TWI594705B - 智慧紡織布料設備 - Google Patents
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Description
本案為一種使用一種具有導電材質的紡織布料設備，尤指利用一種具有導電能力的薄膜噴、塗沾黏於紡織布料上以建構成一通信傳輸媒介，傳送人體生理信號，並藉由現有市售3C電子產品擷取此一生理信號監控人生理健康狀況。
一些已習知的穿戴式技術，利用現有的紡織技術，將電線編織於布料中，使得其衣製品具有導電功能。光纖衣服將光纖編織於布料中使用，用以整合現有3C製品與生理信號感測器。此二種技術編製而成的布料材質較硬，穿在身上不舒服，且怕髒、灰塵、流汗，不利於用水清洗，且又由於編織技術複雜，導致此二種紡織品價格昂貴。現今最流行的習用技術即使用無線技術整合3C及生理電子信號的穿戴式技術，此一技術受限於頻率規範的管制，如IEEE802.11系列，易受干擾與洩密，會產生個資保密問題，且因耗電量大使其電池體積與重量過大，穿戴於人體上，極其不方便。
本發明提供一具有導電特性的薄膜，其可噴、塗沾黏於現有的各種紡織原料上。此一導電薄膜與紡織品的結合成為一新式通信傳輸媒介。人體上現有各式生理信號感測器可利用此一通信傳輸媒介連結傳送信號，儲存並即時監控人的生理健康狀況。
本發明的智慧紡織布料設備包括紡織品以及可撓式電氣信號傳輸層。可撓式電氣信號傳輸層以噴、塗或沾黏的方式以設置於紡織品上的任意位置。
在本發明的一實施例中，智慧紡織布料設備更包含至少一通信設備。通信設備係電性耦接或直接連接可撓式電氣信號傳輸層，而通信設備並電性耦接或直接連接至少一生理信號管理控制單元或至少一生理信號監測單元。
在本發明的一實施例中，智慧紡織布料設備更包含至少一生理信號感測器以及上述的至少一生理信號監測單元。其中，生理信號監測單元係電性連接至生理信號感測器及所對應之通信設備。
在本發明的一實施例中，上述的紡織品係指各種紡織布料，其包含紡織玻璃纖維、紡織纖維、碳化合纖維、紡織尼龍品布料、羊毛、蠶絲，及使用上述紡織品所製成的各式製成品。
在本發明的一實施例中，上述的可撓式電氣信號傳輸層包括至少一個導電傳輸介面。導電傳輸介面係由至少一相同或不同樣式的導電薄膜分離組合而成。
在本發明的一實施例中，上述的至少一通信設備包含至少一實體連接介面以及一發信機及一接收機中的至少其中之一。其中，實體連接介面包含至少一金屬材料。實體連接介面的一端以沾黏方式電性連接於可撓式電氣信號傳輸層，實體連接介面的另一端係電性連接於發信機的輸出端、收信機的輸入端或通信機的接地端。其中，發信機轉換生理信號資料為電子信號，接收機係包含前端放大器。前端放大器放大由可撓式電氣信號傳輸層接收的信號，而前端放大器包含互補式金屬氧化半導體反向放大器、反向放大器、非反向放大器或儀表放大器的至少其中之一。並且，接收機用以將接收到的電子信號轉換成資料，並將資料轉換成與生理信號有關的訊息。
在本發明的一實施例中，上述的至少一生理信號管理控制單元包含至少一儲存設備、顯示設備以及通信傳輸實體介面。儲存設備儲存對應的生理信號管理控制單元所傳送的生理電子信號。顯示設備顯示生理信號訊息。通信傳輸實體介面用以存取生理電子信號。生理信號管理控制單元轉換生理電子信號成生理信號訊息。
在本發明的一實施例中，上述的生理信號感測器包含電極片、光感測器、溫度感測器、濕度感測器、麥克風、陀螺儀、酸鹼值感測器的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的生理信號監測單元用以：產生生理信號訊息；以及，轉換該生理信號訊息為資料。
在本發明的一實施例中，上述的導電傳輸介面中的導電薄膜包含導電性質之至少一金屬材質。
在本發明的一實施例中，上述的導電傳輸介面中的導電薄膜更包含矽膠（silicone）與聚氨酯膠。
