本发明广义上讲与一个便携式微机系统相关。具体来说，本发明涉及一 个组件式微机系统的便携式支撑和互连结构。

多年来，计算机速度不断加快，体积不断缩小，效率不断提高。随着计 算机外形缩小，其安装空间也相应缩小。一度安放在采用特别环境控制的房 间中的计算机现在能够放在桌面上，膝盖上，甚至采用笔记本形式，比一叠 8又1/2英寸×11英寸的纸张大不了多少。

最后，计算机行业制定了个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)标准，依 照该标准开发出的中央处理器，包括在一个体积如卡片大小的包内，把微机 系统所需要的物理空间缩小至更小的占用区域(footprint)。根据PCMCIA或类 似标准，相当于桌面或膝上计算机的能力现在可以包容在一组卡片大小的装 置中，每张卡体积在6英寸×2.12英寸×10毫米之下。每张卡的确切尺寸 取决于该装置所遵守的PCMCIA或类似发行标准，例如一类，二类或三类 PCMCIA卡。由于体积小，PCMCIA卡十分便于携带，它已能设计为可以象 软盘一样装在衬衫口袋中。

PCMCIA卡的主要用途是增加笔记本计算机的功能，例如惠普OmniBook 300。此类笔记本计算机的机壳周围有若干PCMCIA插槽。例如，当一位用 户为了扩大存储容量而将一个PCMCIA卡插入PCMCIA插槽时，PCMCIA 卡沿着笔记本计算机机壳边缘向外延伸。不幸的是，这种延伸的结果导致笔 记本计算机的总体占用区域大约增加了相当于PCMCIA卡的尺寸，从而使笔 记本计算机携带起来较不方便。

另一种配置方法是将PCMCIA卡沿一垂直轴线叠加，而采用垂直方向的 硬式底板型连接器使各卡互连，此种方法使占用区域与一张PCMCIA卡同等 大小，而高度则取决于叠加的PCMCIA卡数量，但是，此种配置的结果是箱 式造形，很难携带，不可能装在衣袋之中。

许多工作环境要求操作人员同时执行数项任务，在此类情况下，操作人 员手持计算机会是一种障碍。尽管操作人员可以携带便携式笔记本计算机， 但常常无法找到安放计算机的空间，因而无法使用笔记本计算机。因此，需 要有另外一种便携式计算机系统，该系统使操作人员在不动手的情况下即可 携带甚至操作，也不需要安置计算机的桌面空间。

此类需求的一个例子是巡查病人的医生。通常没有可以随时安放笔记本 计算机的空间，并且医生也需要用手来对病人的状况进行精确的诊断。此外， 如果医生能够随时读取当期病人的医疗图表、各类疾病和药品参考材料、治 疗和手术室时间安排以及病历，也会很有帮助。在一般情况下，上述各类信 息可以储存在若干个软盘上或PCMCIA卡上，需要医生用手携带并打开该装 置才能读取资料。医生还可能给专科医生留言，请专科医生对病人作出检查， 修改治疗方案或与其他医疗支持人员协商。最理想的是计算机和电信装置能 集中安装于一个无须用手的佩戴式机壳(hands-free wearable housing)之內， 使医生能够在从一张病床巡视到另一张病床的过程中执行上述任务。

再举一个例子，快餐店员工如果能够使用便携式微机系统在供菜时接收 和输入点菜时将是十分有用的。同时，在员工对当前点菜有疑问时，如果他 可以查阅说明手册或向其他员工询问，而无须离开其工作岗位，也将很有帮 助。此外，如果员工利用带有通讯能力的微机系统，就可以随时提醒店中的 其他同事注意发生的问题或预期延误，尽管接受通知的员工当时不在身边。 如果能够随时利用计算机系统发送和存储信息，上述任务就会成为日常作业 內容。但是在快餐店环境中，食品制作大多需要用手，要求雇员使用手提计 算机系统会得不偿失。

如果一种个人微机系统的支持和互连结构能够为便携式微机系统提供无 须用手作业，并且系统中每一用户定义的组件配置都可进行适配，这种结构 将会很受欢迎。

本发明是一种用于组件式微机系统的佩戴式支撑和互连结构，这种微机 系统包含多个微机卡，这些卡分别装在一件服装中的多个微机卡口袋中。各 口袋之间依照预定图式用多个从口袋到口袋延伸的通道构成链路。这些通道 把电子链路系统固定在服装上。该链路系统包含多条平板软电缆，用于容纳 软电路和微机卡连接器。

