感測和響應(yīng)織物的制作方法
【專利摘要】說明了一種感測或響應(yīng)織物。在一個實(shí)例中，織物具有：由織物的纖維形成的傳感器；由織物的纖維構(gòu)成的換能器；及處理器，耦合到傳感器以測量傳感器特性，并耦合到換能器以基于傳感器的測量結(jié)果而向換能器施加電力。
【專利說明】感測和響應(yīng)織物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及織物和服裝領(lǐng)域，具體地，涉及一種感測條件并對這些條件做出響應(yīng)的織物。
【背景技術(shù)】
[0002]在計(jì)算性能不斷提高并且環(huán)境控制系統(tǒng)變得更為高級和自動化的同時，織物繼續(xù)依賴于基礎(chǔ)材料的被動的物理特性。只要環(huán)境是靜態(tài)的，這可能就足夠了。然而，如果周圍環(huán)境變化，那么織物就會變得不適于特定的應(yīng)用。結(jié)果，在進(jìn)入溫暖或炎熱天氣之前，必須換掉適合于寒冷天氣的衣物，反之亦然。類似地，絕熱的外套可以在寒冷時避免熱損失，但在較高溫度中會造成過熱。取決于如何使用織物，在任何這種環(huán)境中更換織物都會是不方便的、有代價的、或者有延遲。
[0003]另一方面，計(jì)算和信息處理設(shè)備在成為人類環(huán)境中無處不在的方向上發(fā)展。嵌入器具中的可穿戴計(jì)算系統(tǒng)以及設(shè)備日益普遍并連接到互聯(lián)網(wǎng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]在附圖的圖中示例性而非限制性地示出了發(fā)明的實(shí)施例，其中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。
[0005]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有感測和響應(yīng)元件并縫制在一起以形成襯衫的織物的示圖。
[0006]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的織物的示圖，示出具有結(jié)構(gòu)、傳感器和換能器纖維的編織法。
[0007]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度感測線的示圖。
[0008]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱換能線的示圖。
[0009]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)力感測線的示圖。
[0010]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的收縮換能線(constrictive transducing thread)的示圖。
[0011]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的織物中的感測及換能的過程流程圖。
[0012]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的織物中的感測及換能的過程流程圖。
[0013]圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的織物中的感測及換能的過程流程圖。
[0014]圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明涉及基于可穿戴的和嵌入式的織物的電子設(shè)備。如本文所述的，可以制造具有感測環(huán)境并依據(jù)所感測的來調(diào)整其特性的能力的織物或紡織品。這個功能可以基于裝入織物裝置中的程序，或基于來自人或控制信息系統(tǒng)的指令。這種織物可以應(yīng)用于服裝、室內(nèi)裝潢、構(gòu)件、和過濾器等中?？椢锟梢灾瞥上到y(tǒng)，包括大量的各種傳感器和換能器線。系統(tǒng)可以由與電子線相連的CPU (中央處理單元)控制，并可以包含電池，以便為其操作供電。(PU可以無線連接到主計(jì)算系統(tǒng)，例如“智能家庭”系統(tǒng)，或制造控制系統(tǒng)。
