具有傳感器系統(tǒng)的衣服的制作方法
【專利說明】具有傳感器系統(tǒng)的衣服
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求與2012年12月13日提交的美國專利申請N0.13/713，967的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，上述申請通過引用的方式整體并入本文并成文本文的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及一種具有傳感器的衣服，并且更特別地涉及一種具有擠壓式傳感器系統(tǒng)(extruded sensor system)的衣服物品，所述傳感器系統(tǒng)具有傳感器構(gòu)件以及被連接至通信端口的導體，所述通信端口與衣服操作地相關(guān)聯(lián)。
【背景技術(shù)】
[0004]已知的是，具有集成到其中的傳感器系統(tǒng)的衣服物品。傳感器系統(tǒng)跟蹤運動并且收集表現(xiàn)數(shù)據(jù)，其中所述運動和表現(xiàn)數(shù)據(jù)可以被存取用于諸如分析目的的后續(xù)使用。在某些系統(tǒng)中，傳感器系統(tǒng)是復雜的，并且由于在穿著者關(guān)節(jié)處衣服的彎曲而有時不可靠。另夕卜，數(shù)據(jù)僅可以借助某些操作系統(tǒng)來存取或使用。因而，對于所收集的數(shù)據(jù)的使用會不必要地被限制。相應地，雖然某些具有傳感器系統(tǒng)的衣服物品提供諸多優(yōu)勢特征，但是它們?nèi)跃哂心承┫拗啤１景l(fā)明嘗試克服某些上述限制以及現(xiàn)有技術(shù)的其他缺陷，并且提供在此之前不可用的新特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明總體涉及一種具有傳感器系統(tǒng)的衣服物品。本發(fā)明的方面涉及一種傳感器系統(tǒng)，其包括由聚合物材料形成的多個傳感器、以及連接至傳感器的導電引線，所述聚合物材料具有分散在其中的導電顆粒材料。引線還可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有分散在其中的導電顆粒材料。傳感器和弓I線可具有相同的或不同的聚合物材料和/或?qū)щ婎w粒材料。在一個實施例中，導電材料以第一分散密度分散在傳感器(一個或多個)中，并且導電材料以高于第一分散密度的第二分散密度而分散在引線中。傳感器中的每個被配置為當在壓力下變形時電阻增大，或換句話說，傳感器具有非變形條件下的第一電阻、以及變形條件下的第二電阻，其中第二電阻高于第一電阻。在引線包括分散的導電材料的配置中，第二分散密度使得引線中的每個具有足夠的電導率，所述足夠的電導率使得引線被配置為在任何變形狀態(tài)下、在每個傳感器與端口之間傳導電子信號。
[0006]根據(jù)一個方面，衣服物品還包含與傳感器操作地連接的通信端口，使得引線將傳感器連接至端口。在一個實施例中，通信端口被配置用于傳輸以通用可讀取格式的、由每個傳感器檢測的關(guān)于力的數(shù)據(jù)。端口還可被配置用于連接至電子模塊以允許傳感器與模塊之間的通?目O
[0007]根據(jù)另一方面，衣服物品包含與傳感器通信的電子模塊，其被配置用于收集來自傳感器的數(shù)據(jù)。模塊可通過通信端口而與傳感器連接，并且可被定位在與衣服物品相關(guān)聯(lián)的空腔內(nèi)。在一個實施例中，模塊還被配置用于將數(shù)據(jù)傳輸至外部裝置用于進一步處理。
[0008]根據(jù)另一方面，衣服物品可包含被配置用于可移除地接收電子模塊的殼體。殼體可包括用于將模塊接收在其中的凹部，并且可具有與傳感器連接、并且被配置用于與模塊通信的通信端口。殼體還可具有被配置用于將模塊保持在殼體內(nèi)的保持結(jié)構(gòu)。
[0009]根據(jù)又一方面，每個傳感器的聚合物材料和導電顆粒材料、與每個導電引線是共擠壓的。
[0010]根據(jù)附加方面，每個引線包括設(shè)置在導電芯部周圍的絕緣涂層，其中絕緣涂層和導電芯部二者是由聚合物材料形成的。絕緣涂層實質(zhì)上沒有導電顆粒材料，并且導電芯部包括以第二分散密度分散在其中的導電顆粒材料。每個傳感器可附加地或可替代地包括設(shè)置在芯部周圍的絕緣涂層，其中絕緣涂層和導電芯部二者是由聚合物材料形成的。絕緣涂層實質(zhì)上沒有導電顆粒材料，并且芯部包括以第二分散密度分散在其中的導電顆粒材料。
