專利名稱：監(jiān)視生命特征的新式的基于織物的傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及到用來監(jiān)視對象的生命特征或其它電脈沖的新式的基于織物的傳感器。該傳感器是用導(dǎo)電織物編織或針織而成的，在接觸到人體時能夠從穿戴者那里接收信號并通過數(shù)據(jù)輸出連接或端子將該信號發(fā)送給一個處理或監(jiān)視裝置。傳感器可以集成在一件衣物中或是單獨作為一件導(dǎo)電補(bǔ)釘來使用，還能通過將電脈沖傳送回人體而實現(xiàn)雙向通信。
現(xiàn)有技術(shù)背景常規(guī)的醫(yī)學(xué)電極被用來檢測人體皮膚表面與連接到監(jiān)視設(shè)備的電引線之間的電信號傳輸。典型的電極采用一種粘合劑覆層將導(dǎo)電引線貼在人體的皮膚上。通常使用一種導(dǎo)電凝膠來增強(qiáng)電信號傳輸。
許多現(xiàn)有的傳感器是貼在人體上的橡膠電極或是凝膠質(zhì)傳感器。這兩種傳感器共有的主要缺點是難以摘除并造成皮膚過敏和擦傷。
授予Axelgaard的美國專利US4,722,354和5,450,845號描述了一種電刺激電極，將導(dǎo)電纖維和預(yù)先布線的硬接線電引線集成成一個柔軟電極補(bǔ)釘。柔軟補(bǔ)釘使病人更舒適并且能運動，不會因破壞電極的放置。Axelgaard所描述的補(bǔ)釘由多層構(gòu)成，包括不導(dǎo)電層，粘合劑層和導(dǎo)電纖維層。
另一項其說明書全文在本文中被作為參考的Jayaraman等人的美國專利US6,145,551描述了一種生產(chǎn)編織衣物的方法，用一次編織工藝能夠提供袖孔并且還能包括集成在編織物內(nèi)的導(dǎo)電纖維。用Jayaraman的方法生產(chǎn)的衣物能夠從它所附帶的多種不同類型傳感器收集數(shù)據(jù)，并且通過單個連接器例如是壓接式T-連接器發(fā)送數(shù)據(jù)。
另外，在本文中要全文引用Jayaraman等人在1999年3月19日提交的未決專利中請U.S.S.N.09/273/175也被用作為參考，其中描述了一種包括集成化信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的織物或衣物，用來收集、發(fā)送和接收信息。該衣物被用作為一種“佩戴式母板”，利用互連的導(dǎo)電纖維將許多數(shù)據(jù)采集傳感器集成在衣物中，無需許多單獨的導(dǎo)線或電纜。能夠通過單一電子引線或收發(fā)信機(jī)將信息發(fā)送給若干監(jiān)視設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中需要有一種能夠附著在人體上而無需會造成痛苦的粘合劑的柔軟電極。本發(fā)明涉及到一種導(dǎo)電織物傳感器，它不包括像Axelgaard電極那樣的多層，并且在接觸到人體時能夠從穿戴者獲取電信號。利用Jayaraman未決申請和Jayaraman專利的編織技術(shù)和互連的導(dǎo)電纖維有可能制成一種舒適的基于織物的傳感器，它非常輕便并且不需要硬接線或粘合劑。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種用來監(jiān)視人體的生命特征和其它電脈沖的基于織物的傳感器，這種傳感器不需要使用粘合劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種衣物，它具有至少一個用來監(jiān)視人體的生命特征和其它電脈沖的基于織物的傳感器，傳感器被編織或針織在衣物內(nèi)部并且不需要作為單獨部件用硬引線或是用諸如壓接式連接器等連接器連接到衣物上。
本發(fā)明的再一目的是提供一種能夠雙向通信的基于織物的傳感器。
本發(fā)明的創(chuàng)新點之一是能夠用導(dǎo)電纖維編織或針織的織物補(bǔ)釘監(jiān)視生命特征和其它電脈沖，這種補(bǔ)釘不需要用粘合劑將電極定位在人體上。導(dǎo)電織物也可以單獨使用或是集成在含有其它纖維的衣物中。導(dǎo)電補(bǔ)釘可以用來對一個遠(yuǎn)程信號源發(fā)送和接收電脈沖。