[0016]可以使織物看起來幾乎是有知覺的，因?yàn)樗袷墙y(tǒng)一的系統(tǒng)，感測多個物理量，并基于所述感測調(diào)整其響應(yīng)。嵌入式處理器運(yùn)行程序，以解釋感測的物理量，并確定響應(yīng)。處理器可以使用自學(xué)Al (人工智能)來控制織物?？椢锟梢栽跊]有人干預(yù)或個人用戶接口的情況下動作。
[0017]圖1是服裝10 (例如襯衫)的示圖，使用專門的織物將其編織或縫制的一起。盡管示出了襯衫，但類似的原理可以應(yīng)用于其他服裝，例如褲子、鞋、長統(tǒng)襪、裙子、罩衫、便帽和帽子，以及應(yīng)用于其他類型的織物實(shí)施方式，例如幃帳、簾子、管道包覆物、絕熱體等。襯衫10具有處理系統(tǒng)12，例如芯片上系統(tǒng)(S0C)，其可以包括處理資源、存儲器程序指令和輸入/輸出(I/o)接口。SOC由耦合到SOC的電池14供電。襯衫的織物具有結(jié)構(gòu)線(未示出)、傳感器線16和換能器線18。
[0018]結(jié)構(gòu)線向織物提供結(jié)構(gòu)，保持并承載傳感器和換能器線。結(jié)構(gòu)線還將傳感器和換能器線保持在織物內(nèi)的特定位置。取決于【具體實(shí)施方式】，它們可以保持傳感器和換能器線的特定距離或位置。
[0019]傳感器線耦合到芯片上系統(tǒng)的處理器，并將傳感器輸入提供到處理器中。換能器線18由處理器啟動，在這個實(shí)例中顯示為耦合到電池14，使得換能器線可以被供電。然而，換能器線可以耦合到處理器或?qū)Ｓ媒涌?，以允許對換能器線供電并控制換能器線。服裝還包括天線20，其可以用于允許SOC出于各種目的而與外部設(shè)備通信。
[0020]在實(shí)施例中，無線連接用于從人、制造控制系統(tǒng)或“智能家庭”發(fā)送對織物響應(yīng)的指令。在另一個實(shí)施例中，無線連接向更廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送織物的狀態(tài)。而且，系統(tǒng)的操作的電力可以從外部源無線地傳送。
[0021]傳感器線和換能器線可以編織到具有結(jié)構(gòu)線的服裝中，或者應(yīng)用到構(gòu)成服裝的織物結(jié)構(gòu)外部的服裝上。SOC和電池可以攜帶在小袋中或以任意各種不同方式集成到服裝中。
[0022]可替換地，電池可以由電流線或纖維構(gòu)成，將它們編織到服裝中或貼附到服裝上。電流線可以連接到處理器，以便為處理器供電，還可以或可替換地連接到傳感器或換能器纖維，用以向傳感器或換能器供電。電流纖維可以基于周圍環(huán)境或基于織物中的其他材料產(chǎn)生電流。
[0023]圖2是適合于圖1的服裝10的織物的分解圖。以結(jié)構(gòu)纖維22的經(jīng)紗和緯線或緯紗來編織服裝，這些纖維可以由棉花、尼龍、聚酯或任何各種其他通常的織物纖維(包括其混紡材質(zhì))構(gòu)成。感測纖維16和致動或換能纖維18與結(jié)構(gòu)纖維交織。在圖2的實(shí)例中，這些纖維與結(jié)構(gòu)纖維一起編織到織物的末端中，以形成單個織物，其包括感測和致動特性。在一個實(shí)例中，在跨過并接觸織物的緯紗中的感測纖維16的纖維的經(jīng)紗中可以有電連接纖維24。在織物的編織過程中，在電連接纖維24與感測纖維16或換能器纖維18之間的電觸點(diǎn)可以使用在點(diǎn)26的放電(顯示為星形)來連接，以熔合纖維的交叉點(diǎn)。這可以在纖維的每一個緯紗上重復(fù)。電流纖維(未示出)也可以編織到織物中。
[0024]通過將這個方案應(yīng)用于傳感器和致動器，可以用單個傳感器和單個致動器來覆蓋整個織物。以類似的方式，可以通過仔細(xì)地施加僅熔合特定纖維的交叉點(diǎn)的放電來組合多個傳感器。在溫度傳感器的實(shí)例中，熔合橫跨整個織物的一組溫度感測纖維的結(jié)果得到了單個溫度傳感器，其使得通過整個織物的感測溫度得以平均。溫度是平均的，因?yàn)樗邪l(fā)送線耦合在一起以產(chǎn)生對溫度的單一組合的響應(yīng)。以相同的方式，通過電連接所有致動纖維，施加到致動纖維的單一控制可以使得所有致動纖維以類似的方式操作。
[0025]與傳統(tǒng)編織的織物相反，類似的方案可以與靜電紡紗織物一起使用。感測和致動纖維可以結(jié)合到靜電紡紗過程中，或者感測或致動纖維或二者可以應(yīng)用于靜電紡紗織物或其他無紡織物,例如氈。
[0026]使用感測和致動纖維可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能。圖3示出了感測電子線31的實(shí)例，其測量溫度32。測量的溫度是圍繞線的環(huán)境溫度。這個線可以用于感測服裝或其他織物器件的特定局部區(qū)域中的溫度。多個溫度傳感器可以用于感測不同位置的溫度，或者單個溫度傳感器可以感測一個或多個位置的溫度。
