CN117501081A - 用于在二维和三维曲面上机电感测的基于柔性织物的晶体管 - Google Patents
用于在二维和三维曲面上机电感测的基于柔性织物的晶体管 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于织物的设备的系统，该设备被设计为具有三态行为的晶体管，可以测量二维和三维表面上的任何几何形状。这些设备由导电材料层和允许信号选择性穿过层间的柔性片材构成。通过控制顶线和底线的张力，以及在感测层周围穿插导电、半导电、绝缘和半多孔材料，可以实现多层导电信号。这些层可以被进一步修改，以包括允许允许二维和三维弯曲、拉伸、扭曲和弯曲的折叠和切割。大片材设备可以组织成网格状矩阵，其中信号线以多路复用方式连接，以最小化线的数量，从而简化结构以及与中央处理单元的设备通信。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月13日提交的美国专利申请序列号63/174,046的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
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技术领域
本发明的实施方式属于电子和仪器化的纺织品领域，其使用导电和非导电线的系统布置以及用于多路复用任意数量设备的算法来监测各种织物上的电气、机械、化学和磁扰动的区域。
背景技术
力和压力敏感(FPS)材料普遍用于构建帮助设备和机器与外部刺激交互的传感器。FPS通常嵌入薄的或平坦的表面中。FPS材料通过将物理力(例如压力、弯曲和拉伸)转换为电输出(例如电流和/或电压)来工作，该电输出可以由接收设备(例如模数转换器(ADC)或中央处理单元(CPU))记录。其他类型的FPS转换现象包括将物理力转换为其他类型的能量，例如热能、共振能、光能和电离能。
结合了FPS材料及其换能特性知识的商业设备主要使用它们来构建应变计。应变计利用物理变形来改变FPS材料的基本机电特性，从而产生相应的电输出变化。许多传统应变计都采用特定的FPS材料，其被称为力敏电阻器(FSR)。FSR可以是压阻材料和/或压电材料，它们会发生与所施加的力相匹配的物理变形，以改变其电阻率(或相反，其电导率)，从而改变电流和电压输出。物理变形与FSR材料的高度、宽度和长度的变化成比例，其通常遵循泊松比。传统应变计类型的示例可包括线性应变计、膜应变计、玫瑰花形应变计、双线性应变计、四分之一桥接应变计、半桥接应变计、全桥接应变计(也称为负荷传感器或惠斯通电桥)、剪切应变计、柱应变计、位移和梁载荷。
已知应变计用于土木、机械、工业和机器人领域的应用中。在土木、机械、工业和机器人领域，应变计主要用于测试和质量控制，其在现实环境中使用或滥用时为研究人员提供有关材料完整性和稳健性的信息。此外，应变计还可用作反馈机构，告知机器它们已行进、移动或装载材料的距离。示例为机器人关节上的应变计，其向CPU发送关于肢体已经如何移动的反馈信号，并且如果需要，如果信号高于或低于所需阈值，则重新定位。
然而，众所周知，将传感器和机电部件放置在柔性基材(例如纺织品)上是极其受限的。难以将传感器和机电部件集成到柔性基材上的原因包括：1)纺织品的柔性和弯曲特性不符合传统机电传感器和/或设备的平坦和刚性结构；2)机电设备之间的电气连接的布线需要平面或非柔性表面；3)电气连接通常需要通过刚性接口(例如集成电路(IC)组件或传输设备(例如WiFi、蓝牙))整合到中央处理单元(CPU)；和4)设备、连接和IC的整体组件不能在不损坏组件、引发噪声或以其他方式有害地改变组件之间的信号的情况下承受X、Y或Z平面上的拉伸、弯曲和其他机械变形。
第1-4项的核心挑战与当今电子设备缺乏灵活性有关。旨在解决这一问题的研究主要集中在使用柔性印刷电路板(PCB)作为一种可能的解决方案，该解决方案允许将设备(例如集成电路)放置在具有柔性铜迹线的柔性基材上。柔性PCB通常包括导电迹线的金属层(通常是铜)，其粘合到通常由聚酰亚胺材料制成的介电层。金属层的厚度可以制成薄(<0.0001”)或厚(>0.010”)，通常通过增加介电层的厚度来实现，介电层的厚度可以在0.0005”到0.010”之间变化。然而，众所周知，柔性PCB的生产比刚性PCB更昂贵，刚性PCB由玻璃纤维增强环氧树脂(也称为FR4)制成。此外，柔性PCB仍然依赖于将固体部件(例如电阻器、电容器、电感器、插孔、IC等)放置在柔性PCB上。因此，虽然PCB可以是柔性的，但是将刚性结构附接到柔性PCB上会妨碍(例如，减少)柔性和弯曲，尤其是在柔性PCB上此类刚性部件更密集地定位的位置处。因此，需要极高程度的工程洞察力来将刚性部件放置、合并和组装到柔性PCB上以获得所需的灵活性，这导致与使用此类柔性PCB相关的成本进一步增加，并且将此类柔性PCB的使用限制到非常特定的应用。
另一个研究领域集中在用于将电气设备连接在一起的导电油墨的使用上。导电油墨通常由浸入有机至无机液体中的溶解金属的乳液制成。导电油墨通过化学或热力学的方式压在柔性基材(通常是塑料或织物的薄片材)上。导电油墨充当柔性基材上的涂层，导电油墨根据规定的图案沉积，其限定(例如，在其端点处)电子设备的导电连接。一旦油墨沉积，电子部件就会被附着在指定的位置上。柔性基材相对于柔性PCB的一项改进是：柔性基材可以由除聚酰亚胺或环氧树脂材料之外的多种材料形成。然而，导电油墨只能与材料的顶部表面相互作用；因此，柔性基材缺乏与刚性或柔性的PCB相关的许多功能优势，在刚性或柔性的PCB中，电气连接可以在多层中制造并通过通孔互连，以允许更复杂的电路设计和连接。与柔性PCB一样，导电油墨也受到类似的限制，因为导电油墨形成的电气连接仍然受到放置在顶部的刚性电气部件的限制。因此，正如柔性PCB一样，将刚性结构附着到其上沉积有导电油墨的柔性基材上必然会阻碍(例如，降低)柔性基材的柔性和弯曲。此外，众所周知，导电油墨会随着时间的推移而磨损(例如，腐蚀或以其他方式降解)。当应用于织物上时，导电油墨表现出与油漆或热压乙烯基或模具相似的特性，使得沉积到导电图案中的导电油墨会随着时间的推移和重复使用而剥落、破裂和/或剥离。因此，通过使用这种导电油墨提供的电连接也会由于时间的流逝和/或使用而褪色、撕裂或以其他方式失效。因此，与无论是刚性还是柔性的PCB相比，导电油墨的使用寿命都要大大缩短。
发明内容
现在将在下文中更全面地描述当前公开的主题，其中描述了当前公开的主题的一些(但不是全部)实施方式。实际上，当前公开的主题可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使本公开满足适用的法律要求。
在一个或多个实施方式中，本文描述的是系统、方法和设备，其描述了在2D和3D机电表面中基于纺织品的力传感器的各个方面。
根据示例实施方式，本文公开了一种设备(例如，感测设备)，该设备包括：无源元件，其由多个单独层形成，该多个单独层顺序地堆叠在彼此的顶部上且包括：多个绝缘层，每个绝缘层包括绝缘材料；至少一个感测层，每个感测层包含导电材料或半导电材料；多个导电层，每个导电层包括导电材料；以及至少一个半多孔层，每个半多孔层包括半多孔材料；其中所有多个导电层通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个而彼此分开；可选地，其中多个导电层中的至少一些或全部通过至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；并且其中所述无源元件包括电阻、电容和电感特性中的一种或多种；该设备还包括：设置在无源元件的顶部表面上方的第一绝缘层；设置在无源元件的底部表面上的第二绝缘层；和一个或多个导电线，每个导电线机电地附接至无源元件的多个导电层之一，并且还暴露在第一绝缘层或第二绝缘层上和/或嵌入在第一绝缘层或第二绝缘层内。
在该设备的一些实施方式中，无源元件的多个单独层被切割和/或折叠以堆叠在彼此的顶部之上，并且通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一种或多种固定在一起。
在一些实施方式中，该设备被配置为切割和/或折叠以符合不规则表面几何形状，可选地，其中不规则表面几何形状包括位于衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一种或多种上。
在该设备的一些实施方式中，多个绝缘层和多个导电层与至少一个感测层位于同一侧。
在该设备的一些实施方式中，多个导电层中的第一导电层和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制无源元件的电阻、电容和/或电感特性。
在该设备的一些实施方式中，对于至少一个感测层和/或多个导电层中的至少一些导电层，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、相互缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，从而控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，第一导电层和第二导电层彼此定位于感测层的相对侧；所述至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；第一半多孔层设置在第一导电层与感测层之间；第二半多孔层设置在第二导电层与感测层之间；选择第一半多孔层和第二半多孔层中的每一个的半多孔材料，从而控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该设备包括结合到第一和/或第二绝缘层的一个或多个附加层，该一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一种或多种。
在该设备的一些实施方式中，使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种，将多个绝缘层、至少一个感测层、多个导电层和至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
在该设备的一些实施方式中，通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种来完成该设备的边缘。
在该设备的一些实施方式中，所述一个或多个导电线包括被配置为布置在设备上和/或设备内的任何位置处的多个导电线。
在该设备的一些实施方式中，通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一种或多种来布置多个导电线。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线附接到无源或有源滤波部件，该无源或有源滤波部件被配置为执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一种或多种操作。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线端接到附接至控制器的连接器上，该控制器被配置为汇编输入的数据，从而创建汇编的数据，并将汇编的数据传输到接收设备。
在该设备的一些实施方式中，感测层与多个导电线接触的点之间的区域确定了无源元件在其上敏感的区域。
在该设备的一些实施方式中，至少一个感测层包括多个感测层，多个感测层被配置为区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任一个中施加到设备的激励的方向。
在一些实施方式中，该设备包括被配置为切换多个感测层之一的测量的开关。
在一些实施方式中，该设备被配置为使用逻辑门、时钟和/或CPU来对来自多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
在该设备的一些实施方式中，一个或多个导电线包括多个导电线，所述多个导电线在设备内折叠成不同的层。
在一些实施方式中，该设备进行配置，使得，通过改变一个或多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，来自无源元件的信号被区别地接通或断开，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
在一些实施方式中，当激励的方向与至少一个半多孔层在多个导电层之一和至少一个感测层之间定位的方向相同时，该设备被配置为基于施加到该设备的激励的方向而进入开启状态、关闭状态或高Z状态，。
在该设备的一些实施方式中，无源元件被配置用于在X方向、Y方向和Z方向中的任意方向上切割和/或折叠，以区别地测量在X平面、Y平面和Z平面中的任意一个上施加到设备的激励。
在一些实施方式中，该设备被配置为出于运动采集目的而与用户交互。
在一些实施方式中，该设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
在一些实施方式中，该设备被配置为由用户存储、携带和/或运输。
在一些实施方式中，该设备被配置为安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一种或多种上。
在一些实施方式中，该设备被配置为连接到接收设备，以用于在线、离线、基于云和外部存储应用。
在一些实施方式中，该设备被配置为生成数据，所述数据由用户用于算法和/或计算机化活动。
在一些实施方式中，该设备被配置为生成用于机器学习活动的数据。
根据另一示例实施方式，本文公开了一种设备(例如，感测设备)，该设备包括：第一无源元件和第二无源元件，其分别由顺序堆叠在彼此顶部之上的多个单独层形成，且包括：多个绝缘层，每个绝缘层包括绝缘材料；至少一个感测层，每个感测层包括导电材料或半导电材料；多个导电层，每个导电层包括导电材料；以及至少一个半多孔层，每个半多孔层包括半多孔材料；其中多个导电层中的全部导电层通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个而彼此分开；可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；并且其中第一无源元件和第二无源元件中的每一个均包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一个或多个；该设备还包括：布置在第一无源元件和第二无源元件的顶部表面上方的第一绝缘层；布置在第一无源元件和第二无源元件的底部表面上方的第二绝缘层；以及多个导电线，每个导电线机电地附接至、暴露于和/或嵌入第一无源元件和第二无源元件和/或第一绝缘层和第二绝缘层中；可选地，其中第一和第二无源元件进行布置，以形成侧向延伸的无源元件阵列。
在该设备的一些实施方式中，第一和/或第二无源元件的多个单独层可被切割和/或折叠，以通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一种或多种嵌入织物材料层内。
在一些实施方式中，该设备被配置用于切割和/或折叠，以符合不规则表面几何形状，可选地，其中不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一种或多种上。
在该设备的一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件以位于织物的同一表面上、位于织物的相对表面上、位于织物的不同表面上、切割和堆叠在彼此顶部之上、或折叠在一起的构造组合。
在该设备的一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件共用多个导电线中的至少一个。
在该设备的一些实施方式中，选择第一无源元件相对于第二无源元件的角位置，以控制设备的方向灵敏度和/或设备的平均灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，选择第一无源元件和/或第二无源元件的表面积来控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，选择第一无源元件和/或第二无源元件的厚度，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，选择第一无源元件和/或第二无源元件之间的间距，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，该设备被配置为对来自第一无源元件的信号和来自第二无源元件的信号进行内插，以形成位于第一无源元件和第二无源元件内的次级信号。
在该设备的一些实施方式中，该设备被配置为经由串行通信协议区别地读取来自第一无源元件和/或第二无源元件的信号，所述串行通信协议包括单线、双线、MOSI-MISO、PCI、总线和串行外设接口中的一个或多个。
在该设备的一些实施方式中，该设备进行配置，使得通过改变第一和/或第二无源元件的多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，来自第一无源元件和/或第二无源元件的信号被区别地开启或关闭，或者分别经由第一和/或第二无源元件的至少一个半多孔层进入高Z状态。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线在第一无源元件和第二无源元件之间共用。
在该设备的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，多个绝缘层和多个导电层与至少一个感测层位于同一侧。
在该设备的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，多个导电层中的第一和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
在该设备的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，对于至少一个感测层和/或多个导电层中的至少一些导电层，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、相互缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该设备的一些实施方式中，第一导电层和第二导电层彼此定位于感测层的相对侧；至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；第一半多孔层布置在第一导电层与感测层之间；第二半多孔层布置在第二导电层与感测层之间；选择第一和第二半多孔层中的每一个的半多孔材料，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该设备包括结合到第一和/或第二绝缘层的一个或多个附加层，该一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一种或多种。
在该设备的一些实施方式中，使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种，将多个绝缘层、至少一个感测层、多个导电层和至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
在该设备的一些实施方式中，通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种来完成该设备的边缘。
在该设备的一些实施方式中，多个导电丝被配置为布置在设备上和/或设备内的任何位置处。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线在设备内被折叠成不同的层。
在该设备的一些实施方式中，通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一种或多种来布置多个导电线；和/或多个导电线在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线附接到无源或有源滤波部件，该无源或有源滤波部件被配置为执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一种或多种操作。
在该设备的一些实施方式中，多个导电线端接到附接到控制器的连接器上，该控制器被配置为汇编输入的数据，从而创建汇编的数据，并将汇编的数据传输到接收设备。
在该设备的一些实施方式中，感测层与多个导电线接触的点之间的区域确定了无源元件在其上敏感的区域。
在该设备的一些实施方式中，至少一个感测层包括多个感测层，多个感测层被配置为区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任一个中施加到设备的激励的方向。
在一些实施方式中，该设备包括被配置为切换多个感测层之一的测量的开关。
在一些实施方式中，该设备被配置为使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
在该设备的一些实施方式中，一个或多个导电线包括多个导电线，其在设备内折叠成不同的层。
在一些实施方式中，该设备进行配置，使得，通过改变一个或多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，来自无源元件的信号被区别地接通或断开，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
在一些实施方式中，当激励的方向与至少一个半多孔层在多个导电层之一和至少一个感测层之间定位的方向相同时，该设备被配置为基于施加到设备的激励的方向进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
在该设备的一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件被配置为在X方向、Y方向和Z方向中的任意方向上切割和/或折叠，以区别地测量在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到设备的激励。
在一些实施方式中，该设备被配置为出于运动采集目的而与用户交互。
在一些实施方式中，该设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
在一些实施方式中，该设备被配置为由用户存储、携带和/或运输。
在一些实施方式中，该设备被配置为安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一种或多种上。
在一些实施方式中，该设备被配置为连接到接收设备，用于在线、离线、基于云和外部存储应用。
在一些实施方式中，该设备被配置为生成数据，所述数据供用户用于算法和/或计算机化活动。
