專利名稱：成比例的輸入接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織品電子裝置。更具體的，本發(fā)明涉及整合到柔性紡織品電子電路等的輸入設(shè)備，用于檢測(cè)來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)不同的方向的成比例的輸入，且與各種紡織品電子應(yīng)用和/或操作合作。
在多種制造的材料中使用電子裝置是熟知的；參見(jiàn)例如，美國(guó)專利No.6360615B1、6210771B1和5371326；美國(guó)專利申請(qǐng)公布No.2002/0135457A1；PCT國(guó)際專利公布No.WO02/055923A1和WO02/32665A1；和/或UK專利申請(qǐng)No.GB2 373 863。諸如導(dǎo)電跡線、生物傳感器、電極、計(jì)算機(jī)、電子電路等的設(shè)備都被結(jié)合到紡織品中。隨著與各種類型和/或構(gòu)造的紡織品電子裝置相關(guān)的好處變得更加明顯，對(duì)于簡(jiǎn)單、有效和高效，以及直觀的使用者接口方案的愿望和需要變得更加明顯。因此，需要一種輸入設(shè)備或者接口，其補(bǔ)充由不同的紡織品電子裝置和/或容納這樣的電子裝置的材料提供的各種電子功能/系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適合于解決上述對(duì)于簡(jiǎn)單、有效和高效，以及直觀的使用者接口方案的需要的接口。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其具有柔性的紡織品結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其可以成比例地操縱。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其具有與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電的可變電阻彈性體材料的區(qū)域合作的致動(dòng)部件。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其與衣服、室內(nèi)裝飾和/或各種電子設(shè)備/系統(tǒng)合作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其適合于促進(jìn)用于紡織品電子裝置的直觀使用者接口方案。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供這樣一種接口，其適合于實(shí)現(xiàn)各種相對(duì)復(fù)雜的操作/功能。
通過(guò)具有由至少一種適合于將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為信號(hào)的導(dǎo)電彈性體材料構(gòu)成的織品或者紡織品結(jié)構(gòu)，以及與導(dǎo)電彈性體材料合作來(lái)提供直觀使用者接口的致動(dòng)器的輸入設(shè)備或者接口，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)。該接口可以采用適于為不同的紡織品電子裝置和/或相關(guān)的設(shè)備/系統(tǒng)/裝備提供使用者接口方案的任何數(shù)量的電子開(kāi)關(guān)和/或控制裝置的形式?？梢赃x擇性地和/或成比例地操縱導(dǎo)電彈性體材料，以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)相對(duì)復(fù)雜的電子功能/操作。例如通過(guò)相互作用的導(dǎo)電彈性體材料的操縱可以經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料的區(qū)域的相對(duì)特性或者特征來(lái)檢測(cè)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的成比例的輸入接口的平面透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的實(shí)施例的成比例的輸入接口的平面圖，接口處于不操作或者非使用狀態(tài)；圖3是根據(jù)本發(fā)明的還有一個(gè)示例性的實(shí)施例的成比例的輸入接口的平面圖，接口處于不操作或者非使用狀態(tài)；圖4是圖2的成比例的輸入接口的平面圖，接口處于操縱的或者操作的狀態(tài)；圖5是圖3的成比例的輸入接口的平面圖，接口處于操縱的或者操作的狀態(tài)；以及圖6是包括根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的實(shí)施例的成比例的輸入接口的衣服的前視圖。