[0027]存在可以用作溫度傳感器的許多不同類型的線。對于較簡單的溫度測量，可以使用具有較強(qiáng)的與溫度相關(guān)效應(yīng)的材料。如果服裝內(nèi)組合的線的電導(dǎo)率足夠強(qiáng)，在線之間的和到CPU的互連可以在這些材料中進(jìn)行。如果感測線不具有足夠的電導(dǎo)率，具有較高電導(dǎo)率的線可以與電子線交織。
[0028]在可以形成為線或形成到線中的材料中可以展現(xiàn)出各種不同的與溫度相關(guān)的效應(yīng)。熱阻效應(yīng)是線的電阻隨溫度的變化。具有足夠高熱阻系數(shù)的線可以充當(dāng)用于溫度的傳感器，如圖2所示。處理器測量導(dǎo)線中的電阻，并將其用作傳感器或整體織物的溫度的表
/Jn ο
[0029]不例性的熱阻材料是聚[2_甲氧基-5-(2’_乙基己基氧基)對亞苯基亞乙稀基](MEH-PPV)。
[0030]熱電效應(yīng)是當(dāng)加熱或冷卻材料時，暫時電壓的產(chǎn)生。處理器測量由傳感器施加的電壓，并將電壓用作溫度的表示。
[0031]示例性的熱電材料是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride) (PVF2)。它可以具有約35mC/(m2K)的電壓。
[0032]熱電效應(yīng)是溫度差到電壓的直接轉(zhuǎn)換，反之亦然。熱電材料的ZT是無量綱的品質(zhì)因數(shù)，其用于比較各種材料的效率。
[0033]示例性的熱電材料是聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)，其可以具有ZT=0.25的品質(zhì)因數(shù)。
[0034]圖4示出了電子線41的實(shí)例，其可以用于充當(dāng)換能器，用以響應(yīng)于電壓的施加而產(chǎn)生熱量42或除去熱量42以加熱或冷卻織物。可以借助致動線的電阻中的焦耳熱的耗散來加熱織物?？商鎿Q地，使用不同的換能器線，通過施加電流，可以使得織物吸熱，或冷卻織物或織物中包裹的物品。
[0035]示例性的焦耳加熱線是兩種材料的分散體，例如，PEDOT(聚(3，4_亞乙基二氧基噻吩)):(PSS=聚苯乙烯磺酸)。如果電流通過，兩種不同類型的材料的接合部可以去除熱量。
[0036]可以在感測線或換能線中組合熱性質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)各種不同效應(yīng)。在組合中，熱阻、焦耳加熱、和接合效應(yīng)可以用于保持人穿戴的衣服的溫度，或者應(yīng)用于特定范圍內(nèi)的器具的織物的溫度。
[0037]在簡單的實(shí)例中，織物裝置感測溫度，隨后取決于感測的溫度，通過加熱或冷卻做出響應(yīng)。這不僅可用于衣物，還可以用于簾子和窗簾，以及工業(yè)管道包覆物，以及其他實(shí)例。在織物中，溫度傳感器可以由與溫度相關(guān)的其他類型的傳感器來擴(kuò)充。例如，在服裝中可以組合溫度傳感器和濕度傳感器。如果感測的溫度僅略高，但濕度傳感器確定穿戴服裝的人有點(diǎn)兒熱，但也出汗很多，那么就可以使得服裝起動冷卻換能器，即使沒有極高的溫度。
[0038]圖5示出了傳感器線的實(shí)例，其通過線的電阻的變化來測量應(yīng)力。線51如果貼附或編織到織物中，就通過織物的運(yùn)動來拉動線51。線產(chǎn)生電阻52的與運(yùn)動成比例的變化，其可以由SOC的處理器解釋為應(yīng)力、拉伸或移動。例如壓阻效應(yīng)可以用于測量應(yīng)力。如果壓阻導(dǎo)線處于機(jī)械應(yīng)力下，其電阻改變。導(dǎo)線的電阻可以由處理器測量并解釋為應(yīng)力的指
/Jn ο
[0039]示例性的具有ΙΟ-4/Pa的效應(yīng)的壓阻材料是銦錫氧化物/聚[2_甲氧基_5_(2_乙基己基氧基)-1，4-亞苯基亞乙烯基](MEH-PPV) /Al。
[0040]可替換地，可以借助壓電效應(yīng)來感測應(yīng)力。壓電效應(yīng)產(chǎn)生響應(yīng)于物理應(yīng)力的電荷失衡?？梢杂镁燮蚁?shí)現(xiàn)6-7pC/N的壓電效應(yīng)。
