CN111149424A - 提供在可穿戴设备中的适形加热器的装置、***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器的装置、***和方法。该柔性加热器包括：适形基底；匹配功能油墨组，其被印刷到基底的至少一个基本平坦的面上，以形成以下各层：至少一个导电层，其能够从至少一个电源接收电流；电阻层，其与至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到所述电流时产生热量的多个加热元件；以及介电层，其能够至少部分地将所述至少一个电阻层绝缘，其中所述匹配油墨组被匹配以排除所述至少一个导电层、所述至少一个电阻层和所述介电层中的每一者的所述印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与所述适形基底的有害相互作用。

Description

提供在可穿戴设备中的适形加热器的装置、***和方法

背景技术

公开领域

本公开一般涉及印刷电子产品，并且更具体地，涉及例如用于可穿戴设备中的适形加热器。

背景说明

印刷电子产品使用印刷或“附加”方法在各种基底上产生电(和其他)设备。印刷通常在各种基底材料上限定图案，例如使用丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、平版印刷和喷墨。使用这些印刷技术中的一种或多种将电功能电子或光学油墨沉积在基底上，从而产生有源或无源设备，例如晶体管、电容器、电阻器和电感线圈。

印刷电子产品可以使用无机或有机油墨。这些油墨材料可以通过基于溶液，基于真空或其他工艺来沉积。可以将油墨层可一层施加在另一层之上。印刷电子产品特征可以是或包括半导体、金属导体、纳米颗粒、纳米管等。

刚性基底(例如玻璃和硅)可以用于印刷电子产品。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)-箔(PET)是普通的基底，部分是由于其低成本和适度的高温稳定性。聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)和聚(酰亚胺)-箔(PI)是替代基底。替代基底包括纸和纺织品，尽管这样的基底中的高表面粗糙度和高吸收性可能在其上的印刷电子产品中存在问题。简而言之，典型的是，合适的印刷电子产品基底优选具有最小的粗糙度、合适的润湿性和低吸收性。

印刷电子产品提供低成本、大批量制造。较低的成本使得能够在许多应用中使用，但是通常具有比“常规电子产品”降低的性能。进一步地，在各种基底上的制造方法允许以迄今未知的方式使用电子产品，至少基本上不增加成本。例如，在柔性基底上印刷允许将电子产品放置在弯曲表面上，而不在这种情况下使用常规电子产品将需要的额外费用。

而且，常规电子产品通常对特征尺寸具有较低限制。相反，可以使用印刷电子产品提供更高的分辨率和更小的结构，从而提供使用常规电子产品不能获得的电路密度、精确分层和功能性的可变性。

在印刷电子产品中，控制厚度、孔和材料相容性是必要的。实际上，所用的印刷方法(一种或多种)的选择可由与印刷层、层特征和印刷材料的特性(例如上述厚度、孔和材料类型)相关的要求以及由最终印刷产品的经济和技术考虑来确定。

通常，基于片材的喷墨和丝网印刷对于少量、高精度印刷电子产品是最佳的。凹版印刷、平版印刷和柔性版印刷对于大批量生产更常见。平版印刷和柔性版印刷通常用于无机和有机导体和介电材料，而凹版印刷由于由此提供的高层质量而高度适合于质量敏感层，例如在晶体管内。

喷墨是非常通用的，但是通常提供较低的产量，并且由于可能的喷嘴堵塞而更好地适合于低粘度、可溶材料。丝网印刷通常用于由糊状材料产生图案化的厚层。气溶胶喷射印刷将油墨雾化，并使用气流将印刷的液滴聚焦成紧密准直的束。

蒸发印刷将高精度丝网印刷与材料蒸发相结合。材料通过与基底“对准”的高精度模板沉积。可以使用其他印刷方法，例如微接触印刷和光刻(例如纳米压印光刻)。

电子功能性和可印刷性可以彼此平衡，强制优化以允许最佳结果。例如，聚合物中较高的分子量提高了电导率，但降低了溶解度。进一步地，在印刷中必须严格选择和控制粘度、表面张力和固体含量。跨层相互作用以及沉积后工序和层也影响最终产品的特征。

