具有导电部分的纺织品及其生产方法

专利名称：具有导电部分的纺织品及其生产方法
技术领域：
本发明涉及纺织品，尤其涉及具有导电部分的纺织品，以及用于生产这种纺织品的方法。
将电气或电子元器件集成到衣服等中对于所谓的“可佩带的电子设备”团体以及保健监测和治疗应用来说都很有意义。在衣服中布线并不是最佳解决方案，因为提供这种布线有损于衣服的外观或悬挂。此外，在衣服中提供布线和相关的接插件等通常会涉及到在制衣行业中不常用的技术。
解决与上述事项有关的某些问题的一种方法是在衣服自身的织物中结合导电纱线，以提供导电轨迹等。这种轨迹通常需要绝缘或隐藏在特定区域内，这可通过在传统的“裁剪和缝制”方法中提供其它的织物层来实现。这种方法会以不合需要的方式改变衣服的外观或悬挂，并在生产期间导致了额外的人工和费用。
本发明的一个目的是至少部分地解决上述问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种包括两层或多层至少部分重叠的层的纺织品，其中第一层具有包括了导电材料的部分，而第二层具有包括了电绝缘材料的部分，其中包括电绝缘材料的部分设于包括有导电材料的部分的附近，从而至少部分地覆盖了包括有导电材料的部分并因此使之电绝缘。第一层和第二层可由被折叠起来以提供重叠区域的普通整体部件形成。
第一和第二层可以是针织结构。在这种情况下，这些层可以是圆筒型针织技术的产品。在采用圆筒型针织技术时，第一和第二层可由大致管形的部件形成，该部件随后被折叠以使该部件的一个部分与其另一部分折在一起，从而分别提供了形成第一层的内管形部分和形成第二层的外管形部分。
这样就可以提供一种具有导电轨迹或电极的物品，该导电轨迹或电极包含在一个针织层中，其仅通过将该部件针织成所需的样式并进行最少量的后续针织工作即可与另一相邻层绝缘。与在未利用本发明优点的情况下生产出来的物品相比，这种纺织品能够以更低的制造成本生产出来。这种纺织品在外观和悬挂方面也有好处，这是因为降低了将多个部件缝制在一起的需要，从而可以生产出简单且舒适的衣服，而且没有接缝或者接缝的数量很少。
本发明的这些和其它方面体现在所附权利要求中，权利要求供读者参考，并通过引用结合于本文中。
下面将参考附图来介绍本发明，其中

图1是用于形成本发明纺织品的第一实施例的织物结构的透视图；图2是本发明纺织品的第一实施例的透视图；图3是织物材料的一部分的横截面图；图4是折叠了一次的图3所示材料；图5是折叠了两次的图3所示材料。
应当注意的是，附图都是示意性的，并未按比例绘制。为了清楚和方便起见，附图中各部分的相关尺寸和比例已被放大或缩小。采用相同的标号来表示不同实施例中的相应或相似的特征。
参见图1，纺织品10通过用圆筒型针织工艺(通常称为无缝针织)来制造，形成了在方向T上大致呈管形或圆柱形状的结构11。该结构11形成为单件物品，并包括第一部分11a和第二部分11b，当从大致处于管形结构的一半长度处的分界线12处看去时，第二部分11b的形状大致是第一部分11a形状的镜像。本示例的纺织品10是乳罩或女式上装，虽然其结构被描述成大致管形，然而通过选择性地使用不同的缝合结构和/或引入可弹性伸展的纱线(例如弹性纤维纱(elastaine))，就可以根据不同区域的需要而改变该结构的直径。如本领域的技术人员所理解的那样，可以控制针织花纹来生产出诸如开口13a，13b，14a，14b。针织结构11由一条或多条大致电绝缘的纱线生产出来。然而，针织结构11的两个区域15包括导电纱线，以便使这些区域能够导电。这些区域用作电极，用于检测穿戴者的与其脉搏相关的电信号。区域15设置在针织结构的一部分中，使得在穿上该衣服10时，各导电区域均在低于胸部、朝向胸腔下部的位置处接触到穿戴者的皮肤。实际上，如本领域的技术人员所知的那样，如果仍可检测到适当的电信号，那么电极可能在其它位置接触到穿戴者的皮肤。
导电区域是针织结构11的一个整体部分，并根据需要通过在导电纱线中进行捻接来限定。捻接是指在针织区域中选择性地引入纱线。各导电电极形成区域15都装有从中引出的电连接的针织导电轨迹16，使得电极形成区域15所检测到的信号能与用于进一步处理信号的装置进行通讯，例如放大或者传输，这根据具体情况而定。通过以与用来生产导电电极形成区域15相同或类似的方法来提供导电轨迹16。