按照第一實施例，提供了一種用來監(jiān)視人體生命特征和其它電脈沖的基于織物的傳感器。傳感器是用連接到諸如壓接式連接器等數(shù)據(jù)輸出端子上的無絕緣導(dǎo)電纖維針織或編織而成的。織物直接接觸到人體皮膚，不需要背襯材料或?qū)щ娔z，盡管可任選地使用導(dǎo)電軟膏。傳感器直接接觸到皮膚，接收電信號并且將其發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出端子，再將信號中繼到監(jiān)視設(shè)備。在基于織物的傳感器的傳感器和數(shù)據(jù)輸出端子之間可選擇設(shè)置導(dǎo)電軟膏?？梢詫鞲衅鞑迦險.S.S.N.09/273/175中所描述的“佩戴式母板”或其它監(jiān)視設(shè)備。
按照另一個實施例，提供了一種衣物，它具有至少一個用來監(jiān)視人體生命特征和其它電脈沖的基于織物的傳感器，傳感器被集成編織或針織在衣物內(nèi)。在織物中集成編織或針織一種導(dǎo)電纖維就能完全用導(dǎo)電纖維制成衣物，或是得到一或多個不同的導(dǎo)電纖維補(bǔ)釘。導(dǎo)電補(bǔ)釘包括編織或針織的導(dǎo)電纖維，并且可選地帶導(dǎo)電軟膏的數(shù)據(jù)輸出端子可以將補(bǔ)釘裝在衣物上需要獲取所需信號的位置。例如可以將若干個導(dǎo)電補(bǔ)釘針織或編織或縫合在一件襯衫中用來獲得脈沖或溫度的適當(dāng)位置。由纖維獲取的讀數(shù)被發(fā)送到連接器，然后發(fā)送給監(jiān)視器或是用來解讀的其它處理器。
按照再一個實施例，提供了一種用來為人體提供往復(fù)雙向通信的導(dǎo)電織物補(bǔ)釘。本發(fā)明的基于織物的傳感器無論是單獨使用還是集成在衣物內(nèi)都能用來從人體向一個監(jiān)視源發(fā)送生命特征和其它電脈沖。另外，這種單獨補(bǔ)釘還能從一個外部信號源接收電信號。可以用這種補(bǔ)釘為人體提供電荷，例如對窒息的嬰兒施行電擊。
由本發(fā)明的上述說明中可以看出它提供了一種導(dǎo)電纖維制成的基于織物的傳感器，它可以裝入時尚的編織或針織衣物中用來監(jiān)視人體的生命特征或是向人體傳送電脈沖。參照附圖閱讀以下的說明書和權(quán)利要求書就能進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述及其它目的和優(yōu)點。
附圖簡介

圖1表示本發(fā)明的基于織物的傳感器的設(shè)計，圖中表示了編織導(dǎo)電補(bǔ)釘和針織導(dǎo)電補(bǔ)釘。
圖2表示內(nèi)部集成了一種基于織物的傳感器的一件衣物的正視圖。
圖3表示內(nèi)部集成了一種基于織物的傳感器的一件衣物的展開圖和細(xì)節(jié)。
實施例的詳細(xì)說明A.基于織物的傳感器如圖1所示提供了一種用來監(jiān)視生命特征和其它電脈沖的基于織物的傳感器。傳感器是用連接到數(shù)據(jù)輸出端子例如壓接式連接器的無絕緣導(dǎo)電纖維編織或針織而成的。傳感器可任選地含有導(dǎo)電膠?？椢镏苯咏佑|到人體，不需要背襯材料或粘合劑。傳感器直接接觸到皮膚，接收電信號并且將其發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出端子，再將信號中繼到監(jiān)視設(shè)備或其它信息處理設(shè)備。
可以用任何常規(guī)方法例如是編織或針織將導(dǎo)電織物傳感器加入織物中。根據(jù)織物密度和結(jié)構(gòu)可以采用其它類型導(dǎo)電纖維來制作傳感器。
1.針織纖維傳感器適用于普通針織物的任何紗線都能與本發(fā)明的導(dǎo)電織物傳感器中的導(dǎo)電纖維結(jié)合。對不導(dǎo)電紗線材料的選擇主要是按織物的最終用途來確定的，并且要考慮到紗線的舒適性，適用性，織物手感，透氣性，吸濕性和結(jié)構(gòu)特性。合適的紗線包括但不僅限于棉紗，聚酯/棉花混合物，細(xì)支(microdenier)聚酯/棉花混合物和聚丙烯纖維例如是MERKLON(Dawtex Industries制造)。