印刷电子产品可以提供具有宽度范围为3-10μm或更小、以及层厚度范围为几十纳米至大于10μm或更大的特征的图案。一旦完成印刷和图案化，可能需要对基底进行后处理以获得最终的电气和机械特性。后处理可以更多地由特定的油墨和基底组合驱动。

使用常规电子产品技术和手工劳动来制造用于可穿戴设备(例如服装或配件)中的典型加热器。例如，通常提供刚性、厚且大体积的加热器，例如与印刷电路板等相关联。通常将允许这些厚的、大体积的加热器操作的布线缝合到可穿戴设备中(例如织物层之间)以将加热元件封闭到织物中。

而且，使用非典型类型的处理制造的体积较小的加热器通常是昂贵的，部分是因为产生这种加热器所需的复杂制造步骤。因此，这些加热器不适用于可穿戴应用。进一步地，如果例如要清洗与加热器相关联的可穿戴设备，则上述非典型或常规类型的加热器都必须具有极高的封装水平。如果要在其寿命周期中多次清洗可穿戴设备，则尤其是这种情况。也就是说，在可穿戴设备的寿命周期中的限制因素不应该是与可穿戴设备相关地提供的加热器。

因此，用于可穿戴设备的加热器可以使用在线和/或高产量工艺(例如附加印刷工艺)来组装，因此其制造不太复杂，从而导致更具成本效益的制造、加热器和可穿戴设备的更长使用寿命以及其他明显的优点。这种加热器应该以薄的、体积较小的、更适形和柔性的形式来形成，并且在可穿戴-可模制基底上形成，以不仅解决上述问题，而且允许集成到更多种类型的可穿戴设备中。

发明内容

因此，本公开至少提供了一种用于适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器的装置、***和方法。该柔性加热器包括：适形基底；匹配功能油墨组，其被印刷到基底的至少一个基本平坦的面上，以形成以下各层：至少一个导电层，其能够从至少一个电源接收电流的至少一个导电层；电阻层，其与至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到电流时产生热量的多个加热元件；以及介电层，其能够至少部分地将至少一个电阻层绝缘，其中匹配油墨组被匹配以排除至少一个导电层、至少一个电阻层和至少一个介电层中的每一者的印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与适形基底的有害相互作用。

所述柔性加热器可附加地包括封装，其至少部分地将至少在其上具有匹配功能油墨组的适形基底密封以免受环境因素影响。所述柔性加热器可附加地被集成到其上具有匹配油墨组的适形基底的可穿戴设备中。

所述柔性加热器进一步可以包括与至少一个导电层连接性地相关联的驱动电路。该驱动电路可以包括控制***，并且其中由加热元件输送的热量的量由控制***控制。

因此，本公开提供了一种用于可穿戴设备的加热器，其可以使用在线和/或高产量工艺(例如附加印刷工艺)来组装，并且因此，其制造不太复杂，从而导致更具成本效益的制造、加热器和可穿戴设备的更长使用寿命以及其他明显的优点。

附图说明

下面将参考附图描述示例性组合、***和方法，该附图仅作为非限制性例子给出，其中：

图1是示出根据实施例的加热器的示意性框图；

图2是示出根据实施例的加热器的示意性框图；

图3是具有在加热***的右上和左下具有接触点的导体层的实施例的示例性实例；

图4是导电层和电阻层加热***的示例性实例；

图5是具有增大尺寸的与设备顶部的接触垫相关联的导电层的实施例的示例性实例；

图6示出了封闭在封装层中的加热***的示例性实例；

图7示出了其中加热***被层压到纺织品上的示例性实例；

图8是示出了提供例如用于可穿戴设备的适形加热器的示例性方法的流程图；以及

图9是示出了在可穿戴设备中使用适形加热器***的方法的流程图。

具体实施例

本文提供的附图和描述可以被简化以说明与清楚理解本文所述的装置、***和方法相关的方面，同时为了清楚的目的，消除可以在典型的类似设备、***和方法中找到的其他方面。因此，普通技术人员可以认识到，其他元件和/或操作对于实现本文所述的设备、***和方法可以是期望的和/或必需的。但是因为这些元件和操作在本领域中是已知的，并且因为它们不利于更好地理解本公开内容，所以为了简洁起见，本文可能不提供对这些元件和操作的讨论。然而，本公开内容被认为仍然包括对于本领域普通技术人员已知的所述方面的所有这些元件、变型和修饰。

