CN1816887A - 成比例的输入接口 - Google Patents

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Abstract

提供了一种柔性、重量轻、高性能的成比例输入接口(10)，其与纺织品衣服或者室内装饰以及多种不同的电子设备(50)中的任何一种合作，而不破坏纺织品(1)的舒适性和/或持久性。成比例的输入接口(10)具有一个或者多个导电弹性体材料(20)的区域，其与致动器(30)合作，以成比例地传送和/或传达直观使用者输入到一个或者多个导电弹性体材料(20)的区域，使得使用者输入可以转化为和/或改变为适合于实现一个或者多个与各种电子设备和/或系统(50)相关的复杂的功能和/或操作的信号。

Description

成比例的输入接口
本发明涉及纺织品电子装置。更具体的，本发明涉及整合到柔性纺织品电子电路等的输入设备，用于检测来自一个或者多个不同的方向的成比例的输入，且与各种纺织品电子应用和/或操作合作。
在多种制造的材料中使用电子装置是熟知的；参见例如，美国专利No.6360615B1、6210771B1和5371326；美国专利申请公布No.2002/0135457A1；PCT国际专利公布No.WO02/055923A1和WO02/32665A1；和/或UK专利申请No.GB2 373 863。诸如导电迹线、生物传感器、电极、计算机、电子电路等的设备都被结合到纺织品中。随着与各种类型和/或构造的纺织品电子装置相关的好处变得更加明显，对于简单、有效和高效，以及直观的使用者接口方案的愿望和需要变得更加明显。因此，需要一种输入设备或者接口，其补充由不同的纺织品电子装置和/或容纳这样的电子装置的材料提供的各种电子功能/系统。
本发明的一个目的是提供一种适合于解决上述对于简单、有效和高效，以及直观的使用者接口方案的需要的接口。
本发明的另一个目的是提供这样一种接口，其具有柔性的纺织品结构。
本发明的另一个目的是提供这样一种接口，其可以成比例地操纵。
本发明的另一个目的是提供这样一种接口，其具有与一个或者多个导电的可变电阻弹性体材料的区域合作的致动部件。
本发明的还有一个目的是提供这样一种接口，其与衣服、室内装饰和/或各种电子设备/系统合作。
本发明的另一个目的是提供这样一种接口，其适合于促进用于纺织品电子装置的直观使用者接口方案。
本发明的还有一个目的是提供这样一种接口，其适合于实现各种相对复杂的操作/功能。
通过具有由至少一种适合于将运动转化为信号的导电弹性体材料构成的织品或者纺织品结构，以及与导电弹性体材料合作来提供直观使用者接口的致动器的输入设备或者接口，实现了本发明的这些和其它目的和优点。该接口可以采用适于为不同的纺织品电子装置和/或相关的设备/系统/装备提供使用者接口方案的任何数量的电子开关和/或控制装置的形式。可以选择性地和/或成比例地操纵导电弹性体材料，以促进实现一个或者多个相对复杂的电子功能/操作。例如通过相互作用的导电弹性体材料的操纵可以经由一个或者多个导电弹性体材料的区域的相对特性或者特征来检测。
图1是根据本发明的示例性的实施例的成比例的输入接口的平面透视图；
图2是根据本发明的另一个示例性的实施例的成比例的输入接口的平面图，接口处于不操作或者非使用状态；
图3是根据本发明的还有一个示例性的实施例的成比例的输入接口的平面图，接口处于不操作或者非使用状态；
图4是图2的成比例的输入接口的平面图，接口处于操纵的或者操作的状态；
图5是图3的成比例的输入接口的平面图，接口处于操纵的或者操作的状态；以及
图6是包括根据本发明的另一个示例性的实施例的成比例的输入接口的衣服的前视图。
参考附图，特别是图1，示出了根据本发明的示例性的实施例的具有纤维网眼的纺织品或者结构，且其通常由附图标记1表示。优选的，纺织品结构1构成有输入设备或者接口10，该输入设备或者接口具有一个或者多个导电弹性体材料20的区域，通过这样的材料的性质或者特征，适合于将机械相互作用或者运动转化为信号。纺织品结构1优选也具有与一个或者多个导电弹性体材料20的区域合作的致动器30，以将任何相互作用或者使用者输入传送和/或传达到导电弹性体材料20。
参考图1到3，接口10优选可以形成为许多不同的图案，促进使用中多种不同的应用。接口10优选可以与多种不同的电子设备/系统合作，诸如多种可佩带的电子装置、生物传感器、医疗仪器或者健康治疗装备。接口10也可以独立操作，以实现多种不同的电子操作。除了导电弹性体材料20和致动器30以外，接口10可以具有任何数量的适合于形成一个或者多个电子开关和/或控制装置的其它材料和/或元件。而且，接口10可以是促进许多电子操作/功能所必须的任何需要的形状、尺寸和/或构造。