在一些实施方式中，该设备被配置为生成用于机器学习活动的数据。
在该设备的一些实施方式中，第一无源设备和第二无源设备在X方向、Y方向和/或X方向上彼此间隔开地布置，使得该设备被配置为分别区别地测量在X平面、Y平面和/或Z平面施加到该设备的激励。
根据另一个示例实施方式，本文提供了一种制造感测设备的方法，该方法包括：将多个单独的层顺序地堆叠在彼此的顶部上，以形成无源元件，所述无源元件包括：多个绝缘层，每个绝缘层包括绝缘材料；至少一个感测层，每个感测层包括导电或半导电材料；多个导电层，每个导电层包括导电材料；以及至少一个半多孔层，每个半多孔层包括半多孔材料；其中多个导电层的全部导电层通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个而彼此分开；可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；并且其中所述无源元件包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一种或多种；该方法还包括：在无源元件的顶部表面上方布置第一绝缘层；在无源元件的底部表面上方设置第二绝缘层；将一个或多个导电线中的每一个机电地附接到多个导电层中的一个，使得一个或多个导电线中的每一个暴露在第一绝缘层或第二绝缘层上和/或嵌入在第一绝缘层或第二绝缘层内。
在一些实施方式中，该方法包括：切割和/或折叠多个单独的层以堆叠在彼此的顶部之上；通过缝合、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一种或多种，将多个单独的层固定在一起。
在一些实施方式中，该方法包括切割和/或折叠感测设备以符合不规则表面几何形状，可选地，其中不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一种或多种上。
在该方法的一些实施方式中，多个绝缘层和多个导电层与至少一个感测层位于相同的一侧。
在该方法的一些实施方式中，多个导电层中的第一导电层和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制所述无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
在一些实施方式中，该方法包括，为至少一个感测层和/或多个导电层中的至少一些选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该方法的一些实施方式中，第一导电层和第二导电层彼此定位于感测层的相对侧；至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；该方法还包括：将第一半多孔层布置在第一导电层和感测层之间；以及将第二半多孔层布置在第二导电层与感测层之间；其中选择第一半多孔层和第二半多孔层中每一个的半多孔材料，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括将一个或多个附加层结合至第一和/或第二绝缘层，该一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一种或多种。
在一些实施方式中，该方法包括：使用缝合、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种，将多个绝缘层、至少一个感测层、多个导电层和至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
在一些实施方式中，该方法包括：通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种来完成感测设备的边缘。
在该方法的一些实施方式中，一个或多个导电线包括布置在感测设备上和/或感测设备内的任何位置处的多个导电线。
在该方法的一些实施方式中，通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一种或多种来布置多个导电线；和/或多个导电线在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
在一些实施方式中，该方法包括在感测设备内用多孔材料或半导电材料填充多个导电线。
在一些实施方式中，该方法包括将多个导电线附接到无源或有源滤波部件以执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一种或多种操作。
在一些实施方式中，该方法包括：将多个导电线端接到附接至控制器的连接器上；使用控制器汇编输入的数据，以创建汇编的数据；将汇编后的数据传送至接收设备。
在该方法的一些实施方式中，感测层与多个导电线接触的点之间的区域确定了无源元件在其上敏感的区域。
在该方法的一些实施方式中，至少一个感测层包括多个感测层，该方法包括，使用多个感测层区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任一个中施加至感测设备的激励的方向。
在该方法的一些实施方式中，感测设备包括开关，该方法包括使用开关来切换多个感测层之一的测量。
在一些实施方式中，该方法包括使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
在该方法的一些实施方式中，一个或多个导电线包括多个导电线，其在感测设备内折叠成不同的层。
在一些实施方式中，该方法包括改变一个或多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，以控制来自无源元件的信号被区别地开启或关闭，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
在该方法的一些实施方式中，当激励的方向与至少一个半多孔层在多个导电层之一与至少一个感测层之间的定位方向相同时，感测设备基于施加到感测设备的激励的方向进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
在一些实施方式中，该方法包括沿X方向、Y方向和Z方向中的任意方向切割和/或折叠无源元件，以相应地区别地测量沿X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到感测设备的激励。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以出于运动采集的目的与用户交互。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以由用户存储、携带和/或运输。
在一些实施方式中，该方法包括将感测设备安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一种或多种上。
在一些实施方式中，该方法包括将感测设备连接到接收设备，以用于在线、离线、基于云和外部存储应用。
在该方法的一些实施方式中，感测可以生成数据，所述数据供用户用于算法和/或计算机化活动。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以生成用于机器学习活动的数据。
在一些实施方式中，该方法包括优化一个或多个导电线的缝合路径以增强感测设备的信噪比和/或共模抑制，可选地，其中优化缝合路径包括使用一个或多个搜索算法，可选地，该一个或多个搜索算法包括深度优先搜索、广度优先搜索、最近邻和聚类。
根据另一个示例实施方式，本文提供了一种制造感测设备的方法，该方法包括：将第一多个单独层顺序地堆叠在彼此的顶部之上，以形成第一无源元件；将第二多个单独层顺序地堆叠在彼此的顶部之上，以形成第二无源元件；其中，第一无源元件和第二无源元件中的每一个均包括：多个绝缘层，每个绝缘层均包括绝缘材料；至少一个感测层，每个感测层包括导电或半导电材料；多个导电层，每个导电层包括导电材料；以及至少一个半多孔层，每个半多孔层包括半多孔材料；其中多个导电层的全部导电层通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个和/或至少一个半多孔层中的一个或多个彼此分开；可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；并且其中第一无源元件和第二无源元件中的每一个均包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一个或多个；该方法还包括：将第一绝缘层布置在第一无源元件和第二无源元件的顶部表面上方；将第二绝缘层布置在第一无源元件和第二无源元件的底部表面上方；以及将多个导电线中的每一个机电地附接至第一和/或第二无源元件的多个导电层中的一个，使得多个导电线中的每一个暴露在第一无源元件、第二无源元件和第一和第二绝缘层中的一个或多个之上，和/或嵌入第一无源元件、第二无源元件和第一和第二绝缘层中的一个或多个之内；可选地，其中第一和第二无源元件进行布置，以形成侧向延伸的无源元件阵列。
在一些实施方式中，该方法包括切割和/或折叠第一无源元件的第一多个单独层和/或第二无源元件的第二多个单独层，用于通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一个或多个嵌入织物材料层内。
在一些实施方式中，该方法包括切割和/或折叠感测设备以符合不规则表面几何形状，可选地，其中不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一种或多种上。
在一些实施方式中，该方法包括将第一无源元件和第二无源元件以在织物的同一表面上、在织物的相对表面上、在织物的不同表面上、切割并堆叠在彼此的顶部、或折叠在一起的构造组合。
在一些实施方式中，该方法包括第一无源元件和第二无源元件共用多个导电线中的至少一个。
在一些实施方式中，该方法包括选择第一无源元件相对于第二无源元件的角位置，以控制感测设备的方向灵敏度和/或感测设备的平均灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括选择第一无源元件和/或第二无源元件的表面积，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括选择第一无源元件和/或第二无源元件的厚度，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括选择第一无源元件和/或第二无源元件之间的间距，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括对来自第一无源元件的信号和来自第二无源元件的信号进行内插，以形成位于第一无源元件和第二无源元件内的次级信号。
在一些实施方式中，该方法包括经由串行通信协议从第一无源元件和/或第二无源元件区别地读取信号，该串行通信协议包括单线、双线、MOSI-MISO、PCI、总线和串行外设接口中的一个或多个。
在一些实施方式中，该方法包括改变第一和/或第二无源元件的多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，使得来自第一无源元件和/或第二无源元件的信号被区别地开启或关闭，或者分别经由第一和/或第二无源元件的至少一个半多孔层进入高Z状态。
在该方法的一些实施方式中，多个导电线在第一无源元件和第二无源元件之间共用。
在该方法的一些实施方式中，在第一无源元件和/或第二无源元件中，多个绝缘层和多个导电层与至少一个感测层位于同一侧。
在该方法的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，多个导电层中的第一和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
在该方法的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，对于至少一个感测层和/或多个导电层中的至少一些导电层，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、相互缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在该方法的一些实施方式中，对于第一无源元件和第二无源元件中的一个或两个：第一导电层和第二导电层彼此位于感测层的相对侧；至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；第一半多孔层布置在第一导电层与感测层之间；第二半多孔层布置在第二导电层与感测层之间；选择第一和第二半多孔层中的每一个的半多孔材料，以控制感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
在一些实施方式中，该方法包括将一个或多个附加层结合至第一和/或第二绝缘层，该一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一种或多种。
在一些实施方式中，该方法包括，对于第一无源元件和第二无源元件中的一个或两个，使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种，将多个绝缘层、至少一个感测层、多个导电层和至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
在一些实施方式中，该方法包括，通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一种或多种来完成感测设备的边缘。
在一些实施方式中，该方法包括将多个导电线布置在感测设备上和/或感测设备内的任何位置处。
在一些实施方式中，该方法包括将多个导电线在感测设备内折叠成不同的层。
在一些实施方式中，该方法包括：通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一种或多种来布置多个导电线；和/或在设备内用多孔材料或半导电材料填充多个导电线。
在一些实施方式中，该方法包括将多个导电线附接到无源或有源滤波部件，所述无源或有源滤波部件执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一种或多种操作。
在一些实施方式中，该方法包括：使多个导电线端接到附接至控制器的连接器上；使用控制器汇编输入的数据，以创建汇编的数据；将汇编的数据传送至接收设备。
在该方法的一些实施方式中，感测层与多个导电线接触的点之间的区域确定了无源元件在其上敏感的区域。
在该方法的一些实施方式中，在第一和/或第二无源元件中，至少一个感测层包括多个感测层，该方法包括：经由多个感测层，区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任意一个平面施加到感测设备的激励的方向。
在该方法的一些实施方式中，第一和/或第二无源元件包括开关，该方法包括使用一个或多个开关来切换第一和/或第二无源元件的多个感测层之一的测量。
在一些实施方式中，该方法包括使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自第一和/或第二无源元件的多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
在一些实施方式中，该方法包括在感测设备内将多个导电线折叠成不同的层。
在一些实施方式中，该方法包括，对于第一和/或第二无源元件，改变一个或多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，使得来自第一和/或第二无源元件的信号分别被区别地开启或关闭，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
在一些实施方式中，该方法包括：沿一个方向向感测设备施加激励；以及，基于激励相对于感测设备的方向，当激励的方向与至少一个半多孔层相应在第一和/或第二无源元件的多个导电层之一和至少一个感测层之间的定位方向相同时，第一和/或第二无源元件进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
在一些实施方式中，该方法包括沿X方向、Y方向和Z方向中的任意方向切割和/或折叠第一无源元件和第二无源元件，以区别地测量在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到感测设备的激励。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以出于运动采集的目的与用户交互。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以由用户存储、携带和/或运输。
在一些实施方式中，该方法包括将感测设备安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一种或多种上。
在一些实施方式中，该方法包括将感测设备连接到接收设备以供在线、离线、基于云和外部存储应用使用。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以生成数据，所述数据供用户用于算法和/或计算机化活动。
在该方法的一些实施方式中，感测设备可以生成用于机器学习活动的数据。
在一些实施方式中，该方法包括将第一无源元件和第二无源元件布置为在X方向、Y方向和/或X方向上彼此间隔开，使得感测设备可以分别区别地测量在X平面、Y平面和/或Z平面施加到感测设备的激励。
在一些实施方式中，该方法包括优化多个导电线的缝合路径以增强感测设备的信噪比和/或共模抑制，可选地，其中优化缝合路径包括使用一个或多个搜索算法，可选地，该一个或多个搜索算法包括深度优先搜索、广度优先搜索、最近邻和聚类。
在一些实施方式中，该方法包括：控制不同层上的多个导电线中的一个或多个的张力、节距、占空比、针脚宽度和针脚长度中的一个或多个，使得第一无源元件和第二无源元件彼此重叠，并且可选地，不与导电线或彼此的连接相交叉。
在一些实施方式中，该方法包括：折叠和/或切割感测设备的层；使感测设备变形为二维或三维几何形状；其中，通过对感测设备的折叠和/或切割和变形，第一无源元件和第二无源元件同与其相关联的多个导电线彼此重叠，并且可选地，不与导电线或彼此的连接相交叉。
根据另一个示例实施方式，本文提供了一种感测系统，该感测系统包括根据本文公开的主题的多个设备，其中所述多个设备以设备的阵列或矩阵的形式布置。
根据另一个示例实施方式，本文公开了一种制造感测系统的方法，该方法包括：提供根据本文公开的主题的多个设备；以及以设备的阵列或矩阵的形式布置多个设备。
在一些实施方式中，该设备包括分层的织物表面，该分层的织物表面包括：第一无源元件，其具有选自由电阻特性、电容特性或电感特性组成的组中的特性，包括：用作柔性基材的第一层；用作导电层的第二层，其中第二层结合至第一层；用作半导电层的第三层，其中第三层层叠在第二层的顶部之上；用作导电层的第四层，其中第四层层叠在第三层的顶部之上；和用作柔性基材的第五层，其中第五层结合至第四层；第一绝缘元件，其中第一绝缘元件层叠在第一无源元件的顶部之上；第二绝缘元件，其中第二绝缘元件层叠在第一无源元件下方；以及多个导电材料，其中所述多个导电材料机电地附接到第一无源元件，并且其中所述多个导电材料机电地暴露在第一绝缘元件或第二绝缘元件上，或嵌入在第一绝缘元件或第二绝缘元件中。
在一些实施方式中，包括第一无源元件的层被配置为在层内嵌入并折叠，通过选自由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠和铸造组成的组的工艺来执行。
在一些实施方式中，无源元件的第一层和无源元件的第二层与无源元件的第四层和无源元件的第五层位于同一侧。
在一些实施方式中，无源元件的第二层上的导电材料的图案和无源元件的第四层上的导电材料的图案被配置为改变第一无源元件的电阻特性、电容特性或导电特性。
在一些实施方式中，材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔、或者距敏感材料的距离进行配置，以改变设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、设备的灵敏度、或者设备的不灵敏度。
在一些实施方式中，附加层被放置在无源元件的第二层和无源元件的第三层之间，或者放置在无源元件的第四层和无源元件的第三层之间，以改变设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、设备的灵敏度或设备的不灵敏度。
在一些实施方式中，附加层结合到设备的第一绝缘层或第二绝缘层，并且其中附加层的材料选自由玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革和类金属材料组成的组。
在一些实施方式中，各层使用选自由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接和铸造组成的组的技术来结合。
在一些实施方式中，通过选自由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接和铸造组成的组的工艺来完成设备的边缘。
在一些实施方式中，多种导电材料被配置为放置在设备内的任意位置处。
在一些实施方式中，多种导电材料在设备内被折叠成不同的层。
在一些实施方式中，多种导电材料通过选自由缝纫、编织、刺绣、粘合、热压、丝网印刷、乙烯基切割和喷墨打印组成的组的工艺进行制造。
在一些实施方式中，多种导电材料在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
在一些实施方式中，多种导电材料附接到无源或有源滤波部件，其被配置为执行选自由低通、高通、带通和陷波滤波组成的组的操作。
在一些实施方式中，多种导电材料端接到连接器上，其中连接器附接到控制模块，该控制模块被配置为汇编输入的数据并将汇编的数据发送到连接至互联网的接收设备。
在一些实施方式中，该设备包括分层的织物表面，该分层的织物表面包括：第一无源元件，其具有选自由电阻特性、电容特性或电感特性组成的组的特性；第二无源元件，具有选自由电阻特性、电容特性或电感特性组成的组的特性；第一绝缘元件，其中第一绝缘元件层叠在第一无源元件的顶部之上；第二绝缘元件，其中第二绝缘元件层叠在第一无源元件下方；多种导电材料，其中所述多种导电材料机电地附接到第一无源元件和第二无源元件、暴露在第一无源元件和第二无源元件上或嵌入在第一无源元件和第二无源元件中。
在一些实施方式中，包括第一无源元件的层可通过选自由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠和铸造组成的组的工艺而在现有层内嵌入并折叠。