贯穿全文提供实施例使得本公开内容足够透彻并且将所公开的实施例的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多特定细节(例如特定组件、设备和方法的例子)以提供对本公开内容的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用某些特定公开的细节，并且实施例可以以不同的形式体现。因此，实施例不应被解释为限制本公开内容的范围。如上所述，在一些实施例中，可能未详细描述众所周知的工艺、众所周知的设备结构和众所周知的技术。

本文所用的术语仅用于描述特别实施例的目的，而意在是非限制性的。例如，如本文所用的，单数形式“一”、“一个”和“该/所述”也可意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包含”、“包括”“含有”和“具有”是包括性的，因此指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组。除非明确指出是优选或要求的执行顺序，否则本文所述的步骤、工艺和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序的各自执行。还应理解的是，可以采用附加或替代步骤代替所公开的方面或与所公开的方面结合。

当元件或层被称为在另一个元件或层“上”(或“之上”)、“连接到”或“耦合到”另一元件或层时，除非另有明确说明，它可以直接在另一个元件或层上(或之上)、连接或耦合至另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件或层被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一个元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。进一步地，如本文所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

更进一步地，尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。除非上下文明确说明，否则当在本文中使用时，例如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离实施例教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。

历史上并且如贯穿全文所讨论的，设备或小设备的许多小方面的形成通常已集成有沉积及蚀刻工艺。也就是说，包括形成例如波导、通孔、连接器等设备特征的迹线(例如导电迹线、介电迹线、绝缘迹线等)通常通过减法工艺形成，即，通过制备层，稍后其被蚀刻以除去那些层的部分，以形成设备的期望拓扑和特征。

已经开发了附加印刷工艺，由此附加地形成设备特征和方面，即，通过在期望的位置和以期望的形状“印刷”期望的特点来形成设备特征和方面。这允许许多先前使用减法工艺形成的设备和设备的元件通过附加工艺形成，包括但不限于印刷晶体管、碳电阻加热元件、压电元件和音频元件、光电探测器和发射器以及用于医疗用途的设备(例如葡萄糖条和ECG带)。

简而言之，这种设备的印刷取决于许多因素，包括将沉积材料(例如油墨)与用于特定应用的基底匹配。这种使用多种基底的能力可以为印刷设备提供独特的特性，这在蚀刻设备中是先前未知的，例如设备拉伸和弯曲的能力，并且可以在先前未知的或不好的环境中使用，例如在要清洗的可穿戴设备中用作适形加热器。作为非限制性例子，在塑化基底上印刷电子迹线的能力允许在印刷发生后使那些基底适形。

然而，已知的附加特性确实对先前使用减法工艺可获得的特性存在限制。例如，典型地，使用附加工艺形成的导电迹线比先前使用减法工艺形成的导电迹线具有更有限的导电性。这部分地是因为使用减法工艺提供的纯铜迹线目前不能使用现代附加加工来印刷。因此，与使用常规电子产品形成技术相比，一些设备及其元件(例如加热器)可进行实质修改以便适应在附加工艺中使用印刷迹线可获得的修改特性。

在实施例中，在每个独特的应用中必须平衡大量的因素，以便最好地达到最接近地近似于先前仅在减法工艺中可获得的那些特性的特性。例如，在所公开的设备和制备这些设备的方法中，必须评估印刷基底与这种基材的接受性、所用油墨及其导电性、所用印刷迹线的细度、印刷油墨的间距、密度和一致性、所进行印刷的类型(即丝网印刷相对于其他类型的印刷)、印刷层的厚度等之间的相容性。而且，因为可以采用多种油墨以便制备所公开的加热元件，所以所用油墨彼此的相容性也是实施例的一个方面。例如，对于给定油墨组中的所有油墨，必须评估油墨之间的化学反应、油墨之间的不同固化方法以及油墨之间的沉积方式。还值得注意的是，根据本文的讨论，本领域技术人员将理解，油墨组中的不同油墨即使在沉积后也可具有不同的特征。例如，某些油墨可以在该油墨的沉积迹线的中心处遭受低谷效应(valley effect)，而使用该油墨在迹线的外部产生峰。因此，因为使用这种油墨沉积的迹线的厚度可以允许减轻或增强上述效应，所以在实施例中，在油墨组中的每种油墨的应用方式和一致性是值得注意的。

