CN110612369A - 形成三维导电编织织片的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种形成三维导电织片的方法，三维导电织片形成联接到横向于其延伸的一个或多个环片段的基部层。该方法包括：通过交织包括非导电纤维的多根纤维来形成基部织物表面；形成包括导电纤维的第一区段，其作为三维导电织片的第一部分并通过将多根导电纤维横向于基部织物表面交织而形成，该第一部分在一端与基部织物表面的第一基部纤维交织在一起并且沿一方向在第一区段的另一端交织到与基部表面层相隔一定距离的顶点；和通过交织包括导电纤维的多根纤维形成第二区段，多根纤维在从顶点到基部表面层的第二基部纤维的方向上延伸，该第二区段作为三维导电织片的第二部分；其中第二部分经由第一和第二基部纤维相对于第一部分定位，使得第一和第二部分形成从基部织物表面延伸的环，该环具有与基部织物表面间隔开的顶点，并且第一、第二部分和基部织物表面彼此形成一体。

Description

形成三维导电编织织片的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月10日提交的美国临时专利申请No.62/469,581的优先权；该申请的全部内容通过引用结合到本文中。
技术领域
本公开涉及导电编织织片(knit patch)。更具体地说，本公开涉及一种形成三维导电编织织片的方法。
背景技术
人的身体发出信号，该信号可以由适当的电子设备检测出来，该电子设备包括一个或多个电极或其他导电织片，其定位成与人的皮肤接触。通常，为了保持与人的皮肤接触，将电极粘在皮肤上或绑在适当的位置。然后，通过适当的导电引线将电极连接到监测设备。这种类型的构造对于人来说通常是不舒服的，并且如果人要在监视由身体发出的信号的同时保持穿着衣服，则难以实施。此外，当人正在移动时，诸如运动员或人行走，这种构造不适合使用。
因此，导电丝线(thread)已经结合到服装(garment)中，用于为衣服(clothing)提供形成传感器和电气路径的导电织片，以连接到监测设备，用于监测来自人的身体的信号。先前的解决方案提供导电丝线，其形成一体编织(knit)或纺织(woven)到织物(fabric)层中的导电织片，其中导电织片与织物层齐平。因此，先前解决方案的具有一体形成的导电织片来作为传感器的这些服装无法维持作为传感器的导电织片和人的身体之间的接触，这是因为形成传感器的导电织片在穿着期间随着织物层移动而移动和移位。传感器的移动抑制了对穿着者的身体发出的信号进行精确监测，这是因为传感器通常需要保持与穿着者的身体的特定部位接触，以监测身体的信号。
附图说明
现在将仅通过举例的方式，参考附图描述本公开的实施例。
图1A示出了示例性导电编织织片的透视图。
图1B示出了第二示例性导电编织织片的放大视图，其被弯曲，从而暴露出导电织物的高度/蓬度(loft)。
图2示出了展开形式的示例性导电编织织片的单个区段(segment)的俯视图。
图3A示出了环形形式的示例性导电编织织片的单个区段的俯视图。
图3B示出了环形形式的图3A的示例性导电编织织片的单个区段的横截面视图。
图3C示出了用于导电编织织片的图案，该导电编织织片类似于图3A。
图4A示出了环形形式的图4A的示例性导电编织织片的单个区段的横截面视图。
图4B示出了用于导电编织织片的图案，该导电编织织片类似于图4B。
图5示出了环形形式的图5A的示例性导电编织织片的单个区段的横截面视图。
图6A示出了具有三个区段的示例性导电编织织片的横截面视图，所述三个区段均具有相等的高度/蓬度。
图6B示出了导电编织织片的三个区段的图案，该导电编织织片类似于图6A。
图6C示出了导电编织织片的图案，该导电编织织片具有多个区段作为基部织物上的编织物。
图7A示出了具有三个区段(例如环)的示例性导电编织织片的横截面视图，其中边缘区段具有比中央区段更低的高度/蓬度。
图7B示出了用于具有三个区段的示例性导电编织织片的图案，其中边缘区段具有比中央区段更低的高度/蓬度。
图8示出了示例性导电编织织片的透视图，该导电编织织片一体编织到具有与衣服的其余部分不同的硬度的区域中。
图9A示出了具有示例性导电编织织片的示例性服装的轮廓图。
图9B示出了具有示例性导电编织织片的第二示例性服装的轮廓图。
图9C示出了具有示例性导电编织织片的第三示例性服装的轮廓图。
图9D示出了具有示例性导电编织织片的第四示例性服装的轮廓图。
图10是服装的层的多根纤维交织的示例。
图11是服装的层的多根纤维交织的另一实施例。
具体实施方式
本文中公开的是一种形成三维导电编织织片的方法。在一个实施例中，三维导电编织织片可以结合纺织品(textile)(诸如衣服)和微电子器件，以形成具有编织织片的可穿着的纺织品(例如服装)。
图1A中示出了根据本公开可成形的三维导电编织织片2的示例。在该示例中，三维导电编织织片2包括基部织物(例如，表面)10，该基部织物作为单个层11的第一部分，该第一部分与导电织物(例如，导电纤维组)8一体形成(例如，一体编织)，该导电织物作为单个层11的第二部分(另见图10)。应认识到，导电纤维组8(即织片)的纤维横向于基部织物10的表面层延伸。
应当注意，本文中，“形成一体”或“一体”是指使多个单独的元件组合、协作配合或以其他方式合在一起，以便提供和谐、一致、相互关联的整体。在纺织品的背景下，纺织物可具有包括具有不同结构性能的纤维网络的各个片段(section)。例如，纺织品可具有包括导电纤维网络的片段和包括非导电纤维网络的片段。当一个网络的至少一根纤维与另一个网络的至少一根纤维交织时，包括纤维网络的两个或更多个片段被称为一起“形成一体”成纺织品(或“一体形成”)，使得两个网络形成一层纺织品。此外，当形成一体时，纺织品的两个片段也可以描述为基本上与纺织品不可分离。这里，“基本上不可分离”是指这样的概念，即：纺织品的各个片段彼此分离导致纺织品本身拆开或破坏。以织片8的方式，织片8的纤维部分作为编织物从基部表面10延伸，即，基部表面10的基部纤维被用作形成编织部分的起始点(即，通过编织的丝线的组合)，该编织部分从基部表面10横向延伸，使得基部表面10的编织纤维和织片8的纤维部分的编织纤维共用相同的基部纤维，即基部纤维也编织到基部表面10中，这是因为基部纤维被编织到横向于基部表面10延伸的织片8的编织纤维部分中。
