专利名称：用有智能的织物制成的全成形衣服的制作方法 加工衣服的常规技术包括使用剪裁纸样形成衣服的各片。接着剪裁和缝纫这些纸样片生产出衣服。常规构造的衣服接缝可以构束穿着者，使其感到不舒服和扰动。这个发明减小了生产衣服所包含的操作工序的数目。还有，它提供一种方法用于将一根或几根纱连续织入到整个织物中而没有在传统织造中遇到的间断。Jayaraman等人的美国专利6,145,551号公开一种全成形织造方法用于生产有袖笼的机织衣服。该衣服是单个整件，其中没有间断和接缝，和袖笼是由织造方法本身产生，不是通过剪裁或缝纫。但是，由Jayaraman方法生产的衣服不包括袖子和裤腿，仅是它们的开口。因此需要一种生产全成形、单件、有袖子和裤腿的衣服的方法，它使剪裁和缝纫织物各部件加工成衣服的需要减至最小。本发明主要导向在于这样的方法和产品。当采用本发明剪裁和缝纫方法时，剪裁和缝纫袖子和裤腿侧边接缝的步骤最小。Jayaraman等人在1999年3月19日提交的待审申请U.S.S.N09/273,175号和美国专利6,145,551号两者都公开了一种织物或衣服，它包括用于收集、处理、传送和接受信息的成整体的基础结构组分。该衣服的功能如“可穿着的母板”，通过应用导电纤维的互相连接，它将许多收集数据的传感器集成到衣服中而不需要多根独立使用的导线或电缆。可将得到的信息通过单根导线或收发报机发送到几个监测装置。应用本发明的方法和待审的Jayaraman的申请所提议的导电纤维、光纤、或两者的互相连接，有可能生产单件带袖子和裤腿的衣服，类似于外衣，它装入收集、处理、传送和接受信息的成整体基础结构组分。
因此，本发明一个目的是提供单件有裤腿的衣服，并可选择地有袖子，该衣服只包括有一件织造、针织或无纺织物的整片和接缝。本发明还有一个目的是提供生产单件有裤腿的衣服，和可选择地有袖子的方法，该衣服包括只有单个整片和接缝。
本发明还有一个目的是提供单件有裤腿的衣服，和可选择地有袖子，该衣服可以包括智能，如能监测一个或几个身体物理特征和/或衣服的穿透，和制作这样衣服的方法。
在本发明的单件式(one-piece)衣服中，剪裁单片的织物和制成有最小接缝的衣服。不象织物(织造、针织或无纺)制成的常规衣服的结构，其中需要将几片织物缝纫在一起以制成“单件式(one-piece)”衣服，本发明提供，可以剪裁、折叠和缝纫单片的织物以制成“单件式(one-piece)”衣服，可选择地有袖子。因为这个方法很容易。可以用两维织造、针织或无纺的织物用最小的剪裁和缝纫加工成衣服。
本发明涉及用单片两维织物生产单件式(one-piece)衣服的方法，它包括将织物构成一种形状，有(1)带第1侧边沿和与其相对的第2侧边沿的中间片，和第1端边沿和与其相对的第2端边沿，(2)附连到所述第2端边沿近似在该端边沿中点和伸出超过第一侧边沿的终端片；和(3)附连到所述第1端边沿近似在该端边沿中点并伸出超过第2侧边沿的第2终端片。然后将该织物制成单件式(one-piece)衣服，沿着位于中间片中点的第1水平折叠线折叠该裁剪的织物，近似在中间片的第1水平折叠线的中点剪裁该织物，形成足够大的孔以便接纳穿着者的头，沿着第1终端片的第1垂直折叠线折叠该剪裁的织物，其中折叠位于中间片的第2侧边沿，沿着第2终端片的第2垂直折叠线折叠该剪裁的织物，其中折叠位于中间片的第1侧边沿，和固定得到的织物的相接边沿。
在本发明的方法中，单片织物可以很容易转变成外衣或其他全身的衣服，类似于医院的工作服，用最小数目的连接/接缝有上部和裤腿。本发明包含具有作为单件生产的外衣的各部分的二维织物。可以修正本发明的方法来生产有袖的衣服。
在另一个实施例中，按照本发明制成的单件式(one-piece)衣服可以加工成有处理信号智能的衣服。该衣服可以装设机构用于监测一项或几项身体的生命信号，如血压、心跳速率、和体温，以及用于监测衣服的穿透。该单件结构，它可生产成有袖或无袖，能监测病人的生命信号，包括在病人臂下监测生命信号。