在本發明的一實施例中，上述的至少一金屬材質包含金、銀及銅的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的電子信號係為聲音信號、類比信號、數位信號、調變信號、未調變信號、展頻碼編碼信號及曼徹斯特碼編碼信號的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的儲存設備係包含記憶體、暫存器及隨身碟的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的顯示設備係包含液晶顯示器、發光二極體顯示器、電漿顯示器、有機發光二極體顯示器、耳機及麥克風的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的通信傳輸實體介面包含：802.11b無線網路、802.11a無線網路、通用序列匯流排傳輸介面、Internet網際網路、紅外線傳輸介面、IEEE 1394通信協定以及第三代(3G)、第四代(4G)及第五代(5G)行動通信系統的至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的生理信號訊息包含類比生理信號位址號碼以及類比生理信號。
在本發明的一實施例中，上述的資料包含唯一的二進位生理信號位址指定碼以及生理信號二進位訊號碼。
在本發明的一實施例中，上述的金屬材質為銅，銅重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
在本發明的一實施例中，上述的金屬材質為金，金重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
在本發明的一實施例中，上述的金屬材質為銀，銀重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
請參照圖1，圖1繪示本案一較佳實施案例之智慧紡織布料設備。智慧紡織布料設備100包含紡織品110以及可撓式電氣信號傳輸層120。可撓式電氣信號傳輸層120以噴、塗或沾黏的方式以設置於紡織品110上的任意位置。可撓式電氣信號傳輸層120可以在紡織品110上形成各種圖案。並且，可撓式電氣信號傳輸層120具有與紡織品110實質上相近的可撓程度。
紡織品110係指各種紡織布料。在本發明實施例中，紡織品110包含紡織玻璃纖維、紡織纖維、碳化合纖維、紡織尼龍品布料、羊毛、蠶絲，及使用上述紡織品所製成的各式製成品。
可撓式電氣信號傳輸層120具有可導電的材質，並可用以傳輸各種類型的電氣信號。可撓式電氣信號傳輸層120上並具有多個傳輸連接端點T1。可撓式電氣信號傳輸層120可透過傳輸連接端點T1來傳送或接收任意形式的電氣信號。
在本發明實施例中，可撓式電氣信號傳輸層120包括至少一個導電傳輸介面。而導電傳輸介面可透過一個或多個的相同或不同樣式的導電薄膜分離組合而成。請同步參照圖2A、2B以及圖1。其中，圖2A、圖2B繪示本發明實施例的多種導電傳輸介面的示意圖。在圖2A中，可撓式電氣信號傳輸層120可由多個導電薄膜210分離組合而成。導電薄膜210可以對稱排列以形成多個導電薄膜對。或者，在圖2B中，導電薄膜220也可以已非對稱的方式進行排列。
值得注意的，本發明實施例的可撓式電氣信號傳輸層120中的導電薄膜的數量、外形樣式以及排列方式都沒有固定的限制。圖示中所繪示的多種導電薄膜的數量以及排列方式僅只是範例，並用以提示本領域具通常知識者以獲得本發明的實施方式，不用以限縮本發明的範疇。
值得一提的，導電薄膜包含導電性質之一種或多種的金屬材質。此外，導電薄膜中更包括矽膠（silicone）與聚氨酯（PU）膠。此外，上述的金屬材質可以為金、銀及銅的至少其中之一。
舉例來說明，在當金屬材質為銅時，銅重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，作為膠黏劑的聚氨酯膠的重量分率介於0%-90%；在當金屬材質為金時，金重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，作為膠黏劑的聚氨酯膠的重量分率則介於0%-90%；以及，在當金屬材質為銀時，銀重量分率介於10%-90%，矽膠重量分率介於0%-90%，作為膠黏劑的聚氨酯膠的重量分率介於0%-90%。
依據上述的說明可以得知，本發明實施例中，透過智慧紡織布料設備100，使用者可以藉由可撓式電氣信號傳輸層120傳輸及/或接收電氣信號。也就是說，使用者可透過智慧紡織布料設備100發送電氣信號以控制外部電子裝置，或也可以傳送生理特徵至監控系統進行生理監控。更或者，使用者可以透過智慧紡織布料設備100來獲得外部傳送至的資訊。不論是在消費性的通信需求，或者是在醫療行為上的資訊監控，都可執行有效的應用。
