CN103478923B - 一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，包括空调系统和设置于衣物表层面料与内衬层之间的功能层，所述空调系统包括循环细管、微泵、半导体空调机、空调隔热散热装置、电路控制板、压力传感器、温度传感器、电源、射频识别单元（RFID）、GPS或北斗终端和LED状态指示灯。本发明调节穿戴物的温度，让人们时时刻刻都感觉到舒适；清楚的显示各元件的工作状态，便于检修；采用节能环保电源，符合时代要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物。
背景技术
无论是酷暑严寒，还是季节交替温度聚变，都会引起人体舒适度的大幅下降。目前已有的商品或研究多针对热或冷极端环境；但季节交替时段由于温差变化大，人体难以适应所引起的病患也不少。尤其对于一些工作环境特殊工作人员，如交警、锅炉工、野外作业人员、军人等。
人体出现病症时往往会伴随着体温的变化，如局部伤口发炎，这些病症在没有对人体造成大影响前，是不容易被人们察觉的，因此错过了最佳治疗时间，耽误了病情。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供不仅可以防水透气抵抗风雨冲击，还可以反馈式控制衣服内人体舒适度环境的智能穿戴物。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，包括空调系统和设置于衣物面料层与内衬层之间的功能层，所述空调系统包括循环细管、微泵、半导体空调机、空调隔热散热装置、电路控制板、压力传感器、温度传感器、电源、射频识别单元（RFID）、GPS或北斗终端和LED状态指示灯；
所述循环细管用于将变温介质均匀送于体表进行冷/热交换；
所述微泵用于将半导体空调机产生的变温介质泵入循环细管进行循环；
所述半导体空调机用于加热或冷却来自循环细管的变温介质；
所述空调隔热散热装置用于空调散热和隔热保护；
所述电路控制板用于根据衣服内的压力和温度调节微泵和半导体空调机；
所述压力传感器和所述温度传感器主要用于空调系统检漏以及感应衣服内的压力和温度并反馈给电路控制板；
所述电源用于为整个空调系统提供电能；
所述的射频识别单元（RFID）固定在面料层，用于无线射频识别，起到标签作用，其中芯片外壳采用弹性透明材料；
所述的GPS或北斗终端为小型化集成模块，用于导航定位；
所述的LED状态指示灯用于反映电路控制板和其他功能元件的工作情况和预警提示。
优选的，所述功能层为含微孔直径介于水分子直径和微米之间的薄膜。
优选的，所述循环细管采用微孔直径介于水分子直径和微米之间的薄膜材料或石墨烯材料或超薄金属材料或工程塑料材料或其他导热性较好的合金材料制作，均布于衣物夹层内。
优选的，所述微泵为直流无刷电机泵或压电泵或液泵或气泵。
优选的，所述压力传感器和所述温度传感器布置在功能层不同部位或将它们与微泵集成或采用MEMS制造工艺制作在硬质保护壳内，并粘附于功能层。
优选的，所述硬质保护壳由硅材料或工程塑料或金属材料或合金材料制作。
优选的，所述电源兼容便携式充电电源、太阳能电池板（布）、半导体温差发电装置和鞋底热（或压）发电装置。
优选的，所述电路控制板采用柔性触控板，固定于衣服夹层中或与衣服面料缝制在一起。
优选的，所述空调底层和所述空调隔热散热装置底层布置有隔热材料。
本发明的有益效果：可以调节衣物的温度，提高人体的舒适度，让人们即使在盛夏寒冬都能感到舒适；利用温度传感器可以实时检测人体温度，有利于及时发现人体的异常变化；采用节能环保电源，符合当今社会低碳节能的主旨；采用MEMS制作的传感器体积小，灵敏度高；采用薄膜材料制作的功能层，使人们穿着时不会觉得闷，增加舒适度；GPS或北斗终端可以为穿着者导航，特别适合一些不善于认路的人群使用，为生活带来便利；LED状态指示灯可以让穿着者直观的了解智能穿戴物个单元的工作状态，便于及时发现故障，进行维修。
附图说明
图 1 空调系统示意图；
图2 传感器与功能层布置的结合示意图。
具体实施方式
图1至图2所示为一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，该智能穿戴物主要由面料和空调系统组成，面料包括面料层、功能层9、内衬层。其中，表层面料和功能层9可以结合在一起作为工作层，表层面料起到美观、耐磨的作用；功能层9，即防水透气功能层，为微孔薄膜，微孔尺寸介于水分子直径和微米之间（具体尺寸可根据应用要求和工艺决定），可以阻挡水滴而让水蒸气通过，从而实现防水透气功能；内衬层主要是人体舒适感好的内衣面料。所述的射频识别单元（RFID）固定在面料层，起到标签作用，其中芯片外壳采用弹性透明材料；所述的GPS或北斗终端为小型化集成模块，用于导航定位；所述的LED状态指示灯用于反映电路控制板和其他功能元件的工作情况和预警提示。