每个口袋中都装有一个卡连接器，用于安装一张微机卡。每个连接器都 与电缆作工作性连接，当微机卡-包括一张处理卡和一张或多张特殊功能 卡，例如一张PCMCIA卡-装入这些连接器并接通电源时，就建立起一个可 以运行的微机系统。

服装结构提供一种容易折叠成多种形状的便携式轻型机壳。卡袋和链接 系统的组件式结构使用户能够对微机系统配置随时进行改动。

在扩谱无线网络环境中将本发明与耳机/话筒/输入/输出装置配合使用， 不但可以增加微机系统的操作便利，而且能够实现无手操作。

本发明还包括一个由多个微机元件构成的佩戴式计算机、至少一个软性 可穿戴构件、将上述微机元件安装在可穿戴构件上的装置、以及用于依照用 户确定的序列使上述微机元件实现电器互连的软式信号转发装置。在一实施 例中，微机元件包括数据输入装置、数据输出装置、微机卡部件和为计算机 提供电源的电源装置。

图1是依照本发明第一种实施例的微机机体软支撑结构正面图；

图2是本发明第一可选实施例透视图；

图3是安装于依照本发明第一种实施例的支撑结构中的微机系统剖面透 视图；

图4是卡袋正面局部图；

图5是卡袋局部剖视图，其透视点选自图4中10-10的线条；

图6是一种可选卡袋实施例，其透视点与图5相同；

图7是一种可选卡袋实施例，其透视点与图5相同；

图8是一种可选卡袋实施例，其透视点与图5相同；

图9是一种可选卡袋实施例，其透视点与图5相同；

图10是卡袋全剖面图，其透视点取自图4中10-10的线条；

图11是连接器局部透视图；

图12是一种可选连接器实施例；

图13是一种可选连接器实施例；

图14是一种可选连接器实施例；

图15是由使用者穿戴的本发明第一种可选实施例透视图；

图16是本发明第二种可选实施例，它设计为配戴在手臂上；

图17是本发明第三种可选实施例，适合配戴在使用者头部；

图18显示了使用者穿戴的在图1中显示的本发明第一种实施例透视图；

图19是本发明的一种实施例，配置为在弯曲型的可配戴物上的芯片形 式。

图20是一种软体结构平面图，由互连的导线和微机元件组成。

图21是本发明一种实施例的放大平面图，与图19类似。

图22为图21显示的物体的后视图，透视点取自图21中22-22的直线。

图23是一种软底结构平面图，由多个互连导线和微机元件所组成。

图24是一种钩环式充电安装机座俯视图，该机座用于安装个人配戴式计 算机的一种实施例中。

图25是一种钩环式充电和安装机座俯视图。

在以下附图说明中，同样参考号表示同样原件。

请参见附图，依照本发明第一实施例的微机支撑和互连结构10一般包括 一件软性服装12、依照预定格式排列的一组微机卡袋14、16、18以及一 个链接系统20。服装12和卡袋14、16、18可以使用同样的布料和其他柔 性材料制成，也可以采用不同类别的适合人体曲线的其他柔性材料制成，例 如，通常服装、制服、防护衣或类似服装所用的材料。

请参见图1，柔性服装12包括一个领口22、相对袖口24、正面26和 反面28。服装12由一层或多层材料30组成，包括由多个通道32组成的结 构。领口22足够大，很容易套过使用者头部。袖口24必须允许使用者手臂 自由伸缩。

通道32依照预定序列在卡袋之间穿行并进入卡袋14、16、18。通道 32有一足够大小的特征宽度，能够容纳扁平式软性基层，例如计算机行业经 常使用的带式电缆。用于输送电源和/或信息的附加软性互连导线属于本发明 范围之內，将在下文中阐述。通道32的序列取决于用户选择的微机系统的功 能配置。应当认识到通道32可以多达30层，也可以采用一组定位环固定。 定位环可以有多种设计，例如是用绳或线对织物进行网式固定。

请参考图1-4，卡袋14、16、18包括袋口34、相对侧边36和一道 底边38。服装12、相对侧边36和底边38共同构成容纳卡的空腔40。空腔 40必须足够大，能容纳PCMCIA卡或处理卡。

就卡袋16、18而言，相对侧边永久性地固定在服装12上，底边38沿 底边38的一部分38永久性地固定在服装12上。底边38与通道32相连的部 分未固定在服装12上。就卡袋14而言，底边38永久性地固定在服装12上， 侧边36之一沿侧边36的一部分固定在服装12上。侧边36中靠近通道32 的部分未加以固定。