在已知的结合加热器的技术中，印刷电路板需要机械地集成，因此需要考虑印刷电路板机械地集成在每个产品中。然而，使用具有柔性基底和具有不均匀拓扑的基底的印刷电子产品的能力可以允许将印刷电子产品集成为产品的一部分，而不是必须将电子产品机械集成到成品中。不用说，这可以包括将印刷电子产品用在不适合于接受使用减法工艺制备的电子产品的基底上，例如织物、不提供“粘性”表面的塑料、有机基底等。例如，由于附加工艺允许在印刷设备的每个随后印刷层中有不同的印刷类型，因此，可能发生这种情况，因此，在整个沉积工艺中，由每个层提供的功能性(例如机械、电气、结构或其他功能性)可以在印刷层之间变化。

可以使用附加工艺提供平衡上述因素的各种解决方案。例如，可以提供柔性基底，其中在该基板的一侧或两侧上进行印刷。因此，可在该基板的一侧或两侧上产生迹线以形成一个加热器、串联加热器或并联加热器。在这种情况下，可以在基底的侧面之间产生一个或多个通孔，从而在基底的相对侧上产生一个加热***或多个加热***，这些加热***可通过基底连接。

更特别地，在实施例中，用于可穿戴设备的柔性加热器可以被印刷到柔性且适形的有机或无机基底上，例如使用“匹配功能”油墨组。柔性加热器可以由形成匹配功能组的多层油墨或基底组成。例如，如图1中的加热器10所示，导电层12可以被印刷到基底14上以允许电流16流向加热器。电阻层18也可以或随后被印刷以允许由于流过其中的电流16而在电阻器加热时出现热效应20。进一步地，可以印刷介电层22以将电阻元件18a绝缘而防止由于基底14的适形性与柔性性质而彼此短路，并且使由加热元件18a产生的热绝缘以避免局部过热。

层12、18、22被印刷到其上的基底14可以包括有机和无机基底，所述基底14受到基底可以是柔性的和/或与加热器10放置在其中或其上的可穿戴设备适形的限制。合适的基底可包括但不限于PET、PC、TPU、尼龙、玻璃、织物、PEN和陶瓷。

如上所述，各种油墨和油墨组可用于形成在加热器10中的层12、18、22或其它方面，并且该组中的油墨可彼此匹配以避免在沉积、固化等期间的不期望的化学相互作用，和/或可将油墨与要在其上印刷油墨的基底匹配。作为非限制性例子，所用的导电和电阻油墨可以包括银、碳、PEDOT：PSS、CNT或各种其他可印刷、导电、介电和/或电阻材料，根据本文的讨论，这些材料对于本领域技术人员来说是显而易见的。

在某些可穿戴设备中，特别是暴露于这些元件和/或打算用于清洗的那些可穿戴设备中，加热***10可以优选地被封装以便增加耐久性。在这种情况下，可以进行与环境条件30(例如潮湿条件，包括雨、雪或湿气)的隔离，和/或与洗涤和干燥循环和/或一般的稳健处理的绝缘。在这种情况下，可以任选地提供封装***32(例如层压袋)以封闭加热***10，并且在这种情况下，封装***32可以包括连接和/或穿通以允许将电源40通过封装***32提供到加热***10。最后，加热***10(例如包括封装***32)可以经由任何已知的方法(例如通过缝合、层压等)集成到可穿戴设备50中。

