配置成与电子设备配合的纺织品设备及其电子设备的制作方法

本发明涉及智能服装领域以及智能服装纺织品的电子电路连接系统。

背景技术：

智能服装和纺织品需要在兼容纺织品限制的介质上集成电子产品。为了承受这些限制，电子器件必须是柔性的、防水的，并且不得具有太大的且可能妨碍用户的厚度。电子产品还必须能够承受日常使用中(处理、洗涤、干燥、折叠…)纺织品或服装受到的所有应力。

智能服装通常涉及装上电子电路。该电子电路包括通常通过印刷电路互连的一组电子部件。电子电路技术经过多年的发展，已成为一项成熟的技术，与诸如片上系统(soc)之类的其他技术相比，其具有合理的成本、有效的质量控制并且能够集成大量部件。使用电子电路的另一优点是——例如在服装老化后——它们的可交换性。

因此，有必要找到一种将电子电路连接到纺织品的方式。存在几种选择，但仍有许多缺点。尤其是，大多数现有的连接件涉及到厚度很大的突出部分，这些突出部分在洗涤过程中会悬挂其他服装，用户难以定位和插入，或者存在电缆或裸露电线。

首先，可以通过焊接将纺织品的导电缝线连接到电子电路的轨道，以便将纺织品的导电区连接到电子电路。这种方法使得可以限制连接到纺织品的设备的尺寸和质量。然而，将每个部件焊接到每根电线或纺织品的导电部分的过程很长，且难以实现自动化。另外，该方法倾向于集中焊接轴处的应力，并增加了焊接纺织品的导电缝线断裂的风险。

安装用于连接电子设备和纺织品的扣子的方法也为人所知。因此，扣子一端可拆卸地连接到纺织品，另一端可拆卸地连接到电子电路。但是，连接只在一个或更多个点上进行，这在设备的一端受到限制的情况下使得连接脆弱，并使连接不稳定。另外，这种方法中固有的刚性能够给用户带来不适，并进一步削弱该连接。

还可以将电子电路直接安装在纺织品上，并缝合金属线以与电子电路互连(c.kallmayer、t.linz、r.aschenbrenner和h.reichl，用于智能纺织品，mst新闻，第2期42–43页，2005年)(c.kallmayer,t.linz,r.aschenbrenner,andh.reichl.forsmarttextiles.mstnews,2:42–43,2005)。然而，这项技术似乎难以在工业规模上实现，并且不允许更换电子电路，或者相反，将柔性电子电路拆卸以连接到另一纺织品。

专利de10201265描述了由纺织品绝缘层分离的两个电子模块之间的电连接。这些模块通过一对磁体相互附接。这些磁体能够在这两个模块之间发送信号，因此即使存在不导电的纺织品层也仍允许这些模块电连接。但是，该技术方案具有的缺点是必须包含许多部件，包括除绝缘层之外的导电层。另外，使用的紧固装置不允许将电子模块精确定位在纺织品上。

因此，本发明旨在开发一种新的系统，该系统包括电子电路，该电子电路用于与有效纺织品的导电区的电和机械连接，并且能够承受纺织品或服装在其日常使用中能够经历的应力。根据本发明的电子设备必须能够在不实施复杂操作的情况下固定和拆卸纺织品。根据本发明的设备还必须能够被纺织品的用户穿戴而不感到任何不适。

技术实现要素：

本发明涉及一种纺织品设备，配置成与电子设备配合，该电子设备包括至少一个第一磁性连接装置、包括至少一个连接轨道的电子电路和至少一个第一定位装置；所述纺织品设备包括：

-纺织品，包括至少一个导电区；

-至少一个第二磁性连接装置，连接到纺织品的第一侧，配置成与电子设备的至少一个第一磁性连接装置配合，以与电子设备的至少一个第一磁性连接装置产生吸引力；

-至少一个第二定位装置，能够与电子设备的至少一个第一定位装置配合，以相对于电子设备定位纺织品设备。

纺织品设备的至少一个定位装置布置成：使得纺织品设备的至少一个导电区连接到电子电路在纺织品的第二侧的至少一个连接轨道。

根据一个实施例，该设备包括位于纺织品和至少一个第二磁性连接装置之间的阻尼层。

根据一个实施例，纺织品的至少一个导电区是通过编织或针织导电纱制成的，所述导电纱由导电材料或覆盖有导电材料的纺织品纱构成，优选通过对覆盖有诸如银之类的导电金属的电线进行编织或针织构成。

