具有導電部分的紡織品及其生產方法
2023-09-23 14:05:25 2
專利名稱：具有導電部分的紡織品及其生產方法
技術領域：
本發明涉及紡織品，尤其涉及具有導電部分的紡織品，以及用於生產這種紡織品的方法。
將電氣或電子元器件集成到衣服等中對於所謂的「可佩帶的電子設備」團體以及保健監測和治療應用來說都很有意義。在衣服中布線並不是最佳解決方案，因為提供這種布線有損於衣服的外觀或懸掛。此外，在衣服中提供布線和相關的接插件等通常會涉及到在製衣行業中不常用的技術。
解決與上述事項有關的某些問題的一種方法是在衣服自身的織物中結合導電紗線，以提供導電軌跡等。這種軌跡通常需要絕緣或隱藏在特定區域內，這可通過在傳統的「裁剪和縫製」方法中提供其它的織物層來實現。這種方法會以不合需要的方式改變衣服的外觀或懸掛，並在生產期間導致了額外的人工和費用。
本發明的一個目的是至少部分地解決上述問題。
根據本發明的第一方面，提供了一種包括兩層或多層至少部分重疊的層的紡織品，其中第一層具有包括了導電材料的部分，而第二層具有包括了電絕緣材料的部分，其中包括電絕緣材料的部分設於包括有導電材料的部分的附近，從而至少部分地覆蓋了包括有導電材料的部分並因此使之電絕緣。第一層和第二層可由被摺疊起來以提供重疊區域的普通整體部件形成。
第一和第二層可以是針織結構。在這種情況下，這些層可以是圓筒型針織技術的產品。在採用圓筒型針織技術時，第一和第二層可由大致管形的部件形成，該部件隨後被摺疊以使該部件的一個部分與其另一部分折在一起，從而分別提供了形成第一層的內管形部分和形成第二層的外管形部分。
這樣就可以提供一種具有導電軌跡或電極的物品，該導電軌跡或電極包含在一個針織層中，其僅通過將該部件針織成所需的樣式並進行最少量的後續針織工作即可與另一相鄰層絕緣。與在未利用本發明優點的情況下生產出來的物品相比，這種紡織品能夠以更低的製造成本生產出來。這種紡織品在外觀和懸掛方面也有好處，這是因為降低了將多個部件縫製在一起的需要，從而可以生產出簡單且舒適的衣服，而且沒有接縫或者接縫的數量很少。
本發明的這些和其它方面體現在所附權利要求中，權利要求供讀者參考，並通過引用結合於本文中。
下面將參考附圖來介紹本發明，其中
圖1是用於形成本發明紡織品的第一實施例的織物結構的透視圖；圖2是本發明紡織品的第一實施例的透視圖；圖3是織物材料的一部分的橫截面圖；圖4是摺疊了一次的圖3所示材料；圖5是摺疊了兩次的圖3所示材料。
應當注意的是，附圖都是示意性的，並未按比例繪製。為了清楚和方便起見，附圖中各部分的相關尺寸和比例已被放大或縮小。採用相同的標號來表示不同實施例中的相應或相似的特徵。
參見圖1，紡織品10通過用圓筒型針織工藝(通常稱為無縫針織)來製造，形成了在方向T上大致呈管形或圓柱形狀的結構11。該結構11形成為單件物品，並包括第一部分11a和第二部分11b，當從大致處於管形結構的一半長度處的分界線12處看去時，第二部分11b的形狀大致是第一部分11a形狀的鏡像。本示例的紡織品10是乳罩或女式上裝，雖然其結構被描述成大致管形，然而通過選擇性地使用不同的縫合結構和/或引入可彈性伸展的紗線(例如彈性纖維紗(elastaine))，就可以根據不同區域的需要而改變該結構的直徑。如本領域的技術人員所理解的那樣，可以控制針織花紋來生產出諸如開口13a，13b，14a，14b。針織結構11由一條或多條大致電絕緣的紗線生產出來。然而，針織結構11的兩個區域15包括導電紗線，以便使這些區域能夠導電。這些區域用作電極，用於檢測穿戴者的與其脈搏相關的電信號。區域15設置在針織結構的一部分中，使得在穿上該衣服10時，各導電區域均在低於胸部、朝向胸腔下部的位置處接觸到穿戴者的皮膚。實際上，如本領域的技術人員所知的那樣，如果仍可檢測到適當的電信號，那麼電極可能在其它位置接觸到穿戴者的皮膚。
導電區域是針織結構11的一個整體部分，並根據需要通過在導電紗線中進行捻接來限定。捻接是指在針織區域中選擇性地引入紗線。各導電電極形成區域15都裝有從中引出的電連接的針織導電軌跡16，使得電極形成區域15所檢測到的信號能與用於進一步處理信號的裝置進行通訊，例如放大或者傳輸，這根據具體情況而定。通過以與用來生產導電電極形成區域15相同或類似的方法來提供導電軌跡16。
