專利名稱：一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性呼吸傳感器，特別是一種用于檢測(cè)人體生理信息的基于導(dǎo)電纖維的柔性傳感器。
背景技術(shù)：
在此之前，已公開(kāi)了許多將導(dǎo)電纖維用于織物或服裝以檢測(cè)人體的生理信息(例如體溫、心率、心電、脈搏、呼吸等)的專利。在這些專利中，導(dǎo)電纖維具有信息傳輸或供電的作用。例如，授予美國(guó)佐治亞科技研究公司的中國(guó)專利99801099.5和00811968.6公開(kāi)的織物或衣物就包括用作信息傳輸或供電的導(dǎo)電纖維。授予荷蘭皇家飛利浦電子股份有限公司的中國(guó)專利03804817.5公開(kāi)的電極傳感器包括用作連接電極的支撐和衣物本體的導(dǎo)電纖維。授予佐治亞科技研究公司的另一個(gè)中國(guó)專利01821924.1公開(kāi)的織物傳感器包括采用導(dǎo)電纖維編織或針織的織物電極，在這里導(dǎo)電纖維的作用仍然是信息傳輸。
然而，這些專利未能公開(kāi)包含一種具有信息感知與傳輸雙重功能的導(dǎo)電纖維，或者由這種導(dǎo)電纖維機(jī)織或針織的織物，而且這樣的織物是可穿著的、可洗滌的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器和提供一種應(yīng)用該呼吸傳感器的用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的衣物。
本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是采用機(jī)織或針織的方法將具有信息感知與傳輸雙重功能的導(dǎo)電纖維制作成織物形式的傳感器。這種傳感器能夠感知特定的人體生理信息(例如呼吸)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，它包括由具有彈性的導(dǎo)電纖維和絕緣纖維機(jī)織或針織的織物形式的傳感器敏感元件，所述傳感器敏感元件具有用于電連接的引線或接頭。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案這種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其導(dǎo)電纖維選用碳納米管改性聚氨酯纖維，電阻率大小為108Ω·cm，絕緣纖維選用普通聚氨酯纖維；采用機(jī)織方法，其中經(jīng)紗全部為絕緣纖維，緯紗一部分為導(dǎo)電纖維，一部分為絕緣纖維，并且每相鄰導(dǎo)電纖維之間有兩根絕緣纖維；傳感器敏感元件邊緣處的導(dǎo)電纖維以折λ邊的形式依次串接起來(lái)以形成一根連續(xù)的導(dǎo)電纖維。
一種用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的衣物，該衣物為緊身衣，它包括由至少一個(gè)用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其中衣物的胸部部位為織物形式的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器敏感元件，衣物的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。另外，衣物上還設(shè)置有包括傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)射等功能的電路板，該電路板連同電源一起被固定在一個(gè)電路保護(hù)外殼內(nèi)，電路保護(hù)外殼是可拆卸的。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明是一種織物形式的傳感器和包含這種傳感器的衣物，因此其具有可彎曲、可折疊、可揉搓、可洗滌等特性，非常適于在穿著狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穿著者的呼吸信息，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低廉，使用非常方便。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明的傳感器敏感元件示意圖；圖2是本發(fā)明的傳感器敏感元件的機(jī)織平紋組織結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路圖；圖4是本發(fā)明的衣物部件分布示意圖；圖中1.傳感器敏感元件，11.導(dǎo)電纖維，12.絕緣纖維，13.引線或接頭，14.導(dǎo)線，2.電路板，20.電路保護(hù)外殼，3.衣物。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，本發(fā)明一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，主要包括由具有彈性的導(dǎo)電纖維11和絕緣纖維12機(jī)織的平紋組織結(jié)構(gòu)的傳感器敏感元件1；導(dǎo)電纖維11選用碳納米管改性聚氨酯纖維，其電阻率大小為108Ω·cm，絕緣纖維12選用普通聚氨酯纖維；采用機(jī)織方法，其中經(jīng)紗全部為絕緣纖維12，緯紗一部分為導(dǎo)電纖維11，一部分為絕緣纖維12，并且每相鄰導(dǎo)電纖維11之間有兩根絕緣纖維12；傳感器敏感元件1邊緣處的導(dǎo)電纖維11以折λ邊的形式依次串接起來(lái)以形成一根連續(xù)的導(dǎo)電纖維11；連續(xù)的導(dǎo)電纖維11的兩端具有用于電連接的引線或接頭13。
