CN209602710U - 一种弹性可穿戴导电织物 - Google Patents

Abstract

一种弹性可穿戴导电织物，包括弹性织物本体，所述织物本体内设有电极、连接导电线路和中央控制器，电极通过连接导电线路与中央控制器电连接，连接导电路线的两端点之间的电阻低于50Ω，当连接导电线路上具有至少两个连接点时，在弹性织物本体被拉伸达到40%时该连接导电线路上的任意两个连接点之间的电阻变化量低于10%，弹性织物本体在连续100%拉伸弹性条件下2000个循环条件下回复率大于90%，在弹性织物本体被拉伸20%时电极表面任意二点电阻值低于10Ω。本实用新型提高了织物穿戴的舒适性，使用过程更加稳定。

Description

一种弹性可穿戴导电织物

技术领域

本实用新型属于织物技术领域，具体地说是一种弹性可穿戴导电织物。

背景技术

目前市场上可穿戴式设备呈现井喷式的增长态势。最普遍的产品是智能手环，这类产品除了可以监控跑步运动的步频、速度、路线和卡路里消耗量，同时也可以对睡眠状态进行监控（可穿戴设备尚需标准规范，进出口经理人， 2014年第8期）。人们也尝试将智能可穿戴设备用于医疗保健领域，特别是随着远程医疗和移动医疗技术的发展，人们对可穿戴生理监测设备的需求越来越高，监测内容通常包括了心率，心电，呼吸，体温，受力和姿态等项目中的一项或多项。前沿的研究更将脑电波的监测也纳入其中从而探索获知人的感受、情绪相关的信息。

有关于导电织物的研究已经被广泛地报道，相关研究主要集中在如下几个大的领域：

一，导电材料（纤维，纱线等）的制备技术。例如，CN201680004306.1，具备电阻的可变特性的导电性伸缩针织物以及导电配件，是伸缩性以及柔软性富余且还具备反复伸长时的复原性的针织物，同时具备在伸长时和非伸长时电阻发生变化的特性，进而还能够得到通气性、透湿性、吸水性等，能够适合地用作可穿戴素材。CN106370221A，一种自响应PVDF/石墨烯/弹性织物复合传感器的制备方法将经过前处理的弹性织物浸入氧化石墨烯分散液中，静置，取出弹性织物，烘干，得到氧化石墨烯/弹性织物复合物，然后进行还原，清洗，烘干，得到石墨烯/弹性织物复合物；浸入聚偏氟乙烯PVDF溶液中，取出复合物，烘干，10～20kV极化4～15h，得到自响应PVDF/石墨烯/弹性织物复合传感器。

二，导电纤维纱线与织物的结合。例如，CN107385623A，一种柔性应变传感机织物及其制作工艺，公开了一种柔性应变传感机织物及其制作工艺，包括非导电弹性机织物和弹性导电纱线，将弹性导电纱线作为浮纹纱线固结在非导电弹性机织物表面形成浮纹图案，并将弹性导电纱线的两端设有用于电连接的接头和引线。CN205234476U一种智能服装柔性传感器及柔性传感器模组包括柔性导线以及面料衬底,所述面料衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一表面用于与生物体接触,所述柔性导线往返穿梭并固定于所述面料衬底的第一表面和第二表面,且位于所述第一表面和第二表面上的所述柔性导线紧密排列且电性接触。

三，导电材料（纤维，纱线，织物）与电子元器件相结合形成新的设备。例如，CN106889991A，一种用于测量人体膝关节运动的柔性织物传感器及其方法，公开了一种新型的用于测量人体膝关节运动的柔性织物传感器及其方法，可以实时地测量并输出用户在行走、运动训练时的膝关节当前的弯曲角度。CN107156943A 一种运动监测的智能服装及其系统公开了一种运动监测的智能服装及运动指导系统，智能服装其包括贴身穿着的服装，以及所述服装上设置的至少一个电极和心电采集处理电路以获得用户的心电数据，然后将所述心电数据传送至运动指导系统，由运动指导系统根据心电数据、温湿度、气压数据等进行科学的运动指导。

