CN104489965B - 环境温度自适应健康保健衣服 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境温度自适应健康保健衣服，所述保健衣服包括导电纤维和非导电纤维，通过导电纤维中的光感应模块感应外部阳光强度并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，通过热感应模块采集人体温度大小并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，信号比较放大模块根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至冷热控制模块，冷热控制模块根据所述控制信号改变其电流方向，从而自动进行制冷和/或加热，本发明实施例提供的保健衣服能够根据外部阳光强度和人体温度大小自动进行制冷和/加热，温度控制效果好，能够自动适应冷环境和热环境。

Description

环境温度自适应健康保健衣服

技术领域

本发明涉及健康保健领域，尤其涉及一种环境温度自适应健康保健衣服。

背景技术

近年来，在人们对健康意识的提高和市场需求的刺激下，各种保健产品应运而生。温度控制服装属于特种服装，也为保健衣服，旨在特殊环境下的工作者提供辅助，但是现有的保健衣服存在如下缺点：温度控制效果不是很好，对于冷环境和热环境不能很好的适应，有的服装只能在冷环境穿，有的服装只能在热环境穿。

发明内容

本发明的主要目的在于设计一种温度控制效果好，对冷环境和热环境能够更好的适应的保健衣服。

为实现上述目的，本发明提供了一种环境温度自适应健康保健衣服，所述保健衣服包括导电纤维和非导电纤维：

所述导电纤维包括光感应模块、冷热控制模块、热感应模块、信号比较放大模块以及供电模块：所述光感应模块与所述信号比较放大模块的第一输入端电连接，所述热感应模块与所述信号比较放大模块的第二输入端电连接，所述信号比较放大模块的输出端与所述冷热控制模块电连接，所述供电模块的输出端与所述信号比较放大模块以及所述冷热控制模块电连接；

所述光感应模块用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块；

所述热感应模块用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块；

所述信号比较放大模块，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制模块；

所述冷热控制模块用于根据所述控制信号改变所述冷热控制模块的电流方向，从而进行制冷和/或加热；

所述供电模块为所述信号比较放大模块以及所述冷热控制模块提供电源；

所述非导电纤维用于将所述光感应模块、热感应模块、冷热控制模块、信号比较放大模块以及供电模块连接为织物结构。

优选地，所述光感应模块、热感应模块、冷热控制模块对应设置N×M组，构成N行M列的网络，

所述网络每一行设置一个信号比较放大模块，每一行的每个光感应模块均与所述一个信号比较放大模块的第一输入端电连接，每一行的每个热感应模块均与所述一个信号比较放大模块的第二输入端电连接，所述一个信号比较放大模块的输出端与每一行的每个冷热控制模块电连接。

优选地，所述网络每一列设置一个触发器模块，所述供电模块的输出端与所述一个触发器模块的输出端电连接；第x(x＜M)个触发器模块的输出端与第x+1个触发器模块的输入端电连接，第M个触发器模块的输出端与第1个触发器模块的输入端电连接，所述触发器模块用于为所述冷热控制模块循环供电；

所述网络设置一个时钟模块，所述时钟模块的输出端与所述网络每一列触发器模块的控制端电连接，用于为所述触发器模块提供控制脉冲。

优选地，所述网络每一列设置一个电源控制模块，供电模块的输出端通过所述电源控制模块与所述一个触发器模块的输出端电连接，电源控制模块为所述冷热控制模块提驱动电流。

优选地，所述保健衣服的横截面从外到内依次为光感应模块、非导电纤维、冷热控制模块、非导电纤维、热感应模块，所述冷热控制模块包括冷端和热端，所述冷端和热端之间设置有绝缘层。

优选地，所述冷端和热端之间的绝缘层厚度为s，所述冷端和热端穿过绝缘层并通过长度为S的柔性导线电连接，其中S>3×s。

优选地，所述光感应模块、冷热控制模块、热感应模块、信号比较放大模块以及触发器模块之间均通过柔性导线电连接。

优选地，所述信号比较放大模块和所述触发器模块分布于所述保健衣服的边缘。

优选地，所述导电纤维由直线段和半圆形段交叉设置，所述直线段设置于所述保健衣服的表面，所述半圆形段与所述非导电纤维连接。

优选地，所述光感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、SnO₂的导线；

所述热感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、Fe的导线；

所述冷热控制模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线。

本发明采用上述技术方案，带来的技术效果为：环境温度自适应健康保健衣服包括导电纤维和非导电纤维，通过导电纤维中的光感应模块感应外部阳光强度并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，通过热感应模块采集人体温度大小并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，信号比较放大模块根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至冷热控制模块，冷热控制模块根据所述控制信号改变其电流方向，从而自动进行制冷和/或加热，本发明实施例提供的保健衣服能够根据外部阳光强度和人体温度大小自动进行制冷和/加热，温度控制效果好，能够自动适应冷环境和热环境。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例保健衣服的系统组成示意图；

