关于结合有电子装置的织物的改进的制作方法

编织物典型地使用纱线编织或针织而成，纱线通常由材料诸如羊毛或尼龙的加捻纤维制成。先前已提出使用结合电子装置的纱线。

us2009/139,198中公开了这样的纱线的示例。us2009/139,198的纱线包括容纳在树脂中的电子部件，导电装置围绕树脂扭转以形成纱线的外表面。这可能导致导电装置暴露于外部环境，并且可能导致对导电装置的损坏。

gb2529900中公开了这样的纱线的另一示例。gb2529900的纱线包括一系列保持在承载件上的电子装置，每个电子装置容纳在单独的树脂容器中。该系列电子装置通过导电互连件连接。各个树脂容器保持在包封纤维内，包封纤维又被保持在由卷绕线或编结线(thread，线丝)制成的保持套管内。

尽管gb2529900的纱线提供了可以结合到服装中的电子功能纱线，但是仍然存在与这样的纱线相关的缺点。特别地，当纱线弯折时，在包封纤维之间以及还在形成保持套管的纤维之间可能出现间隙。这可能导致在电子装置之间延伸的导电互连件暴露于外部环境，并且可能导致对导电互连件的损坏。此外，包封纤维和保持套管的存在可能干扰由电子装置执行的功能。

现在已经设计了一种用于结合到织物中的纤维、一种结合这样的纤维的织物、以及制造纤维和织物的方法，它们克服或基本上减轻了与现有技术相关的上述和/或其它缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于结合到织物中的纤维，该纤维包括电子装置以及电导体，该电导体连接到电子装置并沿纤维的纵向轴线延伸，其中，电子装置和电导体由至少第一材料的一体式(unitary，单一的、形成单一个体的)本体封装。

根据本发明第一方面的纤维主要在电子装置和电导体被至少第一材料诸如塑性材料的一体式本体封装时是有益的。特别地，通过将电子装置和电导体封装在至少第一材料的一体式本体中，可以通过例如降低当纤维在使用过程中被操纵或弯折时电导体暴露于外部环境的风险来保护电导体免受外部环境的影响。例如，电子装置和电导体可以通过一体式本体相对于周围环境被密闭地密封。一体式本体可以包括多于一种材料，但这些材料不是彼此分离的，使得形成一体式本体。

一体式本体可以包括：封装电子装置和电导体两者的第一材料；或者封装电子装置的第一材料，该第一材料结合到封装导体的第二材料，从而形成封装电子装置和电导体两者的一体式本体。该布置可以消除对使用另外的材料来封闭电子装置的需求，这可以产生比现有技术中已知的结合电子装置的纱线更简单且制造成本不那么昂贵的结构。可替换地，一体式本体可以包括例如处于分层结构的多种材料，以提供特定的期望特性。

纤维可以具有大于其宽度和/或直径的长度。纤维的长度可以是其宽度或直径的至少5倍、至少10倍、至少25倍、至少50倍、至少100倍、至少250倍、至少500倍、至少750倍或至少1000倍。纤维的长度可以是电子装置的长度的至少5倍、至少10倍、至少25倍、至少50倍、至少100倍、至少250倍、至少500倍、至少750倍或至少1000倍。

纤维的至少一部分可以包括沿其长度具有基本恒定形状的截面区域。截面区域是指当基本正交于纤维的纵向轴线进行切割时可以看见的区域。纤维的至少一部分可以包括圆形或多边形，例如三角形、方形、矩形、五边形等的截面区域。纤维的至少一部分可以包括基本恒定的截面区域，例如具有恒定大小和/或形状的截面区域。

一体式本体可以包括内层和外层，内层例如由至少第一材料制成并且可以与电子装置和/或导体接触，外层围绕内层延伸。内层可以适于保护电子装置和/或导体，因此可以相对于外层具有较大的刚性、较大的热阻和/或较大的电阻。外层的材料可以选择为相对于内层具有本质上较大的柔韧性的材料，从而例如使外层相对于内层具有较大的厚度。

在制造期间，在外层被施加然后固化之前，可以首先使一体式本体的内层固化。因此，可以使内层完全固化，以便在外部本体被施加然后固化之前降低在一体式本体中未固化部分提供弱点的风险。内层可以以任何传统方式固化，例如通过热或通过暴露于电磁辐射，例如uv辐射。因此，内层的材料可以是至少半透明或透明的。

