TWI684416B

TWI684416B - 自行車褲

Info

Publication number: TWI684416B
Application number: TW107144596A
Authority: TW
Inventors: 莊秉欽; 沈培德; 呂景瑗
Original assignee: 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-02-11
Also published as: TW202021493A

Abstract

一種自行車褲，包括褲子本體、一對第一感測電極、一對第二感測電極、一對第三感測電極、一對第四感測電極以及多條導電包芯紗。褲子本體為織物結構。第一感測電極設置在褲子本體的右下肢的股四頭肌區塊。第二感測電極設置在褲子本體的左下肢的股四頭肌區塊。第三感測電極設置在褲子本體的右下肢的股二頭肌區塊。第四感測電極設置在褲子本體的左下肢的股二頭肌區塊。導電包芯紗設置在褲子本體上，並電性連接對應的感測電極。每一導電包芯紗包含隔離管及位在隔離管內的第一導電紗線，且第一導電紗線相較於隔離管的超喂率為20%~80%。

Description

自行車褲

本發明是有關於一種自行車褲，且特別是有關於一種具有生理訊號感測功能的自行車褲。

隨著科技的發展，紡織品在日常生活中的應用開始由衣物穿著領域擴展至其他領域。人們對紡織品的要求不再侷限於保暖的功能，紡織廠商及業者亦希望將紡織品與不同領域的技術結合，進而提高紡織品的附加價值，使得紡織品的應用更為靈活。舉例來說，隨著生活水準提高，對織物的功能亦有了新的要求，各種機能性的織物不斷問世，例如具有吸濕排汗、舒適度、耐水洗、探測運動狀態等特定目的之機能性織物，其中具有探測運動狀態的機能性織物可即時記錄穿著者在運動中的生理訊號，故在相關產業中已成為注目的焦點項目。

本發明的一實施方式提供一種自行車褲，包括褲子本體、一對第一感測電極、一對第二感測電極、一對第三感測電極、一對第四感測電極以及多條導電包芯紗。褲子本體為織物結構且經設置以包覆使用者的腿部。一對第一感測電極設置在褲子本體的右下肢的股四頭肌區塊。一對第二感測電極設置在褲子本體的左下肢的股四頭肌區塊。一對第三感測電極設置在褲子本體的右下肢的股二頭肌區塊。一對第四感測電極設置在褲子本體的左下肢的股二頭肌區塊。多條導電包芯紗設置在褲子本體上，並各自電性連接第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極。每一導電包芯紗包含隔離管及位在隔離管內的第一導電紗線，且第一導電紗線相較於隔離管的超喂率(over feeding ratio)為20%~80%。

於部分實施方式中，第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極各自為第二導電紗線所構成的織物結構且凸出於褲子本體。

於部分實施方式中，第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極各自為與褲子本體一體成型的提花組織。

於部分實施方式中，第一導電紗線及第二導電紗線各自包括耐綸鍍銀纖維、聚酯鍍銀纖維或其組合。

於部分實施方式中，導電包芯紗分別自第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極延伸至褲子本體的側邊，並再沿著褲子本體的側邊延伸至褲子本體的後腰間。

於部分實施方式中，自行車褲更包括多個金屬扣接部以及控制器。多個金屬扣接部配置在褲子本體的後腰間並貫穿褲子本體，且導電包芯紗分別連接在各金屬扣接部上。控制器配置在褲子本體的後腰間，並透過多個金屬扣接部及多條導電包芯紗電性連接第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極。

