一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，包括将柔性传感纱线集成于服装的自锁缝纫针法、智能服装的设计以及传感信号采集、传输与显示系统。本发明专利技术开发了一种将人体活动通过服装面料高效传递至柔性传感纱线的自锁缝纫针法；在服装内侧缝合内衬形成布线通道，在外侧嵌入松紧带，内置口袋；通过上述缝纫针法将柔性传感纱线缝纫于肘部、腹部、腕部和胸部等位置的内衬布料内，布线通道内穿入柔性导电纱线将柔性传感纱线与口袋中多通道信号采集器对应的接口相连接；多通道信号采集器同时采集和处理多处柔性传感纱线的信号并无线传输至智能终端。该方法实现了一种人体运动和生理数据协同监测的智能服装设计。的智能服装设计。的智能服装设计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法


[0001]本专利技术属于柔性导电传感器材料
，具体涉及一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法。

技术介绍

[0002]智能可穿戴设备可以帮助用户实时获取自身的运动和健康数据，提升锻炼质量和生活品质。目前，智能手表、手环和腕带等电子产品仅实现了可戴，而对使用更方便的可穿产品研究相对较少。服装的体表覆盖率高，更适合作为传感元件的载体开发智能可穿产品。
[0003]目前，智能服装中使用的传感元件主要为硬质传感器、惯性测量单元和心电电极贴片。例如，CN115192005A将多个集成电容耦合电极和加速度传感器的印刷线路板布置在服装外侧采集心电和心震信号；CN112353372A将多种硬件传感器封装在服装中测量温度、湿度和心率；CN111067163A将包括金属箔在内的多种硬质电子元件嵌入服装中监测血压、呼吸和心电。这些附着在服装上的刚性硬件在信号测量方面表现成熟，但严重影响用户的穿着舒适性和美观性，且仅单一地对运动或生理活动进行监测，存在较大的局限性。
[0004]为了提高穿着舒适性，研究人员通过纺织加工技术在服装中集成传感元件，如：CN113752637A通过三维机织法将光纤布拉格光栅传感器植入服装中监测温度；CN110522101A采用针织工艺将基于塑料光纤的传感器嵌入织物中监测形变；CN110522101A将由导电纱线和普通纱线编织而成的织物嵌入服装中用作触控传感器。与纺织加工技术相比，操作简单的缝纫技术能灵活地将功能纱线集成到成品服装的任意部位，减少智能服装的生产步骤和成本。由于低模、高弹的应变传感纱线无法通过缝纫机缝入织物中，所以需要开发一种适用于将应变传感纱线集成到服装布料的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，包括如下步骤：
[0008](1)在服装的内侧缝合用于放置多通道信号采集器的口袋；
[0009](2)在所述服装的内侧缝合内衬，形成用于安装柔性传感纱线和布置柔性导电纱线的布线通道，所述布线通道连接各处柔性传感纱线和放置多通道信号采集器的口袋；
[0010](3)在所述服装的外侧嵌入多条可调节的松紧带；
[0011](4)通过自锁缝纫针法将所述柔性传感纱线缝纫于肘部、腹部、腕部和胸部位置的内衬布料内；
[0012](5)将所述柔性导电纱线穿入所述布线通道内，利用所述柔性导电纱线将所述柔
性传感纱线与所述多通道信号采集器对应的接口相连接，并对接口封装处理；
[0013](6)所述多通道信号采集器与智能终端通过无线信号连接，使得所述多通道信号采集器采集和处理多处柔性传感纱线的信号并无线传输至智能终端。
[0014]进一步的，步骤(1)中，所述服装为弹性紧身款，为长袖、短袖和背心中的任意一种。
[0015]进一步的，步骤(2)中，所述布线通道的宽度为1～3cm。
[0016]进一步的，步骤(3)中，所述松紧带的嵌入位置与对应柔性传感纱线的缝纫位置处于同一平面。
[0017]进一步的，步骤(4)中，所述自锁缝纫针法为在平针的每个针眼处添加一个回针锁定所述柔性传感纱线。
[0018]进一步的，步骤(4)中，所述自锁缝纫针法使用的手缝针为尖头绒针，针孔最粗处小于2mm，在自锁针线迹中的平针针距为0.25～1cm，回针长度为1～3个横列线圈，线迹长度的调整范围为1～40cm。
[0019]进一步的，步骤(4)中，所述柔性传感纱线是导电材料和弹性聚合物的复合纱线，复合方式包括共混型或包覆型中的任意一种。
[0020]进一步的，步骤(4)中，所述内衬布料使用单层弹性针织面料。
[0021]进一步的，在步骤(4)之后，还包括：对所述柔性传感纱线的缝纫区域进行疏水处理。
