紡織壓阻式傳感器以及心跳和/或呼吸速率的探測系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】紡織壓阻式傳感器以及心跳和/或呼吸速率的探測系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明的目的是紡織壓阻式傳感器，被特別設(shè)計用于探測心跳和/或呼吸速率，該紡織壓阻式傳感器的主要特點(diǎn)是它的紡織特性以及用于測量時它對人體是非侵入性的，(這只是意味著，通過很少的壓力與表面的紡織傳感器進(jìn)行接觸，該壓力是人體躺在如座位、床墊、椅子等物體的接觸表面上時所產(chǎn)生的通常的壓力)。本發(fā)明的目的還包括適用于大的紡織區(qū)域的系統(tǒng)，從而為醫(yī)療原因、安全和其他應(yīng)用來監(jiān)控用戶的心跳和/或呼吸速率。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，為了探測用戶的呼吸速率，必須使用直接放置在所述用戶上的不同的裝置或部件，該裝置或部件依據(jù)每一個案子的特別需求設(shè)置用于呼吸和/或心跳的參數(shù)。
[0003]對于壓阻式材料比如用于測量呼吸速率和心跳的傳感器系統(tǒng)，這意味著用戶通常必須穿上具有壓阻式元件的遮蓋物，或者以某種方式被擺放(笨拙的姿勢)從而使得導(dǎo)電性能夠隨著材料的變形而改變。另外，這些材料是紡織物和/或彈性的。
[0004]用于測量心率的壓阻式系統(tǒng)的一個使用的例子可以見美國專利US7689271B1，與本發(fā)明的目的不同，所述美國專利的目的不是依據(jù)紡織的且可變性的表面，該美國專利也要求被強(qiáng)迫的位置，在該位置上，至少底部必須與傳感器表面相接觸，但是本發(fā)明的傳感器是依據(jù)信號的捕獲，而且因為該傳感器更加靈敏，因此只需要更為簡單的處理。
[0005]所有已知的系統(tǒng)和設(shè)備，比如具有同步操作機(jī)械或車輛，或者具有需要用戶充分注意的任意其他危險活動的系統(tǒng)和設(shè)備，都是不可兼容的。用于監(jiān)控司機(jī)的呼吸和/或心率的侵入式系統(tǒng)是個例子，從而能夠獲知司機(jī)的情況，以便避免由于疲乏或困倦導(dǎo)致的事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明被提出，目的是提供紡織壓阻式傳感器，用于解決前述的缺點(diǎn)，本發(fā)明能夠進(jìn)一步提供的其他額外的優(yōu)點(diǎn)將通過下述詳細(xì)的描述變得明顯。
[0007]因此，本發(fā)明的目的是用于探測心率和呼吸的紡織壓阻式傳感器，包括:下部紡織層，該下部紡織層上放置有導(dǎo)體墨或?qū)w漿料，從而限定出一定數(shù)量的第一導(dǎo)體條，所述下部紡織層連接到第二壓阻式紡織層，在所述第二壓阻式紡織層上，上部紡織層被最終放置，第二導(dǎo)體條被放置在上部紡織層上，該上部紡織層能夠接收放置的所述墨和/或所述導(dǎo)體漿料。
[0008]由于它的特別設(shè)計和功能，本發(fā)明提供的傳感器可以探測到由于胸腔運(yùn)動產(chǎn)生的小的壓力變化，該胸腔與傳感器通過身體與目標(biāo)之間的小的壓力接觸。
[0009]本發(fā)明提供的傳感器的另一個主要優(yōu)點(diǎn)是，假如它是紡織物，它是彈性的、可變性的、輕的、可洗滌的，并且因此可以被合成到覆蓋物中，該覆蓋物用于:床、椅子或類似物，車輛或危險機(jī)器的座位，并且通常，具有三維形狀的物體，以及甚至在使用時可以變形的物體。
[0010]相應(yīng)地，假如它是紡織物的、非侵入式的傳感器，例如，當(dāng)用戶躺在床墊和/或坐在椅子上時，并且，前述安裝的傳感器在床墊覆蓋物中或者在椅子的襯墊中，那么，呼吸速率和/或心跳則可以被探測出來。車輛或危險機(jī)器的司機(jī)也可以被監(jiān)控，從而可以避免疲乏或困倦的情況。由于最小限度的侵入性，本發(fā)明的目的不會改變用戶執(zhí)行的任何正常的操作。
