包括渐变图案的基于织物的电极的制作方法

专利名称：包括渐变图案的基于织物的电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于织物的电极或基于织物的电极系统，其中基于织物的电极包括渐变图案。图案的周界可以是曲线型、直线型或混合型(mixtilinear)。基于织物的电极或基于织物的电极系统集成到可穿戴物品中。可穿戴物品能够例如适于通过使用基于织物的电极接收来自穿戴者的生物生理信号以进行生物生理监测。
背景技术：
由非导电织物纤维的区域所包围着的、由导电丝线或具有金属纤维的导电纱线构成的基于织物的电极能够与一种可穿戴物品(诸如，衣服)相集成。具有金属纤维的导电纱线或丝线被集成在可穿戴物品中。可穿戴物品然后适于从穿戴者接收电脉冲或者向穿戴者发送电脉冲，进而向电气装置发送电脉冲或者从电气装置接收电脉冲。已转让给Bekaert 的专利文件WO 01/02052公开了这种可穿戴物品。在转让给RTO Holding OY的专利文件WO 02/071935中公开了用于感测或以其它方式报告穿戴者的心跳速率(心脏脉动)的、由具有金属纤维的纱线制成的可穿戴的基于织物的传感器。转让给KoninklijkePhilips Electronics NV 的专利文件 WO 03/094717 公开了一种织物制品，该织物制品具有完全集成在织物制品内的皮肤接触电极的区域。所公开的织物制品采用“胸罩或女士上装”的形式，“胸罩或女士上装”通常是非导电的。该制品具有部分重叠的导电材料和电绝缘材料的层，所述导电材料可由金属纤维制成，所述电绝缘材料部分地覆盖着所述导电材料、并对所述导电材料进行电气隔离。转让给Tefron Ltd.的专利文件WO 2004/006700公开了一种具有内表面导电区域的圆形针织衣服，该内表面导电区域可以是金属的、并且设置成靠近穿戴者的皮肤。内部导电区域协同工作，以把电信号传导到一种外部导电区域。这种电信号可包括来自穿戴者的心跳速率、或者传送给穿戴者的电刺激装置。这些专利文件中的每个文件涉及这样的目的提供一种导电区域，该导电区域能够包括金属丝线或纤维、并且能够用作一种与衣服、腰带或传统织物构造的其它可穿戴物品相集成的电极。一般情况下，这些专利文件公开了另外与衣服或可穿戴物品的其余部分电气隔离的导电区域。这些区域可以被编织到衣服中。另外，这些专利文件公开了使衣服的至少一个导电区域与穿戴者的皮肤紧密接触。结果，由与皮肤接触的这个导电区域形成的电极提供了一种针对穿戴者的体内所产生的电信号的拾取点。另一方面，这种电极提供了一种皮肤上的接触点用以接收在穿戴者外部产生的电信号。总之，这些专利文件提供了向衣服穿戴者的身体传送电信号或传送来自衣服穿戴者的身体的电信号的装置。另外，这些专利文件一般地公开了至少一种第二织物电极。较为经常地，第二电极与衣服相集成，并且位于衣服的外表面处、或者位于衣服的外表面附近。第二电极也能够有益地放置在呈皮肤接触状态的电极上面，同时在它们之间还具有构造的衣服的电绝缘材料的部分。在希望实现介于皮肤接触的电极与外部电极之间的电气连接的情况下，使用金属丝线能够建立这种连接。另一方面，皮肤接触电极能够折叠起来以便连续地形成外表面电极。转让给Textronic Inc.的美国专利No. 7，308，294和7，474，910显示用于监测生物生理信号的其它可穿戴的基于织物的传感器。在使用金属丝线或具有金属纤维的纱线来建立起介于一种与穿戴者成皮肤接触的衣服集成的电极与一种衣服集成的外部电极之间的电气连接的情况下，可能存在某些限制。因为所使用的工具的性质，在编织过程中能够发生这种限制。例如，由于针与金属丝线或具有金属纤维的纱线之间的金属对金属接触，则能够发生针磨损和断裂。为了增加针织机的效率和生产率，还希望增加工作速度。然而，这种增加也能够导致有所增加的针磨损。 根据所选择的纱线的类型，磨损也能够归因于纱线内的污染物，不仅影响针还影响导纱器、 沉锤和凸轮。例如，对于圆形针织机上的高速编织，由于在可穿戴物品的制造期间所使用的金属丝线或具有金属纤维的纱线与金属针之间的反复接触，导致针被频繁替换。当在针移动到下面的针线圈形成位置期间针舌(latch)摆动到关闭位置时，与针的钩相咬合的针舌的自由端能够导致针磨损。随着针升高以清理针舌下方的针线圈，当针舌摆动到完全打开的位置时，也能够发生针的磨损。在一些情况下，针舌对针的撞击也能够引起金属疲劳和针舌失效。由于所使用的纱线的性质也能够导致针磨损。例如，由涂覆了金属的纤维制成的纱线很刚硬并且几乎没有“弹性(give)”，从而导致编织元件上的磨损。尤其当涂覆了金属的纤维首次被牵引进入针织结构时，发生这种情况。当纺织的纱线由在可穿戴物品的制造期间使用的天然纤维或化学纤维制成时，也能够发生磨损。例如，一些化学纤维可能具有产生针磨损的消光剂。另外，由天然纤维制成的纺织的纱线可能由于纤维是如何经耕种、收获的，以及由于收获之后使用的清洁方法而包含外来颗粒。