[0022]进一步的，步骤(6)中，所述无线信号涉及的无线传输技术包括WiFi、蓝牙或蜂窝中的任意一种或多种，所述智能终端包括电脑、手机或手表中的任意一种或多种。
[0023]本专利技术提供了一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，将应变传感纱线作为柔性可拉伸的传感元件，以自锁缝纫针法集成在服装中，通过服装设计开发穿着舒适、美观、可洗涤的智能服装，实现对人体运动和生理信号的协同监测，对提高智能服装的穿着体验感，开拓智能服装的市场具有巨大价值。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，
[0025]图1为基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法示意图；
[0026]图2为基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法中的缝纫针法示意图；
[0027]图3为平针和自锁针缝纫的传感纱线的应变传感性能图；
[0028]图4为基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法所制得的智能服装版型图；
[0029]图5为传感纱线、导电纱线和信号采集器的连接示意图；
[0030]图6为不同缝纫长度的传感纱线在10％应变下的相对电阻变化图；
[0031]图7为手机APP显示界面图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种可拉伸的基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，包括将柔性传感纱线集成于纺织品的缝纫针法、智能服装的设计以及传感信号采集、传输与显示系统。具体为：将人体活动通过服装面料高效传递至柔性传感纱线的自锁缝纫针法；在服装内侧缝合内衬形成布线通道用于安装柔性传感纱线和布置柔性导电纱线，在外侧嵌入松紧带保证柔性传感纱线与人体的良好贴合，内置口袋放置多通道信号采集器；通过上述缝纫针法将柔性传感纱线缝纫于肘部、腹部、腕部和胸部等位置的内衬布料内，利用上述柔性导电纱线将柔性传感纱线与多通道信号采集器对应的接口相连接；上述多通道信号采集器可同时采集和处理多处柔性传感纱线的信号并无线传输至智能终端。该方法实现了一种穿着舒适、美观、可洗涤的多信号协同监测智能服装设计，设计的智能服装能实时采集人体运动和生理数据，如关节运动频率、心率和呼吸频率等，满足用户对运动辅助和健康监测的需求。
[0033]其中，柔性应变传感纱线为导电材料和弹性聚合物的复合纱线，复合方式包括但不限于共混型和包覆型，如镀银尼龙纱、金属丝包芯纱等。所述纱线中导电材料构建的可拉伸导电网络在受到形变时产生电阻变化。缝纫针法为一种自锁针，即在平针的每个针眼处添加一个回针锁定柔性传感纱线。平针是最基本、最简单的手缝针法，但缝纫在服装布料上传感纱线会发生不稳定的滑移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在服装的内侧缝合用于放置多通道信号采集器的口袋；(2)在所述服装的内侧缝合内衬，形成用于安装柔性传感纱线和布置柔性导电纱线的布线通道，所述布线通道连接各处柔性传感纱线和放置多通道信号采集器的口袋；(3)在所述服装的外侧嵌入多条可调节的松紧带；(4)通过自锁缝纫针法将所述柔性传感纱线缝纫于肘部、腹部、腕部和胸部位置的内衬布料内；(5)将所述柔性导电纱线穿入所述布线通道内，利用所述柔性导电纱线将所述柔性传感纱线与所述多通道信号采集器对应的接口相连接，并对接口封装处理；(6)所述多通道信号采集器与智能终端通过无线信号连接，使得所述多通道信号采集器采集和处理多处柔性传感纱线的信号并无线传输至智能终端。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，其特征在于：步骤(1)中，所述服装为弹性紧身款，为长袖、短袖和背心中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，其特征在于：步骤(2)中，所述布线通道的宽度为1～3cm。4.根据权利要求1所述的一种基于柔性应变传感纱线多信号协同监测的智能服装设计方法，其特征在于：步骤(3)中，所述松紧带的嵌入位置与对应柔性传感纱线的缝纫位置处于同一平面。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤健，吴玉婷，马世栋，闫涛，潘志娟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：