在一些示例中，作为第一部分的导电织物(例如，导电纤维组)8可以是横向编织的，但是仍与基部织物(例如，表面)10层11形成一体，诸如但不限于在圆形编织机上形成。导电编织织片2的基部织物表面10可以是较大的服装1的一部分，使得服装1结合有导电编织织片2。在一些示例实施例中，导电编织织片2可以在圆形编织机上一体编织到服装1中。在其他实施例中，编织织片2可以使用其他适当构造的交织(interlace)机器编织或以其他方式进行缝合/纺织。
服装1，例如基于纺织品的产品可以由用户(诸如人，未示出)使用。服装1可包括(但不限于)以下的任何一种：编织纺织品、纺织纺织品或裁剪和缝制的纺织品、编织织物、非编织织物、可与用户接触或不接触的材料、席子、垫子、座椅套等，上述的任何组合和/或排列(上述的任何等同物)。服装1可包括形成一体的功能性纺织品物品。应当理解，一些实施例描述了编织服装，并且应当理解，这些实施例可以扩展到任何纺织品织物形式和/或技术，诸如(纺织，编织-经纱、纬纱等)，并且实施例不限于编织服装。应当理解的是(如所示)附图(绘图)可以指向编织基部织物10，并且应当理解，基部织物10是任何形式的纺织品织物和技术的示例，诸如(纺织，编织-经纱、纬纱等)用于基部织物1，并且对于编织服装织物的任何描述和/或图示都不限制本发明实施例的范围。根据一个实施例，提供了一种用任何纺织品成形技术做出的服装1(并且该编织织物服装仅仅是这种布置的一个示例)。
应当注意，本文中，“纺织品”是指通过操纵天然或人造纤维交织以产生有组织的纤维网络而做出或形成的任何材料。应注意，横向延伸或横向于基部表面10延伸的纤维部分被认为本身是交错的(例如，编织的)。通常，放自拍使用纱线形成，其中纱线是指长的连续长度的多根纤维，这些纤维已经互锁(即彼此配合，就好像缠绕在一起，或者捻在一起)。在本文中，术语纤维和纱线可互换使用。可以根据提供交织的有组织的纤维网络的任何方法来操纵纤维或纱线以形成纺织品，包括但不限于纺织，编织，缝合和裁剪，钩编，打结和填绒。通过编织和纺织形成的纺织品的示例性结构(例如交织技术)分别在图10和11中提供。应该注意的是，导电织物(例如导电纤维组)8可以按照图10中提供的编织结构形成。导电织物(例如导电纤维组)8也可以按照图11中提供的纺织结构形成。还应注意，基部织物表面10可以按照图10中提供的编织结构形成。基部织物表面10也可以按照图11中提供的纺织结构形成。两个部分8可以都使用相同的交织技术形成。此外，可以使用不同的交织技术形成部分8和10。此外，可以使用不同的交织技术形成部分8的各个不同的环44。
纺织品的不同片段可以一体形成为层，以利用不同类型纤维的不同结构特性。例如，可以操纵导电纤维以形成导电纤维网络，并且可以操纵非导电纤维以形成非导电纤维网络。这些纤维网络可以通过使纤维网络一体形成为一层纺织品而包括该纺织品的不同片段。多层纺织品也可彼此堆叠，以提供多层纺织品。还认识到，层11可以具有两个部分8、10，使得部分8可以从部分10延伸，即，当延伸时，存在大于0度且小于180度的角度9(参见图3B)，该角度是在介入的基部纤维12、14(其为相邻部分8、10的相交点/部位)的任一侧上的部分8、10之间测得的，其中部分8、10从基部纤维12、14沿不同的方向延伸。
还应注意，在本文中，“交织”是指纤维(人造的或天然的)在层中以有组织的方式在彼此之上和/或之下交叉，通常是在层中交替地在彼此之上和之下交叉。当交织时，相邻的纤维在相交点(例如，一根纤维在另一根纤维上方或下方交叉的点)彼此触碰。在一个示例中，沿第一方向延伸的第一纤维可与第二纤维交织，所述第二纤维侧向延伸或横向于在第一方向中延伸的所述纤维延伸。在另一个示例中，当与第一纤维交织时，第二纤维可以以与第一纤维成90°侧向延伸。在片材中延伸的交织纤维可以称为纤维网络。同样，下面描述的图10和11提供了交织纤维的示例性实施例。
如图1A和1B中所示，导电织物(例如导电纤维组)8可以形成环44(由多根纤维构成)，其具有相对于服装1的基部织物(例如表面)10的高度/蓬度16，使得导电编织织片2可以与服装1的穿着者(例如用户)的身体接触，而不需要基部织物表面10接触穿着者的身体。这可以在图1B中看到，图1B是三维导电编织织片2的放大视图，该织片示出为弯曲的，以暴露织片2的各个部件，包括但不限于形成相邻环44的导电织物8及该导电织物的相应高度/蓬度16。在该示例中，导电编织织片2的导电织物8的环44可以接触穿着者的身体，而无需基部织物10接触穿着者的身体。本领域技术人员将理解，导电编织织片2的环44的高度/蓬度16可以基于如何形成导电编织织片2而独立地变化。
在一些例子中，可以提高导电编织织片2与穿着者的身体部分的接触(例如，通过将导电编织织片2结合到压缩服装(未示出)中)。压缩服装可以将导电编织织片2的环44压靠(例如，压缩抵靠)在穿着者的身体上，该织片1具有高度/蓬度16。这可以进一步提高导电编织织片2与穿着者的身体的抵靠接触。
图2是示例性导电编织织片2的单个区段(例如，单个环44)的俯视图。具体地是，图2示出了多根非导电丝线4和导电丝线(例如，纤维)，其从基部织物表面10的第一端40延伸到第二端41。如例如图6A中所示，每个环44在顶点45的任一侧具有两个部分46、47，使得每个部分46、47从基部织物表面10(即第一部分10)横向延伸。特别地是，环44的每个部分在横向于基部层10的方向上交织(例如编织)，诸如在从基部丝线B朝向顶点开始的横向方向上、然后在横向于基部层10的方向上从顶点往回朝向基部丝线C进行交织(例如，编织)。