这些类型的纱线中常见的污染物是硅石。纱线中的这些杂质能够对针进行刮擦。针磨损的结果包括条花疵(needle line)、 织品中的非预期的孔、非预期的集圈组织、非预期的双针脚、纱线断裂、机器停止和停工时间。这些结果导致有缺陷的产品并且增加了包括基于织物的电极的可穿戴物品的制造时间和成本。例如，当希望经由与身体的电气接触实现生物生理监测时，还能够存在其它限制。 这些限制可包括由于金属丝线和具有金属纤维的纱线的脆性和耐久柔韧性而导致难以制作按传统方式制造的织物的金属丝线或具有金属纤维的纱线部分。其它结构也可能受到某些限制。例如，包括“折叠”和部分重叠的导电材料(利用了被布置用以对该导电材料进行电气隔离的电绝缘材料)的层的结构可能严格地限制着设计出与衣服或织物制品相集成的电极的布置的自由。因此，需要提供一种能够克服现有技术的一个或多个缺陷的基于织物的电极。

发明内容
在一个方面，本发明提供了一种具有至少一个渐变图案的基于织物的电极。在第二方面，本发明提供了一种把具有渐变图案的基于织物的电极集成在可穿戴物品(诸如， 衣服)中的电极系统。这些基于织物的电极能够包括织品部分，该织品部分具有拉伸恢复非导电纱线；和导电区域，具有拉伸恢复导电纱线细丝。基于织物的电极系统能够包括包括导电区域的第一织品部分和第二织品部分。这些导电区域可以按照部分重叠关系布置，从而允许能够导致导电区域之间的电气连接的一种部分物理接触的区域。至少一个导电区域能够包括浮纱。另外，至少一个导电区域能够由一种弹性导电纱线和/或一种至少部分地覆镀了导电纱线的弹性纱线制成。在一个实施例中，导电区域能够包括一种具有网纹或罗纹/棱纹(ribbed)构造的织品。在另外的实施例中，导电区域能够包括具有至少一种疏水材料的部分和/或能够由具有至少一种疏水材料的区域分开。为导电区域选择的图案能够影响基于织物的电极的制造。特别地，已发现，渐变图案减少针磨损、针断裂和针错位。这里，“渐变图案”是指具有逐渐改变或按照度数改变的至少一个渐变末端的基于织物的电极，诸如具有圆形末端、成角度的末端、曲线末端和交错的末端的图案。特别地，与具有直的末端的图案相比，使用渐变图案对针施加较小的压力。例如，当编织具有直的末端的矩形或正方形图案区域时，针织机使用同一针开始和结束。单个针上的连续压力可能引起针错位，从而发生过织和跳纱(mis-plating)，导致不规则形状传感器区域和其它缺陷。作为比较，当编织渐变图案区域时，针织机在每个行程上使用不同针开始和结束。因此，针压力分布在几个针之间。另外，针织机的其它部件受益于具有渐变末端的图案的使用，包括但不限于纱线切割刀片。渐变图案的使用由此减少了缺陷，允许针、 切割刀片和其它部件上的压力的更均勻的分布。如此，通过使用渐变图案，改进了基于织物的电极的制造，从而除了其它改进之外尤其是导致如下改进即更快的编织速度和更长的针织机部件寿命。落在本发明的范围内的基于织物的电极能够连接到测量装置。该测量装置能够例如用于监测合并有该电极的衣服的穿戴者的生物生理信号。例如，在一个实施例中，基于织物的电极能够用于便利监测穿戴者的心跳速率。


参照下面的附图在下面的详细描述中描述
具体实施例方式
图IA和IB是第一基于织物的电极的俯视图和仰视图的示意图IC是图IA和IB的第一基于织物的电极的侧视图，包括与图ID和IE是第二基于织物的电极的导电浮纱的部分接触的导电浮纱的部分；
图ID和IE是第二基于织物的电极的俯视图和仰视图的示意图； 图IF是包括使用不同类型的针织构造的导电区域的部分的集成织物电极的示意图； 图2A和2B是具有基于织物的电极的上身可穿戴物品的示意图； 图3A是基于织物的电极的正视图； 图;3B和3C是折叠结构的基于织物的电极的示意图4是与能够进行生物生理监测的电子器件通信的一对基于织物的电极的部分截面的示意图5是穿戴在身体周围并且与能够进行生物生理监测的电子器件一起使用的连续带的示意图6是一对基于织物的电极和在它们的构造中可变的某些尺寸的示意图；图7是具有渐变图案的第一例子的基于织物的电极对的示意图； 图8是具有渐变图案的第二例子的基于织物的电极对的示意图； 图9是具有渐变图案的第三例子的基于织物的电极对的示意图； 图10是具有渐变图案的第五例子的基于织物的电极对的示意图； 图11是具有渐变图案的第六例子的基于织物的电极对的示意图； 图12是具有渐变图案的第七例子的基于织物的电极对的示意图； 图13是具有渐变图案的第八例子的基于织物的电极对的示意图； 图14是具有渐变图案的第九例子的基于织物的电极对的示意图； 图15是具有渐变图案的第十例子的基于织物的电极对的示意图； 图16是具有渐变图案的第十一例子的基于织物的电极对的示意图； 图17是具有渐变图案的第十二例子的基于织物的电极对的示意图。