此外，透過噴、塗或沾黏的方式以設置於紡織品上的可撓式電氣信號傳輸層。可撓式電氣信號傳輸層可牢固的設置在紡織品上。並且，可撓式電氣信號傳輸層具有高程度的可撓式的特性，在不影響使用者的動作下，也可有效的達成信號傳輸的功能。在醫療上，患者將不會因可撓式電氣信號傳輸層的配置而有不書式的現象。甚至在軍事上，士兵可不影響其戰鬥時的敏捷度的前提下，並執行戰情通信及/或其生理監控的動作，提升任務執行的效能。
以下參照圖3，圖3繪示本案另一較佳實施案例之智慧紡織布料設備。智慧紡織布料設備300包含了紡織品310、可撓式電氣信號傳輸層320、生理信號管理控制單元330、生理信號監測單元340及通信設備350。其中，可撓式電氣信號傳輸層320是由本發明所開發出具有導電能力的一種黏膠黏於紡織品上310而建構而成，可撓式電氣信號傳輸層320可透過噴、塗或沾黏的方式黏於紡織品上310。通信設備350由接收及發信機組成。一個生理信號管理控制單元330，其搭配一組通信設備350與可撓式電氣信號傳輸層320構連。多個生理信號監測單元340中，每個生理信號監測單元340分別連接一個感測器360，感測器360可以是生理信號感測器，並搭配一個通信設備350連接至可撓式電氣信號傳輸層320。
連接人體的單個或多個感測器360分別感知人體生理訊息，並傳回給每個對應之生理信號監測單元340，生理信號監測單元340透過通信設備350從可撓式電氣信號傳輸層320接收生理信號管理控制單元330的指令，將這些人體生理訊息轉換成二進位的數位生理電子信號，並搭配每個生理信號監測單元340的唯一二進位位址指定碼透過其所對應的通信設備傳送至可撓式電氣信號傳輸層320上，由生理信號管理控制單元330接收與應用。生理信號管理控制單元330透過對應之通信設備350與可撓式電氣信號傳輸層320指示任一個生理信號監測單元340傳送即時生理信號，同時經由收發生理信號管理控制單元330接收來自生理信號監測單元340所傳送之信號，並將每個來自不同生理信號監測單元340存放於每個對應之儲存設備332中，接著由儲存設備332中選擇所需處理與監測的生理電子信號經過所開發的生理電子信號轉換訊息的轉換動作333還原成生理電子訊息，最後將此一訊息由生理信號訊息顯示設備335顯示出來，或直接透過生理電子信號的通信傳輸實體介面334傳送至外部各式3C電子產品。
請注意，上述的電子信號可以為聲音信號、類比信號、數位信號、調變信號、未調變信號、展頻碼編碼信號及曼徹斯特（Manchester）碼編碼信號的至少其中之一。儲存設備332則可包含記憶體、暫存器及隨身碟的至少其中之一。顯示設備335則可以是液晶顯示器（LCD）、發光二極體（LED）顯示器、電漿（Plasma）顯示器、有機發光二極體（OLED）顯示器、耳機及麥克風的至少其中之一。其中的耳機（蜂鳴器）可透過聲音來顯示生理信號訊息（例如透過高低頻或大小聲的變換）。在另一方面，生理信號訊息包含類比生理信號位址號碼以及類比生理信號。生理信號感測器360則包含電極片、光感測器、溫度感測器、濕度感測器、麥克風、陀螺儀、酸鹼值感測器的至少其中之一。通信傳輸實體介面334則包含：802.11b無線網路、802.11a無線網路、通用序列匯流排傳輸介面、Internet網際網路、紅外線傳輸介面、IEEE 1394通信協定以及第三代(3G)和第四代(4G)行動通信系統的至少其中之一。
接著，請參照圖4，圖4繪示本發明實施例的生理信號管理控制單元與可撓式電氣信號傳輸層的連接方式的示意圖。在圖4中，可撓式電氣信號傳輸層由多個導電薄膜401組合而成。生理信號管理控制單元410的表面上則形成多個傳輸導線層411、412，傳輸導線層411、412並透過黏合或壓合的方式與導電薄膜401相互電性連接。值得注意的，傳輸導線層411、412與導電薄膜401的延伸方向可以不相互平行。如此一來，傳輸導線層411、412與導電薄膜401間不需要過複雜的對位動作便可產生有效的電性連接的效果。
請參照圖5，圖5繪示本發明實施例的通信設備的實施方式的示意圖。通信設備500包括實體連接介面CW1-CW3、發信機510及接收機520。實體連接介面CW1-CW3包含至少一金屬材料，並可用以傳送電氣信號。在圖5中，實體連接介面CW1的一端可以沾黏方式電性連接於可撓式電氣信號傳輸層，實體連接介面CW1的另一端則耦接（直接或間接的電性連接）至發信機510的輸出端。另一方面，實體連接介面CW2的一端可以沾黏方式電性連接於可撓式電氣信號傳輸層，實體連接介面CW2的另一端則耦接（直接或間接的電性連接）至接收機520的輸入端。此外，實體連接介面CW3的一端可以沾黏方式電性連接於可撓式電氣信號傳輸層，實體連接介面CW3的另一端則耦接（直接或間接的電性連接）至通信設備500的接地端GND。
