LV14889B - Resistive textile material for control systems and a method of use thereof - Google Patents
Resistive textile material for control systems and a method of use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- LV14889B LV14889B LVP-14-37A LV140037A LV14889B LV 14889 B LV14889 B LV 14889B LV 140037 A LV140037 A LV 140037A LV 14889 B LV14889 B LV 14889B
- Authority
- LV
- Latvia
- Prior art keywords
- resistive
- knitted fabric
- knitted
- yarn
- rows
- Prior art date
Links
Landscapes
- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
- Knitting Of Fabric (AREA)
Abstract
Description
IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION
Izgudrojums attiecas uz trikotāžas drānās ražošanu, un konkrēti uz drānu, kura tiek izmantota „viedtekstila” cilvēka veselības stāvokļa kontroles sistēmās, tajā skaitā iebūvējamās apģērbos.The invention relates to the manufacture of knitted fabrics, and more particularly to a fabric used in "smart textile" human health monitoring systems, including built-in garments.
Kontroles sistēmas, kurās tiek iekļauti elastīgi jutīgie elementi, kas tiek izgatavotas no tekstila drānas ar elektovadošiem pavedieniem, aizvien vairāk tiek izmantotas medicīnā un ikdienā cilvēka veselības stāvokļa novērošanai, savlaicīgai progresējošu saslimšanu diagnosticēšanai, rehabilitācijai pēc slimībām, kuras ir saistītas ar kustību traucējumiem u.c. Tas ir pamatots ar spēju integrēt šīs sistēmas, piemērām, tieši apģērbā. Minēto kontroles sistēmu pamatā ir tekstila drāna, kas adīta ar elektrovadošu pavedienu izmantošanu, un kas spēj mainīt savas elektriskās īpašības drānas deformācijas laikā. Tādēļ tādas trikotāžas drānas, kas būtu viegli izgatavojama un kuras elektriskiem parametriem būtu augsts jutīgums pret deformāciju, izgatavošanas tehnoloģiju radīšana ir ļoti aktuāla.Control systems that incorporate elastic sensing elements made of conductive textile fabric are increasingly used in medicine and in the daily monitoring of human health, timely diagnosis of advanced illnesses, rehabilitation of diseases associated with movement disorders, and more. It is based on the ability to integrate these systems, for example, directly into clothing. These control systems are based on a textile fabric which is knitted with electrically conductive filaments and which is capable of changing its electrical properties during fabric deformation. Therefore, the development of technologies for the production of knitted fabrics which are easy to manufacture and have a high electrical susceptibility to deformation is very urgent.
Ir zināmas trikotāžas drānas, kuras ir adītas no elektrovadošiem pavedieniem ar sudraba pārklājumu un dielektriskiem elastomēriem pavedieniem [1]. Elastomēro pavedienu rindas ir ieadītas starp elektrovadošo pavedienu rindām. Elektovadošo pavedienu rindas ir adītas ar žakarda vai preses pinumu tā, lai visas šīs rindas būtu pastāvīgi elektriski savienotas savā starpā un, tādējādi, veidotu elektrovadošu tīklu. Šis tīkls tiek izmantots aizsardzībai pret elektromagnētisko starojumu, kā antibakteriāls pārklājums aizsardzībai pret infekcijām u.t.t. Kontroles sistēmās šādas drānas nav izmantotas.Knitted fabrics are known to be knitted from conductive filaments with silver plating and dielectric elastomeric filaments [1]. The rows of elastomeric filaments are inserted between the rows of conductive filaments. The rows of conductive filaments are knitted with jacquard or press braided so that all of these rows are permanently electrically connected to each other and thus form a conductive network. This network is used for protection against electromagnetic radiation, as an antibacterial coating for protection against infections, etc. Such fabrics have not been used in control systems.
Ir zināmas trikotāžas drānas [2], kuras ir adītas ar elektrovadošiem elastomēriem un neelastomēriem pavedeniem un dielektriskiem neelastomēriem pavedieniem. Adīšanā var būt izmantots platīnpinums, kad visi trīs pavedieni tiek adīti kopā. Šeit elektrovadošie pavedieni tiek izmantoti kā elektrovadības līnijas, kuras savieno savā starpā kontroles sistēmas pieslēdzamos elementus: sensorus, pārveidotājus, signāla apstrādes un pārsūtīšanas ierīces u.t.t. Šajās drānās elektrovadošie pavedieni netiek izmantoti kā kontroles sistēmas jutīgie elementi.Knitted fabrics [2] which are knitted with electrically conductive elastomers and non-elastomeric filaments and dielectric non-elastomeric filaments are known. Platinum can be used for knitting when all three yarns are knit together. Here, conductive wires are used as electrical lines that connect the control elements connected to each other: sensors, converters, signal processing and transmission devices, etc. In these fabrics, conductive filaments are not used as sensitive elements of the control system.
Ir zināma trikotāžas drāna un izstrādājumi ar sesnoriem [3]. Sensori ir adīti tikai no elektrovadošiem pavedieniem un ir ieadīti drānā ar žakarda pinumu „intarsija”. Dotā drāna un izstrādājumi tiek izmantoti kā sirds, muskuļu darbības, cilvēka elpošanas kontroles sistēmu sastāvdaļa. Dotās drānas trūkums, kā redzams no pētījumiem [4], ir sensoru zems jutīgums pret deformāciju un, tādējādi, zema precizitāte un kontroles traucējumsaizsardzība.Knitted fabric and sesnor knitwear are known [3]. The sensors are only knitted from electrically conductive filaments and are embroidered with a jacquard "intarsia" cloth. This cloth and articles are used as part of heart, muscle and human respiratory control systems. The disadvantage of this fabric, as can be seen from the studies [4], is the low sensitivity of the sensors to deformation and thus the low accuracy and protection of control interference.
