TWI657930B - 導電織物與其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種導電織物，為一體成型結構，包含電連接層、電傳輸層及電絕緣層。電連接層具有第一電連接區及第二電連接區，其中第一電連接區及第二電連接區彼此電性絕緣。電傳輸層配置於電連接層之一側，並具有第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑，其中第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至第一電連接區及第二電連接區。電絕緣層配置於電傳輸層之一側，且電傳輸層位於電連接層與電絕緣層之間。

Description

導電織物與其製作方法

本發明是有關於一種導電織物與其製作方法。

習知技術中，常利用不透氣的電極貼片來偵測電生理訊號(ECG，electrocardiogram signal)、眼電圖(EOG，Electrooculography)、腦波圖(EEG，Electroencephalogram)或肌電圖(electromyogram，EMG)等訊號。電極貼片貼合於人體表面取得電訊號，其缺點為肌膚長時間不透氣且無法排汗，容易使受測者產生不舒服的感覺，因此會產生排斥而影響受測品質。

有鑑於此，便發展使用導電布做為電極貼片的材料的技術。一般而言，導電布將會於剪裁後與衣物結合，然而，由於導電布造價甚高，當導電布於剪裁過程造成損耗時，則成衣後製加工的成本也會隨之增加，造成整體製程的成本提高。一旦整體成本提高，使用導電布的技術也難以普及於一般使用者。

本發明之一實施方式提供一種導電織物，包括電連接層、電傳輸層及電絕緣層，其中電連接層及電傳輸層的組合可將使用者皮膚表面的電訊號導出，而電絕緣層包覆電連接層及電傳輸層。藉由導電織物的至少兩層以上的結構，導電織物可同時提供傳輸使用者皮膚表面的電訊號的功能及肌肉支撐的功能，且由於導電織物的多層結構是透過彈性材料構成，故導電織物可緊緊地包覆使用者的穿戴部位，以使感測結果可免於受晃動所產生的雜訊影響。由於電連接層的電連接區是直接形成於導電織物中，故不需再額外裁剪導電布做縫合，因此也就不會有損耗導電布的問題產生。

本發明之一實施方式提供一種導電織物，為一體成型結構，包含電連接層、電傳輸層及電絕緣層。電連接層具有第一電連接區及第二電連接區，其中第一電連接區及第二電連接區彼此電性絕緣。電傳輸層配置於電連接層之一側，並具有第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑，其中第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至第一電連接區及第二電連接區。電絕緣層配置於電傳輸層之一側，且電傳輸層位於電連接層與電絕緣層之間。

於部分實施方式中，導電織物可更包含第一對位點及第二對位點，配置於電絕緣層上，並相隔至少一段距離。

於部分實施方式中，第一對位點與第二對位點之間相隔的距離長度例如是介於6公分至45公分。

於部分實施方式中，電連接層、電傳輸層及電絕緣層為針織結構。

於部分實施方式中，針織結構可以是羅紋結構、平紋結構或嵌花結構(intarsia)，且羅紋結構的組織可以是1×1、2×1、3×1、2×2、3×2、6×3或其組合。

於部分實施方式中，電傳輸層及電連接層可包括導電紗，導電紗的材料例如是金、銀、銅、鐵、鎳、碳黑、石墨烯或其組合。

於部分實施方式中，電連接層可更包含止滑紗，其中電連接層透過止滑紗形成止滑結構，且止滑結構與電傳輸層相對，其中止滑紗可包括海島型纖維或克維拉纖維。

於部分實施方式中，第一電連接區於電絕緣層的垂直投影及第二電連接區於電絕緣層的垂直投影可分別與第一電傳輸路徑於電絕緣層的垂直投影及第二電傳輸路徑於電絕緣層的垂直投影至少部分重疊。

於部分實施方式中，導電織物例如是柱狀結構，且電連接層、電傳輸層及電絕緣層呈捲曲狀，以於柱狀結構之中形成容置空間及彼此相對的兩開口。

本發明之一實施方式提供一種導電織物，包含電連接層、電傳輸層、電絕緣層、第一對位點及第二對位點。電連接層具有第一電連接區及第二電連接區，其中第一電連接區及第二電連接區彼此電絕緣。電傳輸層配置於電連接層之一側，具有第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑，其中第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至第一電連接區及第二電連接區。電絕緣層，配置於電傳輸層之一側，且電傳輸層位於電連接層與電絕緣層之間，其中電連接層、電傳 輸層及電絕緣層呈捲曲狀，以形成容置空間及彼此相對的兩開口，其中電連接層位於容置空間與電傳輸層之間。第一對位點及第二對位點，配置於電絕緣層上，並相隔至少一段距離。

