CN112203585A - 套形式的纺织品计算平台 - Google Patents

Abstract

一种基于纺织品的计算平台，该平台用于被穿戴者穿戴在穿戴者的身体的关节的两侧，该平台包括：成形为套的纺织品本体，该纺织品本体包括：第一区域、第二区域和中间区域，所述第一区域用于定位成与关节相邻，所述第二区域与所述第一区域相反而定位在所述关节的另一侧，所述中间区域用于定位在所述关节上；织物传感器，该织物传感器结合在构成纺织品本体的纺织品层中；织物致动器，该织物致动器结合到构成纺织品本体的纺织品层中；电连接器，该电连接器安装在纺织品本体上，用于连接至控制器计算装置；电子电路，该电子电路将电连接器耦接至织物传感器和织物致动器；电路导电线，该电路导电线结合到纺织品层中。

Description

套形式的纺织品计算平台

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月22日提交的美国临时专利申请序列号62/674,694的权益；其全部内容通过引用整体并入本文。

背景技术

技术领域

在某些活动期间，对于服装穿戴者的主要需求是变得能够感知身体在做什么：哪些肌肉被弯曲？关节是否正确弯曲/成角度？在物理治疗或其他康复活动期间，服装穿戴者确定有关身体的选定部位的生物特征和取向信息的能力变得更加明显。因此，在医学和康复或物理疗法领域中的需求是对特定身体部位的运动进行跟踪，特别是对康复疗法的运动范围，以及对由于疾病或其他医疗状况引起的身体部位肿胀/肿大进行跟踪。而且，需要对身体运动进行历史跟踪以促进这些领域中的治疗，然而目前的运动感应衣物顶多是笨重的。例如，由于传感器的可重复定位困难，因此可能难以使特定传感器(例如，拉伸传感器)邻近于特定的身体部位安置，以及在跟踪/监测身体运动期间将传感器保持就位。

发明内容

提供的第一方面为一种基于纺织品的计算平台，其用于被穿戴者穿戴在穿戴者的身体的关节的两侧，该平台包括：成形为套的纺织品本体，其包括第一区域、第二区域和中间区域，所述第一区域用于定位成与所述关节相邻，所述第二区域与所述第一区域相反而定位在所述关节的另一侧，所述中间区域用于定位在所述关节上；织物传感器，该织物传感器并入构成纺织品本体的纺织品层中，该织物传感器具有一个或更多个导电传感器线，该一个或更多个导电传感器线通过用构成纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到纺织品层中；织物致动器，该织物致动器结合到构成纺织品本体的纺织品层中，该织物致动器具有一个或更多个导电致动器线，该一个或更多个导电致动器线通过用构成纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到纺织品层中；电连接器，该电连接器安装在所述纺织品本体上以连接至控制器计算装置；电子电路，该电子电路通过连接至一个或更多个导电致动器线和一个或更多个导电传感器线的电路导电线，将电连接器耦接至织物传感器和织物致动器，该电路导电线通过用构成纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到纺织品层中；其中，控制器计算装置在连接至电连接器时，经由电子电路相对于织物传感器和织物致动器中的至少一者双向通信电信号。

基于纺织品的计算平台可以是适用于关节(诸如但不限于膝关节、肘关节和踝关节)的一个或更多个形状因子。

提供的第二方面为眼带形状的基于纺织品的计算平台。

提供的第三方面为头带形状的基于纺织品的计算平台。

提供的第四方面为结合到服装中的基于纺织品的计算平台，其用于穿戴在穿戴者的躯干或上腹部上。

提供的第五方面为用于穿戴者头部的遮盖物的形状的基于纺织品的计算平台。

附图说明

在结合随附附图时，仅通过示例的方式，通过参照非限制性实施方式的以下详细描述，可以更充分地理解非限制性实施方式，在附图中：

图1提供了在穿戴者的身体上用于对基于纺织品的计算平台进行定位的位置的示例，其包括与选定的身体关节重叠的位置；

图2是呈套形状因子的图1的基于纺织品的计算平台的实施方式；

图3是为立体后视图的图2的基于纺织品的计算平台的另一实施方式；

图4示出了图3的基于纺织品的计算平台的前视图；

图5示出了图3的基于纺织品的计算平台的侧视图；

图6示出了图3的基于纺织品的计算平台的另一相反的侧视图；

图7示出了图3的基于纺织品的计算平台的立体前视图；

图8示出了图3的基于纺织品的计算平台的示例传感器/致动器应用；

图9示出了图3的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图10示出了图3的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图11示出了图3的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图12示出了图11的基于纺织品的计算平台的相反的侧视图；

图13示出了图2的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图14示出了图2的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图15示出了图2的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图16示出了图2的基于纺织品的计算平台的另一示例传感器/致动器应用；

图17示出了图1的基于纺织品的计算平台的另一示例；

图18示出了图1的基于纺织品的计算平台的另一示例；

图19示出了针织时的示例纺织品形成结构，其包括图1的基于纺织品的计算平台的一个或更多个传感器/致动器；以及

图20示出了编织时的另一示例纺织品形成结构，其包括图1的基于纺织品计算平台的一个或更多个传感器/致动器。

具体实施方式

参照图1，示出了穿戴者的身体8，其用于穿戴一个或更多个基于纺织品的计算平台10，该计算平台绕身体8的一个或更多个关节9(例如，膝、踝、肘、腕、臀、肩、颈等)定位。为了简单起见，基于纺织品的计算平台10还可以被称为纺织品计算平台10。例如，纺织品计算平台10还可以被称为腕套10、膝套10、肩套10、踝套10、臀套10、颈套10等。还应认识到，可以将纺织品计算平台10结合为较大的服装11的部分(例如，如在仅出于演示目的的虚影图中所示的一条内裤11)。要认识到的是，服装11还可以根据需要是衬衫、裤子、连体衣。这样，服装11的织物/纺织品本体13可以用于将纺织品计算平台10定位于身体8的如下区域：在所述区域中，纺织品计算平台10的基于套的形状因子将对于穿戴者来说是尴尬(棘手，不适，awkward)的。