优选的，一个或者多个导电弹性体材料20的区域具有一个或者多个以某种方式响应于伸展或者操纵而改变的导电和/或物理特征。例如，导电弹性体材料20可以具有压电特征，诸如那些由下面已知的材料的任何一种提供的：聚吡咯/莱克拉材料、聚吡咯/尼龙材料、聚吡咯/聚酯材料，或者任何共轭聚合物，以及离子注入的聚合物，或者这样的材料的任何组合。导电弹性体材料20也可以选自下面类型的材料和/或材料的组合的一种或者多种：柔性金属涂覆的织物，包括织造物、非织造物和/或针织物、丝、箔和纱线、导电聚合物涂覆的纤维/织物、导电石墨化的纤维/织物，或者导电凝胶涂覆的纤维/织物。导电弹性体材料20优选具有适合于提供合适的柔性和持久性的特征，以承受与多种不同类型的纺织品结构的制造和使用相关的应力。
优选的，导电弹性体材料20也可以促进通过纺织品结构1的电源60和接口10之间的电连通。优选的，接口10又可以促进电力提供到多种纺织品电子装置的任何一种。连接器70优选可以提供用于电源和纺织品结构1之间的电连通的媒介。连接器70可以具有适合于提供用于该电连通的装置或者方式的任何构造。导电弹性体材料20也可以具有多种不同的形状、尺寸或者构造的的任何一种，使得接口10可以适于适应任何使用。
注意，导电弹性体材料20也可以使用用于织造、缝合和/或针织的任何已知的传统的方法由导电纤维22和非导电纤维24的组合来构造。优选的，每个导电纤维22可以具有多种形式的任何一种。例如，导电纤维22可以具有由导电半流体套管围绕的导电线状芯。该芯和套管优选通过声波焊接结合在一起。注意，也可以使用其它连接方法。导电纤维22可以是多种材料和/或材料的组合中的任何一种。例如，导电纤维22可以由金属化的箔、导电聚合物、石墨化的/金属化的纤维，或者导电凝胶(例如，导电硅)，或者其任何组合来构造。优选的，除了合适量的弹性和/或延伸性以外，每个非导电纤维可以具有促进与皮肤的舒适的相互作用的特性，诸如，莱克拉、斯潘得克斯、氯丁橡胶、聚酯和/或橡胶挤出的纤维。非导电纤维24也可以优选具有不同的形状、尺寸或者构造，使得接口10具有不同的适应性，以适应不同的使用。注意，不是所有的非导电纤维24需要具有弹性体特性，且弹性体纤维和非弹性体材料的复合物也可以用于实现本发明的意在的目的。
总地参考图1到5，致动器30优选与一个或者多个导电弹性体材料20的区域合作，以促进将运动或者机械相互作用转化为信号，用于影响和/或实现电子操作/功能。优选的，致动器30由相对刚性的材料形成，诸如，塑料、橡胶、塑料和橡胶的组合，或者任何类似的适合于构造本发明的接口10的材料。优选的，致动器30是环形的，且至少与一个或者多个导电弹性体材料20的区域紧密邻近。致动器30也可以直接接触一个或者多个导电弹性体材料20的区域，或者甚至与一个或者多个导电弹性体材料20的区域整合。
优选的，一个或者多个导电弹性体材料20的区域具有响应于通过接口10的相互作用而变化的特性或者特征(例如，电阻、电容等)。该相互作用可以由使用者通过一些外围装置或者经由致动器30产生。这样，所述一个或者多个导电弹性体材料的区域25的任何相对运动通过其一个或者多个区域25的特征的变化可以检测到。优选的，一个或者多个导电弹性体材料20的区域25之间的位移比例可以用于量化相互作用的程度和/或量化相互作用的速度或者速率。
因此，接口10适合于用于各种不同的可佩带的电子应用和/或用于实现需要成比例输入的一个或者多个不同的复杂功能性。本发明的接口10优选是高度柔性/弹性的、重量轻的高性能的直观使用者接口，其可以与纺织品合作，以及与多种不同的纺织品电子装置等的任何一种合作，而不破坏与纺织品相关的物理特征(例如，舒适性和/或持久性)。
已经描述了示例性的实施例的优选特征的一些，形成柔性纺织品接口10的过程或者方法优选包括由诸如那些前面确定的导电弹性体纺织品1构造接口10。接下来，给接口10提供致动器30，用于与所述接口10的一个或者多个导电区域20合作。致动器30可以邻近所述接口的一个或者多个导电区域20永久嵌入导电弹性体纺织品1或者与导电弹性体纺织品1整合。致动器30和/或接口10也可以通过本领域中已知的任何合适的方法接附到导电弹性体纺织品1的表面5，诸如，针织、刺绣、织造或者层压。
参考图6，优选的，接口10又可以与衣服40或者室内装饰连接和/或整合，该衣服40或者室内装饰适合于一个或者多个电子设备和/或系统50合作。可以以本领域中已知的任何方式实现接口10到衣服40的连接/接口10与衣服40的整合，以实现这样的操作。
已经特别参考本发明的某些示例性的形式描述了本发明，明显的，在不偏离如这里限定的本发明的精神的情况下，可以在其中进行各种变化和修改。