在另一方面，接收機520包括前端放大器。前端放大器可用以放大由可撓式電氣信號傳輸層接收的信號。而前端放大器可包含互補式金屬氧化半導體反向（CMOS Inverter）放大器、反向（Inverting）放大器、非反向（Non-Inverting）放大器或儀表（Instrumentation）放大器的至少其中之一。
在此請注意，在本發明一些實施例中，實體連接介面CW1可以與實體連接介面CW2相互電性連接，也就是發信機510及接收機520可以共用傳輸介面以進行信號的傳、收動作。
綜上所述，本發明提供可撓式電氣信號傳輸層以配置在紡織品上。透過噴、塗或沾黏的方式以進行設置。透過可撓式電氣信號傳輸層，本發明的智慧紡織布料設備可提供電氣信號的傳輸動作，使智慧紡織布料設備的使用者可以接收/提供電氣信號並進行電子儀器的操控或生理監測，提升紡織品的效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、300‧‧‧智慧紡織布料設備
110、310‧‧‧紡織品
120、320‧‧‧可撓式電氣信號傳輸層
T1‧‧‧傳輸連接端點
210、220‧‧‧導電薄膜
330‧‧‧生理信號管理控制單元
340‧‧‧生理信號監測單元
350‧‧‧通信設備
360‧‧‧感測器
332‧‧‧儲存設備
333‧‧‧轉換動作
334‧‧‧通信傳輸實體介面
335‧‧‧顯示設備
410‧‧‧生理信號管理控制單元
401‧‧‧導電薄膜
411、412‧‧‧傳輸導線層
CW1-CW3‧‧‧實體連接介面
510‧‧‧發信機
520‧‧‧接收機
GND‧‧‧接地端
500‧‧‧通信設備
圖1繪示本案一較佳實施案例之智慧紡織布料設備。 圖2A、圖2B繪示本發明實施例的多種導電傳輸介面的示意圖。 圖3繪示本案另一較佳實施案例之智慧紡織布料設備。 圖4繪示本發明實施例的生理信號管理控制單元與可撓式電氣信號傳輸層的連接方式的示意圖。 圖5繪示本發明實施例的通信設備的實施方式的示意圖。
100‧‧‧智慧紡織布料設備
110‧‧‧紡織品
120‧‧‧可撓式電氣信號傳輸層
T1‧‧‧傳輸連接端點
Claims (19)
- 一種智慧紡織布料設備，包括：一紡織品；以及一可撓式電氣信號傳輸層，以噴、塗或沾黏的方式以設置於該紡織品上的任意位置，該可撓式電氣信號傳輸層包括至少一個導電傳輸介面，該導電傳輸介面包含導電性質之至少一金屬材質、矽膠與聚氨酯膠，其中該至少一金屬材質為銅，該銅重量分率介於10%-90%，該矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為該聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
- 如申請專利範圍第1項所述的智慧紡織布料設備，其中更包含：至少一通信設備，係電性耦接或直接連接該可撓式電氣信號傳輸層，而該至少一通信設備並電性耦接或直接連接至少一生理信號管理控制單元或至少一生理信號監測單元。
- 如申請專利範圍第2項所述的智慧紡織布料設備，其中更包含：至少一生理信號感測器；以及該至少一生理信號監測單元，其中該至少一生理信號監測單元係電性連接至該至少一生理信號感測器及所對應之該至少一通信設備。
- 如申請專利範圍第1項所述的智慧紡織布料設備，其中該紡織品係指各種紡織布料，其包含紡織玻璃纖維、紡織纖維、碳化合纖維、紡織尼龍品布料、羊毛、蠶絲，及使用上述紡織品所製成的各式製成品。
- 如申請專利範圍第3項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一導電傳輸介面係由至少一相同或不同外形樣式的導電薄膜分離組合而成。
- 如申請專利範圍第3項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一通信設備包含至少一實體連接介面以及一發信機及一接收機中的至少其中之一，其中，該至少一實體連接介面包含至少一金屬材料，該至少一實體連接介面的一端以沾黏方式電性連接於該可撓式電氣信號傳輸層，該至少一實體連接介面的另一端係電性連接於該發信機的輸出端、該收信機的輸入端或該通信設備的接地端，其中，該發信機轉換生理信號資料為電子信號，該接收機係包含：一前端放大器，放大由該可撓式電氣信號傳輸層接收的信號，而該前端放大器包含互補式金屬氧化半導體反向放大器、反向放大器、非反向放大器或儀表放大器的至少其中之一，其中，該接收機用以將接收到的電子信號轉換成資料，並將該資料轉換成與生理信號有關的訊息。