Vistuvākais piedāvātājam ir izgudrojums,, kurš ir aprakstīts [5]. Piedāvāta pārveidošanas ierīce, kura ir adīta un kurā ietilpst vismaz viena elektrovadošā zona, adīta no elektrovadošiem elastomēriem un neelastomēriem pavedeniem. Dotās zonas deformācija ietekmē tās elektriskos parametrus. Piedāvāti dažādi šīs zonas adīšanas varianti dažādu sensoru iegūšanai. Piemēram, kustības sensorām elektrovadošā zona izpaužas dažās trikotāžas drānas rindās, kuras ir adītas no elektrovadošiem un rezistīviem pavedieniem. Elektrovadošās zonas malas ir sensora kontakti. Šādi izgatavotā elektrovadošā zona var būt integrēta apģērbā tā izgatavošanas laikā plakanadīšanas iekārtās.Closest to the bidder is the invention described in [5]. A conversion device is provided which is knitted and comprises at least one electrically conductive zone knitted from electrically conductive elastomers and non-elastomeric filaments. The deformation of a given zone affects its electrical parameters. Different knitting variants of this area are available to obtain different sensors. For example, for motion sensors, the conductive zone is manifested in some rows of knitted fabric knitted from conductive and resistive yarns. The edges of the conductive zone are the sensor contacts. The electrically conductive zone thus fabricated may be integrated into the garment during its manufacture in the flat-fed equipment.
Minētā izgudrojuma trūkums ir piedāvāto sensoru zems jūtīgums [4]. Turklāt, pastāvīga cilpu elementu (no elektrovadošiem pavedieniem elektrovadošajā zonā) berze noved pie elektovadošā slāņa sabrukšanas pavedienu pārklājumā [6]. Tādēļ šādai elektrovadošajai zonai ir zema izturība.The disadvantage of this invention is the low sensitivity of the proposed sensors [4]. In addition, constant friction of the loop elements (from conductive filaments in the conductive zone) leads to the destruction of the conductive layer in the filament coating [6]. Therefore, such a conductive zone has low resistance.
Mūsu izgudrojuma mērķis ir rezistīvās trikotāžas drānas elektrisko parametru jutīguma un izturības palielināšana, kā arī rezistīvās trikotāžas drānas izmantošanas metodes izstrādāšana ķermeņa daļu deformāciju, locītavu kustību, muskuļu saspīlējuma, elpošanas ritma, EKG kontrolē.The purpose of the present invention is to increase the sensitivity and durability of electrical parameters of a resistive knitted fabric, and to develop a method of using a resistive knitted fabric to control body deformities, joint movements, muscle tension, respiratory rhythm, ECG.
1. zīm. - sķērsadīta trikotāžas drāna: a) platīnpinuma piemērs; b) rezistīvā trikotāžas drāna brīvā stāvoklī; c) rezistīvā trikotāžas drāna daļēji izstieptā stāvoklī: d) rezistīvā trikotāžas drāna pilnīgi izstieptā stāvoklī.Fig. 1 - Knitted or crocheted fabrics: (a) Example of platinum weave; (b) loose-fitting knitted or crocheted fabric; (c) semi-stretch knitted fabric: (d) fully knitted fabric.
2. zīm. - garenadīta rezistīvā trikotāžas drāna: a) brīva stāvoklī; b) izstieptā stāvoklī.Fig. 2 - Elastic knitted or crocheted fabrics: (a) loose; (b) in an extended position.
3. zīm. - rezistīvās trikotāžas drānas izdalītajam fragmentam ekvivalenti elektriskie modeļi tā izstiepšanas laikā paralēli cilpu stabiņiem:Fig. 3 - Electrical models equivalent to a fragment of a resilient knitted fabric, when stretched parallel to the loop bars:
a) brīvā stāvoklī; b) daļēji izstieptā stāvoklī - dažu rezistīvā pavediena veidoto cilpu atvienošanās; c) pilnīgi izstieptā stāvoklī.(a) in free position; (b) detachment of some loops made of resistive yarn in the partially stretched position; (c) in the fully extended position.
4. zīm. - šķērsadītas rezistīvās trikotāžas drānas pretestības atkarības grafiks no tās relatīvās deformācijas, izstiepjot to paralēli cilpu stabiņiem.Fig. 4 - graph of the resistance dependence of the cross-linked knitted fabric on its relative deformation, stretched parallel to the loop bars.
5. zīm. - šķērsadīta rezistīvā trikotāžas drāna ar preses cilpām, veidotām no rezistīvā pavediena a) brīvā un b) izstieptā stāvoklī.Fig. 5 - Cross-linked, knitted, knitted or crocheted fabric with press loops formed from the resisting yarn in (a) free and (b) extended.
6. zīm.- rezistīvā trikotāžas drāna, adīta caurules veidā: a) rezistīvais un izolējošais pavediens ir ieadīts solenoīda veidā; b) rezistīvais un izolējošais pavediens ir ieadīts slēgtu gredzenu veidā; c) rezistīvais un izolējošais pavediens ir ieadīts atvērtu gredzenu veidā.Figure 6 - Resistant knitted fabric in the form of a knitted tube: (a) The resistive and insulating yarn is cast in the form of a solenoid; (b) the resistive and insulating filament is knotted in the form of closed rings; (c) the resistive and insulating filaments shall be inserted in the form of open rings.
7. zīm.- kontroles sistēmas piemērs, kurā rezistīvā trikotāžas drāna tiek izmantota kā jutīgais elements.Fig. 7 - An example of a control system in which a resistive knitted fabric is used as a sensitive element.
8. zīm. - tekstilizstrādājumu piemēri, kuri ir izgatavoti, izmantojot tikai rezistīvo trikotāžas drānu.Fig. 8 - examples of textile products made using only a knitted cloth of resistance.
9. zīm.- tekstilizstrādājumu piemēri, kuru daļas ir izgatavotas, izmantojot rezistīvo trikotāžas drānu.Fig. 9 - Examples of textiles whose parts are made using a resistive knitted cloth.
Šī izgudrojuma būtība ir sekojoša. Rezistīvā trikotāžas drāna ir adīta, izmanotojot elektrovadošos rezistīvos, dielektriskos izolējošos pavedienus un dielektriskos elastomēros pavedienus. Elastomēra pavediens ir karkasa pavediens un ir ieadīts visā drānas garumā, bet rezistīvais un izolējošais - funkcionālie pavedieni, ir ieadīti atsevišķi viens no otra, bet kopā ar elastomēro pavedienu, noteiktā secībā.The essence of this invention is as follows. The resistive knitted fabric is knitted using electrically conductive, dielectric insulating filaments and dielectric elastomeric filaments. The elastomeric filament is a warp filament and is knit along the entire length of the fabric, while the resistive and insulating filament is a functional filament, spun separately from each other, but together with an elastomeric filament, in a specific order.