提供图2是用以示出导电编织织片2的俯视图，该导电编织织片2可以在圆形编织缝纫机上形成，诸如但不限于机器，从而提供用于根据本文中所述的任选方法形成导电编织织片2的第一构造，该方法包括结合第一基部纱线12和第二基部纱线14。
在一个示例中，导电编织织片2包括位于层11内的导电织物8(例如，导电纤维组)，其作为位于第一基部纱线(例如纤维)12和第二基部纱线(例如纤维)14之间的第二部分。导电织物8可以由交织在一起的多根导电丝线6组成。导电织物8可以与第一基部纱线(例如纤维)12和第二基部纱线(例如纤维)14交织。在一个示例中，导电织物8可以在导电织物8的第一端48处与第一基部纱线12交织(例如编织)，并且在导电织物8的第二端49处，导电织物8与第二基部纱线14交织。应注意，导电织物8(例如导电纤维组)可包括导电纤维6以及非导电纤维4。应当注意，第一基部纱线12可以是第二基部纱线14，第二基部纱线14可以是第一基部纱线12。
本文中，非导电丝线4可包括但不限于合成纤维，天然纤维和衍生自天然产品的纤维。在某些实施例中，例如，合成纤维可包括(但不限于)尼龙纤维，丙烯酸纤维，聚酯纤维和聚丙烯纤维。在进一步的实施例中，例如，具有天然来源的纱线可以从棉，羊毛，竹子，大麻，羊驼毛和/或类似物获得。在一些实施例中，例如，衍生自天然来源和/或由天然来源制造出来的纱线可以从大豆蛋白，玉米等获得。根据某些实施例，例如，具有长丝的纱线可具有直的或有织纹化的形式。这种长丝形式的纱线的示例可包括但不限于尼龙，聚酯，聚丙烯和/或类似物。例如，本文中所述的各种纱线可以单独使用或彼此组合使用。此外，纱线组合可以例如在编织工艺中或在编织工艺之前的单独工艺中形成。根据某些实施例，例如，嵌入纱线可包括(但不限于)包含橡胶，斯潘德克斯弹性纤维或其他弹性材料(诸如纤维)的弹性纱线。在进一步的实施例中，例如，弹性纱线还可包括直的和/或织纹化的长丝纱线(诸如尼龙，聚酯或聚丙烯)构成的覆盖物。
导电丝线6可包括丝线，金属涂层丝线，或构造成导电的任何丝线。例如，导电丝线6可以由任何导电材料制成，包括导电金属，诸如不锈钢，银，铝，铜等。在一个实施例中，导电丝线可以是绝缘的。在另一个实施例中，导电丝线可以是非绝缘的。
以下是形成(例如编织)具有单个区段(例如环44)的三维导电编织织片2的一种方法的步骤的示例。本领域技术人员将理解，三维导电编织织片2也可以形成有若干区段(例如多个环44)。此外，技术人员将理解，形成方法可以是适当的原位三维缝合(例如，纺织，编织)技术，使得导电编织织片8的每个环的一侧被编织在一条线(例如，从基部表面层10延伸的一列)上，该条线离开基部表面10横向延伸到环的顶点，然后编织在离开环的顶点朝向基部表面10延伸的第二条线(例如从顶点朝向基部表面层10延伸的第二列)上，使得第二条线也在从基部表面10横向的方向上。环44的侧面的每条线或每列可以由从织片8的一侧延伸到织片的另一侧的一连串行组成，使得当沿着横向于基部层10延伸的线的方向(例如，从第一基部纤维朝向顶点或从顶点朝向基部表面层10的第二基部纤维)编织列时，环的每一侧可以从一端到另一端以接连的行的形式进行构造。例如，基部表面层10可以交织到织片8的一侧，然后第一基部纤维(基部层10和织片8的第一侧共用的)可用于改变交织的方向，使得环8的第一侧延伸的新方向结合第一基部纤维，但同时该新方向开始在横向于基部层10的线方向上延伸。交织一直持续，直至一连串交织的行(从一端到另一端)产生由多行构成的一列(或者从织片8的一侧到另一侧交错的一连串列产生由多列构成的一行)，以形成从基部纤维延伸到顶点的环的第一侧。一旦到达顶点，则交织在从顶点朝向即将成为基部层10的第二基部纤维的第二条线方向上继续(使得第一和第二基部纤维层在基部层10中彼此相邻或以其他方式彼此接近)。这样，交织在第二条线方向(例如，与第一条线方向相反)上继续，直至产生由多行构成的一列的一连串交织的行(从一端到另一端)(或产生由多列构成的一行的、从织片8的一侧到另一侧交织的一连串列)形成环44的从顶点延伸到第二基部纤维的第二侧。此时，交织可以再次改变方向，并且沿着基部层表面10重新开始交织，或者开始织片8的下一个环44，其重复第二环44(与第一环44相邻)的第一侧到该第二环的顶点并且然后向下回到基部表面层10中的下一个基部纤维，如上面用于形成环44的侧面所述的那样。一旦完成了织片8的环44，交织就可以沿着初始基部表面层方向10继续进行，以根据需要继续交织结合有织片8的服装1本身和/或根据需要完成织片8的边缘。
特别地是，应注意，第一部分的纤维的交织的构造方向(即沿第一条线)与第二部分的纤维的交织的构造方向(即沿第二条线)是相反的。
用于服装1和织片8的交织的圆形编织被定义为圆形编织或圆围编织(knittingin the round)，作为形成无缝管的编织形式。在圆形编织时，起针(cast)编织物并连上针脚圈。编织以螺旋形多轮进行。最初，使用一组四个或五个双尖头针进行圆形编织。后来，发明了圆形针，其也可以用来圆围编织：圆形针看起来像两根短的编织针，其通过位于这两根针之间的绳索连接。较长的圆形针可用于使用魔术环技术为服装1和/或织片8(例如袜子，连指手套和其他物品)生产出窄的编织管。机器也生产圆形编织；双床机可以设置用以在一个方向上在前床上编织，然后在返回时在后床上编织，从而形成编织管。用于服装1和/或织片8的编织的专用编织机使用单独的锁钩针，以使每个针脚成为圆形框架。许多类型的服装1和/或织片8可以圆围编织。计划的开口(例如织片8)用额外的针脚暂时编织，必要时加固。然后，裁剪额外的针脚，以产生织片8的开口或余量，并且可以用缝纫机缝合，以防止散开。这种技术称为提花(steeking)。可以认识到，可以裁剪每个环44的顶点，以便根据需要将环44的每一侧在顶点处分开。还认识到，根据需要，交织绳索将一根基部纤维连接到另一根相邻或邻近的基部纤维。