一旦已經完成針織結構11，就將第二部分11b提起來，以便在分界線12處摺疊該針織結構，使得第二部分11b形成了物品10的外層，而第一部分11a形成了物品10的內層。開口13a與開口13b對齊，以形成第一手臂孔，開口14a與開口14b對齊，以形成第二手臂孔。由第一部分11a和第二部分11b所形成的內、外層可通過縫合而相互間固定住，如圖2中的虛線17所示。然而，這種連接不是必需的，也可以採用可將內、外層以所需的關係相互間固定住的其它技術。
可在導電紗線的區域15的周圍設置矽，以便在衣服的該區域與穿戴者的皮膚之間提供額外的夾持。這種額外的夾持減少了感應電極在電極形成區域15和皮膚上的運動，運動的減少導致了會在電極所提供的信號中引起電噪音的運動減少。已經觀察到，在形式為針織區域15的情況中，存在於電極中心附近的一定量的導電溼氣改善了與用戶脈搏相關的電信號的感應。因此，可以提供矽來增強感應電極附近的排汗，或者在那些電極區域中保持溼度。在一種設置中，矽設置在乳罩的內層上以形成通道，使得在使用期間，使用者的汗水被通道引導至電極的附近。矽可以設置在乳罩的內層上以形成通道，使得在使用期間，使用者的汗水被通道引導而離開軌跡的附近區域。在一種特定的設置中，在使用期間，產生於胸部以下區域中的汗水經由多條通道在重力的作用下而被引向電極。這些通道由設於內層11a的內表面上的多個矽制肋條形成，其壓在使用者的皮膚上。
通過應用所謂的「定形」或「成形」可對衣服進行能產生其它形狀的處理，在上述定形中將衣服保持為所需的形狀且同時施加熱量；這些熱量使得衣服能保持住該形狀。如本領域的技術人員所知的那樣，也可以使用其它的衣服構造技術。
由第一部分11a和第二部分11b分別形成的內、外層使得導電電極形成區域15成為內層的一部分，但從外部來看則被外層隱藏起來，並且與外層接觸。這在圖2中通過由虛線示出的導電電極形成區域15來表示。
本領域的技術人員可以清楚，通過形成帶有選擇性的導電和絕緣區域的織物結構，然後摺疊該結構，使得導電區域選擇性地暴露出來或者被隱藏起來，就可以生產出物品，這種生產物品的實踐允許生產出大量的裝置。例如，含有導電軌跡的層可通過設置絕緣層而與人體皮膚絕緣，該絕緣層使得導電軌跡保持為遠離皮膚。該絕緣層可在印製階段中設置，其中將沉積電絕緣材料。此外，在印製階段中也可設置導電區域，其中將沉積導電材料。
上述示例介紹了通過將結構摺疊一次以形成內、外層而生產出來的織物。這在圖3和4中示意性示出。一部分織物材料30生產成使得導電區域32被電絕緣區域31a，31b所包圍。該材料可以摺疊至如圖4所示的摺疊狀態，使得部分31a在一側電屏蔽了導電部分32。然而，本發明並不限於僅將織物結構摺疊一次；可以進行一次或多次摺疊。這顯示於圖5中，其中織物材料30的部分以蛇形的方式被摺疊了兩次，使得第一絕緣部分31a屏蔽了導電部分32的一側，而第二絕緣部分31b屏蔽了導電部分32的另一側。因此，導電部分32被電絕緣部分31完全屏蔽起來。
紗線可以是復絲中的單絲。絕緣區域可以包括一種或多種類型的紗線。導電區域可以包括一種或多種類型的紗線。導電區域可以包括導電的和電絕緣的紗線。適當的導電紗線材料包括碳纖維導電聚合物，或者是其它因其成分而具有導電性能的聚合物。其它適當的導電材料包括諸如塗覆有導體的聚醯胺的絕緣體，導體例如為銅、鋁、金和銀的塗層。電鍍技術包括無電電鍍。紗線可以是金屬的。適當的絕緣材料包括尼龍、聚醯胺、醋酸纖維、棉和羊毛。實際上，可以使用任何適當的織物材料，不管它是自然的還是人造的，只要可以將它們加工成本發明的物品即可。
在上文中已經通過具體地參照乳罩或女式上裝形式的實施例來介紹了本發明。然而這只是示例性的，實際上，在不脫離本發明範圍的前提下，紡織品可採用其它的形式，包括男式上裝；某些其它的衣服、衣服附件、保健監測設備、保健治療設備、體育訓練產品、可佩戴的計算裝置，或者用於一種或多種這些產品的部件。
通過閱讀本說明書，本領域的技術人員將知曉其它的變化。這些改變涉及到在紡織品的設計、製造、使用及其應用中已經知曉的其它特徵，它們可用來替代本文所介紹的特徵，或者作為這些特徵的附加。這些紡織品例如為衣服、衣服附件、保健監測或治療設備、體育訓練產品、可佩戴的計算裝置。