參考附圖，特別是圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的具有纖維網(wǎng)眼的紡織品或者結(jié)構(gòu)，且其通常由附圖標(biāo)記1表示。優(yōu)選的，紡織品結(jié)構(gòu)1構(gòu)成有輸入設(shè)備或者接口10，該輸入設(shè)備或者接口具有一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域，通過(guò)這樣的材料的性質(zhì)或者特征，適合于將機(jī)械相互作用或者運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為信號(hào)。紡織品結(jié)構(gòu)1優(yōu)選也具有與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域合作的致動(dòng)器30，以將任何相互作用或者使用者輸入傳送和/或傳達(dá)到導(dǎo)電彈性體材料20。
參考圖1到3，接口10優(yōu)選可以形成為許多不同的圖案，促進(jìn)使用中多種不同的應(yīng)用。接口10優(yōu)選可以與多種不同的電子設(shè)備/系統(tǒng)合作，諸如多種可佩帶的電子裝置、生物傳感器、醫(yī)療儀器或者健康治療裝備。接口10也可以獨(dú)立操作，以實(shí)現(xiàn)多種不同的電子操作。除了導(dǎo)電彈性體材料20和致動(dòng)器30以外，接口10可以具有任何數(shù)量的適合于形成一個(gè)或者多個(gè)電子開(kāi)關(guān)和/或控制裝置的其它材料和/或元件。而且，接口10可以是促進(jìn)許多電子操作/功能所必須的任何需要的形狀、尺寸和/或構(gòu)造。
優(yōu)選的，一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域具有一個(gè)或者多個(gè)以某種方式響應(yīng)于伸展或者操縱而改變的導(dǎo)電和/或物理特征。例如，導(dǎo)電彈性體材料20可以具有壓電特征，諸如那些由下面已知的材料的任何一種提供的聚吡咯/萊克拉材料、聚吡咯/尼龍材料、聚吡咯/聚酯材料，或者任何共軛聚合物，以及離子注入的聚合物，或者這樣的材料的任何組合。導(dǎo)電彈性體材料20也可以選自下面類型的材料和/或材料的組合的一種或者多種柔性金屬涂覆的織物，包括織造物、非織造物和/或針織物、絲、箔和紗線、導(dǎo)電聚合物涂覆的纖維/織物、導(dǎo)電石墨化的纖維/織物，或者導(dǎo)電凝膠涂覆的纖維/織物。導(dǎo)電彈性體材料20優(yōu)選具有適合于提供合適的柔性和持久性的特征，以承受與多種不同類型的紡織品結(jié)構(gòu)的制造和使用相關(guān)的應(yīng)力。
優(yōu)選的，導(dǎo)電彈性體材料20也可以促進(jìn)通過(guò)紡織品結(jié)構(gòu)1的電源60和接口10之間的電連通。優(yōu)選的，接口10又可以促進(jìn)電力提供到多種紡織品電子裝置的任何一種。連接器70優(yōu)選可以提供用于電源和紡織品結(jié)構(gòu)1之間的電連通的媒介。連接器70可以具有適合于提供用于該電連通的裝置或者方式的任何構(gòu)造。導(dǎo)電彈性體材料20也可以具有多種不同的形狀、尺寸或者構(gòu)造的的任何一種，使得接口10可以適于適應(yīng)任何使用。
注意，導(dǎo)電彈性體材料20也可以使用用于織造、縫合和/或針織的任何已知的傳統(tǒng)的方法由導(dǎo)電纖維22和非導(dǎo)電纖維24的組合來(lái)構(gòu)造。優(yōu)選的，每個(gè)導(dǎo)電纖維22可以具有多種形式的任何一種。例如，導(dǎo)電纖維22可以具有由導(dǎo)電半流體套管圍繞的導(dǎo)電線狀芯。該芯和套管優(yōu)選通過(guò)聲波焊接結(jié)合在一起。注意，也可以使用其它連接方法。導(dǎo)電纖維22可以是多種材料和/或材料的組合中的任何一種。例如，導(dǎo)電纖維22可以由金屬化的箔、導(dǎo)電聚合物、石墨化的/金屬化的纖維，或者導(dǎo)電凝膠(例如，導(dǎo)電硅)，或者其任何組合來(lái)構(gòu)造。優(yōu)選的，除了合適量的彈性和/或延伸性以外，每個(gè)非導(dǎo)電纖維可以具有促進(jìn)與皮膚的舒適的相互作用的特性，諸如，萊克拉、斯潘得克斯、氯丁橡膠、聚酯和/或橡膠擠出的纖維。非導(dǎo)電纖維24也可以優(yōu)選具有不同的形狀、尺寸或者構(gòu)造，使得接口10具有不同的適應(yīng)性，以適應(yīng)不同的使用。注意，不是所有的非導(dǎo)電纖維24需要具有彈性體特性，且彈性體纖維和非彈性體材料的復(fù)合物也可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的意在的目的。
總地參考圖1到5，致動(dòng)器30優(yōu)選與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域合作，以促進(jìn)將運(yùn)動(dòng)或者機(jī)械相互作用轉(zhuǎn)化為信號(hào)，用于影響和/或?qū)崿F(xiàn)電子操作/功能。優(yōu)選的，致動(dòng)器30由相對(duì)剛性的材料形成，諸如，塑料、橡膠、塑料和橡膠的組合，或者任何類似的適合于構(gòu)造本發(fā)明的接口10的材料。優(yōu)選的，致動(dòng)器30是環(huán)形的，且至少與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域緊密鄰近。致動(dòng)器30也可以直接接觸一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域，或者甚至與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域整合。
