[發明專利]用于測量雙向拉伸應變的針織柔性傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310719165.X
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103654793A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李家成;龍海如;沈為;謝娟;蘇華曉
• 申請（專利權）人: 廣東瑞源科技股份有限公司;東華大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;D04B1/14;D04B1/18;G01B21/32
• 代理公司: 揭陽市博佳專利代理事務所 44252
• 代理人: 黃少松

技術領域

本發明涉及一種針織柔性傳感器及其制備方法，具體地說，是涉及一種用于測量雙向拉伸應變的針織柔性傳感器及其制備方法。

背景技術

針織柔性傳感器可編織或集成在服裝上，形成可穿戴應變式傳感器，用以監測人體的心跳、呼吸等生理指標。

現有技術中，中國專利號200610147211.3公開了一種用于電子織物的應變式柔性呼吸傳感器及其應用，所述的傳感器包括具有彈性的導電纖維和絕緣纖維機織或針織的織物形式的傳感器敏感元件，并具有用于電連接的引線或接頭。當傳感器敏感元件受到拉力（例如呼吸引起的胸廓運動）作用而產生應變時，由導電纖維組成的導電網絡的電阻值將發生變化，對其電阻值進行測量即可獲得應變的大小。上述傳感器的不足之處在于：當傳感器敏感元件受到縱橫雙向拉伸產生雙向應變時，由導電纖維構成的導電網絡只能反映一個電阻值的變化，因此無法區分與測量分別在縱向和橫向發生的應變。而人們在呼吸及運動時，人體一些部位的皮膚除了單向延伸外還存在雙向延伸。

發明內容

本發明的目的是克服了現有技術中的缺點，提供了一種能夠測量雙向拉伸應變的針織柔性傳感器以及制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

該用于測量雙向拉伸應變的針織柔性傳感器，包括上傳感器層區域、下傳感器層區域和連接區域；上傳感器層區域由一個測量水平方向拉伸應變的傳感器橫列區域和兩個非傳感器橫列區域組成，傳感器橫列區域位于其上側和下側的兩個非傳感器橫列區域之間，傳感器橫列區域和非傳感器橫列區域在交界處縱行方向沒有連接；下傳感器層區域由一個測量垂直方向拉伸應變的傳感器縱行區域和兩個非傳感器縱行區域組成，傳感器縱行區域位于其左側和右側的非傳感器縱行區域之間，傳感器縱行區域與非傳感器縱行區域在交界處橫列方向沒有連接；上傳感器層區域和下傳感器層區域之間沒有紗線連接；連接區域分別與上傳感器層區域和下傳感器層區域連接。

本發明所述的上傳感器層區域中，傳感器橫列區域由導電紗線和彈性紗線編織形成平針添紗組織，導電紗線是面紗位于上傳感器層的外表面，彈性紗線是地紗位于上傳感器層的內表面；兩個非傳感器橫列區域由普通紗線和彈性紗線編織形成平針添紗組織，普通紗線是面紗位于上傳感器層的外表面，彈性紗線是地紗位于上傳感器層的內表面。

本發明所述的下傳感器層區域中，傳感器縱行區域由導電紗線和彈性紗線編織形成平針添紗組織，導電紗線是面紗位于下傳感器層的外表面，彈性紗線是地紗位于下傳感器層的內表面；兩個非傳感器縱行區域由普通紗線和彈性紗線編織形成平針添紗組織，普通紗線是面紗位于下傳感器層的外表面，彈性紗線是地紗位于下傳感器層的內表面。

本發明所述的連接區域的組織結構為1+1羅紋組織，由普通紗線編織而成；連接區域與上、下傳感器層區域在左、右側交界處的線圈縱行重疊，從而形成左、右側的橫向連接；連接區域與上、下傳感器層區域在上、下側交界處的線圈橫列串套，從而形成上、下側的縱向連接。

本發明所述的上傳感器層區域和下傳感器層區域兩者大小相等、彼此重合；上傳感器層區域彈性紗線編織的內表面與下傳感器層區域彈性紗線編織的內表面相接觸，而上傳感器層區域由導電紗線編織的位于外表面的傳感器橫列區域與下傳感器層區域由導電紗線編織的位于外表面的傳感器縱行區域沒有接觸。

本發明所述的導電紗線為鍍銀錦綸絲，電導率為0.516Ω/mm；彈性紗線為錦綸/氨綸包芯紗；普通紗線為棉、羊毛、粘膠、滌綸、錦綸中的一種純紡紗或幾種混紡紗。

本發明所述的傳感器橫列區域和傳感器縱行區域分別與外部導電引線相連。

本發明還提供一種上述針織柔性傳感器的制備方法，該傳感器在雙針床電腦橫機上編織，其特征在于：前、后針床的織針分別在電子選針裝置的選針和對應導紗器的分區墊紗的配合下進行編織，形成上傳感器層區域、下傳感器層區域和連接區域。

本發明在編織上傳感器層區域時，前針床被選中的織針，經對應添紗導紗器的分區墊紗，將導電紗線和彈性紗線編織成圈形成傳感器橫列區域，將普通紗線和彈性紗線編織成圈形成上、下側非傳感器橫列區域；在傳感器橫列區域與位于其上側和下側的兩個非傳感器橫列區域的交界處，前針床織針不墊入新紗線但正常脫圈使線圈縱行中斷。