權利要求
1.一種紡織品(10)，包括兩層或多層至少部分重疊的層，其中第一層(11a)具有包括導電材料的部分(15，32)，而第二層(11b)具有包括電絕緣材料的部分(11b，31)，其中，所述包括電絕緣材料的部分(31)設於所述包括導電材料的部分(32)的附近，從而至少部分地覆蓋了所述包括導電材料的部分，並因此使之電絕緣。
2.根據權利要求1所述的紡織品(10)，其特徵在於，所述第一層和第二層由被摺疊起來以提供重疊區域的普通的整體部件(11)形成。
3.根據權利要求1或2所述的紡織品(10)，其特徵在於，所述第一和第二層為針織結構。
4.根據權利要求3所述的紡織品(10)，其特徵在於，所述這些層為圓筒型針織技術的產品。
5.根據權利要求4所述的紡織品，其特徵在於，所述第一和第二層由大致管形的部件(11)形成，所述部件隨後被摺疊以使所述部件的一個部分(11a)與其另一部分(11b)折在一起，從而分別提供了形成所述第一層的內管形部分和形成所述第二層的外管形部分。
6.根據權利要求5所述的紡織品，其特徵在於，所述包括導電材料的部分(32)形成了電極(15)。
7.根據權利要求1-6中任一項或多項所述的紡織品，其特徵在於，所述包括導電材料的部分(32)形成了導電軌跡(16)。
8.根據權利要求1-7中任一項或多項所述的紡織品，其特徵在於，所述紡織品(10)是衣服、衣服附件、保健監測設備、保健治療設備、體育訓練產品、可佩戴的計算裝置或用於一種或多種這些產品的部件中的一種。
9.一種用於製造具有根據權利要求1-8中任一項或多項所述的技術特徵的紡織品的方法。
10.一種用於提供包括有兩層或多層至少部分摺疊的層的紡織品(10)的方法，所述方法包括步驟提供第一層(11a)，其具有包括導電材料的部分(15，32)；提供第二層(11b)，其具有包括電絕緣材料的部分；對所述層進行設置，使得所述包括電絕緣材料的部分位於所述包括導電材料的部分(32)的附近，從而至少部分地覆蓋所述包括導電材料的部分，並因此使之電絕緣。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第一層和第二層通過摺疊普通的整體部件(11)以提供重疊區域來形成。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，所述第一和第二層以針織結構的形式來提供。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述第一和第二層通過執行圓筒型針織技術來提供。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括步驟從大致管形的部件(11)中形成第一和第二層；並且將所述部件摺疊起來以使所述部件的一個部分(11a)與其另一部分(11b)折在一起，從而分別提供形成所述第一層的內管形部分和形成所述第二層的外管形部分。
全文摘要
從利用圓筒型針織技術所形成的針織部件(11)中生產出形式為乳罩或女式上裝的紡織品，該部件(11)形成為包括有第一部分(11a)和第二部分(11b)的單件體，當從大致位於管形結構一半長度處的分界線(12)處看去時，第二部分(11b)的形狀大致是第一部分(11a)形狀的鏡像。該針織結構由電絕緣的紗線來生產。然而，針織結構(11)的兩個區域包括用於形成電極(15)的導電紗線。導電紗線還用來產生從各電極(15)中引出的導電軌跡(16)。將第二部分(11b)提起以在分界線(12)處摺疊該針織結構，從而使第二部分(11b)形成了外層，而第一部分(11a)形成了內層。這樣，導電電極形成區域(15)變成了內層的一部分，它們被外層電絕緣。
文檔編號D04B1/22GK1652720SQ03810489
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月5日 優先權日2002年5月14日
發明者W·B·瓦倫蒂內, N·A·蒂伯裡, P·C·華格納, I·阿爾徹, K·馬馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司