内层可以例如包括环氧树脂。外层可以例如包括聚氨酯或液体硅弹性体中的任何一种。然而，也可以考虑其他材料。

纤维可以包括第一自由端和第二自由端。纤维可以在第一自由端和第二自由端之间包括具有基本恒定大小和/或形状的截面区域。纤维可以在至少电子装置的区域中包括相对于纤维的其余部分的截面区域例如沿着导体的大部分的截面具有增大的截面面积的区域。例如，第一材料可以在电子装置的区域中包括相对于纤维的其余部分的厚度而言增大的厚度。第一材料的较厚区域可能是有益的，因为这可以在电子装置的区域中提供增加的结构刚性和/或对热/压力的增强的抵抗。

纤维在形式上可以是伸长的并且基本上是柱形的。纤维可以具有基本上类似于例如线或其他薄且伸长的构件的整体形式。纤维的长度可以为至少10cm、至少25cm、至少50cm或至少100cm。纤维的宽度或直径可以为至多1000μm、至多900μm、至多800μm、至多500μm，或至多200μm。电子装置的宽度和/或高度和/或深度可以为至多2000μm、至多700μm、至多600μm、至多500μm、至多300μm或至多100μm。纤维的宽度或直径可以是电导体的宽度或直径的至少200％、至少300％、至少400％或至少500％。

纤维可以包括丝纤维，例如连续或接近连续长度的纤维。该装置可以包括短纤维，例如离散长度的纤维。短纤维可以包括已经被切割成离散长度的丝纤维。

第一材料的体积可以是纤维总体积的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％。

一体式本体可以形成纤维的最外表面的至少一部分。一体式本体可以形成相对于纤维的纵向轴线正交地截取的截面的周缘的至少一部分，例如纤维的截面的周界的至少一部分。一体式本体可以形成纤维的整个最外表面。

一体式本体可以限定基本上连续的表面。例如，一体式本体可以限定不受间隙或孔等中断的表面。一体式本体可以限定柱体的外表面。一体式本体可以限定纤维的基本上连续的外表面。

电子装置可以由第一材料的第一本体封装，并且电导体的至少一部分可以由第二材料的第二本体封装。电子装置和电导体可以由第一材料的第一本体和第二材料的第二本体封装。例如，电子装置可以由第一材料的第一本体封装，并且电导体可以由第二材料的第二本体封装。电导体的至少一部分可以由第一材料的第一本体封装和/或电导体的至少一部分可以由第二材料的第二本体封装。

第一材料和第二材料可以包括不同的材料特性。第一材料可以具有比第二材料高的热阻，或反之亦然。第一材料可以具有比第二材料高的导电率，或反之亦然。

一体式本体可以封装电子装置和/或导体，使得在电子装置和/或导体与一体式本体之间没有气隙。纤维可以被结构化成使得在电子装置和/或导体与纤维的外表面之间没有气隙。固体材料可以在电子装置和纤维的外表面之间延伸。例如，一体式本体可以在电子装置和纤维的外表面之间延伸。这样的布置可能是有益的，因为从纤维的材料结构去除气隙可以改善信号例如热信号从纤维的外部环境到电子装置的传输。

纤维本质上可以是柔性的。纤维可以是可延展的或可弹性变形的。一体式本体可以包括柔性材料或刚性材料。

纤维可以包括用于加强纤维的加强构件。加强构件可以包括沿纤维的纵向轴线延伸的线。加强构件可以包括沿着纤维的基本上整个纵向轴线延伸的线，所述基本上整个纵向轴线例如纤维的纵向轴线的至少70％、至少80％、至少90％、或100％。加强构件可以包括非导电材料，例如显著不如电导体那么导电的材料，例如这种材料的导电率小于电导体的导电率的1％。加强构件可以是相对电导体的单独部件。

加强构件可以包括塑性材料。加强构件可以包括热塑性材料。加强材料可以包括合成聚合物。加强构件可以例如包括聚酯、尼龙、液晶聚合物、芳族聚酰胺纤维。合适的市售材料包括和单丝。

第一材料可以包括树脂，例如植物衍生的或合成的树脂。树脂将典型地是塑性材料，并且可以是热塑性材料。第一材料可以是导热的，并且可以比传统的纱线更导热。例如，第一材料的导热率可以为至少0.1w/(m·k)。第一材料可以例如包括以下任一材料：硅树脂弹性体；环氧树脂；聚酯树脂；聚氨酯；或者丙烯酸。

