專利名稱：用于集成的生物計(jì)量監(jiān)測(cè)的襪子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有集成的生物計(jì)量(biometric)監(jiān)測(cè)的襪子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了用于集成的生物計(jì)量監(jiān)測(cè)的襪子或長(zhǎng)襪或褲襪或者其等效物，包括-具有數(shù)據(jù)總線(7)的襪子，其包括針織或機(jī)織的一根或多根傳導(dǎo)紗(3)； -一個(gè)或多個(gè)生物計(jì)量傳感器(1、5)。優(yōu)選實(shí)施例包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11)和導(dǎo)體連接帶(8)，通過(guò)該導(dǎo)體連接帶(8)結(jié)合到數(shù)據(jù)總線(7)，并且還包括無(wú)線接口( 12)，尤其是到移動(dòng)設(shè)備(15)的無(wú)線接口。優(yōu)選實(shí)施例包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11)，該數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11)包括一個(gè)或多個(gè)視覺(jué)指示器尤其是LED (13)、一個(gè)或多個(gè)按鈕(14)尤其是通/斷開(kāi)關(guān)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器包括壓力傳感器(5 )和溫度傳感器(I)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器包括通過(guò)“Z字形”的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)“Z字形”的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)“Z字形”的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)傳感器尾部上的焊接到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括多孔環(huán)氧樹(shù)脂封裝。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)硅樹(shù)脂粘合劑的保護(hù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括柔性PCB的基底。優(yōu)選實(shí)施例包括用于以下度量中的一個(gè)或多個(gè)的傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置身體質(zhì)量指數(shù)、用戶的體重、總的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)所消耗的卡路里量、訓(xùn)練時(shí)間、每秒鐘燃燒的卡路里、瞬時(shí)行進(jìn)速度、監(jiān)測(cè)GPS跟蹤器、行進(jìn)距離、步數(shù)、記錄歷史數(shù)據(jù)和/或運(yùn)動(dòng)中身體質(zhì)量的校準(zhǔn)與測(cè)量。
背景技術(shù)：
US2008287832A1描述了具有多個(gè)壓力傳感器(8)的鞋(4)(或者鞋底)，這些壓力傳感器(8)連接到生成壓力數(shù)據(jù)的設(shè)備一“醫(yī)學(xué)節(jié)點(diǎn)”(6)?！搬t(yī)學(xué)節(jié)點(diǎn)”將壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到基站(26)?；痉治鰤毫?shù)據(jù)，而且，當(dāng)壓力數(shù)據(jù)指示壓力超過(guò)某個(gè)水平時(shí)，可以生成警告，包括文本消息。檢測(cè)和壓力報(bào)警發(fā)生在或者休息的時(shí)候，例如坐著的時(shí)候，或者鍛煉的狀況下，用于監(jiān)測(cè)病人的狀況，例如糖尿病或者其他醫(yī)學(xué)問(wèn)題。該發(fā)明使得可以避免病人腳的某個(gè)部分上過(guò)多的壓力，而且也可以避免對(duì)皮膚和其他相鄰組織的傷害。US5546955A描述了包括溫度傳感器和連接到該傳感器以便提供腿部溫度指示的視覺(jué)指示器的襪子。該襪子還具有自動(dòng)地提供用戶的周期性腿部壓縮的壓力施加部件。該發(fā)明允許對(duì)例如靜脈炎的醫(yī)學(xué)狀況的診斷并且防止或減少靜脈疾病。而且阻止襪子下滑。該發(fā)明沒(méi)有指出任何的織物集成或者如何克服腳/鞋的特定環(huán)境下的操作問(wèn)題。FR2861846A1描述了在腳和鞋之間以便獲得由一個(gè)施加在另一個(gè)之上的壓力信號(hào)的一層，包括結(jié)合有壓力傳感器(4)的聚氨酯凝膠(7)層。壓力傳感器是固態(tài)的而且是平的，定位成檢測(cè)到凝膠層外表面的垂直壓力(不檢測(cè)切削應(yīng)變)。該發(fā)明預(yù)見(jiàn)到了在鞋和衣物(不僅僅是襪子)、在靴子或滑雪板或單板滑雪板中或者甚至在用于冬季運(yùn)動(dòng)的衣服中的使用。凝膠層使傳感器靠近皮膚而且適應(yīng)用戶的形態(tài)。凝膠層是2-10mm厚而且硬度為35-40Shore-Ao該發(fā)明沒(méi)有指出任何的織物集成或者如何克服腳/鞋的特定環(huán)境下的操作問(wèn)題。US6836744B1描述了設(shè)備(10)，其中后腳和腳踝的運(yùn)動(dòng)由處理器和顯示器(40)處理，用于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的計(jì)算，其允許識(shí)別腳的旋前和旋后的特定運(yùn)動(dòng)。腳底壓力(30)的收集單元允許計(jì)算腳底壓力數(shù)據(jù)，以便識(shí)別腳底上的線壓力的中心以及甚至異常和過(guò)多的負(fù)荷。這對(duì)于在體育和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)康復(fù)中測(cè)量和分析人的步伐、識(shí)別步伐的類型是有用的，對(duì)于測(cè)量體重及生物醫(yī)學(xué)和足病、對(duì)于整形外科的診斷和運(yùn)動(dòng)康復(fù)是有用的。該發(fā)明有沒(méi)有鞋子都可以使用。見(jiàn)圖6，看起來(lái)像是襪子，但也可以是一種拖鞋。該發(fā)明沒(méi)有指出任何的織物集成或者如何克服腳/鞋的特定環(huán)境下的操作問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種具有集成的生物計(jì)量監(jiān)測(cè)的襪子。