一旦已经完成针织结构11，就将第二部分11b提起来，以便在分界线12处折叠该针织结构，使得第二部分11b形成了物品10的外层，而第一部分11a形成了物品10的内层。开口13a与开口13b对齐，以形成第一手臂孔，开口14a与开口14b对齐，以形成第二手臂孔。由第一部分11a和第二部分11b所形成的内、外层可通过缝合而相互间固定住，如图2中的虚线17所示。然而，这种连接不是必需的，也可以采用可将内、外层以所需的关系相互间固定住的其它技术。
可在导电纱线的区域15的周围设置硅，以便在衣服的该区域与穿戴者的皮肤之间提供额外的夹持。这种额外的夹持减少了感应电极在电极形成区域15和皮肤上的运动，运动的减少导致了会在电极所提供的信号中引起电噪音的运动减少。已经观察到，在形式为针织区域15的情况中，存在于电极中心附近的一定量的导电湿气改善了与用户脉搏相关的电信号的感应。因此，可以提供硅来增强感应电极附近的排汗，或者在那些电极区域中保持湿度。在一种设置中，硅设置在乳罩的内层上以形成通道，使得在使用期间，使用者的汗水被通道引导至电极的附近。硅可以设置在乳罩的内层上以形成通道，使得在使用期间，使用者的汗水被通道引导而离开轨迹的附近区域。在一种特定的设置中，在使用期间，产生于胸部以下区域中的汗水经由多条通道在重力的作用下而被引向电极。这些通道由设于内层11a的内表面上的多个硅制肋条形成，其压在使用者的皮肤上。
通过应用所谓的“定形”或“成形”可对衣服进行能产生其它形状的处理，在上述定形中将衣服保持为所需的形状且同时施加热量；这些热量使得衣服能保持住该形状。如本领域的技术人员所知的那样，也可以使用其它的衣服构造技术。
由第一部分11a和第二部分11b分别形成的内、外层使得导电电极形成区域15成为内层的一部分，但从外部来看则被外层隐藏起来，并且与外层接触。这在图2中通过由虚线示出的导电电极形成区域15来表示。
本领域的技术人员可以清楚，通过形成带有选择性的导电和绝缘区域的织物结构，然后折叠该结构，使得导电区域选择性地暴露出来或者被隐藏起来，就可以生产出物品，这种生产物品的实践允许生产出大量的装置。例如，含有导电轨迹的层可通过设置绝缘层而与人体皮肤绝缘，该绝缘层使得导电轨迹保持为远离皮肤。该绝缘层可在印制阶段中设置，其中将沉积电绝缘材料。此外，在印制阶段中也可设置导电区域，其中将沉积导电材料。
上述示例介绍了通过将结构折叠一次以形成内、外层而生产出来的织物。这在图3和4中示意性示出。一部分织物材料30生产成使得导电区域32被电绝缘区域31a，31b所包围。该材料可以折叠至如图4所示的折叠状态，使得部分31a在一侧电屏蔽了导电部分32。然而，本发明并不限于仅将织物结构折叠一次；可以进行一次或多次折叠。这显示于图5中，其中织物材料30的部分以蛇形的方式被折叠了两次，使得第一绝缘部分31a屏蔽了导电部分32的一侧，而第二绝缘部分31b屏蔽了导电部分32的另一侧。因此，导电部分32被电绝缘部分31完全屏蔽起来。
纱线可以是复丝中的单丝。绝缘区域可以包括一种或多种类型的纱线。导电区域可以包括一种或多种类型的纱线。导电区域可以包括导电的和电绝缘的纱线。适当的导电纱线材料包括碳纤维导电聚合物，或者是其它因其成分而具有导电性能的聚合物。其它适当的导电材料包括诸如涂覆有导体的聚酰胺的绝缘体，导体例如为铜、铝、金和银的涂层。电镀技术包括无电电镀。纱线可以是金属的。适当的绝缘材料包括尼龙、聚酰胺、醋酸纤维、棉和羊毛。实际上，可以使用任何适当的织物材料，不管它是自然的还是人造的，只要可以将它们加工成本发明的物品即可。
在上文中已经通过具体地参照乳罩或女式上装形式的实施例来介绍了本发明。然而这只是示例性的，实际上，在不脱离本发明范围的前提下，纺织品可采用其它的形式，包括男式上装；某些其它的衣服、衣服附件、保健监测设备、保健治疗设备、体育训练产品、可佩戴的计算装置，或者用于一种或多种这些产品的部件。
通过阅读本说明书，本领域的技术人员将知晓其它的变化。这些改变涉及到在纺织品的设计、制造、使用及其应用中已经知晓的其它特征，它们可用来替代本文所介绍的特征，或者作为这些特征的附加。这些纺织品例如为衣服、衣服附件、保健监测或治疗设备、体育训练产品、可佩戴的计算装置。