[0011]根據(jù)附加方面，傳感器中的至少一個包括多個大致平行的分支部，所述分支部具有橫向于分支部延伸的一個或多個橋接部以將分支部連接在一起。這樣的傳感器(一個或多個)具有以鋸齒狀(zigzag)樣式布置的三個或更多的分支部。
[0012]根據(jù)附加方面，傳感器可由第一聚合物涂料形成，所述第一聚合物涂料具有以第一分散密度分散在其中的導電顆粒材料，并且引線可由第二聚合物涂料形成，所述第二聚合物涂料具有以第二分散密度分散在其中的導電顆粒材料。第一聚合物涂料和第二聚合物涂料二者是娃基涂料。
[0013]根據(jù)附加方面，導電顆粒材料包括從由下列材料構(gòu)成的一組中選擇的至少一種顆粒材料:鎮(zhèn)、銀、碳、和銷。
[0014]根據(jù)附加方面，傳感器中的至少一個包括薄化區(qū)段，所述薄化區(qū)段具有相對于傳感器的其他部分減小的寬度。
[0015]根據(jù)附加方面，每個傳感器具有連接至端口的兩個引線，并且每個傳感器和連接至其的兩個引線一體地形成為單個擠壓式構(gòu)件，所述單個擠壓式構(gòu)件具有形成傳感器的傳感器區(qū)段、以及形成引線的導體區(qū)段。傳感器區(qū)段可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有以第一分散密度分散在其中的導電顆粒材料，并且導體區(qū)段可由聚合物材料形成，所述聚合物材料具有以第二分散密度分散在其中的導電顆粒材料。
[0016]本發(fā)明的附加方面涉及一種衣服物品，其包括如上文描述的傳感器系統(tǒng)。衣服物品可以是襯衫，其可具有至少位于襯衫的肘部區(qū)域、肩部區(qū)域、和/或腋下區(qū)域中的傳感器，并且其可具有位于上背部區(qū)域或胸部區(qū)域中的端口。衣服物品可以是一條褲子(包括短褲)，其可具有位于至少在膝蓋區(qū)域和褲子的后部區(qū)域中的傳感器，并且其可具有位于褲子的腰部區(qū)域的前部或背部區(qū)域上的端口。衣服物品還可以是全緊身衣褲(fullbodysuit)，其具有一個或多個傳感器和位于關(guān)于襯衫和褲子的上文描述的位置中的一個中的端口。衣服物品還可以是具有分離的襯衫和褲子構(gòu)件的運動服或類似的裝備。襯衫和褲子的傳感器系統(tǒng)可共享單個端口，或可具有分離的端口，所述分離的端口可彼此通信和/或與共用的外部裝置通信。還可以利用其他衣服物品.
[0017]本發(fā)明的附加方面涉及一種衣服物品，其包括服裝構(gòu)件，所述服裝構(gòu)件具有設(shè)置在其上的傳感器系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)包括擠壓式硅樹脂構(gòu)件，其具有傳感器區(qū)段和導體區(qū)段，所述導體區(qū)段連接至傳感器區(qū)段、并且與傳感器區(qū)段是連續(xù)的。傳感器區(qū)段具有以第一濃度包含在其中的導電顆粒材料，并且導體區(qū)段具有以第二濃度包含在其中的導電顆粒材料，所述第二濃度大于所述第一濃度。傳感器區(qū)段和導體區(qū)段可分別形成如上文描述的一個或多個傳感器和引線。
[0018]本發(fā)明的又一方面涉及一種包括如上文描述的衣服物品和/或傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)，其具有被連接至傳感器系統(tǒng)的電子模塊。所述系統(tǒng)還可具有被配置用于與電子模塊通信的外部裝置。所述模塊被配置為從傳感器接收數(shù)據(jù)、并且將所述數(shù)據(jù)傳輸至外部裝置，并且所述外部裝置被配置用于進一步處理所述數(shù)據(jù)。
[0019]根據(jù)一個方面，所述系統(tǒng)還包括被連接至外部裝置的附件裝置，所述附件裝置被配置以實現(xiàn)電子模塊與外部裝置之間的通信。附件裝置還可被配置用于連接至第二外部裝置，以實現(xiàn)電子模塊與第二外部裝置之間的通信。
[0020]根據(jù)另一方面，通信至外部裝置的數(shù)據(jù)可被使用在一個或多個不同的應用中。這樣的應用可以包括使用所述數(shù)據(jù)作為用于由外部裝置執(zhí)行的程序的控制輸入，所述程序諸如游戲程序，或用于運動表現(xiàn)監(jiān)測及其他。運動表現(xiàn)監(jiān)測可以包括監(jiān)測一個或多個表現(xiàn)指標，諸如速度、距離、側(cè)向運動、加速度、跳躍高度、重心轉(zhuǎn)移、腳撞擊樣式、平衡、腳旋前或旋后、在跑步過程中的滯空時間測量、側(cè)向切削力、接觸時間、壓力中心、投擲手臂速度/力、踢球腳速度/力、重量分布、和/或沖擊力及其他。