本發(fā)明包括集成到襪子中的生物計(jì)量傳感器系統(tǒng)，所述生物計(jì)量傳感器系統(tǒng)具有處理和存儲(chǔ)所收集到的生物計(jì)量數(shù)據(jù)的能力，以便為用戶提供有用信息，使用戶的生物計(jì)量數(shù)據(jù)與身體努力的性能參數(shù)相關(guān)。本發(fā)明包括集成到襪子織物結(jié)構(gòu)中的感測(cè)，包括溫度、心跳和用戶的腳所施加的壓力，其被處理、解釋并發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備，該移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并允許數(shù)據(jù)可視化。本發(fā)明包括生物計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)機(jī)織和/或針織到襪子中的傳導(dǎo)纖維或傳導(dǎo)紗及其自己到傳感器、端子和封裝的連接的織物集成。盡管市場(chǎng)已經(jīng)提供了鞋子和鞋墊中的各種解決方案，但是這些解決方案有許多限制。鞋子不適合腳的解剖構(gòu)造，每個(gè)人的腳是不一樣的，我們知道沒(méi)有兩只完全相同的腳。另一方面，出于已經(jīng)提到的原因，腳在鞋子里面從來(lái)沒(méi)有相同的位置。腳在鞋子里面會(huì)滑動(dòng)。另一個(gè)原因是人們經(jīng)常換鞋的需求，每個(gè)制造商的鞋子給出不同的設(shè)計(jì)、材料、硬度和模具質(zhì)量。而且，鞋子/鞋墊比襪子貴得多，因此不太適合涉及設(shè)備的更大旋轉(zhuǎn)的解決方案。出于這些原因，很難定位不同的傳感器并因此損害了當(dāng)使用涉及生物計(jì)量監(jiān)測(cè)鞋子/鞋墊的已知解決方案時(shí)對(duì)于項(xiàng)目所必需的生理信號(hào)的高效收集。 另一方面，抹子具有以下優(yōu)點(diǎn)·由于襪子的彈性，它適合任何腳的解剖構(gòu)造。
·有沒(méi)有鞋子都可以使用。 可以在任何鞋子中使用。 具有通常標(biāo)記為生態(tài)高科技的襪子特性的襪子具有提供舒適性、彈性、抗力的屬性，而且因此提供了集中生理信號(hào)收集所需的所有不同傳感器的理想位置?！づc鞋子/鞋墊的解決方案相比，這是一種便宜的解決方案。出于這些原因，對(duì)于放置傳感器并高效地收集腳的生理信號(hào)，襪子是一種更好的解決方案。 但是，腳及其鞋構(gòu)成了技術(shù)上困難的電子操作環(huán)境。使用中的濕度和溫度都很高，但是當(dāng)不使用的時(shí)候又相當(dāng)?shù)?，腳給裝備帶來(lái)了高應(yīng)變，包括剪切力和沖擊力，而且，在走路的時(shí)候，腳本身會(huì)顯著地改變形狀，產(chǎn)生彎曲、扭傷、應(yīng)變。所指定的解決方案包括襪子本身中電子設(shè)備的織物集成，包括優(yōu)選地機(jī)織和/或針織到襪子中的導(dǎo)體本身。市場(chǎng)提供了幾種針織技術(shù)，但是需要一種允許傳導(dǎo)紗的垂直針織的解決方案，以便帶電并且從所采用的不同傳感器得到數(shù)據(jù)，而不需要電源的任何中斷也不會(huì)損害設(shè)計(jì)與襪子舒適性。目前由市場(chǎng)給出的技術(shù)解決方案不允許滿足這些需求的任何解決方案。盡管有可能利用四條饋線“螺旋形”針織，但是成本將高得驚人，而且設(shè)計(jì)與襪子舒適性將被損害。解決方案是調(diào)整現(xiàn)有技術(shù)并允許導(dǎo)電紗的垂直針織，因此我們可以給不同的傳感器提供電源，而不損害襪子的質(zhì)量、舒適性和設(shè)計(jì)。例如“附加”的其他解決方案可以同等看待，但是已知質(zhì)量、設(shè)計(jì)和舒適性將受到損害，因此，織物集成，即傳導(dǎo)紗沿著襪子的機(jī)織和/或針織，對(duì)于這個(gè)目的具有特定優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)為了這種應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的軟件，有可能可視化所有數(shù)據(jù)并且與用戶輸入一起使用它們，來(lái)獲得用戶體重、身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、運(yùn)動(dòng)中身體質(zhì)量的校準(zhǔn)與測(cè)量、用戶移動(dòng)的瞬時(shí)速度、距離、步數(shù)、訓(xùn)練時(shí)間、每秒鐘燃燒的卡路里和總的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)所消耗的卡路里量的值(圖1)。同一軟件包括數(shù)據(jù)記錄器的功能，而且有可能將通過(guò)生物計(jì)量傳感器獲得的數(shù)據(jù)輸出到個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，能夠通過(guò)為此目的所開(kāi)發(fā)的軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)的分析。 跟蹤器GPS (全球定位系統(tǒng))特征也在這個(gè)系統(tǒng)中存在，如果移動(dòng)設(shè)備(移動(dòng)電話)具有集成的GPS，那么為該應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的軟件就允許獲得指示用戶所采取的路徑的方位點(diǎn)。當(dāng)輸出到PC時(shí)，有可能在虛擬地圖(例如Google Earth)上觀看路線。這種感測(cè)系統(tǒng)包括一組集成到襪子中的傳感器；包含操作設(shè)備所需的全部電子器件的電子中央模塊，該模塊放在用戶的腳踝上；要安裝在移動(dòng)設(shè)備(PDA、智能電話、超移動(dòng)PC和便攜式控制臺(tái))上或者工作臺(tái)設(shè)備(臺(tái)式計(jì)算機(jī)和膝上型計(jì)算機(jī))中的軟件，該軟件允許所收集的全部數(shù)據(jù)及用這些數(shù)據(jù)作出的計(jì)算結(jié)果的可視化。電子中央模塊到移動(dòng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)發(fā)送是通過(guò)通信協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)藍(lán)牙進(jìn)行的，在特定情況下使用802. 11 (WiFi)模塊或者 ZigBee 射頻(433MHz/870MHz)。傳感器化為了這個(gè)目的優(yōu)選地收集三種不同類型的數(shù)據(jù)，優(yōu)選地有三種特定傳感器，每種傳感器用于一種類型的數(shù)據(jù)。
