具有传感器系统的衣服的制作方法
【专利说明】具有传感器系统的衣服
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求与2012年12月13日提交的美国专利申请N0.13/713，967的优先权和权益，上述申请通过引用的方式整体并入本文并成文本文的一部分。
技术领域
[0003]本发明总体涉及一种具有传感器的衣服，并且更特别地涉及一种具有挤压式传感器系统(extruded sensor system)的衣服物品，所述传感器系统具有传感器构件以及被连接至通信端口的导体，所述通信端口与衣服操作地相关联。
【背景技术】
[0004]已知的是，具有集成到其中的传感器系统的衣服物品。传感器系统跟踪运动并且收集表现数据，其中所述运动和表现数据可以被存取用于诸如分析目的的后续使用。在某些系统中，传感器系统是复杂的，并且由于在穿着者关节处衣服的弯曲而有时不可靠。另夕卜，数据仅可以借助某些操作系统来存取或使用。因而，对于所收集的数据的使用会不必要地被限制。相应地，虽然某些具有传感器系统的衣服物品提供诸多优势特征，但是它们仍具有某些限制。本发明尝试克服某些上述限制以及现有技术的其他缺陷，并且提供在此之前不可用的新特征。
【发明内容】
[0005]本发明总体涉及一种具有传感器系统的衣服物品。本发明的方面涉及一种传感器系统，其包括由聚合物材料形成的多个传感器、以及连接至传感器的导电引线，所述聚合物材料具有分散在其中的导电颗粒材料。引线还可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有分散在其中的导电颗粒材料。传感器和弓I线可具有相同的或不同的聚合物材料和/或导电颗粒材料。在一个实施例中，导电材料以第一分散密度分散在传感器(一个或多个)中，并且导电材料以高于第一分散密度的第二分散密度而分散在引线中。传感器中的每个被配置为当在压力下变形时电阻增大，或换句话说，传感器具有非变形条件下的第一电阻、以及变形条件下的第二电阻，其中第二电阻高于第一电阻。在引线包括分散的导电材料的配置中，第二分散密度使得引线中的每个具有足够的电导率，所述足够的电导率使得引线被配置为在任何变形状态下、在每个传感器与端口之间传导电子信号。
[0006]根据一个方面，衣服物品还包含与传感器操作地连接的通信端口，使得引线将传感器连接至端口。在一个实施例中，通信端口被配置用于传输以通用可读取格式的、由每个传感器检测的关于力的数据。端口还可被配置用于连接至电子模块以允许传感器与模块之间的通?目O
[0007]根据另一方面，衣服物品包含与传感器通信的电子模块，其被配置用于收集来自传感器的数据。模块可通过通信端口而与传感器连接，并且可被定位在与衣服物品相关联的空腔内。在一个实施例中，模块还被配置用于将数据传输至外部装置用于进一步处理。
[0008]根据另一方面，衣服物品可包含被配置用于可移除地接收电子模块的壳体。壳体可包括用于将模块接收在其中的凹部，并且可具有与传感器连接、并且被配置用于与模块通信的通信端口。壳体还可具有被配置用于将模块保持在壳体内的保持结构。
[0009]根据又一方面，每个传感器的聚合物材料和导电颗粒材料、与每个导电引线是共挤压的。
[0010]根据附加方面，每个引线包括设置在导电芯部周围的绝缘涂层，其中绝缘涂层和导电芯部二者是由聚合物材料形成的。绝缘涂层实质上没有导电颗粒材料，并且导电芯部包括以第二分散密度分散在其中的导电颗粒材料。每个传感器可附加地或可替代地包括设置在芯部周围的绝缘涂层，其中绝缘涂层和导电芯部二者是由聚合物材料形成的。绝缘涂层实质上没有导电颗粒材料，并且芯部包括以第二分散密度分散在其中的导电颗粒材料。
[0011]根据附加方面，传感器中的至少一个包括多个大致平行的分支部，所述分支部具有横向于分支部延伸的一个或多个桥接部以将分支部连接在一起。这样的传感器(一个或多个)具有以锯齿状(zigzag)样式布置的三个或更多的分支部。
