專利名稱：光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能服裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到用于智能服裝中對人體溫度進行檢測
的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法。
背景技術(shù)：
智能服裝是電子信息學(xué)科、材料學(xué)科、紡織學(xué)科及其它相關(guān)學(xué)科結(jié)合與交叉的產(chǎn) 物。它能夠監(jiān)測人體外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)的變化，具有攜帶方便、實時監(jiān)測等特點。智能服 裝不僅能夠感知人體外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)的變化，而且通過反饋機制，能實時地對這種變 化做出反應(yīng)。感知、反饋和反應(yīng)是智能服裝的三大要素。 目前人體溫度的檢測主要有接觸式和非接觸式測量兩種方法。接觸式測溫主要包 括利用玻璃水銀體溫計及電子體溫計。水銀體溫計利用水銀遇熱膨脹的物理特性進行機體 的溫度檢測；電子體溫計則采用熱敏電阻原理測量溫度。由于水銀體溫計價廉且性能穩(wěn)定， 因此在我國是目前醫(yī)院及家庭使用最為廣泛的測溫器材。但由于它存在測溫時間長、易破 碎、有汞中毒危險等不安全因素的缺點，已被歐盟決定從2005年起以后的4年內(nèi)，將使其從 歐洲市場上消失。 非接觸式測溫主要采用紅外溫度計。紅外溫度計通常用來測量額頭的溫度， 一般 是便攜式，俗稱手槍式紅外溫度計，它具有一個激光瞄準系統(tǒng)，激光束所指的地方就是溫度 的測量部分。 光纖光柵傳感器是可以埋覆在被測物體和材料內(nèi)部對壓強、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、流 速、流量等諸多物理量進行接收轉(zhuǎn)換成電信號輸出的一種器件。本發(fā)明利用光纖光柵溫度 傳感器對人體溫度進行檢測，在實現(xiàn)此目的之前如何將光纖光柵溫度傳感器植入智能服裝 中是一個需要解決的問題。 2000年美國麻省理工學(xué)院E. R. Post在論文"E-broidery :Design and fabrication oftextile-based computing"介紹了集成電路植入服裝中的一種方法(如 圖1所示)，它是用縫紉線將植入物的管腳縫合在服裝的襯底上，上面覆蓋一層絕緣層，最 外層是服裝表面，形成類似三明治的結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)中集成電路植入處理不是太好，顯得很 累贅，另外密封性也差。 光纖光柵溫度傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比有其特殊點，如直徑小(125 i！ m)、耐腐 蝕、光路可彎曲到一定程度等，但是裸光纖光柵機械強度還是非常低的。因此，需用探索一 種適合光纖光柵進行編織的方法以提高其植入過程中的成功率，避免光纖光柵的折斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于智能服裝中對人體溫度進行檢測的光纖光柵溫度 傳感器植入服裝的方法，解決了適合光纖光柵進行編織的方法以提高其植入過程中的成功 率，避免光纖光柵的折斷。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是為了把光纖光柵溫度傳感器植入織物，同時不損傷光纖和傳感器，不受彎折，且保證與織物經(jīng)緯紗運動協(xié)調(diào)一致，采用大管與小管相結(jié)合的織 造方法。把織物分為三部分，如圖2所示。植入的具體做法是，第一部分為普通織物部分采 用平紋組織，第二部分為實現(xiàn)大管的一部分，采用管狀組織與平紋組織相結(jié)合，第三部分實 現(xiàn)大管和小管，采用大管套小管組織結(jié)構(gòu)，在第三部分織造結(jié)束同時保持管的開口 ，形成圓 筒形空心袋狀，此時植入光纖光柵溫度傳感器，改變紋板圖，繼續(xù)織造第二和第一部分，從 而完成織物包裹光纖光柵溫度傳感器。 本發(fā)明的效果和益處是研究了適合光纖光柵進行編織的方法以提高其植入過程 中的成功率，避免光纖光柵的折斷，為在智能服裝中植入更多種類型傳感器提供了指導(dǎo)意 義。


圖1是集成電路植入服裝中的一種方法示意圖； 圖2是織物結(jié)構(gòu)分布示意圖； 圖3是小管部分經(jīng)向截面示意圖； 圖4是大管部分經(jīng)向截面示意圖； 圖5是第三部分上機示意圖； 圖6是第二部分上機示意圖； 圖7是第一部分上機示意圖。
其中 1 :外層 2 :絕緣層 3 :電路層 4 :集成元件 5:縫合處 6:第一部分
7 :第二部分 8 :第三部分
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的最佳實施例。 本發(fā)明提出的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的織物結(jié)構(gòu)分布示意圖如附圖2所 示。植入的具體做法是，為了把光纖光柵溫度傳感器植入織物，同時不損傷光纖和傳感器， 不受彎折，且保證與織物經(jīng)緯紗運動協(xié)調(diào)一致，采用大管與小管相結(jié)合的織造方法。把織物 分為三部分，如圖2所示。 圖2中第一部分為普通織物部分采用平紋組織，第二部分為實現(xiàn)大管的一部分， 采用管狀組織與平紋組織相結(jié)合，第三部分實現(xiàn)大管和小管，采用大管套小管組織結(jié)構(gòu)，在 第三部分織造結(jié)束同時保持管的開口 ，形成圓筒形空心袋狀，此時植入光纖光柵溫度傳感 器，改變紋板圖，繼續(xù)織造第二和第一部分，從而完成織物封裝光纖光柵溫度傳感器。