[0041]測量的應(yīng)力可以作為輸入由處理器應(yīng)用。輸入可以應(yīng)用于調(diào)整或轉(zhuǎn)換算法，以應(yīng)用于換能器的啟動。在圖6中，線63具有施加到它的電壓，這使得線收縮，如箭頭64所示的。使用這個系統(tǒng)，織物可以設(shè)計(jì)為以反向上的收縮力或排斥力來對抗伸長和拉扯。因此可以調(diào)整織物的尺寸、形狀或位置。
[0042]在反壓電效應(yīng)中，可以通過將電壓施加到線來引入變形?？梢允褂门c以上針對壓電傳感器所描述的相似類型的線或相同的線。可替換地，電致伸縮聚合物是電致活性聚合物，其由于在具有相反電荷的兩個電極之間的靜電和極化相互作用而變形?？梢允褂镁哂?015m2/V2范圍內(nèi)的系數(shù)的電致伸縮聚合物，例如聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯_氯氟乙烯)[P (VDF-TrFE-CFE)]。
[0043]可以通過參考圖7來進(jìn)一步理解本文所述的織物的特性。圖7是用于控制并操作例如圖1和2所示的織物的過程流程圖。在102處，測量傳感器線的特性。如上所述，這可以通過測量電阻、電壓或傳感器線的一些其他特性來進(jìn)行。在104處，可任選地測量第二傳感器線的特性。這些傳感器可以測量在兩個不同位置的相同物理特性，例如溫度，或者兩個不同的特性，例如溫度和濕度級，或溫度和物理應(yīng)力，或者以兩種不同方式測量的溫度。所以例如，熱阻線和熱電線可以用于相同織物中，以同時進(jìn)行兩個不同種類的溫度測量。
[0044]在106處，分析測量結(jié)果，在108處，基于在106處的分析來控制換能器。在110處，可以可任選地基于所述分析來控制第二受控的換能器。第二換能器可以是用于織物中不同位置的換能器，或者它可以是造成不同效應(yīng)的換能器。
[0045]圖8是如圖1和2所示的感測織物的特定應(yīng)用的過程流程圖。在202處，測量熱感測線的特性。在204處，處理器分析該測量結(jié)果并確定織物的相對溫度。測量可以以實(shí)際的單位，或者轉(zhuǎn)換為實(shí)際單位，例如溫度的度，或者溫度可以采用電阻或電壓的形式。在206處，處理器確定溫度是否過高。這可以通過對閾值的參考或者以任意各種其他方式來進(jìn)行。如果溫度過高，那么在208處應(yīng)用冷卻。在210處，使用相同的熱線，處理器確定溫度是否過低。如果溫度過低，那么在212處，例如可以通過從電池通過加熱織物的線施加電流來啟動加熱線?？扇芜x地，在214處，額外的換能器可以用于提供額外的加熱。例如，第一線可以提供焦耳加熱，第二線可以使織物變黑，以使得其從周圍光源吸收更多的熱。在應(yīng)用了換能器以控制織物后，過程返回到202處，用以測量熱傳感器線的特性。
[0046]圖9示出了使用本文所述的織物的備選實(shí)例。在302處，測量在壓電線上的應(yīng)力，以確定織物的變形量。在304處，處理器分析該測量結(jié)果，并確定變形量。在306處，分析這個變形量，以確定它是否過高。如果變形過高，那么在308處，就可以例如通過壓電收縮線將收縮力施加到織物。在施加了收縮后，可以再次測量感測線的變形，以確定施加的收縮是否充分。
[0047]除了以上提供的實(shí)例外，代替所述的那些傳感器或除了所述的那些傳感器之外，可以使用各種其他類型的傳感器。光電檢測器線對光的強(qiáng)度做出響應(yīng)。磁場可以改變導(dǎo)線的電阻?；瘜W(xué)傳感器在特定化學(xué)制品出現(xiàn)在它們的表面上時改變其電導(dǎo)。可以使用許多其他實(shí)例。
[0048]織物除了上述的那些以外的各種特性也可以修改。示例性地，可以改變織物的透明性或顏色。可以改變織物上的液體的表面張力系數(shù)，以改變潤濕特性。也可以使用其他變化。磁電(ME)效應(yīng)是通過施加外電場而感應(yīng)或轉(zhuǎn)換磁化的現(xiàn)象。反磁電效應(yīng)是響應(yīng)于磁化的變化的電場中的變化，例如由外磁場所引起的。這可以用于修改光或電相互作用和織物的特性。通過圍繞0.7*Pb (Mgl73Nb273) 03+0.3*PbTiO3 (PMN-PT)的顆粒纏繞基于聚合物的假-H(Tba3Dya7)a75Pra25Feh55 可以獲得 3V/0e 的系數(shù)。
[0049]另外，可以對不同的響應(yīng)進(jìn)行編程以聯(lián)系到各種感測的物理量。所有調(diào)整都可以由處理器進(jìn)行，而無需人為干預(yù)。這為織物提供了似乎是有知覺的品質(zhì)。