在一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件以选自由相同表面组成、由相对表面组成、彼此堆叠和折叠在一起的组的构造组合。
在一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件共用多种导电材料中的至少一种导电材料。
在一些实施方式中，第一无源元件和第二无源元件的相对角度定位改变设备的方向灵敏度以及设备的总体平均灵敏度。
在一些实施方式中，第一无源元件或第二无源元件的表面积改变设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、传感器的灵敏度或设备的不灵敏度。
在一些实施方式中，第一无源元件或第二无源元件的厚度改变设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、传感器的灵敏度或设备的不灵敏度。
在一些实施方式中，第一无源元件或第二无源元件之间的间距改变设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、传感器的灵敏度、或设备的不灵敏度。
在一些实施方式中，来自第一无源元件的信号和来自第二无源元件的信号被内插，以形成位于第一无源元件和第二无源元件内的次级信号。
在一些实施方式中，来自第一无源元件或第二无源元件的信号通过选自由单线、双线、MOSI-MISO、PCI、总线和串行外设接口组成的组的串行通信协议而被区别地读取。
在一些实施方式中，通过改变多个导电材料中的至少一个导电材料上的电压来区别地开启或关闭来自第一无源元件或第二无源元件的信号。
在一些实施方式中，多个导电材料在第一无源元件和第二无源元件之间共用。
在一些实施方式中，通过选自由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接和铸造组成的组的工艺来完成设备的边缘。
在一些实施方式中，多个导电材料被配置为放置在设备内的任意位置处。
在一些实施方式中，多个导电材料在设备内被折叠成不同的层。
在一些实施方式中，多个导电材料通过选自由缝纫、编织、刺绣、粘合、热压、丝网印刷、乙烯基切割和喷墨打印组成的组的工艺制造。
在一些实施方式中，多个导电材料在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
在一些实施方式中，多个导电材料附接到无源或有源滤波部件，其被配置为执行选自由低通、高通、带通和陷波滤波组成的组的操作。
在一些实施方式中，多个导电材料端接到连接器上，其中连接器附接到控制模块，该控制模块被配置为汇编输入的数据并将汇编的数据发送到连接至互联网的接收设备。
在一些实施方式中，该设备包括分层的织物表面，其被配置为由用户手持以用于运动采集目的。
在一些实施方式中，用户能够折叠、弯曲或卷起设备。
在一些实施方式中，用户能够存储、携带或运输设备。
在一些实施方式中，用户能够将设备安装到选自由木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料和超材料组成的组的表面上。
在一些实施方式中，该设备能够连接到接收设备，以用于选自由在线、离线、云和外部存储组成的组的用途。
在一些实施方式中，用户能够将数据用于算法和计算机化活动。
在一些实施方式中，用户能够使用数据进行机器学习活动。
附图说明
附图示出了多个示例性实施方式并且是说明书的一部分。这些附图与以下描述一起展示并解释了本公开的各种原理。
图1A是计算机数控(CNC)多针刺绣机的示例实施方式的示意图。
图1B是缝制图案的示例实施方式的剖视图，其中线被缝入柔性材料中。
图1C是图1B所示的缝制图案的等距视图。
图2A-2C是剖面图，分别示出，当顶线和底线具有相等的张力时、当顶线具有比底线更高的张力时、当顶线具有比底线更低的张力时，不同的针脚长度如何影响针脚之间的柔性材料的表面上暴露的线的数量。
图2B是示出顶线具有较高张力的缝制图案的示例性实施方式的剖视图。
图2C是示出顶线具有较低张力的缝制图案的示例性实施方式的剖视图。
图3是缝制图案的示例实施方式的剖视图，其中通过控制顶线和底线的张力，将顶线和底线缝制到多层织物的层的顶表面或底表面上。
图4是缝制图案的另一示例实施方式的剖视图，其中顶线和底线被缝制，以具有嵌入多层织物的指定层内的交叉点。
图5A是示意图，示出当两条或多条缝合线在二维平面中彼此交叉时，如何使用线张力来控制缝制图案的顶线和底线的表面暴露。
图5B是图5A所示示意图在两条缝合线的交叉点处的剖视图。
图6是由施加有线的缝合图案的层形成的多层织物的示例性实施方式的分解图。
图7A是示出如何能够通过算法将复杂的缝制图案分解为包括较小缝合线的单独序列的示意图。
图7B是复杂缝制图案的示例实施方式的示意图。
图7C示出了示例实施方式，其中图7B中所示的复杂缝制图案的节点例如使用缝纫机连接在一起的顺序。
图8A-8F是各个示例实施方式的剖视图，其中导电线组装在多个导电层中，以形成用于信号传输的电极系统。
图9是剖面示意图，其中图8C所示的电极系统被集成到服装或最终产品中。
图10A是用于将触敏设备电连接到两个电极的各种示例实施方式的示意图。
图10B是连接在两个电极之间的触敏设备的各种形状和/或尺寸的各种示例实施方式的示意图。
图10C是多个触敏设备和用于X、Y和Z方向监测的相应电极之间的电连接的示例实施方式的示意图。
图11A和图11B分别是剖面图和俯视图，其中折叠和/或切割可用于图8A-8C和9所示的设备中，以提供增强的功能。
图12A是双电极触敏设备的示例实施方式的电气原理图。
图12B是双电极触敏设备的示例实施方式的电气原理图，其中上拉电阻器彼此相等。
图12C是由织物制成的由电极、连接器和电阻器构造的触敏设备的示例实施方式的示意图。
图13A是由织物制成的触敏设备的示例实施方式的示意图，该触敏设备结合了压敏材料来检测触摸以及由于触摸而施加的力的大小。
图13B是形成电路的电气原理图的示例实施方式，其包括图13A中所示的触敏设备。
图14A是系统的示例实施方式的示意图，其中多个设备串联或并联连接在输入电极和输出电极之间。
图14B是包括多个设备的系统的示例实施方式的示意图，其中它们共用公共输入，但来自多个触敏设备的输出信号彼此独立地连线。
图14C是包括多个设备的系统的示例实施方式的示意图，其中电源、接地、输入和/或输出信号以网格状图案在多层织物的不同层上连线。
图15A示出了多路机电敏感设备的电极之间的电连接的各种示例实施方式。
图15B示出了基于织物的系统的示例实施方式，其中多个机电敏感设备经由查理复用(Charlieplexing)连接。
图15C是图15B所示的基于织物的晶体管设备的示例实施方式的剖面图。
图16是流程图，示出了根据示例实施方式的用于制造或构造本文所公开的触敏设备的方法的步骤。
图17是流程图，示出了根据示例实施方式的用于使用本文公开的触敏设备进行数据收集的方法的步骤。
图18是流程图，示出了根据示例实施方式的用于用户与本文公开的机电敏感设备交互的方法的步骤。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述当前公开的主题，其中描述了当前公开的主题的一些(但不是全部)实施方式。实际上，当前公开的主题可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使本公开满足适用的法律要求。
本文使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制当前公开的主题。
虽然相信本领域普通技术人员可以很好地理解下列术语，但为了便于解释当前公开的主题，还是阐述了下列定义。
除非下文另有定义，本文使用的所有技术和科学术语旨在具有与本领域普通技术人员通常理解相同的含义。对本文所采用的技术的提及意在如本领域通常理解的那样参考技术，包括对本领域技术人员来说显而易见的那些技术的变型或等效技术的替代。虽然相信本领域普通技术人员可以很好地理解下列术语，但为了便于解释当前公开的主题，还是阐述了下列定义。
在描述当前公开的主题时，应当理解的是，公开了许多技术和步骤。这些中的每一个都具有各自的优点，并且每一个还可以与一个或多个、或在某些情况下所有的其他公开技术结合使用。
因此，为了清楚起见，本说明书将避免以不必要的方式重复各个步骤的每种可能的组合。然而，阅读说明书和权利要求书时应理解这样的组合完全在本发明和权利要求书的范围内。
根据长期存在的专利法惯例，术语“一个”和“该”在本申请(包括权利要求)中使用时指“一个或多个”。因此，例如，对“一个细胞”的提及包括多个这样的细胞，等等。
除非另有说明，说明书和权利要求书中使用的所有表示成分的量、反应条件等的数字，应被理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，本说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据当前公开的主题寻求获得的期望性质而变化。
如本文所用，当指组合物的值或量、剂量、序列同一性、质量、重量、温度、时间、体积、浓度、百分比等时，术语“约”意在涵盖从规定的量的这样的变化：在一些实施方式中为±20％，在一些实施方式中为±10％，在一些实施方式中为±5％，在一些实施方式中为±1％，在一些实施方式中为±0.5％，在一些实施方式中为±0.1％，因为这种变化适合于执行所公开的方法或使用所公开的组合物。
术语“包括”，与“包含”、“含有”或“特征在于”同义，是包容性的或开放式的，并且不排除额外的、未列举的元件或方法步骤。“包括”是权利要求语言中使用的专业术语，其意味着所指定的元件是必需的，但是其他元件可被添加并且仍然形成在权利要求范围内的构造。
如本文所用，短语“由……组成”排除权利要求中未指定的任何元件、步骤或成分。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的从句中，而不是紧跟在前序之后时，它仅限制该从句中阐述的元素；其他元素未从作为整体的权利要求中排除。
如本文所使用的，短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，加上那些不实质上影响所要求保护的主题的基本和新颖特征的材料或步骤。
关于术语“包括”、“由……组成”和“基本上由……组成”，当本文使用这三个术语之一时，当前公开和要求保护的主题可以包括其他两个术语中的任一个的使用。
如本文所使用的，术语“和/或”当在实体列表的上下文中使用时，是指单独或组合存在的实体。因此，例如，短语“A、B、C和/或D”包括单独的A、B、C和D，但也包括A、B、C和D的任意和所有的组合和子组合。
缝纫、刺绣、锁边以及类似类型的缝纫和穿线技术需要顶线(也称为载线)和底线(也称为梭心线)之间的互锁机构。术语“顶线”和“载线”在本文中可以互换使用。类似地，术语“底线”和“梭心线”在本文中可以互换使用。缝纫机中可以使用多根顶线，这需要等量的缝纫针(例如，四根顶线需要四根缝纫针)。多根顶线允许使用更复杂的缝纫图案，例如，其可用于强化或加强缝纫线、接缝、摺边和刺绣图案，和/或为线被缝制在其中的材料添加新的机械性能，这种新的机械性能包括例如改变(例如，例如在不同区域中增加和/或减少)弹性、拉伸性、可扭转性、弯曲性等。
为了制造基于织物的设备，至少一根线(例如，顶线和/或底线)必须是导电的(例如，具有大于约1西门子/米的电导率)，而其余线是电绝缘的(例如，具有电绝缘体的特性，具有小于约1西门子/米的电导率)。对于n>2和n>m，其中n是缝纫针和顶线的数量，m是导电线的数量，导电线与绝缘线的数量遵循根据关系的各种不同组合。单独地，底线可以是导电线或非导电线，从而将排列数量增加2倍。通常，底线和顶线从织物的相对侧施加(例如，缝制在其上)。顶线和底线的暴露由缝纫节距、缝纫过程中施加到每根线的张力以及线本身的物理特性控制。在用户的控制下，可以调节一根或多根线的张力，以将顶线和底线暴露在织物的同一表面(例如，顶表面)上。当底线和顶线暴露在同一表面上时，可以调整缝纫节距和缝纫图案，以暴露底线或用互锁顶线遮盖底线，以最小化与相邻线的接触。通过反转张力(例如，通过减小顶线张力并增加底线张力，或相反)，底线和顶线都可以暴露在织物的另一表面(例如，底表面)上；然而，当相应的线张力反转时，底线不会被顶线遮盖，而是与顶线重叠。在此设置下，顶线可以被暴露或被底线遮盖。
因此，使用这样的缝合原理，可以通过策略性地或选择性地在柔性表面上缝合导电线或导电纤维(本文中可互换使用)来构建基于织物的半导电设备，此类导电线能够通过缝合而在缝合的柔性表面的顶部、底部或中间(例如中部)层之中/之上布线。在形成这种基于织物的半导电设备时，有利的是最小化导电线之间的电干扰，从而可以避免短路和寄生信号串扰。已经确定了可以通过多个导电线指导基于织物的设备的设计的参数，例如包括以下参数：
1.所需导电线和绝缘线的数量，
2.缝制图案，
3.缝制图案的宽度，
4.缝制路径每针的长度，也称为节距，
5.缝制层数，
6.哪些层将是导电的、半导电的和/或绝缘的，和/或哪些层将用导电的、半导电的和/或绝缘的线缝合，
7.导电线和非导电(绝缘)线之间的张力。
在一个示例实施方式中，其中该设备使用2根缝纫针形成在多层材料(例如织物)中，一根缝纫针提供顶线，另一根提供底线(底线是导电线)，顶线和底线之间的相对张力决定了顶线和底线设置在多层材料的哪一层中。选择缝制图案的节距以确定暴露的顶线和/或底线的长度；选择图案的宽度(例如锯齿形图案)以确定暴露的导电区域的面积。
当对顶线和底线施加相等(例如，相同)的张力时，顶线和底线独立地暴露在它们自己的层上。当施加到顶线的张力高于施加到底线的张力时，顶线在缝合连接处对底线施加相对较高的张力，底线相应地被顶线的相对较高的张力沿顶线的方向(例如，朝向顶表面)拉动并暴露在多层材料的顶表面上，相应地较少的底线暴露在底表面上。顶线和底线之间的相对张力的增加使得暴露在多层材料的顶部层上的底线的量增加。
当施加到顶线的张力低于施加到底线的张力时，底线在缝合连接处对顶线施加相对较高的张力，顶线相应地被底线的相对较高的张力沿底线的方向(例如，朝向底表面)拉动并暴露在多层材料的底表面上。顶线和底线之间的相对张力的减小使得暴露在多层材料的底部层上的顶线的量增加。
如本文所使用的，术语“节距”的定义可以是从针刺穿多层材料的位置到针下一次刺穿多层材料的位置的距离；换句话说，缝制“节距”是从顶线和底线的互锁针脚之间的距离。当缝制节距增加时，暴露在顶表面和/或底表面上的顶线和/或底线的量(例如，长度)增加。当缝制节距减小时，暴露在顶表面和/或底表面上的顶线和/或底线的量(例如，长度)减小。下面将描述改变相对张力和缝制节距的几个示例性缝制场景。
当对顶线和底线施加中性或基本上相等的张力时，顶线被缝合以暴露在(例如，仅在)多层材料的顶表面上，底线被缝合以暴露在(例如，仅在)多层材料的底表面上。当施加中性张力且节距增大时，顶表面上顶线的暴露长度增加，底表面上底线的暴露长度增加。当施加中性张力并且节距减小时，顶表面上顶线的暴露长度减小，底表面上底线的暴露长度减小。
当施加到顶线的张力相比施加到底线的张力具有更大或更高的数量时，顶线被缝合以暴露在(例如，仅在)多层材料的顶表面上，底线被缝合以断续地暴露在多层材料的顶表面上。底线的未暴露在多层材料的顶表面上的部分暴露在多层材料的底表面上。当对顶线施加的张力比对底线施加的张力更大且缝制节距增大时，底线在底表面的暴露长度增加，而底线在顶表面的暴露长度减少；因此，在底表面上的暴露底线相对在顶表面上的暴露底线的相对比例增加，顶线在顶表面的暴露长度增加。当对顶线施加的张力相比对底线施加的张力更大且缝制节距减小时，底线在底表面的暴露长度减少，并且底线在顶表面的暴露长度增加；因此，在顶表面上的暴露底线相对在底表面上的暴露底线的相对比例增加，顶线在顶表面的暴露长度减少。
当施加到顶线的张力相比施加到底线的张力具有更小或更低的数量时，缝合底线以便暴露在(例如，仅在)多层材料的底表面上，并且顶线被缝合以断续地暴露在多层材料的底表面上。顶线的未暴露在多层材料的底表面上的部分暴露在多层材料的顶表面上。当施加到顶线的张力小于施加到底线的张力且缝制节距增大时，顶线在顶表面的暴露长度增加，顶线在底表面的暴露长度减少；因此，在顶表面上的暴露的顶线相对在底表面上的暴露的顶线的相对比例增加，底线在底表面的暴露长度增加。当对顶线施加的张力小于对底线施加的张力且缝制间距减小时，顶线在顶表面的暴露长度减少，顶线在底表面的暴露长度增加；因此，在顶表面上的暴露的顶线相对在底表面上的暴露的顶线的相对比例减少，底线在底表面上的暴露长度减少。
本文使用的另一个术语是“占空比”，其可以被定义为暴露在多层材料的表面(例如，顶表面和/或底表面)上的线(例如，顶线和/或底线)的长度相对于穿入多层材料的表面(例如，顶表面和/或底表面)或暴露在另一表面(例如，相对表面)的线(例如，顶线和/或底线)的长度的比例。可以选择占空比以及相对张力和缝制节距，以控制多层材料的表面(例如，顶表面和/或底表面)上的线(例如，顶线和/或底线)的量(例如，长度)。
顶线和/或底线暴露在多层材料的底部、顶部上或内层内，这对于确定承载电信号的多个导电线(也被称为信号线)如何被缝入材料而彼此之间不会重叠或串扰是特别有利的。如本文所公开的，控制电路的部件和层之间的电信号类似于传统印刷电路板中的电路的设计，其中信号在布线、浇注口、通孔等之间传输。
根据示例实施方式，导电材料的第一线可被缝合，以形成相对于缝合的(例如，多层)材料在水平方向上的第一线，并且导电材料的第二线可被缝合，以形成垂直于第一线的沿竖直方向的第二线。第一线和第二线都在梭心底线上具有导电线，并且顶线包含不导电的绝缘线。在第一线与第二线相交的点处，分别形成第一线和第二线的线组的一根或两根的张力被调节，以避免第一线和第二线之间的重叠和短路。例如，形成水平缝合第一线的线组可以在顶线和底线之间保持中性张力，使得顶线保持暴露在顶表面上，底线保持暴露在底表面上；然而，在这样的示例中，可以在交叉点处缝合竖直缝合的第二线，以将较高的张力施加到顶线，使得导电的第二底线被拉至顶表面。另外，第一线和第二线的节距和占空比分别协调，使得第一线的暴露的导电线不与缝合材料的顶表面或底表面上的第二线的暴露导电线在交叉点处重叠。在另一示例中，在形成第一线时向顶线施加比底线更高的张力，并且在形成第二线时施加中性张力，这也将是足够的。
在诸如上文刚刚描述的示例实施方式中，其中导电线的取向被反转，使得形成第一线和第二线的顶线是导电线，形成第一线和第二线的底线是非导电线，将需要与上面刚刚描述的相反的张力施加/控制。在这样的示例实施方式中，第一线或第二线将需要向其顶线施加比其底线更低的张力，而第一线或第二线中的另一个将向与其相关联的顶线和底线施加中性张力。
根据另一示例性实施方式，第一线的顶线由导电线形成，第一线的底线是非导电线，而第二线的顶线由非导电线形成，第二线的底线为导电线。在这样的实施方式中，不需要在第一线或第二线中在顶线和底线之间施加有差别的张力；然而，第一线和第二线各自的节距和占空比的值必须彼此协调，使得第一线和第二线的暴露的导电线在缝合材料的顶表面或底表面上不会在交叉点(即第一线和第二线彼此相交的位置)处彼此重叠。尽管这是最简单的场景，但让一台或多台机器具有不同的底线或顶线类型(例如，导电或非导电)可能不是逻辑上可行的。
上面讨论的缝制策略可以应用于可以堆叠、折叠或缝合在一起的多层织物。在这种堆叠、折叠或缝合在一起之前，每一层都缝制有导电线。为了将其中缝制有导电线的多个织物分层，必须控制所有接合表面上暴露的导电线的面积，使得没有两个相邻或邻近的导电线彼此接触而形成短路。如本文别处已经描述的，控制顶线和底线之间的相对张力，可用于将导电线移动到非接合层；类似地，当将多层缝制材料堆叠在一起时，节距和/或占空比的变化可用于帮助在此类交叉点处将导电线隐藏到缝制材料的另一表面之中或之上。在另一示例性实施方式中，材料层可以在将任何导电线缝合在其中之前堆叠在一起，然后可以将导电线缝合到材料层中。
在另一示例实施方式中，单个导电图案被缝制或缝合在单片材料(例如，织物)之中/之上。在这样的实施方式中，存在最佳缝制路径，其中缝纫针以及与其相关联的线(例如，顶线或底线)不需要上升并移动到材料上的另一位置来开始或恢复另一个(例如，第二、不同的)导电图案。“缝纫针和与其相关的线上升以及移动到材料上的另一个位置”通常被称为跳针；在材料上的导电图案之间使导电线跳针会在由此得到的电路中引起短路。为了优化在材料之中/之上的导电图案的规划并减少跳针的数量，本文公开了用于执行这种优化的算法(例如，方法)，这种算法在本文中被称为深度优先搜索。深度优先搜索算法分析最近的缝合节点(例如，缝合线将分支的地方，形成多于一个导电路径，例如当部件并联连接时可能发生)，并递归地遵循规划的缝制路径，直到达到最终节点(该节点没有分支)。然后，算法将具有最长节点序列的电气路线排队，并递归地(例如，顺序地)遍历所有剩余节点，直到所有电气路线都排队。然后，该算法使用该电气路线序列对机器进行编程，以缝制连接所有节点的图案，首先缝制具有最长节点链的路线。当节点路线完成时，机器被配置为剪断线并恢复缝制到下一个节点。否则，机器会继续缝制下一个节点，从而在节点之间形成不期望的跳针。
深度优先搜索算法递归地遍历每个缝合路径的边缘(本文中称为节点)，直到到达缝合路径中的最终节点，此时算法反转并搜索相邻终止节点，并为其迭代形成从其分支的每个缝合路径的边缘；重复此过程以完成没有节点剩余的缝合路径。深度优先搜索，而不是广度优先搜索(它是互补算法)，允许(例如，提前)规划缝合图案或电路，以便在缝合时，可以在没有回针或跳针情况下或至少最小化回针或跳针数量的情况下执行缝合图案，回针或跳针会增加形成缝合图案所花的时间量以及与后处理劳动力相关的成本。
在一些方面，基于织物的机械传感器包括导电输入和导电输出，其在本文中也被称为电极。这些电极与机电敏感区域连接，机电敏感区域可以具有本质上电阻、电容和/或电感的特性。导电输入和导电输出接口可以位于通常为柔性材料(例如织物)的层的相同侧或相对侧。导电输入和输出接口不能彼此重叠或交叉，因为这会导致短路，并且必然导致传感器无法工作。包括这种基于织物的机械传感器的设备可以包括导电输入、导电输出、导电输入和输出设置于其中/其上的层、以及机电敏感区域。这些层可以竖直或水平地堆叠。导电输入和导电输出被配置为接收例如电源、接地、数字和模拟(调频)信号。在一些实施方式中，导电输入和输出可以进入“高Z”状态，这意味着导电输入和输出表现出模拟开路或断开信号的高电阻状态。在此高Z状态下，在输入和/或输出处和/或通过输入和/或输出，不能收到或传送任何输入或输出信号。在一些实施方式中，导电输入或导电输出可以在信号被由此传输之前通过使用开关进入高Z状态。在另一实施方式中，导电输入和/或输出可以使用呈现高输入阻抗的运算放大器进入高Z状态。在另一实施方式中，导电输入和/或输出可以使用MOSFET、BJT或在由特定电压或电流供电时表现出高Z行为的类似晶体管进入高Z状态。在另一个实施方式中，导电输入和/或输出可以使用电阻器、电容器、电感器和/或类似的无源组件的组合进入高Z状态，以创建高、低、陷波或带通滤波器，以在不同频段表现出高输入或输出阻抗。