参照图1和图2，纺织品计算平台10在穿戴者的身体8上的定位优选在关节9的一侧或两侧上进行或者向关节9的一侧或两侧进行。在关节9的连续运动(例如，弯曲)期间，纺织品计算平台10绕关节9的保持定位可以由服装11的一个或更多个带12和/或本体13提供(当使用时)。本体13和带12可以被统称为位置保持器12，该位置保持器结合一个或更多个压缩纺织品部分12a，以帮助维持位置保持器12与身体8的表面接触。例如，压缩纺织品部分12a可以是针织罗纹、包含弹性纤维的织物、弹性带等。

再次参照图2，纺织品计算平台10包括可以具有多个区域14、16的纺织品/织物本体19(例如，根据需要是编织和/或针织、缝合和/或无缝的)。由于认识到区域14意味着被定位并保持(即，通过位置保持器12)在关节9上，所以可以将(一个或更多个)区域16定位至区域14的一侧或任一侧。纺织品计算平台10还可以具有控制器14，该控制器用于将信号发送/接收至绕本体19分布的一个或更多个传感器/致动器18。传感器/致动器18的形状可以是细长的(例如，像沿优选方向延伸的条状件一样)，或者可以在多个方向上延伸为贴片(例如，从一个侧部至另一侧部以及从一个端部至另一端部延伸)。信号经由将控制器14连接至传感器/致动器18中的每个传感器/致动器的一个或更多个电子电路17而在传感器/致动器18与控制器14之间传输。还要认识到的是，根据需要，电子电路17还可以位于各个传感器/致动器18之间。如下文进一步所述，传感器/致动器18可以是基于纺织品的(即经由针织/编织结合为本体19的织物层的部分)，形成为导电和选择性地非导电性质的多个线)。此外，电子电路17(例如，导电线)还可以结合(例如，针织/编织)到本体19的织物层中。下文将进一步描述的控制器14可以包括用于经由网络25而与计算装置23(例如，智能电话、平板电脑、膝上型计算机、台式机等)通信的网络接口(例如，无线或有线)。

再次参照图2，根据需要，传感器/致动器18可以完全定位在相应的区域14、16内，或者可以跨过两个或更多个相邻的区域14、16。传感器/致动器18的类型和区域14、16的定位的具体示例在下文进一步给出。参照图3，纺织品计算平台10的一个实施方式设置为：套10，该套在任一端部30、32处具有一对位置保持器12(例如带)；本体19，该本体具有与位置保持器12相邻的一对相应的区域16，其中，中间区域14定位在该对区域16之间。要认识到的是，区域14的形状设定成使得能够定位在关节9上(参照图1)，而区域16的形状设定成能够定位至关节9的任一侧。例如，在肘套或膝套10的情况下，区域16中的一个区域(邻近端部30)的本体19织物的直径可以大于另一区域16(邻近端部32)的直径，以便说明膝/肘关节9的任一侧的肢体厚度差异。类似地，与直径较大的区域16(邻近端部30)相邻的保持器部分12(例如带12)的直径还将比与直径相对较小的区域16相邻的其他位置保持器12(邻近端部32)的直径大。参照图4和图5，套10的本体还具有在端部30、32之间延伸的一对侧部34、36，以及也在端部30、32之间延伸的第二对侧部38、40，使得侧部34、36、38、40包括用于绕关节9围绕穿戴者的身体8的套。要认识到的是，侧部38定位在相反的侧部32、34之间，并且侧部40也定位在相反的侧部32、34之间，使得侧部38、40彼此相反。

再次参照图3、图4，套10可以具有一个或更多个位置指示物42(例如，本体19织物的部分)，用于指示本体19相对于关节9的正确定位。例如，要认识到的是，不同类型的传感器/致动器18可以具有在本体19上/在本体中的特定位置，因此，侧部34、36、38、40中的每一者意味着绕关节9定向为一侧部、相反侧部、前部和后部。例如，与本体19的织物的其余部分相比，位置指示物42可以具有不同/独特的织物颜色、纹理或几何形状，以便使穿戴者以最佳的方式将套10相对于关节9进行定位。例如，如图4中所示，指示物42可以是指示关节9的顶点位置以及关节9的前部对后部的一个或更多个圆形。在本实施方式中，较大的圆形指示物42(图4中所示)旨在定位在关节9的前部(例如，在穿戴者的腿8的前部的膝盖上)，而较小的圆形指示物42(图3中所示)旨在定位在关节9的后部(例如，在穿戴者的腿8的后部的膝盖后面)。