另外，还有研究已经发现导电纤维或纱线在受到拉伸发生变形时其电阻也会相应与发生变化，并利用这一特性开发了相应的智能传感设备。例如，CN201680004306.1，具备电阻的可变特性的导电性伸缩针织物以及导电配件，是伸缩性以及柔软性富余且还具备反复伸长时的复原性的针织物，同时具备在伸长时和非伸长时电阻发生变化的特性，进而还能够得到通气性、透湿性、吸水性等，能够适合地用作可穿戴素材。

因此目前市场上相关产品大部分都在电极与传输导线部位采用了无弹的结构设计来提高产品数据的可靠性，但是也同时也使得相关设备在穿着过程中变成了相当的不舒适从而限止了该类产品的广泛应用。Fan等人的研究也指出“通过以氨纶为材料的导电纤维的制备，得出“弹性”因素可以导致电阻的不稳定性变化，而“弹性”又是服用舒适性的必要条件，如何在保证设备舒适性的前提下实现其功能稳定性是亟须解决的问题”（P119，医疗卫生装备·2017 年5 月第38 卷第5 期）。洪剑寒等在对其制作的PTT/PANI导电纤维研究中发现相对于无拉情况下导电纱的电阻，在拉伸30%时变化了大约300%左右，继续拉伸电阻急剧增加，在拉伸达到40%时，对比原始状态电阻增加了1000%左右(P.40，纺织学报，第32卷，第2期)。2017年11月由中国科协在武汉组织的柔性智能可穿戴技术的未来研讨会上专家们认为柔性智能可穿戴应该是在保留原有织物舒适性能的前提下，制备出具有传感修复，伺服，通讯，自适应，自修复，自供能量和学习功能的纤维集合器件及组成的系统（纺织学报，2017-11-30）。根据舒适性理论服用过程中的服装压力是影响舒适的一个重要因素，并且人体生理学研究也指出在不同的体位状况下人体纬度方向上可能会出现有10~20%的变化，而在长（高）度方向上可能会有10~40%的变化。因此如何使可穿戴导电织物可以随人体的变化而变化不产生限止感，同时在变化过程中尽量减小对电子系统特性的影响是新一代柔性智能可穿戴产品所关注的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种弹性可穿戴导电织物，提高了织物穿戴的舒适性，使用过程更加稳定。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种弹性可穿戴导电织物，包括弹性织物本体，所述织物本体内设有电极、连接导电线路和中央控制器，电极通过连接导电线路与中央控制器电连接，连接导电路线的两端点之间的电阻低于50Ω，当连接导电线路上具有至少两个连接点时，在弹性织物本体被拉伸达到40%时该连接导电线路上的任意两个连接点之间的电阻变化量低于10%，弹性织物本体在连续100%拉伸弹性条件下2000个循环条件下回复率大于90%，在弹性织物本体被拉伸20%时电极表面任意二点电阻值低于10Ω。

