DE10350869A1

DE10350869A1 - Kleidungsstück mit integrierten elektronischen Komponenten

Info

Publication number: DE10350869A1
Application number: DE10350869A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Schweizer; Marcus Janke
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-06-09

Abstract

In dem Kleidungsstück ist mindestens ein Sensor integriert, der zur Bestimmung einer Körperhaltung oder einer Bewegung vorgesehen ist und so in das Kleidungsstück integriert ist, dass die Körperhaltung beim gewöhnlichen Tragen des Kleidungsstücks automatisch überprüft wird. Bei Abweichungen kann der Träger durch integrierte Aktuatoren gewarnt oder zur Verbesserung der Körperhaltung stimuliert werden.

Description

In der Presse sind bereits verschiedene Vorschläge publiziert worden, wie Kleidungsstücke mit elektronischen Komponenten dauerhaft so versehen werden können, dass die Komponenten beim Waschen der Kleidung nicht entfernt werden müssen. So können z. B. Abspielgeräte für Musik oder dergleichen in einem Kleidungsstück wie z. B. einer Jacke integriert sein. Zur Stromversorgung wurde der Einsatz eines Thermogenerators vorgeschlagen, der die Körperwärme in elektrische Energie umwandelt. Auch für sportmedizinische und therapeutische Zwecke wurde die Integration von Sensorelementen in Kleidungsstücken beschrieben. Damit kann z. B. automatisch die Pulsfrequenz erfasst werden oder Hirnströme gemessen werden, ohne dass umständliche Vorrichtungen am Körper angebracht werden müssen. Auch Komponenten bisher verwendeter elektrischer und elektronischer Geräte, wie z. B. Hörgeräte, können in Kleidungsstücken integriert sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit anzugeben, wie elektronische Komponenten durch Integration in einem Kleidungsstück eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird mit dem Kleidungsstück mit integrierten elektronischen Komponenten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei dem Kleidungsstück ist mindestens ein Sensor vorhanden, der zur Bestimmung einer Körperhaltung, einer Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs vorgesehen ist und so in das Kleidungsstück integriert ist, dass die Bestimmung der Körperhaltung oder Bewegung in der vorgesehenen Weise erfolgt, wenn das Kleidungsstück getragen wird. Dazu ist nicht erforderlich, dass der Träger des Kleidungsstücks besondere Vor kehrungen trifft. Die Sensoren und gegebenenfalls weiteren Komponenten sind so in dem Kleidungsstück integriert, dass die Körperhaltung bzw. Bewegung erfasst wird, wobei der Träger des Kleidungsstücks nichts oder höchstens sehr wenig von dem Einsatz der elektronischen Komponenten merkt. Erst, wenn eine Körperhaltung oder Bewegung außerhalb der vorgesehenen Grenzen detektiert wird, bekommt der Träger von der integrierten Elektronik eine Rückmeldung, die in einem optischen oder akustischen Hinweis bestehen kann oder aber auch direkt eine Einwirkung auf die Körperhaltung durch geeignet in die Kleidung integrierte Aktuatoren sein kann. Damit ist insbesondere eine korrekte Haltung durch das Kleidungsstück überprüfbar und gegebenenfalls mit einer elektrischen Stimulation von Nerven oder Muskeln korrigierbar.

Als Sensoren können z. B. Dehnungsmessstreifen oder Piezo-Elemente eingesetzt werden, die so in der Kleidung angebracht sind, dass sie eine Längenänderung oder Verformung des Kleidungsstücks detektieren. Auch magnetisch, optisch oder kapazitiv messende Längenmesser sind geeignet. Zur Bestimmung von Drücken und Kräften sind Drucksensoren, insbesondere mikromechanische Drucksensoren, geeignet. Sofern Aktuatoren in dem Kleidungsstück angebracht sind, können diese z. B. stimulierende elektrische Reize auslösen oder durch spürbare Vibrationen auf einen nicht vorgesehenen Bewegungsablauf hinweisen. Die Körperhaltung kann auch dadurch korrigiert werden, dass geeignete Aktuatoren in dem getragenen Kleidungsstück integriert sind, die sich z. B. verformen oder versteifen, und sich dieser Vorgang dem Träger unmittelbar bemerkbar macht. Der Träger wird daher seine Körperhaltung so verändern, dass die Wirkung des Aktuators aufhört, oder einer durch den Aktuator hervorgerufenen Unbequemlichkeit nach Möglichkeit ausweichen und dadurch seine Körperhaltung von selbst in der gewünschten Weise verändern. Damit kann eine ständige Kontrolle der Körperhaltung und des Bewegungsablaufs erreicht werden. Hierfür sind insbesondere Materialien geeignet, die die Eigenschaft der Elektro-Rheologie besitzen.

