CN106466179A - 一种可穿戴一体式智能纺织品及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能穿戴设备领域，提供了一种可穿戴一体式智能纺织品及其制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：以塑料薄膜为基底在其上形成柔性电路的步骤；在弹性较低的布的两端环接松紧带的步骤；以所述柔性电路不包含传感电极的一面贴合所述弹性较低的布的内侧的方式，将所述柔性电路缝制或者粘贴在所述弹性较低的布上，并且在所述柔性电路包含传感电极的一面结合外层覆盖布面。根据本发明的可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺简单，产品柔软舒服，可以紧贴皮肤，使得传感器测量更加准确，并且适合长时间佩戴和测量；并且本发明首次实现智能可穿戴设备的多次清洗和长期洁净使用，达到塑料、金属和其他材质的可穿戴设备都无法做到清洗的功能。

Description

一种可穿戴一体式智能纺织品及其制造工艺

技术领域

本发明涉及智能穿戴设备领域，提供了一种可穿戴一体式智能纺织品及其制造工艺，该可穿戴一体式智能纺织品可穿戴于人体表面，用于人体体征指数(体温，脉搏，心电图等)的检测与应用。

背景技术

智能可穿戴设备正作为一类重大科技变革而兴起，将像上世纪80年代的PC和目前的移动计算及平板电脑一样推动创新。前可穿戴技术的应用领域可分为3大类：第一类是运动健身领域，以轻量化的手表、手环、配饰为主要形式，实现运动或户外数据如心率、步频、气压、潜水深度、海拔等指标的监测、分析与服务；第二类是医疗保健领域，以专业化方案提供血压、心率等医疗体征的监测与处理；第三类是电子通讯领域，这类可穿戴智能设备能够协助用户实现信息感知与处理能力的提升，从休闲娱乐、信息交流到行业应用，用户均能通过拥有多样化的传感、处理、连接、显示功能的可穿戴设备来实现，产品以智能手表、眼镜等形态为主。

总之，从对可穿戴设备的需求和研发来看，如今研究的技术关键点集中在如何实现低功耗维持长时间的续航能力、小面积高性能器件的开发、适当的体积尺寸、以及如何与智能手机并存或独立存在等方面，这些是今后技术发展与突破的方向。

此外，电子业和计算器产业兴起一种新潮流——设计出能穿的、并与衣服“融为一体”的高科技产品。未来的电子产品能完美地“隐藏”在服装里，而未来的服装则变身为一台能“穿”在身上的计算机。Gartner预测“智能衣服”将会成为2015年的突破性智能穿戴技术。智能衣服市场目前依然还是空白，Gartner的数据显示2015年智能衣服市场的市场值将达到1000万美元，2016这一数字将达到2600万美元。在2015年，智能衣服将会取代智能手表和智能手环，成为可穿戴科技的主角。

现有的智能衣服，例如会“读心术”的衣服，其能监测心率、呼吸、血压等数据。美国乔治亚州科技学院研发的这款心率呼吸检测服就具备了实用的医学价值。

服装制造商还把这种衣服的目标人群定位于运动员和健身人士，因为他们在训练时要详细记录自己身体的情况。美国公司Textronics已经利用这种技术生产出多款能够测量心率、呼吸、体温及血压等生命数据的贴身内衣和运动服。另外，这种衣服还在医学上被广泛用于预防婴儿猝死综合征。

综上，现有技术的缺点在于：现有的智能衣服，鞋帽，系统设计复杂，制造工艺复杂，电子设备植入于衣服和鞋帽的设计复杂；复杂的设计可能需要复杂的工艺实现，增加制造难度，对现有服装制造设备也是挑战，可能缺乏自动化生产设备；为适用不同人群和气候环境，需要设计不同款式，尺寸，颜色等，无疑增加设计和制造成本；由于对穿着要求很高，不适用于婴幼儿及行动不方便的老人和残疾人；设备尺寸过大，能耗太高，电池续航短，需经常充电；由于价格过高，适用于人群有限，市场小，价值低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术存在的上述缺点，本发明从过简单的穿戴型纺织品出发，设计出简单、易于使用并可反复清洗的可穿戴设备，通过简单的改造和再加工，实用性强，制造工艺简单，穿着舒适，可长时间佩戴并反复使用。根据本发明的穿戴型纺织品配合智能手机app的使用，还可实现电子纺织品的智能化和无线化，可实现远距离读取测量数据，并且数据可存取于云端。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺，其包括以下步骤：

以塑料薄膜为基底在其上形成柔性电路的步骤，其中，所述柔性电路的一面形成有通过可拉伸的导线依次连接的传感器模块、模数转换模块、数字处理模块、射频电路模块和天线，所述柔性电路的另一面上与所述传感器模块对应的位置形成有传感电极。

在弹性较低的布的两端环接松紧带的步骤：

以所述柔性电路不包含传感电极的一面贴合所述弹性较低的布的内侧的方式，将所述柔性电路缝制或者粘贴在所述弹性较低的布上，并且在所述柔性电路包含传感电极的一面结合外层覆盖布面，其中所述外层覆盖布面与所述传感电极对应的位置形成有测量开口。