根据一个实施例，纺织品的至少一个导电区是通过印刷导电油墨或导电漆制成。

根据一个实施例，纺织品包括由至少一个隔离区分离的多个导电区。

根据一个实施例，电子电路包括柔性印刷电路。

本发明还涉及一种电子设备，配置成与根据上文实施例中任一项的纺织品设备配合；所述电子设备包括：

-电子电路，包括至少一个连接轨道；

-至少一个第一定位装置，能够与纺织品设备的至少一个第二定位装置配合，以相对于纺织品设备定位电子设备；以及

-至少一个第一磁性连接装置，连接到与电子电路的至少一个连接轨道相对的侧上的电子电路，配置成与纺织品设备的至少一个第二磁性连接装置配合，以在至少一个第一磁性连接装置和至少一个第二磁性连接装置之间产生吸引力。

电子设备的至少一个第一定位装置布置成使得电子设备的至少一个连接轨道连接到纺织品设备的至少一个导电区。

本发明还涉及一种系统，包括根据上文实施例中任一项的纺织品设备和根据上文实施例的电子设备。

根据一个实施例，在系统中，至少一个第一磁性连接装置和至少一个第二磁性连接装置是两个永磁体或是永磁体和铁磁板。

根据一个实施例，在系统中，至少一个第一磁性连接装置和/或至少一个第二磁性连接装置被包覆成型物覆盖，所述包覆成型物优选由弹性体制成。

根据一个实施例，在系统中，电子设备的至少一个第一定位装置是母装置，并且纺织品设备的至少一个第二定位装置是穿过纺织品的公装置。

根据一个实施例，在系统中，电子设备的至少一个第一定位装置是穿过纺织品的公装置，并且纺织品设备的至少一个第二定位装置是母装置。

定义

在本发明中，下列术语具有以下含义：

-“纺织品”是指通过诸如编织或针织之类的任何方法对纱、纤维和/或长丝进行组装而得到的材料。

-“智能服装”是指能够被主体穿戴的、包括配置成发送或接收电信号的至少一个导电区的任何纺织品。

具体实施方式

本发明的一个方面涉及纺织品设备，其能够容纳包括电子电路的电子设备。本发明的另一方面涉及适于被纺织品设备容纳的电子设备。

根据一个实施例，根据本发明的纺织品设备配置成与电子设备配合，该电子设备包括至少一个第一磁性连接装置、包括至少一个连接轨道的电子电路和至少一个第一定位装置。

根据一个实施例，纺织品设备包括纺织品，该纺织品包括至少一个导电区纺织品。根据一个实施例，纺织品设备包括至少一个第二磁性连接装置。该磁性连接装置与纺织品的第一面接触，以与电子设备的第一磁性连接装置产生吸引力。根据一个实施例，纺织品设备还包括至少一个第二定位装置，该至少一个第二定位装置适于与电子设备的至少一个第一定位装置配合，以相对于电子设备定位纺织品设备。根据一个实施例，纺织品设备的定位装置被布置成：使得纺织品设备的至少一个导电区连接到电子电路在纺织品的第二面的侧上的至少一个连接轨道。最后，纺织品设备的至少一个第二磁性连接装置被定位成将纺织品设备的至少一个导电区的至少一部分连接到电子设备。

纺织品是由缝线组件获得的材料。在一个实施例中，纺织品包括一个或更多个导电区。因为所有导电轨道都已集成到纺织品本身中，因此使用包括导电区的纺织品使得可以生产紧凑且易于穿戴的智能服装。