[0050]除了上述的應(yīng)用外，織物和控制系統(tǒng)可以用于感測并調(diào)整人體的環(huán)境，尤其是在危險的情況下。這種織物可以提供溫度、電場、磁場、或機(jī)械應(yīng)力等方面的保護(hù)。這種織物可以通過改變尺寸以適合身體而使得衣服更舒適。
[0051]除了服裝，有知覺的織物可以用于露營和軍事裝備中，例如睡袋。可以使得相同的睡袋能夠?qū)囟?、光、濕度及其他因素做出響?yīng)，以使得它可以用于沙漠中、雨林中和北極。類似地，在救援情況下，織物可以用作體溫過低的包裹或體溫過高的包裹。
[0052]有知覺的織物還可以用作隔音材料或家具裝飾材料，用以調(diào)整適應(yīng)建筑物內(nèi)外的條件。示例性地，壓電線可以用于使得窗簾移動以響應(yīng)于溫度而覆蓋窗口或露出窗口。還可以使得窗簾變得或多或少地不透明，或者或多或少地變黑，以響應(yīng)于窗簾測量的溫度或陽光。這種織物可以用于調(diào)整包裝，以適合包裝對象的形狀。這種織物可以用于在制造過程中包裹例如運(yùn)動的機(jī)械裝置周圍的氣體的保護(hù)罩或小顆粒的保護(hù)罩。
[0053]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的計(jì)算設(shè)備500。這種計(jì)算設(shè)備可以用作上述用于控制織物的內(nèi)部處理器或S0C12。計(jì)算設(shè)備200容納板502。板502可以包括多個部件，包括但不限于處理器504和至少一個通信芯片506。處理器504物理地且電氣地耦合到板502。在一些實(shí)施方式中，至少一個通信芯片506也物理地且電氣地耦合到板502。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，通信芯片506是處理器504的一部分。
[0054]取決于其應(yīng)用，計(jì)算設(shè)備500可以包括其他部件，其可以或可以不物理地且電氣地耦合到板502。這些其他部件包括但不限于:易失性存儲器(例如DRAM)508、非易失性存儲器(例如R0M)509、閃速存儲器(未示出)、圖形處理器512、數(shù)字信號處理器(未示出)、加密處理器(未示出)、芯片組514、天線516、顯示器518，例如觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器520、電池522、音頻編碼解碼器(未示出)、視頻編碼解碼器(未示出)、功率放大器514、全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備526、指南針528、加速度計(jì)(未示出)、陀螺儀(未示出)、揚(yáng)聲器530、相機(jī)532和大容量存儲設(shè)備(未示出)，等等。這些部件可以連接到系統(tǒng)板502，安裝到系統(tǒng)板，或者與任意其他部件組合。
[0055]通信芯片506實(shí)現(xiàn)了無線和/或有線通信，用于往來于計(jì)算設(shè)備500的數(shù)據(jù)的傳送。術(shù)語“無線的”及其派生詞可以用于描述電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等，其可以通過使用調(diào)制的電磁輻射通過非固態(tài)的介質(zhì)而傳送數(shù)據(jù)。該術(shù)語并非暗示相關(guān)的設(shè)備不包含任何導(dǎo)線，盡管在一些實(shí)施例中它們可以不包含。通信芯片506可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的無線或有線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括但不限于，W1-Fi (IEEE802.11族)、WiMAX(IEEE802.16族)、IEEE802.20、長期演進(jìn)(LTE)、Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA,DECT、藍(lán)牙、其以太網(wǎng)派生物，以及指定為3G、4G、5G及更高的任何其他無線和有線協(xié)議。計(jì)算設(shè)備500可以包括多個通信芯片506。例如，第一通信芯片506可以專用于短程無線通信，例如W1-Fi和藍(lán)牙，第二通信芯片506可以專用于長程無線通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE, Ev-DO 及其他。