第一材料可以使电子装置和/或电导体和/或加强构件的相对位置固定。电导体可以包括柔性材料，该柔性材料可以是可延展材料。电导体可以例如在被第一材料封装之前固定至加强构件。电导体可以例如以螺旋方式围绕加强元件卷绕。这可能是有益的，因为施加的拉伸力可以拉伸纤维，而不会对电导体施加应力。例如，电导体的卷绕性质可以允许电导体沿纤维的纵向轴线扩展，而不会引起电导体变形。电导体可以包括线，例如导电线。电导体可以包括铜，并且可以例如包括铜线。

电导体可以沿纤维的基本上整个长度延伸，例如在纤维的第一自由端和第二自由端之间延伸。例如，电导体可以包括用于rfid装置的天线。

电子装置可以包括传感器，诸如温度传感器、加速计和/或接近传感器。电子装置可以包括可发挥控制器的作用的集成电路。电子装置可以包括电信号或电磁信号的发射器和/或接收器，或其他类型的输入和/或输出装置，诸如光传感器和/或光源，例如led。电子装置可以包括rfid(射频id)芯片或nfc(近场通信)芯片。

电子装置可以包括用于存储数据的存储器，并且根据特别的应用的需要，可以是可读和/或可写的。

纤维可以包括多个电子装置，并且可以例如包括沿纤维的长度间隔开的多个电子装置。多个电子装置中的每一个都可以连接到至少一个电导体。多个电子装置可以包括具有不同大小和/或不同功能的电子装置。

每个电导体可以连接到仅一个电子装置，并且可以在其一个端部包括用于连接到不被第一材料封装的输出装置的连接件。

每个电导体可以连接到多个电子装置，多个电子装置中的每一个都被第一材料封装。

多个电子装置和电导体可以由一体式本体封装。电导体可以被一体式本体沿着电导体的整个长度封装。以这样的方式，在电子装置之间延伸的电导体可以被一体式本体完全封装。

在纤维包含多个电导体的情况下，多个电导体可以彼此电绝缘，例如以防止发生短路。一体式本体可以使多个电导体彼此电绝缘。一体式本体可以包括电绝缘材料。多个电导体可以包括电绝缘涂层。多个电导体在被第一材料封装之前可以用电绝缘材料预涂覆。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的纤维的织物。

织物可以包括服装，服装可以例如包括外衣或内衣。

纤维可以附接到织物上，并且可以例如附接到服装的内表面。纤维可以使用粘合剂附接到织物。例如，纤维可以附接到粘合编织带，该粘合编织带可以粘附到织物。在纤维包括传感器的情况下，纤维可以包括用于阻挡不想要的信号的阻挡元件。在纤维包括温度传感器的情况下，温度传感器的非面向身体的表面可以与周围环境绝热。例如，服装的表面和/或粘合编织带的表面可以在温度传感器的区域中包括绝热材料。

在织物包括服装的情况下，纤维可以附接到服装，使得电子装置暴露于使用者的身体。例如，纤维可以附接到服装，使得电子装置与使用者的身体热接触。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造用于结合到织物中的纤维的方法，该方法包括：将电导体连接到电子装置；将电子装置和电导体封装在至少第一材料的一体式本体中，使得电导体沿纤维的纵向轴线延伸。

该方法可以包括用第一液体材料涂覆电子装置和电导体，并使第一液体材料凝固，使得电子装置和电导体被第一材料的一体式本体封装。

第一液体材料可以保持在浴中，例如保持第一液体材料的贮存器中，并且电子装置和电导体可以浸入浴中以用第一液体材料涂覆电子装置和电导体。

第一液体材料可以通过固化而凝固，并且可以例如通过暴露于uv光、或暴露于热、或暴露于热空气而凝固。第一液体材料可以包括树脂。第一液体材料可以包括树脂，例如植物衍生的或合成的树脂。树脂将典型地是塑性材料，并且可以是热塑性材料。第一液体材料可以是导热的，并且可以比传统的纱线更导热。例如，第一液体材料的导热率可以为至少0.1w/(m·k))。第一液体材料可以包括以下任一材料：硅树脂橡胶；环氧树脂；聚酯树脂；聚氨酯；或丙烯酸。

该方法可以包括用第一液体材料涂覆电子装置并用第二液体材料涂覆电导体，并使第一液体材料和第二液体材料凝固，使得电子装置和电导体分别被第一材料和第二材料封装。该方法可以包括用第一液体材料涂覆电导体的至少一部分，用第二液体材料涂覆电导体的至少一部分，以及使第一液体材料和第二液体材料凝固，使得电导体被第一材料和第二材料封装。第一材料和第二材料可以包括多个材料层。