权利要求
1.一种纺织品(10)，包括两层或多层至少部分重叠的层，其中第一层(11a)具有包括导电材料的部分(15，32)，而第二层(11b)具有包括电绝缘材料的部分(11b，31)，其中，所述包括电绝缘材料的部分(31)设于所述包括导电材料的部分(32)的附近，从而至少部分地覆盖了所述包括导电材料的部分，并因此使之电绝缘。
2.根据权利要求1所述的纺织品(10)，其特征在于，所述第一层和第二层由被折叠起来以提供重叠区域的普通的整体部件(11)形成。
3.根据权利要求1或2所述的纺织品(10)，其特征在于，所述第一和第二层为针织结构。
4.根据权利要求3所述的纺织品(10)，其特征在于，所述这些层为圆筒型针织技术的产品。
5.根据权利要求4所述的纺织品，其特征在于，所述第一和第二层由大致管形的部件(11)形成，所述部件随后被折叠以使所述部件的一个部分(11a)与其另一部分(11b)折在一起，从而分别提供了形成所述第一层的内管形部分和形成所述第二层的外管形部分。
6.根据权利要求5所述的纺织品，其特征在于，所述包括导电材料的部分(32)形成了电极(15)。
7.根据权利要求1-6中任一项或多项所述的纺织品，其特征在于，所述包括导电材料的部分(32)形成了导电轨迹(16)。
8.根据权利要求1-7中任一项或多项所述的纺织品，其特征在于，所述纺织品(10)是衣服、衣服附件、保健监测设备、保健治疗设备、体育训练产品、可佩戴的计算装置或用于一种或多种这些产品的部件中的一种。
9.一种用于制造具有根据权利要求1-8中任一项或多项所述的技术特征的纺织品的方法。
10.一种用于提供包括有两层或多层至少部分折叠的层的纺织品(10)的方法，所述方法包括步骤提供第一层(11a)，其具有包括导电材料的部分(15，32)；提供第二层(11b)，其具有包括电绝缘材料的部分；对所述层进行设置，使得所述包括电绝缘材料的部分位于所述包括导电材料的部分(32)的附近，从而至少部分地覆盖所述包括导电材料的部分，并因此使之电绝缘。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一层和第二层通过折叠普通的整体部件(11)以提供重叠区域来形成。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第一和第二层以针织结构的形式来提供。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一和第二层通过执行圆筒型针织技术来提供。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤从大致管形的部件(11)中形成第一和第二层；并且将所述部件折叠起来以使所述部件的一个部分(11a)与其另一部分(11b)折在一起，从而分别提供形成所述第一层的内管形部分和形成所述第二层的外管形部分。
全文摘要
从利用圆筒型针织技术所形成的针织部件(11)中生产出形式为乳罩或女式上装的纺织品，该部件(11)形成为包括有第一部分(11a)和第二部分(11b)的单件体，当从大致位于管形结构一半长度处的分界线(12)处看去时，第二部分(11b)的形状大致是第一部分(11a)形状的镜像。该针织结构由电绝缘的纱线来生产。然而，针织结构(11)的两个区域包括用于形成电极(15)的导电纱线。导电纱线还用来产生从各电极(15)中引出的导电轨迹(16)。将第二部分(11b)提起以在分界线(12)处折叠该针织结构，从而使第二部分(11b)形成了外层，而第一部分(11a)形成了内层。这样，导电电极形成区域(15)变成了内层的一部分，它们被外层电绝缘。
文档编号D04B1/22GK1652720SQ03810489
公开日2005年8月10日 申请日期2003年5月5日 优先权日2002年5月14日
发明者W·B·瓦伦蒂内, N·A·蒂伯里, P·C·瓦格纳, I·阿尔彻, K·马马 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司