参照图3、图4、图5、图6、图7，针对纺织品计算平台10所示的实施方式具有多个传感器/致动器18。例如，定位在相反侧部38、40上的是电肌肉刺激器(即致动器)18a，其用于将电刺激信号(例如电击)施加至与电肌肉刺激器18a相邻的穿戴者的皮肤和下面的肌肉(例如，用于促进缓解疼痛)。要认识到的是，电肌肉刺激器18a定位在中间区域14中，使得电肌肉刺激器18a中的一个或两个电肌肉刺激器可以存在于本体19的区域14中。定位在侧部40中的电肌肉刺激器18a(例如，用于定位在关节9的后部上)可以用于接收来自控制器14的电刺激信号，以大约中央地施加至关节9的后部。定位在本体19的侧部38中的电肌肉刺激器18a(例如，用于定位在关节9的前部上)可以用于接收来自控制器14的电刺激信号，以施加至关节9的前部的一个侧部，这意味着电肌肉刺激器18a的定位在区域14中关于关节是不对称的。换句话说，侧部38中的电肌肉刺激器18a定位成更靠近端部30的位置保持器12，且因此相对更远离端部32的位置保持器12。套10的一个示例应用为相对于膝关节9，使得侧部38中的电肌肉刺激器18a用于定位在膝关节9上(即，在膝与臀之间，使得邻近于端部30的带12的直径大于邻近于端部32的带12的直径)。还要认识到的是，电肌肉刺激器18a可以定位在传感器平台10的其他区域中(例如，结合在服装11中的套或传感器平台10的或其他部分(例如内衣，诸如男式短裤、文胸等)，(一个或更多个)其他区域与被服装11覆盖的任何关节9间隔开。

要认识到的是，电神经刺激器18a可以定位在中间区域14中，使得电神经刺激器18a中的一个或两个电神经刺激器可以存在于本体19的区域14中。定位在侧部40中的电神经刺激器18a(例如，用于定位在关节9的后部上)可以用于接收来自控制器14的电刺激信号，以大约中央地施加至关节9的后部。定位在本体19的侧部38中的电神经刺激器18a(例如，用于定位在关节9的前部上)可以用于接收来自控制器14的电刺激信号，以施加至关节9的前部的一个侧部，这意味着电神经刺激器18a的定位在区域14中关于关节是不对称的。换句话说，侧部38中的电神经刺激器18a定位成更靠近端部30的位置保持器12，且因此相对更远离端部32的位置保持器12。套10的一个示例应用为相对于膝关节9，使得侧部38中的电神经刺激器18a用于定位在膝关节9上(即，在膝与臀之间，使得邻近于端部30的带12的直径大于邻近于端部32的带12的直径)。还要认识到的是，电神经刺激器18a可以定位在传感器平台10的其他区域中(例如，结合在服装11中的套或传感器平台10的其他部分(例如内衣，诸如男式短裤、文胸等)，(一个或更多个)其他区域与被服装11覆盖的任何关节9间隔开。

再次参照图3、图4、图5、图6、图7，侧部38、40中的温度传感器18b用于(例如连续地)向控制器14提供温度测量信号。这样，温度传感器18b提供侧部38中的中间区域14和侧部40中的一个或更多个区域16的温度读数，使得侧部38与侧部40相反。根据侧部40相对于传感器18放置的构造，致动器18a定位在温度传感器18b之间。还要认识到的是，定位在本体19的侧部38中的温度传感器18b(例如，用于定位在关节9的前部上)可以用于测量/收集控制器14的温度信号，以施加至关节9的前部的两个侧部/所有侧部，这意味着温度传感器18b的定位在区域14中关于关节9稍微对称。换句话说，侧部38中的温度传感器18b既朝向端部30的位置保持器12定位，又朝向端部32的位置保持器12定位。优选地，温度传感器18b定位成与带12中的每个带相邻。

再次参照图3、图4、图5、图6、图7，热致动器18c定位在侧部38中，并且跨越区域14和更靠近端部30的邻近区域16。热致动器18c用于(例如周期性地或连续地)将电信号(例如作为热量)施加至与热致动器18c相邻/在热致动器下面的穿戴者的皮肤和下面的肌肉。此外，热致动器18c可以具有细长的形状以及绕关节9的非对称的形状，这意味着热致动器18b的大部分相比于靠近端部32更靠近端部30。要认识到的是，热致动器18c可以仅定位在相反侧部38、40中的一个侧部中，例如侧部38，以便促进在本体19的一个侧部38上进行主动加热(经由热致动器18c)，同时促进在本体19的相反侧部40上进行被动冷却(在经由热致动器18c进行主动加热应用的同时)。

再次参照图3、图4、图5、图6、图7，拉伸传感器18d定位在侧部36中，并且跨越区域14和更靠近端部30、32的相邻区域16。此外，定位在侧部38中的拉伸传感器18d可以仅定位在区域16中而不定位在区域14中。例如，根据需要，拉伸传感器18d可以位于侧部36的内心，而不位于相反的侧部34(例如，以帮助穿戴者将套10定位在一个肢体/腿/臂/腕上(相对于另一者)。拉伸传感器18d用于向控制器1提供一个或更多个电信号，以指示关节9的弯曲角度(例如，关节9在穿戴者穿戴套10时的任意时刻是如何弯曲或笔直的)。此外，拉伸传感器18d可以是细长的形状以及关于关节9对称或不对称的形状。例如，拉伸传感器18d可以用于向控制器14提供指示对关节9弯曲和伸展的连续监测的信号。例如，拉伸传感器18d可以用于向控制器14提供指示连续监测身体8肿胀或拉伸的信号。

如下文进一步讨论的，控制器14还可以包含传感器18(例如，基于非纺织品的传感器)，诸如但不限于用于检测穿戴者的运动(诸如但不限于，例如与翻滚、俯仰和偏航运动相关联的行走、站立、躺卧、和坐)的加速度计18。

总体上，传感器18可以包括其他类型，诸如但不限于：生物阻抗传感器18，其定位成测量身体8中的流体积聚作为对潜在的感染的指示；呼吸传感器18，其用于测量身体8的出汗量；BIA/GRS(皮肤电反应传感器)，其用于测量皮肤电导率；ECG传感器18，其用于测量心电图仪读数；EMG传感器18，其用于测量骨骼肌产生的电活动；压力传感器/致动器18，其用于相对于身体8测量或除此之外施加压力；化学传感器/致动器18，其用于相对于身体8测量或除此之外施加化学品/药物；EEG传感器18，其作为电生理监测方法来记录大脑的电活动；以及形状转换/适配致动器18，其用于经由包含转换/适配致动器18的本体19的织物的形状/形式方面的改变将触觉感知施加至身体8。这样，要认识到的是，传感器/致动器18可以包括被动功能和主动功能两者。