具体实施例方式在一个实施例中，本发明能够提供一种能够完全与可穿戴物品相集成的基于织物的电极，所述可穿戴物品能够允许所述电极与穿戴者的身体的接触。该基于织物的电极能够包括渐变图案以便除了其它改进之外还减少针磨损、针断裂和针错位。本文公开的基于织物的电极还能够把电信号传送给与电极相集成的物品的穿戴者。例如，这种基于织物的电极可用于穿戴者的生物生理监测。本文公开的基于织物的电极还能够经与穿戴者的身体的接触发送或接收电信号而不依赖于脆弱的连接线。该基于织物的电极还可以专门适用于与穿戴者的身体的可靠接触，进一步提供相对一致的与互补的基于织物的电极的电气连续性(即，在穿戴者自由移动的同时没有信号损失或短路)。在这个方面，由于存在着利用导电纱线或细丝、和/或通过使用既有弹性又导电的纱线或细丝而针织或机织的弹性材料，基于织物的电极可在导电区域中是可拉伸的。在一个实施例中，基于织物的电极能够被包括在电极系统内，该电极系统包括第一织品部分，该第一织品部分具有呈针织构造的导电纱线的部分。例如，能够从单面针织物、棱纹组织、仿棱纹组织和棱纹组织1X1和1X3构造中选择针织构造。所述导电纱线的部分可由第一织品部分包围，并且第一织品部分是与所述导电纱线的部分呈电气隔离开的。在其它实施例中，基于织物的电极能够具有渐变图案。特别地，基于织物的电极的末端部分能够是圆形的、成角度的、曲线的或者交错的。在这些实施例中，基于织物的电极也能够是细长的并且具有一个或多个圆形的、曲线的、倾斜的或成角度的末端，或者能够更加紧凑并且具有交错的、圆形的、曲线的、倾斜的或成角度的周界。由于覆镀了导电纱线或细丝的材料(诸如，Lycra 氨纶)的存在，基于织物的电极能够在导电区域中表现出拉伸性。“覆镀”在这里是指一种纱线由另一纱线覆盖。通过使用导电纱线，诸如 WO 2004/097089A1 或美国 7，135，227 (转让给 INVISTA Technologies S. . r. 1.)(其全部内容包含于此以资参考)中公开的导电纱线，基于织物的电极也能够在导电区域中表现出拉伸性。另外，通过使用不同类型的针织构造，诸如棱纹构造(包括例如 1 X 1或1 X 3棱纹组织构造)，基于织物的电极也能够表现出拉伸性。
在另一实施例中，基于织物的电极布置在电极系统内，该电极系统至少包括按照部分叠加关系布置的第一织品部分和第二织品部分。第一织品部分可包括至少一种第一导电区域(第一“电极”)，第二织品部分可包括至少一种第二导电区域(第二“电极”)。第一织品部分的导电区域和第二织品部分的导电区域能够协作以提供部分物理接触的区域。 这个物理接触区域能够由此在第一 “电极”和第二 “电极”之间建立电气传导。第一和第二导电区域或“电极”中的每一个包括至少一部分导电纱线。另外，第一和第二导电区域或“电极”中的每一个可还包括至少一部分“浮纱”。可参照本文公开的附图进一步描述落在本发明的范围内的实施例。在一个实施例中，第一基于织物的电极布置在电极系统中，该电极系统包括第一织品部分10，第一织品部分10具有导电纱线30的部分，如图IA和IB中所示。在这个实施例中，所述导电纱线30的部分(图1A)由第一织品部分10包围并且与第一织品部分10电气隔离。第二基于织物的电极包括第一织品部分20，第一织品部分20具有导电纱线40的部分，如图ID和IE中所示。在落在本发明的范围内的实施例中，能够使用针织构造。对于织品部分10和20 以及导电纱线30和40，例如，可以从单面针织物、仿棱纹组织和棱纹组织1 X 1和1 X 3构造中选择针织构造。对于本领域技术人员而言已知的是，在这种针织织品中，凸纹、或针脚的垂直行通常在织品的面部(奇数凸纹)上和在背部(偶数凸纹)上交错地相互啮合。这种类型的棱纹组织织品已显示为在长度和宽度方向上具有良好的弹性并且能够提供良好的体型适配衣服或紧身衣服。本发明的另一实施例规定利用浮纱来织入导电纱线30和40。如本领域技术人员所知，浮纱包括在织品上方延伸而未被织入(即，浮动或位于织品表面上)的纱线的部分。 棱纹组织构造中的具有导电纱线30和40的织品部分10和20能够提供一种织物电极结构， 其中纱线30和40在织品的棱纹结构上方浮动。结果，在织品的表面上可容易地接触这些导电浮纱34和44 (图1A、IB、ID和1E)。导电浮纱34和44的容易可接触性通过浮纱的物理接触而便利了在织品的导电纱线部分之间的电气接触。在一个实施例中，通过把导电浮纱34和44缝合在一起，可以进一步便利导电纱线部分之间的电气接触。如图IC中所示，第一基于织物的电极15和第二基于织物的电极25可以彼此相邻地放置，使浮纱34和44彼此接触以建立导电接触。适合用作导电纱线30和40、以及因而适合用作导电浮纱34和44的材料包括例如专利文件WO 2004/097089A1 或美国 7，135，227(转让给 INVISTA Technologies S. . r. 1.) (其全部内容包含于此以资参考)中公开的那些纱线。WO 2004/097089A1或美国7，135，227 内公开的导电纱线(以下，称为ETGl纱线)能够固有地提供弹性拉伸和恢复并且能够适合于本文公开的实施例的棱纹构造。