Par tādas drānas piemēru varētu kalpot rezistīvās trikotāžas drāna, kas adīta ar platīnpinumu (1 .a zīm.), kur A - pamatpavediens kalpo kā karkasa pavediens, B - segpavediens - kā funkcionālais pavediens.An example of such a fabric would be a resistive knitted fabric knit in platinum (Fig. 1a), where A - basic yarn serves as a weft yarn, B - yarn - serves as a functional yarn.
Šķērsadītā rezistīvā trikotāžas drānā funkcionālie pavedieni ir ieadīti tādā veidā, ka ne mazāk kā viena izelojošā pavediena veidota cilpu rinda atrodas starp rezistīvā pavediena veidotām cilpu rindām. Izolējošā pavediena veidotais cilpu rindu skaits ir atkarīgs no pinuma veida, ar kuru tiek ieadīts rezistīvais pavediens. Analoģiski garenadītajā rezistīvajā trikotāžas drānā cilpu stabiņu skaits, kuri ir ieadīti ar izolējošo pavedienu starp rezistīvā pavediena veidotiem cilpu stabiņiem, ir atkarīgs no pinuma veida, kurš tiek izmantots rezistīvā pavediena adīšanai.In a cross-linked resistive knitted fabric, the functional yarns are interlaced so that at least one loop of loops formed between the loops is formed between loops of resistive yarn. The number of rows of loops formed by the insulating thread depends on the type of weave by which the resistive thread is inserted. Similarly, in a longitudinally knitted resistive knitted fabric, the number of loops that are inserted with the insulating thread between the loops formed by the resistive yarn depends on the type of weave used to knit the resistive yarn.
Var izmantot dažādus rezistīvos pavedienus: polimērus pavedienus ar metālisku pārklājumu, metāliskus un citus pavedienus ar dažādām elektriskām īpašībām.A variety of resistive filaments can be used: polymeric filament filaments, metallic filaments and other filaments with different electrical properties.
Izmantojamie izolējošie pavedieni var būt jebkādi dabiskie, mākslīgie vai sintētiskie pavedieni.The insulation yarns used can be any natural, artificial or synthetic yarn.
Elastomērais karkasa pavediens var būt jebkāds elastomērs pavediens, piemēram, elastāns, dorlostāns u.c.The elastomeric backbone yarn can be any elastomeric yarn, such as elastane, dorlostane, and the like.
Dažādās rezistīvās trikotāžas drānas daļās var būt izmantoti dažādu tipu rezistīvie un izolējošie pavedieni ar dažādām īpašībām. Rezistīvās trikotāžas drānas dažādu daļu izcelšanai, kur tiek izmantoti dažādu tipu rezistīvie pavedieni ar dažādām īpašībām, var būt izmatoti dažādu krāsu izolējošie pavedieni.Different types of resistive and insulating yarns with different properties can be used in different parts of the knitted fabric. Resistant knitted fabrics can be used to highlight different parts of the fabric, where different types of resistive yarns with different properties are used, and different color insulating yarns can be used.
Šķērsadītā rezistīvā trikotāžas drāna var būt adīta ar sekojošiem pinumiem: gludpinums, lastikpinums un no tā atvasināti pinumi, kā arī žakarda un preses pinumi.The cross-linked resistive knitted fabric can be knit with the following weaves: plain weave, ribbed weave and weave, jacquard and press weave.
Turpmāk sniegts piedāvātas rezistīvās trikotāžas drānas cilpu struktūras raksturojuma piemērs ar gludpinumā adītu rezistīvo trikotāžas drānu.The following is an example of the loop structure characterization of a proposed resistive knitted fabric with a knitted resistive knitted fabric.
Trikotāžas drānas ar elastomēru pavedienu adīšanas laikā šis pavediens izstiepjas, bet pēc adīšanas cenšas atgriezties pie sākumgarumā. Līdz ar to ar elastomēra karkasa pavediena izmantošanu adītajā rezistīvajā trikotāžas drānā notiek visas cilpu struktūras saspiešanās un cilpas, kuras ir veidotas no funkcionālajiem pavedieniem, cieši pieguļ cita citai, l.b-l.d zīm. kā piemērs ir attēlota rezistīvās trikotāžas drānas struktūra ar elastomēra karkasa pavedienu (zīmējumā nav attēlots) un izolējošo (1) un rezistīvo (2) funkcionālo pavedienu, l.b zīm. atbilst rezistīvai trikotāžas drānai brīvā stāvoklī; 1 .c zīm. atbilst rezistīvai trikotāžas drānai daļēji izstieptā stāvoklī; l.d zīm. atbilst rezistīvai trikotāžas drānai pilnīgi izstieptā stāvoklī cilpu stabiņu virzienā (y ass virzienā). Izolējošais pavediens (1) ir ieadīts starp katru rezistīvā pavediena (2) veidoto cilpu rindu.Knitted fabrics with elastomeric yarn during knitting stretch this yarn but try to return to their original length after knitting. Thus, the use of elastomeric weft yarn in a knitted resistive knit fabric results in all loop structure compression and loops formed from functional yarns that fit closely together, FIG. an example is the structure of a resistive knitted fabric with an elastomeric weft yarn (not shown) and an insulating (1) and resistive (2) functional yarn, Fig. 1b. corresponds to a loose-fitting knitted fabric; Fig. 1c corresponds to a resistive knitted fabric in the partially extended position; Fig. l.d corresponds to a resistive knitted fabric in the fully extended position in the direction of the loop bars (y-axis). The insulating thread (1) is inserted between each row of loops formed by the resistive thread (2).