於部分實施方式中，自行車褲更包括針織防護層。針織防護層配置在褲子本體的側邊，以將導電包芯紗的部分包覆在針織防護層與褲子本體之間。

於部分實施方式中，褲子本體在第一感測電極、第二感測電極、第三感測電極以及第四感測電極上提供穿著服裝壓4.5~12.5mmHg。

於部分實施方式中，導電包芯紗的最大伸長量為120~180%。

於部分實施方式中，自行車褲更包括一對第五感測電極、一對第六感測電極、一對第七感測電極以及一對第八感測電極。一對第五感測電極設置在褲子本體的右下肢的脛前肌區塊。一對第六感測電極設置在褲子本體的左下肢的脛前肌區塊。一對第七感測電極設置在褲子本體的右下肢的腓腸肌區塊。一對第八感測電極設置在褲子本體的左下肢的腓腸肌區塊，其中導電包芯紗各自電性連接第五感測電極、第六感測電極、第七感測電極以及第八感測電極。

100、200‧‧‧自行車褲

110、210‧‧‧褲子本體

111‧‧‧第二導電紗線

111A‧‧‧芯紗

111B‧‧‧導電層

112A、112B、212A、212B‧‧‧第一感測電極

113‧‧‧非導電紗線

114A、114B、214A、214B‧‧‧第二感測電極

116A、116B、216A、216B‧‧‧第三感測電極

118A、118B、218A、218B‧‧‧第四感測電極

120、220‧‧‧導電包芯紗

122‧‧‧隔離管

124‧‧‧第一導電紗線

130、230A、230B‧‧‧金屬扣接部

132、232A、232B‧‧‧控制器

134、234A、234B‧‧‧參考電極

140‧‧‧針織防護層

250A、250B‧‧‧第五感測電極

252A、252B‧‧‧第六感測電極

254A、254B‧‧‧第七感測電極

256A、256B‧‧‧第八感測電極

A1、A2‧‧‧股四頭肌區塊

A3、A4‧‧‧股二頭肌區塊

A5、A6‧‧‧脛前肌區塊

A7、A8‧‧‧腓腸肌區塊

D1、D2‧‧‧區域

第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示自行車褲的正視示意圖。

第1B圖繪示第1A圖的自行車褲的側視示意圖。

第1C圖繪示第1A圖的自行車褲的後視示意圖。

第1D圖繪示第1C圖的區域D1的放大示意圖。

第1E圖繪示第1A圖的褲子本體及配置於其上的第一感測電極的側視放大示意圖。

第1F圖繪示第1E圖的第二導電紗線的結構放大示意圖。

第1G圖繪示第1A圖的導電包芯紗的結構放大示意圖。

第2A圖依據本揭露內容的第二實施方式繪示自行車褲的正視示意圖。

第2B圖繪示第2A圖的自行車褲的側視示意圖。

第2C圖繪示第2A圖的自行車褲的後視示意圖。

第2D圖繪示第2C圖的區域D2的放大示意圖。

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。

本揭露內容的自行車褲包括褲子本體、感測電極以及導電包芯紗，其中感測電極以及導電包芯紗可由織物構成，並以交織的方式配置在褲子本體上，以提供使用者舒適的穿著體驗。此外，導電包芯紗可藉由超喂製程形成，因此導電包芯紗不會隨使用者動作而在電性方面產生變化，從而防止自感測電極量測到的肌電訊號失真。

請看到第1A圖、第1B圖以及第1C圖，第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示自行車褲100的正視示意圖，第1B圖繪示第1A圖的自行車褲100的側視示意圖，而第1C圖繪示第1A圖的自行車褲100的後視示意圖。為了方便說明，第1A圖至第1C圖的自行車褲100係以透視的方式繪示。

本實施方式中，自行車褲100為短褲，並包括褲子本體110、一對第一感測電極112A及112B、一對第二感測電極114A及114B、一對第三感測電極116A及116B、一對第四感測電極118A及118B以及多條導電包芯紗120。褲子本體110為織物結構，例如由非導電紗線構成，且褲子本體110經設置以包覆使用者的腿部。褲子本體110可依其所包覆的肌群而區分為不同區塊，例如右下肢的股四頭肌區塊A1、左下肢的股四頭肌區塊A2、右下肢的股二頭肌區塊A3以及左下肢的股二頭肌區塊A4。上述各對感測電極則可對應地設置在上述區塊中，例如第一感測電極112A及112B可設置在右下肢的股四頭肌區塊A1；第二感測電極114A及114B可設置在左下肢的股四頭肌區塊A2；第三感測電極116A及116B可設置在右下肢的股二頭肌區塊A3；以及，第四感測電極118A及118B可設置在左下肢的股二頭肌區塊A4。