在一个实施例中，能够通过编织或针织通过在纺织品中存在导电纱来获得该导电区。

在一个实施例中，导电线由诸如银之类的导电材料构成。

在可替代实施例中，导电纱由涂覆有导电材料的纺织品纱、优选涂覆有导电金属的纺织品纱、最优选涂覆有银的纺织品纱构成。

在另一实施例中，导电区是通过印刷导电油墨或导电漆获得的。所述导电油墨或导电漆加载有导电材料，该导电材料具有柔性的特性，使其沉积在柔性表面上。

在一个实施例中，纺织品包括由一个或更多个绝缘区彼此分离的多个导电区，以减少电子噪声。如图4中所示，这些导电区110和绝缘区120因此在纺织品中形成导电路径。

电子设备包括电子电路。在一个实施例中，电子电路是柔性电子电路，特别是柔性印刷电路。柔性印刷电路由于其柔性，使制造的服装比具有刚性电子电路的更舒适。

柔性电子电路是本领域技术人员熟知的技术，其使用高性能塑料底物——如聚酰胺——构成。因此，柔性电子电路是电子部件的电和机械支撑件。它由聚酰胺、聚醚醚酮(peek)、聚酯(pe)或其他类型的柔性支撑件制成。该柔性支撑使得可以折叠电子设备或使其变形而不使柔性电子电路断裂。

也能在利用玻璃纤维(fr-4)或其他进行增强的环氧树脂类型的刚性支撑件上进行。

电子电路是用于电子部件的电和机械支撑件。

柔性电子电路为本领域技术人员所熟知，并且应用广泛。

在另一实施例中，电子电路不是柔性的，而是具有表面和体积，该表面和体积配置成不会损害根据本发明的装置的柔性。

电子电路电连接到纺织品，并且能够记录或分析来自纺织品的信号。电子电路还能够响应信号或发射信号。

在图2中所示的一个实施例中，执行电子功能的部件222由电子电路220的印刷电路支撑。在一个实施例中，这些电子部件222被焊接到电子电路的印刷电路。在一个实施例中，电子电路220包括导电材料层，优选涂覆有镍和/或金以防止氧化的铜，以便获得导电轨道。这些轨道将电子电路的不同区(部件-部件或部件)连接到至少一个连接轨道221，该至少一个连接轨道221是柔性电子电路的入口点。在未示出的实施例中，电子电路220覆盖有一层清漆，该层清漆保护轨道不被氧化和可能的短路。

在一个实施例中，电子设备配备有刚性加强件，以用于加固电子部件下的某些区，该电子部件的焊接过程与柔性电子电路不兼容。在该实施例中，电子电路是由柔性区铰接在一起的一系列刚性区。

因此，电子电路包括至少一个连接轨道。如图1中所示，磁性连接装置130、210和定位装置150、223配置成使得纺织品的至少一个导电区110与电路220的至少一个连接轨道221接触。此接触允许纺织品设备100和电子设备200之间电连接。

纺织品设备和电子设备都包括至少一个磁性连接装置。使用磁性连接装置的优点是能够在不实施复杂操作的情况下固定和拆卸电子设备和纺织品。另外，通过磁性连接装置进行的机械连接具有确保电子设备的导电区与纺织品的导电区之间有效电连接的优点，该机械连接能够承受可能使纺织品或服装在其日常使用中经历的应力。

如图2中所示，电子设备200的至少一个第一磁性连接装置210与电子电路220的至少一个连接轨道221的相对侧上的电子电路220接触。在一个实施例中，第一磁性连接装置210通过本领域技术人员已知的任何方法——例如粘合剂例如热封粘合剂——固定到电子电路220。

在图4和图5中所示的实施例中，电子设备200包括单个第一磁性连接装置210。在图6中所示的可替代实施例中，电子设备200包括几个第一磁性连接装置210。在另一实施例中，存在与连接轨道221一样多的磁性连接装置210，并且每个第一磁性连接装置210被布置成在每个连接轨道221的位置处对至少一个第二磁性连接装置130施加吸引力。

在如图3中所示的实施例中，纺织品设备100的至少一个第二磁性连接装置130与未与电子设备200接触的纺织品的面接触。所述至少一个第二磁性连接装置130适于与电子设备的至少一个第一磁性连接装置210配合，以与电子设备的第一磁性连接装置产生吸引力。至少一个第二磁性连接装置130直接或经由任何其他装置与纺织品的导电区110的一部分接触。在一个实施例中，至少一个第二磁性连接装置130和纺织品通过本领域技术人员已知的任何方法——例如粘合剂例如热封粘合剂——被固定。

在图11和图12中所示的一个实施例中，至少一个第二磁性连接装置130经由阻尼层140与纺织品的导电区110的一部分接触。在实施例中，其中，至少一个第二磁性连接装置130通过阻尼层140与纺织品的导电区110的一部分接触，第二磁性装置130和阻尼层140通过粘合剂或通过诸如在金属部上包覆成型硅酮之类的粘合方法被固定。