在附图中所示的示例性实施例中，基部织物表面10具有分别标记为A、B、C和D的非导电丝线4。非导电丝线B显示为第一基部纱线12，非导电丝线C显示为第二基部纱线14，然而，应当注意，基部纱线12和14中的一根或两根可以是导电丝线。此外，应该注意的是，第一基部纱线12和第二基部纱线14的位置分别不限于如图中所示的导电丝线B和C的位置。
在图3A和图3B所示的一个实施例中，基部织物表面10从层11的第一侧延伸到层11的第二侧并且从层11的第一端40延伸到层11的第二端41。图3A是环形形式的示例性三维导电编织织片的单个区段(例如环)的俯视图。图3B是图3A的示例性导电编织织片的单个区段的横截面图。
在一个实施例中，基部织物表面10的第一区段46从层11的第一侧延伸到层11的第二侧并且从层11的第一端40延伸到第一基部纱线12。基部织物表面10的第二区段47从层11的第一侧42延伸到层11的第二侧43并且从第二基部纤维14延伸到第二基部纱线14。
在一个示例中，导电丝线6在层11中可相对于(例如邻近于)第一基部纱线12定位(例如邻近导电织物8的第一端48)并且相对于第二基部纱线14定位(例如邻近于导电织物8的第二端49)，使得导电丝线6从织物表面10延伸。例如，导电丝线6可以交织(例如，编织)到从织物表面10(例如，在第一基部纤维12处)延伸的相邻的(例如邻近的)导电丝线6，以形成第二区段44(例如，环44)的第一部分。随后的导电丝线6可以交织到相邻的导电丝线6，以形成从第一导电纤维12延伸距离16的第二区段44。以这种方式，随后的导电丝线6可以交织到相邻的导电丝线6，以形成从第一区段相对于第一基部纤维12延伸的第二区段44。
在一个实施例中，SANTONI缝纫机可用于交织从织物表面10延伸到顶点45的导电丝线6，以利用两根针形成第二区段44的第一部分。在一个实施例中，缝纫机的一根或多根针用于在横向于第一基部纤维B的方向上形成第一部分46。随着第一部分被构建出来，随后的导电纤维6可以彼此交织，以增加距离16，直至到达顶点45。
一旦通过将从第一基部纱线12朝向顶点45延伸的所需数量的导电纤维6交织而形成具有所需的导电织物8长度的第一区段46，则具有所需的导电织物长度的第二区段44的第二部分47可以通过交织从顶点45朝向第二基部纱线14延伸的所需数量的导电纤维而形成。在导电织物8的第二端，导电丝线6可以与第二基部纱线14交织在一起。在另一个实施例中，位于导电织物8的第二端的导电丝线6可以联接(例如编织)到第二基部纱线14。
在一个实施例中，SANTONI编织机可用于交织从顶点45延伸到第二基部纱线14的导电丝线6，以通过移动编织机的上述一根或多根针来在朝向基部层10并且远离顶点45的方向上形成第二区段44的第二部分47。随后的导电纤维6可以彼此交织，以形成第二区段44的第二部分47。
在一个实施例中，在将非导电丝线4定位为相对于(例如相邻于)基部表面10内的第一基部纱线12的第一区段时，第二区段的第一部分可通过交织随后的导电纤维或非导电纤维到第一基部纱线12而形成。
在另一个实施例中，配备有两根针的圆形编织机可用于形成多区段织片8的每个区段44的织片的各个部分46、47，每根针顺序交织导电或非导电纤维，以形成从基部丝线B到顶点45的第一区段46。当第一区段46完成到顶点45时，完成每根针顺序交织导电或非导电纤维，以形成从顶点45到与基部丝线B相邻的基部丝线C的第二区段47。可以认识到，作为完成第二区段47的一部分，基部丝线C可以与相邻的基部丝线B交织，以便使基部丝线B、C彼此联接。
应当注意，本文中，术语“相邻”通常可以指两个部件触碰(例如彼此接触)，但不限于两个部件触碰。例如，第一基部纤维12和第二基部纤维14可以彼此相邻，使得第一基部纤维12和第二基部纤维14彼此触碰，然而，第一基部纤维12和第二基部纤维14彼此相邻也可以指第一基部纤维12和第二基部纤维14通过中间物体接触，所述中间物体诸如但不限于一片织物或任何其他适当的物体。中间物体是指例如触碰第一基部纤维12和第二基部纤维14(例如，与之接触或相邻)的物体。在另一个实施例中，两个物体“相邻”可以指这两个物体彼此交织。
在本文中所述的形成导电编织织片2的方法的一个实施例中，第一基部纱线12和第二基部纱线14相对于第二区段定位，使得第二区段形成弯曲部或环44，该弯曲部或者环44具有相对于基部织物10的高度/蓬度16。应当注意，这是形成环44的一种可选方法，并且可以使用各种原位三维缝合(例如编织)技术来形成环，即一根或多根针用于在横向于基部表面层10的方向上交织部分46、47的纤维。在一个实施例中，导电编织织片8从基部织物表面10朝向用户的身体延伸环44的高度/蓬度16。
无论形成导电编织织片8的方法如何，环44都可以从基部表面10延伸，使得环44与基部织物表面10相邻。在一个实施例中，环44从基部织物表面10沿横向于基部织物表面10的方向延伸。
环44具有由一根或多根纤维构成的顶点45，其远离基部织物表面10(例如与基部织物表面10间隔开)。顶点45可以是但不限于导电纤维组8中的单根纤维(参见例如图4A)，导电纤维组8中的单根纤维的一部分，或导电纤维组8中的多于一根的纤维(参见例如图4A)。
环44具有环44的第一部分46和环44的第二部分47。在一个实施例中，环44的第一部分46从基部表面10的第一导电纤维12朝向顶点45延伸蓬度/高度16的距离，并且环44的第二部分47与第一部分46相对并且从基部表面10的第二基部纤维14朝向顶点45延伸蓬度/高度16的距离。在另一实施例中，环44的第一部分46从导电织物8的第一端48朝向顶点45延伸蓬度/高度16的距离，并且环44的第二部分47与第一部分47相对并且从导电织物8的第二端49朝向顶点45延伸蓬度/高度16的距离。