以下將僅對第一感測電極112A及112B進行說明，且第一感測電極112A及112B的結構及用途相似甚至相同於第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B及第四感測電極118A及118B，因此以下關於第一感測電極 112A及112B的說明可對應至其他感測電極。

第一感測電極112A及112B可分別具有約15~20毫米的寬度以及約30~35毫米的長度。第一感測電極112A及112B可依據人體解剖學來配置，例如第一感測電極112A可設置於股四頭肌區塊A1對應肌腹的位置，而第一感測電極112B則可設置於相距第一感測電極112A約10~30毫米處，以做為參考電極使用。透過上述配置，第一感測電極112A及112B可測得使用者右下肢的股四頭肌的肌電訊號。此外，由於相較於人體腿部而言，第一感測電極112A及112B各自具有小的面積且為織物結構，故自行車褲100可在第一感測電極112A及112B的設置區域(即股四頭肌區塊A1)提供高的舒適度。

請再看到第1E圖，第1E圖繪示第1A圖的褲子本體110及配置於其上的第一感測電極112A的側視放大示意圖。第一感測電極112A可為多條第二導電紗線111所構成的織物結構，且第一感測電極112A中的多條第二導電紗線111可凸出於褲子本體110。更詳細而言，第一感測電極112A可為與褲子本體110一體成型的提花組織，因此，可不使用膠體就能將第一感測電極112A與褲子本體110結合為一體。另一方面，由於第一感測電極112A相對褲子本體110的非導電紗線113更凸出，故相對褲子本體110來說，第一感測電極112A在穿戴時可提供更大的摩擦力以達到止滑效果，從而穩定地測量肌電訊號。於部分實施方式中，第一感測電極112A可提供約0.13~0.18的摩擦係數。

請再看到第1F圖，第1F圖繪示第1E圖的第二導電紗線111的結構放大示意圖。第二導電紗線111可以是透過在芯紗111A上配置導電層111B而形成，其中芯紗111A的材料例如是耐綸纖維、聚酯纖維或其組合，且導電層111B的材料例如是金屬銀。亦即，第二導電紗線111包括耐綸鍍銀纖維、聚酯鍍銀纖維或其組合。此外，雖第1F圖是將第二導電紗線111繪示為單芯線以使其易於理解，但於其他實施方式中，第二導電紗線111也可以是將第1F圖所繪的鍍銀纖維依照10~16股合併，並藉由撚紗機以200~400TPM的撚度合股形成紗線，其中所述紗線中的每一鍍銀纖維的纖維細度例如是70d~100d，且其合股形成的紗線的電阻值例如是小於或等於100Ω/100公分，強度例如大於或等於16gf/d，且伸度例如是為10%~50%。簡言之，無論是以何種方式形成，第二導電紗線111可包括耐綸鍍銀纖維、聚酯鍍銀纖維或其組合，且電阻值例如是小於或等於100Ω/100公分。

請再回到第1A圖至第1C圖。多條導電包芯紗120設置在褲子本體110上，且各自電性連接第一感測電極112A及112B、第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B以及第四感測電極118A及118B。導電包芯紗120可分別自第一感測電極112A及112B、第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B以及第四感測電極118A及118B延伸至褲子本體110的側邊，並再沿著褲子本體110的側邊延伸至褲子本體110的後腰間。透過導電包芯紗120，可便於擷取自各對感測電極量測到的肌電訊號，以利於輸出肌電訊號並進行分析。