於部分實施方式中，電連接層、電傳輸層及電絕緣層例如是由彈性材料構成。

於部分實施方式中，電絕緣層可包覆電連接層及電傳輸層，且電傳輸層被夾抵於電連接層與電絕緣層之間。

本發明之一實施方式提供一種導電織物的製作方法，包含以下步驟。形成第一電連接區及第二電連接區於第一織物層上，其中第一電連接區及第二電連接區彼此電絕緣。形成第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑於第二織物層上，其中第二織物層位於第一織物層之一側，且第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至第一電連接區及第二電連接區。配置第三織物層於第二織物層之一側，且第二織物層位於第一織物層與第三織物層之間。

於部分實施方式中，製作方法可更包含配置止滑紗於第一織物層上，以形成止滑結構。

於部分實施方式中，製作方法可更包含以下步驟。連接第一織物層的相對兩側邊，以使第一織物層呈捲曲狀。連接第二織物層的相對兩側邊，以使第二織物層呈捲曲狀，並包覆第一織物層。連接第三織物層的相對兩側邊，以使第三織物層呈捲曲狀，並包覆第一織物層及第二織物層。

於部分實施方式中，第一織物層、第二織物層及第三織物層例如是同時織造，且導電織物為一體成型結構。

100、200‧‧‧導電織物

102、202‧‧‧電連接層

104‧‧‧電傳輸層

106‧‧‧電絕緣層

108‧‧‧電連接區

108a、208a‧‧‧第一電連接區

108b、208b‧‧‧第二電連接區

110a‧‧‧第一電傳輸路徑

110b‧‧‧第二電傳輸路徑

112‧‧‧第一對位點

114‧‧‧第二對位點

116‧‧‧容置空間

230‧‧‧止滑紗

232‧‧‧止滑結構

234‧‧‧基底層

O1、O2‧‧‧開口

第1A圖繪示本發明的第一實施方式的導電織物的立體示意圖。

第1B圖繪示第1A圖的導電織物的上視示意圖。

第2A圖繪示第1A圖的導電織物於展開後的爆炸圖。

第2B圖繪示第1A圖的導電織物於展開後的上視示意圖。

第3A圖繪示本發明的第二實施方式的導電織物於展開後的上視示意圖。

第3B圖繪示第3A圖的止滑紗以跳紗方式形成止滑結構的側視示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

有鑑於剪裁過程可能會對導電布造成損耗，從而增加成衣的後製加工成本，本發明之導電織物包括電連接層、電傳輸層及電絕緣層，其中電連接層及電傳輸層的組合可將使用者皮膚表面的電訊號導出。電絕緣層包覆電連接層及電傳輸 層，故電連接層的電連接區是直接形成於導電織物之中，因而不需再額外裁剪導電布做縫合，因此也就不會有損耗導電布的問題產生。此外，藉由導電織物的兩層以上的結構，導電織物可同時提供傳輸使用者皮膚表面的電訊號的功能及肌肉支撐的功能，且由於導電織物的多層結構是透過彈性材料構成，故導電織物可緊包覆使用者的穿戴部位，以使感測結果可免於受晃動所產生的雜訊影響。

請參照第1A圖及第1B圖，其中第1A圖繪示本發明的第一實施方式的導電織物100的立體示意圖，而第1B圖繪示第1A圖的導電織物100的上視示意圖。導電織物100為一種穿戴式肌電紡織品，且為一體成型結構。例如，導電織物100可以是腿套或肘套等套件，或者導電織物100可以是上衣、長褲或短褲等一般型衣物。進一步而言，當使用者穿著導電織物100時，導電織物100可透過量測使用者皮膚表面的電訊號來取得相關的生理訊號，例如是肌肉用量、肌力大小或是肌肉疲勞程度。

在一實施方式中，導電織物100例如是柱狀結構，並包含電連接層102、電傳輸層104、電絕緣層106、第一對位點112及第二對位點114。電傳輸層104配置於電連接層102之一側，電絕緣層106配置於電傳輸層104之一側，且電傳輸層104位於電連接層102與電絕緣層106之間。於此配置下，電絕緣層106可包覆電連接層102及電傳輸層104，且電傳輸層104被夾抵於電連接層102與電絕緣層106之間。換言之，於柱狀結構的導電織物100中，由最內層至最外層依序為電連接層 102、電傳輸層104及電絕緣層106。