该方法可以包括在用第一液体材料和/或第二液体材料封装电子装置和电导体之前向电子装置和/或电导体提供加强构件。该方法可以包括将电导体固定至加强构件。该方法可以包括例如使电导体以螺旋方式围绕加强构件卷绕。

根据本发明的第四方面，提供了一种制造织物的方法，该方法包括将根据本发明第一方面的纤维结合到织物中。

该方法可以包括将根据本发明第一方面的纤维通过例如以下任一种方式或任何组合方式附接到织物：将纤维缝合或插入到织物中，例如缝合或插入到服装的下摆、侧缝或衣领中；使用粘合剂诸如粘合编织带将纤维直接或间接地粘附到织物；将纤维编织成织物；将纤维绣成织物；将纤维针织成织物；或将纤维插入编织的/针织的/非编织的织物的结构中。

在适当的情况下，本发明的每个方面的优选特征可以应用于本发明的其他方面。

现在将参照附图描述本发明的实用的实施方式，其中：

图1是根据本发明第一方面的第一实施方式的纤维的示意性纵向剖视图；

图2是图1的纤维的示意性截面视图；

图3是例示了一种制造图1和图2的纤维的方法的示意图；

图4是根据本发明的两条纤维附接到编织带的示意图；

图5是根据本发明第二方面的织物的第一实施方式的示意图，其中织物处于服装的形式，结合有图4的编织带；

图6是根据本发明第二方面的织物的第二实施方式的示意图，其中织物处于服装的形式，结合有图1的纤维；

图7是根据本发明第二方面的服装的第三实施方式的示意图，其处于服装的形式，结合有图1的纤维；

图8是根据本发明第一方面的纤维的第二实施方式的示意图；

图9是根据本发明第一方面的纤维的第三实施方式的示意纵向剖视图；

图10是根据本发明第一方面的纤维的第四实施方式的示意性纵向剖视图；以及

图11是根据本发明第一方面的纤维的第五实施方式的示意性纵向剖视图。

图1和2中示意性地示出了根据本发明第一方面的总体上标记为10的纤维。

纤维10包括电子装置12、电导体16、加强线18和树脂本体20。纤维10长1m左右。

电子装置12可以是任何适当的电子装置，但在当前情况下是温度传感器12。温度传感器12的最大尺寸为500μm或300μm。电导体16由铜线制成，并且电连接到温度传感器12上的适当接触点。电导体16在纤维10的整个长度上延伸，如图1所示。

加强线18附接到温度传感器12，并且在纤维10的整个长度上延伸，如图1所示。加强线18可以由足以使纤维10加强的任何材料制成，并且在当前情况下由尼龙制成。

树脂本体20封装了温度传感器12、电导体16和加强线18中的每一者，使得树脂本体20形成纤维10的最外层。以这种方式，树脂本体20防止其余部件暴露于纤维10的外部环境。此外，如图1所示，树脂本体20沿纤维10的长度形成纤维10的主体。

图3中示意性地示出了制造纤维10的方法。最初，电导体16和加强线18连接到温度传感器12。该组合结构浸入树脂浴22中，随后传递到固化站24。固化站24使用合适形式的固化，例如施加热、uv光或热空气，以固化树脂，从而形成树脂本体20。

图4和图5中示意性地示出了纤维10的示例用途。

如图4所示，第一纤维10和第二纤维10’附接到编织带或带状物26。编织带的不与使用者的皮肤接触的一侧在第一纤维10和第二纤维10’的温度传感器12、12’的区域中设置有绝热材料(未示出)。因此，当编织带26附接到服装30时，温度传感器12、12’与环境条件隔离。第一纤维10和第二纤维10’在一个端部处设置有用于连接到蓝牙传输装置32的连接构件28。

如图5所示，编织带26附接到内衣t恤30的内侧，使得绝热材料接触t恤30的织物，并且温度传感器12、12’暴露于t恤30的内部。第一纤维10和第二纤维10’经由连接构件28连接到蓝牙发射装置32。当穿戴t恤30时，温度传感器12、12’能够感测穿戴者身体的温度，并且能够经由蓝牙传输装置32将该信息中继到远程监测位置。