为了在导电、非导电和半导电织物本身中机电地实现高Z状态，在电极和机电敏感区域之间加入了半多孔层。半多孔层被配置为当没有添加输入激励时防止信号(例如，电子)从电极流到机电敏感区域。然而，当向设备提供电、机械、化学和/或磁变化时，半多孔层将电、机械、化学和/或磁地扩展与其相关的孔，或者以其他方式增加其电导率，使得提供给电极的信号被传输至机电敏感区域。举其中设备是机械响应的例子来说，机械变化(例如，弯曲、扭转、拉伸和/或压力)使半多孔层的孔机械变形，从而允许电极和机电敏感区域之间的物理接触(例如，以导电路径或电路的形式)，其例如可以导致设备的激活(例如，开启)。
除了这种开、关和高Z状态之外，传感器还可以通过处于上拉状态或下拉状态来稳定到受控的电流或电压水平。当没有添加外部激励时电极具有默认电压或电流值时，会出现上拉或下拉状态。通常，默认值为高(VCC)或低(接地)。通过将强电阻器(例如，在约1kΩ至约1MΩ的范围内，包括端值)连接到数字高值以及电极来实现上拉状态。通过将电阻器连接到数字低值(例如接地)以及电极来实现下拉状态。在上拉状态下，该电阻被称为上拉电阻器。在下拉状态下，该电阻器被称为下拉电阻器。当向设备提供外部信号时，上拉电阻器或下拉电阻器的电阻非常高，以至于连接被视为分流或开路。因此，当电极处于非高Z状态时，外部信号可以被传输到电极。
在织物中，例如可以通过使用导电、半导电和非导电织物的组合来实现上拉或下拉状态。上拉或下拉电阻器被编织、缝制和/或分层到分别连接到高状态或低状态的电极上。可以制造这种基于织物的上拉或下拉电阻器，以提供例如高阻抗(例如，在约1kΩ至约1MΩ的范围内，包括端值)。可以修改以控制织物电阻器的电阻的参数可以包括例如宽度、长度、交叉针脚的密度、厚度和/或材料的固有电导率。
在一些实施方式中，提供了一种包括多个传感器的系统；多个传感器中的一些或全部可以连接到公共的或共用的导电输入或电极。在一些实施方式中，公共电极连接至电源，该电源在多个设备中的一些或全部之间共用。分层、缝合或编织多个输入源可能是乏味的、时间效率低下的或机械上具有挑战性的(例如，困难到不可能)。为了最小化到多个电极的导电路线的分支的数量，在一些实施方式中，可以提供单线、缝线、摺边或单片导电织物，以充当用于在分支到多个设备的期望/指定电极之前合并信号的总线。在传统的PCB设计中，通过在朝向设备的相应电极分支较短的迹线之前形成在每个设备之间通过的较厚的导电迹线来实现“总线”。在传统PCB设计中实现“总线”的另一种方法是通过使用整个层(称为浇注口或平面)，它充当相同信号的各向同性片，并放置在其中/其上提供了设备的PCB层的下方或上方；此类设备可以通过在信号层中形成通孔来连接到信号层。
根据本文公开的主题，基于织物的总线可以例如通过缝合离散线、刺绣区域或导电材料(例如，线)的整个表面来实现。然后，按照深度优先搜索，这些导电材料区域可以被设计为分支并连接到多个设备。本文现在将使用导电输入和输出电极的概念、这种电极可以运行的状态以及如何朝向这种设备总线信号来描述这种基于织物的设备的示例实施方式。特别地，可以根据电路架构的几个不同示例来考虑输入和输出导电线以及敏感区域和半多孔层，这将在下文中描述。
在示例实施方式中，多个传感器经由分立的导电输入和输出电连接。在一些这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在同一侧/表面上(例如，在同一层中，都位于顶表面上或底表面上)，然后将敏感区域层叠在该电极层上(例如，在上方/下方)；因此，每个传感器包括两(2)层：电极层(例如，其中提供第一和第二电极的层)和其中提供敏感区域的层。在一些其他这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在相对侧/表面上(例如，一个在顶表面上，另一个在底表面上)，并且敏感区域设置在相应的每个电极设置在其中的层之间；因此，每个传感器包括三(3)层：第一电极层、第二电极层以及与第一电极层和第二电极层接触(例如，直接接触)的敏感区域设置在其中的层。
在另一示例实施方式中，多个传感器通过形成电气总线或“总线”来电连接，该电气总线或“总线”将输入或输出信号传输至传感器/传输来自传感器的输入或输出信号。在一些这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在同一侧/表面上(例如，在同一层中、均位于顶表面上或底表面上)；输入电极连接到具有信号总线的一个单独层，输出电极层连接到具有信号总线的另一个单独层，敏感区域连接到输入和输出电极(例如，在其同一侧)；因此，每个传感器包括四(4)层：电极层(例如，其中提供第一和第二电极的层)、连接到第一电极的总线层、连接到第二电极的总线层和其中设置有敏感区域的层。在一些其他这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在彼此分离的或分立的层上(例如，一个在顶表面上，另一个在底表面上)；输入电极连接到具有信号总线的单独层，输出电极层连接到具有信号总线的另一个单独层，敏感区域连接到输入和输出电极(例如，连接到输入和输出电极之间作为中间层)；因此，每个传感器包括五(5)层：第一电极层、连接到第一电极的总线层、第二电极层、连接到第二电极的总线层以及与第一和第二电极层接触(例如，直接接触)的其中设置有敏感区域的层。
在另一示例实施方式中，多个传感器通过具有高Z状态的电极并通过形成电气总线或“总线”电连接，电气总线或“总线”将输入或输出信号传输至传感器/传输来自于传感器的输入或输出信号。在一些这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在同一侧/表面上(例如，在同一层中，均位于顶表面上或底表面上)；输入电极连接至具有信号总线的单独层，输出电极层连接至具有信号总线的另一单独层，第一和第二电极设置在其中的层层叠在作为高Z材料的半多孔材料上，并且敏感区域连接到输入和输出电极(例如，在其同一侧)；因此，每个传感器包括五(5)层：电极层(例如，其中提供第一和第二电极的层)、连接到第一电极的总线层、连接到第二电极的总线层、包括半多孔材料的层和其中设置有敏感区域的层。在一些其他这样的实施方式中，导电输入和输出电极设置在彼此分离的或分立的层上(例如，一个在顶表面上，另一个在底表面上)；输入电极连接到具有信号总线的一个单独层，第一电极设置在其中的层层叠在作为高Z材料的半多孔材料上，输出电极层连接到具有信号总线的另一个单独层，其中设置有第一电极的层可选地(尽管仅需要一层高Z材料使设备进入高Z状态，但是可以根据需要使用多于一层的高Z材料)层叠在作为高Z材料的半多孔材料上，敏感区域连接到输入和输出电极(例如，在它们之间作为中间层)；因此，每个传感器包括六(6)层或可选地七(7)层：第一电极层、连接到第一电极的总线层、第一电极层上的第一高Z层、第二电极层，连接到第二电极的总线层、第二电极层上的可选的第二高Z层、以及与第一和第二电极层接触(例如，直接接触)的其中设置有敏感区域的层。
可以使用本文描述的任何示例架构来制造设备，但不限于此，并且本领域普通技术人员将理解，在不偏离当前公开的主题的范围的情况下，可以使用其他未列举的电路架构。可以将附加层添加到设备的外部(例如，用于提供附加的美观和/或功能特性)。此类附加层的示例包括例如由与设备颜色和/或纹理不同的材料(例如纺织品、织物等)形成的层，以及比设备的层(例如，最外层)更阻燃、耐热和/或防水的层，以便为设备提供额外的环境保护。因此，基于设备的预期用途以及设备设计者的偏好原因，设备中使用的层数可以大于本文明确公开的层数。
在一些实施方式中，织物设备或系统包括响应于机械变化的一个或多个(例如，多个)传感器。这种机械变化可以是例如在x(拉伸)、y(压缩)和z(压力)方向上，以及在这些方向上绕轴线的弯曲和/或扭转。因此，传感器有利地能够在三个维度上弯曲、扭转和/或翘曲。为了进一步设计具有嵌入其中的传感器并且可以在3维空间中变形的织物设备，在一些实施方式中，沿着例如折痕线、折线和/或曲线选择性地进行切割和/或折叠是有利的。这种切割和/或折叠可以允许在二维平面(例如，当片材处于未折叠/未切割状态时，传感器彼此共面布置)中包括多个嵌入和/或形成在其中或其上的基于织物的传感器的材料片材(例如，单层片材)在3维空间中变形。具体的切割和折叠图案可以选自例如剪纸、折纸以及自然界中发现的曲线和褶，例如组织中组织的键合原子或细胞。
如本文其他地方所公开的，基于织物的传感器包括各自分别与敏感区域连接(例如，电连接)的导电输入电极和导电输出电极。与敏感区域相比，电极区域之外的区域是非敏感的。敏感区域和非敏感区域可以用山谷折、山折、南瓜折、内反折、外反折、花瓣折、书折、花瓣折、凹折、三角折进行折叠并且重复，以形成褶皱和卷曲。在一些实施方式中，非敏感区域可以被切割，以允许材料在切割区域周围拉伸或弯曲。另外，在一些实施方式中，可以在这样的非敏感区域中进行重复切割，以形成在特定方向(例如，在x方向)上系统地膨胀或收缩的剪纸图案。在一些实施方式中，这样的切割(例如，在非敏感区域中)可以穿过整个织物(例如，穿过织物的所有层)，或者仅在织物的特定层之中/之上。在一些实施方式中，这样的切割可以以浅的方式进行，使得仅一些层(例如，仅前几层)被切割，而织物的所有层不被切割、刺穿等。在一些实施方式中，片材可以被切割成单独的层，然后这些层按照规定的顺序层叠在彼此的顶部上，以形成其中嵌入有多个传感器的多层材料；在进行这样的切割和堆叠之前，切割和堆叠其中已经形成有传感器的织物片材会产生多层材料(例如，织物)设备，其包括可具有形成在其中的切口的中间(例如，内部)层以及例如不具有这种切口的外部层。
在一些实施方式中，本文公开的一些传感器可以被配置为触摸传感器。因此，在一些实施方式中，根据本公开主题的基于织物的触摸传感器可以包括例如导电输入电极、导电输出电极以及对机械变形机电敏感的敏感区域。表现出这种特性的材料的示例是压电和/或压阻材料。此类材料的进一步示例包括电容和/或电感材料。此类材料的进一步示例包括机电和/或磁敏材料，其中机械变化(例如，变形)引起由此类层产生的磁场的变化。此类材料的进一步示例包括机电和化学敏感材料，其中机械变化(例如变形)引起物理或化学反应。
在一些实施方式中，此类触摸传感器的一个或多个电极包括层叠(例如，以分层形式提供)在相应电极和敏感区域之间的半多孔材料。这种半多孔层被配置为用作高Z态材料。由于半多孔层的高Z态，当没有输入力施加(例如，当不以甚至最小的力接触时)到触摸传感器时，输入电极、输出电极、或者输入和输出电极均不接触敏感区域(例如，与敏感区域电断开)。当力被施加(例如，当直接接触)至触摸传感器时，输入电极、输出电极、或者输入和输出电极均与敏感区域电接触或机械接触。例如，当输入电极与敏感层由于将力(例如，通过触摸)施加至触摸传感器而接触时，输入电极被配置为发送电源(例如，VCC)或其他电信号，所述信号被被配置为，当在敏感区域接收到时，激活(或开启)触摸传感器。
在一些实施方式中，此类触摸传感器包括与敏感层接触(例如，直接接触)的一个或多个(例如，多个)层，此类一个或多个层是电阻材料或包括电阻材料。电阻材料在其相对端(例如，边缘)上具有例如两个电阻器。根据特定应用，这两个电阻器被配置和电连接，以用作上拉或下拉电阻器。电阻材料和上拉或下拉电阻器的组合在电阻材料的相对端形成两个分压器。在一些这样的实施方式中，电阻材料与上拉或下拉电阻器中的一个或多个(例如，全部)之间的接触点具有嵌入的或缝制的导电材料，其被配置为用作单独的(例如，第三和/或第四)电极。第三电极与电阻层和与第三电极相关联的上拉或下拉电阻器连接，和/或第四电极与电阻层和与第四电极相关联的上拉或下拉电阻器连接。触摸传感器的此类实施方式被配置为确定来自第三和/或第四电极的信号，以测量左分压器和右分压器之间传输的电流量(例如，大小)。
在包括第一、第二、第三和第四电极的触摸传感器的这样的示例中，当向触摸传感器施加力时(例如，在其表面处)，第一电极电和/或机械地接触(例如，直接接触)敏感层。敏感层电连接到第一电极并且被配置为接收来自第一电极的信号，该信号在第三电极和第四电极之间分割。然后测量第三和第四电极，以分别检测与其关联的上拉或下拉电阻器之间的电压和电流的分割的大小。第三和第四电极之间的信号分割比率用于确定触摸传感器上的触摸在第三和第四电极之间的物理分离方向(例如，左右)上的相对定位或位置。例如，当分别与第三和第四电极相关联的上拉或下拉电阻处于下拉状态时，则触摸传感器布置有第三电极的一侧(例如，左侧)上的触摸在第三电极上记录的信号比触摸传感器布置有第四电极的一侧(例如，右侧)上记录的更低。当分别与第三和第四电极相关联的上拉或下拉电阻处于上拉状态时，则在触摸传感器的布置有第三电极的一侧(例如，左侧)上的触摸在第三电极上记录的信号比在触摸传感器的布置有第四电极的一侧(例如，右侧)上记录的更高。第三和第四电极之间的信号比或分割可用于确定触摸传感器的相对侧之间的触摸的距离比(例如，相对位置)。例如，第三/第四电极之间的40％/60％分割可以指示触摸发生在第三和第四电极之间的距离40％处，而20％/80％分割可以指示触摸发生在与40％/60％分割实例相比更靠近第三电极的距离处。
在一些实施方式中，触摸传感器被配置为检测(例如，在x和y方向上测量的)触摸位置以及(例如，在z方向上测量的)触摸压力或力的大小。在这样的示例实施方式中，第二电极位于设置有敏感区域的层和设置有电阻材料的层之间；其中设置有电阻材料的层具有连接在其相对侧上的第三电极和第四电极。第二电极连接到上拉或下拉电阻材料，其与敏感区域形成另一个分压器。当向触摸传感器施加力时，该分压器可测量敏感层的电阻、电容、电感或电压变化。在一些实施方式中，如图13A所示，第二电极和与其相关联的上拉或下拉电阻器的交叉点包括嵌入或缝制的导电材料，其用作第五电极。来自第五电极的信号用于确定敏感区域的相对扭曲(例如变形)量。
在一些实施方式中，系统或设备可以包括多个传感器(例如，触摸传感器)。根据这样的实施方式，每个传感器具有专用的(例如，分离的、独立的)导电输入和输出电极。然而，随着传感器数量的增加，所需的电连接的数量相应地增加，这导致复杂的电路设计，其需要重叠的线和/或电线，并且在逻辑上和/或机械上制造起来很麻烦。为了减少所需电连接的数量，传感器可以共用(例如，并联或串联)相同的输入和/或输出电极。对于共用的电连接的考虑包括例如连接接口处的阻抗匹配、频率匹配、电压和功率匹配、和/或机械和材料匹配。
根据在这样的设备和/或系统中使用的传感器的类型和位置，可以根据多种不同方法中的任一种来减少电连接。本文公开了此类方法的示例，但是当前公开的主题不是仅限于本文明确描述的示例方法，并且包括本领域普通技术人员将理解的其他方法。
根据示例方法，信号可以被调频，使得所有连接在设备之间共享。信号传输的频率决定了可以与哪个设备和/或传感器通信。调频和位控通信(例如，I2C、SPI和SWI)需要一定数量的1-4条电线(含端值)。电线可以通过总线连接到每个传感器。另一个示例包括使用称为菊花链的技术(例如，串联电连接类型)，其中一个传感器的输出电极连接到相邻或下一个传感器的输入电极。因此，传感器可以组织成一行，其中导电线或电线与所有传感器的输入和输出电极相交。在该第一种方法中，连接n个传感器所需的导电线或电线的数量可以在1-4之间(含端值)。
根据另一示例方法，每个传感器的输入和输出电极各自独立于所有其他传感器的输入和输出电极电连接。因此，每个传感器电连接到专用的(例如，分开的、独立的、分立的)一对导电线或电线。当设计原型设备或系统时，或者当传感器的数量有限时，使用这种方法可能是有利的。然而，根据该方法所需的线或电线的数量随着系统或设备中传感器的数量的增加而相应地增加。因此，连接n个传感器所需的导电线或电线的数量是传感器数量的两倍(例如，2*n)
根据另一示例性方法，设备或系统的所有传感器都电连接(例如，用于电力和/或通信)到同一输入，使得传感器的所有输入电极可以电连接在一起(例如，由单根导电线或电线总线连接)。根据该示例方法，每个传感器的输出电极彼此独立地电连接。因此，每个传感器包括其自己的输出电极，并且连接n个传感器所需的导电线或电线的数量被定义为n+1。
根据另一示例方法，设备或系统的传感器被布置成行和列网格状矩阵或阵列。根据该方法，每行的传感器数量定义为n，每列的传感器数量定义为m；因此，连接n*m个传感器所需的导电线或电线的最小数量被定义为n+m。在使用该示例方法的系统或设备的实施方式中，固件控制对于系统地激活(例如，打开)或停用(例如，关闭)n*m个传感器的阵列中的一个或多个传感器是必要的。在一个示例实施方式中，阵列的行是输入连接，其通过传输零(0)或高信号来确定传感器是否运转/空闲，阵列的列是输出连接，其连接至确定网格中的传感器的值的测量系统。在固件中，行连接到双态逻辑，其可以被分配来传输低值或高值；这些通常称为数字引脚。这些列连接到测量信号输出的模数(ADC)转换器；可以选择性地读取每个ADC的输出。测量阵列内特定传感器的传感器输出，除了该特定传感器所在的行(其设置为高状态(例如，接收高信号))之外，所有输入都设置为低状态(例如，接收0信号)。换句话说，除了特定传感器所在的输入之外，所有输入都被关闭。选择特定传感器的行并将相应的低/高信号传输到输入后，可以使用连接到该特定传感器所在的阵列的列的ADC来读取该特定传感器所在的阵列的特定列。通过打开或关闭行以及从连接到特定传感器所在的列的ADC读取输出的这种配合，可在传感器阵列内的指定行和列(例如，坐标)处挑选特定设备。例如，在包括2行和2列(例如，n＝2和m＝2)传感器(例如，总共四个传感器)的系统或设备的示例实施方式中，测量坐标{1,1}处的传感器需要打开第1行，关闭第2行，并测量来自连接到第1列的ADC的输出。测量连接到第2列的ADC的输出将导致测量坐标{1,2}处的传感器，因为第1行第2列的传感器也是打开的。根据传感器串扰的设计和水平，在一些实施方式中可以同时测量{1,1}和{1,2}。然而，如果同一行中的相邻传感器之间存在串扰或信号失真，则有利的是，在测量连接到第2列的ADC的输出以读取{1,2}处的值之前，完全转换{1,1}处的ADC值。
根据另一示例方法，设备或系统的传感器通过查理复用连接，其中利用三态输入和输出逻辑来打开或关闭矩阵中的传感器。三态逻辑是在“开”状态、“关”状态或“高Z”状态之间改变信号的能力。根据这样的实施方式，传感器必须具有信号极性，其中信号只能沿一个方向流动，而不能沿另一方向流动。换句话说，信号行进只能通过传感器从输入电极行进到输出电极，而不能从输出电极行进到输入电极。当信号传输到输出电极时，传感器进入高Z状态。因此，连接n个传感器所需的导电线或电线的数量根据等式定义。根据这样的示例实施方式，向输入电极提供在低信号、高信号或高Z信号之间切换的信号，并且每个传感器的输出电极被顺序地接收，以测量来自n*m个传感器的矩阵中的特定传感器。特别重要的是，每个输入电极都有一个附带的电阻器，可以在传感器打开或进入高Z状态时缓冲任何泄漏电流。当以已知的一组或数量的可用电连接器或端子开始时，可以反转上述等式以确定可以连接的传感器的数量。如果连接的数量预先已知(例如具有N条电线)，则根据该方法可以连接的传感器的数量根据等式N2-N确定。
对于多个传感器，驱动特定序列的输入和输出状态可能耗时且耗电。因此，优化要切换的输入和输出的集合或序列是有利的。在此类实施方式中，“最近邻”算法可用于对输入和输出通道组进行聚类，使得输入和输出通道的群集被共同切换。何种输入和输出要切换以及以什么间隔的合并可以有利地最小化固件冗余、时间消耗和功耗。如果电阻器和传感器思想的矩阵要在x和y方向上无限扩展，则必须确定如何对来自特定坐标{n,m}的信号进行去卷积。例如，如果每个传感器只是一根电线(实际上意味着单位增益)，并且每个传感器在x和y方向上与电阻器R连接，则每个节点或坐标处的等效电阻确定如下：
每个节点的电阻实际上是相同的。
在每个传感器不是电线而是本文公开的传感器之一的实施方式中，如果传感器具有非负阻抗，或者使用上拉或下拉电阻器(Rsense)，则传感器的总体阻抗可以通过一阶近似估计为：
Rtotal＝Rn,m+Rsense
Rsense＝Rtotal-Rn，m
利用这种关系，可以通过应用基尔霍夫定律和欧姆定律对传感器信号的特定坐标进行去卷积。此外，基本分压器方程可以帮助提取在该特定坐标处的该传感器的特定电压和电流输出。
图1A示出了计算机数控(CNC)多针缝纫机10，其包括多个缝纫针20A-20D。缝纫针20A-20D中的每一个保持有不同的线2A-2D。线2A-2D可以具有彼此相同或不同的电导率、重量、密度、股数、弹性和/或颜色。每根线2A-2D均用缝纫机10的梭心30缝合，以确保来自缝纫针20A-20D之一的线2A-2D与梭心30提供的线1之间的针脚(例如，一个交叉点或互锁接合)。缝纫针20A-20D可以包含导电线或非导电线。梭心30可以包含导电线或非导电线。在所示的示例实施方式中，梭心30的线1是导电线，缝纫针20A-20D中的每一个的线2A-2D是非导电(例如，绝缘)线。
图1B示出了在柔性材料5(例如织物)中形成的针脚的剖视图，其中顶线2A-2D和梭心线1被缝制到柔性材料5中。在该示例中，梭心30的线1是导电线。梭心线1暴露在柔性材料5的底侧上，这由张力和针脚长度确定，张力和针脚长度由缝纫机10控制并由操作者或控制器设定。当梭心线1暴露在柔性材料5的顶表面上时，顶线2A-2D用于绝缘梭心线1。顶线2A-2D还有利地用于对线2A-2D的特定序列进行图案化，以向柔性材料5添加机械特征。这种缝合的示例可以包括缝合锯齿状图案以允许柔性材料5在缝合方向额外伸缩、缝合偏置的针脚(其中在特定的x方向、y方向或角度控制该伸缩)。在一些实施方式中，顶线2A-2D中的一些或全部可以包含导电线，以暴露更多的导电材料。示例是机械地加固导电区域、暴露足够的区域以便另一个针脚或机电设备可以接触该区域，和/或创建改变该区域的电阻率、电容和/或电感的特定图案。
图1C是图1B所示的缝合图案的等距视图。梭心线1被示出为间歇性地暴露在柔性材料5的顶侧或底侧上，这由机器的张力和针脚长度(也称为节距)控制。顶线2A-2D被缝制成锯齿形图案形式的缝合图案100，在每个锯齿形的最远边缘处具有两个直针脚，以在视觉上显示所覆盖的区域并机械地加固缝线100的边缘。顶线2A-2D中的一些或全部也可以由导电线组成，以便以机电方式增强由梭心线1贡献的导电性，例如，以增加用于连接目的和/或控制缝合区域的电阻率、电容和/或电感的导电材料的表面积。
图2A-C示出顶线2和底线1之间的张力如何确定线1、2位于缝合图案100内的哪一层、哪一侧或哪个表面。缝纫机10可以是例如刺绣机、直缝机、锁边机或具有缝合机构的任何其他合适的机器类型。