图2为本发明第一优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成示意图；

图3为本发明第二优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成示意图；

图4为本发明一优选实施例保健衣服中光感应模块、热感应模块、冷热控制模块导线横截面示意图；

图5为本发明一优选实施例保健衣服中导电纤维连接结构示意图；

图6为本发明一优选实施例保健衣服应用场景及其横截面结构示意图；

图7为本发明一优选实施例保健衣服结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种环境温度自适应健康保健衣服。

参照图1，图1为本发明第一优选实施例保健衣服的系统组成示意图；

在一实施例中，如图1所示，所述保健衣服包括导电纤维001和非导电纤维002：

所述导电纤维001包括光感应模块10、冷热控制模块30、热感应模块20、信号比较放大模块40以及供电模块50：所述光感应模块10与所述信号比较放大模块40的第一输入端电连接，所述热感应模块20与所述信号比较放大模块40的第二输入端电连接，所述信号比较放大模块40的输出端与所述冷热控制模块30电连接，所述供电模块50的输出端与所述信号比较放大模块40以及冷热控制模块30电连接；

所述光感应模块10用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块40；在具体设计时，所述光感应模块10可以为既可以感应光信号，又可以感应温度大小的传感器，即可以根据外部阳光强度和外界温度共同反应外部环境温度。在将其集成于保健衣服上时，可以根据外部阳光强度和外界温度共同反应外部局部环境。例如，当使用者穿上保健衣服在阳光下弯腰工作，其背部接收阳光照射，即背部在阳面，胸前却在阴面，此时，光感应模块10采集到的背部衣服外部的温度与胸前衣服外部的温度是不同的，同一个保健衣服能够根据局部衣服外部的温度大小自适应调节局部衣服的温度，使整个人体处于舒适的温度环境中。

所述热感应模块20用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块40；在具体设计时，所述热感应模块10可以为热敏传感器或温度传感器。热感应模块采集到的人体温度实际是人体直接接触到的环境的温度，即保健衣服内侧的温度大小。

所述信号比较放大模块40，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制模块30；

所述冷热控制模块30用于根据所述控制信号改变所述冷热控制模块30的电流方向，从而进行制冷和/或加热；

所述供电模块50为所述信号比较放大模块40以及所述冷热控制模块30提供电源；在实际设计时，所述供电模块50的输出端可以输出为两路电压，一路输出电压为VDD，为所述信号比较放大模块40供电，另一路输出电压优选设计为VDD的1/2。所述信号比较放大模块40根据所述光感应模块10采集到的外部电信号和所述热感应模块20采集到的人体温度大小电信号，经过比较和功率放大，输出一控制信号至所述冷热控制模块30，所述控制信号为一电压值。当所述电压值大于1/2倍的VDD时，表明外部阳光强度照射的温度高于人体温度，需要为人体降温，此时，所述冷热控制模块30的电流方向为正方向，所述冷热控制模块30接近人体的一端制冷，降低人体所在环境(保健衣服内侧)的温度大小。同理，当所述电压值小于1/2倍的VDD时，表明外部阳光强度照射的温度低于人体温度，需要为人体加热，此时，所述冷热控制模块30的电流方向为反方向，所述冷热控制模块30靠近人体的一端加热，提高人体所在环境(保健衣服内侧)的温度大小。

所述非导电纤维002用于将所述光感应模块10、热感应模块20、冷热控制模块30、信号比较放大模块40以及供电模块50连接为织物结构，通过非导电纤维002将所述导电纤维001连接为织物结构可以方便的做成衣服形状，便于使用者穿戴。

本发明实施例环境温度自适应健康保健衣服，通过光感应模块感应外部阳光强度并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，通过热感应模块采集人体温度大小并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块，信号比较放大模块根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至冷热控制模块，冷热控制模块根据所述控制信号改变其电流方向，从而自动进行制冷和/或加热，本发明实施例提供的保健衣服能够根据外部阳光强度和人体温度大小自动进行制冷和/加热，温度控制效果好，能够自动适应冷环境和热环境。

参照图2，图2为本发明第一优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成示意图；

在一优选实施例中，根据需要，例如根据所述保健衣服使用面料的多少，在设计所述保健衣服的导电纤维时，所述光感应模块10、热感应模块20、冷热控制模块30对应设置N×M组，构成N行M列的网络，所述N行M列的网络可以在衣服上设置多个不同大小的网络，例如若所述保健衣服为上衣，则在所述保健衣服的前胸和后背处分别设置同样大小的网络，在上衣袖子上设置两个同样大小的网络，网络大小由N和M的值来确定，N和M为自然数，N和M设置的大小决定了导电纤维对外部阳光强度和人体温度大小感应的灵敏度，且因为每个组单独工作，所以能够根据外部阳光强度和人体温度大小进行局部制冷和/或加热。

