專利名稱：一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種柔性呼吸傳感器，特別是一種用于檢測人體生理信息的基于導電纖維的柔性傳感器。
背景技術：
在此之前，已公開了許多將導電纖維用于織物或服裝以檢測人體的生理信息(例如體溫、心率、心電、脈搏、呼吸等)的專利。在這些專利中，導電纖維具有信息傳輸或供電的作用。例如，授予美國佐治亞科技研究公司的中國專利99801099.5和00811968.6公開的織物或衣物就包括用作信息傳輸或供電的導電纖維。授予荷蘭皇家飛利浦電子股份有限公司的中國專利03804817.5公開的電極傳感器包括用作連接電極的支撐和衣物本體的導電纖維。授予佐治亞科技研究公司的另一個中國專利01821924.1公開的織物傳感器包括采用導電纖維編織或針織的織物電極，在這里導電纖維的作用仍然是信息傳輸。
然而，這些專利未能公開包含一種具有信息感知與傳輸雙重功能的導電纖維，或者由這種導電纖維機織或針織的織物，而且這樣的織物是可穿著的、可洗滌的。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器和提供一種應用該呼吸傳感器的用于監測人體呼吸信息的衣物。
本發明的創新點是采用機織或針織的方法將具有信息感知與傳輸雙重功能的導電纖維制作成織物形式的傳感器。這種傳感器能夠感知特定的人體生理信息(例如呼吸)。
為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，它包括由具有彈性的導電纖維和絕緣纖維機織或針織的織物形式的傳感器敏感元件，所述傳感器敏感元件具有用于電連接的引線或接頭。
作為優選的技術方案這種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其導電纖維選用碳納米管改性聚氨酯纖維，電阻率大小為108Ω·cm，絕緣纖維選用普通聚氨酯纖維；采用機織方法，其中經紗全部為絕緣纖維，緯紗一部分為導電纖維，一部分為絕緣纖維，并且每相鄰導電纖維之間有兩根絕緣纖維；傳感器敏感元件邊緣處的導電纖維以折λ邊的形式依次串接起來以形成一根連續的導電纖維。
一種用于監測人體呼吸信息的衣物，該衣物為緊身衣，它包括由至少一個用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其中衣物的胸部部位為織物形式的應變式柔性呼吸傳感器敏感元件，衣物的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。另外，衣物上還設置有包括傳感器信號調節轉換電路和信號采集、處理、存儲、發射等功能的電路板，該電路板連同電源一起被固定在一個電路保護外殼內，電路保護外殼是可拆卸的。
由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果本發明是一種織物形式的傳感器和包含這種傳感器的衣物，因此其具有可彎曲、可折疊、可揉搓、可洗滌等特性，非常適于在穿著狀態下實時監測穿著者的呼吸信息，其結構簡潔，成本低廉，使用非常方便。
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的描述。
圖1是本發明的傳感器敏感元件示意圖；圖2是本發明的傳感器敏感元件的機織平紋組織結構圖；圖3是本發明的傳感器信號調節轉換電路圖；圖4是本發明的衣物部件分布示意圖；圖中1.傳感器敏感元件，11.導電纖維，12.絕緣纖維，13.引線或接頭，14.導線，2.電路板，20.電路保護外殼，3.衣物。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發明一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，主要包括由具有彈性的導電纖維11和絕緣纖維12機織的平紋組織結構的傳感器敏感元件1；導電纖維11選用碳納米管改性聚氨酯纖維，其電阻率大小為108Ω·cm，絕緣纖維12選用普通聚氨酯纖維；采用機織方法，其中經紗全部為絕緣纖維12，緯紗一部分為導電纖維11，一部分為絕緣纖維12，并且每相鄰導電纖維11之間有兩根絕緣纖維12；傳感器敏感元件1邊緣處的導電纖維11以折λ邊的形式依次串接起來以形成一根連續的導電纖維11；連續的導電纖維11的兩端具有用于電連接的引線或接頭13。
如圖3所示，本發明一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器的信號調節轉換電路，能夠將導電纖維11的電阻率大小的變化轉換為輸出電壓的變化。
如圖4所示，本發明一種用于監測人體呼吸信息的緊身衣3，緊身衣3的胸部部位為織物形式的傳感器敏感元件1，緊身衣3上設置有包括傳感器信號調節轉換電路和信號采集、處理、存儲、發射等功能的電路板2，傳感器敏感元件1與電路板2之間由導線14連接，電路板2連同電源(圖略)一起被固定在一個電路保護外殼20內，電路保護外殼20是可拆卸的，并且設置在衣物底部。
這種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器的工作原理大致如下當傳感器敏感元件受到拉力(例如呼吸引起的胸廓運動)作用而產生應變(形變)時，導電纖維的電阻率或由導電纖維組成的導電網絡的電阻值將發生變化，通過傳感器信號調節轉換電路對其電阻率或電阻值進行測量即可獲得應變的大小。如果應變是周期性變化的，則還可以獲得其周期大小。進一步地，將該織物形式的傳感器用于衣物上，就能獲得穿著者的呼吸頻率與幅度信息。
雖然以其優選的形式公開了本發明，但對于本領域的普通技術人員來說，在不偏離由權利要求書提出的本發明的構思和范圍的條件下，還可以進行許多改進。
權利要求
1.一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，它包括由具有彈性的導電纖維(11)和絕緣纖維(12)機織或針織的織物形式的傳感器敏感元件(1)，所述傳感器敏感元件(1)具有用于電連接的引線或接頭(13)。
2.根據權利要求1所述的用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，所述導電纖維(11)為碳納米管改性聚氨酯纖維，電阻率大小為108Ω·cm；所述絕緣纖維(12)為普通聚氨酯纖維。
3.根據權利要求1所述的用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感元件(1)由機織方法制成，其中經紗全部為絕緣纖維(12)，緯紗一部分為導電纖維(11)，一部分為絕緣纖維(12)，并且每相鄰導電纖維之間有兩根絕緣纖維(12)；傳感器敏感元件(1)邊緣處的導電纖維以折λ邊的形式依次串接起來以形成一根連續的導電纖維。
4.一種用于監測人體呼吸信息的衣物，該衣物(3)為緊身衣，其特征在于，它包括由至少一個用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其中衣物(3)的胸部部位為織物形式的應變式柔性呼吸傳感器敏感元件(1)，衣物(3)的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。
5.根據權利要求4所述的用于監測人體呼吸信息的衣物，其特征在于，所述衣物(3)上還設置有包括傳感器信號調節轉換電路和信號采集、處理、存儲、發射等功能的電路板(2)，所述電路板(2)連同電源一起被固定在一個電路保護外殼(20)內，電路保護外殼(20)是可拆卸的。
全文摘要
本發明公開了一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器及其應用，它包括由具有彈性的導電纖維和絕緣纖維機織或針織的織物形式的傳感器敏感元件，所述傳感器敏感元件具有用于電連接的引線或接頭。一種應用該呼吸傳感器的用于監測人體呼吸信息的衣物，該衣物為緊身衣，它包括由至少一個用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器，其中衣物的胸部部位為織物形式的應變式柔性呼吸傳感器敏感元件，衣物的其它部位為普通聚氨酯纖維針織的織物。本發明是一種織物形式的傳感器和包含這種傳感器的衣物，因此其具有可彎曲、可折疊、可揉搓、可洗滌等特性，非常適于在穿著狀態下實時監測穿著者的呼吸信息，其結構簡潔，成本低廉，使用非常方便。
文檔編號A61B5/04GK1985761SQ20061014721
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月14日 優先權日2006年12月14日
發明者丁永生, 李龍飛 申請人:東華大學