溫度傳感器溫度值優(yōu)選地是通過(guò)為此目的開(kāi)發(fā)的商業(yè)半導(dǎo)體獲得的。這種傳感器將測(cè)量到的溫度值轉(zhuǎn)換成能很容易被處理實(shí)踐解釋的數(shù)字信號(hào)，利用通信協(xié)議“Ι-Wire協(xié)議”發(fā)送。在20%至95%的相對(duì)濕度范圍內(nèi)，由溫度傳感器測(cè)量的溫度值的范圍在_55°C與125°C之間，分辨率對(duì)于普通用戶為O. 5°C且對(duì)于醫(yī)學(xué)目的為O. 065°C。在具有高電磁噪聲的環(huán)境中，目前的傳感器優(yōu)選地用其他更不受噪聲影響的傳感器代替，利用通信協(xié)議I2C或者模擬傳感器，分別另外多插入了一根傳導(dǎo)紗或者在模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)之上。溫度傳感器優(yōu)選地集成到柔性PCB中，該柔性PCB又附接/焊接到結(jié)合到襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)紗，并使得傳感器信號(hào)連接到硬件。具有集成的傳感器的柔性PCB的整個(gè)結(jié)構(gòu) 優(yōu)選地通過(guò)層壓和/或成型過(guò)程封裝在硅樹(shù)脂中性pH薄膜(標(biāo)準(zhǔn)級(jí))中，這允許整個(gè)傳感器-PCB柔性結(jié)構(gòu)的防水性。壓力傳感器由用戶的腳所施加的壓力值優(yōu)選地是由壓阻傳感器收集的，當(dāng)施加壓力時(shí)，在該傳感器的端子處產(chǎn)生電阻水平的變化。壓力傳感器的范圍在額定壓力的700kPa與最大沖擊力的1300kPa之間變化，但是，這些值根據(jù)所使用的傳感器的面積而變化，傳感器越大，分辨率越高，然而必須抵抗更高的壓力。為了能夠解釋由這種傳感器生成的值，優(yōu)選地必需使用連接到儀器放大器的“惠斯通電橋”，所述放大器將傳感器電阻變化轉(zhuǎn)換成可以由處理層的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)解釋的電壓模擬信號(hào)。作為壓阻傳感器的備選方案，有可能使用電容式傳感器，其變化是用到直接連接到處理層的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器代替“惠斯通電橋”和放大。所述傳感器優(yōu)選地具有小于1.25mm的厚度，以便優(yōu)化襪子結(jié)構(gòu)的集成并允許更大的用戶舒適性。傳感器優(yōu)選地集成到腳后跟區(qū)域和/或腳的跖骨區(qū)域，以便當(dāng)有例如行走的機(jī)械請(qǐng)求時(shí)最大化壓阻/電容式傳感器的信號(hào)/響應(yīng)。傳感器優(yōu)選地通過(guò)層壓和/或成型過(guò)程封裝在硅樹(shù)脂中性PH薄膜(標(biāo)準(zhǔn)級(jí))中，這允許全部傳感器的防水性。端子/電極傳感器優(yōu)選地焊接/連接到襪子結(jié)構(gòu)中集成的傳導(dǎo)紗，從而將傳感器驅(qū)動(dòng)信號(hào)帶到硬件。心跳傳感器心跳傳感器優(yōu)選地嵌在剛性PCB中，而且優(yōu)選地位于與皮膚接觸的腳踝區(qū)域。這種PCB優(yōu)選地用硅樹(shù)脂封裝，因此我們可以消除對(duì)用戶造成的可能不適，因?yàn)檫@是與皮膚直接接觸。PCB可以是柔性的，關(guān)于電子傳感器的組成部件的焊接點(diǎn)需要特別小心，這種焊接點(diǎn)優(yōu)選地被加固。這個(gè)模塊優(yōu)選地是由利用基于光學(xué)原理的技術(shù)(通常稱為光電容積描記法(PPG))的感測(cè)層組成的，而且在這種情況下是基于通過(guò)反射率的方法。對(duì)于實(shí)現(xiàn)PPG方法，優(yōu)選地使用兩個(gè)發(fā)光二極管(發(fā)光二極管-LED)和TAOS的光到電信號(hào)(信號(hào)幅值)的接收器/轉(zhuǎn)換器。這個(gè)過(guò)程包括由對(duì)著皮膚投射的兩個(gè)LED所發(fā)射的光，其中這種光的一部分被皮膚吸收，剩余的部分被反射并被接收器檢測(cè)。信號(hào)幅值中所存在的變化(在接收器的輸出中)將指示是否存在心臟脈搏，這個(gè)變化對(duì)應(yīng)于光的更多或更少吸收。這個(gè)模塊優(yōu)選地由三層構(gòu)成，感測(cè)層(以上所提到的)、信號(hào)調(diào)節(jié)層和最后的處理/
通信層。
感測(cè)層包含光發(fā)射器和接收器并且負(fù)責(zé)將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的整個(gè)過(guò)程。調(diào)節(jié)層負(fù)責(zé)全部的信號(hào)調(diào)節(jié)階段，從過(guò)濾、放大到信號(hào)轉(zhuǎn)換(模數(shù)轉(zhuǎn)換-ADC)，這對(duì)于獲得處理/通信單元能解釋的信號(hào)是必需的。處理/通信層具有兩個(gè)主要功能為了提取相關(guān)信息隨時(shí)間對(duì)用于心跳的數(shù)字信號(hào)的解釋，及對(duì)根據(jù)異步串行通信協(xié)議所提取的信息的封裝，從而使得處理過(guò)的數(shù)據(jù)可以正確地發(fā)送到中央電子模塊。這種數(shù)據(jù)是以數(shù)字格式發(fā)送的，而且不需要任何信號(hào)調(diào)節(jié)層來(lái)接收。中央電子樽塊中央電子模塊進(jìn)行從傳感器的信號(hào)獲取、信號(hào)的調(diào)節(jié)/處理、數(shù)據(jù)處理及最后可選的到移動(dòng)設(shè)備的發(fā)送。在這個(gè)模塊中，優(yōu)選地還有一個(gè)對(duì)電池功率的電荷水平的監(jiān)測(cè)化層，而且這個(gè)信息也發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備(圖2)。中央電子模塊優(yōu)選地封裝在固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)(盒子)中，這個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)選地利用通過(guò)引腳的彈性帶固定或者具有可調(diào)Velcro搭扣的彈性帶或者具有可調(diào)夾緊聚合物彈簧的彈性帶固定在腳踝區(qū)域。因此，硬件模塊優(yōu)選地是可拆除 的，但可以不是可清洗的，不像襪子結(jié)構(gòu)的剩余部分那樣優(yōu)選地是可清洗的。集成到襪子結(jié)構(gòu)中的溫度和壓力傳感器的數(shù)據(jù)優(yōu)選地通過(guò)集成到紗襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)織物紗傳送/發(fā)送到硬件。傳感器信號(hào)是通過(guò)襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)織物紗傳送的，其中傳導(dǎo)織物紗優(yōu)選地附接/焊接到柔性彈性帶或者傳導(dǎo)封裝紗的一端。