图2A示出了缝合图案100A-100C，其是在顶线2和底线1之间的张力基本相等时产生的。顶线2和底线1在柔性材料5(例如，缝合材料)内彼此相交(例如，形成互锁连接)。图2A中的缝合图案100A-100C中的每一个示出了不同的针脚长度如何在各个针脚间改变暴露在柔性材料5的顶表面5T上的顶线的量和暴露在柔性材料5的底表面5B上的梭心线1的量。相应顶表面或底表面5T、5B上暴露的顶线和底线1、2与总针脚长度相比的比率在本文中被称为这种顶线或底线1、2的占空比，视情况而定。缝合图案100B具有高占空比。缝合图案100C具有低占空比。缝合图案100A具有中等或中间的占空比。
图2B示出了缝合图案100D-100F，其是在顶线2具有比底线1更高的张力时产生的。顶线2和底线1在柔性材料5(例如，缝合材料)的顶表面5T处彼此相交(例如，形成互锁连接)。在这种情况下，施加给顶线2和与其相关联的缝纫针的机械力比施加给梭心线1的更大，这将顶线2和底线1两者上拉到顶表面5T。施加到顶线2的这种高张力导致顶线2和梭心线1都暴露在顶表面5T上(例如，至少部分地在顶表面5T外部)。仅当缝纫针20刺穿柔性材料5时，梭心线1在顶表面5T上的暴露才是最小的。
图2C示出了缝合图案100G-100I，其是在梭心线1具有比顶线2更高的张力时产生的。顶线和梭心线1、2在柔性材料5(例如，缝合材料)的底表面5B处彼此相交(例如，形成互锁连接)。在这种情况下，施加到梭心线1的机械力比施加至顶线2的更大，这将顶线和梭心线1、2都下拉到底表面5B。施加到顶线2的这种低张力导致顶线和梭心线1、2暴露在底表面5B上(例如，至少部分地在底表面5B外)。仅当缝纫针20刺穿柔性材料5时，顶线2在底表面5B上的暴露才是最小的。
图3是缝合图案的示例实施方式的剖视图，其中示出了多层柔性材料5(例如，织物)。柔性材料5包括第一层5L1、第二层5L2和第三层5L3。柔性材料5的顶表面5T是第一层5L1的暴露表面或最外表面。柔性材料5的底表面5B是第三层5L3的暴露表面或最外表面。在图3中，通过控制施加到顶线和梭心线1、2的相对张力，将顶线2和梭心线1分别缝制或缝合到第一层、第二层和/或第三层5L1-5L3之中、之上和/或穿过第一层、第二层和/或第三层5L1-5L3。为了说明和讨论的目的，柔性材料5被侧向地分成六(6)个不同的区域或部分，其在图3的顶部使用罗马数字I-VI来标记。在部分I中，向顶线和梭心线1、2施加基本相等的张力，使得顶线和梭心线1、2分别位于柔性材料5的顶表面5T和底表面5B之处/之上。在部分II中，顶线和梭心线1、2分别位于第二层5L2的(例如，相对表面上的)顶表面和底表面之处、之中和/或之上。在部分III中，顶线2位于第一层5L1的顶表面之处、之中和/或之上(例如，在顶表面5T上)，梭心线1位于第二层5L2的底表面之处、之中和/或之上。在部分IV中，顶线2已从顶表面5T向内拉动，使得顶线2位于第二层5L2的顶表面之处、之中和/或之上，梭心线1从部分III所示的位置向外拉动，使得梭心线1位于底表面5B之处、之中和/或之上。在部分V中，对顶线2施加比梭心线1更高的张力，使得梭心线1跟随顶线2到达顶表面5T，使得顶线和梭心线1、2都在顶表面5T之处、之中和/或之上。在部分VI中，对顶线2施加比梭心线1更低的张力，使得顶线2跟随梭心线1到达底表面5B，使得顶线和梭心线1、2都在底表面5B之处、之中和/或之上。
图4是缝合图案的示例实施方式的剖视图，其中示出了多层柔性材料5(例如，织物)。柔性材料5包括第一层5L1、第二层5L2和第三层5L3。柔性材料5的顶表面5T是第一层5L1的暴露表面或最外表面。柔性材料5的底表面5B是第三层5L3的暴露表面或最外表面。在图3中，通过控制施加到顶线和梭心线1、2的相对张力，将顶线2和梭心线1分别缝制或缝合到第一层、第二层和/或第三层5L1-5L3之中、之上和/或穿过第一层、第二层和/或第三层5L1-5L3。为了说明和讨论的目的，柔性材料5被侧向地分成六(6)个不同的区域或部分，其在图3的顶部使用罗马数字I-V来标记。在部分I中，向顶线和梭心线1、2施加基本相等的张力，使得顶线和梭心线1、2之间的交叉点在柔性材料5的内部位于第二层5L2内。在部分II中，向顶线2施加比梭心线1更低的张力，使得顶线和梭心线1、2之间的交叉点在柔性材料5的内部位于第三层5L3内。在部分III中，对顶线2施加比梭心线1更高的张力，使得顶线和梭心线1、2之间的交叉点在柔性材料5的内部位于第一层5L1内。在部分IV中，与部分II中相比，施加到顶线2上的张力比梭心线1的更低，这导致顶线2跟随底线1到底表面5B，使得顶线2和梭心线1之间的交叉点位于柔性材料5的底表面5B处。在部分V中，与部分III中相比，施加到顶线2的张力高于施加至梭心线1的张力，这导致梭心线1跟随顶线2到达顶面5T，使得顶线和梭心线1、2之间的交叉点位于柔性材料5的顶表面5T处。
图5A示出了两个示例性实施方式，其中使用张力工程(例如，选择性地控制一个或多个顶线和一个或多个底线之间的张力)来控制当两个或多个缝合线或缝合图案在二维平面中彼此相交时暴露在柔性材料5的顶表面和/或底表面上的顶线和底线1、2的量。在图5A所示的示例实施方式中，有两个缝合图案，一个沿x方向延伸，另一个沿垂直于x方向的y方向延伸。在该示例性实施方式中，顶线2是导电线并且在中性张力缝合期间暴露在柔性材料5的顶表面(例如，图5A所示的表面)上。当沿x方向延伸的缝合图案与沿y方向延伸的缝合图案相交时，缝合图案之一必须改变形成这种缝合图案的顶线和底线1、2之间的相对张力，使得第一缝合图案(例如，沿x方向延伸的图案)的导电线(例如，顶线2)被拉向柔性材料5的底表面，这允许第二缝合图案(例如，沿y方向延伸的图案)的导电线(例如，顶线2)在交叉区域内暴露在柔性材料5的顶表面上。在一些实施方式中，形成第二缝合图案线的顶线和梭心线1、2之间的相对张力可以被修改(例如增加，以便施加至顶线2的张力大于施加至梭心线1的张力)，使得这种第二缝合图案的顶线和底线1、2都将被拉至柔性材料5的顶表面。当形成第一缝合图案的顶线和梭心线1、2之间的相对张力相比于形成第二缝合图案线的顶线和梭心线1、2之间的相对张力减小(例如，当第一缝合图案中的相对张力小于第二缝合图案中的相对张力)时，在交叉区域中，相应的第一缝合图案和第二缝合图案的导电线位于相对侧(例如，分别在顶表面和底表面之处、之中或之上)，从而避免第一和第二缝合图案的导电线之间的冲突和/或短路。
图5B是示出位于第一和第二缝合图案之间的交叉区域处的图5A中所示的柔性材料5之一的剖视图的示例实施方式。第一缝合图案包括顶线2和梭心线1；梭心线1是导电线。第二缝合图案包括顶线2’和梭心线1’；顶线2’是导电线。导电顶线2’被上拉至交叉区域中的顶表面5T，同时第一缝合图案的导电梭心线1与第二缝合图案的导电顶线2’在交叉区域中间隔开(例如，在柔性材料5的内部)。另外，第一缝合图案和第二缝合图案的节距在相交区域内交替，使得当导电线暴露在顶表面5T上时，另一缝合图案的导电线或者暴露在相对表面上(例如，在底表面5B上)或者互锁在柔性材料5内。因此，在包含一个或多个导电图案的缝合图案彼此交叉的每个交叉区域处，每个交叉缝合图案的每个导电线有利地位于柔性材料5的不同层或表面之处、之中或之上，以避免不同缝合图案的这种导电线之间的冲突和短路。
图6示出了多层柔性织物的分解图，其中多层中的每一层被示出为彼此间隔开，但竖直地在彼此之上地堆叠。在图6所示的示例实施方式中，层5L1-5L3内的每个缝合图案的顶线2包括导电线，层5L1-5L3内的每个缝合图案的梭心线1包括非导电的或绝缘的线。顶线2被控制为暴露在层5L1-5L3中的每一层的顶表面上。当层5L1-5L3堆叠在彼此的顶部上时，顶线2排列(例如，沿图6所示的侧向或水平方向)以形成连续的缝合线。在另一示例性实施方式中，层5L1-5L3内的每个缝合图案的顶线2可被缝合，使得当层5L1-5L3堆叠时，每个层5L1-5L3中的顶线2形成彼此独立的路线(例如，导电路径)，并且不与来自任何其他层5L1-5L3的导电线重叠。例如，一旦第一、第二和第三层5L1-5L3堆叠在一起，区域I、II和III中的每一个中的导电顶线2可形成连续的导电缝合图案(例如，缝合线)，或者可以形成彼此不交叉或(例如，直接地)接触的独立的导电缝合图案(例如，缝合线)。使用导电线在多层柔性材料的层5L1-5L3之间提供导电路径可以被认为在概念上类似于在传统印刷电路板中创建通孔和路线。
在层之间引导导电线的好处是减少具有高密度导电材料的多层柔性材料的表面上的交叉点的数量。另外，将导电线嵌入特定层内可以有利地向这种线添加附加特性，所述附加特性来自用于形成这种层的材料的固有特性。例如，可以选择这种多层柔性材料的一些层，以提供允许更高的电流、电压和/或频率从中通过的RF和/或EMF/EMI保护特性。提供此类RF和/或EMF/EMI保护特性的材料还可用于提供包括，以抵抗外部RF、EMF和/或EMI噪声注入由布置在其中和/或其上的这种导电线传输的信号。作为进一步的示例，可以选择这种多层柔性材料的一些层来提供额外的机械优点，例如拉伸性、吸湿性、抗撕裂性等。此外，可以选择这种多层柔性材料的一些层，以提供额外的化学优点，例如阻燃、防污和/或抗菌特性。
图7A-7C示出了复杂的缝合图案如何算法地分解为一系列较小的缝合线以降低缝合速度、必须缝合以形成复杂的缝合图案的线的数量、以及跳针的数量和/或线交叉点的数量。在图7A中，示出了节点50和顺序执行的缝合动作40的示意图。图7B是总体上指定为60的复杂缝合图案的示例性实施方式的图示，图7C是示出复杂缝合图案60的节点50通过执行顺序缝合动作40的缝纫机(例如，图1A的10)连接的顺序的示例实施方式。与深度优先搜索相结合的最近邻是一种适合用于将复杂缝合图案60解构为多个相邻节点50的算法技术。通过深度优先搜索算法来搜索每个节点50并对其进行排序。首先缝合位于复杂缝合图案60的单个分支(例如缝合路径)最下方的节点50；通过最近邻算法递归地发现其间具有长度的相邻节点50，其按照缝合顺序排队，缝合顺序包括多个缝合动作40。在深度优先搜索算法完成后，复杂的缝合图案60被矢量化并转换为表示为矢量、gerber和/或gcode的机器坐标。在每个非子代(例如，末端)节点50处，在制作相邻针脚之前切割顶线和梭心线之间的交叉点。如果针脚之间没有进行切割，则会产生跳针。当前一针脚电连接至另一节点50时，发生跳针，其中在该另一节点50处将执行非连接针脚，以形成复杂缝合图案的另一部分。当缝纫机在从另一节点50缝制复杂缝合图案60的另一部分之前无法在非子代节点50处切断线时，则通过切断(例如，切割)这种跳针对其中形成复杂缝合图案的设备进行后处理(例如，通过其他机器或由人手动)。
图8A-8F示出了示例实施方式，其中构造多个导电层中的多个导电线以形成设备300A-300F，其包括例如用于信号传输目的的电极。
图8A示出了总体上指定为300A的设备的第一示例性实施方式，其包括缝制在柔性材料5的同一层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。电极E1、E2以这样的方式缝制，使得电极E1、E2暴露在设备300A的表面上，该表面被配置为与具有电气、机械、磁和/或化学感测特性的相邻表面相互作用。在该示例性实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的底表面上的高密度导电材料，其与柔性材料5的层下方的敏感层6相互作用。其中设置有电极E1、E2的柔性材料5的层具有贯穿柔性材料5的同一层缝合到设备300A的其他部分用于电通信(例如，以传输信号)的导电线1。根据设备300A的构造，输入电极E1被配置为将输入信号提供到敏感层6中，然后敏感层6将输入信号转换成输出信号，输出信号然后被传输到输出电极E2，然后，其可以经由连接至输出电极E2的导电线1传输至接收设备。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的表面灵敏度。
图8B示出了总体上指定为300B的设备的示例性实施方式，其包括缝入柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。在设备300B中，布置有输入电极E1的柔性材料5的层位于感测层6的与布置有输出电极E2的柔性材料5的层相对的一侧。因此，其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层位于感测层6的顶表面处(例如，直接抵靠、直接接触)，其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层位于感测层6的底表面处(例如，直接抵靠、直接接触)。在另一示例实施方式中，布置有输入电极E1的柔性材料5的层可以替代地位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的底表面，布置有输出电极E2的柔性材料5的层可以位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的顶表面。电极E1、E2以这样的方式被缝合，使得电极E1、E2暴露在设备300B的表面上，该表面被配置为与具有电气、机械、磁和/或化学感测特性的相邻表面相互作用。在该示例性实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的表面上的高密度导电材料，该层与敏感层6相邻(例如，直接接触、最接近)，以与敏感层6相互作用。其中设置有电极E1、E2之一的柔性材料5的相应层具有贯穿柔性材料5的同一层缝至设备300A的其他部分用于电通信(例如，传输信号)的导电线1。无论布置有输入或输出电极E1、E2的柔性材料5的层设置在感测层6的哪一侧，输入信号都在输入电极E1处被接收，并通过敏感层6传输，输入信号在敏感层6中被转换为输出信号，输出信号从敏感层6传输至输出电极E2，输出电极E2位于感测层6与输入电极E1相对的一侧。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的内部灵敏度。
图8C示出了总体上指定为300C的设备的示例性实施方式，其包括被缝制到柔性材料5的同一层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。电极E1、E2以这样的方式缝制，使得电极E1、E2暴露在设备300C的表面上，该表面被配置为与具有电气、机械、磁和/或化学感测特性的相邻表面相互作用。在该示例性实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的底表面上的高密度导电材料，其与柔性材料5的层下方的敏感层6相互作用。设备300C包括导电线1，其以信号传输线的方式缝合到柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上，该层层叠在布置有电极E1、E2的柔性材料5的层的顶部之上。其中布置(例如，嵌入和/或在其外表面之处、之中或之上)有导电线1之一的柔性材料5的相应层与其中设置有电极E1、E2的柔性材料5的层设置在敏感层6的同一侧上。根据设备300C的构造，输入电极E1被配置为将输入信号提供到敏感层6中，然后敏感层6将输入信号转换为输出信号，并且输出信号然后被传输到输出电极E2，然后，其可以经由连接至输出电极E2的导电线1传输至接收设备。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的表面灵敏度。在一些实施方式中，来自电极E1、E2的导电线1被配置为提供电“总线”，以将信号传输到设备300C的其他部分。
图8D示出了总体上指定为300D的设备的示例性实施方式，其包括缝入柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。在设备300D中，布置有输入电极E1的柔性材料5的层与布置有输出电极E2的柔性材料5的层位于感测层6的相对侧。因此，其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层位于感测层6的顶表面处(例如，直接抵靠、直接接触)，其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层布置在(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的底表面。在另一示例实施方式中，其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层可以替代地位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的底表面，其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层可以位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的顶表面。电极E1、E2以这样的方式缝合，使得电极E1、E2暴露在设备300D的表面上，该表面被配置为与具有电气、机械、磁和/或化学感测特性的相邻表面相互作用。在该示例性实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的表面上的高密度导电材料，该表面邻近(例如，直接接触，最接近)敏感层6以与敏感层6相互作用。设备300D包括导电线1，导电线1以信号传输线的方式缝合到柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上，该层层叠在其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层的顶部之上。其中布置有(例如，嵌入和/或位于其外表面之处、之中或之上)导电线1之一的柔性材料5的相应层与其中设置有同这类导电线1连接的电极E1、E2的柔性材料5的层设置在敏感层6的同一侧上。无论设置有输入或输出电极E1、E2的柔性材料5的层在感测层6的哪一侧，输入信号都在输入电极E1处被接收，并通过敏感层6传输，其中输入信号被转换为输出信号，输出信号从感测层6传输至输出电极E2，输出电极E2与输入电极E1位于感测层6的相对侧。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的内部灵敏度。
图8E示出了总体上指定为300E的设备的示例实施方式，其基于图8C中所示的设备300C。设备300C包括被缝入柔性材料5的同一层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。电极E1、E2以这样的方式缝制，使得电极E1、E2暴露在设备300C的表面上，该表面被配置为与具有电气、机械、磁和/或化学感测特性的相邻表面相互作用。在该示例实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的底表面上的高密度导电材料，该表面与柔性材料5的层下方的敏感层6相互作用。设备300E包括导电线1，其以信号传输线的方式缝合到柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上，该层层叠在其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层的顶部之上。其中布置有(例如，嵌入和/或在其外表面之处、之中或之上)导电线1之一的柔性材料5的相应层与其中设置有电极E1、E2的柔性材料5的层设置在敏感层6的同一侧上。半多孔材料7的层设置在敏感层6和其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层之间(例如，直接在其之间，如与每个层直接接触)。半多孔材料7可以是电气地、机械地、磁地和/或化学地多孔的材料，其在变形时打开或关闭其孔，或改变机电、化学、磁状态，以允许柔性材料5的层(其位于半多孔材料7的层的顶表面上(例如，直接在其上，如直接接触))和敏感层(其位于半多孔材料7的层的底表面上(例如，直接在其上，如直接接触))彼此相互作用(例如，电气地相互作用)。根据该示例实施方式，设备300E接收到的外部激励将引起半多孔材料7的层的变形，这然后将允许其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层与敏感层6之间的电连接。可替代地，在一些实施方式中，半多孔材料7可以电气地、机械地、磁地和/或化学地诱导，以静电地(而不是机械地)变得高度导电，以允许其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层与敏感层6之间的信号流，而无需对半多孔材料7的孔径的任何机械改变。根据设备300E的构造，输入电极E1被配置为向敏感层6中提供输入信号，敏感层6然后将输入信号转换为输出信号，输出信号然后被传输到输出电极E2，然后可以通过连接至输出电极E2的导电线1将输出信号传输至接收设备。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的表面灵敏度。在一些实施方式中，来自电极E1、E2的导电线1被配置为提供电“总线”，以将信号传输到设备300C的其他部分。
图8F示出了总体上指定为300F的设备的示例性实施方式，其包括缝入柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上的输入电极E1和输出电极E2。在设备300F中，布置有输入电极E1的柔性材料5的层与布置有输出电极E2的柔性材料5的层位于感测层6的相对侧。因此，其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的顶表面，其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的底表面处。在另一示例实施方式中，其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层可以替代地位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的底表面，其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层可以位于(例如，直接抵靠、直接接触)感测层6的顶表面。电极E1、E2以这样的方式缝制，使得电极E1、E2暴露在设备300F的表面上，该表面被配置为与具有电的、机械的、磁的和/或化学的感测特性的相邻表面相互作用。在该示例性实施方式中，电极E1、E2具有缝制在柔性材料5的层的表面上的高密度导电材料，该表面邻近于(例如，直接接触，最接近)敏感层6以与敏感层6相互作用。设备300F包括导电线1，其以信号传输线的方式缝合到柔性材料5的单独的(例如，不同的、分立的、独立的)层之中和/或之上，该层层叠在其中布置有电极E1、E2的柔性材料5的层的顶部之上。其中布置有(例如，嵌入和/或位于在外表面之处、之中或之上)导电线1之一的柔性材料5的相应层与其中设置有同这种导电线1连接的电极E1、E2的柔性材料5的层设置在敏感层6的同一侧。半多孔材料7的层设置在敏感层6和其中布置有输入电极E1的柔性材料5的层之间(例如，直接在之间，如与每个层直接接触)，并且也设置在敏感层6和其中布置有输出电极E2的柔性材料5的层之间(例如，直接在之间，如与每个层直接接触)。半多孔材料7可以是电地、机械地、磁地和/或化学地多孔的材料，其在变形时打开或关闭其孔，或改变机电、化学或磁状态，以允许布置有电极E1、E2之一且通过半多孔材料7的层与敏感层6间隔开的柔性材料5的相应层彼此相互作用(例如，电地)。根据该示例性实施方式，设备300F接收到的外部激励将引起半多孔材料7的层的变形，这随后将允许其中布置有电极E1、E2之一的柔性材料5的层中的相应一层与敏感层6之间的电连接。可替代地，在一些实施方式中，半多孔材料7可以通过电、机械、磁和/或化学方式被诱导，以静电方式(而不是机械方式)变得高度导电，以允许在其中布置有电极E1、E2之一的柔性材料5的层中的相应一层与敏感层6之间的信号流，而不需要对定位在其间的半多孔材料7的孔径大小进行任何机械改变。无论其中布置有输入或输出电极E1、E2的柔性材料5的层在感测层6的哪一侧，输入信号都在输入电极E1处被接收，并通过敏感层6传输，输入信号在敏感层6中被转换为输出信号，输出信号从感测层6传输至输出电极E2，输出电极E2与输入电极E1位于感测层6的相对侧。根据该示例实施方式，可以测量和/或确定敏感层6的内部灵敏度。设备300F对于提供输入和输出电极E1、E2的激活的差异控制特别有利，例如可以通过控制提供给半多孔材料7的层中的一个或两个的激励来实现，该半多孔材料7的层接合在电极E1、E2之一和敏感层6之间。