請再看到第1G圖，第1G圖繪示第1A圖的導電包芯紗120的結構放大示意圖。每一條導電包芯紗120包含隔離管122及位在隔離管122內的第一導電紗線124，即第一導電紗線124是做為導電包芯紗120的芯紗使用。

隔離管122可以是管狀並直接配置在第一導電紗線124外，或者隔離管122也可以經8字型編織而包覆在第一導電紗線124外。舉例來說，隔離管122可是藉由編織機(Braiding Machine)，以16~48股數紗線編織形成，其中選用編織成隔離管122的紗線特性可為：紗線細度為100d~450d；強度大於或等於1.8g/d；伸度為40%~80%；以及，熔點為130℃~190℃。此外，選用編織成隔離管122的紗線可以是具彈性及防水性的材料，像是聚氨酯(thermoplastic urethane；TPU)、聚酯、耐綸或其他熱熔性材料。

於部分實施方式中，第一導電紗線124的材料及結構可與第二導電紗線111相同。也就是說，第一導電紗線124可包括一條以上的耐綸鍍銀纖維、聚酯鍍銀纖維或其組合，且第一導電紗線124的電阻值例如是小於或等於100Ω/100公分。在此些實施方式中，由於第一導電紗線124及第二導電紗線111實質上為相同的紗線，故導電包芯紗120與感測電極之間是藉由相同材料來形成電性連接，因此可具有更好的傳導性。此外，藉由相同紗線來形成第一導電紗線124及第二導電紗線111，亦可節省自行車褲100的材料成本及製造成本。

可藉由超喂製程形成導電包芯紗120，且第一導電紗線124相較於隔離管122的超喂率(over feeding ratio)可為20%~80%。當導電包芯紗120受到拉伸的時候，導電包芯紗120可因隔離管122的彈性而隨拉伸動作伸長，且導電包芯紗120的最大伸長量可為120~180%。同時，由於第一導電紗線124相較於隔離管122具有超喂率，故拉伸動作不會致使第一導電紗線124的總長度產生變化，以避免第一導電紗線124的電阻值產生變化，從而防止肌電訊號失真。

請同時看到第1C圖及第1D圖，其中第1D圖繪示第1C圖的區域D1的放大示意圖。自行車褲100可更包括多個金屬扣接部130以及控制器132。多個金屬扣接部130配置在褲子本體110的後腰間並貫穿褲子本體110，且導電包芯紗120分別連接在各金屬扣接部130上，以使第一感測電極112A及112B、第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B以及第四感測電極118A及118B可分別電性連接金屬扣接部130。金屬扣接部130的數量可以與感測電極的數量相對應，舉例來說，在感測電極總數量為八個的情況下，金屬扣接部130的數量可為九個，其中八個可分別接受感測電極各自量測到的肌電訊號，而剩餘一個則可接受參考電位訊號，且所述參考電位訊號可由設置在褲子本體110的側邊且接近腰間的參考電極134提供。

控制器132配置在褲子本體110的後腰間，並覆蓋且連接金屬扣接部130。控制器132可透過多個金屬扣接部130及多條導電包芯紗120電性連接第一感測電極112A及112B、第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B以及第四感測電極118A及118B。控制器132可用來讀取量測到的肌電訊號以及參考電位訊號，並將這些訊號經處理(例如進行濾波或放大)後輸出，其包含以無線通訊的方式輸出，像是可透過藍牙傳輸裝置、紅外線傳輸裝置、WIFI無線網路傳輸裝置、WT無線電波傳送裝置、NFC近距離無線通訊裝置、ANT+近距離無線通訊裝置或紫蜂無線通訊裝置(Zigbee)實現。