适合制备根据WO 2004/097089A的公开的弹性导电纱线的非弹性导电细丝包括来自于BEKAERT Fibre Technologies的那些纱线(诸如，C0NDUFIL 80 分特(dtex)和 24 细丝纱线)、和来自于 Laird Sauquoit Industries (Scranton, Pennsylvania, USA 18505)的镀银尼龙纱线的称为Xstatic 纱线的那些纱线。非导电纱线或传统织物纱线能够有益地用于织品部分的大部分。这些纱线能够包括例如棉线、纤维素塑料、丝绸、苎麻、聚酯和/或尼龙。织品部分的大部分也能够包括聚酯和尼龙与弹性纱线(诸如，来自于INVISTA S.a.r. 1.的LYCRA 品牌氨纶)的组合。在这个方面，图IF显示集成的织物电极35的示图，织物电极35具有使用不同类型的针织构造(包括棱纹构造(即，1X1或1X3棱纹))的导电区域40’的部分。这种电极能够在更大区域18内，所述更大区域18包围着导电区域40’并具有例如棱纹构造。由于例如覆镀了导电纱线的Lycra 氨纶的存在或通过使用弹性导电纱线(诸如，WO 2004/097089A1中公开的纱线(ETGl))，电极区域能够拉伸。另外，通过使用棱纹构造和弹性材料，拉伸电极能够提供改进的与皮肤的接触并因此提供更好的信号拾取。例如，通过使用13”、14”、15”、17” 和 20” 针筒在来自于 SANTONI (GRUPPO LONATI, Italy)的SM8-T0P1、SM8-T0P2和SM4-TR2针织机上能够制造这种棱纹构造出拉伸电极。能够在这种集成的织物电极中使用的导电纱线的例子包括旦尼尔2 股(例如，来自于Laird Sauquoit Industries (Scranton, Pennsylvania, USA 18505)的 70旦尼尔和34细丝的镀银尼龙纱线)和ETGl纱线(来自于Elektro Feindraht的LYCRA 类型162 “clear”和20微米镀银铜线上的中空心轴双层70旦尼尔尼龙纱线)。图IC显示围绕从A延伸到A’的轴线定向的织品部分10和织品部分20的沿边缘示图。如图中所示，在织品10中的浮纱34和织品20中的浮纱44之间能够发生物理接触。 浮纱34和44或者多个类似浮纱的这种物理接触能够在织品部分10和20之间提供电气连续性。如图IC中所示，当织品部分10的导电浮纱部分34与织品部分20的导电浮纱部分44接触时，能够实现这两个导电纱线部分之间(即，从表面12上的导电部分30到表面 22上的导电部分40)的电信号的传导。完全与可穿戴物品(诸如，衬衫)集成的基于织物的电极系统的实施例表示于图 2A和2B。在这些图中，可穿戴物品100表示为上身穿的衣服。使用常见的无缝(圆形)针织技术能够构造可穿戴物品100。按照使用例如无缝技术的“为针织”形式，可穿戴物品100 采用具有围绕轴线A-A’的上镜像部分90和下镜像部分80的管子的形状。图2A中的下部80可以折叠到上部90中，以形成具有内部和外部的双层衣服，如图2B中所示。衣服的腰带能够按照类似的方式构造。图2A和2B把可穿戴物品100表示为具有一种与它完全集成的基于织物的电极系统。基于织物的电极系统的外表面部分40显示为与下部80关联。基于织物的电极系统的外表面部分40与内表面部分42和浮纱44(以虚线示出)是电气连续的。基于织物的电极系统的外表面部分30显示为与上部90关联，并且与内表面部分32和浮纱34(以虚线示出)是电气连续的。当下部80折叠到可穿戴物品100的上部90中时，浮纱部分34和44 处于物理接触，如图2B中所示(按照如图IC中所示的方式)。作为浮纱部分34和44之间的物理接触的结果，电信号能够沿着从两层衣服100的外表面上的电极30到内表面上的电极40并随即到达可穿戴物品的皮肤的方向传递。基于织物的电极系统的另一实施例借助于图3A和;3B表示。在图3A中，表示了由两个水平轴线CC’和BB’形成边界的织品部分70。沿垂直方向距CC’和BB’等距离布置的第三水平轴线AA’也表示在图3A中。在图3A和;3B中，两个基于织物的电极沿水平方向彼此相对布置。这些电极包括导电纱线的第一外部30和第二外部30’，如图3A中所示。这些电极还包括内导电纱线部分 34和34’，如图3A中所示，图3A使用虚线表示分别直接位于纱线部分30和30’下方的浮纱。类似地，图3A显示基于织物的电极系统的部件，包括可选的保湿纱线(诸如，棉线)的第三外部46和第四外部46，。这种电极系统还包括内导电纱线部分44和44，，如图 3A中所示，图3A使用虚线表示分别直接位于纱线部分40和40’下方的浮纱。导电纱线40 和40’分别与44和44’相连续，并且分别由可选的保湿纱线部分46和46’包围。另外，在图3A中表示了金属连接器50，金属连接器50适于用作一种用于电连接到基于织物的电极上的中心点。