图9示出了在服装400或最终产品内的一般背景中的图8F的设备300F。第一和第二电极进一步缝合有导电线1(例如，以信号传输线的方式)，导电线1引导朝向服装400的顶层和底层。导电线1可以暴露在服装400或最终产品的顶表面和/或底表面上(例如，在端子410之一处)。信号传输电线在顶表面或底表面上的暴露可以通过各种机电手段来完成，例如卷曲、钩环织物、焊接、粘合剂、电线等。在一些实施方式中，附加的导电线1可以从现有的导电线1缝制连接，以增加与附接有这种导电线1的相应的输入或输出电极的连接的数量。出于美观或电化学机械目的，服装400还可以包含附加的顶层和/或底层420。用于这样的附加顶层和/或底层420的示例可以包括屏蔽设备300F免受RF和/或EMF/EMI信号影响、保护设备300F免受化学干扰(例如汗液和/或光)，和/或通过添加更致密和/或抗磨损材料来增加设备300F的机械稳定性。
可以包括折叠，以将材料的一侧机械地移动到另一侧。一个示例目的是使具有导电材料的层能够与同一层上彼此远离的或位于相对层上的其他导电材料相互作用。另一个示例目的是形成折痕标记，当施加外力时，该折痕标记优先弯曲。另一个示例目的是允许设备的致动，其中通过连接来自设备的不同部分的导电材料，折叠可以打开或关闭设备。折叠的示例包括但不限于山折、山谷折、线性和非线性折痕、卷入折、褶皱折、翻转、南瓜折、推入、以及内反折或外反折。折叠和3维工艺可以从折纸结构中获取。
自然界中发现的折叠，特别是原子键和生物网络，可以用作更复杂的折叠架构(这些折叠架构能够实现3维折叠图案)的一般基础，但不限于这种自然衍生的折叠。折叠图案通常遵循π的有理值(π/2，π/3，π/4)。这些折叠允许2维组织的设备形成3维结构。
折叠和切割可用于制作3维和可扩展的结构。在某些情况下，折叠和切割可以镶嵌在矩阵中，以允许设备的弯曲和折弯。非对称折叠和切割可用于创建边缘、岛或可以在两个或多个折叠和切割矩阵之间毗邻的的结构。非限制性示例是在切割和折叠图案的两个单独区域之间进行切割，以分离彼此折叠或相互作用的任一侧的折叠结构。折叠和3维切割可以例如取自剪纸结构，但不限于此。
在某些情况下，可以使用在单片织物上的折叠和/或切割来设计服装(例如，供人穿着)。还可以利用折叠和/或切割来允许用于不同尺寸的身体的可扩展性，使得诸如小号、中号和大号的尺寸在同一服装上制成，拉伸或扩展以符合期望的身体尺寸。拥有通用尺寸的服装将有利地允许提高制造和零售效率，同时还允许具有不同身体尺寸的人共享相同的服装。此外，为了美观和/或功能的目的，重复图案的折叠和切割可用于允许以不同的方向和/或角度穿着服装。
在图10A中，示出了关于传感器300的电极E1、E2的多个不同示例布置。在图10A中，每个传感器300需要最少两个电极E1、E2。电极E1为输入电极，且被配置成允许输入信号传输至传感器300中；电极E2是输出电极，且被配置成允许输出信号从传感器300传输到例如接收单元、中央处理单元(CPU)、另一传感器300、和/或例如或/>模块的传输设备(例如，用于有线和/或无线传输)。传感器300可以被制造成任何形状，其中电极E1、E2以允许信号传入和传出传感器300的任何布置相对于传感器300连接。传入和传出传感器300的信号行进电极E1、E2之间的最短距离。因此，在彼此进一步远离的相应位置处连接到传感器300的电极E1、E2捕获(例如，测量)传感器300的感测区域的较大部分(例如，在图8A-8F的感测层6中)。相反地，在彼此更接近的相应位置处连接到传感器300的电极E1、E2捕获(例如，测量)传感器300的感测区域的较小部分(例如，图8A-8F的感测层6中)。然而，随着传感器300上电极E1、E2所到的位置之间的距离增加，感测区域的灵敏度降低。例如，在彼此更靠近的位置处连接到传感器300的电极E1、E2比在进一步分开的位置处连接到传感器300的电极E1、E2对输入信号更敏感；连接到传感器300且其间距离增加的这种电极E1、E2可能需要更多(例如，更高的数量或幅度)激励(例如，输入信号)来产生读数。这是由于阻抗匹配、穿过更多感测材料的信号衰减以及暴露于环境中增加的寄生电容和电阻噪声。
在图10B中，示出了传感器300的感测区域可以在任何2D或3D拓扑中被切割、折叠、扭曲、重复和总体变形，以最好地覆盖目标感测区域。在其中示出的一些示例实施方式中，传感器被切割或以其他方式分叉成两个传感器区域300A、300B，这两个传感器区域通过高度导电电线301(例如，导电线)连接在一起。电极E1、E2可以与任何感测区域或感测区域之间的连接器相交。
在图10C中，示出了总体指定为500A-500C的系统的示例实施方式，其包括传感器300的组合。这种系统500A-500C的传感器可以进行组织，使得连接器和电极(例如，E1-E6)可以在传感器300之间共享。另外，传感器300可以进行布置，使得可以执行信号融合以测量这种系统500A-500C的总体信号输入。例如，系统500A包括传感器300的网格，其可用于生成信号在平面上的2D表示；应用可以包括例如触摸感测或地面测绘。在图10C中所示的另一个示例实施方式是系统500B，其中传感器300相对于彼此成角度、倾斜和/或翘起，使得可以确定影响系统(例如，500B、500C)的信号的方向；应用可能包括，例如，在屏幕上滑动，或需要区分信号如何跨过和/或穿过一个设备的设备。在图10C中所示的另一个示例实施方式是系统500C，其中传感器300相对于彼此以成角度、倾斜和/或翘起的布置堆叠；在这样的示例实施方式中，系统500C可以测量信号的垂直特性，例如信号变化的大小和速率，以及信号被系统500C接收的方向和角度。在这样的系统500A-500C中，传感器间间距决定传感器矩阵的体素分辨率。朝向和传感器间布局决定了感测方向和角度。以水平和竖直的行和列分布或排列的传感器300可以测量如笛卡尔坐标系中所定义的X-Y方向上的变化。以放射状图案分布或定位的传感器300可以测量极坐标系中定义的角度方向的变化。在彼此之上重叠(例如，竖直地堆叠在彼此顶部)的传感器300可以测量竖直方向(例如，厚度方向、此类传感器300堆叠的方向)上的微小变化，并且可以校正机械、热和/或非保形缺陷。
图11A和图11B示意性地示出了如何使用折叠和/或切割来为图8A-8F、图9和图10所示的传感器添加灵活性、可扩展性和3维曲率。为了说明这一点，提供了包括2×2传感器矩阵(示出为感测层6A-6D)的示例实施方式，其使用连接在敏感层6A-6D的不同侧上的四(4)个输入电极(例如，E1-E4)和四(4)个输出电极(例如，E5-E8)。来自电极的信号传输线在与电极E1-E8不同的层上进行总线连接。指向层的箭头是将要进行折叠或切割的区域。图11A是由于折叠和/或切割而形成的包括多个传感器300的设备的剖视图。图11B是其俯视图，其中实线表示已经进行切割的位置，而虚线表示要进行折叠的位置。切割是在没有任何电极或导电线的层中进行的。在同一层的电极E1之间以及在同一层的电极E2之间进行折叠，以划分敏感区域的面积。图11A和图11B所示的设备被配置为在x方向和y方向上拉伸，以及在z方向上弯曲。此类设备的示例应用可包括，但不限于，将此类设备应用到人体的关节(例如肩、肘、膝、踝、髋、腕、手指和脚趾、胸部和/或颈部)上，以测量压缩力、张力、拉伸力和压力。其他示例感测特征还可以包括皮肤电压拾取和生理测量，例如温度、湿度和/或汗液感测。
图12A-C示出了本文所公开的这种触敏设备的构造的电气原理图或电气图。图12A示出了双电极触摸设备。该设备使用包括两个电阻器RL和RR的分压器机构。由触摸引起的力在电阻区域R上产生信号连接。触摸通过将电阻区域R接地来完成电路。触摸发生处的位置将电阻区域R分成两部分，分别朝向左和右分压器RL、RR的左侧和右侧。电阻区域R的两个区域可以从左到右划分。左右分压器RL、RR为上拉电阻，其均连接至Vcc。从左分压器RL和右分压器RR读取左信号和右信号(例如，在电极E1、E2处)。电阻区域R左右两侧的信号为Vcc的比值，其合成比值等于1。左右信号的比值对应于触摸距离电阻区域R的左侧和右侧的相对距离。
图12B示出了双触敏设备，其构造类似于图12A所示的设备，但左右上拉电阻器RL、RR相等。在电阻区域R上应用两个触摸点会创建3个接地的电阻器段。表示为RLS和RRS的右段和左段用于计算右电极和左电极上的信号比。然而，电阻器段R的中间部分未被使用，并且双触摸位置计算不需要该中间部分。左分压器比值的公式为RLS/(RLS+RL)。右分压器比值的公式为RRS/(RRS+RR)。如果触摸连接接地，并且左右上拉电阻RL、RR连接到Vcc，则该等式成立。当连接相反时，对于左侧和右侧比值，该等式反而分别遵循RL/(RLS+RL)和RR/(RRS+RR)。此外，电阻区域R的中间部分(例如，两个触摸点之间的部分)可以间接导出为RTOT-RLS-RRS，其中RTOT是电阻区域的总电阻。从左分压器RL和右分压器RR读取左信号和右信号(例如，在电极E1、E2处)。电阻区域R的左右两侧的信号为Vcc的比值，其合成比值等于1。左右信号的比值对应于触摸距离电阻区域R的左侧和右侧的相对距离。因此，可以确定电阻区域上的相对左触摸位置和右触摸位置。
图12C示出了使用电极、连接器和电阻器的由织物制作的触摸传感器的构造的示例实施方式。第一电极E1是在防止接触到电阻或压阻材料9的第一层的半多孔材料7之上(例如，直接接触)的缝合区域。电阻材料9包括半导电织物，选择其针脚数、重量、密度和厚度来定制遵循等式R＝ρt/A的比电阻，其中t是织物层的厚度，A是织物层的长度和宽度。ρ是织物的电阻率，由其机械和化学组成决定。织物厚度、面积和电阻率的变化使其具有机械和触觉响应。
第二和第三电极E2、E3连接在电阻材料9的层的末端。第二和第三电极E2、E3被缝合到第二和第三电阻织物层(例如，每个电阻织物层包括一个电阻器R)，通向共享连接器，该连接器可以连接到电接地或电源(例如Vcc)。第二和第三电阻织物层具有相等的电阻值。在此示例中，共享连接器所连接的信号为接地。为了完成该电路，将激活触摸信号的第一电极E1连接到Vcc。如果信号方向翻转，使得第一电极E1是电接地并且第二和第三电阻织物层连接到Vcc，则当设备未被触摸并且因此没有信号流出现时，第二和第三电阻织物层上的Vcc会积聚电荷，从而导致静电、散热或其他不良影响。如果将Vcc连接到第一电极E1，那么当设备未被触摸时，电荷可以在半多孔材料层7中消散，不会影响设备的其他部件。
当设备未被触摸时，由于半多孔材料7，第一电极E1不接触电阻材料9。因此，设备未开启(例如，处于不活动状态)。当设备被触摸时，第一电极E1穿透半多孔材料7，并在电阻材料9中在其左侧和右侧之间引起分压。遵循图12A和图12B中描述的等式，可以计算在第二电极E2和第三电极E3之间分割的信号比。然后使用信号比来计算触摸距离设备的左侧和右侧的相对位置。
图13A和图13B示出了触摸传感器的另一示例实施方式，其是从图12A-C所示的实施方式修改的。图13A和图13B中所示设备的修改是通过添加压敏材料以感测触摸位置和触摸所施加的力的大小来实现的。这种压力传感器可以例如通过从电阻区域到VCC的附加分压器来实现。该附加分压器使用压敏材料RP，其根据压力的变化改变其阻抗。该设备包括两个开关SW，这两个开关SW被切换，以对用于计算触摸位置的左右分压器以及用于测量压力的分压器进行选择性测量。一个开关SW串联在至Vcc的左右上拉电阻器之间，第二开关SW与至Vcc的RP串联。在给定测量期间，仅激活一个开关SW。当发生触摸时，至左右分压器的开关SW被激活以测量触摸的位置。然后，压力分压器上的开关SW打开，允许按照等式RP/(RP+RΔ)进行压力测量，其中RΔ是敏感层电阻的变化。这些计算必须顺序执行，而不是一致地执行(例如，不同时)，因为触摸分压器和压力分压器可能干扰从彼此获得的读数。如果电极连接到微控制器或处理器，则固件可以确定何时以及以多快的速度在触摸和压力测量之间切换。
图13A是基于织物的触摸传感器设备的剖视图。在该示例实施方式中，第一电极E1嵌入半多孔材料7中或连接至半多孔材料7。半多孔材料7接合包括压敏材料的敏感层6。压敏材料在与半多孔材料7的相对侧上层叠有用于触摸测量的电阻材料9的层。压敏材料6和电阻材料9的布置顺序可以与图13A所示的顺序互换。电阻材料9在其相对侧还连接至第三和第四电极E2、E3，第三和第四电极E2、E3分别用于测量左侧和右侧的触摸信号。第三和第四电极E2、E3还连接到附加的左和右电阻材料R(其可以被配置为上拉电阻器或下拉电阻器)。左、右电阻材料R在连接到Vcc之前分别与相应的开关SW串联。该设备还包括第二电极E2，其嵌入压敏材料6和电阻材料9之间的柔性材料5的层中。第二电极E2连接到第五电极E5，第五电极E5暴露在该设备的外部部件上，用于外部测量。第五电极E5与另一个电阻元件RP串联连接，该电阻元件被配置为上拉电阻器或下拉电阻器。第五电极E5在连接到电阻元件RP之前还与开关SW串联连接。
当超过半多孔材料7的特定阈值(例如，机械、化学、机电和/或磁阈值)的压力施加到该设备时，第一电极E1与压敏材料6以及电阻材料9电接触。对于触摸感测，信号在电阻材料9的左侧和右侧(分别标记为RA和RB)之间分割。同时，第四电极E4与第一电极E1电连接，压缩力使敏感材料的阻抗改变了RΔ，其在RP上被划分。触摸压力对应于计算为RP/(RP+RΔ)的分压比。设备可能需要进行校准才能测量最小值和最大值之间的触摸力。由触摸分压确定的比率对应于最大值和最小值之间的特定值，其由(最大-最小)x RP/(RP+RΔ)确定。
连接到触敏电路和压力感测电路的开关SW必须在彼此之间交替切换。通过机械切换或通过固件控制(例如，通过微控制器或CPU)切换，第一开关SW必须打开并且第二开关SW必须关闭，以测量触摸。然后，第一开关SW必须关闭并且第二开关SW必须打开，以测量通过触摸施加到设备的压力。
图13B示出了图13A的框图，其中运算放大器(通常指定为OP-AMP)被用作用于触摸感测和压力感测的分压器之间的信号缓冲器。在此实施方式中使用OP-AMP代替开关。使用运算放大器的好处是不需要外部指令即可在触摸感测电路和压力感测电路的开关之间切换。由于其高输入阻抗和低输出阻抗，运算放大器可以控制信号流。此外，运算放大器可以在负反馈环路中配置为电压跟随器，以进一步隔离电路的不同段之间的输入和输出信号。此外，运算放大器可以配置为非反相或反相放大器，以调制信号变化。在一些实施方式中，可以使用MOSFET、BJT、二极管和具有三态逻辑和逻辑控制高阻抗的其他晶体管来代替OP-AMP。
图14A-C示出了将来自传感器300的链或阵列的输入和输出信号路由的多个连接方案。图14A示出了菊花链策略，其中一个传感器的输出用作相邻传感器的输入。这些电线可以是电源线、地线或信号线。此类连接的示例是I2C、SPI和SWI通信，它们最少需要1根电线，最多需要4根电线。电线可以传输调频信号，以便特定频率与链上的特定传感器相匹配。每个传感器都有自己的签名，允许特定且可控的设备到设备通信。菊花链通信可能不适合的情况包括某些传感器无法适应高频通信的情况。菊花链通信可能不适合的另一个示例是，由于功率不兼容、阻抗不匹配和/或由信号串扰导致的信号劣化的风险，传感器无法接收或共享来自相邻传感器的电源或地源。菊花链是一种通过在传感器链或传感器阵列中传播相同信号来限制连接器数量的方法。输入和输出电极(在图14A中分别表示为+和-)被施加到传感器，然后通过总线连接到相邻的传感器。连接器可以串联(实线)或并联(虚线)总线连接，其中连接器分支或分叉，以连接到相邻的传感器。
图14B示出了连接方案的另一示例实施方式，其中在多个传感器之间共享一根电线，但是它们的输入或输出信号中的任一个是独立连线的。共享电线通常是电源或地源，或者输入信号。每个传感器的输出信号通常单独接线。在这样的方案中，连接的数量至少为n+1，其中n是传感器的数量。这种接线配置的好处是：它与几乎所有类型的传感器兼容，不受其频率要求、功率兼容、阻抗匹配或信号串扰的影响。此外，通过独立地与每个传感器连接，而不需要对频率信号进行调制和去卷积，固件和CPU设置要简单得多。如图14B所示，传感器300的阵列可以共享相同的输入信号，只要传感器300是相同类型或者具有相似的电特性。输入信号可以是VCC、GND、数字信号或与频率相关的模拟信号。每个传感器的输出是独立连接的。
图14C示出了连接方案的另一示例实施方式，其中电源、接地或输入和输出信号在连接到传感器的单独层上以网格状图案接线。对于该示例实施方式，电源线接线在顶层，输出信号线接线在底层。电源线沿图14C的竖直方向从上到下布线，而输出线沿图14C的水平方向从左到右布线。然后，导线弯曲，以聚合到中央CPU连接(表示为电极)。网格上交叉点的数量决定了可以安装的设备或传感器的数量。因此，如果有n行、m列，则至少有n x m个连接的传感器。为了与每个传感器单独通信，需要电源和信号线何时打开、关闭或进入高Z状态的固件控制。
要测量在(1,1)处的传感器(即在第一行和第一列处的传感器)，需要打开第1列的电源线，关闭所有其他电源线，并读取第1行的信号。在此状态下，也可以测量在(2,1)处的传感器，这是第一电源列线打开的第二行传感器。要测量在(1,2)处的设备，需要打开第2列的电源线，关闭所有其他电源线，然后读取第1行的信号。同样，可以读取(2,2)处的传感器，因为它在第2列共享相同的电源线。对电源线的这种选择性开关切换可以快速地执行，以便可以在一个CPU周期内测量传感器的整个地图。
对于图14C有几个示例设计考虑因素，以最小化杂散信号量和信号串扰。一项这种设计考虑因素是传感器和信号线之间的杂散电容的大小，它决定了CPU移动读取相邻传感器的速度。在读取相邻传感器之前，杂散电容必须完全耗散。另一个此类设计考虑因素是电源线和信号线之间的隔离层，使得电源线不会交叉而耗散到相邻电源线中。另一个这样的设计考虑因素是电源线和信号线的行进距离；线越长，越容易受到信号衰减、噪声注入和串扰的影响。为了最小化这些问题，可能需要在设备内(例如，其包括多个传感器)添加放大器，以便沿着长的电线路径放大或维持信号。
如图14C所示，传感器矩阵以这样的配置连接，使得存在竖直连接器的平面和水平连接器的平面，使得在连接器的交叉处是连接到输入和输出信号的传感器。在一些实施方式中，竖直或水平连接器可以彼此共面，只要它们不相交，或者以其他方式具有防止连接器之间电短路的覆盖层；一个简单的示例是绝缘线。竖直连接器可以是输入或输出信号载体；水平连接器将是互补信号载体类型。在竖直和水平连接器的每个交叉点处都有一个传感器，在此处该传感器可以显示连接到竖直或水平连接器的信号模式。信号模式决定了传感器在该交叉点的大小和灵敏度。
图14所示的示例连接器配置可以应用于单片感测层。单片感测层可以分为由竖直或水平连接器的数量确定的敏感区域的坐标。竖直和水平连接器的交叉点决定了传感器层敏感的位置。交叉点处的信号模式决定了敏感区域以及敏感级别。这可能是有利的，因为不需要首先将传感器层切割或分布成离散单元；在这样的实施方式中，可以使用单个传感器平面，并且通过竖直连接器和水平连接器的交叉位置来对其进行电划分。在这样的示例实施方式中，连接线的数量为n+m，其中n为矩阵中竖直传感器的数量，m为矩阵中水平传感器的数量。
在图14C所示的示例实施方式中，图案的尺寸和图案间间隔由表面覆盖量和表面分辨率确定。匝数和导电迹线覆盖的表面量用于确定敏感区域的动态范围和灵敏度。然而，图案越复杂，制造这样的设计需要越多的努力，并且使用导电线的成本增加，从而增加与组装或制造相关的成本。此外，图案必须是连续的，并且由没有重叠的单个线构造，以便可以在同一运行期间形成相邻图案。尽管图案可以被单独地制造，但是必须使用额外的缝纫、刺绣、粘合剂、超声波焊接或类似方法来执行相邻图案之间的结合的额外步骤，这增加了构造的复杂性。图14C示出了迹线布线的代表性方法，行或列连接在一起且终止于可容易接近的边缘。图14C示出了如何堆叠两层以形成传感器的示例性表面。分离敏感区域的示例用例是用于监视步数、或远处的物体和/或运动。利用多个单独的导电区域，单个层可以包含连接并终止于同一引线的所有行或列。
图15A-C示出了另一种连接方案，其中使用尽可能少的电线来复用传感器300。所示连接配置适用于能够以三态方式运行的传感器，这意味着传感器可以处于打开、关闭或高Z状态。同样，控制设备的CPU也必须具有三态控制。此外，设备必须表现信号极性，这意味着信号只能从输入流向输出。从输出流向输入的电压或电流将使设备处于高Z状态。每一个电线可能还需要一个电阻器，以控制电流的流动并最小化所连接传感器之间的信号干扰量。
在两设备配置中，第一传感器300的输入连接到第一电极，其输出连接到第二电极，第二传感器300的连接相反，使得其输入连接到第二电极，其输出连接到第一电极。如果第一电极发送信号，则第一传感器300开启，第二传感器300进入高Z状态。第二电极将读取来自第一传感器300的信号。如果第二电极发送信号，则第一传感器300进入高Z状态，第二传感器300开启。第一电极将读取来自第二传感器300的信号。该原理可以扩展到多个传感器300。当连接多个传感器300时，切换输入和输出信号之间的极性以测量所连接的传感器300的信号。为了消除相邻传感器300之间的串扰，所有其他电极必须进入高Z状态以断开非测量传感器300。
图15B示出了基于织物的查理复用系统。该配置出于视觉目的而被线性化，但也可以配置为网格状配置。每个信号线/电极都与一个电阻器串联。每个电阻器具有相同的电阻值。每个传感器都显示为在一端具有条并在另一端具有点的正方形。条表示传感器的输入信号，点表示传感器的输出信号。信号只能从条形移动到点。从点行进到条的信号将使传感器处于高Z状态。从条到点的信号必须超过特定阈值才能激活传感器并将其打开。在某些传感器中，这可能意味着机械力(例如触摸)或电压。具有开关和信号极性行为的传感器也可以描述为晶体管。