在另一端，傳導(dǎo)彈性帶優(yōu)選地具有剛性連接器引腳和/或迷你USB連接器，而且，在傳導(dǎo)封裝紗的情況下，將在另一端優(yōu)選地具有迷你插座連接器，這些是連接到硬件模塊的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在建立襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)紗與硬件模塊之間的物理連接時(shí)允許用戶更大的舒適性，其中傳導(dǎo)紗發(fā)送來(lái)自襪子結(jié)構(gòu)中的傳感器的信號(hào)。因此，通過(guò)所提到的連接器，用戶很容易從不可清洗的硬件模塊分離可清洗的織物襪子部分。電源與電池電荷監(jiān)測(cè)丨集成到硬件模塊中的電池負(fù)責(zé)給襪子中的所有電子與感測(cè)系統(tǒng)饋電。它們優(yōu)選地使用鋰離子電池或者鋰聚合物，其體積大于Scm3而且小于50cm3，而且，根據(jù)期望的自主性，負(fù)荷值在IOOmAh與500mAh之間。這個(gè)層具有監(jiān)測(cè)中央電子模塊的電池功率的電荷水平的功能，將其狀態(tài)發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備。為此目的，使用一種設(shè)備，該設(shè)備監(jiān)測(cè)電荷水平并且在電池降到低于一設(shè)定值時(shí)將信號(hào)發(fā)送到處理層，或者在電池充電時(shí)發(fā)送電池負(fù)荷信號(hào)和負(fù)荷完成信號(hào)。在這一層還包括控制電路電源模塊，該模塊能夠檢測(cè)充電單元的存在并使電池充電。模擬信號(hào)調(diào)節(jié)關(guān)于系統(tǒng)中所包括的三種傳感器，優(yōu)選地只有壓力傳感器在這個(gè)模塊中需要信號(hào)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)信號(hào)優(yōu)選地是利用連接到儀器放大器的“惠斯通電橋”進(jìn)行的，當(dāng)壓力施加到其上時(shí)，所述放大器允許檢測(cè)壓力傳感器的電阻變化，在放大器輸出中具有能被微控制器中存在的模數(shù)轉(zhuǎn)換器解釋的模擬信號(hào)。所生成的這種模擬信號(hào)的特征在于，當(dāng)沒(méi)有壓力時(shí)讀出OV的電壓而且當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)最大壓力值時(shí)讀出電源電壓。傳感器信號(hào)的處理與加工為了執(zhí)行對(duì)由系統(tǒng)、電源層和電池功率監(jiān)測(cè)層的兩個(gè)傳感器所生成的信號(hào)的全部處理，優(yōu)選地采用微控制器，由于所包括的模塊，所述微控制器允許信號(hào)的正確解釋。所述處理是對(duì)每個(gè)不同的信號(hào)特定地進(jìn)行的。來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)將優(yōu)選地在微控制器的數(shù)字端口中接收，該數(shù)字端口包含必要的算法以正確接收所發(fā)送的值并且將它們轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)闹狄员汶S后發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備。心跳信號(hào)已經(jīng)由模塊本身預(yù)先加工過(guò)了，而且只需要在數(shù)字端口中接收這些值并且將它們轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)設(shè)備。壓力處理器信號(hào)需要微控制器中所存在的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施加和除去壓力的動(dòng)作的信號(hào)轉(zhuǎn)變指示的檢測(cè)算法。從對(duì)這些轉(zhuǎn)變的檢測(cè)，有可能開(kāi)發(fā)用于對(duì)步伐的檢測(cè)和每一步的定時(shí)及對(duì)這種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的算法，以便發(fā)送由移動(dòng)設(shè)備軟件所使用的相關(guān)和能解釋的信息。通過(guò)高水平轉(zhuǎn)變中壓力的連續(xù)分析算法，對(duì)身體質(zhì)量的粗略計(jì)算優(yōu)選地以比較一個(gè)初始校準(zhǔn)與測(cè)試對(duì)象個(gè)體為基礎(chǔ)。低電池、電池充電和電池充完電的信號(hào)也優(yōu)選地是通過(guò)微控制器的數(shù)字端口直接獲得的，所述端口已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了用于解釋這些數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備好發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備的算法。 通過(guò)藍(lán)牙到移動(dòng)電話的數(shù)據(jù)通信為了能夠在中央電子模塊與移動(dòng)設(shè)備之間通信，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的設(shè)備優(yōu)選地由前者中的藍(lán)牙使用，它優(yōu)選地通過(guò)異步串行協(xié)議與微控制器通信，從而接收要由移動(dòng)設(shè)備的軟件解釋的正確構(gòu)造的數(shù)據(jù)幀。在有些特定情況下，優(yōu)選地使用802. 11 (WiFi )模塊、ZigBee或者射頻(433MHz/870MHz)，從而允許到?jīng)]有藍(lán)牙通信協(xié)議但是有W1-Fi的特定設(shè)備或者PC的直接連接。后處理軟件及在襪子中獲得的數(shù)據(jù)可視化為了能夠讓用戶可視化在硬件模塊中生成和處理的數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)出了具有用戶友好圖形接口的、用于移動(dòng)設(shè)備的軟件。這種軟件優(yōu)選地對(duì)Windows Mobile平臺(tái)進(jìn)行了優(yōu)化,但也可以適于其他平臺(tái)，包括Android、Symbian OS和iPhone OS。連接/通信軟件-襪子優(yōu)選地是自動(dòng)建立的，遵循“即插即用”的概念，只需要與中央電子模塊的事先配對(duì)。軟件優(yōu)選地基于窗口概念，由此每個(gè)特征都針對(duì)窗口如下分組設(shè)置窗口與監(jiān)測(cè)窗口。具體而言，配置與用戶數(shù)據(jù)和通信相關(guān)；監(jiān)測(cè)與在襪子中獲得的、與用戶相關(guān)的全部數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)相關(guān)。用戶-交互軟件優(yōu)選地是通過(guò)移動(dòng)設(shè)備上的導(dǎo)航按鈕進(jìn)行的，但是也可以經(jīng)觸摸屏進(jìn)行，如果設(shè)備具有那種物理接口的話。這是相當(dāng)直觀的，用戶可以容易地在所有可用的窗口中導(dǎo)航。