进一步地，其还包括采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封的步骤，双面真空塑封采用真空塑封工艺，该塑封使用的薄膜是耐高温的聚乙烯，聚丙烯或者聚苯乙烯薄膜材料，其中所述柔性封装塑料薄膜在与所述传感电极对应的位置设有传感电极端开口，所述传感电极与所述传感电极端开口之间进行防水处理。

进一步地，其还包括在采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封之前，在所述柔性电路表面涂刷防水涂层。

优选地，其中所述防水涂层为树脂类聚合物，比如环氧树脂或者硅树脂等。

优选地，其中所述柔性电路、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的形状和尺寸大致相同。

优选地，其中所述塑料薄膜、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的弹性基本上相同。

优选地，其中所述传感电极为惰性电极或者镀金的普通电极,所述惰性电极可以由金，铂金等材料制成。

优选地，其中所述塑料薄膜为kapton(聚酰亚胺)。

进一步地，所述柔性电路还包括电源模块，所述电源模块包括轻薄一次性电池或者包括可充电电池。

根据本发明的另一方面，还提供了根据上述制造工艺制造的可穿戴一体式智能纺织品。

(三)有益效果

基于上述技术特征，本发明能够取得的以下有益技术效果：

根据本发明的可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺简单，无需特别设备，传统服装设备和流水线就可以制造，生产成本较低；整体形式为棉织品，而其电路部分也是柔性的，使得产品柔软舒服，可以到紧贴皮肤，使得传感器测量更加准确，并且适合长时间佩戴和测量；由于样式简单，可以使用简单，对人体和使用环境无特使要求；本产品特别适合婴幼儿，安全性高；相比较现有的穿戴设备，本产品成本较低，具有极大价格优势，容易被市场接受，推广快速；基于纺织品结构，本发明首次实现智能可穿戴设备的多次清洗(机洗，手洗)和长期洁净使用，达到塑料，金属和其他材质的可穿戴设备都无法做到清洗的功能。

附图说明

图1是根据本发明的可穿戴一体式智能纺织品的结构分解示意图；

图2是对图1中柔性电路进行双面真空塑封的示意图；

图3是根据本发明的可穿戴一体式智能纺织品的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合附图1-3，对本发明的一种可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺进行进一步详细说明。

根据本发明的一个方面，如图1所示，提供了一种可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺，其包括以下步骤：

以塑料薄膜为基底在其上形成柔性电路2的步骤，其中，所述柔性电路2的一面形成有通过可拉伸的导线依次连接的传感器模块、模数转换模块、数字处理模块、射频电路模块和天线，所述柔性电路的另一面上与所述传感器模块对应的位置形成有传感电极，所述传感电极为惰性电极或者为经过镀金处理的普通电极，所述射频电路模块可采用低功耗的蓝牙技术，并且所述柔性电路还可包括诸如电池的电源模块，根据不同的使用目的和要求，可以使用一次性电池，或者可充电电池；

在弹性较低的布3的两端环接松紧带的步骤，即在所述弹性较低的布3的两端或者接近两端的位置缝制或者粘贴松紧带从而连接成环的步骤，在此步骤中为了满足不同的需求，可根据实际使用环境选用不同弹性或者不同类型的松紧带；

以所述柔性电路2不包含传感电极的一面贴合所述弹性较低的布3的内侧的方式，将所述柔性电路2缝制或者粘贴在所述弹性较低的布3上，并且在所述柔性电路2包含传感电极的一面结合外层覆盖布面1，其中所述外层覆盖布面1与所述传感电极对应的位置形成有测量开口，以使得所述传感电极在测量时能够紧贴测量部位，从而获得更加准确的测量结果。

本领域技术人员不难理解上述制造工艺中，以塑料薄膜为基底在其上形成柔性电路2的步骤与在弹性较低的布3的两端环接松紧带的步骤的次序可以互换，并且本发明中列举的多个功能模块可在各个单元中单独实现，还可以将多个功能模块合并在同一单元中实现，例如，将模数转换模块和数字处理模块合并入微处理器中。上述步骤中提及的缝制优选地采用棉线进行缝制，其中提及的粘贴优选地采用涂布胶进行粘贴。

进一步地，如图2所示，其还包括采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封的步骤，双面真空塑封采用传统真空塑封工艺，无需特殊设备和工艺方法，塑封使用的薄膜可以是耐高温的聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等薄膜材料。其中所述柔性封装塑料薄膜在与所述传感电极对应的位置设有传感电极端开口，所述传感电极与所述传感电极端开口之间进行防水处理，所述柔性封装塑料薄膜的宽度可设置为大于所述柔性电路的宽度。

进一步地，其还包括在采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封之前，在所述柔性电路表面涂刷防水涂层，所述防水涂层为环氧树脂或者硅树脂等类似的防水、绝缘材料，这类涂层起到进一步绝缘防水抗高温低温，满足洗衣机各种清洗的要求。