处理信息智能的单件式(one-piece)衣服包括基础织物(“舒适组分”)，和至少一个构成信息基础结构的传感组分。传感组分可以或者是穿透传感材料组分或导电材料组分，或者两者都有。优选的穿透传感组分是塑料光纤(POF)。优选的导电组分或者是有聚乙烯、尼龙或者其他绝缘鞘的涂抹涂料的无机纤维，或者是有聚乙烯鞘的细的测量金属线。可选择地，该织物可以包括贴身组分，如SPANDEX纤维，或静电耗散组分，如NEGA-STAT，这取决于需要和应用。每种这些组分都可织入到在U.S.S.N 09/157,607号和美国专利6,145,551号公开的全成形织造方法中，将它们每一个全部内容并入这里作为参考，好象全部是这里提出那样。
在其他组分中的传感组分可以起到下述两个主要功能中一个或两个的作用(i)它可以帮助传感发生的穿透；和(ii)它可以用作“数据总线”或“母板”用于传送信息或数据到与其通讯的其他装置或接受来的信息。可以一起或分别使用这些能力。导电纤维可以帮助携带从传感器(安装在人体/动物身体上或织入到织物结构中)到监测装置的信息以便监测心跳速率、呼吸速率、声音和/或任何其他需要的身体物理特征。因此本发明将创造出一种柔软的，单件式(one-piece)衣服，有袖或无袖，具有可穿着的信息基础结构，该结构将有助于“插入”用于收集/处理有关它的穿着者信息的装置。代替POF和导电两种纤维，该织物或衣服可以仅织入导电纤维而没有POF，或者刚好相反，这取决于所需的最终应用。POF的数目、长度和节距(线之间的距离)可以改变以便适应所需的最终应用的要求。类似地，导电纤维的数目、长度和节距(线之间的距离)可以改变以便适应最终使用的需要。
从这里对我们发明的描述中可以看到单件式(one-piece)衣服，有袖或无袖，可以用单片两维织物制成而仅需最小的剪裁和缝纫，和通过它可以制成具有处理信息智能的衣服。在阅读与附图一起的说明书和权利要求书之后，本发明的这些和其他目的和优点将变得更加清楚。


图1说明由两维织物制造的全成形衣服的结构。
图2说明在单片两维织物中构成单件式(one-piece)衣服的各个部件的放样，显示可选择地有袖。
图3说明图2衣服的穿综图。
图4说明图2衣服的提综图。
图5说明图2衣服传感器的互相连接。

现在参考上面的图，其中在各图中相同的参考数字代表相同的部件，将详细描述本发明全成形织造方法和产品。
A、本发明加工衣服的方法如在图1中所示，从单片两维的织物制造单件式(one-piece)衣服。通过所示的织物的折叠和裁剪，接在指出的地方固定，就得到“外衣类”的衣服。本发明的方法减小了生产多件衣服所需的纸样的数目，从而能使剪裁和缝纫的次数最小。
本发明提供由单片织物制造衣服。衣服中没有袖子，将织物裁成了3个基本区，如图1所示。第一段，或中间片段，通常是最大的和包括衣服的前身(FB)和后身(BB)。在中间点水平折叠将前后段分开，裁剪折叠处以便形成头和颈部的孔。中间片段有第1侧边沿、第2侧边沿、第1端边沿和第2端边沿。终端段从主段偏移，代表衣服的右腿(RL)和左腿(LL)。有侧边沿的第1终端片连接到中间片的第1端边沿近似中点处并伸出超过中间片的第2侧边沿。有侧边沿的第2终端片连接到中间片的第2端边沿和伸出超过第1侧边沿。沿着从中间片侧边沿伸展的折叠线垂直折叠每个终端片，使每个终端片的侧边沿碰在一起。使用任何固定的方法将侧边沿固定，包括缝纫、胶粘、装订、搭扣和VELCRO。
当本发明的衣服包括袖子时，如图1中所示，装设两个附加段(LS)和(RS)，沿着中间水平折叠线从中间片向外伸展。在水平折叠中间片之后，缝纫这些附加段以便形成袖子。
可以使用任何类型的两维织物来加工本发明的衣服，包括织造、无纺和针织的织物。棉、毛、聚酯、和其他常规的织物，或它们的混纺品特别适用于本发明中。纱材料的选择一般将由织物的最终用途来决定和将根据对纱的舒适性、贴身、织物手感、透气性、水份吸收率和结构特性的考察。合适的纱包括，但不局限于，棉、聚酯/棉混纺、微旦聚酯/棉混纺和聚丙烯纤维，如MERAKLON(由Dawtex Industries公司生产)。
B、生产有成整体衣服部件的织物的方法图2表示在织机上作为单片两维织物生产的衣服的各部件的放样。图3表示在图2中表示的结构的穿综图。