l.b zīm. redzams, ka neatkarīgi no tā, vai starp rezistīvā pavediena (2) veidotajām cilpu rindām ir ieadītas izolējošā pavediena (1) veidotās cilpu rindas, rezistīvā pavediena (2) veidotās cilpu rindas ir cieši saspiestas viena ar otru. Turklāt, šādā saspiešanas gadījumā divu blakusesošo rezistīvā pavediena (2) veidoto cilpu rindu cilpas ne vien saskaras viena ar otru, bet arī veido veselas kontaktu zonas, kuras ir apzīmētas ar burtiem a-k. Gadījumā, ja rezistīvajai trikotāžas drānai tiek pielikta vienmērīga izstiepšanas slodze y ass virzienā (t.i. cilpu stabiņu virzienā, kuri ir apzīmēti kā A-E, t.i. virzienā, kas ir perpendikulārs adīšanas virzienam), šī drāna sāk izstiepties cilpu stabiņu virzienā un, attiecīgi, sāk samazināties kontaktu zonu a-k laukums.Fig. lb. it can be seen that regardless of whether the rows of loops formed by the resistive yarn (2) are inserted, the rows of loops formed by the resistive yarn (2) are tightly pressed against each other. In addition, in such a compression, the rows of loops formed by two adjacent rows of resistive filament (2) not only contact each other, but also form whole contact areas designated by the letters a-k. In the event that a uniform tensile load is applied to the resistive knitted fabric in the y-axis (ie in the direction of the loop bars designated AE, i.e. in a direction perpendicular to the knitting direction), this fabric begins to stretch in the direction of the loop bars. area oh square.
Turpmāka drānas izstiepšana noved pie rezistīvā pavediena (2) veidoto cilpu rindu atvienošanās un, attiecīgi, kontaktu zonu starp šūn cilpu rindām atvienošanās, kā tas ir parādīts 1 .d zīm. Gadījumā, ja tiek pielikta nevienmērīga izstiepšanas slodze rezistīvās trikotāžas drānas platumā un, attiecīgi, nevienmērīgi izstiepjas cilpu stabiņi, kontaktu zonu laukuma izmaiņas cilpu rindu virzienā (x ass) un kontaktu starp šīm cilpu rindām atvienošanās arī notiek nevienmērīgi. Piemēram, pieliekot izstiepšanas slodzi B un C stabiņiem, vispirms kontaktu atvienošanās notiks c, d,e,f(\.c zīm.) zonās. Cilpas pārējos stabiņos Λ E, D var joprojām saglabāties kontakts zonās a, b, g, h,j, k.Further stretching of the fabric leads to the disconnection of the rows of loops formed by the resistive filament (2) and, consequently, of the contact areas between the rows of cell loops, as shown in Fig. 1d. In the case of an uneven tensile load across the width of the resistive knitted fabric and, consequently, of an unevenly stretched loop, the change in the area of the contact areas in the direction of the loops (x axis) and the contact between these loops also occurs unevenly. For example, when applying a stretching load to the B and C columns, the first contact disconnection will occur in the c, d, e, f (Fig. C) zones. The remaining columns of the loops Λ E, D may still remain in contact in zones a, b, g, h, j, k.
Līdzīga aina ir novērojama gadījumā, ja garenadīta rezistīvā trikotāžas drāna tiek izstiepta virzienā, kas ir perpendikulārs adīšanas virzienam (2.a-2.b zīm.).A similar pattern is observed when the elongated knitted resistive fabric is stretched in a direction perpendicular to the knitting direction (Figures 2a-2b).
Tā kā izstiepjot rezistīvo trikotāžas drānu virzienā, kas ir perpendikulārs adīšanas virzienam, notiek kontaktu atvienošanās vai pasliktināšanās, starp rezistīvā pavediena veidotām cilpu rindām rodas rezistīvās trikotāžas drānas ekvivalentās pretestības izmaiņas.Since stretching of the resistive knit fabric in a direction perpendicular to the direction of knitting results in disconnection or deterioration of the contacts, a change in the equivalent resistance of the resistive knitted fabric occurs between the rows of loops formed by the resistive yarn.
3. zīm. ir attēloti iepriekš aprakstītās rezistīvās trikotāžas drānas kontaktu zonai ekvivalentie elektriskie modeļi (1 .b-1 .d. zīm.) brīvā stāvoklī (3.a zīm.), daļēji izstieptā stāvoklī B un C stabiņu virzienā ar kontaktu zudumu zonās c, d, e, f (3.b zīm.) un pilnīgi izstieptā stāvoklī y ass virzienā (3.c zīm.). Apzīmējumi zīmējumā: J?e - pārskatāmās drānas daļas ekvivalentā pretestība mērāmā cilpu stabiņu virzienā (1 .b-1 .d zīm.); Rh - cilpu loka ekvivalentā pretestība; Rf-platīnloka ekvivalentā pretestība; RLL, RLr - labo un kreiso cilpu kātiņu ekvivalentās pretestības; Rkū , Ra>, ..... Rsk kontaktu zonu α, b, k ekvivalentā pretestība (1. bžīm.).Fig. 3 shows the electrical patterns (Fig. 1b-1d) of the resistive knitted fabric equivalent to the contact area described above in the free position (Fig. 3a), in the partially extended position in the direction of the B and C posts with the contact loss in the c, d, e, f (Fig. 3b) and in the fully extended position in the y-axis (Fig. 3c). Notation in drawing: J? e - equivalent resistance of the part of the fabric to be measured in the direction of the loops to be measured (Fig. 1b-1d); Rh - equivalent resistance of loop arc; Rf-platinum equivalent resistance; R LL , R L r - equivalent resistances of the right and left loop pins; Rku, Ra>, ..... Rsk equivalent resistance of contact areas α, b, k (b. 1).
Bez rezistīvās trikotāžas drānas deformācijas (1 .b zīm.) cilpu rindas, kuras ir veidotas no rezistīvā pavediena, ir pilnīgi savienotas. Attiecīgi, pretestībām RKa,RKb,.....Raj* galējās vērtības.Without the deformation of the resistive knitted fabric (Fig. 1b), the rows of loops made of the resistive yarn are completely joined. Accordingly, the ultimate values of resistances RKa, RKb, ..... Raj *.