所述网络每一行设置一个信号比较放大模块40，每一行的每个光感应模块10均与所述一个信号比较放大模块40的第一输入端电连接，每一行的每个热感应模块20均与所述一个信号比较放大模块40的第二输入端电连接，所述一个信号比较放大模块40的输出端与每一行的每个冷热控制模块30电连接。每一行只设置一个信号比较放大模块的目的是为了降低功耗，避免所述保健衣服因耗能过快而过度耗电。

参照图3，图3为本发明第二优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成示意图；

作为本发明优选的实施例，在上述图2所示的本发明第一优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成示意图的基础上，本发明第二优选实施例保健衣服中导电纤维电路组成中，所述网络每一列设置一个触发器模块60，所述网络每一列设置一个电源控制模块70，所述网络设置一个时钟模块，所述供电模块50的输出端通过所述电源控制模块70与所述一个触发器模块60的输出端电连接，在实际设计时，所述电源控制模块70可选择用MOS(MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体)管，所述MOS管的G极与所述一个触发器模块60的输出端电连接，所述MOS管的S极与所述供电模块50的输出端电连接，所述MOS管的D极与所述冷热控制模块30电连接，电源控制模块70为所述冷热控制模块30提驱动所需的电流。所述时钟模块80的输出端与所述网络每一列触发器模块60的控制端电连接，用于为所述触发器模块60提供控制脉冲。作为优选的实施例，所述时钟模块60的输出脉冲频率为10kHz～32kHz，在所述时钟模块60输出脉冲的控制下，所述每一列的触发器模块60输出端依次循环输出高电平，为所述电源控制模块70的控制端提供控制信号，从而为所述每一列的所述冷热控制模块30循环供电。采用循环供电能够降低保健衣服的功耗，方便使用者长期穿着。

在该实施例中，所述网络的第x(x＜M)个触发器模块的输出端与第x+1个触发器模块的输入端电连接，第M个触发器模块的输出端与第1个触发器模块的输入端电连接，即最后一个触发器模块的输出端与第一个触发器模块的输入端电连接，所述触发器模块60用于为所述冷热控制模块30循环供电。

参照图4，图4为本发明一优选实施例保健衣服中光感应模块10、热感应模块20、冷热控制模块30导线横截面示意图；

作为优选的实施例，所述光感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、SnO₂的导线；Cu₂O具有半导体特性，而在铜原子与空气中氧分子结合的过程中(铜氧化过程中)形成PN结，最外层(感光表面)覆盖透明的SnO₂，SnO₂既具有导电性，又具有透明特性，可以让光通过SnO₂层接触到Cu₂O，又可以利用其导电性传输光线强弱的电信号。

作为优选的实施例，所述热感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、Fe的导线；Cu₂O制形成的PN结，随电流变化能够感应热源温度。

所述冷热控制模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线；冷热控制模块包括冷端和热端，冷端和热端之间设置绝缘层。优选地，所述冷端和热端之间的绝缘层厚度为s，所述冷端和热端穿过绝缘层并通过长度为S的柔性导线电连接，其中设置S>3×s，加热或制冷过程中，能量会随柔性导线传播，将柔性导线设置于绝缘层之间并且长度远远大于绝缘层的厚度，使得能量保留在绝缘层中，不影响冷端和热端的制冷和加热效果。

参照图5，图5为本发明一优选实施例保健衣服中导电纤维连接结构示意图；

在实际设计保健衣服时，优选地，导电纤维由直线段71和半圆形段72交叉设置，所述直线段71设置于所述保健衣服的表面，所述半圆形段72与非导电纤维连接。直线段71为光感应模块，主要为Cu线，表面覆盖Cu₂O，Cu₂O具有半导体特性，而在铜原子与空气中氧分子结合的过程中(铜氧化过程中)形成PN结，最外层(感光表面)覆盖透明的SnO₂，SnO₂既具有导电性，又具有透明特性，可以让光通过SnO₂层接触到Cu₂O，又可以利用其导电性传输光线强弱的电信号。具体的，半圆形段72主要是为了与非导电纤维连接构成织物结构。半圆形段72中为热感应模块和冷热控制模块。

参照图6，图6为本发明一优选实施例保健衣服应用场景及其横截面结构示意图；

作为优选的实施例，所述保健衣服的横截面从外到内依次为光感应模块01、非导电纤维08、冷热控制模块、非导电纤维08、热感应模块02，所述冷热控制模块包括冷端31和热端32，所述冷端和热端之间设置有绝缘层03。