在如图1中所示的一个实施例中，至少一个第一磁性连接装置210和至少一个第二磁性连接装置130被配置以将一个设置在另一个的前面，并且因此通过磁吸引力彼此附接。根据该实施例，至少一个第一磁性连接装置210和至少一个第二磁性连接装置130被布置以至少经由纺织品的至少一个导电区110的电子电路220与至少一个连接轨道221分离。至少一个第一磁性连接装置210和至少一个第二磁性连接装置130被布置成：至少在电子电路220上、在至少一个连接轨道221上以及在纺织品的至少一个导电区110上施加拉力。

在一个实施例中，磁性连接装置130和210位于一个或更多个连接轨道的两侧上，以确保连接轨道和纺织品导电区之间的最佳电接触。

在一个实施例中，磁性连接装置130和210是永磁体。在可替代实施例中，磁性连接装置130和210是永磁体和铁磁板。在一个实施例中，至少一个第一磁性连接装置210是永磁体，并且至少一个第二磁性连接装置130是铁磁板。在可替代实施例中，至少一个第二磁性连接装置130是永磁体，并且至少一个第一磁性连接装置210是铁磁板。

在一个实施例中，磁性连接装置130和210的力足以固定纺织品设备100和电子设备200，但允许用户在必要时分离这两个设备。

在一个实施例中，至少一个第一磁性连接装置210和至少一个第二磁性连接装置130具有相同的厚度。在一个实施例中，至少一个第一磁性连接装置210具有的厚度大于至少一个第二磁性连接装置130的厚度。

在一个实施例中，第二定位装置150是抗磁性的。根据该实施例，第二定位装置150由一种或更多种抗磁性材料制成。在可替代实施例中，第二定位装置150是铁磁性的。

电子设备包括至少一个第一定位装置223。

纺织品设备100还包括至少一个第二定位装置150，该至少一个第二定位装置150适于与电子设备200的至少一个第一定位装置223配合，以相对于电子设备200定位纺织品设备100。电子设备200的至少一个第一定位装置223布置成使得：在至少一个第一定位装置223与纺织品设备100的至少一个第二定位装置150配合时，电子设备200的至少一个连接轨道221连接到纺织品设备100的至少一个导电区110。

至少一个第一定位装置223和至少一个第二定位装置150彼此配合，以防止电子设备200相对于纺织品设备100平行于纺织品移动。

在一个实施例中，定位装置223和150是“公”和“母”类型的装置。

在一个实施例中，电子设备的至少一个第一定位装置223是母装置，并且纺织品设备的至少一个第二定位装置150是穿过纺织品的公装置。在该实施例中，至少一个第一定位装置223是孔或开口。在该实施例中，至少一个第二定位装置150是定位销。所述至少一个定位销穿过纺织品。

在可替代实施例中，纺织品设备的至少一个第二定位装置150是母装置，并且电子设备的至少一个第一定位装置223是公装置。

在一个实施例中，母装置是孔，并且公装置是定位钉或杆，并且公装置的直径与母装置的直径基本相同，使得在组装公装置和母装置时没有间隙。然而，当纺织品设备200被垂直于纺织品设备200的力分离时，这些定位装置并不阻止电子设备200从纺织品设备100中抽出。

在一个实施例中，存在与第二定位装置150相同数量的第一定位装置223。

在系统包括几个第一定位装置的一个实施例中，第一定位装置223布置在连接轨道221的两侧上。

在一个实施例中，至少一个第一定位装置223和至少一个第二定位装置150未被定位以穿过连接轨道221。

在一个实施例中，至少一个第一定位装置223是位于电子电路220上的通孔。在一个实施例中，至少一个第二定位装置150是从第二磁性连接装置130突出的定位钉。

在图12中所示的特殊实施例中，纺织品设备100包括在纺织品和至少一个第二磁性连接装置130之间的阻尼层140。该阻尼层使得可以为纺织品的至少一个导电区110和至少一个连接轨道221之间的接触提供支撑力。阻尼层140还可以分散电子电路220和纺织品受到的应力，该应力是由至少一个第一磁性连接装置210和至少一个第二磁性连接装置130的吸引引起的。根据该实施例，图11中示出包括电子设备200和纺织品设备100的系统。