鉴于上述情况，如下文进一步讨论的，传感器/致动器18可以提供由纺织品计算平台施加/测量的多个特征，例如，诸如但不限于：加热；冷却；压缩/支撑(例如被动/连续、主动/动态)；监测肿胀；监测皮肤温度；和/或监测根据需要提供触觉反馈的运动的(一个或更多个)范围。例如，图8示出了用于经由热致动器18c和温度传感器18b的适当定位来提供主动和被动加热/冷却的纺织品计算平台10的示例。图9示出了传感器/致动器18的示例应用，其用于经由本体19(即，经由在本体19的织物层中的纺织物形状转换或除此之外施加压力的致动器18)向身体8提供压缩力，而同时经由本体19(即，经由本体19的织物层中的纺织物应变传感器18)测量身体8的膨胀程度。图10示出了通过经由本体19的系列传感器/致动器18向身体8提供的触觉反馈的示例，例如通过经由本体19(即，经由本体19的织物层中的纺织物形状转换或除此之外施加压力的致动器18)向身体8施加压缩力，而同时经由本体19(即，经由本体19的织物层中的纺织物应变传感器18)测量身体8/关节9的角度定位。

参照图11，示出了套10(例如护膝)的实施方式，其具有本体19的一个或更多个部分，该一个或更多个部分被构造成向身体8施加压缩力(参见图1)。例如，位于任一侧部38、40上的两个部分50(参见图3至图7)可以设置为被动压缩(例如，经由以诸如为罗纹之类的特定图案针织/编织的被动纤维，以引起针对部分50下方的身体的那些区域的优先压缩/压力)。替代地或附加地，部分50可以使用针织/编织在本体19的织物层中的一个或更多个压力(例如形状转换织物)致动器18来提供主动压缩(即，经由通过控制器14提供的电致动信号来控制)。

图12示出了套10作为护肘的又一实施方式。同样，套10(例如护肘)可以具有本体19的一个或更多个部分50，该一个或更多个部分被构造成将向身体8施加压缩力(参见图1)。例如，位于任一侧部38、40上的两个部分50(参见图3至图7)可以设置为被动压缩(例如，经由以诸如罗纹之类的特定图案针织/编织的被动纤维，以引起针对部分50下方的身体的那些区域的优先压缩/压力)。替代地或附加地，部分50可以使用针织/编织在本体19的织物层中的一个或更多个压力(例如形状转换织物)致动器18来提供主动压缩(即，经由通过控制器14提供的电致动信号来控制)。

参照图13，示出了被构造为袜套10的纺织品计算平台10的又一实施方式，该袜套10在一个端部30处仅具有一个带12(例如用于保持)。如上所提供的，本体19在中间区域14的任一侧部上具有一对区域16(用于定位在关节9-例如踝关节处)。本体19的区域50可以具有渐变的压缩区域50(例如，如上所述被动施加的)，而不是(或除此之外的)带12的任何保持特性。参照图14，示出了传感器18、18a、18d在本体19的织物层中的各种特定定位，特别是相对于所示的区域14、16和侧部38、40的各种特定定位。图15示出了致动器18a在带32中、在侧部32、34中的一个或更多个侧部上的定位。参照图16，示出了电连接器52，该电连接器安装在本体19上并耦接至电气电路17(参见图2)。这样，控制器14可以安装在基板54(例如，带子)上，并且可以具有用于电连接至电连接器52的配合电连接器56。以该方式，在穿戴者穿戴套10时控制器14可以用于发送和接收来自传感器/致动器18的电信号(例如参见图14)，同时还可以在穿戴者不使用套10时通用地将套移除以进行清洗。如所指出的，根据需要，本体19可以具有定位在区域14、16中的任一区域或所有区域上的加热元件18c。

参照图17，示出了服装11(例如，套10)的另一实施方式，其用于定位在穿戴者的头部和眼睛上，例如眼罩11。要认识到的是，该实施方式不具有用于相对于关节9定位的应用(参见图1)，然而在本体19的织物层中确实具有一个或更多个传感器/致动器18，以及具有电耦接至控制器14的传感器/致动器18。传感器18可以定位在本体19的各个区域中(相同或不同于所示的)，以便捕获EEG和/或EOG信号，这意味着根据通过控制器14和/或计算装置23的解释来确定穿戴者的睡眠阶段。其他应用可以包括用于大脑机器接口(BMI或BCI)。眼罩11中的致动器18可以是眼眶上的照明阵列，该照明阵列可以用于引起使梦清醒。可替代地，致动器18可以是为了舒适的加热致动器或者为了镇静效果的基于骨传导的音频信号传输。

参照图18，示出了服装11(例如，套10)的另一实施方式，其用于定位在穿戴者的头部上，例如头套11。要认识到的是，该实施方式不具有用于相对于关节9定位的应用(参见图1)，然而在本体19的织物层中确实具有一个或更多个传感器/致动器18，以及具有电耦接至控制器14的传感器/致动器18。传感器18可以定位在本体19的各个区域中(相同或不同于所示的)，以进行温度读数(例如，在头部的顶部部分60处)。此外，化学传感器18可以定位在嘴/鼻区域62中，以根据通过控制器14和/或计算装置23的解释来检测穿戴者的呼吸中的某些药剂。同样，控制器14中的IMU和/或定位在本体19中的拉伸传感器18可以用于检测运动，以最终检测震荡。还要认识到的是，加热致动器18可以包括在本体19中。