使用者穿上所述保健衣服后，可以通过光感应模块01感应外部阳光00强度，通过热感应模块02感应人体09的温度大小，根据外部阳光强度和人体温度大小通过冷热控制模块进行制冷和/或加热，使人体始终处于温度适中的状态。当外部环境温度高于人体温度时，通过冷热控制模块进行制冷；当外部环境温度低于人体温度时，通过冷热控制模块进行加热，冷热控制模块在制冷和/或加热的过程中，通过能量转移的方式平衡外部环境与人体的温度。

参照图7，图7为本发明一优选实施例保健衣服结构示意图。

在一优选的实施例中，为了使保健衣服穿起来柔软、舒服，光感应模块、冷热控制模块、热感应模块、信号比较放大模块以及触发器模块之间均通过柔性导线电连接，现有技术中柔性导线的柔性已经接近于纺织物的柔性，采用柔性导线电连接，既可以进行电信号传输，又可以形成柔软的织物。

在一优选的实施例中，信号比较放大模块和触发器模块均主要包括电子元器件，为了避免保健衣服在折叠过程中对电子元器件造成损坏，将其分布于所述保健衣服的边缘，具体的，如图7所示，保健衣服为上衣，可将触发器模块设置于上衣袖口700和/或上衣衣襟下方700，将信号比较放大模块设置于衣袖上方边缘400和/或衣服侧边400。

在一优选的实施例中，在保健衣服的某个部位(例如衣领处或衣袖处)设置电源接口，通过所述电源接口接通外部电源，为保健衣服的导电纤维供电。也可以在保健衣服上设置太阳能电板，直接为保健衣服的导电纤维供电。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种环境温度自适应健康保健衣服，其特征在于，所述保健衣服包括导电纤维和非导电纤维：

所述导电纤维包括光感应模块、冷热控制模块、热感应模块、信号比较放大模块以及供电模块：所述光感应模块与所述信号比较放大模块的第一输入端电连接，所述热感应模块与所述信号比较放大模块的第二输入端电连接，所述信号比较放大模块的输出端与所述冷热控制模块电连接，所述供电模块的输出端与信号比较放大模块以及所述冷热控制模块电连接；

所述光感应模块用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块；

所述热感应模块用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大模块；

所述信号比较放大模块，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制模块；

所述冷热控制模块用于根据所述控制信号改变所述冷热控制模块的电流方向，从而进行制冷和/或加热；

所述供电模块为所述信号比较放大模块以及所述冷热控制模块提供电源；

所述非导电纤维用于将所述光感应模块、热感应模块、冷热控制模块、信号比较放大模块以及供电模块连接为织物结构。

2.如权利要求1所述的保健衣服，其特征在于，所述光感应模块、热感应模块、冷热控制模块对应设置N×M组，构成N行M列的网络，

所述网络每一行设置一个信号比较放大模块，每一行的每个光感应模块均与所述一个信号比较放大模块的第一输入端电连接，每一行的每个热感应模块均与所述一个信号比较放大模块的第二输入端电连接，所述一个信号比较放大模块的输出端与每一行的每个冷热控制模块电连接。

3.如权利要求2所述的保健衣服，其特征在于，

所述网络每一列设置一个触发器模块，所述供电模块的输出端与所述一个触发器模块的输出端电连接；第x(x＜M)个触发器模块的输出端与第x+1个触发器模块的输入端电连接，第M个触发器模块的输出端与第1个触发器模块的输入端电连接，所述触发器模块用于为所述冷热控制模块循环供电；

所述网络设置一个时钟模块，所述时钟模块的输出端与所述网络每一列触发器模块的控制端电连接，用于为所述触发器模块提供控制脉冲。

4.如权利要求3所述的保健衣服，其特征在于，

所述网络每一列设置一个电源控制模块，供电模块的输出端通过所述电源控制模块与所述一个触发器模块的输出端电连接，电源控制模块为所述冷热控制模块提驱动电流。

5.如权利要求2～4任一项所述的保健衣服，其特征在于，所述光感应模块、冷热控制模块、热感应模块、信号比较放大模块以及触发器模块之间均通过柔性导线电连接。

6.如权利要求5所述的保健衣服，其特征在于，所述信号比较放大模块和所述触发器模块分布于所述保健衣服的边缘。

7.如权利要求5所述的保健衣服，其特征在于，所述导电纤维由直线段和半圆形段交叉设置，所述直线段设置于所述保健衣服的表面，所述半圆形段与所述非导电纤维连接。

8.如权利要求5所述的保健衣服，其特征在于，

所述光感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、SnO₂的导线；

所述热感应模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、Fe的导线；

所述冷热控制模块的材料为从内到外依次包括Cu、Cu₂O、Fe的导线。