图;3B是在沿着水平轴线AA’折叠和使轴线CC’和BB’沿着新水平轴线CB_C’ B’ 来共线地相会的织品部分70的示图。作为沿着水平轴线AA’在织品部分70中制作这种折叠的结果，形成一种双层织品部分。使得内导电纱线部分和关联的浮纱部分(分别为34和 44以及34’和44’ )在该双层织品部分的内部上物理接触(如图3C中所示)。如图3C中所示，导电纱线部分30和30’位于外表面部分72上并且导电浮纱部分 34和34’位于该双层织品的内表面部分74上。类似地，如图3C中所示，可选的保湿纱线部分46和46’位于该双层织品的外表面部分78上。导电纱线部分40和40’位于外表面部分78上、并且浮纱部分44和44’都位于该双层织品的内表面部分76上，如图3C中所示。现在参照图3C，折叠的织品部分70表示为具有表面部分78和72以及两个基于织物的电极，这两个基于织物的电极使得从表面部分78到表面部分72是电气连续的。这种布置允许在表面部分72和78之间发送和接收电信号。连接点50和50’能够适于发送或接收这种电信号。用于调适50和50’用于接收和发送电信号的装置借助于图4表示。在这个图中， 从作为围绕水平轴线AA’(如图;3B中所示)实现的折叠70的结果而彼此相面对的表面74 和76之间的示图，表示出了织品部分70。表面78 (即适于与穿戴者的皮肤接触的一侧)包含导电纱线部分44和44，，并且表面72包含导电纱线部分30和30，。在表面76和74之间，导电浮纱部分44和44’与导电浮纱部分34和34’处于物理接触，由此在导电纱线部分 40和40’与导电纱线部分30和30’之间提供电气连续性。导电触点50和50，分别附接到导电纱线部分30和30，。导电触点50和50，可以由任何导电材料(诸如，金属导体)制成。导电触点50和50’能够附接到导电纱线部分30 和30’，从而它们通过30和30’连通、并且能够分别与导电触点210和210’接触或接合。 导电触点210和210’与电气装置200关联。电气装置200在图4中表示为放置在折叠的织品部分70的表面74和76之间。 作为结果，在导电纱线部分40和40’处产生的电信号能够分别直接传导到导电触点210和 210，(以及传导到30和30’)，每个导电触点210和210’与电气装置200关联。另一方面， 利用电气装置200产生的电信号可以直接传导到导电触点210和210’ (以及传导到30和 30，)，并随即传导到导电纱线部分40和40，。包括可选的纱线60的实施例显示在图4中，其中可选的纱线60包括例如PTFE细丝。可选的纱线60的使用减小了预期由大量出汗的穿戴者穿戴的衣服中的基于织物的电极的短路的可能性。在一个实施例中，能够利用LYCRA 品牌氨纶纱线包裹或缠绕PTFE细丝。或者，这些纱线不需要专门制备，并且能够容易地与衣服构造的传统织物细丝相集成。完全与两个基于织物的电极集成的可穿戴物品的部分110表示在图5中。图5中的可穿戴物品代表袖子、袖口或带子。在这种实施例中，电气装置200能够接收、存储和/或发送出使用了完全与基于织物的电极集成的可穿戴物品的人或动物的某些生物生理参数。如图5中所示，两个基于织物的电极能够直接与位于表面72和74之间所形成的空间中的电气装置200相连通。表面78上的两个导电纱线部分40和40’能够接触穿戴者的皮肤。作为与40和40’的皮肤接触的结果，从穿戴者产生的任何电信号能够分别直接发送给30和30’，继而又经触点50和50’发送给电气装置200。类似地，电气装置200可以经触点50和50’发送电信号，继而通过导电纱线30和30’且继而又发送给导电纱线40和 40’，所述导电纱线40和40’接触着穿戴者的皮肤并把该电信号发送给穿戴者。在本发明的另一实施例中，电气装置200能够进行生物生理监测，诸如感测与穿戴者的心脏的电活动关联的电信号、并因此感测每单位时间的心跳的次数。如图4中所示， 电气装置200能够通过使用导电触点210和210’与触点50和50’接合。适合这种应用的卡扣接合触点50和50，能够是例如可从PRYM Consumer USA购得的19L和21L触点。例如，能够按照C0RDURA 的机织件的形式在每个按扣50、50’下方设置加强织品。这些能够用于减少位于织物电极30和30’中的按扣的磨损和最后破坏/失效。图5中的可穿戴物品110具有包围着穿戴者的中间胸部的带子的形式。这个带子也能够放置在身体的其它部位，例如腕部、手臂、腰部等。110的表面78朝向穿戴者的身体定位，且导电纱线部分40’和40水平地布置以便接收与跳动着得心脏的电活动关联的电信号。可选地，另外使用织入到包围着40和40’的织品带子部分内的纱线的部分(诸如，图4中的棉纱46、46’ )能够实现从穿戴者的皮肤进行信号拾取。棉纱已知为是吸水的(如同例如丝绸、粘胶纤维、醋酸纤维和毛线那样)并且能够在40和40’附近促进身体排出的水分的保持/吸收。