在一个实施例中，环44的第一部分46在顶点45处连接到环44的第二部分47。在另一个实施例中，环44的第一部分46在基部织物层10处或其附近连接到环44的第二部分47。在另一个实施例中，环44的第一部分46在顶点45和基部织物层10之间连接到环44的第二部分47。在另一个实施例中，环44的第一部分46在顶点45和基部织物表面10处连接到第二部分47。在另一个实施例中，环44的第一部分46和环44的第二部分47彼此分开(例如未连接)并形成从层11的第一侧延伸到第11层的第二侧的沟槽。
在一个实施例中，可以重复交织(例如编织)导电织物8，以与层11内的织物表面10形成一体，以形成具有若干区段(例如环44)的导电编织织片2。例如，具有其自己的导电织物(例如导电纤维组)8的第二区段(例如，环44)可以编织到非导电丝线D，以便编织更大的导电编织织片2，如图6A中所示和下面讨论的那样。
在一个可选示例中，一旦形成单个区段(例如环44)，则第一基部纱线12和第二基部纱线14可以连接，以在层11内形成一体。在其他示例中，第一基部纱线12和第二基部纱线12可以在形成环44之前彼此相邻。
在另一个实施例中，第一基部纱线12和第二基部纱线14可以通过本领域已知的任何适当方式缝合，编织或纺织在一起或以其他方式连接。在另一个实施例中，第一基部纱线12和第二基部纱线14可以通过任何适当的机械手段连接或使用任何适当的机械手段进行紧固，诸如但不限于粘合剂(例如胶水)或钩环型紧固件或通过化学改性。
在另一个实施例中，第一基部纱线12和第二基部纱线14可以沿连接线(未示出)连接。在该实施例中，连接线可以从层11的第一侧42延伸到第二侧43，或者可以从第二侧43延伸到第一侧42。连接线可以是直的或弓形的并且可以具有任何程度的曲率和/或弯曲部数量。此外，连接线(未示出)可以是第一基部纱线12和第二基部纱线14之间的连接区域，其包括多于一根的纤维(例如多根纤维组成的区域)。在该实施例中，作为第一部分的基部织物表面10内的多于一根的纤维或作为第二部分的导电纤维组8可以连接(例如通过前述任何手段)，以使第一基部纱线12和第二基部纱线14与之连接在一起。
由于多个导电织物8被形成一体到层11中，直至导电编织织片2具有用于所需应用的合适长度，因此可以操纵导电编织织片2，以形成多个环44(如下文所述)。例如，层11可包括多根第一基部纤维12和第二基部纤维14，每根第一基部纤维12具有相应的第二基部纤维14，以形成一对基部纤维。通过针对每对基部纤维重复上述形成导电织片的方法，可以形成包括多个相邻且不同的环44的导电织片2，使得相应的部分46、47彼此间隔开。例如，一旦在基部纤维12、14和每个部分46、47的顶点45之间构造出来，则环44的每个部分46、47保持与相邻环的相邻部分46、47不连接。
此外，应该注意的是，第二基部纤维14可以用作到相邻环的第一基部纤维12，并且第一基部纤维12可以用作到相邻环的第二基部纤维14。还应注意，形成具有多个环44的三维导电编织织片的其他方法可包括各种原位三维缝合(例如编织)技术(即，横向于基部层10)。
图3C粗略地描绘了用于型圆形编织机的图3A-图3B的示例性导电编织织片2的编织图案图示。该示例编织图案示出了导电织物(例如导电纤维组)8(如灰色像素所示)联接到第一基部纱线12(例如在导电织物8的第一端48处)并且联接到第二基部纱线14(例如在导电织物8的第二端49处)。注意，非导电丝线4由图3C中的黑色像素表示，而白色像素表示无编织或漏针。
在另一个示例中，导电织物(例如导电纤维组)8包括一根或多根非导电丝线4，如图4A和图4B中所示。图4A是呈环状形式的示例性导电编织织片的单个区段的横截面图。
在该示例中，非导电丝线4可以交织(例如编织)到形成环44的导电丝线6中的一根或多根导电丝线。这些非导电丝线4可用于改变导电织物(例如，导电纤维组8)的特性。例如，连接到部分46、47的一侧(例如基部纤维12、14和顶点45之间)的非导电丝线4可以用作导电丝线6的附加支撑(即，用于抑制高度/蓬度16减少/压缩并和/或者保持部分46、47具有高度/蓬度16)，该导电丝线6形成导电织物(例如导电纤维组)8，从而允许更长的导电织物(例如导电纤维组)8。然后，一旦将第一基部纱线12和第二基部纱线14放在一起(例如聚集起来)，则这种较长的导电织物(例如导电纤维组)8就可以用于形成环44的更高(例如更蓬松)的高度16。应该注意的是，附接到部分46、47的一侧(基部丝线12、14和顶点45之间)的非导电丝线4可以彼此连接(即，一个环44的一根丝线4可以连接到相邻环44上的另一根丝线4)。
非导电丝线4还可用于改变导电编织织片8的其他特性。这些特征包括但不限于导电编织织片8的弹性，拉伸性，硬度和/或密度。
图4B粗略地描绘了类似于图4A的示例性导电编织织片的编织图案图示，该导电编织织片用于型圆形编织机。注意，非导电丝线4由黑色像素表示，而导电丝线4由蓝色/灰色像素表示。
图5描绘了接触织片2的另一个示例，其在导电织物(例如导电纤维组)8中具有一根或多根非导电丝线4(类似于图4A-图4B)。在该示例中，附加的非导电丝线4允许更长的导电织物(例如导电纤维组)8被编织，从而允许更高的高度/蓬度16。