優(yōu)選的，一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域具有響應(yīng)于通過(guò)接口10的相互作用而變化的特性或者特征(例如，電阻、電容等)。該相互作用可以由使用者通過(guò)一些外圍裝置或者經(jīng)由致動(dòng)器30產(chǎn)生。這樣，所述一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料的區(qū)域25的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)其一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域25的特征的變化可以檢測(cè)到。優(yōu)選的，一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料20的區(qū)域25之間的位移比例可以用于量化相互作用的程度和/或量化相互作用的速度或者速率。
因此，接口10適合于用于各種不同的可佩帶的電子應(yīng)用和/或用于實(shí)現(xiàn)需要成比例輸入的一個(gè)或者多個(gè)不同的復(fù)雜功能性。本發(fā)明的接口10優(yōu)選是高度柔性/彈性的、重量輕的高性能的直觀使用者接口，其可以與紡織品合作，以及與多種不同的紡織品電子裝置等的任何一種合作，而不破壞與紡織品相關(guān)的物理特征(例如，舒適性和/或持久性)。
已經(jīng)描述了示例性的實(shí)施例的優(yōu)選特征的一些，形成柔性紡織品接口10的過(guò)程或者方法優(yōu)選包括由諸如那些前面確定的導(dǎo)電彈性體紡織品1構(gòu)造接口10。接下來(lái)，給接口10提供致動(dòng)器30，用于與所述接口10的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域20合作。致動(dòng)器30可以鄰近所述接口的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域20永久嵌入導(dǎo)電彈性體紡織品1或者與導(dǎo)電彈性體紡織品1整合。致動(dòng)器30和/或接口10也可以通過(guò)本領(lǐng)域中已知的任何合適的方法接附到導(dǎo)電彈性體紡織品1的表面5，諸如，針織、刺繡、織造或者層壓。
參考圖6，優(yōu)選的，接口10又可以與衣服40或者室內(nèi)裝飾連接和/或整合，該衣服40或者室內(nèi)裝飾適合于一個(gè)或者多個(gè)電子設(shè)備和/或系統(tǒng)50合作。可以以本領(lǐng)域中已知的任何方式實(shí)現(xiàn)接口10到衣服40的連接/接口10與衣服40的整合，以實(shí)現(xiàn)這樣的操作。
已經(jīng)特別參考本發(fā)明的某些示例性的形式描述了本發(fā)明，明顯的，在不偏離如這里限定的本發(fā)明的精神的情況下，可以在其中進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其包括導(dǎo)電彈性體材料(20)，其適合于將與其的相互作用轉(zhuǎn)化為信號(hào)；以及致動(dòng)器(30)，其與所述導(dǎo)電彈性體材料(20)合作，以提供直觀的使用者接口(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述導(dǎo)電彈性體材料(20)的一個(gè)或者多個(gè)特征響應(yīng)于所述相互作用而變化。
3.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述導(dǎo)電彈性體材料(20)具有壓電特征。
4.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述導(dǎo)電彈性體材料(20)為聚吡咯/萊克拉、聚吡咯/尼龍、聚吡咯/聚酯，或者任何其它共軛聚合物，或者離子注入的聚合物，或者其任何組合。
5.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述導(dǎo)電彈性體材料(20)可以具有以下的一種或者多種柔性金屬涂覆的織物，包括織造物、非織造物和/或針織物、絲、箔和紗線、導(dǎo)電聚合物涂覆的纖維/織物、導(dǎo)電石墨化的纖維/織物，或者導(dǎo)電凝膠涂覆的纖維/織物，和/或其任何組合。
6.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述致動(dòng)器(30)由相對(duì)剛性的材料形成。