还有这样的选择在皮肤接触电极40和40’的边界上或附近提供涂层，该涂层帮助促进出汗，由此允许在穿上可穿戴物品110之后水分立即积聚。例如，在穿戴者不从事剧烈运动的应用中可能希望采用这种涂层(在例如预期穿戴者会预期从事更剧烈的运动的其它应用中，可能不太需要这种涂层)。合适的涂层是例如ELASTOSILR plus 573导电硅橡胶(来自 Wacker Silicones, WACKER-CHEMIE GmbH,德国)。表明心跳速率监测器实施例的功能的合适的电气装置包括由/ ^ Electro Oy, Professorintie 5，Finland, 90440 Kempele 制造的那些电气装置。POLAR S810i 和 POLAR RS800 都包括电子模块(由图5表示的实施例中的200)和经射频与该模块通信的戴在腕部的装置。戴在腕部的装置记录穿戴者的数据。在穿戴者的活动(包括例如剧烈运动，像是跑步、骑自行车或滑雪)期间能够获得数据。本发明的这个实施例能够优于穿戴诸如POLAR SR800 或POLAR 810 的装置的其它装置。通过比较，已知用于POLAR 810i 的胸部穿戴的带子不是紧身、舒适和不显眼的。提供用于生物生理监测的完全集成的衣服(诸如，针织上衣或运动胸衣)能够导致优良性能的本发明的可穿戴物品实施例。能够包括根据本发明实施例的基于织物的电极的可穿戴物品的例子包括了任何
11类型的一种衣服，包括任何类型的体育或运动衣服。衣服的特定例子包括衬衫、紧身背心、 胸衣和内衣。然而，很重要地，应该注意的是，可穿戴物品也能够包括环、片、带或任何其它形式的可穿戴物品。一层电极贴片40也能够剪切/缝合到任何可穿戴物品上。可穿戴物品也能够用于医学应用，诸如用于监测病人的生理参数。图7到17显示被包括在织品部分70中的可替代的具有渐变图案的基于织物的电极。图7到9还显示水平轴线AA’。通过沿水平轴线AA’折叠，可形成一种双层织品部分。 图10到17显示具有基于织物的电极的双层织品部分70的正视图，所述基于织物的电极具有渐变图案。这些具有渐变图案的基于织物的电极的实施例也可以包括用于发送或接收电信号的连接点50和50’(图7到17中未示出)。在图7中，第一电极82具有狭长椭圆形周界，其中长度长于宽度。第二电极84具有另一狭长椭圆形周界，其中长度b长于宽度a。通过沿水平轴线AA’折叠，形成一种双层织品部分。通过对圆形针织机编程以在圆形针织机上在不同的针位置出拾取导电纱线的行程，可以形成这些狭长椭圆形渐变图案82、84。例如，渐变图案中的第一行的长度短于第二行的长度，等等，直至在椭圆形的顶点部分处达到织物电极渐变图案的最大长度。然后，下一行的长度可以更短，等等，以便完成渐变图案。图8显示可替代的渐变图案86、88，其中基于织物的电极的周界成一定角度。第一电极86具有狭长六边形周界，其中长度长于宽度。第二电极88具有另一狭长六边形周界， 其中长度长于宽度。图9显示可替代的渐变图案90、92，其中基于织物的电极在一端处成一定角度。图10显示一对基于织物的电极94，其中每个电极具有渐变图案，渐变图案具有狭长椭圆形周界。另一方面，这些电极可以仅在一端为圆形。图11显示一对基于织物的电极96，其中每个电极具有渐变图案，渐变图案具有倾斜侧面。该渐变图案的形状为梯形，其中导电纱线或纤维的顶行或行程被编织为比下一行短的长度，等等，并且底行具有渐变图案中的最长长度。图12显示一对基于织物的电极98，其中每个电极具有渐变图案，渐变图案具有成一定角度的末端。在这个实施例中，该渐变图案是狭长五边形。这里，每个电极沿着形成电极的织品部分相对于水平轴线成一定角度而布置在织品内。图13显示一对基于织物的电极99，其中每个电极具有渐变图案，该渐变图案在它的顶部和底部具有变化的弯曲度。如图中所示，这些电极的彼此相面对的末端是直的，然而，另一方面，这种末端可以按照曲线或其它另外的图案形成。这些电极的彼此相面对着的直的末端显示为倾斜开的，但也可以布置为平行的。图14显示一对基于织物的电极101，其中每个电极具有三角形渐变图案。每个三角形图案的一个顶点是圆形的。每个电极沿着形成电极的织品部分而与水平轴线成一定角度地布置在织品内。图15显示一对基于织物的电极103，其中每个电极具有三角形渐变图案。三角形图案的每个顶点是圆形的，并且这些电极布置为沿着形成电极的织品部分与水平轴线一致。另一方面，基于织物的电极102可布置为相对于彼此成一定角度，和/或沿着织品部分相对于水平轴线成一定角度。