[0056]計(jì)算設(shè)備500的處理器504包括封裝在處理器504內(nèi)的集成電路管芯。術(shù)語“處理器”可以指代任何設(shè)備或設(shè)備的部分，它處理來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)，以將電子數(shù)據(jù)變換為可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其他電子數(shù)據(jù)。
[0057]實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為一個或多個存儲芯片、控制器、CPU (中央處理單元)、使用母板互連的微芯片或集成電路、專用集成電路(ASIC)和/或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的一部分。
[0058]對“ 一個實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”、“多個實(shí)施例”等的提及表示如此說明的本發(fā)明的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但不是每一個實(shí)施例都必然包括所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，一些實(shí)施例可以具有一些、全部或不具有針對其他實(shí)施例所說明的特征。
[0059]在以下的說明和權(quán)利要求書中，可以使用術(shù)語“耦合的”連同其派生詞?！榜詈系摹庇糜诒硎緝蓚€或多個元件彼此協(xié)作或相互作用，但它們可以具有或不具有在它們之間的中間物理或電氣部件。
[0060]如權(quán)利要求書中所用的，除非另有指明，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、和“第三”等來說明共同的元件，僅僅表明指代相似元件的不同實(shí)例，并非旨在暗示如此說明的元件必須在時間上、空間上、級別上或以任何其他方式處于給定的順序中。
[0061]附圖和前述說明給出了實(shí)施例的實(shí)例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，一個或多個所述的元件完全可以組合到單個功能元件中?？商鎿Q地，某些元件可以分割到多個功能元件中。來自一個實(shí)施例的元件可以添加到另一個實(shí)施例。例如，本文所述的過程的順序可以改變，不限于本文所述的方式。此外，任何流程圖的動作都無需以所示的順序來實(shí)現(xiàn)；也無需執(zhí)行所有的動作。與其他動作無關(guān)的那些動作可以與其他動作并行地執(zhí)行。實(shí)施例的范圍絕不受這些具體實(shí)例的限制。不論是否在說明書中明確給出了例如結(jié)構(gòu)、尺寸和材料的使用方面的差別，多種變化都是可能的。實(shí)施例的范圍至少與以下的權(quán)利要求書所給出的一樣寬泛。
[0062]以下實(shí)例屬于進(jìn)一步的實(shí)施例。不同實(shí)施例的多個特征可以多樣化地組合，包括一些特征，并排除另一些特征，以適合各種不同應(yīng)用。一些實(shí)施例涉及織物，其包括:傳感器，所述傳感器由具有響應(yīng)于環(huán)境條件而改變的特性的線形成；換能器，由對施加的電力具有物理響應(yīng)的線形成；及處理器，耦合到所述傳感器以測量所述傳感器的特性，并耦合到所述換能器，以基于傳感器的測量結(jié)果而向所述換能器施加電力。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述織物還包括電源，用以為處理器供電，并提供施加到換能器的電力。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，電源可以是光伏的，由光伏線形成，或由用于無線電力傳送的天線形成。
[0063]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述織物可以包括編織的線，傳感器、換能器中的任意一個或二者由編織到所述織物中的至少一條線形成。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述織物包括織物的第二傳感器，其具有響應(yīng)于第二環(huán)境條件而改變的第二特性。所述處理器耦合到所述第二傳感器，以測量所述第二特性，并基于第一和第二傳感器的測量結(jié)果的組合而向所述換能器施加電力。第一和第二傳感器的測量結(jié)果的組合可以包括溫度和光的組合。