Claims (20)

1.一种纺织品结构(1)，其包括：
导电弹性体材料(20)，其适合于将与其的相互作用转化为信号；以及
致动器(30)，其与所述导电弹性体材料(20)合作，以提供直观的使用者接口(10)。
2.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述导电弹性体材料(20)的一个或者多个特征响应于所述相互作用而变化。
3.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述导电弹性体材料(20)具有压电特征。
4.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述导电弹性体材料(20)为聚吡咯/莱克拉、聚吡咯/尼龙、聚吡咯/聚酯，或者任何其它共轭聚合物，或者离子注入的聚合物，或者其任何组合。
5.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述导电弹性体材料(20)可以具有以下的一种或者多种：柔性金属涂覆的织物，包括织造物、非织造物和/或针织物、丝、箔和纱线、导电聚合物涂覆的纤维/织物、导电石墨化的纤维/织物，或者导电凝胶涂覆的纤维/织物，和/或其任何组合。
6.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述致动器(30)由相对刚性的材料形成。
7.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述致动器(30)由塑料或者橡胶或者其一些组合形成。
8.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述致动器(30)与所述导电弹性体材料(20)合作。
9.如权利要求1所述的纺织品结构(1)，其中，所述导电弹性体材料(20)的一个或者多个特征成比例地响应于所述相互作用而变化，所述相互作用引起一个或者多个所述导电弹性体材料(20)的区域(25)位移。
10.一种多方向成比例的输入设备，其包括：
具有直观使用者接口(10)的导电弹性体纺织品结构(1)，
其中，所述直观使用者接口(10)具有与一个或者多个导电区域(25)合作的致动器(30)。
11.如权利要求10所述的多方向成比例的输入设备，其中，所述一个或者多个导电区域(25)的一个或者多个特征响应于通过所述致动器(30)的相互作用而变化。
12.如权利要求10所述的多方向成比例的输入设备，其中，所述接口(10)连接到纺织品表面(5)。
13.如权利要求10所述的多方向成比例的输入设备，其中，所述接口(10)与纺织品表面(5)整合。
14.如权利要求11所述的多方向成比例的输入设备，其中，所述一个或者多个导电区域(25)的任何相对运动通过其特征中的所述变化可检测到。
15.如权利要求14所述的多方向成比例的输入设备，其中，所述一个或者多个导电区域(25)之间的位移比例用于量化所述相互作用的程度和/或量化所述相互作用的速度或者速率。
16.一种具有如权利要求15所述的输入设备的衣服。
17.一种具有如权利要求10所述的输入设备的衣服，所述输入设备适合于用于多种不同的可佩带的电子应用和/或用于实现需要成比例输入的一个或者多个不同的复杂功能性。
18.一种用于形成多方向输入设备的方法，其包括的步骤为：
由导电弹性体纺织品构造接口(10)，所述接口(10)具有致动器(30)，用于与所述接口(10)的一个或者多个导电区域(25)合作。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括将所述接口(10)与和一个或者多个电子设备和/或系统合作的衣服或者室内装饰连接的步骤。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述接口(10)整合到适合于与一个或者多个电子设备和/或系统合作的衣服或者室内装饰。
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