图2中织物的A段是由图4中经线的提升顺序(也记作A段)生成。所以，经线的4个嵌段(在图4中记作组1，组2，组3和组4)一起生成图2中织物的A段。这获得图2中表示的衣服左腿(LL)的生成。在图4中B段表示的提升顺序对应于衣服的后身(BB)的部分生成；图4中C段表示的提升顺序获得后身的剩余部分和有图2中袖子(LS和RS)的前身一部分的生成。接着，如图4中D段所示的提升顺序造成图2中前身(FB)剩余部分的生成。最后，由如图4中E段所示的提升顺序得到图4中右腿(RL)的生成。因此，使用图3的穿综图和图4中的提升顺序的组合，在织机上可以生产用于生成上衣(在本实例中有袖子)的构成成整体衣服各部件的两维织物。
由这种织造方法生产的织物可以通过折叠和任何固定的方式，包括但不局限于缝纫、搭扣、胶粘或VELCRO，形成衣服的各个部件(FB、BB、LL、RL、RS和LS)，以便生成如图1所示的衣服，可选择地有袖。
1、机织织物在使用机织织物时，织物的基本结构优选地是平纹组织(但是，也可使用其他组织这取决于应用)。如在图4中所示，织机上给定的经线顺序是对“嵌段组织”，所以在需要时可将所需组的纱落下。这个设计的一个特点是可将纬线连续地织入不会有任何断裂。
能进行这样机织衣服生产的织机是AVL Compu-Dobby，一种可操作在手动和自动两种模式的有梭织机。它也可以接有计算机的人机界面，从而使用设计软件产生的设计程序可以直接下载到梭口控制机构中。另一种是，也可以使用提花织机。因为已经使用多臂织机，将描述在这样的织机上机织织物的生产。生产机织衣服的一种织机构造如下

对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，将很清楚按照我们的发明机织衣服的生产并不局限于使用有24综的织机。例如，48综织机或400钩提花织机也可以使用。
2、针织织物提供下面的参数作为在本发明的衣服中使用针织织物的一个例子。

上表显示用于生产我们发明针织织物实施例的参数，有与织物成整体的信息基础结构。在上面提供的例子中塑料光纤与导电纤维一起织入到针织织物中。
C、按照本发明的处理信息智能除了剪裁和缝纫最小的优点之外，本发明的织物和方法可以提供作为有处理信号智能衣服的基础，有袖或无袖，如在图3-5中说明那样。因此，该衣服可以装设用于监测身体物理特征，如血压、心跳速率、脉搏和体温，以及监测衣服穿透的机构。有这样处理信号智能的衣服包括如下各组分织物的底层或“舒适组分”和信息基础结构组分。此外，如果需要，可以包括贴身组分和静电耗散组分。
信息基础结构组分可以包括如下组件的任意一个或全部，单独或任何的组合穿透传感组分、导电组分、传感器、处理器、或无线发送装置。信息基础结构组分能够从目标获取、处理和发送信息到本地或送方的监测装置。
该衣服的传感组分可以包括用于检测衣服的穿透、或者一项或几项身体物理特征，或者两者的材料。这些材料在织造或针织织物的舒适组分时织造或针织在一起。在衣服的加工完成之后，可以将这些材料连接到监测器(称为“个人体质监测器”或“PSM”)，它将从传感材料中取出读数，监测这些读数和根据读数及监测器预定的设置发出警报，如下面将要详细描述的那样。
适合提供穿透检测和报警组分24的材料包括硅基光纤、塑料光纤、硅橡胶光纤。合适的光纤包括有填充介质的那些光纤，填充介质的带宽可以支持要传送的所需信号和所需的数据流。硅基纤维已经设计为用于很高的带宽、长距离的应用。它们极其小的硅芯和低的数值孔(NA)提供很大的带宽(高至500mhz*km)和低的衰减率(低至0.5dB/km)。但是，这样的纤维并不是优选的因为安装需要很高的劳动成本和有纤维碎裂的危险。
塑料光纤(POF)24提供许多玻璃(硅基)纤维有的许多相同的优点，但重量轻和成本低。在某些纤维的应用中，如在某些传感器和医疗应用中，所用的纤维长度是这样的短(小于几米)，从而使光纤的损失和耗散可以不予考虑。相反，良好的光学透明、适当的机构强度、和柔软性是所需的特性，所以塑料或聚合物的纤维是优选的。还有，塑料光纤不象玻璃纤维那样碎裂，所以可以比玻璃纤维更安全地用在衬套中。