[0064]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器借助電阻的變化、施加到織物的應(yīng)力和光強(qiáng)度來測量一個或多個溫度。所述換能器具有響應(yīng)于施加的電力而產(chǎn)生熱量、響應(yīng)于施加的電力而散熱、響應(yīng)于施加的電力而收縮、響應(yīng)于施加的電力而擴(kuò)張、改變織物的不透明性及改變織物的顏色中的一個或多個的物理響應(yīng)。
[0065]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述織物包括第二換能器，其由編織到織物中的線形成，具有對施加的電力的第二物理響應(yīng)。所述處理器基于傳感器的測量結(jié)果，向第一換能器、第二換能器中的一個施加電力，或不向任何一個換能器施加電力。
[0066]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述換能器還具有響應(yīng)于第二施加的電力的擴(kuò)張的第二物理響應(yīng)。所述處理器基于傳感器的測量結(jié)果，向所述換能器施加電力，以導(dǎo)致第一響應(yīng)或第
二響應(yīng)。
[0067]在另一個實(shí)施例中，一種方法包括:測量織物的線的特性，將測量的特性與閾值相比較，及基于所述比較而有條件地啟動換能器，其是所述織物的另一條線。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述方法包括測量所述織物的第二線的特性，將第二線的特性與第二閾值相比較，及有條件地啟動，包括基于第一和第二比較而有條件地啟動所述換能器。
[0068]在另一個實(shí)施例中，一種制造具有傳感器和換能器的織物的方法，包括:將傳感器線編織到織物的結(jié)構(gòu)線中，將換能器線編織到織物的結(jié)構(gòu)線中，將處理器附接到所述織物，及將所述傳感器和換能器線連接到所述處理器。進(jìn)一步的實(shí)施例包括將用于無線電源的天線附接到所述織物，將所述天線連接到所述處理器，并將電流線編織到所述織物中，以形成電源，并將所述電流線連接到所述處理器以向所述處理器供電。
[0069]在另一個實(shí)施例中，一種系統(tǒng),包括:傳感器纖維，具有響應(yīng)于環(huán)境條件而改變的特性；換能器纖維，對施加的電力具有物理響應(yīng)；及處理器，耦合到所述傳感器纖維，以測量傳感器特性，并耦合到所述換能器纖維，以基于測量的傳感器特性，向所述換能器纖維施加電力。進(jìn)一步的實(shí)施例包括結(jié)構(gòu)纖維，用以承載所述傳感器纖維和結(jié)構(gòu)纖維。進(jìn)一步的實(shí)施例包括第二換能器纖維，其對施加的纖維具有第二物理響應(yīng)，其中，所述處理器基于測量的傳感器特性而向第一和第二換能器纖維之一施加電力。
【權(quán)利要求】
1.一種織物，包括: 傳感器，所述傳感器由具有響應(yīng)于環(huán)境條件而改變的特性的線形成； 換能器，其由對所施加的電力具有物理響應(yīng)的線形成；以及 處理器，其耦合到所述傳感器以測量所述傳感器的特性，并且耦合到所述換能器以基于所述傳感器的測量結(jié)果向所述換能器施加電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，進(jìn)一步包括電源，其用以為所述處理器供電并提供施加到所述換能器的電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的服裝，其中，所述電源是光伏的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的織物，其中，所述電源由光伏線形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，進(jìn)一步包括用于無線電力傳送的天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，包括編織的線，并且其中，傳感器和換能器的至少其中之一由編織到所述織物中的至少一條線形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，進(jìn)一步包括所述織物的第二傳感器，所述第二傳感器具有響應(yīng)于第二環(huán)境條件而改變的第二特性，并且其中，所述處理器耦合到所述第二傳感器，以測量所述第二特性并基于所述第一傳感器的測量結(jié)果和所述第二傳感器的測量結(jié)果的組合向所述換能器施加電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中，所述傳感器借助電阻的變化、光強(qiáng)度和施加到所述織物的應(yīng)力來測量至 