請再回到第1A圖至第1C圖。可藉由材料特性來防止肌電訊號失真，舉例來說，褲子本體110可由耐綸紗線及彈性紗線編織而構成，其中彈性紗線的材料可以是氨綸(Spandex)。藉由彈性紗線，褲子本體110可具有彈性，且褲子本體110可至少在股四頭肌區塊A1、左下肢的股四頭肌區塊A2、右下肢的股二頭肌區塊A3以及左下肢的股二頭肌區塊A4對使用者進行加壓，使得褲子本體110可在第一感測電極112A及112B、第二感測電極114A及114B、第三感測電極116A及116B以及第四感測電極118A及118B上提供穿著服裝壓4.5~12.5mmHg，從而加強固定感測電極與使用者間的接觸關係，以達到防止肌電訊號失真的效果。

也可藉由額外結構來防止肌電訊號失真，例如自行車褲100可更包括針織防護層140，其中針織防護層140配置在褲子本體110的側邊。褲子本體110可藉由耐綸線及彈性紗線編織而具有彈性，且針織防護層140的彈性可大於褲子本體110的彈性，以做為自行車褲100的加壓區。透過加壓區，可增強自行車褲100對使用者的包覆強度，從而增加感測電極對使用者的正向力，以達到防止感測電極產生滑動的效果。相對於將針織防護層140設置於其他區域，將針織防護層140設置在側邊較不會干涉到使用者的於運動期間的動作。此外，導電包芯紗120的部分可包覆在針織防護層140與褲子本體110之間，以減少導電包芯紗120與外部環境摩擦的機會，從而防止導電包芯紗120因不預期磨損而致使斷路。

請再看到第2A圖、第2B圖以及第2C圖，第2A圖依據本揭露內容的第二實施方式繪示自行車褲200的正視示意圖，第2B圖繪示第2A圖的自行車褲200的側視示意圖，而第2C圖繪示第2A圖的自行車褲200的後視示意圖。同樣為了方便說明，第2A圖至第2C圖的自行車褲200係以透視的方式繪示。本實施方式與第一實施方式的差異點在於：本實施方式的自行車褲200為長褲，且更包括一對第五感測電極250A及250B、一對第六感測電極252A及252B、一對第七感測電極254A及254B以及一對第八感測電極256A及256B。

本實施方式中，褲子本體210除了可區分為右下肢的股四頭肌區塊A1、左下肢的股四頭肌區塊A2、右下肢的股二頭肌區塊A3以及左下肢的股二頭肌區塊A4之外，可再區分出右下肢的脛前肌區塊A5、左下肢的脛前肌區塊A6、右下肢的腓腸肌區塊A7以及左下肢的腓腸肌區塊A8。第五感測電極250A及250B設置在右下肢的脛前肌區塊A5；第六感測電極252A及252B設置在左下肢的脛前肌區塊A6；第七感測電極254A及254B設置在右下肢的腓腸肌區塊A7；以及，第八感測電極256A及256B設置在左下肢的腓腸肌區塊A8。

前述關於第一感測電極112A及112B的結構及用途可對應地應用在第五感測電極250A及250B、第六感測電極 252A及252B、第七感測電極254A及254B以及第八感測電極256A及256B，因此將不對這些感測電極的結構及用途另行說明。

多條導電包芯紗220各自可電性連接第五感測電極250A及250B、第六感測電極252A及252B、第七感測電極254A及254B以及第八感測電極256A及256B，以利將第五感測電極250A及250B、第六感測電極252A及252B、第七感測電極254A及254B以及第八感測電極256A及256B量測到的肌電訊號輸出至設置於褲子本體210後腰間的控制器232A及232B。

更詳細來說，請再看到第2D圖，第2D圖繪示第2C圖的區域D2的放大示意圖。用以量測右下肢肌電訊號的第一感測電極212A及212B、第三感測電極216A及216B、第五感測電極250A及250B、第七感測電極254A及254B及量測參考電位的參考電極234A可透過導電包芯紗220及金屬扣接部230A電性連接控制器232A，而用以量測左下肢肌電訊號的第二感測電極214A及214B、第四感測電極218A及218B、第六感測電極252A及252B、第八感測電極256A及256B及量測參考電位的參考電極234B則可透過導電包芯紗220及金屬扣接部230B電性連接控制器232B，使得控制器232A及232B可分別處理使用者右下肢及左下肢的肌電訊號。