Ja rezistīvās trikotāžas drānas struktūra ir vienmērīga, šie lielumi ir tuvi viens otram.These sizes are close to each other if the structure of the knitted fabric is uniform.
Ja rezistīvajai trikotāžas drānai tiek pielikta vienmērīga izstiepšanas slodze y ass virzienā (t.i. cilpu stabiņu virzienā), samazinās kontaktu laukumi starp blakus esošām cilpu rindām, kuras ir veidotas no rezistīvā pavediena, un tādēļ pretestības Rko, Rta>, Rxk lielumi pieaugs. Attiecīgi, palielināsies ari ekvivalentā pretestība Re.If a uniform tensile load is applied to the resistive knitted fabric in the y-axis (i.e., in the direction of the loop bars), the contact areas between adjacent rows of loops made of resistive yarn will decrease and therefore the values of resistance Rk o , Rta>, Rxk will increase. Accordingly, the equivalent resistance R e will also increase.
Ja tiek pielikta nevienmērīga izstiepšanas slodze (l.c zīm.), rezistīvās trikotāžas drānas platumā kontaktu zonās pretestību palielināšanās arī būs nevienmērīga. Kontakta zudumam, piemēram, zonās c, d, e,f atbilst attiecīgo ekvivalentā elektriska modeļa zaru atvienošanās (3.b zīm.). Tas acīmredzami noved pie ievērojamas Re palielināšanās.If an uneven tensile load is applied (Fig. Lc), the resistance of the knitted fabric over the contact areas will also increase unevenly. The loss of contact, for example, in zones c, d, e, f corresponds to the disconnection of the corresponding branches of the equivalent electrical model (Fig. 3b). This obviously leads to a significant increase in R e .
Izstiepšanas slodzes palielināšana izraisa pakāpenisku kontakta zudumu starp blakus esošām cilpu rindām, kuras ir veidotas no rezistīvā pavediena, visā rezistīvās trikotāžas drānas platumā (l.d zīm.). Attiecīgi ekvivalentais elektriskais modelis izskatīsies, kā parādīts 3.c zīm. No zīmējuma acīmredzams, ka šajā gadījumā Re=oo, t.i. attiecīgā rezistīvās trikotāžas drānas daļa kļūst par dielektriķi.Increasing the stretching load causes a gradual loss of contact between adjacent rows of loops made of resistive yarn over the entire width of the resistive knitted fabric (Fig. Ld). Accordingly, the equivalent electrical model will look as shown in Fig. 3c. It is evident from the drawing that in this case R e = oo, ie the relevant part of the knitted fabric becomes a dielectric.
Reālos apstākļos trikotāžas drānām ir neliela cilpu struktūras neviemēriba un uz cilpu stabiņiem sadalītās slodzes neviemēriba. Tāpēc, praksē izmantojot piedāvāto rezistīvo trikotāžas drānu, tās izstiepšana var izraisīt nevienmērīgas pretestības izmaiņas kontaktu zonās, vai nevienlaicīgu kontakta zudumu starp cilpām blakus esošajās rindās, kuras ir veidotas no rezistīvā pavediena. Attiecīgi, ekvivalentās pretestības Re palielināšanās būs monotona, bet diezgan strauja. Tātad attiecīgajai rezistīvajai trikotāžas drānai tās izstiepšanas virzienā, kas ir perpendikulārs adīšanas virzienam, ir augsts ekvivalentās pretestības jutīgums pret garenisko deformāciju. 4. zīm. ir grafiki, kuros ir attēlota ekvivalentās elektriskās pretestība atkarībā no rezistīvās trikotāžas drānas relatīvā gareniskā pagarinājuma. Rezistīvā trikotāžas drāna ir adīta ar gludpinumu ar cilpu rindām, veidotām no izolējošā un rezistīvā pavediena. Kā elastomērais karkasa pavediens ir izmantots elastāns 22 Dtex, pneimosavienots ar poliamīda pavedienu PA78 Dtex. Izolējošais pavediens kokvilnas pavediens ar blīvumu 25 Tex, rezistīvais pavediens - Shieldex 110*2 Dtex, 34 f. Rezistīvā trikotāžas drāna ir adīta caurules veidā, izmantojot zeķu automātu ar diametru 3 , 168 adatas.Under realistic conditions, knitted fabrics have a slight loop structure misalignment and load column distribution. Therefore, in practice, using the proposed resistive knitted fabric, stretching it can cause uneven resistance changes in the contact areas, or a temporary loss of contact between the loops in adjacent rows made of resistive yarn. Accordingly, the increase in equivalent resistance R e will be monotonous but quite rapid. Consequently, the respective resistive knitted fabric has a high equivalent resistance to longitudinal deformation in its stretching direction perpendicular to the direction of knitting. Fig. 4 are graphs showing the equivalent electrical resistance versus the relative longitudinal extension of a resistive knitted fabric. The resistive knitted fabric is knit in a lacing with loops of loops made of insulating and resisting yarn. Elastane 22 Dtex, pneumatic with polyamide filament PA78 Dtex, is used as elastomeric backbone yarn. Insulating thread Cotton thread 25 Density, resistive thread Shieldex 110 * 2 Dtex, 34 f. The resistive knitted fabric is knit in the tube using a sock machine with a diameter of 3, 168 needles.
Parauga garums - 12 cm. 4a zīm. atbilst cauruļveida paraugam, 4.b zīm. - atvērtai rezistīvai trikotāžas drānai ar platību -120 cilpu stabiņi. 4.a-4.b zīm. redzams, ka paraugu relatīvais pagarinājums tikai par 10% izraisa ekvivalentās elektriskās pretestības izmaiņu, attiecīgi, 30 un 4 reizes.The sample length is 12 cm. Fig. 4a corresponds to a tubular pattern, Fig. 4b. - open knitted fabric with a resistance of -120 loops. Figures 4a-4b it can be seen that the relative elongation of the samples by only 10% causes a change in the equivalent electrical resistance of 30 and 4 times, respectively.