7.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述致動(dòng)器(30)由塑料或者橡膠或者其一些組合形成。
8.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述致動(dòng)器(30)與所述導(dǎo)電彈性體材料(20)合作。
9.如權(quán)利要求1所述的紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述導(dǎo)電彈性體材料(20)的一個(gè)或者多個(gè)特征成比例地響應(yīng)于所述相互作用而變化，所述相互作用引起一個(gè)或者多個(gè)所述導(dǎo)電彈性體材料(20)的區(qū)域(25)位移。
10.一種多方向成比例的輸入設(shè)備，其包括具有直觀使用者接口(10)的導(dǎo)電彈性體紡織品結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述直觀使用者接口(10)具有與一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(25)合作的致動(dòng)器(30)。
11.如權(quán)利要求10所述的多方向成比例的輸入設(shè)備，其中，所述一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(25)的一個(gè)或者多個(gè)特征響應(yīng)于通過(guò)所述致動(dòng)器(30)的相互作用而變化。
12.如權(quán)利要求10所述的多方向成比例的輸入設(shè)備，其中，所述接口(10)連接到紡織品表面(5)。
13.如權(quán)利要求10所述的多方向成比例的輸入設(shè)備，其中，所述接口(10)與紡織品表面(5)整合。
14.如權(quán)利要求11所述的多方向成比例的輸入設(shè)備，其中，所述一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(25)的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)其特征中的所述變化可檢測(cè)到。
15.如權(quán)利要求14所述的多方向成比例的輸入設(shè)備，其中，所述一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(25)之間的位移比例用于量化所述相互作用的程度和/或量化所述相互作用的速度或者速率。
16.一種具有如權(quán)利要求15所述的輸入設(shè)備的衣服。
17.一種具有如權(quán)利要求10所述的輸入設(shè)備的衣服，所述輸入設(shè)備適合于用于多種不同的可佩帶的電子應(yīng)用和/或用于實(shí)現(xiàn)需要成比例輸入的一個(gè)或者多個(gè)不同的復(fù)雜功能性。
18.一種用于形成多方向輸入設(shè)備的方法，其包括的步驟為由導(dǎo)電彈性體紡織品構(gòu)造接口(10)，所述接口(10)具有致動(dòng)器(30)，用于與所述接口(10)的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(25)合作。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括將所述接口(10)與和一個(gè)或者多個(gè)電子設(shè)備和/或系統(tǒng)合作的衣服或者室內(nèi)裝飾連接的步驟。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述接口(10)整合到適合于與一個(gè)或者多個(gè)電子設(shè)備和/或系統(tǒng)合作的衣服或者室內(nèi)裝飾。
全文摘要
提供了一種柔性、重量輕、高性能的成比例輸入接口(10)，其與紡織品衣服或者室內(nèi)裝飾以及多種不同的電子設(shè)備(50)中的任何一種合作，而不破壞紡織品(1)的舒適性和/或持久性。成比例的輸入接口(10)具有一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料(20)的區(qū)域，其與致動(dòng)器(30)合作，以成比例地傳送和/或傳達(dá)直觀使用者輸入到一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電彈性體材料(20)的區(qū)域，使得使用者輸入可以轉(zhuǎn)化為和/或改變?yōu)檫m合于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)與各種電子設(shè)備和/或系統(tǒng)(50)相關(guān)的復(fù)雜的功能和/或操作的信號(hào)。
文檔編號(hào)H01B5/16GK1816887SQ200480018568
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者G·馬馬羅普洛斯, J·K·馬馬, G·T·吳 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司