數(shù)據(jù)處理需要更多的處理時(shí)間，包括用于獲得例如BM1、所燃燒的卡路里水平、訓(xùn)練時(shí)間的值的數(shù)學(xué)計(jì)算的開(kāi)發(fā)，或者，數(shù)據(jù)處理優(yōu)選地是由移動(dòng)設(shè)備軟件進(jìn)行的，移動(dòng)設(shè)備軟件具有比中央電子模塊中存在的微控制器更高的處理速度。由軟件接口提供給用戶的計(jì)算與數(shù)據(jù)是從傳感器獲得、從傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算或者從傳感器數(shù)據(jù)與用戶輸入的數(shù)據(jù)一起計(jì)算的。襪子中的部件集成為了確保襪子的整個(gè)織物結(jié)構(gòu)根據(jù)目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是可清洗的，有必要使襪子結(jié)構(gòu)中的傳感器和電驅(qū)動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)防水和密封。溫度傳感器優(yōu)選地焊接到柔性PCB，該柔性PCB又連接到結(jié)合到襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)織物紗。然后，溫度傳感器優(yōu)選地通過(guò)層壓、熱和/或正常溫度擠壓或成型的過(guò)程封裝在硅樹(shù)脂中性PH薄膜(標(biāo)準(zhǔn)級(jí))中，這允許傳感器、PCB和具有傳導(dǎo)織物紗的接頭的防水。隨后，這種系統(tǒng)優(yōu)選地通過(guò)層壓過(guò)程和/或密封并完成織物結(jié)構(gòu)中的封裝過(guò)程而封裝在襪子的織物結(jié)構(gòu)與支撐物的織物結(jié)構(gòu)之間，其中所述支撐物是由與襪子相同的材料構(gòu)造和構(gòu)成的。壓力傳感器的觸點(diǎn)/電極優(yōu)選地連接到柔性PCB，該柔性PCB又連接到集成到襪子結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)織物，使得傳感器、PCB和連接傳感器-傳導(dǎo)織物紗優(yōu)選地通過(guò)層壓、熱和/或正常溫度擠壓或者成型的過(guò)程封裝在硅樹(shù)脂PH中性薄膜(標(biāo)準(zhǔn)級(jí))中，這允許傳感器和具有織物傳導(dǎo)紗的接頭的防水。隨后，這種系統(tǒng)優(yōu)選地通過(guò)層壓過(guò)程和/或密封并完成織物結(jié)構(gòu)中的封裝過(guò)程而封裝在襪子的織物結(jié)構(gòu)與支撐物的織物結(jié)構(gòu)之間，其中所述支撐物是由與襪子相同的材料構(gòu)造和構(gòu)成的。選擇通過(guò)傳統(tǒng)針織過(guò)程的傳導(dǎo)織物可針織紗，例如用于將傳感器信號(hào)驅(qū)動(dòng)到彈性帶的傳導(dǎo)紗和/或傳導(dǎo)封裝紗，該傳導(dǎo)封裝紗隨后將集成到襪子中的傳感器信號(hào)引導(dǎo)到硬件/模塊控制。所選的紗優(yōu)選地是封裝的而且防水的，這使得襪子可清洗。紗優(yōu)選地通過(guò)傳統(tǒng)針織過(guò)程集成到襪子結(jié)構(gòu)中并且遵循傳感器和傳導(dǎo)帶/封裝的信號(hào)傳導(dǎo)紗到硬件之 間優(yōu)選地三條或更多傳導(dǎo)信號(hào)路線的模式。這種紗優(yōu)選地焊接到PCB的觸點(diǎn)，且然后焊接到壓力傳感器的觸點(diǎn)，并且焊接到溫度傳感器的PCB觸點(diǎn)，并且隨后焊接到傳導(dǎo)帶/封裝紗的觸點(diǎn)。傳導(dǎo)可針織紗優(yōu)選地連接到具有與所針織的襪子中相同數(shù)量傳導(dǎo)紗的彈性帶。這種帶的目的是將來(lái)自傳感器的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)至中央模塊。一端通過(guò)以上所提到的過(guò)程優(yōu)選地焊接到襪子中的針織紗并且防水，另一端插入到將在彈性帶與電子中央模塊之間進(jìn)行接口的連接器中。所使用的標(biāo)準(zhǔn)連接器優(yōu)選地是消費(fèi)電子設(shè)備最常使用的MINI或者M(jìn)ICR0-USB，從而允許通過(guò)PC上的USB端口容易地給電子設(shè)備充電。根據(jù)所使用的彈性帶的類型，或者其代替物，或者傳導(dǎo)電纜，其他的插座、引腳或“即插即用”連接器也可以被使用。所有電子器件都優(yōu)選地封裝在盒子中，如果所述盒子不是防水的/可清洗的，那么在清洗襪子之前有必要除去它。盒子優(yōu)選地固定到彈性帶，彈性帶又固定到用戶的腳踝，因此，優(yōu)選彈性帶緊抱腳踝而且通過(guò)Velcro附接。這種解決方案允許電子器件的容易去除而且避免忘記在清洗之前除去它，備選方案是電子模塊通過(guò)如圖3中可以看到的點(diǎn)擊連接器到襪子的直接固定。壓力傳感器的封裝(圖4)-壓力傳感器是基于FSR技術(shù)(力敏電阻器)(3);-傳感器由不同的層組成保護(hù)層(5)、有源層(6)、間隔區(qū)(7)、印刷電極(10)和塑料襯底(8)；-間隔區(qū)允許壓力傳感器(3)的抗性/彈性工作，在末端具有通風(fēng)口；-優(yōu)選地傳感器上有聚合物封裝(9)，從而具有持久的、可清洗的和抗剪切應(yīng)力的設(shè)備(切削力)。問(wèn)題-即使傳感器具有在末端帶通風(fēng)口的間隔區(qū)(7)，但是傳感器的封裝過(guò)程堵塞了通風(fēng)口 ；-如果通風(fēng)口被堵塞，該系統(tǒng)就是可清洗的；
-但是，如果通風(fēng)口被堵塞，那么當(dāng)壓力連續(xù)地施加到其上時(shí)，傳感器(3)將不能正確工作，因?yàn)樵斐闪苏婵斩矣性磪^(qū)域(6)和印刷電極(10)之間空的空間消失了 ；-正確響應(yīng)連續(xù)壓力而且避免在有源區(qū)域(6)和印刷電極(10)的層之間造成真空的可清洗封裝傳感器是必要的。解決方案-封裝過(guò)程是利用模具進(jìn)行的，在傳感器的邊界上施加環(huán)氧樹(shù)脂(4)(優(yōu)選地是3MScotch-Weld DP-190) (9)；-固化過(guò)程是通過(guò)在60°C的烘爐中大約兩個(gè)小時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；-環(huán)氧樹(shù)脂(4)在固化后達(dá)到可接受的多孔性；