图16显示一对基于织物的电极105，其中每个电极具有泪滴状渐变图案。该图案的一端成一定角度，而另一端基本上为圆的或圆形的。图17显示具有椭圆形周界的一对基于织物的电极106。通过对圆形针织机编程以在圆形针织机上在不同针位置拾取导电纱线的行程，也可以形成这些椭圆形渐变图案。例如，渐变图案中的第一行的长度短于第二行的长度，等等，直至在椭圆形的顶点部分处达到织物电极渐变图案的最大长度。通过对圆形针织机(诸如，由SANT0NI制造的针织机)编程，形成如图7至17所示的可替代的具有渐变图案的基于织物的电极。为了形成具有渐变图案的基于织物的电极， 对圆形针织机编程以在不同的针位置处拾取用户指定的针/导电纱线的行程。这些机器具有一个或多个圆形针筒，这些针筒在它们的外圆柱形表面中具有狭槽。当针行进以形成针线圈时，这些狭槽是由针使用的导向器。针在最大位置和最小位置之间往复运动，通过作用于针的凸轮使针移动到所述最大位置和最小位置。在机器的工作期间，针筒和针旋转。为了产生具有渐变图案的基于织物的电极，需要一些针来产生针线圈，而其它针必须移动到不同位置以拾起纱线而不会清理前面的针脚。对该机器编程以确定每个针的所要求的位置和行进动，从而使得具有渐变图案的基于织物的电极能够被包括在圆形地针织的衣服中。测试方法
在美国专利No. 7，308，294和7，474，910中描述了用于评估基于织物的电极的功效的测试方法，其全部内容包含于此以资参考。为了测试用于生物生理监测的落在本发明的范围内的实施例的适合性，使用 Polar RSSOOm.POLAR SSlOim电子模块测量几个对象的心跳速率。这些模块安装在上胸部穿戴的针织织品带(即，70)中以比较使用控制件(没有渐变图案的矩形织物传感器)的监测带与具有包括渐变图案的织物传感器的变型的监测带的信号质量。按照心跳速率监测带或胸带的形式制作这些例子(在表1中列出为1-6)。通过使用来自SANT0NI的SMA-8-T0P1无缝、13英寸体型针织机(以下，“SANT0NI针织机”)进行圆形针织，制作心跳速率监测带。当制作心跳速率监测带时，使用了一种使用多种类型纱线的不同针织构造(包括平针织物和仿棱纹组织构造)的组合。在每个例子中，使用来自 Laird Sauquoit Industries (Scranton, Pennsylvania, USA 18505)的 70 旦尼尔禾口 34 细丝的镀银尼龙纱线的办teiic 纱线(以下，“&teiic 70/34”)制作所表示的电极区域。在例子1-6的每个心跳速率监测带中，导电纱线的传感器被织入到底基织品中。 来自Unifi，Inc.的双股70旦尼尔68细丝网纹尼龙被覆镀了 Lycra 氨纶(T-902C 260d) 使用SANT0NI针织机按照大约拟％尼龙和8% Lycra 氨纶的比例(也可以采用从大约75% 到大约100%尼龙和从0%到大约25% Lycra 氨纶的比例)把该尼龙和Lycra 氨纶编织在一起，其中在包含基于织物的电极的织品的区域中(“导电区域”)以及在织品的非导电区域中既使用纬平针组织又使用仿棱纹组织(1 X 1、3 X 1、2 X 1、2 X 2)。对于包含基于织物的电极的织品的区域(或“导电区域”)，使用SANT0NI针织机在底基织品的一侧上编织导电纱线。用于制作例子1-6的心跳速率监测带和控制件的导电纱线是虽然也能够使用具有大约80%聚酯和20%不锈钢的复合纱线形式 Bekaert)。在这个方面，使用纬平针组织和仿棱纹组织。在持续30-60分钟的室内或室外锻炼时间期间，对象穿戴着包括控制件和这六个变型的监测带。使用专有的adidas 软件录入室内心跳速率数据。根据由/ ^ 提供的方法利用SSlOim^P0Iar模块和戴在腕部的数据记录器记录室外心跳速率数据。在例子1-6的心跳速率监测带中，区域的尺寸aXb (图7)变化，如表1中所示。通过使用这些值，估算出每个区域的面积并按照百分比把它们与控制件进行比较。在每个锻炼时段的启动、中间和结束期间由一组专家评估信号拾取的质量。也注意到了噪声或其它信号退化的存在。得分10视为优秀，得分1视为较差。然后计算平均等级。表1提供例子1-6和控制件的心跳速率监测带的尺寸和平均信号质量等级的概括。基于织物的电极具有下面的周界形状
控制件具有浮纱的矩形图案例子1 没有浮纱的矩形图案例子2 狭长卵圆形图案例子3 狭长卵圆形图案例子4:椭圆形图案例子5:椭圆形图案例子6:椭圆形图案表权利要求
1.一种基于织物的电极，包括第一织品部分，包括(a)非导电纱线；和(b)至少一个导电区域，包括导电纱线细丝，所述区域形成至少一个渐变图案。
2.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述非导电纱线包括一个或多个拉伸恢复纱线。
3.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述导电纱线细丝包括一个或多个拉伸恢复纱线细丝。
4.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述导电区域包括一种具有网纹或棱纹构造的织品。
5.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述第一织品部分的导电区域包括至少一个浮纱。