应当理解，取决于将如何使用导电编织织片2，可以重复执行上述形成三维导电编织织片2的方法，以产生具有不同尺寸的导电编织织片2(例如具有不同的高度/蓬度16的多个环44)。在一个示例中，具有多个环44的导电编织织片2在图6A中示出。在图6A中所示的示例中，导电编织织片2具有均匀的高度/蓬度16。还应注意，在图6A中所示的示例中，导电丝线6被编织成使得多个环44中的每一个环中的导电织物(例如导电纤维组)8电连接。在该示例中，导电丝线6也交织(例如编织)到非导电丝线D和A，该非导电丝线分别邻近导电织物8的第一端48和导电织物49的第二端49，使得导电织物(例如导电纤维组)8的每个区段的环44电连接。在图6中所示的示例中，导电丝线6被示出为交织到(例如编织到)与导电织物8的第一端48和导电织物49的第二端49相邻的非导电丝线4，使得导电丝线6与层11内的基部表面10相邻。使导电丝线6与基部表面10相邻定位可以使导电编织织片2的每个区段(例如环44)电气上连续(例如电连接)。
在图6A中所示的示例中，环区域38仅包含导电丝线6并且不包含任何非导电丝线4。该示例构造可以在仅导电丝线4应与身体接触的应用中是有用的。然而，技术人员将理解，非导电丝线4和导电丝线6的构造可以根据应用而变化。
图6B粗略地描绘了用于型圆形编织机的图6A的示例性导电编织织片的编织图案图示。该示例编织图案示出了导电织物(例如导电纤维组)8(如灰色像素所示)连接到第一基部纱线12和第二基部纱线14。注意，非导电丝线4由黑色像素表示。注意，在该示例中，第二基部纱线14可以用作随后的区段的第一基部纱线12。其他实施例可以使用一根或多根非导电丝线4来使区段分离开来。
图6C粗略地示出了整个导电编织织织片的图案，其具有在基部织物10上编织的多个区段。该编织图案图示显示了导电编织织片8的开始和结束边缘以及在导电编织织片8的开始和结束边缘之间的多个区段。
图6D示出了用于两个整个导电编织织片的图案，其具有在基部织物10上编织的多个区段。在该例中，两个导电编织织片8将在基部织物10上并排编织。
在另一个示例中，导电编织织片8可以具有多个区域，该多个区域具有不同的高度/蓬度16。图7A中提供了这种的示例。图7A是具有多个区段(例如环44)的示例性导电编织织片8的横截面图，其中边缘区段(例如环)34具有比中央区段(例如环)36更低的高度/蓬度16。
在该示例中，与图6A不同，导电编织织片8的高度/蓬度16在中央区段36处比在边缘区段34处高。在该示例中，边缘10区段34代表导电编织织片的边缘。在该例中，边缘区段34和中央区段36之间的高度差形成斜边边缘，这减小了导电编织织片8的侧向/横向扩展度。这在使用彼此紧密接近的许多单独的接触织片8的应用中可以是有用的。通过减小单个导电编织织片2的侧向/横向扩展度，导电编织织片8的相邻环44不太可能彼此接触。应该清楚的是，当导电编织织片8用于电路中时，两个相邻的导电编织织片8的接触可能导致无意的电气短路。
此外，类似于图6A中所示的示例，编织图7A中的导电丝线6，使得多个环44中的每一个环中的导电织物(例如导电纤维组)8电连接。在该示例中，导电丝线6也编织到非导电丝线D和A，使得导电织物(例如导电纤维组)8的每个区段的环连接。这允许导电编织织片8的每个区段是电气上连续的。
图7B示出了具有多个区段的示例性导电编织织片8的图案，其中边缘区段34具有比中心区段36更低的高度/蓬度。在该示例中，显然中心区段36的长度比边缘区段34长。一旦形成环，这将导致中心区段36具有比边缘区段34更大的高度/蓬度16。注意，在该示例中，第二基部纱线14可以用作用于随后的区段的第一基部纱线12。其他实施例可以使用一根或多根非导电丝线4来将区段分离开来。
除了前述实施例之外，导电编织织片8还可以交织(例如编织)到服装1的如下区域(例如第一区域30)中，该区域具有与服装1的其他区域(例如第二区域32)不同的织物特性，使得导电编织织片8相对于身体的下面部分的运动可以被改变和/或受到限制(例如被抑制)。限制(例如抑制)相对于穿着者的下面的人体部分的导电织片8的运动可以促使导电编织织片8在穿着者穿着服装1时保持与用户/穿着者的身体的下面部分接触。
例如，图8是示例性导电编织织片2的俯视图，其一体编织到具有与服装1的其余部分不同的织物特性的第一区域30中。在该示例中，导电编织织片2一体编织到服装1的第一区域30，该第一区域具有与其周围的第二区域32不同的织物特性。这些特性可包括但不限于柔韧性，弹性，透气性，密度，绝缘性，支撑性和可压缩性。编织具有不同织物特性的区域的方法是已知的，并且可以包括但不限于：将织物相对于服装的其他部分更密集地编织；塑料或钢丝支架；熨烫，环氧树脂，树脂或粘合织物改性剂；和/或化学处理织物。
在一个示例中，服装1使得层11可以包括包含一个或多个传感器(例如导电织片2)的第一区域30和与第一区域30相邻的第二区域32，相对于由第二区域32中的多根纤维反映的弹性程度，第一区域30具有由该第一区域中的多根纤维反映的较低(例如较小的拉伸度或柔性)的弹性程度；其中第二区域32包含非导电纤维，用于使上述一个或多个传感器与层11中的另一个导电区域(未示出)电绝缘。应当注意，由第二区域中的多根纤维反映的弹性程度可以贯穿第二区域32变化。例如，相对于第二区域32的第二片段35(其与第一区域30远离(例如间隔开))中的弹性程度，第二区域32的与第一区域30相邻的第一片33可具有由该第一片段中的多根纤维反映的较低(例如较小的拉伸度或柔性)的弹性程度。在这方面，第二区域32可具有多个片段，每个片段具有相对于相邻区域中的弹性程度较低(例如较小的拉伸度或柔性)的、由每个片段中的多根纤维反映的弹性程度，以在第二区域的多个片段上产生弹性梯度。
此外，服装1在第一区域30中还可包括多根纤维，其提供的层11的厚度大于第二区域32中的多根纤维的厚度。
此外，服装1在第一区域30中还可以包括多根纤维的编织类型，其与第二区域32中的多根纤维的编织类型不同，使得所述差异是如下因素，该因素提供如下第一区域30，相对于由第二区域32中的多根纤维反映的弹性程度，该第一区域具有由其中的多根纤维反映的较低的弹性程度。还应注意，区域32内的多个片段中的每个片段所包括的编织类型也可以与区域32的相邻片段的编织类型不同，使得所述差异是如下因素，该因素提供：例如，相对于由第二区域32内的相邻片段反映的弹性程度，第二区域33的多个片段中的每个片段具有由该每个片段中的多根纤维反映的较低的弹性程度。服装1是这样的，即：使得第一区域30中的多根纤维可包括多根导电纤维和非导电纤维两者，这意味着传感器包括导电和非导电纤维两者。