如上讨论的，示出了示例基于纺织品的计算平台10，例如织物套10，作为独立于服装11或以其他方式结合到服装11中的基于纺织品的计算平台10的非限制性示例，该计算平台优选地为弹性针织类型，用于围绕穿戴者的身体8部分穿装，以便收集和接收基于传感器/致动器18的类型/数量的不同模式/类型的生物统计数据，所述传感器/致动器定位在构成本体19的织物上或以其他方式针织/编织(例如，刺绣、交织)到构成本体19的织物中。还要认识到的是，传感器/致动器18可以在基于纺织品的计算平台10的一个或更多个位置中集成到基于纺织品的计算平台10的织物(例如，纺织品)中，因此提供了基于纺织品的计算平台10的(一个或更多个)分布式或局部的传感器平台。例如，基于纺织品的计算平台10可以是用于穿配在穿戴者的肢体或其他肢部(extremity)(例如，头、颈、脚、踝)上的套，可以是用于穿配在穿戴者的躯干上的一件形式合适的衣物，对于实施如本文所声明的(一个或更多个)发明的本领域技术人员而言，穿戴者的上腹部(包括臀部)和穿戴者的其他身体8部分将是显而易见的。还描述了收集的生物特征数据(即，代表由穿戴者的身体8产生的生物信号)。如下文进一步描述的，可以使用传感器/致动器18从穿戴者收集数据(例如，ECG读数、温度读数等)，并且还可以将该数据应用于穿戴者(产生热量、产生振动、产生压力等以应用于穿戴者的皮肤/身体)。还要认识到的是，穿戴者可以使用其装置应用23的功能(例如，(一个或更多个)用户界面选择)来生成信号或以其他方式解释数据。

示例传感器18

要认识到的是，传感器/致动器18中的所选定的传感器/致动器可以是单向的(即，用于收集代表来自穿戴者的数据的生物特征信号)或双向的(用于将代表信号应用于穿戴者)。如所讨论的，具有常驻传感器/致动器18的基于纺织品的计算平台10的功能可以覆盖穿戴者的身体8部分，诸如但不限于：腰部或腹部；肢体，诸如腿或手臂；躯干/身躯；臀部；脚或踝；腕或手；和/或头部。基于纺织品的计算平台10可以提供为独立物品或者可以组合/组合到一件衣物中，诸如为但不限于：内衣(诸如但不限于：包括运动短裤、内裤、汗衫、和文胸的内衣的任何类型内衣物)；袜子、肢带(例如膝带)；衬衫(例如汗衫)；等等。基于纺织品的计算平台10的传感器/致动器18可以形成为构成本体19的纤维交织的一体部件。本体19的织物可以包括交织的弹性织物(例如，可拉伸的天然材料和/或合成材料和/或可拉伸材料和不可拉伸材料的组合，要认识到的是，包括传感器/致动器18的织物中的至少一些织物是导电的，即金属的)。

变形合金纱线(即纤维)传感器18可以以基于形状记忆细合金的纱线的开发为基础，以便通过单独应用于和/或整体上应用于编织/针织传感器18(例如，该传感器的贴片或服装部分11)的退火过程来控制和决定传感器18的变形特性。已探索的退火过程提供了针对延展性的改善、硬度的降低并且使合金纱线更可塑以用于针织/编织。还可以将退火的合金纤维与常规的纱线(诸如尼龙或聚酯)一起进行加捻(twisting)或结团(breading)，以便产生复丝纱线，该复丝纱线可以使其更易于在针织结构中用作传感器18。合金纱线(即纤维)传感器18还可以经受热退火和应变退火的组合作用，以便提供相应的传感器18在形状形成/保持/变换特性方面的功能。这样，结合合金纤维的传感器18的一个示例用途是用于经由关于控制器14的信号从穿戴者提供或向穿戴者提供穿戴者的感觉触感/触觉的输入和/或输出。并行地，对变形退火合金纤维的控制可以通过激光蚀刻来进行，以根据需要沿着单个纤维股(或股的组合)产生一系列变形轮廓。而且，变形合金纤维的编结可以产生传感器18结构，该传感器18结构表现出更强的(即，预定的)收缩/膨胀，其可以导致服装11上的更大的(即，限定的)变形。

用于传感器18的热纱线纤维可以是电阻纱线，该电阻纱线具有经由施加通过纱线的电流(或电流的产生)来产生/传导热的能力，即作为通过装置14、23的相对应的应用来实现的穿戴者/用户的感觉输出/输入。可以对用于传感器18的纱线的电阻曲线进行调节，使得其可以可选地提供各种温度曲线。可以对开发的电阻纱线进行洗涤测试并对日常/常规使用进行认证，使得存在电阻特性(即电阻特性稳定性)的最小变化，否则其可能会影响传感器18的电阻纱线的加热曲线和功率要求。

用于传感器18的压电纱线可以用于在单丝/纤维中容纳多个感觉特性(例如，变形、热等)。例如，传感器18中的熔融纱线的利用可以用作全部被挤出为单丝的压电纱线的活性部段(例如，对于热和/或电的传导)之间的绝缘。例如，可以设想，这些纱线将给予经由关于控制器14的信号产生从穿戴者通过织物上的新的介质的运动或者通过织物上的新的介质到穿戴者的运动的能力。

用于传感器18的电磁纱线可以用于通过磁场产生触觉反馈，例如作为感觉输入或输出。例如，通过传感器18的类似线卷的针织结构并且利用铁磁纱线/纤维，传感器/致动器18将具有经由信号产生来自穿戴者的振动运动或者产生到穿戴者的振动运动的能力。