因此，封装***32可以提供防水、防潮等以便保护加热***和相关***免受任何不利的环境因素30的影响。为了提供封装***32，可以采用各种已知技术。例如，丙烯酸可以被层压到加热器基底14的每一侧上以便在基底14周围产生密封的层压唇缘(lip)，其中仅有的从其延伸的突出部具有围绕其的丙烯酸层压密封件。进一步地，这种层压袋可以用例如紫外线辐射处理，使得层压密封到加热***10上，并且提供对加热***10的最大保护。然而，值得注意的是，添加到加热***的层越多(例如包括封装***32)，则加热***对可穿戴设备的适形性越差，特别是在添加的层具有显著厚度的情况下。

在一些实施例中，保护免受环境条件30影响的封装***32，除了产生加热***10之外可能不需要任何额外的努力。例如，可以选择可浸没和适形的基底和油墨组合，或者例如使用单个丙烯酸层压板，可以仅将基底上具有印刷电子产品以提供加热***的部分密封，以使其免受环境条件影响。

如上所述，具有或不具有封装***32的加热***10连接至一个或多个驱动电路52。在某些实施例中，到例如驱动器电路52和/或电源40的互连件54可以包括高接触表面积，以使得加热***10能够从电源40汲取大电流16。同样如上所述，互连件54也可以包括或包含印刷电子表面。作为非限制性例子，这种互连件54可以附加地包括经典布线、微连接和/或机电连接技术。

各种互连件54(例如包括从驱动器电路52到外部控制***和/或到电源56(如果有的话)的互连件)可以从加热***10向外延伸。这些互连件54以及数据要求和功率要求可以取决于给定加热***10的独特结构。例如，作为非限制性例子，施加在加热***10的配方中的不同碳油墨可以具有不同的功率要求，例如5-15伏，或更特别地5、9或12伏。

类似地，互连件54也可以是或包括本领域中已知的用于连接至例如上述电压的一个或多个通用连接器。进一步地，这种通用连接器可以是或包括其他已知的连接器类型，例如USB、微型USB(micro-USB)、迷你型USB(mini-USB)、闪电连接器和其他已知的互连件。附加地和可替代地，可以结合实施例来提供专有互连件54。

前述驱动电路52可以与加热***10和互连件54直接物理地相关联或可以不直接物理地相关联。例如，驱动器电路52可以作为独立的***被包括在电源40和加热***10之间的电气通路中。驱动器电路52可以包括控制***52a或与控制***52b的连接(例如以允许对加热***10进行远程和/或无线控制)，和/或提供对加热***的限制(例如所输送的热量的量、所输送的电流或所汲取的功率的量、不同的热量输送水平之间的差异等)。作为非限制性例子，这种远程连接可以包括无线连接(例如使用NFC、蓝牙、WiFi或蜂窝连接)，例如以链接到用户的移动设备62上的应用(app)60。

值得注意的是，如本文所引用的，控制***(一个或多个)52a、52b(例如基于蓝牙的控制***)可允许自动或手动地改变温度。因此，控制***52a、52b(一个或多个)可以例如经由蓝牙、射频(RF)、近场通信(NFC)等与辅助控制设备(例如移动设备上的应用(app))进行通信。前述变化可以仅在一定时间段(这可以是短暂的)内发生，例如特别是如果控制***指示在期望的设置上将消耗大量功率时。例如，可以手动或自动地选择用户已将加热器预设为用90秒加热到85度，例如仅当用户在10度天气中短暂遛狗时，因为可以理解，用户可以在短期使用后立即为***完全充电。然而，如果用户正在进行一个小时的慢跑，并且该慢跑处于相同的10度天气中，则用户可能更喜欢加热器在电量完全耗尽之前的一个小时的50分钟内以45度运行。

例如通过驱动器电路52向加热***10输送功率的电源40，可优选地提供例如2-10小时或更具体地4-8小时的电池寿命。该功率可以例如通过嵌入在服装中的永久功率输送***(例如可以使用可充电、可移除、可更换或永久电池，作为非限制性例子)来提供，，或通过适合于***驱动器电路***的辅助电源(例如可以通过专用或非专用连接器(例如通过微型USB、闪电连接器等)嵌入或相关到移动设备或其他移动电源)来提供。如所参考的，典型的功率提供元件可以包括电池，例如可充电电池(例如锂离子电池)。这种电池通常可以非常快速地提供高水平的加热，然后允许热量输送的快速下降以避免在功率提供的上升或下降阶段期间不必要的功率使用。