- 如申請專利範圍第3項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一生理信號管理控制單元包含：至少一儲存設備，儲存對應的該至少一生理信號管理控制單元所傳送的生理電子信號；一顯示設備，顯示一生理信號訊息；以及一通信傳輸實體介面，用以存取該生理電子信號，其中，該至少一生理信號管理控制單元轉換該生理電子信號成該生理信號訊息。
- 如申請專利範圍第3項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一生理信號感測器包含電極片、光感測器、溫度感測器、濕度感測器、麥克風、陀螺儀、酸鹼值感測器的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第3項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一生理信號監測單元用以：產生生理信號訊息；以及轉換該生理信號訊息為資料。
- 如申請專利範圍第5項所述的智慧紡織布料設備，其中該導電傳輸介面中的該至少一導電薄膜中包含導電性質之該至少一金屬材質。
- 如申請專利範圍第10項所述的智慧紡織布料設備，其中該導電傳輸介面中的該至少一導電薄膜更包含該矽膠與該聚氨酯膠。
- 如申請專利範圍第6項所述的智慧紡織布料設備，其中該電子信號係為一聲音信號、一類比信號、一數位信號、一調變信號、一未調變信號、一展頻碼編碼信號及一曼徹斯特碼編碼信號的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第7項所述的智慧紡織布料設備，其中該至少一儲存設備係包含記憶體、暫存器及隨身碟的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第7項所述的智慧紡織布料設備，其中該顯示設備係包含液晶顯示器、發光二極體顯示器、電漿顯示器、有機發光二極體顯示器、耳機及麥克風的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第7項所述的智慧紡織布料設備，其中該通信傳輸實體介面包含：802.11b無線網路、802.11a無線網路、通用序列匯流排傳輸介面、Internet網際網路、紅外線傳輸介面、IEEE 1394通信協定以及第三代(3G)、第四代(4G)及第五代(5G)行動通信系統的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第9項所述的智慧紡織布料設備，其中該生理信號訊息包含一類比生理信號位址號碼以及一類比生理信號。
- 如申請專利範圍第9項所述的智慧紡織布料設備，其中該資料包含一唯一的二進位生理信號位址指定碼以及生理信號二進位訊號碼。
- 一種智慧紡織布料設備，包括： 一紡織品；以及一可撓式電氣信號傳輸層，以噴、塗或沾黏的方式以設置於該紡織品上的任意位置，該可撓式電氣信號傳輸層包括至少一個導電傳輸介面，該導電傳輸介面包含導電性質之至少一金屬材質、矽膠與聚氨酯膠，其中，該至少一金屬材質為金，該金重量分率介於10%-90%，該矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為該聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
- 一種智慧紡織布料設備，包括：一紡織品；以及一可撓式電氣信號傳輸層，以噴、塗或沾黏的方式以設置於該紡織品上的任意位置，該可撓式電氣信號傳輸層包括至少一個導電傳輸介面，該導電傳輸介面包含導電性質之至少一金屬材質、矽膠與聚氨酯膠，其中，該至少一金屬材質為銀，該銀重量分率介於10%-90%，該矽膠重量分率介於0%-90%，膠黏劑為該聚氨酯膠重量分率介於0%-90%。
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