-多孔性允許空氣進(jìn)入傳感器內(nèi)部，并防止水進(jìn)入。連接“傳感器-傳導(dǎo)紗”(圖5)特征-柔性傳感器的末端允許與傳導(dǎo)紗的連接，優(yōu)選地是通過(guò)焊接。問(wèn)題-用于焊接到電極傳感器的傳導(dǎo)紗(3)是高度柔性的；-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)允許焊接；-焊接區(qū)域(5)在焊接過(guò)程之后變成剛性的而且因此易碎；-最終產(chǎn)品中的張力(襪子是基于能拉伸的和有彈性的織物的)是焊接區(qū)域的穩(wěn)定性的主要問(wèn)題；-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)是可清洗的；-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)是可針織的。解決方案-在對(duì)各種紗進(jìn)行廣泛測(cè)試之后，得出的結(jié)論是用于這種應(yīng)用的最佳傳導(dǎo)紗(3)(這對(duì)應(yīng)于期望的特性)優(yōu)選地是N0V0NIC而且具有以下優(yōu)選特性Cu/AgO. 04mm而且織物聚酯的分特為50/24/l-3ohm/m ；-對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，改變傳導(dǎo)紗(3)通過(guò)傳感器的尾部(I)的路徑；-傳導(dǎo)紗橫向與傳感器的尾部(I)接觸并且行進(jìn)通過(guò)傳感器的尾部，直到端子(4)；-焊接只在傳感器的尾端進(jìn)行，在那里傳導(dǎo)紗連接到傳感器端子；-然后，焊接區(qū)域(5)優(yōu)選地利用環(huán)氧樹(shù)脂(優(yōu)選地是3MScotch_WeldDP-190) (2)封裝；-因此，焊接區(qū)域(5)免受破壞和牽引力，而且傳導(dǎo)紗(3)維持其柔韌性以嵌入到織物襯底中；-因此，傳導(dǎo)紗與傳感器之間的連接變得健壯。連接“傳導(dǎo)紗-總線”(圖6)特征-傳導(dǎo)紗與數(shù)據(jù)總線之間的連接是通過(guò)焊接進(jìn)行的；-數(shù)據(jù)總線優(yōu)選地包括3根或者4根紗，而且是基于已經(jīng)提到的、用于連接到傳感器的傳導(dǎo)紗；
-傳導(dǎo)紗嵌入到織物中，優(yōu)選地是機(jī)織或針織的；
-紗優(yōu)選地是N0V0NIC而且具有以下特征Cu/AgO. 04mm而且織物聚酯的分特是50/24/1--3ohm/m。
問(wèn)題
-紗是高度柔性的而焊接區(qū)域在焊接過(guò)程之后變成剛性的并因此易碎；
-柔性和剛性部件之間的連接通常導(dǎo)致脆弱和不穩(wěn)定的耦合；
-由于傳導(dǎo)紗嵌入到織物中，因此這些必須不僅是柔性的還必須是彈性的/可延伸的。
解決方案
-來(lái)自傳感器(5)的傳導(dǎo)紗以Z字形(3)穿過(guò)織物部分(6)，以便允許當(dāng)拉伸網(wǎng)格時(shí)的柔韌性；
-當(dāng)紗到達(dá)數(shù)據(jù)總線時(shí)，構(gòu)成回路/環(huán)路(I);
-紗數(shù)據(jù)總線也被拉，以產(chǎn)生回路(I)；
-焊接是在紗數(shù)據(jù)總線回路的頂部(2)進(jìn)行的；
-利用環(huán)氧樹(shù)脂的封裝是在焊接區(qū)域(4)之上進(jìn)行的。
傳感器的保護(hù)(圖7)
特征
-傳感器(3)可以是各種類型而且用于各種測(cè)量，并且結(jié)合到織物襯底(I)中。
問(wèn)題
-由于傳感器(3)是塑料的而且稍微三維，即具有不可忽略的厚度，因此，織物集成(I)導(dǎo)致兩個(gè)非常不同的表面，包括其厚度；
-本發(fā)明的主要應(yīng)用中的一個(gè)或多個(gè)涉及在靠近皮膚的地方使用織物；
-傳感器的塑料表面對(duì)用戶來(lái)說(shuō)不會(huì)舒服；
-傳感器的邊界會(huì)造成皮膚損傷，這首先是由于其三維形狀而且還因?yàn)榭赡軙?huì)發(fā)生直接的和經(jīng)常性的接觸；
-總體上說(shuō)，傳感器不耐久而且不可清洗。
解決方案
-為了防水，對(duì)傳感器的表面和底部都施加防水而且可呼吸的硅樹(shù)脂粘合劑(2)；
-底部的硅樹(shù)脂粘合劑(2)允許傳感器(3)在織物(I)中的層壓過(guò)程；
-頂部的硅樹(shù)脂粘合劑(2)允許傳感器在保護(hù)性網(wǎng)格(4)中的層壓過(guò)程；
-網(wǎng)格(4)優(yōu)選地是在Jersey中，具有優(yōu)選地為聚酰胺(98%)和氨綸(2%)的基部;
-硅樹(shù)脂粘合劑(2)保護(hù)所有傳感器(3)防水及其焊接區(qū)域，并且允許空氣進(jìn)入，以避免傳感器內(nèi)層中的真空效果。
傳導(dǎo)連接帶(圖8)
特征
-傳導(dǎo)連接帶(I)連接襪子的數(shù)據(jù)總線的傳導(dǎo)紗(2)與連接器，優(yōu)選地是USB (迷你型或者微型)，作為允許傳導(dǎo)紗(2)行進(jìn)的一種途徑。
問(wèn)題
-包括若干紗(2)的數(shù)據(jù)總線需要連接USB連接器(4)；
-作為USB連接器(4)，柔性紗(2)與剛性模塊之間的連接必須是健壯的和有彈性的。解決方案-傳導(dǎo)紗(2)是柔性的以便允許它們免受機(jī)械力，且結(jié)合到傳導(dǎo)連接織物帶(I)中；-織物帶(I)具有“隧道”，傳導(dǎo)紗(2)可以穿過(guò)隧道；-由于與通過(guò)其的傳導(dǎo)紗(2)的集成，織物帶變成了傳導(dǎo)帶(I)；-優(yōu)選地是USB(4)的連接器通過(guò)焊接過(guò)程(5 )固定到傳導(dǎo)連接帶(I)上，以便實(shí) 現(xiàn)連接性；在連接(5)之后，進(jìn)行注入成型，以產(chǎn)生健壯和有彈性的封裝(3)，而且因此保護(hù)了連接。


為了更容易地理解本發(fā)明，還提供了附圖，附圖代表本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但不是要限制本發(fā)明的范圍。圖1 :所收集數(shù)據(jù)的示意性表示，而且其中(I)代表身體質(zhì)量指數(shù)，(2)代表用戶的體重，(3)代表總的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)所消耗的卡路里量，(4)代表訓(xùn)練時(shí)間，(5)代表每秒鐘所消耗的卡路里，(6)代表當(dāng)前的行進(jìn)速度，(7)代表隨動(dòng)的GPS跟蹤器，(8)代表所行進(jìn)的距離，(9)代表步數(shù)，(10)代表歷史數(shù)據(jù)記錄，及(11)代表運(yùn)動(dòng)中對(duì)身體質(zhì)量的校準(zhǔn)和測(cè)量。圖2 :監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要模塊的示意性表示，其中(I)代表溫度傳感器，(2)代表壓力傳感器，(3)代表心跳傳感器，(4)代表模擬信號(hào)調(diào)節(jié)，(5)代表處理與數(shù)據(jù)加工，(6)代表功率與負(fù)荷監(jiān)測(cè)，(7)代表用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的接口，例如通過(guò)藍(lán)牙的移動(dòng)設(shè)備，(8)代表后處理和數(shù)據(jù)可視化，(9)代表無(wú)線數(shù)據(jù)通信，例如藍(lán)牙。圖3 :本發(fā)明的示意性表示，其中(I)代表溫度傳感器，
(2)代表PCB支撐板，(3)代表傳導(dǎo)紗，
(4)代表Z字形的傳導(dǎo)紗，
(5)代表壓力傳感器，