Zur Erfassung der Sensorsignale und gegebenenfalls zur Aktivierung der Aktuatoren ist eine integrierte Schaltung vorhanden, die vorzugsweise auf einem Halbleiterchip an geeigneter Stelle in der Kleidung angebracht ist. Die Verdrahtung zwischen den Komponenten kann durch dünne Leiterfäden vorgenommen sein, die in Textilfäden angebracht sind. Der Tragekomfort braucht daher durch die Integration der elektronischen Komponenten nicht beeinträchtigt zu sein. Die elektronische Schaltung kann insbesondere dafür vorgesehen sein, die durch die Sensoren erfassten Messsignale geeignet auszuwerten und z. B. die Form des Rückens oder die Haltung der Gliedmaßen zu bestimmen oder auch einen erfassten Bewegungsablauf mit in einer Datenbank als Bezugswerte abgespeicherten Daten zu vergleichen.

Es kommt für dieses Kleidungsstück im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen in Frage. Es sei hier insbesondere ein Hemd angegeben, das einen Warnton ausgibt, wenn der Träger zu lange gekrümmt sitzt. Dieser Warnton kann z. B. durch einen Ohrhörer, wie er bei Hörgeräten verwendet wird, ausgegeben werden. Statt dessen kann auch eine optische Anzeige vorgesehen sein. Ein Aktuator als Haltungsgeber kann Nerven oder Muskeln elektrisch stimulieren, so dass der Träger des Kleidungsstücks ständig dieser Stimulierung auszuweichen versucht und somit selbständig die vorgesehene, insbesondere gesunde Körperhaltung einnimmt.

Im Bereich des Sports ist es möglich, durch ein eng anliegendes Kleidungsstück, wie z. B. eine Sporthose, den Bewegungsablauf bereits während der Ausübung der Sportart zu korrigieren. Z. B. kann der Laufstil eines Läufers durch Sensoren geprüft und durch Aktuatoren verbessert werden. Zu diesem Zweck können z. B. Dehnungsmessstreifen oder Piezo-Elemente im Bereich von Leisten, Knien und Knöcheln angebracht sein, um so die Körperhaltung und insbesondere die Bewegung der Beine während des Laufens zu erfassen. Eine unmittelbare Rückmel dung der erfassten und elektronisch ausgewerteten Sensordaten ist mittels geeigneter Aktuatoren möglich. Der Läufer erhält dadurch z. B. auf der Haut spürbare Reize, die ihn veranlassen, seinen Laufstil direkt während des Bewegungsablaufs zu verbessern oder einer Idealform anzupassen. Das ermöglicht es, den Laufstil während der Bewegung zu kontrollieren; es ist jedoch auch eine nachträgliche Auswertung möglich, falls die erfassten Daten gespeichert und später genauer analysiert werden. Zu diesem Zweck können die in dem Kleidungsstück integrierten elektronischen Komponenten einen Halbleiterspeicher umfassen.

In der beigefügten Figur ist ein schematisches Schaltbild für eine Anzahl integrierter elektronischer Komponenten dargestellt, die in einem Kleidungsstück angebracht und miteinander elektrisch leitend verbunden sein können. Ein oder mehrere Sensoren S, z. B. Dehnungsmessstreifen, sind an geeigneten Stellen des Kleidungsstücks, die je nach der Körperhaltung oder Bewegung gedehnt oder ausgebeult werden, angebracht. Diese Sensoren S sind über elektrische Verbindungen mit einer in einem Chip integrierten elektronischen Schaltung IC verbunden.

Die elektronische Schaltung wird von einer Stromquelle P gespeist, die z. B. eine Knopfzelle oder auch ein Thermogenerator sein kann. Während eine Batterie vor dem Waschen des Kleidungsstücks in der Regel entfernt werden muss, kann ein Thermogenerator ebenso wie die übrigen elektronischen Komponenten dauerhaft in dem Kleidungsstück integriert bleiben. Eine solche Stromversorgung bietet daher besondere Vorteile. Statt einer elektrischen Verbindung der Komponenten untereinander durch in dem Gewebe integrierte Drähte ist auch eine drahtlose Übertragung der Sensorsignale mittels elektromagnetischer Wellen unter Einsatz von ebenfalls in das Kleidungsstück integrierten Antennen möglich.