少一個溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中，所述換能器具有物理響應(yīng)，所述物理響應(yīng)是以下的至少其中之一:響應(yīng)于所施加的電力而產(chǎn)生熱量、響應(yīng)于所施加的電力而耗散熱量、響應(yīng)于所施加的電力而收縮、響應(yīng)于所施加的電力而擴(kuò)張、改變所述織物的不透明性和改變所述織物的顏色。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的織物，進(jìn)一步包括由編織到所述織物中的線形成的第二換能器，所述第二換能器對所施加的電力具有第二物理響應(yīng)，并且其中，所述處理器基于所述傳感器的測量結(jié)果而向所述第一換能器和第二換能器之一施加電力，或者不向所述第一換能器和第二換能器施加電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的織物，其中，所述換能器還具有響應(yīng)于第二所施加的電力而擴(kuò)張的第二物理響應(yīng)，并且其中，所述處理器基于所述傳感器的測量結(jié)果而向所述換能器施加電力，以導(dǎo)致所述第一響應(yīng)或所述第二響應(yīng)。
12.—種方法,包括: 測量織物的線的特性； 將所測量的特性與閾值相比較； 基于所述比較而有條件地啟動換能器，所述換能器是所述織物的另一條線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括測量所述織物的第二線的特性，將所述第二線的特性與第二閾值相比較，并且其中，有條件地啟動包括基于所述第一比較和所述第二比較而有條件地啟動所述換能器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，測量所述特性包括測量溫度，所述方法進(jìn)一步包括通過測量第二線的特性來確定光的量，并且其中，有條件地啟動包括基于所述溫度和光的組合而有條件地啟動加熱線。
15.一種制造具有傳感器和換能器的織物的方法，包括: 將傳感器線編織到織物的結(jié)構(gòu)線中； 將換能器線編織到所述織物的結(jié)構(gòu)線中； 將處理器附接到所述織物；以及 將所述傳感器和換能器線連接到所述處理器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括將用于無線電源的天線附接到所述織物，以及將所述天線連接到所述處理器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括將電流線編織到所述織物中，以形成電源，以及包括將所述電流線連接到所述處理器以向所述處理器供電。
18.—種系統(tǒng),包括: 傳感器纖維，其具有響應(yīng)于環(huán)境條件而改變的特性； 換能器纖維，其對所施加的電力具有物理響應(yīng)；以及 處理器，其耦合到所述傳感器纖維，以測量所述傳感器的特性，并且耦合到所述換能器纖維，以基于所測量的傳感器特性而向所述換能器纖維施加電力。
19.根據(jù)權(quán)利要求1 8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括結(jié)構(gòu)纖維，所述結(jié)構(gòu)纖維用以承載所述傳感器纖維和所述結(jié)構(gòu)纖維。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對所施加的纖維具有第二物理響應(yīng)的第二換能器纖維，并且其中，所述處理器基于所測量的傳感器特性而向所述第一換能器纖維和所述第二換能器纖維之一施加電力。
【文檔編號】D06N7/04GK103882730SQ201310711959
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】D·E·尼科諾夫, V·K·辛格, S·M·利夫 申請人:英特爾公司