[发明专利]可共形于表面的可安装于附肢的电子器件

说明书

公开了用于覆盖和共形到附肢表面的可安装于附肢的电子系统和相关方法。柔性的或可拉伸的衬底具有一个用于接收附肢(包括具有曲面的附肢)的内表面和一个可由外部表面接触的相对置的外表面。柔性的或可拉伸的电子器件由衬底内表面和/或外表面支撑，取决于感兴趣的应用。所述电子器件与该衬底结合提供净抗弯刚度以帮助该内表面和该壳体内设置的附肢的表面之间的共形接触。在一方面，该系统能够在不对电子器件功能产生不利影响的情况下翻转表面，诸如包括传感器阵列、致动器阵列或传感器和致动器二者的阵列的电子器件。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年3月15日提交的第61/794,004号、2012年4月20日提交的第61/636,527号以及2012年3月30日提交的第61/618,371号美国临时专利申请的权益，每个所述美国临时专利申请都以不与本发明冲突的程度以引用的方式整体纳入本文。

关于联邦政府赞助研究或开发的声明

本发明是在美国国家科学基金会授予的CMMI-0328162以及能源部授予的DE-FG02-07ER46471和DE-FG02-07ER46453下由政府支持完成的。美国政府对本发明具有一定权利。

背景技术

利用到皮肤的接口的生理学测量和刺激技术受到关注已有多年。尽管在这段时间取得很大进步，但是几乎所有相关联的器件技术都继续依赖于概念陈旧的设计。代表性地，少量的块体电极通过胶带、机械夹/机械绑带和/或穿刺针安装在皮肤上，通常通过导电凝胶介导，具有到容纳成组的刚性电路板、电源和通信部件的分立的盒的终端连接。这些系统具有许多重要的能力，但是这些系统对于研究实验室或临床环境以外的实际应用适应不良，这是由于难以建立长寿命的、坚固的、不使皮肤过敏的电气接触以及难以实现使所具有的总体尺寸、重量和形状在长期使用期间不导致不适的集成系统。

最近，许多专利和专利公布已经公开了柔性的、弹性的、且可植入的电极阵列。例如，美国专利申请公布US 2007/0043416公开了一种具有多个保持与目标组织接触的电极的可植入的柔性弹性支撑件。类似地，国际专利申请公布WO 98/49936公开了一种用于感测与切开心脏组织相关联的(映射的)信号的弹性电极阵列。美国专利5,678,737公开了用于通过电势分布数据的动态显示来显示心外膜表面和心内膜表面的三维模型的电生理学映射系统。

美国专利申请公布US 2003/0149456公开了一种多电极心脏导线适配器，其包含允许通过常规单引线心脏起搏脉冲发生器控制的多路复用电路。类似地，美国专利申请公布US 2006/0173364公开了一种利用搭建在常规集成电路上的数字多路复用电路的多通道电生理学采集系统。美国专利6,666,821号公开了一种可植入的传感器阵列系统，该可植入的传感器阵列系统具有相关联的保护构件，该保护构件防止传感器与周围环境相互作用直到该保护构件被禁用为止。

国际申请公布WO 2009/114689和美国专利公布NO.2013/0041235均公开了用于记录和调节生理活动的柔性的且可缩放的传感器阵列，上述国际申请公布和美国专利公布均以整体引用的方式单独地纳入本文。美国专利申请公布第US 2008/0157235号、第US 2008/0108171号、第US 2010/0002402号和2009年7月7日授权的美国专利7,557,367公开了多层可拉伸的、可折叠的且可印刷的半导体器件，上述美国专利申请公布和美国专利中的每个都以整体引用的方式纳入本文。

本领域存在对在能够适应任何类型的曲面(包括高度复杂形状，诸如与移动的手指相关的那些形状)的表面上的高保形度的、坚固的且可靠的电子器件的需要。使电子器件以与这样的复杂表面形状相互作用的一个困难是难于将电子器件可靠地设置在相应复杂表面形状中以便在大接触面积上实现电子器件和复杂表面形状之间的良好相互作用。在本文中提供多种器件和方法来解决该方面。

发明内容