此外，服装1使得第一区域30中的多根纤维可以具有比第二区域32中的多根纤维更高的丝线(例如编织)密度(即每英寸的丝线数)，反映出第一区域30中的传感器2的纤维包括在较高的丝线密度中。而且，服装1可以使得第一区域30中的多根纤维本身可以具有比第二区域32中的多根纤维更低的弹性程度。
图9A-图9D是具有示例性导电编织织片2的服装的横截面视图。在这些示例性服装中，导电编织织片2连接到数据总线18，以传送数据。数据总线18可以连接到电气系统中使用的任何类型的设备，包括但不限于数据处理器，电源，激励器，传感器和LED。在一些示例中，数据总线被封围在内层20中。在其他示例实施例中，数据总线18可以位于织物26的内部。在一些其他实施例中，可以暴露数据总线18。在图9A-图9D中提供的示例中，导电编织织片2和数据总线18是带型服装(诸如头带，腕带或腿带)的一部分。在该示例中，一旦带型服装穿过导电编织织片2的高度/蓬度16而被穿着，则导电编织织片2就可以接触身体。在一些其他示例实施例中，导电编织织片2的高度/蓬度16和服装的压缩性能可用于保持与身体的接触。在其他实施例中，导电编织织片2可用于发送和/或接收电信号，和/或用于感测来自身体的数据。发送的信号的示例包括但不限于电肌肉刺激，或经皮电神经刺激信号。从身体感测到的数据可包括但不限于湿度、电导率、心率等。
在上述实施例中，编织可用于将服装1的不同片段形成一体到层11中。编织包括在线或管中形成多个纤维或纱线环(称为针脚)。以这种方式，编织织物中的纤维或纱线遵循曲折路径(例如路线)，从而在纱线的平均路径上方和下方形成环。这些曲折的环可以很容易地在不同的方向上拉伸。可以使用互锁的纤维或纱线环来附接连续多行的环。随着每一行的进行，新产生的纤维或纱线环被拉过层11的前一行的一个或多个纤维或纱线环。
应当注意，纺织也可以用于将服装1的不同片段形成一体到层11中。纺织是一种形成服装10的方法，在该方法中，两组不同的纱线或纤维以指定的角度(例如直角)交织，以形成服装1的层11。
图10示出了导电纤维3505的网络的示例性编织构造，例如，其位于电子部件(例如传感器2)的一个区段中。在该实施例中，电信号(例如电流)通过第一连接器3503从电源(未示出)传输到导电纤维3502，如由控制器3508控制。电信号沿着导电纤维3502沿电通路传输，在结点3510处经过非导电纤维3501。电信号在结点3510处不传输到非导电纤维3501中，因为非导电纤维3501不能导电。结点3510可以指相邻导电纤维和非导电纤维彼此接触(例如触碰)的任何点。在图10中所示的实施例中，非导电纤维3501和导电纤维3502显示为通过编织在一起而交织。编织仅是交织相邻导电和非导电纤维的一个示例性实施例。
应注意，形成非导电网络3506的非导电纤维也可以交织(例如通过编织等)。非导电网络3506可包括非导电纤维(例如3501)和导电纤维(例如3514)，其中导电纤维3514电连接到传输电信号的导电纤维(例如3502)。
在图10中所示的实施例中，电信号继续沿着导电纤维3502从结点3510传输，直至它到达连接点3511。这里，电信号从导电纤维3502侧向(例如横向)传播到导电纤维3509，因为导电纤维3509可以导电。连接点3511可以指相邻导电纤维(例如3502和3509)彼此接触(例如触碰)的任何点。在图10中所示的实施例中，导电纤维3502和导电纤维3509显示为通过编织在一起而交织。再次，编织仅是交织相邻导电纤维的一个示例性实施例。
电信号继续沿着电通路从连接点3511传输到连接器3504。网络3505的至少一根纤维附接到连接器3504，以将电信号从电子部件(例如传感器2)传输到连接器3504。连接器3504连接到电源(未示出)，以完成电路。
图11示出了导电纤维网络3555的示例性纺织构造。在该实施例中，电信号(例如电流)通过第一连接器3553从电源(未示出)传输到导电纤维3552，如由控制器3558控制。电信号沿着导电纤维3552顺着电气元件(例如传感器2)传输，在结点3560处经过非导电纤维3551。电信号不会在结点3560处传播到非导电纤维3551中，这是因为非导电纤维3551不能导电。结点3560可以指相邻导电纤维和非导电纤维彼此接触(例如触碰)的任何点。在图11中所示的实施例中，非导电纤维3551和导电纤维3502显示为通过纺织在一起而交织。纺织仅是交织相邻导电和非导电纤维的一个示例性实施例。
应注意，形成非导电网络3556的非导电纤维也是交织的(例如通过纺织等)。非导电网络3556可以包括非导电纤维(例如3551和3564)，并且还可以包括不与传输电信号的导电纤维电连接的导电纤维。
电信号继续沿着导电纤维3502从结点3560传输，直至它到达连接点3561。这里，电信号从导电纤维3552侧向(例如横向)传播到导电纤维3559中，因为导电纤维3559可以传导电力。连接点3561可以指相邻导电纤维(例如3552和3559)彼此接触(例如触碰)的任何点。在图10中所示的实施例中，导电纤维3552和导电纤维3559显示为通过纺织在一起而交织。再次，纺织仅是交织相邻导电纤维的一个示例性实施例。
电信号继续沿着电通路从连接点3561通过多个连接点3561传输到连接器3554。网络3555的至少一根导电纤维附接到连接器3554，以从电子部件18(例如网络3555)传输电信号到连接器3554。连接器3554可以连接到电源(未示出)，以完成电路。