请参考图4，卡袋14、16、18可以包括一个固定构件42。该固定构 件具有一道上边44和一道下边46，通常为长方形。在该实施例中，固定构 件42的上边44永久性地固定在服装12上，使得固定构件42与卡袋14、 16、18相对侧边36和上方袋口34之间保持同等距离。下边46固定在卡袋 14、16、18上，但可以取下，使得当固定构件42的下边46安装在卡袋14 上时，固定构件在卡袋开口34上从服装12延伸至卡袋14。

应当认识到固定构件可以采用无数个固定装置47固定在卡袋14上，并 能够取下。图5-9中列举了一些固定装置，例如钩环装置、按扣、环扣、 套钮装置或者环夹装置。还应当认识到，如图10所示，固定构件42的底边 46可以永久性固定在卡袋14上，上边44则固定在服装12上，并能够取下。

请参见图1和图3，链接系统20(在图1中用虚线表示)包括多个设备连 接器48、电源连接器50和卡连接器52，这些连接器依照预定序列以便于操 作的方式连接在扁平的软电缆54上。每个连接器48、50、52以便于操作 的方式分别固定在卡袋14、16、18的空腔40中，每个卡袋与一个通道32 相邻，使得连接器48、50、52的连接部位探入安放卡的空腔40。软电缆 54从每个连接器48延伸，穿过通道32与下一个连接器50连接。在一个实 施例中，软电缆54最好是计算机行业常用的带式电缆和MYLARR电缆，此 类电缆提供扁平式软性基层包装的软电路。沿软电缆54排列的连接器48、 50、52序列根据微机系统需要的功能确定。应当认识到，可以采用多种连 接器48，例如图11-14中显示的236针或88针卡式插头或插座、扁平槽 插头或插座、或者电子行业通用的其他连接器。

还应当认识到，为了在扩谱无线网络环境中使用本发明10，链接系统20 的电路54必须包括一个天线结构，或者将天线连接在连接器48、50、52 或一个功能部件70、72、74上。下文阐述了同一便携式计算机各部件之间 的无线通讯。

请参见图2和图15，在本发明的第一种可选择实施例中，服装12由一 块长的，通常是长方型的材料构成，该材料有相对的两端56、58。在该实 施例中，卡袋14、16、18沿服装12以固定间隔作平行或纵向排列。服装 12包括一个固定系统60，该系统安装在服装相对的两端56、58上。该固 定系统60可以是皮带环和接孔、钩环系统、钩眼系统、按扣、固定结或环扣， 例如通常背包中使用的固定装置。应当认识到固定系统60可以是任何类型的 系统，只要能够将服装12牢固地固定在使用者腰部或躯干部位即可。

请参见图16，在本发明第二可选实施例中，用于支持结构10的服装12 由两块通常是长方条形的布料62、一块连接料64和一个固定系统56组成。 连接料64将每一块环形布料62的一部分相互搭接，以便两块条形布料62 可以相互为基准旋转0-270度。

请参见图17，在本发明第三可选实施例中，用于支撑结构10的服装12 由一顶帽子66和帽带68构成。帽子66尺寸必须足够大，能够舒适地戴在使 用者头上，而不会阻挡使用者的视线。帽带68装在帽子上，并用于将帽子固 定在使用者头上，帽带可以取下来。帽带68可以采用不同结构，例如帽带、 环扣、按扣和钩环装置。

请参见图15和图18，在操作过程中，使用者将所要的微机系统的功能 部件70、72、74插入卡袋14、16、18，这些卡袋装有有关设备连接器 48、电源连接器50或卡连接器52。使用者然后穿上支撑结构10，并使需 要的输入/输出装置76与有关部件72、74连接。本领域技术人员应当认识 到，数据输入和输出可以采用不同装置76进行，包括键盘、鼠标、话筒/耳 机、触屏监视器或条码扫描器。还应当认识到某些装置76可以通过红外线连 接存取，例如打印机或同一网络中的其他计算机。

链接系统20将部件70、72与有关其他部件74进行电子连接。一旦用 户开启电源，微机系统即进入工作状态，支撑结构10将紧随使用者的动作。

通过使用话筒/耳机输入/输出装置，使用者可以无须用手操作计算机系 统。话筒/耳机装置可以通过一个配备的端口与一张特殊功能卡直接连接。例 如通讯卡上的通讯端口，该通讯卡于1993年2月2日在美国专利5183404 号专利权中公布，发明者为阿尔德斯(Aldous)等，所有权归属美格赫兹公司 (Megahertz Corporation)。在使用过程中，使用者可以通过耳机听到声音信号， 例如“讯文待接收”，并可以通过话筒回答，例如用“播放讯文”或“播放第 一条讯文”之类的简短用语进行答复。