此外，電連接層102、電傳輸層104及電絕緣層106呈捲曲狀，以使導電織物100整體結構呈柱狀，並於此柱狀結構中形成容置空間116及彼此相對的兩開口O1及O2，其中電連接層102位於容置空間116與電傳輸層104之間。具體而言，當導電織物100例如是腿套時，使用者可透過開口O1或O2而將腿部置入於導電織物100的容置空間116之中。

第一對位點112及第二對位點114可配置於電絕緣層106上，且可提供對位功能給使用者以便於穿著導電織物100，並且使得導電織物100的電連接區108能夠正確地接觸欲量測的肌肉位置。第一對位點112及第二對位點114可相隔至少一段距離，且可根據導電織物100的應用方式來調整所述距離。於部分實施方式中，第一對位點112與第二對位點114之間相隔的距離長度可介於6公分至45公分。更具體來說，當導電織物100例如是腿套時，第一對位點112及第二對位點114可分別對應至使用者的膕窩及膝內髁的位置，且可依據使用者小腿肌肉的長度來調整兩對位點的間距。此外，第一對位點112及第二對位點114可配置在電緣層106的外側(亦即整體導電織物100的最外側)，從而使用者能以目視方式進行對位以將導電織物100穿戴在正確的位置。

電連接層102具有電連接區108。電連接區108位於電連接層102的內表面，其中電連接層102的內表面朝向容置空間116。電連接區108用以收集電訊號。例如，當使用者穿著導電織物100時，皮膚表面會與電連接區108接觸，此時， 使用者皮膚表面的電訊號會透過電連接層102的電連接區108傳輸進入導電織物100之中。

為了更清楚說明導電織物100的結構，第1A圖及第1B圖所繪的導電織物100將展開為平面，以方便說明。將展開後的導電織物100繪示於第2A圖及第2B圖，其中第2A圖繪示第1A圖的導電織物100於展開後的爆炸圖，而第2B圖繪示第1A圖的導電織物100於展開後的上視示意圖。此外，於第2B圖的視角中，電連接層102為位於最上層。

電連接層102具有第一電連接區108a及第二電連接區108b，其中第一電連接區108a及第二電連接區108b彼此電性絕緣。電連接層102可以是由針織結構形成，例如羅紋結構、平紋結構或嵌花結構(intarsia)。羅紋結構的組織例如是1×1、2×1、3×1、2×2、3×2、6×3的單羅紋結構或其組合。嵌花結構例如是使用導電紗(例如銀纖維)及非導電紗(例如尼龍纖維)以嵌花雙層以上組織來織造立體的導電區，從而提升感測靈敏度。電連接層102可以是由彈性材料構成，例如是具有彈性的尼龍纖維。在一些實施方式中，電連接層102也可包含導電紗，例如，第一電連接區108a及第二電連接區108b是由導電紗所形成，且導電紗的材料可包括金、銀、銅、鐵、鎳、碳黑、石墨烯或其組合。

電傳輸層104配置於電連接層102之一側，並具有第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b，其中第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b彼此電絕緣。與電連接層102相似，電傳輸層104可以是由針織結構形成，例如羅紋結 構、平紋結構或嵌花結構。電傳輸層104可以是由彈性材料構成，例如是具有彈性的尼龍纖維。在一些實施方式中，電傳輸層104可包含導電紗，例如，第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b是由導電紗所形成，且導電紗的材料可包括金、銀、銅、鐵、鎳、碳黑、石墨烯或其組合。

第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b可分別電連接至第一電連接區108a及第二電連接區108b。於第2A圖中，第一電連接區108a於電絕緣層106的垂直投影及第二電連接區108b於電絕緣層106的垂直投影分別與第一電傳輸路徑110a於電絕緣層106的垂直投影及第二電傳輸路徑110b於電絕緣層106的垂直投影至少部分重疊。因此，第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b可分別透過實體接觸而電連接至第一電連接區108a及第二電連接區108b。

於此配置下，彼此電連接的第一電連接區108a及第一電傳輸路徑110a可視為一個電傳輸通道，而彼此電連接的第二電連接區108b及第二電傳輸路徑110b可視為另一個電傳輸通道，且此兩個電傳輸通道彼此獨立且絕緣。此兩個電傳輸通道的一端接觸使用者的皮膚(例如，電連接區可與皮膚連接)，而另一端可連接感測器(未繪示)。透過此配置，當使用者著用導電織物100時，使用者的皮膚表面、兩個電傳輸通道及感測器可構成一個通路，故使用者皮膚表面的電訊號可傳輸至感測器之中。

