[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101393058A [43]公开日2009年3月25日
[21]申请号200810202147.3[22]申请日2008.11.03
[21]申请号200810202147.3
[71]申请人东华大学
地址201620上海市松江区人民北路2999号
[72]发明人丁永生 李龙飞 [74]专利代理机构上海申汇专利代理有限公司代理人翁若莹
[51]Int.CI.G01L 1/20 (2006.01)A61B 5/103 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 8 页
[54]发明名称
应用
[57]摘要
本发明提供了一种具有机织结构的柔性电阻式
压力传感器，由导电纤维组成，其特征在于，所述
导电纤维互相交织而成为机织物，所述机织物的全
部经纱之间互相连接，所述机织物的全部纬纱之间
互相连接，全部所述经纱与全部所述纬纱之间的整
体电阻随该机织物上的压力而变化。本发明的用途
技术方案是提供了一种具有机织结构的柔性电阻式
压力传感器的用途，其特征在于，将所述具有机织
结构的柔性电阻式压力传感器应用在睡姿检测服装
上。本发明具有可弯曲、可折叠甚至可洗涤的特点，
非常适用于穿戴式个人生理信息与状态的检测。
200810202147.3权 利 要 求 书第1/2页
1.一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，由导电纤维组成，其特征在于，所述导电纤维互相交织而成为机织物，所述机织物的全部经纱(12)之间互相连接，所述机织物的全部纬纱(11)之间互相连接，全部所述经纱(12)
与全部所述纬纱(11)之间的整体电阻随该机织物上的压力而变化。 2.如权利要求1所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，其特征在于，所述机织物具有平纹组织结构。
3.如权利要求1所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，其特征在于，所述连接为并联或者串联。
4.如权利要求1所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，其特征在于，所述经纱(12)为电阻率介于0.01～0.1Ω·m的导电纤维，所述纬纱(11)
为电阻率介于10～10000Ω·m的导电纤维。
5.如权利要求1所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，其特征在于，所述全部经纱(12)或所述全部纬纱(11)为20～200根。
6.如权利要求1所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，其特征在于，所述经纱(12)和所述纬纱(11)为硬度介于106～108P a的导电纤维。
7.一种如权利要求1所述的具有机织结构的柔性电阻式压力传感器的应用，其特征在于，将所述具有机织结构的柔性电阻式压力传感器(1)应用在睡姿检测服装(9)上。
8.如权利要求7所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器的应用，其特征在于，分别将柔性电阻式压力传感器(1)设置在所述睡姿检测服装(9)
的前胸、后背、左侧与右侧。
9.如权利要求8所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器的应用，其特征在于，所述柔性电阻式压力传感器(1)连接相互串联的信号转换电路(21)、微控制器(22)、报警电路(23)以及天线(24)。
10.如权要求7至9中任一项所述的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器
200810202147.3权 利 要 求 书 第2/2页的应用，其特征在于，所述睡姿检测服装(9)为绑带。
200810202147.3说 明 书第1/5页一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器及其应用
技术领域
本发明涉及一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器及其在睡姿检测服装上的应用，属于电阻式压力传感器及其应用技术领域。
背景技术
近年来，具有织物结构的柔性传感器逐渐引起了国内外研究人员的关注。与传统的传感器相比，这类新型的传感器具有可弯曲、可折叠甚至可洗涤的特点，因此非常适用于穿戴式个人生理信息与状态的检测。
织物结构是指织物的针织结构或机织结构。织物结构的柔性传感器是指传感器的敏感元件为一块具有针织结构或机织结构的织物，即针织物或机织物。一般地，如果织物的形状、长度、温度或压力等物理量的变化能够引起织物的电阻、电感或电容等电学量产生相应的变化，那么就可以把这样的织物设计成为对应物理量的传感器。特别地，如果作用在织物上的压力发生变化能够引起织物的电阻产生相应的变化，那么就可以把这样的织物设计成为电阻式压力传感器。 目前，现有技术关于织物结构的柔性压力传感器主要是具有机织结构的电容式压力传感器。例如，意大利人Sergio等(M.Sergio，N.Manaresi，F.Campi，R.Canegallo，M.Tartagni，and R.Guerrieri，A dynamically reconfigurable monolithic CMOS pressure sensor for smart fabric，IEEE Journal of Solid-state circuits，38(6)(2003)966-975.)公开了一种由导电纤维机织的电容式压力传感器。当压力作用在这种织物上时，互相
交织的纤维之间的电容将增大。日本人Hasegawa等(Y.Hasegawa，M.Shi kida，D.Ogura，K.Sato，Novel type of fabric tactile sensor made from artificial hollow fiber，Proceedings of the IEEE Twentieth Annual International Conference on Micro Electro Mechanical Systems，Kobe，Japan，Jan.21-25，2007，
200810202147.3说 明 书 第2/5页478-481.)公开了一种由弹性中空纤维机织的电容式压力传感器，其中互相交织的两根中空纤维之间的接触压力大小可通过测量这两根中空纤维之间的电容而得到。
然而，现有技术并未公开一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，也未公开包括这种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器在睡姿检测服装上的应用。例如，美国人Halleck申请的美国专利US6356203B1公开的一种测量身体转动的装置与方法，是采用两个倾斜开关作为检测角度的传感器，来判断身体左右两个方向上的转动。中国人宋维金申请的中国专利200520017443.8公开的一种睡眠姿势监测装置，是以一个带有电极的填充了导电液体的腔体作为传感器，并根据导电液体在腔体内的不同位置来对应不同的睡眠姿势。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器以及其在睡姿检测服装上的应用。
为了达到上述目的，本发明的产品技术方案是提供了一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器，由导电纤维组成，其特征在于，所述导电纤维互相交织而成为机织物，所述机织物的全部经纱之间互相连接，所述机织物的全部纬纱之间互相连接，全部所述经纱与全部所述纬纱之间的整体电阻随所述机织物上的压力而变化。可根据Holm电接触理论推导出所述经纱与所述纬纱之间的接触电阻与所述压力的关系，而由于所述机织物的全部经纱之间互相连接，所述机织物的全部纬纱之间互相连接，因此可以推导出全部经纱与全部纬纱之间的整体电阻是所有的经纱与纬纱交织点处接触电阻的函数，因此全部所述经纱与全部所述纬纱之间的整体电阻随所述机织物上的压力而变化。
本发明的用途技术方案是提供了一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器的应用，其特征在于，将所述具有机织结构的柔性电阻式压力传感器应用在睡姿检测服装上。
本发明提供的一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器的传感机理为：每
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