在可替代实施例中，当纺织品110、120是厚的且柔性的时，它作为阻尼层。

在一个实施例中，阻尼层140是柔性或弹性层。

在一个实施例中，阻尼层140由弹性体、合成泡沫(例如聚氨酯泡沫)或预先形成的任何其它柔性材料制成，以便不是不平坦的并增加其可压缩性。

在未示出的实施例中，至少一个第一磁性连接装置210和/或至少一个第二磁性连接装置130由包覆成型物覆盖。

包覆成型物使得可以使用户抓握舒适。

在一个实施例中，包覆成型物由柔性聚合物制成。在一个实施例中，包覆成型物由弹性体或塑料制成。

在一个实施例中，电子设备200具有柔性，使得其能够在具有5至10cm的半径的圆柱形件上弯曲。

在一个实施例中，电子设备200具有100至500微米的厚度，以确保组件的柔性和强度。根据部件和电子电路220的厚度，设备的总厚度为1至5mm。

本发明还涉及一种系统10，其包括彼此配合的电子设备200和纺织品设备100。

如图1中所示，因此，本发明涉及包括纺织品设备100和电子设备200的系统10；所述纺织品设备包括：

-包括至少一个导电区110的纺织品；

-与纺织品的第一面接触的至少一个第二磁性连接装置130；以及

-至少一个第二定位装置150；

所述电子设备200包括：

-包括至少一个连接轨道221的电子电路220；

-至少一个第一定位装置223；以及

-至少一个第一磁性连接装置210；

其中，至少一个第一定位装置223适于与至少一个第二定位装置150配合，以相对于纺织品设备100定位电子设备200，并且使得纺织品设备的至少一个导电区110连接到电子电路220的至少一个连接轨道221；并且至少一个第一磁性连接装置210适于与至少一个第二磁性连接装置130配合，以在至少一个第一磁性连接装置和至少一个第二磁性连接装置之间产生吸引力。

在图7至图10中所示的实施例中，电子设备200仅包括一个连接轨道221，纺织品设备100的纺织品仅包括一个导电区110，并且系统10仅包括一个导电区110和一个连接轨道221。

在根据本发明的系统10中，用户仅通过施加大于磁性连接装置130和210的吸引力的力，即轻易地将电子设备200从纺织品设备100拆卸。由于足以将电子设备200放置在纺织品设备100上以匹配定位装置223和150，因此连接也简单且快速，因此磁性连接装置130和210的吸引力使这两个设备彼此固定。

这些优点使智能服装长时间(几天开始)连续执行测量。当病人换衣服时，则在没有技术人员帮助的情况下，他能够从他的旧服装移除电子设备200，并且把它放置在新服装上。因此，病人是自主的，并且能够在不改变其日常活动的情况下执行这种措施。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的系统10沿着图4的轴a的截面图。

图2是根据本发明的一个实施例的电子设备200沿着图4的轴a的截面图。

图3是根据本发明的一个实施例的纺织品设备100沿着图4的轴a的截面图。

图4是根据本发明实施例的系统10的俯视图；第一磁性连接装置210和纺织品电子电路220表示为透明的。

图5是根据本发明实施例的系统10的俯视图。

图6是根据本发明实施例的系统10的俯视图，其中系统包括多个第一磁性连接装置210。

图7是根据本发明实施例的系统10沿着图10的轴a的截面图，其中该系统仅包括一个导电区110和单个连接轨道221。

图8是根据本发明的一个实施例的电子设备200沿着图10的轴a的截面图，其中电子设备200仅包含一个连接轨道221。

图9是根据本发明的一个实施例的纺织品设备100沿着图10的轴a的截面图，其中纺织品仅包括一个导电区110。

图10是根据本发明实施例的系统10的俯视图，其中该系统仅包括一个导电区110和一个连接轨道221。

图11是根据本发明实施例的系统10沿着图4的轴a的截面图，其中纺织品设备包括阻尼层140。

图12是根据本发明实施例的纺织品设备100沿着图4的轴a的截面图，其中纺织品设备100包括阻尼层140。

附图标记

10-系统；

100-纺织品设备；

110-纺织品的导电区；

120-纺织品的绝缘区；

130-第二磁性连接装置；

140-阻尼层；

150-第二定位装置；

200-电子设备；

210-第一磁性连接装置；

220-电子电路；

221-连接轨道；

222-电子部件；

223-第一定位装置。