以下的表中提供了用來生產(chǎn)本發(fā)明實施例的針織織物傳感器的參數(shù)。所提供的信息僅僅是例子，并不是要限制本發(fā)明的范圍。
針織織物傳感器
2.編織織物傳感器以下的表中提供了用來生產(chǎn)本發(fā)明實施例的編織織物傳感器的參數(shù)。所提供的信息僅僅是例子，并不是要限制本發(fā)明的范圍。
編織纖維傳感器
另外在上述實施例中也可以使用導(dǎo)電纖維以取代棉紗纖維作為經(jīng)紗纖維。
3.導(dǎo)電纖維用于織物傳感器的導(dǎo)電纖維包括但是不僅限于(i)摻雜的無機(jī)纖維；(ii)不銹鋼纖維；以及(iii)細(xì)徑銅線。所有這些纖維都容易加入織物傳感器?？捎玫膶?dǎo)電纖維的一個例子是SquatIndustries，Scranton，Pennsylvania出產(chǎn)的無絕緣X-Static。可用的細(xì)徑銅線的一個例子是Ack Electronics，Atlanta，Georgia出產(chǎn)的24號絕緣銅線。
適合裝入本發(fā)明織物傳感器的高級導(dǎo)電紗線的一個例子是Bekintex NV，Wetteren，Belgium的子公司BekaertCorporation，Marietta，Georgia所提供的Bekinox，它是用于不銹鋼制成的，并具有60歐姆-米的電阻率。這種紗線的彎折強(qiáng)度能與聚酰亞胺高阻紗線媲美并且易于混合。在編織或針織的傳感器中使用的導(dǎo)電纖維最好是無絕緣的。
4.可用于本發(fā)明傳感器的其它織物在本發(fā)明的織物傳感器中也可以使用具有貼身特性和高度舒適特性的織物。貼身部件在運動中保持傳感器在人體上的位置，不需要粘合劑。這種材料通常具有高度的彈性能滿足貼身的要求。
一種優(yōu)選的貼身織物是SPANDEX纖維，一種帶氨基甲酸乙脂族的成塊聚合物。其斷裂拉伸范圍是500到600％，因而能提供所需的貼身性。其彈性恢復(fù)也很高(由2-5％變形恢復(fù)99％)并且其強(qiáng)度范圍是0.6-0.9克/支。它能夠耐化學(xué)制品并且能反復(fù)清洗。SPANDEX纖維可以由E.I.duPont de Nemours，Wilmington，Delaware獲得。
貼身部件可以采取帶或是卷或其它部件的形式與集成了貼身纖維的編織或針織織物傳感器結(jié)合，以便將傳感器保持在身體上的所需位置?；蛘呤?，如果傳感器是按圖2和3所示被集成在衣物纖維本身內(nèi)部，或是以傳感器補(bǔ)釘?shù)男问接肨-連接器等連接到衣物上，就可以將貼身部件裝入衣物本身，將傳感器補(bǔ)釘保持在所需位置。在后一種情況下，可以將貼身部件編織或針織在衣物織物內(nèi)，例如1999年3月19日提交的未決的U.S.S.N.09/273/175中所述。
B.含有基于織物的傳感器的衣物如圖2和3所示，可以將上述的基于織物的傳感器12裝入衣物，將傳感器本身集成地針織或編織在衣物織物10內(nèi)用來監(jiān)視生命特征或其它電脈沖。在織物中針織或編織一種導(dǎo)電纖維，就能完全用導(dǎo)電纖維制成衣物，或是裝上一或多個特殊的導(dǎo)電織物補(bǔ)釘14?？梢詫⒂删幙椈蜥樋椀膶?dǎo)電纖維和數(shù)據(jù)輸出端子16可選地再加上導(dǎo)電軟膏構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)電補(bǔ)釘裝入衣物中需要獲取所需信號的位置。例如可以按包括針織，編織或縫紉等任何公知方法將若干個導(dǎo)電補(bǔ)釘裝入衣物?？梢匝b入衣物中選擇的位置以便最優(yōu)地獲取脈沖或溫度讀數(shù)。由導(dǎo)電纖維獲得這些讀數(shù)，發(fā)送給連接器，并隨后發(fā)送到監(jiān)視器或其它處理器去解讀。
可以按針織，編織或縫紉等任何公知方法制作衣物?？梢园窗ǖ粌H限于縫紉，織補(bǔ)，編織，粘貼，尼龍搭扣(VELCRO)等任何公知技術(shù)將含有本發(fā)明的基于織物的傳感器的補(bǔ)釘裝入衣物?？梢詫⒀a(bǔ)釘裝在要害位置上監(jiān)視預(yù)期的生命特征，并且可以在一件衣物中裝入若干個補(bǔ)釘監(jiān)視不同的生命特征或電脈沖。
本發(fā)明設(shè)計的衣物包括但不僅限于襯衫，裙子，長褲，內(nèi)衣，帽子，手套或其它可穿戴物品。