(6)代表傳導(dǎo)紗，
(7)代表數(shù)據(jù)總線，
(8)代表傳導(dǎo)連接帶，
(9)代表連接器，例如USB，
(10)代表彈性帶，
(11)代表用于電子器件的盒子，
(12)代表無(wú)線連接，
(13)代表發(fā)光二極管，
(14)代表按鈕，例如通/斷，及
(15)代表移動(dòng)設(shè)備，例如智能電話。
圖4 :壓力傳感器的封裝與連接的示意性表示，其中
(I)代表傳感器端子，
(2)代表傳感器的尾部，
(3)代表壓力傳感器，
(4)代表環(huán)氧樹(shù)脂，
(5)代表保護(hù)性材料，
(6)代表傳感器的有源區(qū)域，
(7)代表間隔區(qū)，
(8)代表塑料襯底，
(9)代表環(huán)氧樹(shù)脂，及
(10)代表電極。
圖5 :傳導(dǎo)帶與傳感器之間的連接的示意性表示，其中
(I)代表傳感器的尾部，
(2)代表環(huán)氧樹(shù)脂，
(3)代表傳導(dǎo)紗，
(4)代表端子細(xì)節(jié)，
(5)代表焊接，及
(6)代表傳感器端子。
圖6 :傳導(dǎo)總線與傳導(dǎo)紗之間的連接的示意性表示，其中
(I)代表傳導(dǎo)紗的回路或環(huán)路，
(2)代表焊接，
(3)代表Z字形的傳導(dǎo)紗，
(4)代表環(huán)氧樹(shù)脂，
(5)代表壓力傳感器，及
(6)代表織物。
圖7 :傳感器保護(hù)的示意性表示，其中
(I)代表織物，
(2)代表硅樹(shù)脂粘合劑，
(3)代表傳感器，及
(4)代表針織。
圖8:傳導(dǎo)帶的示意性表示，其中
(I)代表傳導(dǎo)連接帶，
(2)代表傳導(dǎo)紗，
(3)代表封裝，
(4)代表連接器，例如USB，
(5)代表焊接。
壓力傳感器的封裝(圖4)
-壓力傳感器是基于FSR技術(shù)(力敏電阻器)(3);
-傳感器由不同的層組成保護(hù)層(5)、有源層(6)、間隔區(qū)(7)、印刷電極(10)和塑料襯底(8)；
-間隔區(qū)允許壓力傳感器(3)的抗性/彈性工作，在末端具有通風(fēng)口 ；
-優(yōu)選地傳感器上有聚合物封裝(9)，從而具有持久的、可清洗的和抗剪切應(yīng)力的設(shè)備(切削力)。
問(wèn)題
-即使傳感器具有在末端帶通風(fēng)口的間隔區(qū)(7)，但是傳感器的封裝過(guò)程堵塞了通風(fēng)口
_如果通風(fēng)口被堵塞，該系統(tǒng)就是可清洗的；
-但是，如果通風(fēng)口被堵塞，那么當(dāng)壓力連續(xù)地施加到其上時(shí)，傳感器(3)將不能正確工作，因?yàn)樵斐闪苏婵斩矣性磪^(qū)域(6)和印刷電極(10)之間空的空間消失了 ；
-正確響應(yīng)連續(xù)壓力而且避免在有源區(qū)域(6 )和印刷電極(10 )的層之間造成真空的可清洗封裝傳感器是必要的。
解決方案
-封裝過(guò)程是利用模具進(jìn)行的，在傳感器的邊界上施加環(huán)氧樹(shù)脂(4)(優(yōu)選地是3MScotch-Weld DP-190) (9)；
-固化過(guò)程是通過(guò)在60°C的烘爐中大約兩個(gè)小時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；
-環(huán)氧樹(shù)脂(4)在固化后達(dá)到可接受的多孔性；
-多孔性允許空氣進(jìn)入傳感器內(nèi)部，并防止水進(jìn)入。
連接“傳感器-傳導(dǎo)紗”(圖5)
特征
-柔性傳感器的末端允許與傳導(dǎo)紗的連接，優(yōu)選地是通過(guò)焊接。
問(wèn)題
-用于焊接到電極傳感器的傳導(dǎo)紗(3)是高度柔性的；
-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)允許焊接；
-焊接區(qū)域(5)在焊接過(guò)程之后變成剛性的而且因此易碎；
-最終產(chǎn)品中的張力(襪子是基于能拉伸的和有彈性的織物的)是焊接區(qū)域的穩(wěn)定性的主要問(wèn)題；-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)是可清洗的；-傳導(dǎo)紗(3)應(yīng)當(dāng)是可針織的。解決方案-在對(duì)各種紗進(jìn)行廣泛測(cè)試之后，得出的結(jié)論是用于這種應(yīng)用的最佳傳導(dǎo)紗(3)(這對(duì)應(yīng)于期望的特性)優(yōu)選地是N0V0NIC而且具有以下優(yōu)選特性Cu/AgO. 04mm而且織物聚酯的分特為50/24/l-3ohm/m ；-對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，改變傳導(dǎo)紗(3)通過(guò)傳感器的尾部(I)的路徑；-傳導(dǎo)紗橫向與傳感器的尾部(I)接觸并且行進(jìn)通過(guò)傳感器的尾部，直到端子
(4)；-焊接只在傳感器的尾端進(jìn)行，在那里傳導(dǎo)紗連接到傳感器端子；-然后，焊接區(qū)域(5)優(yōu)選地利用環(huán)氧樹(shù)脂(優(yōu)選地是3MScotch-Weld DP-190)
(2)封裝；-因此，焊接區(qū)域(5)免受破壞和牽引力，而且傳導(dǎo)紗(3)維持其柔韌性以嵌入到織物襯底中；-因此，傳導(dǎo)紗與傳感器之間的連接變得健壯。連梓“傳導(dǎo)紗-總線”(圖6)特征-傳導(dǎo)紗與數(shù)據(jù)總線之間的連接是通過(guò)焊接進(jìn)行的；-數(shù)據(jù)總線優(yōu)選地包括3根或者4根紗，而且是基于已經(jīng)提到的、用于連接到傳感器的傳導(dǎo)紗；-傳導(dǎo)紗嵌入到織物中，優(yōu)選地是機(jī)織或針織的；-紗優(yōu)選地是N0V0NIC而且具有以下特征Cu/AgO.04mm而且織物聚酯的分特是50/24/l_3ohm/m。問(wèn)題
-紗是高度柔性的而焊接區(qū)域在焊接過(guò)程之后變成剛性的并因此易碎；-柔性和剛性部件之間的連接通常導(dǎo)致脆弱和不穩(wěn)定的耦合；-由于傳導(dǎo)紗嵌入到織物中，因此這些必須不僅是柔性的還必須是彈性的/可延伸的。解決方案-來(lái)自傳感器(5)的傳導(dǎo)紗以Z字形(3)穿過(guò)織物部分(6)，以便允許當(dāng)拉伸網(wǎng)格時(shí)的柔韌性；-當(dāng)紗到達(dá)數(shù)據(jù)總線時(shí)，構(gòu)成回路/環(huán)路(I)；-紗數(shù)據(jù)總線也被拉，以產(chǎn)生回路(I);-焊接是在紗數(shù)據(jù)總線回路的頂部(2)進(jìn)行的；-利用環(huán)氧樹(shù)脂的封裝是在焊接區(qū)域(4)之上進(jìn)行的。傳感器的保護(hù)(圖7)特征
-傳感器(3)可以是各種類型而且用于各種測(cè)量，并且結(jié)合到織物襯底(I)中。問(wèn)題-由于傳感器(3)是塑料的而且稍微三維，即具有不可忽略的厚度，因此，織物集成(I)導(dǎo)致兩個(gè)非常不同的表面，包括其厚度；-本發(fā)明的主要應(yīng)用中的一個(gè)或多個(gè)涉及在靠近皮膚的地方使用織物；-傳感器的塑料表面對(duì)用戶來(lái)說(shuō)不會(huì)舒服；