请参见图18，再举一个更具体的例子。在穿上支撑结构10过程中，使 用者将其颈部置于领口22部位，将手臂穿过袖口24，使服装12的背面28 置于使用者胸部。请参考图15，使用者利用固定系统56将支撑结构10固定 在腰部。

输入/输出装置76是一个包括佩戴在头上合适位置的听说装置，包括一 个话筒/耳机组合，该话筒/耳机组合以便于使用的方式与部件74连接，该部 件具有话音辨别能力和发送能力，例如RF无线电发送能力。部件74的一个 例子是由设在美国科罗拉多州郎蒙特(Longmont)的多瓦特隆国际公司 (Dovatron International，Inc.)负责销售的E.S.P话音识别和合成组件。

本领域技术人员应当认识到，在选择安放在卡袋14、16、18中的微机 系统部个70、72、74时，可以选择多种功能。在一个实施例中，部件70、 72、74可能包括一个微机处理卡和电源供应、一个设备控制卡、一个或多 个特殊功能卡，在该实施例中，通道32的较理想序列是从带有微机处理器连 接器50的卡袋14开始，至带有设备连接器48的卡袋16，以及从设备连接 器48开始，至带有特殊功能卡连接器52的每一个卡袋18。依照此一序列， 微机处理器卡和电源供应70将与设备控制卡72相接，而设备控制卡72将通 过链接系统20与每一张特殊功能卡74连接。

一张微机处理器卡-例如由日本Seiko Epson公司行销的Epson Card SCE 86325系列-至少包括1MBRAM(随机存储器)、128KROM(只读存储器)、 FDC(软盘控制器)和键盘控制器、VGA(视频图形适配器)控制器、一个或一 个以上串行和并行端口控制器以及通过单一236针式卡连接器可获得的IBM PCAT微机功能。Epson卡的典型长度不超过86毫米，宽度不超过55毫米， 高度不超过6毫米。该便携式、可拆卸和/或可重新充电电源以便于使用的方 式与微机处理器卡连接。电源的典型长度和宽度不超过微机处理器卡的长度 和宽度。应当认识到电源还可以放置在专用电源盒中，并置于微机卡部件70 之外的另一个卡袋14、16、18之中，而不是安装在微机卡部件70之中。

举例来讲，设备控制卡可以是由设在美国科罗拉多州郎蒙特的多瓦特隆 (Dovatron)国际公司销售的E.S.PCMCIA组件，该组件支撑1、2或3类 PCMCIA装置，其大小为1.7英寸×5.2英寸。

举例来讲特殊功能卡可以包括PCMCIA卡，此类卡提供补充非易失性存 储器、微型永久性数据储存、局域网(LAN)适配器或传真机/调制解调器。设 在科罗拉多州郎蒙特的多瓦特隆国际公司推销一种提供局域网存取能力的 E.S.P以太网组件，其尺寸1.7英寸×5.2英寸。由科罗拉多州郎蒙特的多瓦 特隆国际公司负责分销的E.S.P.条码组件提供利用条码扫描器输入数据的能 力。与远离用户的周边设备-例如打印机或触屏的交互作用也可以实现，其 方法是包括一张使用红外线传输来通讯的特殊功能卡，例如设在加利福尼亚 州库泊迪诺(Cupertino)的苹果计算机公司生产的牛顿牌手持计算机中使用的 卡。

本领域技术人员应当认识到，用于存储器、处理机、控制器和特殊功能 装置的其它微机部件也可以使用，取决于由用户确定的微机系统之总体功 能。

在使用计算机系统时，用户通过输入/输出装置76开启电源，启动需要 的计算机功能。卡袋14、16、18服装12以及有关连接器48、50、52 和可能的固定构件42组成的结构用于储存和支撑部件70、72、74。卡袋 14、16、18便于存放卡，在需要更换或升级时便于改变部件74。

在以上实施例中，支撑与互连结构10的制作材料是布、皮革或其他柔性 材料，以适合人体独特的形态，为每一系统提供低成本、轻便的机罩/支撑结 构。采用支撑和互连结构10可以实现非常灵活的微机系统，很容易折叠并固 定在人体上，便于在不同环境中使用。