No iepriekš izklāstītā izriet, ka ar kontaktu zonu skaitu palielināšanos starp cilpu rindām, veidotām no rezistīvā pavediena, vienas vai vairāku kontaktu zonu ietekme uz ekvivalento elektrisko pretestību samazinās, un otrādi, kontaktu zonu skaitam samazinoties, to ietekme uz ekvivalento elektrisko pretestību palielinās. Tas ļauj regulēt rezistīvās trikotāžas drānas jutīgumu, mainot tikai cilpu stabiņu daudzumu (rezistīvās trikotāžas drānas platumu).It follows from the foregoing that with the increase in the number of contact areas between the rows of loops made of resistive filament, the effect of one or more contact zones on the equivalent electrical resistance decreases, and conversely, as the number of contact zones decreases, their effect on the equivalent electrical resistance increases. This allows you to adjust the sensitivity of the knitted fabric by changing only the amount of loop bars (the width of the knitted fabric).
Analoģiski, garenadītās rezistīvās trikotāžas drānas jutīgums pret deformāciju mainās, mainot cilpu rindu daudzumu (rezistīvās trikotāžas drānas garumu).Similarly, the elasticity of elastic knitted fabric varies by changing the number of rows of loops (length of knitted fabric).
Izmantojot rezistīvās trikotāžas drānu kontroles sistēmās, kuras tiek integrētas apģērbā (9. zīm.), ne vienmēr pastāv iespēja mainīt rezistīvās trikotāžas drānas izmērus. Turklāt, daži tekstilizstrādājumi var būt veidoti pilnībā no rezistīvās trikotāžas drānas (8. zīm.). Kontaktu zonu skaita izmaiņu un, attiecīgi, izmaiņas rezistīvās trikotāžas drānas jutīgumā pret deformāciju (turpmāk - jūtīguma izmaiņa), nemainot tās izmērus, nodrošina resistīvā pavediena veidoto cilpu rindu adīšana, izmantojot žakardpinumu un preses pinumu. Šajā gadījumā vismaz vienai tādas rindas cilpai ir jābūt ar indeksu Κ > 1. 5. zīm. parādīts pinums ar preses cilpām (indekss K=2) brīvā stāvoklī (5.a zīm.) un izstiepta stāvokli cilpu stabiņu virzienā. Starp rindām, adītam ar rezistīvo pavedienu 2, ir ieadītas rindas, veidotas no izolējošā pavediena 1.Using resistor knit fabric in control systems that are integrated into the garment (Fig. 9), it is not always possible to resize the resistor knit fabric. In addition, some textiles may be made entirely of resistive knitted fabric (Figure 8). The change in the number of contact zones and, consequently, the sensitivity of the knitted fabric to the deformation (hereafter the sensitivity change), without changing its size, is ensured by knitting rows of loops made of resistant yarn using jacquard and press weave. In this case, at least one loop of such a row must have the index Κ> 1. illustrates the braiding with press loops (index K = 2) in free position (Fig. 5a) and stretched in the direction of the loop bars. Between the rows knitted with resistive yarn 2, there are rows made of insulating yarn 1.
Brīvā stāvoklī elastomērā karkasa pavediena (zīmējumos nav attēlots) saraušanās spēku ietekmē (5.a zīm.) cilpu struktūra saraujas un veido a, b, c, d kontaktu zonas. Izstiepjot rezistīvo trikotāžas drānu cilpu stabiņu virzienā, kontakti šajās zonās kļūst vājāki, bet stipras izstiepšanas gadījumā zūd pavisam (5.b zīm.). Mainot preses cilpu (ar indeksu K > 1) daudzumu, var regulēt kontaktu zonu daudzumu un, attiecīgi, jutīgumu pret deformāciju, nemainot rezistīvas trikotāžas drānas platumu. Ja tādu zonu ir maz - viena vai divas preses cilpas, rezistīvā trikotāžas drāna kļūst par elektrisko slēdzi, kas reaģē uz noteiktu deformācijas lielumu cilpu rindu virzienā. Šīs defonnācijas lielums tiek noteikts pēc izmantojamo pavedienu parametriem (elastīguma īpašībām, blīvuma, u.c.), adīšanas procesa parametriem (pavedienu nostiepums, tehnoloģiskā padeve), rezistīvas trikotāžas drānas parametriem (pinuma veids, adīšanas blīvums). Analoga situācija ir ar rezistīvo trikotāžas drānu, izmantojot žakardcilpas ar indeksu K > 1.In the free state, under the influence of shrinkage forces (Fig. 5a), the structure of the elastomeric weft yarn (not shown) shrinks to form contact zones a, b, c, d. Stretching the resistive knitted fabric in the direction of the loops of the loops weakens the contacts in these areas, but disappears completely when it is stretched strongly (Fig. 5b). By changing the amount of press loops (index K> 1), the amount of contact areas and consequently the sensitivity to deformation can be adjusted without changing the width of the resistive knitted fabric. If there are few such zones, one or two press loops, the resistive knitted fabric becomes an electrical switch that responds to a certain amount of deformation in the direction of the loop rows. The size of this defonnation is determined by the yarn parameters used (elastic properties, density, etc.), the knitting process parameters (yarn tension, feed rate), the resistive knit fabric parameters (weave type, knitting density). The analogue situation is with a resistive knitted cloth using jacquard loops with index K> 1.
Gadījumā, ja rezistīvie pavedieni tiek adīti ar žakardpinumu vai preses pinumu ar cilpu indeksu K>1, cilpu rindu skaits N, adīts ar izolējošo pavedienu starp rindām, veidotām no rezistīviem pavedieniem, ir:In the case of resisting yarns which are knitted with jacquard or press fabric with a loop index K> 1, the number of rows of loops N knitted with insulating yarn between rows of resistance yarns shall be:
N=K+1N = K + 1
Garenadītajai rezistīvai trikotāžas drānai izolējošā pavediena veidoto stabiņu skaits, kuri ir ieadīti starp rezistīvo pavedienu veidotiem stabiņiem, ir vienāds ar pinuma raporta platumu, kuru veido rezistīvais pavediens.For a longitudinal knitted fabric, the number of bars formed by the insulating filament inserted between the bars of the resisting yarn is equal to the width of the braided report formed by the resisting yarn.