特别地，其中所述进行双面真空塑封的柔性电路、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的形状和尺寸大致相同；并且所述塑料薄膜、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的弹性基本上相同，并且它们的弹性低于可拉伸的导线的伸缩性能，以避免过度的拉伸对柔性电路造成破坏性的损伤。

特别地，作为基底的塑料薄膜可以选用市面上常见的kapton，即聚酰亚胺薄膜材料，其具有优良的化学稳定性、耐高温性、坚韧性、耐磨性、阻燃性以及电绝缘性，易于在其上形成柔性电路。

根据上述制造工艺制造所得的一种可穿戴一体式智能纺织品一并纳入本发明的保护范围内，根据实际使用情况，所述一种可穿戴一体式智能纺织品可制成头带、肩带、臂带、腕带或者胸带等形状，并以棉质为主，并可测量温度、脉搏、心电图、脑电图等。

如图3所示，根据本发明的可穿戴一体式智能纺织品的使用过程如下：

将所述可穿戴一体式智能纺织品佩戴于待测部位，保证松紧适度，并确保传感电极紧贴人体皮肤，从而达到长时间、精确测量的目的；

所述传感电极将测量信号传递至传感器模块，所述传感器模块将测量获得的模拟信号通过模数转换模块ADC将模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号经过相应的数字处理模块处理后，通过低功率蓝牙经由天线发送给智能终端，其中，所述智能终端可以是智能手机、平板电脑和/或移动阅读器等；

该智能终端可将所述数据进行云存储，以方便记录以及今后使用。所述智能终端还可下载相应的智能手机app，根据可穿戴一体式智能纺织品的使用说明，通过蓝牙或者WIFI设置智能终端与可穿戴一体式智能纺织品联机，并可利用智能手机和智能平板app，或者移动阅读器显示实时测量结果和历史数据，从而可提供更加精确的诊断或者监测。

总之，本发明以棉织品为主要材质，柔性电路可折叠、可适度拉伸并防水，其制造工艺简单，可反复水洗，并可长时间的佩戴使用。根据本发明的主要产品形式为佩戴型为主的压迫设计形式，包括头带，腕带，臂带，胸带，肩带等松紧带或者绑带。这些佩戴于头部，手腕，手臂，胸部等处的松紧带，样式简单，使用简单，制造工艺相对于衣物更加简单，生产成本较低，适用于大多数人群，容易被市场接受，再加上使用设备功耗很低，可以使用很长时间而不要充电或者更换电池。本发明通过将柔性电路缝制于松紧带型的纺织品中，成为一体式穿戴电子，可以有效克服现有技术的不足。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可穿戴一体式智能纺织品的制造工艺，其包括以下步骤：

以塑料薄膜为基底在其上形成柔性电路的步骤，其中，所述柔性电路的一面形成有通过可拉伸的导线依次连接的传感器模块、模数转换模块、数字处理模块、射频电路模块和天线，所述柔性电路的另一面上与所述传感器模块对应的位置形成有传感电极；

在弹性较低的布的两端环接松紧带的步骤；

以所述柔性电路不包含传感电极的一面贴合所述弹性较低的布的内侧的方式，将所述柔性电路缝制或者粘贴在所述弹性较低的布上，并且在所述柔性电路包含传感电极的一面结合外层覆盖布面，其中所述外层覆盖布面与所述传感电极对应的位置形成有测量开口。

2.根据权利要求1所述的制造工艺，其还包括采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封的步骤，双面真空塑封采用真空塑封工艺，该塑封使用的薄膜是耐高温的聚乙烯，聚丙烯或者聚苯乙烯薄膜材料，其中所述柔性封装塑料薄膜在与所述传感电极对应的位置设有传感电极端开口，所述传感电极与所述传感电极端开口之间进行防水处理。

3.根据权利要求2所述的制造工艺，其还包括在采用柔性封装塑料薄膜对所述柔性电路进行双面真空塑封之前，在所述柔性电路表面涂刷防水涂层。

4.根据权利要求3所述的制造工艺，其中所述防水涂层为树脂类聚合物，比如环氧树脂或者硅树脂。

5.根据权利要求1所述的制造工艺，其中所述柔性电路、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的形状和尺寸大致相同。

6.根据权利要求1所述的制造工艺，其中所述塑料薄膜、所述弹性较低的布以及所述外层覆盖布面的弹性基本上相同。

7.根据权利要求1所述的制造工艺，其中所述传感电极为惰性电极或者镀金的普通电极,所述惰性电极由金或者铂金制成。

8.根据权利要求1所述的制造工艺，其中所述塑料薄膜为kapton(聚酰亚胺)。

9.根据权利要求1所述的制造工艺，其中所述柔性电路还包括电源模块,所述电源模块包括轻薄一次性电池，或者包括可充电电池。

10.一种可穿戴一体式智能纺织品，其基于权利要求1-9之一所述的制造工艺制造。