此外，支撑与互连结构10可以采用常规方法很方便地清理。当支撑结构 10需要清理时，用户随时可以取出部件74。使用者然后将一个匹配连接器 -例如图11-14中显示的类别-插入暴露的连接器48、50、52中。支撑 与互连结构10可以采用常规方法清洗后晾干，而不会损坏包装电路。

图19-23显示了本发明的其他实施例，在这些实施例中至少利用了一 个非常薄而柔软的佩戴式构件110容纳便携式计算机105。多个由元件116、 118、121、123、125和128表示的微机元件至少与一个软性佩戴式构件 110连接。软性信号转发工具135用于依照用户预定的序列对微机元件进行 电气连接，以获得最佳功能。例如，可以将PCMCIA处理机安放在实际序列 的尾端，而不是在该序列的中部，从而便于扩展。微机元件包括但不仅限于 输入数据的输入工具、输出数据的输出工具、微机卡部件以及为计算机105 提供电源的电源装置105。

图21显示了便携式计算机105和柔性构件110一种实施例的放大理想平 面图。该实施例典型地反映了本柔性构件发明，本发明在便携式计算技术中 获得相当大的突破。构件110可以使用多种与柔性信号转发工具135连接的 微机元件。众所周知，“信号”这一术语包括电源和信息，“转发”则包含通 常称之为“发送”的功能。另外，柔性信号转发工具135还可以配置为用于 采用无线电频率、光束或其他非机械途径来实现便携式计算机105各种部件 之间的电气连接。

可与柔性佩戴式构件110配合使用的部件包括一个音响卡143、一个快 闪存储器卡145、一组用于PCMCIA接口的软线芯片组147、一个处理机卡 149、一个供选择卡151-该供选择卡可以用于调制解调器、存储器、导航 或位置感测/分析-以及一个无线局域网(LAN)卡154，其他已知部件可用于 代替以上部件或作为其补充。

计算机105的电源装置包括硬电池、半硬电池或软电池。贝尔科尔公司 (Bellcore Corporation)生产的锂离子电池即是一种软电池。也可以提供用于交 流电连接的端口装置，但可能效果不太理想。相反，诸如软电池158之类的 软电源装置具有相当大的优势。图22显示了软电池158用法，其形状如套状 或壳状，可以保护微机元件。该式样有无数种用途，例如包括通常是管状的 轻型便携式计算机，以通常供执法人员、保安人员、特殊作业人员或常规军 事人员使用。

在与防止环境污染的设备配合使用时，此类系统使使用者能够以前所未 闻的方法发挥战场增援部队的作用。例如消防前线观察员以某些方式使用软 性佩戴式构件110或软性佩戴式构件210(见图23)可以在完全不用手操作的 情况下进行感测并将结果传送至后方人员。当软性佩戴式构件110或210包 括一个或一个以上微机元件时，此一特征特别有用，例如：用于地理位置感 测和计算；与其他用户进行网络通讯或作为基站；话音通讯；动作感测；数 字弱光录像作业；脉冲或其他雷达或声纳用途；多方向成象和/或感测；确定 使用者身体某些部位的高度或方位，包括使用者身体的投影；或用于监测或 调节使用者病情/病理。上述和其他特征带来多种能力，例如一名潜水员可以 只通过一面在水中自由游动，一面启动诸如以上列举的各种部件而进行水下 调查。一名士兵在使用本发明时可以通过卫星发出查询，生成定向和定位数 据，从事超地平线军事作业，而仅仅需要使用具有以上特征的一种佩戴式工 具。本项发明在民用行业也具有多种用途。例如，本项发明大大改善了现有 的对远处病人或其他人员的监测情况。在住院病人和院外病人观察中都十分 有用。

图24和图25显示了重新充电和储存装置221、321的式样，其配置适 合容纳软性佩戴式计算机230或计算机电源。最好使用钩环固定装置235或 类似易于操作的装置将部件固定在一处。除为重新充电而连接计算机之外， 用于每台计算机通电和重新充电的充电装置最好进行电绝缘。

以上说明中列举了本发明的无数特征和建议。应当认识到上述说明在许 多方面仅用作例证，对细节可以进行修改，特别是在形状、尺寸和部件安排 上，前提是不超出本项发明的范围或违反本项发明的精神。所附权利要求书 对本项发明的范围作了限定。

本申请为1993年12月13日提交的题为“佩戴式个人计算机系统”的 08/166,222号美国专利申请的后续申请。