非典型电源可附加地用于为加热***10提供电源40。例如，动力电源(例如基于运动来存储功率的动力电源)和/或其他类似的磁和/或压电电源***可以被嵌入或可连接至可穿戴设备中，以便经由驱动器电路52向加热***10提供主要、辅助、永久或临时功率。同样，主要、辅助和/或非典型电源(一个或多个)40可以一起工作，并与上述***控制结合工作，例如可以嵌入驱动器电路52中或者与驱动器电路52通信地相关联以仅在特别触发时才供应功率。例如，在多个位置(例如在运动衫的肘部和上背部区域)配备加热器的可穿戴设备可能仅在由板上***指示的某些事件(例如印刷电子传感器70，其可以附加地与基底12相关联)下允许这些位置中的各个位置被激活。例如，动力传感器可以感测运动，并且在运动阶段期间可以在给定位置(例如，在先前例子中的上背部区域)中激活加热器。然而，当由动力传感器感测到运动停止时，可以激活运动衫的肘部中的加热元件。可以出于本领域技术人员理解的多种原因中的任何一种来进行此操作，例如，在各局之间停止投球但希望保持他/她的肘部“温暖”以避免受伤的投手。

加热元件的这种变型不仅会发生在具有多个加热器的可穿戴设备上，而且可能会出于不同目的类似地包括可变加热器设计。例如，较小的加热器比较大的加热器消耗的功率更少，因此，需要较低水平的电源。因此，在先前的投手的运动衫例子中，仅位于他/她的肘部“汤米·约翰(Tommy John)”韧带附近的小加热器可能需要很少的功率来激活，但仍然可以为穿戴者带来重大的健康影响，例如，在超过10分钟的不活动发生后，以使这条经常受伤的韧带保持温暖。

而且，例如可以由驱动器电路***指示的热量水平的可变性可以由用户手动地或者基于***特性自动地做出。例如，如果温度较冷，则可能需要在暖手器加热***(例如可能嵌入运动衫的口袋或用户的手套中)中降低热量，即为了使用户感到“温暖”，可能仅需要与环境条件的特定温差。也就是说，如果用户的手套被加热到40华氏度，而不是一直将手套加热到65度的最大加热量水平，那么在温度为10华氏度的环境中的用户可能会感到更温暖。然而，如果环境温度为35度，用户可能需要加热元件达到65度以使用户感受到相同水平的“温暖”。

基于可穿戴设备和加热器的使用情况，可能需要附加地考虑输送给加热器的功率和/或输送的热量。例如，在加热器可能基本上与用户的皮肤直接接触或非常接近用户的皮肤的情况下，与本文所讨论的驱动器电路52相关联的控制***必须限制功率，使得加热不足以燃烧、导致用户不适或以其他方式伤害用户。在某些示例性实施例中，可以通过使用自调节油墨提供加热元件来部分解决这些问题。

例如，正温度系数(PTC)加热器可以提供自调节加热器。当电流流过加热器时，自调节加热器在特定温度下稳定。也就是说，随着温度升高，自调节加热器的电阻也增加，这导致电流减小，因此，加热器无法继续升高温度。相反，如果温度降低，则电阻减小，从而允许更大的电流通过设备。因此，在典型实施例中，自调节/PTC加热器提供稳定的温度，该温度与施加到加热器的电压无关。

辅助***202可以结合加热***10被提供以例如保持温暖，如图2所示。例如，在运动衫中具有横向交叉的口袋204的实施例中，横跨运动衫的单个口袋可以在其内部衬有202，并且可以具有在其口袋的衬里内部设置的加热元件，以便将加热***10产生的热尽可能最大程度地保持在运动衫的口袋204内。