6.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述导电区域包括一种覆镀着导电纱线的弹性纱线。
7.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中至少一种疏水材料被包括在所述导电区域中。
8.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述第一织品部分的导电区域定义了长度和宽度和厚度，并且所述长度长于所述宽度。
9.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中所述渐变图案具有从包括以下各项的组中选择的形状圆形末端、成角度的末端、倾斜末端、曲线末端和交错的末端。
10.根据权利要求1所述的基于织物的电极，其中从圆形针织的多个针织行程形成所述渐变图案，其中第一行程产生第一长度，第二行程产生不同于第一长度的第二长度，第三行程产生不同于第二长度的第三长度。
11.根据权利要求1所述的基于织物的电极，还包括聚合物溶液的涂层，位于所述第一织品部分的导电区域上、和/或位于所述第一织品部分的导电区域周围。
12.—种当形成基于织物的电极时减少针磨损的方法，包括对针织机编程以生产一种具有至少一个渐变图案的织品；利用导电纱线或纤维编织该织品以形成具有所述渐变图案的至少一个导电区域；和利用其它纱线或纤维编织该织品以形成该织品的其它非导电部分。
13.根据权利要求12所述的减少针磨损的方法，其中所述针织机是圆形针织机。
14.根据权利要求12所述的减少针磨损的方法，其中所述至少一种渐变图案具有从包括以下各项的组中选择的末端圆形末端、倾斜末端、曲线末端、成角度的末端和交错的末端。
15.根据权利要求12所述的减少针磨损的方法，其中从多个针织行程形成所述渐变图案，其中第一行程产生第一长度，与第一行程相邻的第二行程产生不同于第一长度的第二长度，与第二行程相邻的第三行程产生不同于第二长度的第三长度。
16.一种基于织物的电极系统，包括至少一种第一织品部分和一种第二织品部分；第一织品部分包括具有至少一个第一渐变图案的至少一种第一导电区域；第二织品部分包括具有至少一个第二渐变图案的至少一种第二导电区域，所述至少一个第二渐变图案可以与所述至少一个第一渐变图案相同或不同；其中所述第一织品部分和第二织品部分至少部分地彼此重叠；其中所述第一织品部分的导电区域和所述第二织品部分的导电区域以电气方式联接。
17.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中(i)所述第一织品部分的导电区域和(ii)所述第二织品部分的导电区域中的至少一项包括浮纱。
18.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中(i)所述第一织品部分的导电区域和(ii)所述第二织品部分的导电区域中的至少一项包括一种弹性导电纱线的至少一部分。
19.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中(i)所述第一织品部分的导电区域和(ii)所述第二织品部分的导电区域中的至少一项包括一种至少部分地覆镀着导电纱线的弹性纱线。
20.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中(i)所述第一织品部分的导电区域和(ii)所述第二织品部分的导电区域中的至少一项包括一种具有网纹或棱纹构造的织品。
21.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中(i)所述第一织品部分的导电区域和(ii)所述第二织品部分的导电区域都包括缝合在一起的浮纱。
22.根据权利要求16所述的基于织物的电极系统，其中所述第一织品部分的导电区域和所述第二织品部分的导电区域协作以提供一种至少部分物理接触的区域，从而以电气方式联接所述第一织品部分和所述第二织品部分。
23.一种可穿戴物品，包括根据权利要求16所述的基于织物的电极系统。
24.根据权利要求23所述的可穿戴物品，包括从包含以下各项的组中选择的衣服胸衣、衬衫、紧身背心、内衣、袖子、袖口、片、带和环。
全文摘要
本发明涉及包括渐变图案的基于织物的电极，特别是一种包括渐变图案的基于织物的电极包括织品部分，该织品部分包括非导电纱线；和至少一个导电区域，具有导电纱线细丝。电极还能够包括浮纱并且能够按照网纹或棱纹结构构造。当被包括在衣服中时，电极能够用于监测生物生理特性，诸如衣服穿戴者的心跳速率。
文档编号A61N1/04GK102247135SQ20111010663
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者谢夫勒 K., 谢里尔 K. 申请人:特克斯特龙尼克斯公司