No iepriekš izklāstītā var secināt, ka piedāvātajā cilpu struktūrā, atšķirībā no prototipa [5], nav rezistīvo pavedienu cilpu elementu krustošanās, bet, sakarā ar piedāvātās rezistīvas trikotāžas drānas augsto jutīgumu, rezistīvo pavedienu veidotās rindas/stabiņi, ir pakļauti tikai mazām deformācijām. Tādēļ elektrovadošais slānis, kas sedz rezistīvos pavedienus, nodils, būs pakļauts bīstamām salocīšanas slodzēm un berzei ievērojami mazāk. Tas acīmredzami palielina rezistīvās trikotāžas drānas izturību, salīdzinājumā ar prototipu [5].From the above it can be concluded that the proposed loop structure, unlike the prototype [5], has no intersection of the resistive yarn loop elements, but due to the high sensitivity of the resistive knitted fabric offered, the resistive yarn rows / columns are subject only to minor deformations. As a result, the conductive layer that covers the resistive filaments will wear out, subject to dangerous folding loads and significantly less friction. This obviously increases the durability of the knitted fabric compared to the prototype [5].
Rezistīvā trikotāžas drāna var būt izgatavota izvērstā veidā un caurules veidā. Pēdējā gadījumā rezistīvie pavedieni var būt ieadīti nepārtrauka solenoīda veidā (6.a zīm), slēgtu gredzenu veidā (6.b zīm.) vai atvērtu gredzenu veidā (6.c zīm.).The resistive knitted fabric can be made in the expanded form and in the form of a tube. In the latter case, the resistive filaments may be in the form of a continuous solenoid (Fig. 6a), a closed ring (Fig. 6b) or an open ring (Fig. 6c).
Pinuma veida izvēle rezistīvā pavediena ieadīšanai un rezistīvas trikotāžas drānas tips (izvērsta vai cauruļveida drāna) ir atkarīgs no pielietojuma jomas (plakanas apģērba elements, piedurkne, zeķe u.c.) un funkcijām (lokālo deformāciju kontrole, elpošanas kontrole, locītavu kustību kontrole u.c.).The choice of type of webbing for the weaving of the resistive yarn and the type of knitted fabric (stretch or tubular) depends on the field of application (flat garment, sleeve, sock, etc.) and functions (local strain control, respiratory control, joint movement control, etc.).
7. zīm. ir attēloti rezistīvās trikotāžas drānas pielietošanas piemēri kontroles sistēmā jutīgā elementa lomā. Paradīta ceļa locītavas, potītes locītavas kustības un ikru muskuļu spriedzes kontroles sistēma. Sistēma sastāv no rezistīvās trikotāžas drānas 1, izgatavotas pusgaras zeķes veidā, enerģijas avota 2, signāla kontroles ierīces 3, datu apstrādes un pārsūtīšanas ierīces 4, elektrovadošām līnijām 5-7. Dotās līnijas savieno kontroles punktu pārus a’a”, b’b”, c’c” ar enerģijas avotu 2 un elektriskā signāla kontroles ierīci 3.Fig. 7 illustrates examples of the use of a resistive knitted fabric as a sensitive element in a control system. Control system for knee, ankle and tension muscles. The system consists of a resistive knitted fabric 1, made in the form of a socks, an energy source 2, a signal control device 3, a data processing and transmission device 4, electrically conductive lines 5-7. These lines connect the pairs of control points a'a ', b'b', c'c 'to power source 2 and electrical signal control device 3.
Pēdas kustības izraisa rezistīvas trikotāžas drānas 1 deformāciju zonās a’a” un b’b”, un ceļa locītavas saliekšana un atliekšana - zonās c’c”. Rezistīvas trikotāžas drānas deformācija izraisa tās pretestības parametru izmaiņu attiecīgajā zonā, kas tiek kontrolēta ar ierīci 3. No elektriskā signāla kontroles ierīces 3 saņemtais signāls tiek pārsūtīts uz ierīci 4 apstrādei un tālākai informācijas pārsūtīšanai, piemēram, uz datoru vai mobilo tālruni 8.The foot movements are caused by resistive knitted fabrics 1 in the deformation zones a'a "and b'b" and the knee bending and bending in the zones c'c ". The deformation of a resistive knitted fabric causes a change in the resistance parameters of the respective zone controlled by the device 3. The signal received from the electrical signal control device 3 is transmitted to the device 4 for processing and further transmission, for example, to a computer or mobile phone 8.
Piedāvātā rezistīvā trikotāžas drāna var būt izmantota veselu tekstilizstrādājumu ražošanai (cimdi, zeķes u.c.) (8. zīm.), kā arī būt apģērbu detaļu daļa (9. zīm.).The resilient knitted fabric offered can be used to make whole textiles (gloves, socks, etc.) (Fig. 8), as well as being part of garments (Fig. 9).
Izmantojot mūsdienīgas adīšanas iekārtas, rezistīvās trikotāžas drānu var daļēji vai pilnīgi izgatavot vienlaikus ar tekstilizstrādājuma izgatavošanu. Tādam nolūkam tiek izmantota bezšuvju izstrādājumu izgatavošanas tehnoloģija, kura tiek realizēta ar plakanadīšanas mašīnām. Pēc nepieciešamības rezistīvā trikotāžas drāna var būt arī iešūta vai savienota ar tekstilizstrādājumu, izmantojot jebkādu citu zināmu paņēmienu. 9. zīm. ir attēloti tekstilizstrādājumu piemēri ar rezistīvās trikotāžas drānas integrēšanu ceļa locītavas un kājas muskuļu kustību kontrolei -1; atsevišķi ceļa locītavas kontrolei - 2; elpošanas kontrolei - 3,4; sirdsdarbības kontrolei - 5; rokas kustību kontrolei - 6; rokas muskuļu darbības kontrolei - 7. 9. zīm. ir arī attēlotas elektrovadošās līnijas 8 un elektroniskais bloks 9, kurš ietver enerģijas avotu, kontrolējošo ierīci, datu apstrādes un pārsūtīšanas ierīces.With the help of modern knitting machines, the knitted fabric can be made partially or completely simultaneously with the production of the textile product. For this purpose, the technology of making seamless products, which is realized by flat-forming machines, is used. If necessary, the resistive knitted fabric may also be sewn or bonded to the textile product by any other known means. Fig. 9 illustrates examples of textiles with integrated knitwear for controlling movement of knee and leg muscles -1; separately for knee joint control - 2; for respiratory control - 3.4; heart rate control - 5; hand control - 6; for controlling the function of the hand muscles - Fig. 7. Also illustrated are conductive lines 8 and an electronic unit 9 comprising a power source, a control device, data processing and transmission devices.