如贯穿全文所讨论的，有利的是，特别是对于某些类型的可穿戴设备，加热***和/或与其相关联的其他***是适形的。这种适形性可以适用于用户或基于活动施加的力，或对可穿戴设备本身的物理轮廓的依从性等。由于加热***和/或其相关联的***的适形性，可能会引起附加的考虑。例如，所输送的热量水平可以基于加热元件的物理构造而变化，即，当加热***弯曲或部分折叠时，它可以在某些部位输送比预期的更多或更少的热量。不用说，使用保护性介电层22可以解决这种可变性中的一些问题，例如以上所参考的。

如贯穿全文所讨论的，附加的传感器、集成电路、存储器等也可以与所讨论的加热***10相关联，可以被印刷在其基底14上，和/或可以形成在与其相关联的***上或与其相关联的***中，和/或其基底上。不用说，在这种实施例中，相关联的电子产品可以与加热***以及与加热***相关联的那些***分离，但是仍然可以类似地适形于加热***的可穿戴设备、基底等。进一步地，本领域技术人员将理解，可以在加热***的相同基底上或物理上相邻的基底上通过印刷工艺来形成或不形成这样的其他电子电路。

而且，实施例可以包括以上所讨论的那些层的附加层(未示出)。例如，可以以高粘性的贴条(sticker)的形式提供加热器基底，其中，该贴条可以提供或可以不提供适合于在“贴条”的一侧上接收印刷电子产品的基底。在这种情况下，相容的粘合表面可以例如经由附加工艺印刷、层压、沉积等施加到贴条的相对面上。

图3、4和5示出了所公开的实施例的示例性实例。更特别地，图3示出了导体层12，其在加热***的右上方和左下方具有接触点。进一步示出了电阻层18的离散加热器元件18a，如图3的放大图中所示。

图4示出了导电层12和电阻层18加热***的附加示例性实例。图5示出了附加实施例，其中，通过与设备顶部的接触垫相关联的导电层12的尺寸的增大来补救图4的电流阻塞点502。值得注意的是，图3、4和5的每个实施例示出了印刷在导电层12和电阻层18上的介电层22，以及延伸超出介电层22的接触点以允许本文所讨论的互连件54。

图6示出了封闭在封装层32中的图5的加热***10的示例性实例。如贯穿全文所述，封装层32可以保护加热***10免受环境条件的影响。

图7示出了其中加热***10已被层压到纺织品702上的示例性实例。作为非限制性例子，可用的纺织品可包括尼龙、棉等。

图8是示出了提供适形加热器(例如用于可穿戴设备中)的示例性方法800的流程图。在步骤802处，将油墨组相互匹配以用于在油墨组中印刷相容的油墨层，并将油墨组与接收有机或无机的适形基底匹配。在步骤804处，将由来自油墨组中的至少一种油墨形成的导电层印刷在基底上。

在步骤806处，从油墨组印刷电阻层，其中，电阻层至少提供多个与导电层电气通信的加热元件。在步骤808处，从油墨组印刷介电层以便将导电层和电阻层绝缘。

在任选步骤810处，将其上至少印刷有导电层和电阻层的基底至少部分地封装。在任选步骤812处，与加热器的操作相关联的一个或多个传感器可以与基底集成和/或印刷在基底上。

在步骤814处，将加热器与可穿戴设备集成。可以通过缝合、层压、粘合或任何类似方法进行集成。而且，在步骤816处，加热器可以与具有与其通信的控制***的一个或多个驱动器电路以及与一个或多个电源连接连接性地相关联，以允许经由导电层将功率供应给加热元件。例如，步骤816可包括将一种或多种电互连件互连至加热器的印刷或其他方式。

图9是示出了在可穿戴设备中使用适形加热器***的方法900的流程图。在图示中，在步骤902处，适形加热器可以与电源相关联。该关联可以包括永久关联(例如，经由对永久嵌入的电池充电)，或可移除地关联，例如，其中可以将外部电源(例如电池、移动设备等)与加热器可移除地相关联。

在步骤904处，可以可变地控制将功率从电源输送到加热器的驱动器电路。任选地，在步骤904a处，无线控制可以是经由无线连接，例如从移动设备到驱动器电路。作为非限制性示例，可以使用由移动设备上的“app”提供的用户界面来控制该无线或有线连接。由此提供的控制可以基于预定的触发器或操作限制、手册或其组合而自动化。可以通过任何已知类型的无线接口来提供无线控制。