[0012]根据附加方面，传感器可由第一聚合物涂料形成，所述第一聚合物涂料具有以第一分散密度分散在其中的导电颗粒材料，并且引线可由第二聚合物涂料形成，所述第二聚合物涂料具有以第二分散密度分散在其中的导电颗粒材料。第一聚合物涂料和第二聚合物涂料二者是娃基涂料。
[0013]根据附加方面，导电颗粒材料包括从由下列材料构成的一组中选择的至少一种颗粒材料:镇、银、碳、和销。
[0014]根据附加方面，传感器中的至少一个包括薄化区段，所述薄化区段具有相对于传感器的其他部分减小的宽度。
[0015]根据附加方面，每个传感器具有连接至端口的两个引线，并且每个传感器和连接至其的两个引线一体地形成为单个挤压式构件，所述单个挤压式构件具有形成传感器的传感器区段、以及形成引线的导体区段。传感器区段可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有以第一分散密度分散在其中的导电颗粒材料，并且导体区段可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有以第二分散密度分散在其中的导电颗粒材料。
[0016]本发明的附加方面涉及一种衣服物品，其包括如上文描述的传感器系统。衣服物品可以是衬衫，其可具有至少位于衬衫的肘部区域、肩部区域、和/或腋下区域中的传感器，并且其可具有位于上背部区域或胸部区域中的端口。衣服物品可以是一条裤子(包括短裤)，其可具有位于至少在膝盖区域和裤子的后部区域中的传感器，并且其可具有位于裤子的腰部区域的前部或背部区域上的端口。衣服物品还可以是全紧身衣裤(fullbodysuit)，其具有一个或多个传感器和位于关于衬衫和裤子的上文描述的位置中的一个中的端口。衣服物品还可以是具有分离的衬衫和裤子构件的运动服或类似的装备。衬衫和裤子的传感器系统可共享单个端口，或可具有分离的端口，所述分离的端口可彼此通信和/或与共用的外部装置通信。还可以利用其他衣服物品.
[0017]本发明的附加方面涉及一种衣服物品，其包括服装构件，所述服装构件具有设置在其上的传感器系统。传感器系统包括挤压式硅树脂构件，其具有传感器区段和导体区段，所述导体区段连接至传感器区段、并且与传感器区段是连续的。传感器区段具有以第一浓度包含在其中的导电颗粒材料，并且导体区段具有以第二浓度包含在其中的导电颗粒材料，所述第二浓度大于所述第一浓度。传感器区段和导体区段可分别形成如上文描述的一个或多个传感器和引线。
[0018]本发明的又一方面涉及一种包括如上文描述的衣服物品和/或传感器系统的系统，其具有被连接至传感器系统的电子模块。所述系统还可具有被配置用于与电子模块通信的外部装置。所述模块被配置为从传感器接收数据、并且将所述数据传输至外部装置，并且所述外部装置被配置用于进一步处理所述数据。
[0019]根据一个方面，所述系统还包括被连接至外部装置的附件装置，所述附件装置被配置以实现电子模块与外部装置之间的通信。附件装置还可被配置用于连接至第二外部装置，以实现电子模块与第二外部装置之间的通信。
[0020]根据另一方面，通信至外部装置的数据可被使用在一个或多个不同的应用中。这样的应用可以包括使用所述数据作为用于由外部装置执行的程序的控制输入，所述程序诸如游戏程序，或用于运动表现监测及其他。运动表现监测可以包括监测一个或多个表现指标，诸如速度、距离、侧向运动、加速度、跳跃高度、重心转移、脚撞击样式、平衡、脚旋前或旋后、在跑步过程中的滞空时间测量、侧向切削力、接触时间、压力中心、投掷手臂速度/力、踢球脚速度/力、重量分布、和/或冲击力及其他。