图6中示意性地示出了结合第一纤维10和第二纤维10’的服装的另一实施方式。该服装是胸罩34，胸罩以与如图5所示的t恤类似的方式结合第一纤维10和第二纤维10’。

这样的应用可以在运动和医疗领域两者中都特别有用。特别地，在运动领域中，本发明的纤维10可以用于提供运动员的表现和/或身体生命体征的实时反馈。在医疗领域中，本发明的纤维10可以结合到旨在由婴儿穿戴的服装中。可以使用根据本发明的纤维来监测婴儿的体温，并且可以将相关数据传输给例如父母或临床医生。以这样的方式，可以立即向相关人员通知婴儿体温的上升或下降，使得相关人员可以随之采取行动，假如这样的行动是必要的话。纤维10可以以类似的方式用于成人和/或老年患者的服装中。

图7中示出了结合根据本发明的纤维的服装的另外的实施方式。在该实施方式中，服装36是t恤36，该t恤具有缝在其侧缝中的纤维38。纤维38与先前讨论的纤维10、10’的不同之处在于纤维38具有rfid传感器40而不是温度传感器12、12’。

图8中示意性地示出了根据本发明的总体上标记为100的纤维的第二实施方式。

纤维100包括电子装置102、第一电导体104和第二电导体106、加强线108、树脂本体110，以及第一电连接器112和第二电连接器114。

电子装置102可以是任何适当的电子装置，但在当前情况下是温度传感器12。第一电导体104和第二电导体106由铜线制成，并且电连接到温度传感器102的第一电连接器112和第二电连接器114。如图8所示，第一电导体104和第二电导体106在纤维100的整个长度上延伸。

如图8所示，加强线108在纤维100的整个长度上延伸。加强线108可以由足以加强纤维100的任何材料制成，并且在当前情况下由尼龙制成。第一电导体104和第二电导体106以螺旋方式围绕加强线108卷绕。

树脂本体110封装温度传感器102、第一电导体104和第二电导体106、加强线108以及第一电连接器112和第二电连接器114中的每一者，使得树脂本体110形成纤维100的最外层。以这种方式，树脂本体110防止其余部件暴露于纤维100的外部环境。此外，如图8所示，树脂本体110沿纤维100的长度形成纤维100的主体。

图9中示意性地示出了根据本发明的总体上标记为200的纤维的第三实施方式。纤维200的第三实施方式与第一实施方式10基本相同，并且不同之处仅在于纤维200具有封装在其中的多个不同的电子装置202、204、206、208。

图10中示意性地示出了根据本发明的总体上标记为300的纤维的第四实施方式。

纤维300包括电子装置302、第一电导体304和第二电导体306、加强线308、以及第一树脂本体310、第二树脂本体312、第三树脂本体314和第四树脂本体316。

第四实施方式中的电子装置302是rfid标签。第一电导体304和第二电导体306由铜线制成，并且电连接到rfid标签302。如图10所示，第一导电体304和第二电导体306在纤维300的整个长度上延伸。

如图10所示，加强线308在纤维300的整个长度上延伸。加强线308可以由足以加强纤维300的任何材料制成，并且在当前情况下由尼龙制成。

第一树脂本体310由环氧树脂制成，并将rfid标签302与第一电导体304和第二电导体306的一部分以及加强线308的一部分封装在一起。环氧树脂用于第一树脂本体310可能是有益的，因为它可以在rfid标签302周围提供具有相对高的结构强度的区域。

第二树脂本体312和第三树脂本体314由电绝缘树脂制成，并且封装在rfid标签302的任一侧的第一电导体304和第二电导体306的其余部分以及加强线308的其余部分。

第四树脂本体316封装第一树脂本体310、第二树脂本体312和第三树脂本体314，使得第四树脂本体314限定纤维300的外层，并且由比第一树脂本体310、第二树脂本体312和第三树脂本体314更柔韧的树脂例如聚氨酯或硅树脂弹性体制成。

对第一树脂本体310、第二树脂本体312、第三树脂本体314和第四树脂本体316使用不同的树脂可以允许根据纤维300的应用选择具有不同材料特性例如结构强度、柔韧性、热/电传导性的树脂，同时仍然确保电子装置(例如rfid标签302)和电导体304、306被封装，从而防止暴露于环境条件。

图11中示意性地示出了根据本发明的纤维的第五实施方式。纤维的第五实施方式与纤维300的第四实施方式基本相同，因此用于纤维300的第四实施方式和第五实施方式的附图标记是相同的。第五实施方式与第四实施方式的不同之处仅在于，在rfid标签302的区域中的第四树脂本体316相对于第四树脂本体316的沿着纤维300的长度的其余区域更厚。该具有增大的厚度的区域可以例如在rfid302的区域中提供增大的热阻或增加的机械强度。