Mit der elektronischen Schaltung verbunden sein kann ein zusätzlicher Halbleiterspeicher M, in dem erfasste Daten für eine spätere Auswertung oder zum Vergleich mit später zu erfassenden Daten abgespeichert werden können. Je nach dem vorgesehenen Umfang der Speicherkapazität können die Speicherzellen auch auf dem IC-Chip integriert sein.

Die elektronische Schaltung kann daran angeschlossene Aktuatoren A ansteuern und in Aktion setzen. Die Aktuatoren können von der integrierten Schaltung aus mit Strom versorgt werden oder mit einer separaten Stromversorgung versehen sein.

Statt eines oder mehrerer Aktuatoren oder zusätzlich hierzu können Anzeigevorrichtungen D vorhanden sein. Eine solche Anzeigevorrichtung ist z. B. ein an sich bekanntes Display, das mit elektronischen Anzeigeelementen versehen ist. Statt dessen oder zusätzlich kann auch ein akustisches Signal ausgegeben werden.

Die Anordnung der Komponenten in dem Kleidungsstück wird vorzugsweise so gewählt, dass die nicht zur Detektion oder Kommunikation mit dem Träger vorgesehenen Komponenten an einer geschützten Stelle in dem Kleidungsstück integriert sind. Die Sensoren sind dort angebracht, wo die Körperhaltung bzw. Bewegung besonders effizient gemessen werden kann. Bei der Platzierung der Aktuatoren und/oder Displays ist darauf zu achten, dass die Signale möglichst deutlich als optische, akustische oder taktile Sinneseindrücke an den Träger des Kleidungsstücks übermittelt werden beziehungsweise ein die Körperhaltung unmittelbar beeinflussender Reiz, wie zum Beispiel durch Aktuatoren mit rheologischen Flüssigkeiten oder Gels, die in einem elektrischen Feld zäh oder steif werden, durch den Aktuator ausreichend deutlich übertragen wird.

A: Aktuator
D: Anzeigevorrichtung
IC: elektronische Schaltung
M: Speicher
P: Stromquelle
S: Sensor

Claims

Kleidungsstück mit integrierten elektronischen Komponenten, die eine oder mehrere Komponenten aus der Gruppe von Sensor, Aktuator, elektronischer Schaltung, Speicher und Antenne umfassen, wobei die Komponenten dauerhaft in ein Gewebe oder einen Bestandteil des Kleidungsstücks eingefügt oder eingenäht sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor vorhanden ist, der zur Bestimmung einer Körperhaltung, einer Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs vorgesehen ist und so in das Kleidungsstück integriert ist, dass die Bestimmung bei einem Tragen des Kleidungsstücks in der vorgesehenen Weise erfolgt.
Kleidungsstück nach Anspruch 1, bei dem der Sensor ein Sensor aus der Gruppe von Dehnungsmessstreifen, Piezo-Element, kapazitivem Längenmesser, magnetischem Längenmesser, optischem Längenmesser und Drucksensor ist.
Kleidungsstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Anzeigevorrichtung und/oder ein Aktuator vorhanden ist, die bzw. der dafür vorgesehen ist, bei Auftreten einer Körperhaltung oder Bewegung außerhalb vorgegebener Grenzen einen warnenden oder stimulierenden Sinneseindruck an den Träger des Kleidungsstücks zu übermitteln.
Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Anzeigevorrichtung und/oder ein Aktuator vorhanden ist, die bzw. der dafür vorgesehen ist, bei Auftreten einer Körperhaltung oder Bewegung außerhalb vorgegebener Grenzen einen optischen, akustischen oder taktilen Sinneseindruck an den Träger des Kleidungsstücks zu übermitteln.
Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Aktuator vorhanden ist, der dafür vorgesehen ist, bei Auftreten einer Körperhaltung oder Bewegung außerhalb vorge gebener Grenzen einen die Körperhaltung beeinflussenden Reiz an den Träger des Kleidungsstücks zu übermitteln.
Kleidungsstück nach Anspruch 5, bei dem der Aktuator ein rheologisches Material umfasst.
Kleidungsstück nach Anspruch 6, bei dem das rheologische Material eine Flüssigkeit oder ein Gel ist, das eine Eigenschaft einer Elektro-Rheologie besitzt.
Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Speicher vorhanden ist, in dem Messdaten eines Sensors zur Auswertung gespeichert werden.