[0021]本發(fā)明的仍又一方面涉及利用包含如上文描述的傳感器系統(tǒng)的衣服物品的方法。這樣的方法可以包括在電子模塊處接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)從所述模塊傳輸至遠程外部裝置用于進一步處理，其可包括在一個或多個應用中使用。這樣的方法還可以包括將第一電子模塊從傳感器系統(tǒng)移除或斷開連接、并且在其位置中連接第二模塊，其中第二模塊被配置用于不同的操作。這樣的方法還可以包括處理所述數(shù)據(jù)用于在一個或多個應用中使用和/或使用所述數(shù)據(jù)作為用于外部裝置的控制輸入。還進一步地，這樣的方法可以包括接收數(shù)據(jù)、并且利用和/或以各種方式進一步處理數(shù)據(jù)的外部裝置，包括如控制輸入，用于運動檢測或建模，以及其他這樣的使用。本發(fā)明的方面還可包括計算機可讀取媒體，其包含用于使用在進行這些方法的一個或多個特征和/或利用上文描述的鞋類和系統(tǒng)的指令。
[0022]本發(fā)明的其他方面涉及一種系統(tǒng)，其包括具有如上文描述的傳感器系統(tǒng)的至少一個衣服物品，以及具有包括與端口通信的一個或多個傳感器的傳感器系統(tǒng)的至少一個鞋類物品。電子模塊可以被連接至傳感器系統(tǒng)，并且每個電子模塊被配置用于將從傳感器接收到的數(shù)據(jù)通信至外部裝置。來自不同的傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可被集成并且一起處理，諸如通過模塊和/或外部裝置，并且可被使用在上文描述的任何應用中。所述系統(tǒng)可使用若干不同的通信模式中的一個。
[0023]本發(fā)明的仍其他特征和優(yōu)勢從結(jié)合下列附圖的下列詳細描述中將是明顯的。
【附圖說明】
[0024]圖1是衣服物品的一個實施例的后視圖，所述衣服物品以具有傳感器系統(tǒng)的襯衫的形式；
[0025]圖2是圖1的襯衫的部分的放大視圖；
[0026]圖3是圖2的襯衫的殼體的部分的剖面圖；
[0027]圖4是如在圖2中示出的放大視圖，其中將殼體移除以示出細節(jié)；
[0028]圖5是如在圖1中示出的后視圖，具有附接至襯衫的替代殼體；
[0029]圖6是圖1的襯衫的前視圖；
[0030]圖7是衣服物品的另一實施例的后視圖，所述衣服物品以具有傳感器系統(tǒng)的褲子的形式；
[0031]圖8是圖7的褲子的部分的放大視圖；
[0032]圖9是如在圖8中示出的后視圖，具有附接至褲子的替代殼體；
[0033]圖10是圖7的褲子的前視圖；
[0034]圖11是衣服物品的另一實施例的后視圖，所述衣服物品以具有傳感器系統(tǒng)的緊身衣褲的形式；
[0035]圖12是圖11的緊身衣褲的前視圖；
[0036]圖13是以田徑服形式的衣服物品的另一實施例的后視圖，所述田徑服包括如在圖1中示出的襯衫和如在圖7中示出褲子；
[0037]圖14是能夠與傳感器系統(tǒng)一起使用、與外部電子裝置通信的電子模塊的一個實施例的示意圖；
[0038]圖15是與外部游戲裝置通信的、圖14的電子模塊的示意圖；
[0039]圖16是根據(jù)本發(fā)明的方面的傳感器系統(tǒng)的一個實施例的傳感器的示意性剖面圖，具有被連接至傳感器的引線；
[0040]圖17是處于拉伸變形狀態(tài)下的圖16的傳感器的示意性剖面圖；
[0041]圖18是根據(jù)本發(fā)明的方面的傳感器系統(tǒng)的另一實施例的傳感器的示意性剖面圖；
[0042]圖19是處于拉伸變形狀態(tài)下的圖18的傳感器的示意性剖面圖；以及
[0043]圖20是根據(jù)本發(fā)明的方面的、包括與圖1的物品的傳感器通信的傳感器系統(tǒng)的鞋類物品的透視圖。
【具體實施方式】
[0044]雖然本發(fā)明是易受許多不同形式的實施例影響的，但是借助存在于示出在附圖中、并且將在本文詳細描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例而理解的是，本公開被認為是本發(fā)明的原理的范例、并且不意圖為將本發(fā)明的廣泛方面限制為圖示的和描述的實施例。
[0045]本發(fā)明的方面可與包括服裝構(gòu)件的衣服物品100結(jié)合使用，所述服裝構(gòu)件例如圖1-6中示出的襯衫形式的服裝構(gòu)件10、圖7-10中示出的一條褲子50、圖11-12中示出的緊身衣褲60、或其他衣服物品，諸如手套、鞋類(包括襪子、鞋等)、其他類型的襯衫(包括短袖襯衫或無袖襯衫)、其他類型的褲子(包括短褲)、帽子或其他頭飾、大衣或其他外套、手臂或腿部帶、腰帶、或被配置為覆蓋和/或