼此同时执行。此外，如果需要，上述功能中的一个或多个可以是可选的或可进行组合。
尽管在独立权利要求中阐述了本发明的各个方面，但本发明的其他方面包括来自所描述的实施例和/或从属权利要求的部件的其他组合以及独立权利要求的部件，而不仅仅是权利要求中阐述的组合。
本文应注意，虽然以上描述了本发明的示例性实施例，但是这些描述不应被视为具有限制意义。而是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行若干变化和修改。

Claims (32)

1.一种装置，其特征在于，所述装置包括：
壳体；
多个可单独寻址电极，所述多个可单独寻址电极由所述壳体支撑，所述多个可单独寻址电极用于进行至少一个以下操作：将刺激电信号施加至用户皮肤和从所述用户皮肤检测生物测量电信号；
信号检测器和信号发生器中的至少一个，所述信号检测器用于检测所述生物测量电信号，所述信号发生器用于生成所述刺激电信号；
以及电极多路复用电路，所述电极多路复用电路用于通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及微处理器，所述微处理器用于控制所述信号检测器、所述信号发生器、所述电极多路复用电路中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号按顺序从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号同时从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号同时从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号按顺序从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号同时从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括信号多路复用电路，所述信号多路复用电路由所述微处理器控制，用于通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤并通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括存储器和通讯模块，所述存储器由所述微处理器控制并用于存储取决于所述生物测量电信号的数据，
所述通讯模块用于发送所述存储的数据以供远程网络设备进行分析。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体包括弹性织物材料。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可单独寻址电极是通过印刷弹性导电油墨形成的干电极。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个可单独寻址电极中的相同可单独寻址电极均从所述皮肤检测所述生物测量电信号并将所述刺激电信号施加至所述皮肤。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以寻址所述多个电极，用于以有效于所述信号检测器检测所述生物测量信号的采样速率对所述生物测量电信号进行采样来作为源自皮下运动单元的肌电信号，所述肌电信号指示来自所述用户的两个或多个肌肉的肌肉收缩。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以寻址所述多个电极，用于以有效于引起所述用户的肌肉的不自主收缩的脉冲速率施加所述刺激电信号来作为施加脉冲。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号按顺序和同时从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括由所述壳体支撑的惯性测量单元、传感器、检测器和传感器中的至少一个。
16.一种方法，其特征在于，所述方法包括：
控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，并通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及
进行至少一个以下操作：
控制生成所述刺激电信号的信号发生器；以及
控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，电极多路复用电路通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号按顺序从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号同时从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号同时从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号按顺序从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号同时从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制信号多路复用电路，用于通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤并通过所述电极多路复用电路来将所述电信号从所述用户皮肤路由至所述信号检测器。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制存储器，用于存储取决于所述生物测量电信号的数据，以及控制通讯模块，用于发送所述存储的数据以供远程网络设备进行分析。
24.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述壳体包括弹性织物材料。
25.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述可单独寻址电极是通过印刷弹性导电油墨形成的干电极。
26.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述多个可单独寻址电极中的相同可单独寻址电极均从所述皮肤检测所述生物测量电信号并将所述刺激电信号施加至所述皮肤。
27.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路寻址所述多个电极，用于以有效于所述信号检测器检测所述生物测量信号的采样速率对所述生物测量电信号进行采样来
作为源自皮下运动单元的肌电信号，所述肌电信号指示来自所述用户的两个或多个肌肉的肌肉收缩。
28.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电极多路复用电路寻址所述多个电极，用于以有效于引起所述用户的肌肉的不自主收缩的脉冲速率施加所述刺激电信号来作为施加脉冲。
29.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述微处理器控制所述电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址所述多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述生物测量电信号按顺序和同时从所述用户皮肤路由至所述信号检测器，和通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将所述刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤。
30.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述装置还包括由所述壳体支撑的惯性测量单元、传感器、检测器和传感器中的至少一个。
31.一种装置，其特征在于，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
至少一个非暂时性存储器，所述至少一个非暂时性存储器包括计算机程序代码，所述
至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为
与所述至少一个处理器一起使所述装置至少执行以下操作：
控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，并通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及
进行至少一个以下操作：
控制生成所述刺激电信号的信号发生器；以及
控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
32.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质具有包含其上的计算机可读代码，所述计算机可读代码可由装置执行并响应于所述计算机可读代码的执行而使所述装置执行以下操作：
控制电极多路复用电路，以通过至少一个以下操作来寻址多个可单独寻址电极：通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将生物测量电信号从用户皮肤路由至所述信号检测器，并通过一个以上所述多个可单独寻址电极来将刺激电信号从所述信号发生器路由至所述用户皮肤；以及
进行至少一个以下操作：
控制生成所述刺激电信号的信号发生器；以及
控制检测所述生物测量电信号的信号检测器。
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