在前面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多细节，以便提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以不需要这些具体细节。
上述实施例仅旨在作为示例。在不脱离仅由本文所附的权利要求书限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对特定实施例进行改变，修改和变化。

Claims (19)

1.一种形成三维导电织片的方法，所述三维导电织片形成基部层，所述基部层联接到横向于所述基部层延伸的一个或多个环片段，所述方法包括：
通过交织包括非导电纤维的多根纤维来形成基部织物表面；
形成包括导电纤维的第一区段，所述第一区段作为所述三维导电织片的第一部分，所述第一区段通过将多根所述导电纤维横向于所述基部织物表面交织而形成，所述第一部分在一端与所述基部织物表面的第一基部纤维交织在一起，并且沿一方向在所述第一区段的另一端交织到与所述基部表面层相隔一定距离的顶点；以及
通过交织包括所述导电纤维的多根纤维来形成第二区段，包括所述导电纤维的多根纤维在从所述顶点到所述基部表面层的第二基部纤维的方向上延伸，所述第二区段作为所述三维导电织片的第二部分；
其中所述第二部分经由所述第一基部纤维和所述第二基部纤维相对于所述第一部分定位，使得所述第一部分和所述第二部分形成从所述基部织物表面延伸的环，所述环具有与所述基部织物表面间隔开的所述顶点，并且所述第一部分、所述第二部分和所述基部织物表面彼此形成一体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第二部分包括将所述第二基部纤维连接到所述第一基部纤维。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶点具有一根或多根纤维。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分和所述第二部分中的至少一个部分包括一根或多根非导电纤维，以便于维持所述环的所述延伸。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一基部纤维联接到第一非导电纤维，并且所述第二基部纤维联接到第二非导电纤维，所述第一非导电纤维和所述第二非导电纤维中的每一个非导电纤维都与所述层形成一体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一非导电纤维和所述第二非导电纤维中的至少一个非导电纤维联接到相邻的导电纤维，所述相邻的导电纤维从与所述基部织物表面相邻并且与所述环的所述第一部分和第二部分中的至少一个部分相邻的所述层延伸，以将所述环电连接到相邻的环。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一基部纤维位于所述环的所述第一部分中，并且所述第二基部纤维位于所述环的所述第二部分中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一基部纤维和所述第二基部纤维位于所述层的所述第一部分中，使得所述第一基部纤维和所述第二基部纤维彼此相邻。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述层包括从所述基部织物表面延伸并具有与所述第一部分间隔开的第二顶点的第二环，所述第二环位于所述第一环与所述第二基部纤维之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一部分和所述第二部分中的至少一个部分包括非导电纤维，以在所述环与所述第二环之间提供电绝缘。
11.一种服装，包括根据权利要求1所述的导电织片。
12.根据权利要求11所述的服装，还包括：
附接到所述层的一个或多个电连接器，所述一个或多个电连接器用于当控制器连接到所述三维导电织片时便于在所述控制器与所述三维导电织片之间接收和传输电信号；和
导电通路，所述导电通路由一根或多根导电纤维组成，所述导电纤维在所述层中交织，作为所述多根纤维的一部分，所述导电通路被电连接到所述一个或多个电连接器并且被电连接到所述三维导电织片。
13.根据权利要求12所述的服装，其中所述服装包括位于所述层中的、包含所述导电织片的第一区域和位于所述层中的、与所述第一区域相邻的第二区域，相对于由所述第二区域中的所述多根纤维反映的弹性程度，所述第一区域具有由所述第一区域中的所述多根纤维反映的较低的弹性程度。
14.根据权利要求13所述的服装，其中所述第二区域包含非导电纤维，用于使所述三维导电织片与所述层中的第二三维导电织片电绝缘。
15.根据权利要求13所述的服装，其中所述第一区域中的所述多根纤维的编织类型与所述第二区域中的所述多根纤维的编织类型具有差异，使得所述差异是这样的因数，所述因数提供：相对于由所述第二区域中的所述多根纤维反映的弹性程度，所述第一区域具有由所述第一区域中的所述多根纤维反映的较低的弹性程度。
16.根据权利要求13所述的服装，其中所述第一区域中的所述多根纤维不仅包括连接到所述导电通路的导电纤维，而且还包括非导电纤维。
17.根据权利要求13所述的服装，其中所述第一区域中的所述多根纤维具有比所述第二区域中的所述多根纤维更高的编织密度(每英寸的丝线数)。
18.根据权利要求13所述的服装，其中所述第一区域中的所述多根纤维本身具有比所述第二区域中的所述多根纤维低的弹性程度。
19.根据权利要求11所述的服装，其中所述环在横向方向上从所述基部织物表面延伸，以接触穿着者的下面的身体部分，从而在被所述穿着者穿着时抑制所述服装在所述下面的身体部分附近的移动。
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