[0021]本发明的仍又一方面涉及利用包含如上文描述的传感器系统的衣服物品的方法。这样的方法可以包括在电子模块处接收来自传感器的数据，并且将所述数据从所述模块传输至远程外部装置用于进一步处理，其可包括在一个或多个应用中使用。这样的方法还可以包括将第一电子模块从传感器系统移除或断开连接、并且在其位置中连接第二模块，其中第二模块被配置用于不同的操作。这样的方法还可以包括处理所述数据用于在一个或多个应用中使用和/或使用所述数据作为用于外部装置的控制输入。还进一步地，这样的方法可以包括接收数据、并且利用和/或以各种方式进一步处理数据的外部装置，包括如控制输入，用于运动检测或建模，以及其他这样的使用。本发明的方面还可包括计算机可读取媒体，其包含用于使用在进行这些方法的一个或多个特征和/或利用上文描述的鞋类和系统的指令。
[0022]本发明的其他方面涉及一种系统，其包括具有如上文描述的传感器系统的至少一个衣服物品，以及具有包括与端口通信的一个或多个传感器的传感器系统的至少一个鞋类物品。电子模块可以被连接至传感器系统，并且每个电子模块被配置用于将从传感器接收到的数据通信至外部装置。来自不同的传感器系统的数据可被集成并且一起处理，诸如通过模块和/或外部装置，并且可被使用在上文描述的任何应用中。所述系统可使用若干不同的通信模式中的一个。
[0023]本发明的仍其他特征和优势从结合下列附图的下列详细描述中将是明显的。
【附图说明】
[0024]图1是衣服物品的一个实施例的后视图，所述衣服物品以具有传感器系统的衬衫的形式；
[0025]图2是图1的衬衫的部分的放大视图；
[0026]图3是图2的衬衫的壳体的部分的剖面图；
[0027]图4是如在图2中示出的放大视图，其中将壳体移除以示出细节；
[0028]图5是如在图1中示出的后视图，具有附接至衬衫的替代壳体；
[0029]图6是图1的衬衫的前视图；
[0030]图7是衣服物品的另一实施例的后视图，所述衣服物品以具有传感器系统的裤子的形式；
[0031]图8是图7的裤子的部分的放大视图；
[0032]图9是如在图8中示出的后视图，具有附接至裤子的替代壳体；
[0033]图10是图7的裤子的前视图；
[0034]图11是衣服物品的另一实施例的后视图，所述衣服物品以具有传感器系统的紧身衣裤的形式；
[0035]图12是图11的紧身衣裤的前视图；
[0036]图13是以田径服形式的衣服物品的另一实施例的后视图，所述田径服包括如在图1中示出的衬衫和如在图7中示出裤子；
[0037]图14是能够与传感器系统一起使用、与外部电子装置通信的电子模块的一个实施例的示意图；
[0038]图15是与外部游戏装置通信的、图14的电子模块的示意图；
[0039]图16是根据本发明的方面的传感器系统的一个实施例的传感器的示意性剖面图，具有被连接至传感器的引线；
[0040]图17是处于拉伸变形状态下的图16的传感器的示意性剖面图；
[0041]图18是根据本发明的方面的传感器系统的另一实施例的传感器的示意性剖面图；
[0042]图19是处于拉伸变形状态下的图18的传感器的示意性剖面图；以及
[0043]图20是根据本发明的方面的、包括与图1的物品的传感器通信的传感器系统的鞋类物品的透视图。
【具体实施方式】
[0044]虽然本发明是易受许多不同形式的实施例影响的，但是借助存在于示出在附图中、并且将在本文详细描述的本发明的优选实施例而理解的是，本公开被认为是本发明的原理的范例、并且不意图为将本发明的广泛方面限制为图示的和描述的实施例。
[0045]本发明的方面可与包括服装构件的衣服物品100结合使用，所述服装构件例如图1-6中示出的衬衫形式的服装构件10、图7-10中示出的一条裤子50、图11-12中示出的紧身衣裤60、或其他衣服物品，诸如手套、鞋类(包括袜子、鞋等)、其他类型的衬衫(包括短袖衬衫或无袖衬衫)、其他类型的裤子(包括短裤)、帽子或其他头饰、大衣或其他外套、手臂或腿部带、腰带、或被配置为覆盖和/或