[0011]本發(fā)明公開的傳感器具有在低壓力面積上的高靈敏度，這使得施加在織物上的壓力的小的變化能夠被轉(zhuǎn)換成電壓增量，該電壓增量能夠被合適的電子設(shè)備捕獲。這是用于探測壓力變化所必須的，該壓力變化是由胸部的運(yùn)動所產(chǎn)生，對于呼吸速率大約是8g/cm2，對于心率少于Ig/cm2 ο
[0012]優(yōu)選地，第一和第二導(dǎo)體條包括如下元素中的至少一個:銀、氯化銀、銅、鎳、石墨、導(dǎo)電聚合物、碳納米纖維。進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)體條和所述第二導(dǎo)體條可以通過印刷被施加，該印刷或者是絲網(wǎng)印刷或者是噴墨，或者，也可以在特定的設(shè)計中通過編織、刺繡、縫合覆蓋有或充滿有上述材料的電線來施加。
[0013]關(guān)于第二壓阻式紡織層，可以具有涉及電阻變化的靈敏度，對于施加lg/cm2的壓力變化則在12V的電壓下具有超過26歐姆的電阻變化。
[0014]本發(fā)明的另一個目的還包括心跳和/或呼吸探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)合并有至少一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號放大電路，該系統(tǒng)包括至少一個根據(jù)本發(fā)明另一個目的的紡織壓阻式傳感器。如果在支撐物和/或椅子、沙發(fā)或車輛的座位上放置一排傳感器，例如，用戶可以自由地移動，而無論這些傳感器被放置在哪里，因為在此處指定的情況下，使用的至少其中一個傳感器能夠測量心跳和/或呼吸速率。
[0015]所述呼吸速率探測系統(tǒng)可以測量低于35g/cm2的壓力變化，更優(yōu)選的是可以測量低于28g/cm2的壓力變化。該系統(tǒng)可以每分鐘執(zhí)行至少4次測量，更優(yōu)選的是每分鐘執(zhí)行至少40次測量。該系統(tǒng)的供電電壓可以是12V。
[0016]說明書和權(quán)利要求的全文中，用語“包括”以及它的變形并不傾向于排除其他的技術(shù)特征、附加物、元件或步驟。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將會部分從說明書中體現(xiàn)，部分從本發(fā)明的實施中體現(xiàn)。下面的例子和附圖通過實例說明的方式被提供，并不是用于限定本發(fā)明。而且，本發(fā)明覆蓋了本文提出的特定和優(yōu)選實施例的所有可能的組合。
【附圖說明】
[0017]下面非常簡要地描述了一系列的圖，從而幫助更好地理解本發(fā)明，這些圖明顯是與所述發(fā)明的實施例相關(guān)，并作為非限制性例子呈現(xiàn)。
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的紡織壓阻式傳感器的示意圖；以及
[0019]圖2示出了圖1中傳感器的截面示意圖。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式
[0021]本發(fā)明的優(yōu)選實施例如附圖中所示。更具體地，用于探測心率和呼吸的紡織壓阻式傳感器包括:示出的下部紡織層(I)，在該下部紡織層(I)上放置有導(dǎo)體墨或?qū)w漿料，因而限定出一定數(shù)量的第一導(dǎo)體條(2)，而所述下部紡織層(I)連接到第二壓阻式紡織層(3)，在該第二壓阻式紡織層(3)上，上部紡織層(5)最終被放置，第二導(dǎo)體條(4)被放置在上部紡織層(5)上，該上部紡織層(5)能夠接收放置的所述墨和/或?qū)w漿料。
[0022]包含三個紡織層(1，3，5)而不是具有單一層的事實意味著能夠采取更可靠的心率測量，并且在導(dǎo)電性方面維持了最佳的靈敏度。
[0023]所述第一導(dǎo)體條(2)和第二導(dǎo)體條(4)包括如下中的至少一個:銀、氯化銀、銅、鎳、石墨、導(dǎo)電聚合物、碳納米纖維，其中，可