如圖3所示，本發(fā)明一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路，能夠?qū)?dǎo)電纖維11的電阻率大小的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化。
如圖4所示，本發(fā)明一種用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的緊身衣3，緊身衣3的胸部部位為織物形式的傳感器敏感元件1，緊身衣3上設(shè)置有包括傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)射等功能的電路板2，傳感器敏感元件1與電路板2之間由導(dǎo)線14連接，電路板2連同電源(圖略)一起被固定在一個(gè)電路保護(hù)外殼20內(nèi)，電路保護(hù)外殼20是可拆卸的，并且設(shè)置在衣物底部。
這種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器的工作原理大致如下當(dāng)傳感器敏感元件受到拉力(例如呼吸引起的胸廓運(yùn)動(dòng))作用而產(chǎn)生應(yīng)變(形變)時(shí)，導(dǎo)電纖維的電阻率或由導(dǎo)電纖維組成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電阻值將發(fā)生變化，通過(guò)傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路對(duì)其電阻率或電阻值進(jìn)行測(cè)量即可獲得應(yīng)變的大小。如果應(yīng)變是周期性變化的，則還可以獲得其周期大小。進(jìn)一步地，將該織物形式的傳感器用于衣物上，就能獲得穿著者的呼吸頻率與幅度信息。
雖然以其優(yōu)選的形式公開(kāi)了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不偏離由權(quán)利要求書(shū)提出的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下，還可以進(jìn)行許多改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，它包括由具有彈性的導(dǎo)電纖維(11)和絕緣纖維(12)機(jī)織或針織的織物形式的傳感器敏感元件(1)，所述傳感器敏感元件(1)具有用于電連接的引線或接頭(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電纖維(11)為碳納米管改性聚氨酯纖維，電阻率大小為108Ω·cm；所述絕緣纖維(12)為普通聚氨酯纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感元件(1)由機(jī)織方法制成，其中經(jīng)紗全部為絕緣纖維(12)，緯紗一部分為導(dǎo)電纖維(11)，一部分為絕緣纖維(12)，并且每相鄰導(dǎo)電纖維之間有兩根絕緣纖維(12)；傳感器敏感元件(1)邊緣處的導(dǎo)電纖維以折λ邊的形式依次串接起來(lái)以形成一根連續(xù)的導(dǎo)電纖維。
4.一種用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的衣物，該衣物(3)為緊身衣，其特征在于，它包括由至少一個(gè)用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其中衣物(3)的胸部部位為織物形式的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器敏感元件(1)，衣物(3)的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的衣物，其特征在于，所述衣物(3)上還設(shè)置有包括傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)射等功能的電路板(2)，所述電路板(2)連同電源一起被固定在一個(gè)電路保護(hù)外殼(20)內(nèi)，電路保護(hù)外殼(20)是可拆卸的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器及其應(yīng)用，它包括由具有彈性的導(dǎo)電纖維和絕緣纖維機(jī)織或針織的織物形式的傳感器敏感元件，所述傳感器敏感元件具有用于電連接的引線或接頭。一種應(yīng)用該呼吸傳感器的用于監(jiān)測(cè)人體呼吸信息的衣物，該衣物為緊身衣，它包括由至少一個(gè)用于電子織物的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器，其中衣物的胸部部位為織物形式的應(yīng)變式柔性呼吸傳感器敏感元件，衣物的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。本發(fā)明是一種織物形式的傳感器和包含這種傳感器的衣物，因此其具有可彎曲、可折疊、可揉搓、可洗滌等特性，非常適于在穿著狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穿著者的呼吸信息，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低廉，使用非常方便。
文檔編號(hào)A61B5/04GK1985761SQ20061014721
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者丁永生, 李龍飛 申請(qǐng)人:東華大學(xué)