Pamatojoties uz izklāstīto materiālu, dotajā izgudrojumā arī tiek piedāvāta rezistīvās trikotāžas drānas izmantošanas metode ķermeņa daļu deformācijas, locītavu kustību, muskuļu saspīlējuma, elpošanas ritma, EKG kontrolei. Dotā metode ietver tekstilizstrādājuma izgatavošanu, kas ir daļēji vai pilnīgi veidots no šķērsadītās vai garenadītās rezistīvās trikotāžas drānas, izmantojot dielektrisku elastomēro karkasa pavedienu, elektrovadošo rezistīvo un dielektrisko izolējošo funkcionālo pavedienu. Cilpu stabiņi/rindas, veidotas no izolējošā un rezistīvā pavediena, tiek ieadītas noteiktā secībā tādā veidā, ka cilpu stabiņu/rindu deformācija virzienā, kas ir perpendikulārs adīšanas virzienam, izraisa rezistīvās trikotāžas drānas elektrisko parametru izmaiņas šajā virzienā. Rezistīvo trikotāžas drānu izvieto uz tekstilizstrādājuma tādā veidā, lai uzvelkot izstrādājumu, kontrolējamās ķermeņa daļas būtu nosegtas ar rezistīvo drānu. Elektrisko signālu padod attiecīgajām rezistīvās trikotāžas drānas daļām, kontrolē un analizē rezistīvās trikotāžas drānas elektrisko parametru izmaiņas. Dotās metodes realizācijas piemērs ir parādīts 9. zīm.Based on the foregoing, the present invention also provides a method of using a resistive knitted fabric for controlling body part deformation, joint movement, muscle tension, respiratory rate, ECG. The method comprises the manufacture of a textile product consisting wholly or partly of knitted or crocheted resistive knitted fabric, using a dielectric elastomeric backbone, an electrically conductive resistive and a dielectric insulating functional filament. The loop bars / rows made of insulating and resisting yarns are injected in a specific order such that the deformation of the loop bars / rows in a direction perpendicular to the knitting direction causes the electrical parameters of the resistive knitted fabric to change. The resilient knitted cloth shall be placed on the textile product in such a way that, when the article is worn, the controlled parts of the body are covered with a resilient cloth. The electrical signal shall be applied to the relevant parts of the resistive knitted fabric, the changes in the electrical parameters of the resistive knitted fabric shall be monitored and analyzed. An example of this method is shown in Fig. 9.
LiteratūraLiterature
1. Patent DE102004038636A11. Patent DE102004038636A1
2. Patent W02003087451A22. Patent WO2003087451A2
3. Patent W02005053532A13. Patent WO2005053532A1
4. R.Wijesiriwardana, T.Dias, S.Mukhopadhyay. Resistive Fibre-Meshed Transducers. Proceedings of the Seventh IEEE InternationalSymposium on Wearable Computers (ISWC’O3), 2003.4. R.Wijesiriwardana, T.Dias, S.Mukhopadhyay. Resistive Fiber-Meshed Transducers. Proceedings of the Seventh IEEE International Symposium on Wearable Computers (ISWC'O3), 2003.
5. Patent WO 2004100784A25. WO 2004100784A2
6. O. Atalay , W. R. Kennon. Knitted Strain Sensors: Impact of Design Parameters on Sensing Properties. Sensors 2014,14,4712-4730.6. O. Atalay, W. R. Kennon. Knitted Strain Sensors: Impact of Design Parameters on Sensing Properties. Sensors 2014,14,4712-4730.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LVP-14-37A LV14889B (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Resistive textile material for control systems and a method of use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LVP-14-37A LV14889B (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Resistive textile material for control systems and a method of use thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LV14889A LV14889A (en) | 2014-07-20 |
LV14889B true LV14889B (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=51176770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LVP-14-37A LV14889B (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Resistive textile material for control systems and a method of use thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LV (1) | LV14889B (en) |
-
2014
- 2014-05-08 LV LVP-14-37A patent/LV14889B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LV14889A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105007769B (en) | Method for limiting the elasticity of selection area in knitted fabric | |
KR102205578B1 (en) | Method for optimizing contact resistance in electrically conductive textiles | |
US8171755B2 (en) | Knit goods with moisture sensor | |
US6341504B1 (en) | Composite elastic and wire fabric for physiological monitoring apparel | |
US20210204877A1 (en) | Textile computing platform in sleeve form | |
CN104937151A (en) | Vertical conductive textile traces and methods of knitting thereof | |
CN107109723A (en) | Possess the flexible knitted fabric of electric conductivity and conductive accessory of the variable characteristic of resistance | |
AU2002237976A1 (en) | Composite elastic and wire fabric for physiological monitoring apparel | |
US11891733B2 (en) | System for an insulated temperature sensor incorporated in a base fabric layer | |
Isaia et al. | Study of performance of knitted conductive sleeves as wearable textile strain sensors for joint motion tracking | |
LV14889B (en) | Resistive textile material for control systems and a method of use thereof | |
US20230151514A1 (en) | Hysteresis in textile sensor | |
US20240016234A1 (en) | Tubular garment | |
GB2617060A (en) | Fabric article and method of making the same | |
US20240344249A1 (en) | Knitted strain sensor | |
CA3119706A1 (en) | A system for an insulated conductor incorporated in a base fabric layer | |
JP2024035009A (en) | Deformation measurement sensor and its manufacturing method | |
GB2609958A (en) | Fabric article and method of making the same | |
WO2023021280A1 (en) | Fabric article and method of making the same | |
GB2609954A (en) | Fabric article and method of making the same | |
GB2609956A (en) | Fabric article and method of making the same | |
WO2022263828A1 (en) | Fabric article and method of making the same |