綜合上述，本揭露內容的自行車褲包括褲子本體、感測電極以及導電包芯紗，其中感測電極分別對應不同肌群，以量測使用者的肌電訊號。導電包芯紗電性連接對應的感測電極，以利於將所量測到的肌電訊號輸出至其他元件，其中導電包芯紗可藉由超喂製程形成，使得導電包芯紗不會隨使用者動作而在電性方面產生變化，從而防止肌電訊號失真。此外，感測電極可以是由凸出的織物結構構成，以達到止滑的效果，從而可穩定地量測肌電訊號。另一方面，自行車褲可再藉由材料特性及額外結構來加強固定感測電極與使用者間的接觸關係，以達到防止肌電訊號失真的效果。

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。

100‧‧‧自行車褲

110‧‧‧褲子本體

112A、112B‧‧‧第一感測電極

114A、114B‧‧‧第二感測電極

120‧‧‧導電包芯紗

134‧‧‧參考電極

140‧‧‧針織防護層

A1、A2‧‧‧股四頭肌區塊

Claims

一種自行車褲，包括：褲子本體，為織物結構且經設置以包覆使用者的腿部；一對第一感測電極，設置在所述褲子本體的右下肢的股四頭肌區塊；一對第二感測電極，設置在所述褲子本體的左下肢的股四頭肌區塊；一對第三感測電極，設置在所述褲子本體的右下肢的股二頭肌區塊；一對第四感測電極，設置在所述褲子本體的左下肢的股二頭肌區塊；以及多條導電包芯紗，設置在所述褲子本體上，且各自電性連接所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極，其中每一所述導電包芯紗包含隔離管及位在所述隔離管內的第一導電紗線，且所述第一導電紗線相較於所述隔離管的超喂率為20%~80%。
如請求項1所述的自行車褲，其中所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極各自為第二導電紗線所構成的織物結構且凸出於所述褲子本體。
如請求項2所述的自行車褲，其中所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極各自為與所述褲子本體一體成型的提花組織。
如請求項2所述的自行車褲，其中所述第一導電紗線及所述第二導電紗線各自包括耐綸鍍銀纖維、聚酯鍍銀纖維或其組合。
如請求項1所述的自行車褲，其中所述導電包芯紗分別自所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極延伸至所述褲子本體的側邊，並再沿著所述褲子本體的側邊延伸至所述褲子本體的後腰間。
如請求項5所述的自行車褲，更包括：多個金屬扣接部，配置在所述褲子本體的後腰間並貫穿所述褲子本體，且所述導電包芯紗分別連接在各所述金屬扣接部上；以及控制器，配置在所述褲子本體的後腰間，並透過多個所述金屬扣接部及多條所述導電包芯紗電性連接所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極。
如請求項5所述的自行車褲，更包括：針織防護層，配置在所述褲子本體的側邊，以將所述導電包芯紗的部分包覆在所述針織防護層與所述褲子本體之間。
如請求項1所述的自行車褲，其中所述褲子本體在所述第一感測電極、所述第二感測電極、所述第三感測電極以及所述第四感測電極上提供穿著服裝壓4.5~12.5mmHg。
如請求項1所述的自行車褲，其中所述導電包芯紗的最大伸長量為120~180%。
如請求項1所述的自行車褲，更包括：一對第五感測電極，設置在所述褲子本體的右下肢的脛前肌區塊；一對第六感測電極，設置在所述褲子本體的左下肢的脛前肌區塊；一對第七感測電極，設置在所述褲子本體的右下肢的腓腸肌區塊；以及一對第八感測電極，設置在所述褲子本體的左下肢的腓腸肌區塊，其中所述導電包芯紗各自電性連接所述第五感測電極、所述第六感測電極、所述第七感測電極以及所述第八感測電極。