-傳感器的邊界會(huì)造成皮膚損傷，這首先是由于其三維形狀而且還因?yàn)榭赡軙?huì)發(fā)生直接的和經(jīng)常性的接觸；-總體上說(shuō)，傳感器不耐久而且不可清洗。解決方案-為了防水，對(duì)傳感器的表面和底部都施加防水而且可呼吸的硅樹(shù)脂粘合劑(2)；-底部的硅樹(shù)脂粘合劑(2)允許傳感器(3)在織物(I)中的層壓過(guò)程；-頂部的硅樹(shù)脂粘合劑(2)允許傳感器在保護(hù)性網(wǎng)格(4)中的層壓過(guò)程；-網(wǎng)格(4)優(yōu)選地是在Jersey中，具有優(yōu)選地為聚酰胺(98%)和氨綸(2%)的基部；-硅樹(shù)脂粘合劑(2)保護(hù)所有傳感器(3)防水及其焊接區(qū)域，并且允許空氣進(jìn)入，以避免傳感器內(nèi)層中的真空效果。傳導(dǎo)連梓帶(圖8)特征-傳導(dǎo)連接帶(I)連接襪子的數(shù)據(jù)總線的傳導(dǎo)紗(2)與連接器，優(yōu)選地是USB(迷你型或者微型)，作為允許傳導(dǎo)紗(2)行進(jìn)的一種途徑。問(wèn)題-包括若干紗(2)的數(shù)據(jù)總線需要連接USB連接器(4)；-作為USB連接器(4)，柔性紗(2)與剛性模塊之間的連接必須是健壯的和有彈性的。解決方案-傳導(dǎo)紗(2)是柔性的以便允許它們免受機(jī)械力，且結(jié)合到傳導(dǎo)連接織物帶(I)中；-織物帶(I)具有“隧道”，傳導(dǎo)紗(2)可以穿過(guò)隧道；-由于與通過(guò)其的傳導(dǎo)紗(2)的集成，織物帶變成了傳導(dǎo)帶(I)；-優(yōu)選地是USB(4)的連接器通過(guò)焊接過(guò)程(5 )固定到傳導(dǎo)連接帶(I)上，以便實(shí)現(xiàn)連接性；在連接(5)之后，進(jìn)行注入成型，以產(chǎn)生健壯和有彈性的封裝(3)，而且因此保護(hù)了連接。
權(quán)利要求
1.一種用于集成的生物計(jì)量監(jiān)測(cè)的襪子，其特征在于包括-具有數(shù)據(jù)總線(7)的襪子，該襪子包括在襪子內(nèi)針織或機(jī)織的一根或多根傳導(dǎo)紗(3)；-一個(gè)或多個(gè)生物計(jì)量傳感器(1、5)。
2.如權(quán)利要求1所述的襪子，其特征在于還包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11)和傳導(dǎo)連接帶(8)， 通過(guò)該傳導(dǎo)連接帶(8)進(jìn)行到數(shù)據(jù)總線(7)的連接，而且還包括尤其是到移動(dòng)設(shè)備(15)的無(wú)線接口(12)。
3.如前面權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11)包括一個(gè)或多個(gè)視覺(jué)指示器，尤其是LED (13);一個(gè)或多個(gè)按鈕(14)，尤其是通/斷開(kāi)關(guān)。
4.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器包括壓力傳感器 (5)和溫度傳感器(I)。
5.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器包括通過(guò)Z字形的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。
6.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)Z字形的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。
7.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)Z字形的傳導(dǎo)紗到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。
8.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)傳感器尾部上的焊接到數(shù)據(jù)總線(7)的連接。
9.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括多孔環(huán)氧樹(shù)脂封裝。
10.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括通過(guò)硅樹(shù)脂粘合劑的保護(hù)。
11.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的襪子，其特征在于所提到的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)包括柔性PCB基底。
12.如權(quán)利要求2-11中任何一項(xiàng)所述的襪子，其特征在于包括用于以下度量中的一個(gè)或多個(gè)的傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置身體質(zhì)量指數(shù)、用戶的體重、總的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)所消耗的卡路里量、訓(xùn)練時(shí)間、每秒鐘燃燒的卡路里、瞬時(shí)行進(jìn)速度、監(jiān)測(cè)GPS跟蹤器、行進(jìn)距離、步數(shù)、 記錄歷史數(shù)據(jù)和/或運(yùn)動(dòng)中身體質(zhì)量的校準(zhǔn)與測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有集成的生物計(jì)量監(jiān)測(cè)的襪子。本發(fā)明包括集成到襪子中的生物計(jì)量傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有處理和存儲(chǔ)所收集到的生物計(jì)量數(shù)據(jù)的能力，以便為用戶提供有用信息，使用戶的生物計(jì)量數(shù)據(jù)與身體努力的性能參數(shù)相關(guān)。本發(fā)明包括通過(guò)合適的支撐物(2)集成到襪子的織物結(jié)構(gòu)中的傳感器，包括用于由用戶的腳施加到具有信令裝置(13)和交互裝置(14)的處理器(10、11)的溫度(1)、心跳和壓力(5)，處理器解釋并發(fā)送(12)數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并允許數(shù)據(jù)的顯示的移動(dòng)設(shè)備(15)。本發(fā)明包括生物計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)針織在襪子中的傳導(dǎo)紗(3、4、6、7)及其到傳感器、端子(8、9)和封裝的連接的織物集成。
文檔編號(hào)A43B3/00GK103025230SQ201180033754
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者P·J·平托羅格里格斯 申請(qǐng)人:菲奧里瑪股份有限公司