所述连接导电线路为无弹性导电布或者低弹性导电布，以贴布绣的方法缝制在弹性织物本体上。

所述连接导电线路为导电纱，根据弹性织物本体的走线的规划以车逢的方式将导电纱做面线和/或底线编织在连接的位置。

所述导电纱的电导率要求高于4.0X10⁷S/m；拉伸断裂强度高于5g/denier。

所述电极采用导电纱线以刺绣的方式成型在弹性织物本体上，该电极以平绣，贴布绣，毛巾绣或立体浮雕绣的绣花工艺编织在弹性织物本体上。

所述电极为立体浮雕图案，电极的面积小于5X5cm、厚度为1-5mm，该立体浮雕图案由导电纱线把EVA胶包在里面形成。

所述作为连接导电线路的导电纱优选银涂覆导电纱线。

所述弹性织物本体为针织面料，梭织面料，绳或带材料编织而成。

本实用新型实现了可穿戴织物在使用过程中系统电气性能的相对稳定与穿着舒适性之间的优化与平衡，同时也很好地适应了小批量快速生产的要求。

附图说明

附图1为本实用新型剖面结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如附图1所示，本实用新型揭示了一种弹性可穿戴导电织物，包括弹性织物本体1，所述织物本体1内设有电极3、连接导电线路2和中央控制器4，电极通过连接导电线路与中央控制器电连接，连接导电路线的两端点之间的电阻低于50Ω，当连接导电线路上具有至少两个连接点时，在弹性织物本体被拉伸达到40%时该连接导电线路上的任意两个连接点之间的电阻变化量低于10%，更加优选的是电阻变化小于5%，弹性织物本体在连续100%拉伸弹性条件下2000个循环条件下回复率大于90%，更加优选的是回复率大于95%，具有较好的抗疲劳弹性回复率，在弹性织物本体被拉伸20%时电极表面任意二点之间的电阻值低于10Ω。

通常织物本体内都会装配有若干条连接导电线路，任意一条的连接导电线路的两端点之间的电阻都确保小于50Ω，并且连接导电线路的长度一般小于1米。

所述连接导电线路为无弹性导电布或者低弹性导电布，以贴布绣的方法缝制在弹性织物本体上。

所述连接导电线路为导电纱，根据弹性织物本体的走线的规划以车逢的方式将导电纱做面线和/或底线编织在连接的位置。各种线迹可以根据需要选用，特别的：

对于高弹面料缝迹优选Z形锁式线迹，或者选用三线包边或双针四线包边缝迹。

对于无弹部位可以优选用平缝线迹或单线链式线迹。

或者可以选用三针底部绷缝线迹。

根据不同的编织需求，选择相应的走线线迹。

导电纱具有较好的抗民用洗涤剂水洗的能力，优选银涂覆导电纱线。所述导电纱的电导率要求高于4.0X10⁷S/m；拉伸断裂强度高于5g/denier。

此外，所述电极采用导电纱线以刺绣的方式成型在弹性织物本体上，该电极以平绣，贴布绣，毛巾绣或立体浮雕绣的绣花工艺编织在弹性织物本体上。

所述电极为立体浮雕图案，电极的面积小于5X5cm²、厚度为1-5mm，该立体浮雕图案由导电纱线把EVA胶包在里面形成。

所述作为连接导电线路的导电纱优选银涂覆导电纱线。

所述弹性织物本体为针织面料，梭织面料，绳或带材料编织而成。

在实际的织物编织过程中，为了使人体穿戴的更加舒适，基础款尺寸按标准中码人体尺寸减1%-15%的松量，以保护设备与人体有相对较稳定的接触性能；优选对普通消费人群优选按-2.5%至-5%的设计松量调整以保证设备与使用者穿着舒适并达到电极与皮肤接触条件的相对可靠，同时又不产生过大的压力而造成不舒服的感觉。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种弹性可穿戴导电织物，包括弹性织物本体，其特征在于，所述织物本体内设有电极、连接导电线路和中央控制器，电极通过连接导电线路与中央控制器电连接；

所述连接导电线路为无弹性导电布或者低弹性导电布，以贴布绣的方法缝制在弹性织物本体上，或者所述连接导电线路为导电纱，根据弹性织物本体的走线的规划以车缝的方式将导电纱做面线和/或底线编织在连接的位置；

所述电极采用导电纱线以刺绣的方式成型在弹性织物本体上，该电极以平绣，贴布绣，毛巾绣或立体浮雕绣的绣花工艺编织在弹性织物本体上。

2.根据权利要求1所述的弹性可穿戴导电织物，其特征在于，所述电极为立体浮雕图案，电极的面积小于5X5cm、厚度为1-5mm，该立体浮雕图案由导电纱线把EVA胶包在里面形成。

3.根据权利要求2所述的弹性可穿戴导电织物，其特征在于，所述作为连接导电线路的导电纱优选银涂覆导电纱线。

4.根据权利要求3所述的弹性可穿戴导电织物，其特征在于，所述弹性织物本体为针织面料，梭织面料，绳或带材料编织而成。