传感器18的电刺激纤维可以经由纺织品向皮肤提供/从皮肤接收无缝的和抑制疼痛的电脉冲作为新的感觉方式。可以经由且操作成经由通过控制器14和相关联的数据处理系统管理的低(即适当的)电流信号将电仿真熟练的纱线/纤维结合在服装11中的期望位置上。例如，电脉冲可以传输至皮肤，这可以经由信号从穿戴者引起触觉感知或者向穿戴者引起触觉感知。

如所讨论的，可以使用控制器14在信号的产生/发送和接收/处理中利用提及的传感器/致动器18形式中的任一形式的组合。这样，可以在传感器18中使用变形合金、热纱线、压电纱线、电磁纱线、电刺激纱线中的任何一者。

传感器18可以包括电活性聚合物或EAP，它们是在通过电场刺激时表现出尺寸或形状变化的聚合物。如果通过机械变形刺激，EAPS还可能会表现出电场变化。这种类型的材料的最常见的应用是在致动器和传感器中。EAP的典型特征是它们在维持力时会承受变形。例如，可以将包含各种添加剂的用于最佳导电性、柔韧性和易于制造的EPDM橡胶用作传感器18的材料，以测量在穿戴者的人体皮肤上测得的电极阻抗。此外，EAP可以用于测量ECG以及测量变形(即，腰的伸展，因此可以从EAP推断出呼吸)。ECG可以根据需要使用表面电极、纺织品或聚合物来测量。

这些电极18能够记录诸如ECG之类的生物势信号，而对于诸如EEG之类的低幅度信号，则经由路径与控制器14内的电子部件的有源电路耦接。ECG传感器18可以用于将反映穿戴者心率的信号收集并传送至计算机处理器。这样，要认识到的是，作为传感器18的电极可以根据需要包括本体19的导电纱线/纤维(例如，使用导电纤维-例如银丝/线的针织、编织、刺绣)。

就生物电阻抗而言，这些传感器18和其测量值可以经由处理器和存储指令用于分析(BIA)，以估计身体成分，且特别是身体脂肪。就估计身体脂肪而言，BIA实际上确定电阻抗，或者与通过插入传感器18之间的穿戴者的身体组织的电流的流动相反，然后这可以用于估计总体水(TBW)，总体水可以用于估计无脂肪体重并通过与体重的差估计身体脂肪。

就应变感应而言，这些传感器18可以操作为应变仪，以利用电导的物理特性及电导对导体几何形状的依赖性。当电导体18在其弹性的限制内被拉伸，使得其不断裂或不会永久变形时，传感器18将变得更窄和更长，该变化增加了其端到端的电阻。相反，在传感器18被压缩成使得其不会弯曲时，传感器18将变宽和变短，该变化减小了其端到端的电阻。根据应变仪所测量的电阻，经由通过作用在控制器14的存储指令上的计算机处理器向传感器18实施的功率，可以推断出引起应力的量。例如，应变仪18以平行线的曲折的图案布置为长、薄的导电纤维，使得平行线的取向方向上的少量应力导致在导线阵列中的导体表面的有效长度上的应变测量成倍增加——因此电阻变化也成倍增加——相比于通过单个直线导线观察到的。就应变仪18的位置/结构而言，可以对应变仪进行定位。另外的实施方式是应变仪18位于例如以蛇形布置的部分中。

就温度传感器18而言，该传感器用于测量穿戴的动态身体温度。例如，温度传感器18可以是热敏电阻类型的传感器，其是热敏电阻器，该热敏电阻器的主要功能是在经受体温的相对应的变化时表现出大的、可预测的和精确的电阻变化。示例可以包括当经受体温升高时表现出电阻降低的负温度系数(NTC)热敏电阻和当经受体温升高时表现出电阻增加的正温度系数(PTC)热敏电阻。其他温度传感器类型可以根据需要包括热电偶、电阻温度计和/或硅带隙温度传感器。还要认识到的是，传感器18可以包括触觉反馈传感器，该触觉反馈传感器可以经由响应于由处理器和/或指令在机上处理的感测数据的计算机处理器来致动。温度传感器18的另一示例是可以使用纺织品将热电偶针织到带19织物中，并通过紧密的接近/接触直接耦接至穿戴者的身体，以便获得更精确的温度读数。

可以将控制器14表现为计算机装置，该计算机装置包括：计算机处理器；用于执行存储的指令的存储器，该指令用于接收和处理从传感器18获得的数据，以及经由网络接口与网络25和外部计算装置23(例如Wi-Fi、蓝牙、附接的有线线缆等)通信，以及从传感器18发送和接收电信号。处理器、存储器和网络接口可以安装在印刷电路板上，该印刷电路板在附接至本体19时被容纳在控制器14的壳体中。

参照图19和图20，在一个示例实施方式中，针织可以用于将纺织品的不同部分(即，结合传感器/致动器18的纤维的本体19纤维)结合到共同的层中(例如，具有(一个或更多个)导电路径和非导电部分)。针织包括在线或管中产生称为线圈(stich)的多个纤维或纱线的圈。以这种方式，针织织物中的纤维或纱线遵循曲折的路径(例如，路线)，从而在纱线的平均路径上方和下方形成圈。这些曲折的圈可以容易地沿不同方向拉伸。可以使用纤维或纱线的互锁圈来附着连续的成行的圈。随着每行的进行，新产生的纤维或纱线的圈被从前一行拉动通过一个或更多个纤维或纱线的圈。在另一示例实施方式中，可以用于将纺织品的不同部分(即，结合传感器/致动器18的纤维的本体19纤维)集成到公共层中(例如，具有(一个或更多个)导电路径和非导电部分)。编织是形成纺织品的方法，其中两个明显的纱线或纤维组彼此横向地(例如直角)交织以形成纺织品。