空调系统包括：空调循环细管1、微泵2、半导体空调机3、空调隔热散热装置4、压力传感器7、温度传感器6、电路控制板5、电源8。其工作过程为：由半导体空调机3变温的介质在微泵2的驱动下进入循环细管，绕面料夹层进行循环，与人体表面环境进行冷/热交换，最终循环到空调进口处准备再循环；制作于保护壳11中的压力传感器7、温度传感器6可以感应衣服内的压力和温度，并反馈到电路控制板5的控制系统，控制系统将其与设定值进行比较，再对微泵2、半导体空调机3的功率进行调节。
所述空调隔热散热装置4的散热方式可以是翅片散热或风冷散热或二者兼有。
所述的空调循环细管1可以是与功能层相同的薄膜材料、石墨烯管、超薄金属管，所列材料可将变温介质更加均匀细致地输送到体表进行冷/热交换，且交换效率高。
所述的微泵2和空调隔热散热装置4可采用直流无刷电机，运行稳定且噪声较小。其中，微泵2也可以采用压电泵，可以是气泵或液泵。
所述的半导体空调机3在工作时具有冷热两个端面，通过控制系统电路改变电流方向可以实现制冷/制热端面切换。在空调的上端进气（水）口（循环的尾端连接点处）处可加装过滤网和催化剂，也可以注入冷/热水或其他快速变温介质。
所述的压力传感器7和温度传感器6可采用微型MEMS传感器，可将它们集成在一起，体积较小。并将他们保护在硬质保护壳11内，可以避免洗涤、穿戴时受到损坏，而保护壳11和线路则粘合在功能层，也可直接使用无线传感器。示意图见图2；压力传感器7和温度传感器6可分散布置在功能层9不同部位，也可将它们与微泵2集成在一起而简化电路布置。
所述的柔性触控面板含有控制程序和状态指示灯，可以进行状态设定和自动报警。可采用卷对卷工艺（roll to roll）制作，该部件可以做得柔软轻薄，并能与衣服外层面料缝制在一起。
所述的电源8可以是太阳能电池板（布）、温差发电装置、便携式电池、鞋底热（压）发电等。对于特殊工作环境往往具有大温差、阳光等可利用介质，可兼容的温差发电、太阳能发电等可以很好地收集电能，如交警执勤时路面与空气的温差、锅炉外表与空气的温差等可以提高便携能力，非常方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，包括空调系统和设置于衣物面料层与内衬层之间的功能层，所述空调系统包括循环细管、微泵、半导体空调机、空调隔热散热装置、电路控制板、压力传感器、温度传感器、电源、射频识别单元（RFID）、GPS或北斗终端和LED状态指示灯；
所述循环细管用于将变温介质均匀送于体表进行冷或热交换；
所述微泵用于将半导体空调机产生的变温介质泵入循环细管进行循环；
所述半导体空调机用于加热或冷却来自循环细管的变温介质；
所述空调隔热散热装置用于空调散热和隔热保护；
所述电路控制板用于根据衣服内的压力和温度调节微泵和半导体空调机；
所述压力传感器和所述温度传感器主要用于空调系统检漏以及感应衣服内的压力和温度并反馈给电路控制板 ；
所述电源用于为整个空调系统提供电能 ；
所述的射频识别单元（RFID）固定在面料层，用于无线射频识别，其中芯片外壳采用弹性透明材料 ；
所述的GPS或北斗终端为小型化集成模块，用于导航定位；
所述的 LED状态指示灯用于反映电路控制板和其他功能元件的工作情况和预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述功能层为含微孔直径介于水分子直径和微米之间的薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述循环细管采用微孔直径介于水分子直径和微米之间的薄膜材料或石墨烯材料或超薄金属材料或工程塑料材料或合金材料制作，均布于衣物夹层内。
4.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述微泵为直流无刷电机泵或压电泵或液泵或气泵。
5.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述压力传感器和所述温度传感器布置在功能层不同部位或将它们与微泵集成或采用MEMS制造工艺制作在硬质保护壳内，并粘附于功能层。
6.根据权利要求5所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述硬质保护壳由硅材料或工程塑料或金属材料或合金材料制作。
7.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述电源兼容便携式充电电源、太阳能电池、半导体温差发电装置、鞋底压发电装置和鞋底热发电装置。
8.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，所述电路控制板采用柔性触控板，固定于衣服夹层中或与衣服面料缝制在一起。
9.根据权利要求1所述的一种具有人体空调功能且防水透气的智能穿戴物，其特征在于，在所述空调底层和所述空调隔热散热装置底层布置有隔热材料。
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