由于传感器的信号极性，方向相反的两个传感器可以连接到同一对电极。对于电极1和2的示例(也称为电极1和2)，电力通过信号线1发送，因此打开第一个传感器并迫使第二个传感器进入高Z状态。然后使用电极2测量第一传感器的输出。如果通过电极2发送电力，则第二传感器打开，第一传感器进入高Z状态。然后使用电极1测量来自第二传感器的信号。在这些测量期间，剩余的电极3被置于高Z状态，有效地断开未连接到电极1和2的引脚上的所有传感器。这种测量一对电极引脚上的传感器对的模式可以循环通过所有电极组合。第一循环将循环通过引脚1到N，第二循环将循环通过引脚2到N。对的示例为(1,2)、(1,3)、(1,4)...和(2,1)、(2,3)、(2,4)和(3,1)、(3,2)、(3,4)...至N引脚的所有可能位置。因此，给定N个引脚，可有最多N2-N个可连接的传感器。如果预先给定传感器的数量(在本例中为n个传感器)，那么将它们全部接线在一起所需的引脚数量将为
图15C示出了图15B所示的基于织物的晶体管传感器的剖视图。指示传感器输入的条是包含由缝合或编织的导电线制成的第一电极E1的层5的示意图。第一电极E1与由半多孔材料7组成的第二层接触，这防止与充当敏感层6的第三层发生机电接触。敏感层6可以由具有电-化学-磁-机械感测特性的半导电织物制成。敏感层6下方是嵌入有第二电极E2的第四层，第二电极E2由缝制或编织的导电线制成。由于半多孔材料7，信号仅从第一电极E1流至第二电极E2。没有信号可以从第二电极E2流到第一电极E1。因此，传感器具有从第一电极E1到第二电极E2的信号极性。当没有施加外部激励时，设备处于高Z状态。如果接地信号连接到第一电极E1，则传感器关闭。如果将诸如电源或压力的外部激励施加到第一电极E1，则电变化或机械变化使半多孔层7变形，从而允许第一电极E1接触敏感层6，从而允许信号流动。然后信号流将作为输出信号从第二电极E2离开传感器。由于传感器可以进入开、关和高Z状态，以及由于外部激励而打开，因此传感器可以被视为具有三态行为的晶体管。如果要使信号极性反转，则可以将传感器的结构从图15C所示的结构反转，或者半多孔材料7可以层叠在敏感层6和第二电极E2之间。
图16是流程图，示出了根据示例实施方式的用于制造或构造本文所公开的触敏设备的方法的步骤。在第一步骤中，该方法包括以一系列行和/或列构造具有导电材料的重复图案的第一层。接下来，该方法包括以一系列行和/或列构造具有导电材料的重复图案的第二层的步骤，该第二层与第一层交替(例如，该布置与第一层交替)。接下来，该方法包括将第三层堆叠到第一层和第二层上(例如，在其之间，位于同一侧等)的步骤，该第三层包括感测材料。接下来，该方法包括将第一层、第二层和第三层结合在一起以形成组件(例如，具有单一或整体的结构)的步骤。接下来，该方法包括将第四层和第五层材料(例如，第四层和第五层的材料相同)分别覆盖在组件的底侧和顶侧上的步骤。接下来，该方法包括将第四层和第五层分别结合到组件的顶侧和底侧上以形成单个统一的(例如，具有单一的或整体的结构)组件的步骤。接下来，该方法包括将来自第一层和第二层的端接导电材料与被配置为与接收设备连接的连接导电材料组合的步骤。
图17是流程图，示出了根据示例实施方式的用于使用本文公开的触敏设备进行数据收集的方法的步骤。第一步，该方法包括对列向量或行向量上的GPIO引脚进行编号并分配为输出。接下来，该方法包括以下步骤：将未分配为GPIO引脚的相应列或行分配为模拟输入；然后，将模数转换器(ADC)设置为特定的转换速度和电压参考。接下来，该方法包括以下步骤：将GPIO引脚或模拟输入路由至多路复用器，以增加引脚输出数量；然后，根据多路复用器的规格安排GPIO引脚来执行数字逻辑。接下来，该方法包括以下步骤：按顺序将GPIO引脚转换为高状态，同时将其他GPIO引脚保持在低状态；相应的模拟引脚记录传入的数据并执行数字转换和任何过滤步骤。接下来，该方法包括以下步骤：通过CPU，读取模拟数据并将其转换为机器可读格式，然后将其存储在存储器中；该步骤还包括检索数据矩阵并将其汇编成字节数组，该字节数组通过外部通信协议进行传输。接下来，该方法包括以下步骤：由接收设备将传输的数据解包为字节，该接收设备将分解后的字节组织成与传感器中的矩阵相匹配的矩阵；该步骤还包括使数据可视化。
图18是流程图，示出了根据示例实施方式的用于用户与本文公开的触敏设备交互的方法的步骤。在第一步中，该方法包括：将设备(例如，传感器)提供到期望的位置；该设备可以由用户卷起、折叠和/或携带到期望的位置。接下来，该方法包括将设备布置(例如由用户)在平台(例如地板、座椅等)上的步骤；在一些实施方式中，多个这样的设备可以被组装(例如，由用户)，以形成更大的单个集成的设备和/或系统。接下来，该方法包括以下步骤：打开(例如，由用户激活)一个或多个设备，并将这样的设备连接到接收设备(例如，通过该接收设备，该一个或多个设备进行电子通信)；在没有接收设备可用的实施方式中(例如，由于缺乏电通信、缺乏系统资源或其他原因)，设备本身可以被分配为在内部存储数据(例如，在该一个或多个设备配备的存储器中)。接下来，该方法包括用户通过物理活动或通过在设备上施加力来与设备交互的步骤；这种力可以由用户通过装置或其他机器施加在设备上。接下来，该方法包括以下步骤：捕获的数据在本地和/或通过具有机器学习能力的云被可视化、存储和/或处理，以评估和响应传入数据。
应当理解，在不脱离当前公开的主题的范围的情况下，可以改变当前公开的主题的各种细节。此外，前述描述仅用于说明的目的，而非用于限制的目的。
Claims (148)
1.一种设备，包括：
无源元件，其由依次堆叠在彼此顶部之上的多个单独层形成且包括：
多个绝缘层，绝缘层中的每一个包含绝缘材料；
至少一个感测层，感测层中的每一个包含导电材料或半导电材料；
多个导电层，导电层中的每一个包含导电材料；和
至少一个半多孔层，半多孔层中的每一个包含半多孔材料；
其中多个导电层的全部通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个彼此分开；
可选地，其中多个导电层中的至少一些或全部通过至少一个半多孔层与至少一个感测层间隔开；和
其中，无源元件包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一种或多种；
第一绝缘层，其设置在无源元件的顶表面上方；
第二绝缘层，其设置在无源元件的底表面上方；和
一个或多个导电线，导电线中的每一个机电地连接至无源元件的多个导电层之一，并且还暴露在第一绝缘层或第二绝缘层上和/或嵌入在第一绝缘层或第二绝缘层内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述无源元件的多个单独层被切割和/或折叠以堆叠在彼此的顶部之上，且通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一种或多种而固定在一起。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置用于切割和/或折叠以符合不规则表面几何形状，可选地，其中所述不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一种或多种上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中多个绝缘层和多个导电层与至少一个感测层位于同一侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中多个导电层中的第一导电层和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制所述无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，对于所述至少一个感测层和/或所述多个导电层中的至少一些，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
7.根据权利要求5所述的设备，其中：
第一导电层与第二导电层彼此位于感测层的相对两侧；
至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；
第一半多孔层设置在第一导电层与感测层之间；
第二半多孔层设置在第二导电层与感测层之间；和
选择第一和第二半多孔层中的每一个的半多孔材料，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，包括结合到第一绝缘层和/或第二绝缘层的一个或多个附加层，所述一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一种或多种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述多个绝缘层、所述至少一个感测层、所述多个导电层和所述至少一个半多孔层中的每一个使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个结合在一起。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述设备的边缘通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个来完成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述一个或多个导电线包括被配置为设置在所述设备上和/或所述设备内的任何位置处的多个导电线。
12.根据权利要求11所述的设备，其中通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一个或多个来设置所述多个导电线。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的设备，其中所述多个导电线在所述设备内填充有多孔材料或半导电材料。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其中所述多个导电线连接至无源或有源滤波部件，所述无源或有源滤波部件被配置为执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一个或多个操作。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其中所述多个导电线端接到连接器上，所述连接器连接到控制器，所述控制器被配置为汇编输入的数据，从而创建汇编的数据，并将汇编的数据传输到接收设备。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的设备，其中所述感测层与所述多个导电线接触的点之间的区域确定所述无源元件在其上敏感的区域。
17.根据权利要求1或权利要求16中任一项所述的设备，其中所述至少一个感测层包括多个感测层，所述多个感测层被配置为区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到所述设备的激励的方向。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述设备包括开关，所述开关配置为切换所述多个感测层之一的测量。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述设备被配置为使用逻辑门、时钟和/或CPU来对来自所述多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
20.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个导电线包括多个导电线，所述多个导电线在所述设备内折叠进单独的层。
21.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备进行配置，使得，通过改变所述一个或多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，来自所述无源元件的信号被区别地开启或关闭，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
22.根据权利要求1或权利要求6所述的设备，其中所述设备被配置为：当激励的方向与至少一个半多孔层在所述多个导电层之一和所述至少一个感测层之间定位的方向相同时，基于施加到所述设备的激励的方向，所述设备进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
23.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述无源元件被配置用于在X方向、Y方向和Z方向中的任意方向上切割和/或折叠，以区别地测量在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到所述设备的激励。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的设备，其中所述设备被配置为出于运动采集目的而与用户交互。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
26.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备被配置为由用户储存、携带和/或运输。
27.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备被配置为安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一个或多个上。
28.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备被配置为连接到接收设备，以供在线、离线、基于云和外部存储应用使用。
29.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备被配置为生成数据，所述数据供用户用于算法和/或计算机化活动。
30.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备被配置为生成用于机器学习活动的数据。
31.一种设备，包括：
第一和第二无源元件，其分别由依次堆叠在彼此顶部之上的多个单独层形成，并且包括：
多个绝缘层，多个绝缘层中的每一个包含绝缘材料；
至少一个感测层，至少一个感测层中的每一个包含导电或半导电材料；
多个导电层，多个导电层中的每一个包含导电材料；和
至少一个半多孔层，至少一个半多孔层中的每一个包含半多孔材料；
其中多个导电层中的全部通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个彼此分开；
可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；和
其中，第一无源元件和第二无源元件中的每一个均包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一个或多个；
第一绝缘层，其设置在第一无源元件和第二无源元件的顶表面上方；
第二绝缘层，其设置在第一无源元件和第二无源元件的底表面上方；和
多个导电线，所述多个导电线中的每一个机电地连接到第一无源元件和第二无源元件和/或第一和第二绝缘层、暴露在其上和/或嵌入其中；
可选地，其中第一和第二无源元件进行布置，以形成无源元件的侧向延伸的阵列。
32.根据权利要求31所述的设备，其中所述第一无源元件和/或第二无源元件的所述多个单独层能够被切割和/或折叠，以通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一个或多个而嵌入织物材料的层内。
33.根据权利要求31所述的设备，其中所述设备被配置用于切割和/或折叠以符合不规则表面几何形状，可选地，其中所述不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一个或多个上。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的设备，其中所述第一无源元件和所述第二无源元件以在织物的相同表面上、在织物的相对表面上、在织物的单独表面上、切割并堆叠在彼此的顶部之上、或折叠在一起的配置组合。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的设备，其中所述第一无源元件和所述第二无源元件共享所述多个导电线中的至少一个。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的设备，其中选择所述第一无源元件相对于所述第二无源元件的角位置，以控制所述设备的方向灵敏度和/或所述设备的平均灵敏度。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的设备，其中选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件的表面积，以控制设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
38.根据权利要求31至37中任一项所述的设备，其中选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件的厚度，以控制所述设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的设备，其中选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件之间的间隔，以控制所述设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
40.根据权利要求31至39中任一项所述的设备，其中所述设备被配置为对来自所述第一无源元件的信号和来自所述第二无源元件的信号进行内插，以形成位于所述第一无源元件和所述第二无源元件内的次级信号。
41.根据权利要求31至40中任一项所述的设备，其中所述设备被配置成经由包括单线、双线、MOSI-MISO、PCI、总线和串行外设接口中的一个或多个的串行通信协议来区别地读取来自所述第一无源元件和/或所述第二无源元件的信号。
42.根据权利要求31至41中任一项所述的设备，其中所述设备进行配置，使得通过改变所述第一无源元件和/或第二无源元件的所述多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，来自第一无源元件和/或第二无源元件的信号相应地被区别地开启或关闭，或经由第一和/或第二无源元件的至少一个半多孔层进入高Z状态。
43.根据权利要求31至42中任一项所述的设备，其中所述多个导电线在第一无源元件和第二无源元件之间共享。
44.根据权利要求31至43中任一项所述的设备，其中在第一无源元件和/或第二无源元件中，所述多个绝缘层和所述多个导电层位于与所述至少一个感测层相同的侧上。
45.根据权利要求31至44中任一项所述的设备，其中，在所述第一无源元件和/或第二无源元件中，所述多个导电层中的第一导电层和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
46.根据权利要求31至45中任一项所述的设备，其中，在所述第一无源元件和/或第二无源元件中，对于所述至少一个感测层和/或所述多个导电层中的至少一些，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制所述设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
47.根据权利要求45所述的设备，其中：
第一导电层与第二导电层彼此位于感测层的相对两侧。
至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；
第一半多孔层设置在第一导电层与感测层之间；
第二半多孔层设置在第二导电层与感测层之间；和
选择第一和第二半多孔层中每一个的半多孔材料，以控制所述设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
48.根据权利要求31至47中任一项所述的设备，包括结合到所述第一绝缘层和/或第二绝缘层的一个或多个附加层，所述一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一个或多个。
49.根据权利要求31至48中任一项所述的设备，其中所述多个绝缘层、所述至少一个感测层、所述多个导电层和所述至少一个半多孔层中的每一个使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个结合在一起。
50.根据权利要求31至49中任一项所述的设备，其中通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个来完成所述设备的边缘。
51.根据权利要求31至50中任一项所述的设备，其中所述多个导电线被配置为设置在所述设备之上和/或之内的任何位置处。
52.根据权利要求31至51中任一项所述的设备，其中所述多个导电线在所述设备内折叠进单独的层。
53.根据权利要求31至52中任一项所述的设备，其中：
通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一个或多个来设置所述多个导电线；和/或
多个导电线在所述设备内填充有多孔材料或半导电材料。
54.根据权利要求31至53中任一项所述的设备，其中所述多个导电线连接至无源或有源滤波部件，所述无源或有源滤波部件被配置为执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一个或多个操作。
55.根据权利要求31至54中任一项所述的设备，其中所述多个导电线端接到连接器上，所述连接器连接到控制器，所述控制器被配置为汇编输入的数据，从而创建汇编的数据，并将汇编的数据传输到接收设备。
56.根据权利要求51至55中任一项所述的设备，其中所述感测层与所述多个导电线接触的点之间的区域确定了所述无源元件在其上敏感的区域。
57.根据权利要求31或权利要求56中任一项所述的设备，其中所述至少一个感测层包括多个感测层，所述多个感测层被配置为区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到所述设备的激励的方向。