電絕緣層106可為導電織物100的最外層，以防止外在環境干擾電連接層102及電傳輸層104所接受的電訊號。 進一步而言，電絕緣層106可做為電連接層102及電傳輸層104的保護層，以避免電傳輸通道暴露在外在環境中。與電連接層102相似，電絕緣層106可以是由針織結構形成，例如羅紋結構、平紋結構或嵌花結構，且電絕緣層106可以是由彈性材料構成，在此不再贅述。

可將導電織物100的電連接層102、電傳輸層104及電絕緣層106。亦即，形成電連接層102的步驟、形成電傳輸層104的步驟及形成電絕緣層106的步驟為同時進行，以下將對各步驟做說明。在以下各個步驟中，所使用的紗線及材料以及各布層的結構與前述內容相同，故不再贅述。

於形成電連接層102的步驟中，可形成第一電連接區108a及第二電連接區108b於第一織物層上，其中第一電連接區108a及第二電連接區108b彼此電絕緣，從而使得第一織物層成為電連接層102。

於形成電傳輸層104的步驟中，第二織物層形成於第一織物層之一側，且第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b形成於第二織物層上，其中第一電傳輸路徑110a及第二電傳輸路徑110b彼此電絕緣，並分別電連接至第一電連接區108a及第二電連接區108b，而使得第二織物層成為電傳輸層104。

於形成電絕緣層106的步驟中，第三織物層可形成於第二織物層之一側，且第二織物層位於第一織物層與第三織物層之間，亦即，第三織物層包覆第一織物層及第二織物層，而使第三織物層成為電絕緣層106。

當三個步驟完成後，即可直接形成導電織物100，且此導電織物100可直接應用做為腿套、肘套、上衣或褲子。再者，由於電連接層102、電傳輸層104及電絕緣層106可透過彈性材料構成，故所形成的導電織物100也可提供使用者肌肉支撐功能，以輔助使用者進行運動。

請再看到第3A圖，第3A圖繪示本發明的第二實施方式的導電織物200於展開後的上視示意圖。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異為本實施方式的電連接層202更包含止滑紗230，且電連接層202透過止滑紗230形成止滑結構232，其中止滑紗230可透過跳紗結構來形成止滑結構232。

更具體來說，請同時參照第3A圖及第3B圖，其中第3B圖繪示第3A圖的止滑紗230以跳紗方式形成止滑結構232的側視示意圖。於部分實施方式中，電連接層202可以由基底層234、止滑紗230及導電紗(未繪示)織成，且止滑紗230可透過跳紗的方式與基底層234交織，以形成凸出於基底層234的止滑結構232。

止滑結構232與電傳輸層104(請見第1A圖)相對，亦即，當使用者著用導電織物200時，止滑結構232會接觸使用者的皮膚表面，使得當使用者進行運動時，導電織物200的配戴位置可相對固定。進一步而言，藉由止滑結構232可防止第一電連接區208a及第二電連接區208b自欲量測的肌肉位置滑動，以減少雜訊產生的可能性。另一方面，在製作導電織物200時，可於形成電連接層102的步驟中，於第一織物層上配置止滑紗230以形成止滑結構232，其中止滑紗230包括海島 型纖維或克維拉纖維。此外，止滑紗230可更包括彈性紗，例如是橡膠紗線及彈性包覆紗(Spandex)。

綜上所述，本發明之導電織物包括電連接層、電傳輸層及電絕緣層，其中電連接層及電傳輸層的組合可接收及傳導使用者皮膚表面的電訊號，而電絕緣層包覆電連接層及電傳輸層。藉由導電織物的兩層以上的結構，導電織物可同時提供傳輸使用者皮膚表面的電訊號的功能及肌肉支撐的功能，且由於導電織物的多層結構是透過彈性材料構成，故導電織物可緊包覆使用者的穿戴部位，以使感測結果可免於受晃動所產生的雜訊影響。另一方面，導電織物包括設置於電絕緣層的第一對位點及第二對位點，其可提供使用者於著用時的對位功能，以使導電織物的電連接區可接觸欲量測的肌肉位置。再者，由於電連接層的電連接區是直接形成於導電織物之中，故不需再額外裁剪導電布做縫合，因此也就不會有損耗導電布的問題產生。此外，可透過止滑紗形成止滑結構於電連接層上，使得當使用者著用導電織物並進行運動時，導電織物的位置可相對固定。

雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

1. 一種導電織物，為一體成型結構，包含：電連接層，具有第一電連接區及第二電連接區，其中所述第一電連接區及所述第二電連接區彼此電性絕緣；電傳輸層，配置於所述電連接層之一側，具有第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑，其中所述第一電傳輸路徑及所述第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至所述第一電連接區及所述第二電連接區，其中所述電連接層更包含止滑紗，其中所述電連接層透過所述止滑紗形成止滑結構，且所述止滑結構與所述電傳輸層相對，其中所述止滑紗包括海島型纖維或克維拉纖維；以及電絕緣層，配置於所述電傳輸層之一側，且所述電傳輸層位於所述電連接層與所述電絕緣層之間。
2. 如請求項1所述的導電織物，更包含第一對位點及第二對位點，配置於所述電絕緣層上，並相隔至少一段距離。
3. 如請求項2所述的導電織物，其中所述第一對位點與所述第二對位點之間相隔的距離長度介於6公分至45公分。
4. 如請求項1所述的導電織物，其中所述電連接層、所述電傳輸層及所述電絕緣層為針織結構。
5. 如請求項4所述的導電織物，其中所述針織結構為羅紋結構、平紋結構或嵌花結構(intarsia)。
6. 如請求項5所述的導電織物，其中所述羅紋結構的組織為1×1、2×1、3×1、2×2、3×2、6×3或其組合。
7. 如請求項1所述的導電織物，其中所述電傳輸層及電連接層包括導電紗，且所述導電紗的材料包括金、銀、銅、鐵、鎳、碳黑、石墨烯或其組合。
8. 如請求項1所述的導電織物，其中所述第一電連接區於所述電絕緣層的垂直投影及所述第二電連接區於所述電絕緣層的垂直投影分別與所述第一電傳輸路徑於所述電絕緣層的垂直投影及所述第二電傳輸路徑於所述電絕緣層的垂直投影至少部分重疊。
9. 如請求項1所述的導電織物，其中導電織物為柱狀結構，且所述電連接層、所述電傳輸層及所述電絕緣層呈捲曲狀，以於所述柱狀結構之中形成容置空間及彼此相對的兩開口。
10. 一種導電織物，包含.電連接層，具有第一電連接區及第二電連接區，其中所述第一電連接區及所述第二電連接區彼此電絕緣；電傳輸層，配置於所述電連接層之一側，具有第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑，其中所述第一電傳輸路徑及所述第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至所述第一電連接區及所述第二電連接區；電絕緣層，配置於所述電傳輸層之一側，且所述電傳輸層位於所述電連接層與所述電絕緣層之間，其中所述電連接層、所述電傳輸層及所述電絕緣層呈捲曲狀，以形成容置空間及彼此相對的兩開口，其中所述電連接層位於所述容置空間與所述電傳輸層之間；以及第一對位點及第二對位點，配置於所述電絕緣層上，並相隔至少一段距離。
11. 如請求項10所述的導電織物，其中所述電連接層、所述電傳輸層及所述電絕緣層是由彈性材料構成。
12. 如請求項10所述的導電織物，其中所述電絕緣層包覆所述電連接層及所述電傳輸層，且所述電傳輸層被夾抵於所述電連接層與所述電絕緣層之間。
13. 一種導電織物的製作方法，包含：形成第一電連接區及第二電連接區於第一織物層上，其中所述第一電連接區及所述第二電連接區彼此電絕緣；形成第一電傳輸路徑及第二電傳輸路徑於第二織物層上，其中所述第二織物層位於所述第一織物層之一側，且所述第一電傳輸路徑及所述第二電傳輸路徑彼此電絕緣，並分別電連接至所述第一電連接區及所述第二電連接區；以及配置第三織物層於所述第二織物層之一側，且所述第二織物層位於所述第一織物層與所述第三織物層之間。
14. 如請求項13所述的製作方法，更包含：配置止滑紗於所述第一織物層上，以形成止滑結構。
15. 如請求項13所述的製作方法，更包含：連接所述第一織物層的相對兩側邊，以使所述第一織物層呈捲曲狀；連接所述第二織物層的相對兩側邊，以使所述第二織物層呈捲曲狀，並包覆所述第一織物層；以及連接所述第三織物層的相對兩側邊，以使所述第三織物層呈捲曲狀，並包覆所述第一織物層及所述第二織物層。
16. 如請求項13所述的製作方法，其中所述第一織物層、所述第二織物層及所述第三織物層為同時織造，且所述導電織物為一體成型結構。