任选地，在步骤904b处，有线控制可以是经由从移动设备到驱动器电路的有线连接，例如经由连接到加热器的微型USB。如本领域技术人员将理解的，在替代实施例中，也可以经由该连接来供应功率。

进一步地，提供本公开内容的描述是为了使本领域任何技术人员都能制备或使用所公开的实施例。对于本领域技术人员来说，对本公开的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他变型。因此，本公开内容不旨在限于本文所述的示例和设计，而是应符合与本文所公开的原理和新颖性特征一致的最宽范围。

Claims (22)

1.一种适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器，该柔性加热器包括：

适形基底；

匹配功能油墨组，所述匹配功能油墨组被印刷到所述基底的至少一个基本平坦的面上，以形成至少以下各层：

至少一个导电层，所述至少一个导电层能够从至少一个电源接收电流；

至少一个电阻层，所述至少一个电阻层与所述至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到所述电流时产生热量的多个加热元件；以及

至少一个介电层，所述至少一个介电层能够至少部分地将所述至少一个电阻层绝缘；

其中所述匹配油墨组被匹配以排除所述至少一个导电层、所述至少一个电阻层和所述至少一个介电层中的每一者的所述印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与所述适形基底的有害相互作用。

2.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中，所述基底包括无机基底。

3.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中，所述基底包括选自由PET、PC、TPU、尼龙、玻璃、织物、PEN和陶瓷组成的所述组中的一者。

4.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述有害相互作用在所述印刷油墨的沉积和固化中的至少一者期间发生。

5.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述匹配油墨组中的所述印刷墨水包括选自由银、碳、PEDOT:PSS和CNT油墨组成的所述组中的一者。

6.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述印刷油墨组承受至少包括水分的环境因素。

7.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述柔性加热器进一步包括至少部分地将至少在其上具有所述匹配功能油墨组的所述适形基底密封以免受环境因素影响的封装。

8.根据权利要求7所述的柔性加热器，其中所述封装包括层压袋。

9.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述柔性加热器进一步包括到在其上具有所述匹配油墨组的所述适形基底的所述可穿戴设备中的集成。

10.根据权利要求9所述的柔性加热器，其中所述集成包括选自由缝合、层压、粘合组成的所述组中的一者。

11.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述柔性加热器进一步包括与所述至少一个导电层连接性地相关联的驱动电路。

12.根据权利要求11所述的柔性加热器，其中所述驱动电路包括控制***，并且其中由所述加热元件输送的热量的量由所述控制***控制。

13.根据权利要求12所述的柔性加热器，其中所述控制***包括无线接收器。

14.根据权利要求13所述的柔性加热器，其中所述无线接收器包括蓝牙、WiFi、NFC、蜂窝和RF接收器中的至少一者。

15.根据权利要求12所述的柔性加热器，其中所述控制***的远程部分包括移动设备app。

16.根据权利要求1所述的柔性加热器，所述柔性加热器进一步包括与所述驱动器电路连接性地相关联的至少一个电源。

17.根据权利要求16所述的柔性加热器，其中所述电源包括可充电电池。

18.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述介电层将所述多个加热元件中的加热元件绝缘，以防止由于所述适形基底的适形性而彼此短路。

19.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述介电层将由所述加热元件产生的热量绝缘以避免局部过热。

20.一种提供包括在可穿戴设备中的适形加热器的方法，该方法包括：

将相容油墨层的油墨组相互匹配；

将所述油墨组与接收适形基底匹配；

在所述适形基底上印刷以下各层：

导电层；

电阻层，所述电阻层至少提供多个与所述导电层电气通信的加热元件；以及

介电层，所述介电层将所述导电层和所述电阻层绝缘，以及将所述印刷适形基底进行封装。

21.根据权利要求20所述的方法，该方法进一步包括与也选自所述油墨组中的一个或多个印刷传感器的所述基底相关联。

22.根据权利要求20所述的方法，该方法进一步包括将所述印刷适形基底与所述可穿戴设备集成。

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