图19示出了在例如导电电路17和/或传感器/致动器18的部段(参见图1)中的导电纤维3505的网络的示例性针织构造。在该实施方式中，如控制器3508(例如，控制器14)所控制的，电信号(例如，电流)从电源(未示出)通过第一连接器3505传输至导电纤维3502。电信号沿着电路径传输，该电路径沿着导电纤维3502在接合点3510处经过非导电纤维3501。因为非导电纤维3501无法导电，所以电信号不会在接合点3510处传播到非导电纤维3501中。接合点3510可以指相邻的导电纤维和非导电纤维彼此接触(例如触及)处的任何点。在图19中所示的实施方式中，非导电纤维3501和导电纤维3502示出为通过被针织在一起而交织。针织仅仅是交织相邻的导电纤维和非导电纤维的一个示例性实施方式。应当注意的是，形成非导电网络3506的非导电纤维可以交织(例如，通过针织等)。非导电网络3506可以包括非导电纤维(例如3501)和导电纤维(例如3514)，其中导电纤维3514电连接至传输电信号的导电纤维(例如3502)。

在图19中所示的实施方式中，电信号继续从接合点3510沿导电纤维3502传输，直到其到达连接点3511。此处，因为导电纤维3509可以导电，所以电信号从导电纤维3502侧向(例如，横向)传播到导电纤维3509中。连接点3511可以指相邻的导电纤维(例如3502和3509)彼此接触(例如触及)处的任何点。在图19中所示的实施方式中，导电纤维3502和导电纤维3509示出为通过被针织在一起而交织。同样，针织仅仅是交织相邻的导电纤维的一个示例性实施方式。电信号继续从连接点3511沿着电路径传输至连接器3504。网络3505的至少一个纤维附接至连接器3504，以将电信号从电路径(例如网络3505)传输至连接器3504。连接器3504连接至电源(未示出)以完成电路。

图20示出了导电纤维3555的网络的示例性编织构造。在该实施方式中，如控制器3558(例如，控制器14)所控制的，电信号(例如，电流)从电源(未示出)通过第一连接器3555传输至导电纤维3552。电信号沿着电路径传输，该电路径沿着导电纤维3552在接合点3560处经过非导电纤维3551。因为非导电纤维3551无法导电，所以电信号不会在接合点3560处传播到非导电纤维3551中。接合点3560可以指相邻的导电纤维和非导电纤维彼此接触(例如触及)处的任何点。在图20中所示的实施方式中，非导电纤维3551和导电纤维3502示出为通过被编织在一起而交织。编织仅仅是交织相邻的导电和非导电纤维的一个示例性实施方式。应当注意的是，形成非导电网络3556的非导电纤维也被交织(例如，通过编织等)。非导电网络3556可以包括非导电纤维(例如3551和3564)，并且还可以包括不电连接至传输电信号的导电纤维的导电纤维。电信号继续从接合点3560沿导电纤维3502传输，直到其到达连接点3561。此处，因为导电纤维3559可以导电，所以电信号从导电纤维3552侧向(例如，横向)传播到导电纤维3559中。连接点3561可以指相邻的导电纤维(例如3552和3559)彼此接触(例如接触)处的任何点。在图20中所示的实施例中，导电纤维3552和导电纤维3559示出为通过被编织在一起而交织。同样，编织仅仅是交织相邻的导电纤维的一个示例性实施方式。电信号继续从连接点3561沿着电路径通过多个连接点3561传输至连接器3554。网络3555的至少一个导电纤维附接至连接器3554，以将电信号从电路径(例如网络3555)传输至连接器3554。连接器3554连接至电源(未示出)以完成电路。

根据所述实施方式中的一个或更多个实施方式，本体19层可以在无缝针织机上制成，其中电气电路是基于纺织品的计算平台10的组成部分，具有相同或相似的物理特性(拉伸、恢复、重量、抗张强度、挠性等)。无缝针织机可以包括由SANTONITM公司制造的圆形针织机、由SHIMA

公司制造的平板针织机、无缝经编机和其他无缝服装机以及它们的任意等同物。

根据实施方式，针织结构可以包括单面针织物、褶皱针织物、毛圈褶皱针织物(terry-plaited jersey)以及它们的任意等同物。褶皱针织物可以在一侧上包含尼龙或聚酯，其中SPANDEXTM材料覆盖有尼龙或聚酯(以及它们的任意等同物)。覆盖的SPANDEXTM纱线可以在每个进料上或者在任意预定图案上或者是重复的。尼龙或聚酯纱线可以具有不同的细度(旦尼尔)，范围为从约10旦尼尔至约300旦尼尔单丝或复丝或两层或三层，或根据需要为任意组合和/或排列(以及它们的任意等同物)，以用于服装或纺织品结构的最终特性。类似地，SPANDEXTM材料可以选自约10旦尼尔至约200旦尼尔，并且可以覆盖有具有约10旦尼尔至约200旦尼尔的细度的尼龙或聚酯(单丝和/或复丝)，根据需要的任意组合和/或和/或排列(以及它们的任意等同物)，以用于服装或纺织品结构的最终特性。

附加地，可以在利用范围为约325华氏度至约400华氏度的干热或通过蒸制进行热定形之前或之后，在大气染色机中(温度约为212华氏度)对针织的无缝衬衫、服装、纺织品以及它们的任意等同物进行染色。可以使用的其他纱线为棉、人造丝、羊毛、芳族聚酰胺等以及一种或更多种的组合(混纺)(以及它们的任意等同物)。可用于将电气电路17和/或传感器/致动器18构建和集成到本体层19中的各种导电纱线可以是：