圖3是管狀結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)字① ⑧代表諱紗，1 4代表經(jīng)紗。諱紗③、④、⑤、⑥形 成的空間植入光纖。①、②、⑦、⑧采用的是平紋組織，形成單層普通織物。
圖4中數(shù)字的表達方法同上，緯紗③、④、⑤、⑥循環(huán)24次，形成的大管植入傳感 器。從該截面圖可以看出，經(jīng)紗3、4、5和6位于大管的上層，這樣可以使傳感器接觸人體的 部分，經(jīng)紗密度小，經(jīng)紗稀疏，便于傳感器有效地接觸人體。而對于傳感器不接觸人體的部分，經(jīng)紗密度大，可以隱藏傳感器的存在。同樣，①、②、⑦和⑧采用的是平紋組織，形成平紋 織物。 本發(fā)明中的織造采用自行開發(fā)編程電腦程序控制的小樣織機CSW-03電腦織樣 機。設(shè)定1、2、3、4片綜循環(huán)15次，每筘2入；5、6、7、S片綜循環(huán)24次，每筘4入；然后1、2、 3、4片綜循環(huán)50次，每筘2入。 根據(jù)上述植入方法及織物結(jié)構(gòu)分析，該織物的三個部分分別為平紋組織部分、大
管組織與平紋組織部分和大管套小管組織。 1、大管套小管組織設(shè)計 根據(jù)上述織造理論方法，最復(fù)雜的部分是第三部分，所以首先應(yīng)該考慮和分析第
三部分。此部分分為大管部分與小管部分，設(shè)計如圖5所示，左邊的1、2、3和4實現(xiàn)小管部
分，采用每筘2入。5 16是大管部分的2個循環(huán)。大管部分一個循環(huán)是6根經(jīng)紗，為了增
加傳感器外部的經(jīng)密，采用每筘4入，所以大管部分的經(jīng)紗根數(shù)必須是4和6的倍數(shù)。采用
照圖穿法，使用8片綜。 2、大管組織與平紋組織部分 這一部分亦包括大管部分，將其與平紋組織結(jié)合，設(shè)計如圖6所示，其中1、2、3和 4是普通織物部分，為平紋組織，5 16是大管部分的2個循環(huán)。
3、平紋組織設(shè)計 這一部分為完全普通織物，無光纖無傳感器，采用平紋組織設(shè)計，為了協(xié)調(diào)第三部 分和第二部分的提綜規(guī)律，設(shè)計圖如圖7所示。采用的大管套小管的設(shè)計形成的圓筒形空 心袋狀植入方法，一定程度上滿足了與經(jīng)緯紗運動相協(xié)調(diào)的一致性，而且不影響織物的外 觀。
權(quán)利要求
一種光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，其特征在于，采用大管與小管相結(jié)合的織造方法，把織物分為三部分第一部分(6)、第二部分(7)和第三部分(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，其特征在于，第一部 分(6)為普通織物部分采用平紋組織，第二部分(7)為實現(xiàn)大管的一部分，采用管狀組織 與平紋組織相結(jié)合，第三部分(8)實現(xiàn)大管和小管，采用大管套小管組織結(jié)構(gòu)，在第三部分 (8)織造結(jié)束同時保持管的開口 ，形成圓筒形空心袋狀，此時植入光纖光柵溫度傳感器，改 變紋板圖，繼續(xù)織造第二部分(7)和第一部分(6)，從而完成織物包裹光纖光柵溫度傳感 器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，其特征在于，大管套 小管組織設(shè)計部分分為大管部分與小管部分，左邊的1、2、3和4實現(xiàn)小管部分，采用每筘2 入。5 16是大管部分的2個循環(huán)。大管部分一個循環(huán)是6根經(jīng)紗，為了增加傳感器外部 的經(jīng)密，采用每筘4入，所以大管部分的經(jīng)紗根數(shù)必須是4和6的倍數(shù)。采用照圖穿法，使 用8片綜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，其特征在于，大管組 織與平紋組織部分將其與平紋組織結(jié)合，其中1 、2、3和4是普通織物部分，為平紋組織，5 16是大管部分的2個循環(huán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，其特征在于，平紋組 織設(shè)計為完全普通織物，無光纖無傳感器，采用平紋組織設(shè)計，為了協(xié)調(diào)第三部分(8)和第 二部分(7)的提綜規(guī)律，采用的大管套小管的設(shè)計形成的圓筒形空心袋狀植入方法，一定 程度上滿足了與經(jīng)緯紗運動相協(xié)調(diào)的一致性，而且不影響織物的外觀。
全文摘要
一種用于智能服裝中對人體溫度進行檢測的光纖光柵溫度傳感器植入服裝的方法，屬于智能服裝技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有的傳統(tǒng)電類溫度傳感器易受外界電磁干擾影響，而利用光纖光柵傳感器進行人體溫度的檢測存在易斷、易受外界應(yīng)力影響。本發(fā)明提出為了把光纖光柵溫度傳感器植入織物，同時不損傷光纖和傳感器，不受彎折，且保證與織物經(jīng)緯紗運動協(xié)調(diào)一致，采用大管與小管相結(jié)合的織造方法。本發(fā)明研究了適合光纖光柵進行編織的方法以提高其植入過程中的成功率，避免光纖光柵的折斷，為在智能服裝中植入更多種類型傳感器提供了指導(dǎo)方法。
文檔編號A61B5/01GK101708076SQ200910228858
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者張美玲, 張 誠, 李鴻強, 王瑞, 苗長云 申請人:天津工業(yè)大學(xué)