也可以用貼身的纖維部件制成衣物，如上所述，用它將導(dǎo)電織物和傳感器固定在身體上。貼身纖維還能限制傳感器的移動，確保更加可靠的監(jiān)視。
C.提供雙向通信的傳感器本發(fā)明的基于織物的傳感器可以用來監(jiān)視來自人體的生命特征或其它電脈沖。還能用傳感器從一個遠(yuǎn)程信號源向人體傳送脈沖，實現(xiàn)一種雙向通信。
可以用傳感器監(jiān)視呼吸，脈搏，溫度，EKG，EEG或其它電脈沖。這種基于織物的傳感器可以用于許多醫(yī)療用途，包括但不僅限于連續(xù)或間歇地監(jiān)視(a)位于近旁或處在遠(yuǎn)方的患者，(b)手術(shù)后患者，(c)老年患者，精神疾病患者(例如為了更好地查明慢性憂郁癥等疾病)，(d)易發(fā)呼吸暫停和SIDS(嬰兒猝死綜合癥)的兒童，以及(e)易于過敏反應(yīng)的患者(例如是對蜜蜂蟄咬過敏反應(yīng))。
結(jié)合著上述的監(jiān)視設(shè)備，本發(fā)明的基于織物的傳感器可以用來向佩戴傳感器的患者傳送電脈沖。例如，在傳感器檢測到一個易發(fā)SIDS的嬰兒呼吸停止時，就能從監(jiān)視源向孩子發(fā)送一個微小電擊以刺激呼吸。
盡管已經(jīng)按最佳形式描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在無需脫離權(quán)利要求書所述的本發(fā)明原理和范圍及其等效物的條件下還能做出許多修改和增刪。
權(quán)利要求
1.一種用來發(fā)送電脈沖或其它生命特征的基于織物的傳感器，包括(a)集成纖維的全導(dǎo)電織物層；以及(b)連接到數(shù)據(jù)輸出端子的電引線，電引線包括一條集成的全導(dǎo)電纖維。
2.按照權(quán)利要求1的基于織物的傳感器，其特征是進(jìn)一步包括在纖維與數(shù)據(jù)輸出端子之間的導(dǎo)電軟膏。
3.按照權(quán)利要求1的基于織物的傳感器，其特征在于全導(dǎo)電纖維層是針織的。
4.按照權(quán)利要求2的基于織物的傳感器，其特征在于全導(dǎo)電纖維層是編織的。
5.按照權(quán)利要求1的基于織物的傳感器，其特征在于數(shù)據(jù)輸出端子是一個咬合連接器。
6.按照權(quán)利要求2的基于織物的傳感器，其特征在于數(shù)據(jù)輸出端子是一個咬合連接器。
7.包括至少一個如權(quán)利要求1的基于織物的傳感器的一種衣物。
8.包括至少一個如權(quán)利要求2的基于織物的傳感器的一種衣物。
9.監(jiān)視人體生命特征或其它電脈沖的一種方法，包括對人體施加如權(quán)利要求1的基于織物的傳感器，并且將數(shù)據(jù)輸出端子連接到監(jiān)視器。
10.監(jiān)視人體生命特征或其它電脈沖的一種方法，包括對人體施加如權(quán)利要求2的基于織物的傳感器，并且將數(shù)據(jù)輸出端子連接到監(jiān)視器。
11.向人體提供電脈沖的一種方法，包括對人體施加如權(quán)利要求1的基于織物的傳感器，將數(shù)據(jù)輸出端子連接到一個脈沖發(fā)送裝置，并且通過傳感器發(fā)送脈沖。
12.向人體提供電脈沖的一種方法，包括對人體施加如權(quán)利要求2的基于織物的傳感器，將數(shù)據(jù)輸出端子連接到一個脈沖發(fā)送裝置，并且通過傳感器發(fā)送脈沖。
全文摘要
本發(fā)明包括用來監(jiān)視人體生命特征或其它電脈沖的一種基于織物的傳感器。傳感器是用導(dǎo)電纖維編織或針織而成的，在接觸到人體時接收從佩戴者來的信號，并且通過數(shù)據(jù)輸出端子將信號發(fā)送給處理或監(jiān)視設(shè)備。傳感器可以集成在衣物織物中或是單獨用做一個導(dǎo)電補(bǔ)釘。另外傳感器還能提供雙向通信來監(jiān)視電脈沖并傳送電脈沖。
文檔編號A61N1/04GK1486159SQ01821924
公開日2004年3月31日 申請日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者S·亞亞拉曼, S 亞亞拉曼, S·帕克 申請人:佐治亞科技研究公司