纱线(单层、多层，单层约50旦尼尔至约200旦尼尔)、MAGLONTM纱线(单层、两层、三层)、不锈钢(单丝、复丝，其中丝的数量可以从约14至约512变化，并且每根丝的粗细从约5微米至约100微米变化)、AARCONTM纱线和其他可用的纱线(诸如铜、铟纱线等)以及它们的任意等同物。可以将导电纱线组合或捆绑以实现期望的电阻结果，以用于形成本体19层中的传感器/致动器18结构。

导电材料可以原样使用(裸露)，或者覆盖有聚合物涂层，使得导电纱线在绝缘层中被覆盖(优选完全覆盖)。可以将绝缘材料赋予具有PVC或任何热塑性树脂(比如为EVA、聚酰胺、聚氨酯等)的涂层的导电纱线，及它们的等同物。形成其余部分(本体19的这些部分包含非导电纤维，这些非导电纤维不是在导电电路17/传感器/致动器18中的部段)的非导电纱线(本体19纱线)选自：可用的合成纤维和纱线(比如为聚酯、尼龙、聚丙烯等，以及它们的任意等同物)、天然纤维和纱线(比如为棉、羊毛等，以及它们的任意等同物)、以及他们的组合和/或排列，以及根据需要的每一种，以用于服装或纺织品结构的最终特性。服装本体纱线可以在针织期间包裹或编织，以纱线形式包裹(根据可以被需要的以每英寸圈数加捻)。

无缝机可以构造成以圆形针织(使用所需的筒形尺寸)，当然，还可以生成平针织或图案针织，以提高穿戴者的用户舒适度，同时增加美观度和/或时尚外观。

Claims (12)

1.一种基于纺织品的计算平台，所述平台用于被穿戴者穿戴在所述穿戴者的身体的关节的两侧，所述平台包括：

成形为套的纺织品本体，所述纺织品本体包括第一区域、第二区域和中间区域，所述第一区域用于定位成与所述关节相邻，所述第二区域与所述第一区域相反而定位在所述关节的另一侧，所述中间区域用于定位在所述关节上；

织物传感器，所述织物传感器结合到构成所述纺织品本体的纺织品层中，所述织物传感器具有一个或更多个导电传感器线，所述一个或更多个导电传感器线通过用构成所述纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到所述纺织品层中；

织物致动器，所述织物致动器结合到构成所述纺织品本体的所述纺织品层中，所述织物致动器具有一个或更多个导电致动器线，所述一个或更多个导电致动器线通过用构成所述纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到所述纺织品层中；

电连接器，所述电连接器安装在所述纺织品本体上以连接至控制器计算装置；

电子电路，所述电子电路通过连接至所述一个或更多个导电致动器线和所述一个或更多个导电传感器线的电路导电线而将所述电连接器耦接至所述织物传感器和所述织物致动器，所述电路导电线通过用构成所述纺织品层的其他线来进行针织或编织中的至少一者而被结合到所述纺织品层中；

其中，所述控制器计算装置在连接至所述电连接器时经由所述电子电路相对于所述织物传感器和所述织物致动器中的至少一者双向通信电信号。

2.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物致动器设置为一对致动器，所述一对致动器定位在所述第一区域和所述第二区域中而不在所述中间区域中。

3.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物传感器设置为一对传感器，所述一对传感器定位在所述第一区域和所述第二区域中而不在所述中间区域中。

4.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物传感器设置为定位在所述第一区域和所述中间区域中且不在所述第二区域中的传感器。

5.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物传感器设置定位在所述第一区域、所述第二区域和所述中间区域中的传感器。

6.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物致动器设置为一对致动器，所述一对致动器具有第一致动器和第二致动器，所述第一致动器定位在所述中间区域中且位于所述关节的一侧上，所述第二致动器与所述第一致动器相反地定位在所述中间区域的相反部分中。

7.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物传感器选以下各者：生物阻抗传感器，所述生物阻抗传感器定位成测量所述身体中的流体积聚；呼吸传感器，所述呼吸传感器用于测量所述身体的出汗量；BIA/GRS传感器，所述BIA/GRS传感器用于测量皮肤电导率；ECG传感器，所述ECG传感器用于测量心电图仪读数；EMG传感器，所述EMG传感器用于测量骨骼肌产生的电活动；压力传感器，所述压力传感器用于测量就所述身体而言的压力；化学传感器，所述化学传感器用于测量就所述身体而言的化学品/药物；以及EEG传感器，所述EEG传感器用于电生理监测；温度传感器，所述温度传感器用于测量所述身体的温度。

8.根据权利要求1所述的平台，其中，所述织物致动器选自以下各者：形状转换/适应致动器，所述形状转换/适应致动器用于经由所述织物致动器的织物的形状/形式的改变向所述身体施加触觉感觉；压力致动器，所述压力致动器用于对所述身体施加压力；化学致动器，所述化学致动器用于对所述身体施加化学品/药物；以及热致动器，所述热致动器向所述身体施加热。

9.根据权利要求1所述的平台，其中，所述电子电路被配置成对所述电信号进行通信，所述电信号表示以下各者中的至少一者：加热；冷却；压缩；支撑；肿胀；温度；运动；以及触觉反馈。

10.根据权利要求1所述的平台，其中，所述套用于膝关节。

11.根据权利要求1所述的平台，其中，所述套用于肘关节。

12.根据权利要求1所述的平台，其中，所述套用于踝关节。

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