58.根据权利要求57所述的设备，其中所述设备包括开关，所述开关被配置为切换所述多个感测层之一的测量。
59.根据权利要求57所述的设备，其中所述设备被配置成使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自所述多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
60.根据权利要求31所述的设备，其中所述一个或多个导电线包括多个导电线，所述多个导电线在所述设备内折叠成单独的层。
61.根据权利要求31所述的设备，其中所述设备进行配置，使得通过改变所述一个或多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，来自所述无源元件的信号被区别地开启或关闭，或者经由至少一个半多孔层进入高Z状态。
62.根据权利要求31或权利要求36所述的设备，其中所述设备被配置为：当激励的方向与至少一个半多孔层在多个导电层之一和至少一个感测层之间定位的方向相同时，基于施加到所述设备的激励的方向，所述设备进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
63.根据权利要求31或权利要求32所述的设备，其中所述第一无源元件和第二无源元件被配置用于在X方向、Y方向和Z方向中的任意方向上切割和/或折叠，以区别地测量分别在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到所述设备的激励。
64.根据权利要求31-63中任一项所述的设备，其中所述设备被配置为出于运动采集目的而与用户交互。
65.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
66.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备被配置为由用户储存、携带和/或运输。
67.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备被配置为安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一个或多个上。
68.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备被配置为连接到接收设备，以供在线、离线、基于云和外部存储应用使用。
69.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备被配置为生成数据，所述数据供用户用于算法和/或计算机化活动。
70.根据权利要求64所述的设备，其中所述设备被配置为生成用于机器学习活动的数据。
71.根据权利要求31、36和42中任一项所述的设备，其中所述第一无源设备和所述第二无源设备在X方向、Y方向和/或X方向上彼此间隔开地布置，使得所述设备被配置为分别区别地测量在X平面、Y平面和/或Z平面中施加到设备的激励。
72.一种制造感测设备的方法，所述方法包括：
将多个单独的层依次堆叠在彼此的顶部以形成无源元件，所述无源元件包括：
多个绝缘层，多个绝缘层中的每一个包含绝缘材料；
至少一个感测层，所述至少一个感测层中的每一个包含导电或半导电材料；
多个导电层，所述多个导电层中的每一个包含导电材料；和
至少一个半多孔层，所述至少一个半多孔层中的每一个包含半多孔材料；
其中多个导电层中的全部通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个而彼此分开；
可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；和
其中，所述无源元件包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一个或多个；
在无源元件的顶表面上设置第一绝缘层；
在无源元件的底表面上设置第二绝缘层；和
将一个或多个导电线中的每一个机电连接到多个导电层之一，使得一个或多个导电线中的每一个暴露在第一绝缘层或第二绝缘层上和/或嵌入在第一绝缘层或第二绝缘层内。
73.根据权利要求72所述的方法，包括切割和/或折叠所述多个单独层以堆叠在彼此顶部之上；和
通过缝合、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一个或多个将多个单独层固定在一起。
74.根据权利要求72所述的方法，包括切割和/或折叠所述感测设备以符合不规则表面几何形状，可选地，其中所述不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一个或多个上。
75.根据权利要求72至74中任一项所述的方法，其中所述多个绝缘层和所述多个导电层位于与所述至少一个感测层相同的一侧上。
76.根据权利要求72至75中任一项所述的方法，其中所述多个导电层中的第一导电层和第二导电层各自包括所述导电材料的图案，以控制所述无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
77.根据权利要求72至76中任一项所述的方法，包括为所述至少一个感测层和/或所述多个导电层中的至少一些选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
78.根据权利要求76所述的方法，其中：
所述第一导电层与所述第二导电层彼此位于感测层的相对两侧；和
所述至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；
所述方法包括：
将所述第一半多孔层设置在第一导电层与感测层之间；
将所述第二半多孔层设置在第二导电层与感测层之间；和
选择所述第一和第二半多孔层中每一个的半多孔材料，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
79.根据权利要求72至78中任一项所述的方法，包括将一个或多个附加层结合到所述第一和/或第二绝缘层，所述一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一个或多个。
80.根据权利要求72至79中任一项所述的方法，包括使用缝合、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个，将所述多个绝缘层、至少一个感测层、多个导电层以及至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
81.根据权利要求72至80中任一项所述的方法，包括经由缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个来完成所述感测设备的边缘。
82.根据权利要求72至81中任一项所述的方法，其中所述一个或多个导电线包括设置在所述感测设备之上和/或之内的任何位置处的多个导电线。
83.根据权利要求82所述的方法，其中：
通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一个或多个来设置所述多个导电线；和/或
多个导电线在设备内填充有多孔材料或半导电材料。
84.根据权利要求82和83中任一项所述的方法，包括在所述感测设备内用多孔材料或半导电材料填充所述多个导电线。
85.根据权利要求82至84中任一项所述的方法，包括将所述多个导电线连接到无源或有源滤波部件，以执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一个或多个操作。
86.根据权利要求82至85中任一项所述的方法，包括：
将多个导电线端接到连接到控制器的连接器上；
使用控制器汇编输入的数据，以创建汇编的数据；和
将汇编的数据发送到接收设备。
87.根据权利要求82至86中任一项所述的方法，其中所述感测层与所述多个导电线接触的点之间的区域确定了所述无源元件在其上敏感的区域。
88.根据权利要求72或权利要求87中任一项所述的方法，其中所述至少一个感测层包括多个感测层，所述方法包括使用所述多个感测层区别地确定在X平面、Y平面和Z平面的任意平面中施加至所述感测设备的激励的方向。
89.根据权利要求88所述的方法，其中所述感测设备包括开关，所述方法包括使用所述开关来切换所述多个感测层之一的测量。
90.根据权利要求88所述的方法，包括使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自所述多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
91.根据权利要求72所述的方法，其中所述一个或多个导电线包括多个导电线，所述多个导电线在所述感测设备内折叠成单独的层。
92.根据权利要求72所述的方法，包括改变所述一个或多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，以控制来自所述无源元件的信号被区别地接通或断开，或者通过至少一个半多孔层进入高Z状态。
93.根据权利要求72或权利要求77所述的方法，其中当激励的方向与至少一个半多孔层在所述多个导电层之一和至少一个感测层之间定位的方向相同时，所述感测设备基于施加至感测设备的激励的方向进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
94.根据权利要求72或权利要求73所述的方法，包括沿X方向、Y方向和Z方向中的任意方向切割和/或折叠所述无源元件，以区别地分别测量在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加到所述感测设备的激励。
95.根据权利要求72至94中任一项所述的方法，其中所述感测设备能够出于运动采集目的而与用户交互。
96.根据权利要求95所述的方法，其中所述感测设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
97.根据权利要求95所述的方法，其中所述感测设备可由用户储存、携带和/或运输。
98.根据权利要求95所述的方法，包括将所述感测设备安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一个或多个上。
99.根据权利要求95所述的方法，包括将所述感测设备连接到接收设备，以用于在线、离线、基于云和外部存储应用。
100.根据权利要求95所述的方法，其中所述感测能够生成供用户用于算法和/或计算机化活动的数据。
101.根据权利要求24所述的方法，其中所述感测设备能够生成用于机器学习活动的数据。
102.根据权利要求72至101中任一项所述的方法，包括优化所述一个或多个导电线的缝合路径以增强所述感测设备的信噪比和/或共模抑制，可选地，其中优化缝合路径包括使用一个或多个搜索算法，可选地，所述一个或多个搜索算法包括深度优先搜索、广度优先搜索、最近邻和聚类。
103.一种制造传感设备的方法，所述方法包括：
将第一多个单独层顺序地堆叠在彼此顶部之上，以形成第一无源元件；
将第二多个单独层顺序地堆叠在彼此顶部之上，以形成第二无源元件；
其中，第一无源元件和第二无源元件中的每一个包括：
多个绝缘层，多个绝缘层中的每一个包含绝缘材料；
至少一个感测层，至少一个感测层中的每一个包含导电或半导电材料；
多个导电层，多个导电层中的每一个包含导电材料；和
至少一个半多孔层，至少一个半多孔层中的每一个包含半多孔材料；
其中多个导电层中的全部通过多个绝缘层中的一个或多个、至少一个感测层中的一个或多个、和/或至少一个半多孔层中的一个或多个而彼此分开；
可选地，其中所述多个导电层中的至少一些或全部通过所述至少一个半多孔层与所述至少一个感测层间隔开；和
其中第一无源元件和第二无源元件中的每一个均包括电阻特性、电容特性和电感特性中的一个或多个；
所述方法包括：
将第一绝缘层设置在第一无源元件和第二无源元件的顶表面上方；
将第二绝缘层设置在第一无源元件和第二无源元件的底表面上方；和
将多个导电线中的每一个机电地连接至第一和/或第二无源元件的多个导电层之一，使得多个导电线中的每一个暴露在第一无源元件、第二无源元件和第一和第二绝缘层中的一个或多个之上和/或嵌入其内；
可选地，其中第一和第二无源元件进行布置，以形成无源元件的侧向延伸阵列。
104.根据权利要求103所述的方法，包括，切割和/或折叠所述第一无源元件的第一多个单独层和/或所述第二无源元件的第二多个单独层，用于通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和/或铸造中的一个或多个而嵌入织物材料的层内。
105.根据权利要求103所述的方法，包括切割和/或折叠所述感测设备以符合不规则表面几何形状，可选地，其中所述不规则表面几何形状包括在衣服、身体部位、车辆、家用电器和/或家具中的一个或多个上。
106.根据权利要求103至105中任一项所述的方法，包括以在织物的同一表面上、在织物的相对表面上、在织物的单独表面上、切割并堆叠在彼此的顶部上、或折叠在一起的构造组合第一无源元件和第二无源元件。
107.根据权利要求103至106中任一项所述的方法，其中所述第一无源元件和所述第二无源元件共享所述多个导电线中的至少一个。
108.根据权利要求103至107中任一项所述的方法，包括选择所述第一无源元件相对于所述第二无源元件的角位置，以控制所述感测设备的方向灵敏度和/或所述感测设备的平均灵敏度。
109.根据权利要求103至108中任一项所述的方法，包括选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件的表面积，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
110.根据权利要求103至109中任一项所述的方法，包括选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件的厚度，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
111.根据权利要求103至110中任一项所述的方法，包括选择所述第一无源元件和/或所述第二无源元件之间的间隔，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
112.根据权利要求103至111中任一项所述的方法，包括对来自所述第一无源元件的信号和来自所述第二无源元件的信号进行内插，以形成位于所述第一无源元件和所述第二无源元件内的次级信号。
113.根据权利要求103至112中任一项所述的方法，包括经由包括单线、双线、MOSI-MISO、PCI、总线和串行外设接口中的一个或多个的串行通信协议，从所述第一无源元件和/或所述第二无源元件区别地读取信号。
114.根据权利要求103至113中任一项所述的方法，包括改变所述第一和/或第二无源元件的多个导电层的至少一个导电材料上的输入信号，使得来自第一无源元件和/或第二无源元件的信号被区别地打开或关闭，或者经由第一和/或第二无源元件的至少一个半多孔层进入高Z状态。
115.根据权利要求103至114中任一项所述的方法，其中所述多个导电线在所述第一无源元件和第二无源元件之间共享。
116.根据权利要求103至115中任一项所述的方法，其中在所述第一和/或第二无源元件中，所述多个绝缘层和所述多个导电层位于与所述至少一个感测层相同的侧上。
117.根据权利要求103至116中任一项所述的方法，其中，在所述第一和/或第二无源元件中，所述多个导电层中的第一和第二导电层各自包括导电材料的图案，以控制所述无源元件的电阻特性、电容特性和/或电感特性。
118.根据权利要求103至117中任一项所述的方法，其中，在所述第一和/或第二无源元件中，对于所述至少一个感测层和/或所述多个导电层中的至少一些，选择材料的厚度、化学组成、孔隙率、顶部导电层和底部导电层的交叉区域的面积、迹线的厚度、图案中的匝数、缠绕的导电迹线之间的间隔和/或距敏感材料的距离，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
119.根据权利要求117所述的方法，其中，对于所述第一和第二无源元件中的一个或两个：
第一导电层与第二导电层彼此位于感测层的相对两侧；
至少一个半多孔层包括第一半多孔层和第二半多孔层；
第一半多孔层设置在第一导电层与感测层之间；
第二半多孔层设置在第二导电层与感测层之间；和
选择第一和第二半多孔层中每一个的半多孔材料，以控制所述感测设备的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
120.根据权利要求103至119中任一项所述的方法，包括将一个或多个附加层结合到所述第一和/或第二绝缘层，所述一个或多个附加层包括织物、玻璃、木材、砾石、合成材料、皮革、类有机材料和类金属材料中的一个或多个。
121.根据权利要求103至120中任一项所述的方法，包括，对于所述第一和第二无源元件中的一个或两个，使用缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个，将所述多个绝缘层、所述至少一个感测层、所述多个导电层以及所述至少一个半多孔层中的每一个结合在一起。
122.根据权利要求103至121中任一项所述的方法，包括，通过缝纫、刺绣、热压、粘合剂、超声波焊接、折叠、卷曲和铸造中的一个或多个来完成所述感测设备的边缘。
123.根据权利要求103至122中任一项所述的方法，包括，将所述多个导电线设置在所述感测设备之上和/或之内的任何位置处。
124.根据权利要求103至123中任一项所述的方法，包括，将所述多个导电线折叠成所述感测设备内的单独的层。
125.根据权利要求103-124中任一项所述的方法，包括：
通过缝纫、编织、针织、系束、沉积和刺绣中的一个或多个来设置多个导电线；和/或
在所述设备内用多孔材料或半导电材料填充所述多个导电线。
126.根据权利要求103-125中任一项所述的方法，包括，将所述多个导电线连接到无源或有源滤波部件，所述无源或有源滤波部件执行包括低通、高通、带通和/或陷波滤波的一个或多个操作。
127.根据权利要求103-126中任一项所述的方法，包括：
将多个导电线端接到连接到控制器的连接器上；
使用控制器汇编输入的数据，以创建汇编的数据；和
将汇编的数据发送到接收设备。
128.根据权利要求123至127中任一项所述的方法，其中所述感测层与所述多个导电线接触的点之间的区域确定了所述无源元件在其上敏感的区域。
129.根据权利要求103或权利要求128中任一项所述的方法，其中，在所述第一和/或第二无源元件中，所述至少一个感测层包括多个感测层，所述方法包括经由所述多个感测层区别地确定在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面上施加到感测设备的激励的方向。
130.根据权利要求129所述的方法，其中所述第一和/或第二无源元件包括开关，所述方法包括使用一个或多个所述开关，以切换对所述第一和/或第二无源元件的多个感测层之一的测量。
131.根据权利要求129所述的方法，包括，使用逻辑门、时钟和/或CPU对来自所述第一和/或第二无源元件的多个感测层的输出信号进行计时和去卷积。
132.根据权利要求103所述的方法，包括，将所述多个导电线折叠成所述感测设备内的单独的层。
133.根据权利要求103所述的方法，包括，对于所述第一和/或第二无源元件，改变所述一个或多个导电层的至少一种导电材料上的输入信号，使得来自所述第一和/或第二无源元件的信号被区别地打开或关闭，或者经由所述至少一个半多孔层进入高Z状态。
134.根据权利要求103或权利要求108所述的方法，包括：
在一个方向上向感测设备施加激励；和
当激励的方向与所述至少一个半多孔层在所述第一和/或第二无源元件的所述多个导电层之一和所述至少一个感测层之间的定位方向相同时，基于激励相对于感测设备的方向，第一和/或第二无源元件进入开启状态、关闭状态或高Z状态。
135.根据权利要求103或权利要求104所述的方法，包括，在X方向、Y方向和Z方向中的任意方向上切割和/或折叠第一和第二无源元件，以区别地测量相应在X平面、Y平面和Z平面中的任意平面施加至所述感测设备的激励。
136.根据权利要求103-135中任一项所述的方法，其中所述感测设备能够出于运动采集目的而与用户交互。
137.根据权利要求136所述的方法，其中所述感测设备可由用户折叠、弯曲和/或卷曲。
138.根据权利要求136所述的方法，其中所述感测设备可由用户储存、携带和/或运输。
139.根据权利要求136所述的方法，包括，将所述感测设备安装到木材、金属、陶瓷、玻璃、塑料、泡沫、草皮、砾石、地毯、合成材料、有机材料和超材料中的一个或多个上。
140.根据权利要求136所述的方法，包括将所述感测设备连接到接收设备，以用于在线、离线、基于云和外部存储应用。
141.根据权利要求136所述的方法，其中所述感测设备能够生成供用户用于算法和/或计算机化活动的数据。
142.根据权利要求136所述的方法，其中所述感测设备能够生成用于机器学习活动的数据。
143.根据权利要求103、108和114中任一项所述的方法，包括，将所述第一和第二无源元件布置为在X方向、Y方向和/或X方向上彼此间隔开，使得所述感测设备能够区别地测量分别在X平面、Y平面和/或Z平面上施加到所述感测设备的激励。
144.根据权利要求103-143中任一项所述的方法，包括优化多个导电线的缝合路径，以增强所述感测设备的信噪比和/或共模抑制，可选地，其中优化缝合路径包括使用一种或多种搜索算法，可选地，所述一种或多种搜索算法包括深度优先搜索、广度优先搜索、最近邻和聚类。
145.根据权利要求103-144中任一项所述的方法，包括控制不同层上的所述多个导电线中的一个或多个的张力、节距、占空比、针脚宽度和针脚长度中的一个或多个，使得第一和第二无源元件彼此重叠，并且可选地，不与彼此的导电线或连接相交叉。
146.根据权利要求103-145中任一项所述的方法，包括：
折叠和/或切割所述感测设备的层；和
使感测设备变形为二维或三维几何形状；
其中，通过感测设备的折叠和/或切割以及变形，第一无源元件和第二无源元件以及与其相关联的多个导电线彼此重叠，并且可选地，不与彼此的导电线或连接相交叉。
147.一种感测系统，包括多个根据权利要求1-71中任一项所述的设备，其中所述多个设备以设备的阵列或矩阵的形式布置。
148.一种制造感测系统的方法，所述方法包括：
提供多个根据权利要求1-71中任一项所述的设备；和
以设备的阵列或矩阵的形式布置多个设备。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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