对相对短的长度，POF比玻璃纤维具有几个固有的优点。POF有相对较高的数值孔(NA)，这使它们能传送更大的功率。此外，较高的NA使POF对由纤维弯曲和挠曲造成的光的损失的灵敏度降低。在可见光的波长范围内的传送是相对高于光谱中别的地方。这是一个优点，因为在大多数的医疗传感器中是由光谱中可见光范围内的波长激励起动变换器。因为它的光学传送特性，POF提供与玻璃纤维同样高的带宽能力和相同的电磁抗扰性。除了相对便宜之外，可以使用热板技术终止POF，热板技术可以熔化多余的纤维使之有光学质量的终端面。这种简单的终端与POF连接系统的快速-锁定设计相组合能在一分钟之内完成节的终止，这种POF连接系统可以是常规的连接系统。这转变成极其低的安装成本。还有，POF可以承受在相对不友好的环境中的更粗糙的机械处理。需要便宜和耐用的光纤在短距离内进行可见波长传导的应用，目前被由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或苯乙烯基的聚合物制成的POF主导。
硅橡胶光纤(SROF)，第三类光纤，提供优良的弯曲特性和弹性复原。但是，它们相对较厚(5mm数量级)和有高度信号衰减的缺点。还有，它们受高湿度的影响并在市场上还没有销售。所以，虽然这些纤维不是优选地用作织造或针织织物，但可以使用它们。那些纤维可从田纳西州，Oak Ridge的Oak Ridge国家实验室(Oak RidgeNational Lab，Oak Ridge，Tennessee)获得。
为了将穿透传感组分材料织入到织造成针织织物中，在全成形织造或针织织物生产过程中，将优选地是塑料光纤(POF)24的材料螺旋地成整体织入到结构中。POF在织物的中间不中断和在整个织物中连续而没有任何间断。这造成仅一件单个整体的织物和在考虑POF的范围内没有接缝。优选的塑料光纤是从纽约的Toray Industries公司购得，特别是它的产品PGS-GB250的光纤线。
另一种，或附加地，传感组分可以包括导电材料组分(ECC)25。导电纤维优选地其阻抗从约0.07×10-3到10Kohms/cm(千欧姆/厘米)。可以使用ECC25通过身体上的传感器和连接到个人体质监测器(PSM)监测一项或几项身体生命信号，包括心跳速率、脉搏速率、体温和血压。合适的材料包括，但不局限于，下面描述的三类本身导电的聚合物、上过涂料的无机纤维和金属纤维。
传导电流无需加上导电材料(无机)的聚合物已知称为“本身导电聚合物”(ICP)。导电的聚合物有共轭的结构，即在主链的碳原子之间交替地成单键和双键。在70年代后期发现可以将聚乙炔制备成有很高导电性的形式，和通过化学氧化可以进一步增强其导电性。随后，有共轭碳主链(交替单键和双键)的许多其他聚合物表现出相同的行为，如聚噻吩和聚吡咯。开始时，人们相信可将传统聚合物的可加工性和发现的导电性结合在一起。但是，已经发现导电聚合物在空气中不太稳定，机械特性很差和不能很容易地加工。还有，所有本身导电的聚合物在任何溶剂中都不溶解，和它们没有熔点或其他软化的行为。因此，它们不能以与正常的热塑聚合物相同的方式加工和通常使用各种分散的方法加工。由于这些缺点，工业上还没有全部由导电聚合物制成具有良好机械特性的纤维，因此虽然可以使用它们，对本发明的应用目前不是优选的。
还有另一类导电纤维，包括用有无机或金属颗粒的涂料涂抹的那些纤维。这类纤维的导电性如果它们充分地涂抹有金属颗粒的涂料，那么会是相当高的，但这将使纤维柔软性差。如果将它们适当绝缘的话可以使用这样的纤维将信息从传感器传送到监测装置。
还可以使用金属纤维，如用聚乙烯或聚氯乙烯绝缘的铜和不锈钢纤维作为织造或针织织物中的导电纤维。它们具有优越的载流能力，所以铜和不锈钢纤维比任何涂抹涂料的聚合物纤维更加有效。还有，金属纤维很强壮，它们能很好地抵抗拉长、缩颈、蠕变、裂纹和断裂。所以，非常小的直径(0.1mm数量级)的金属纤维将足够携带信息从传感器到监测装置。即使带有绝缘，纤维的直径还将小于0.3mm，因此这些纤维将是非常柔软和可以很容易织入到织物中。还有，将金属纤维安装和连接到PSM装置将很简单和将不需要特殊的连接器、工具、复合膏和方法。
适合这个目的高度导电纱的一个例子是Bekinox，它从佐治亚州Marietta的Bekaert Corporation公司有售，该公司是比利时Wetteren，Bekintex NV的子公司，该纱是由不锈钢纤维制成和有阻抗60欧姆-米。这种纱的弯曲刚度可与聚酰胺高阻抗纱相比较和可很容易织入我们发明的数据总线中。
所以，用于本发明衣服传感组分优选的导电材料是(i)有聚乙烯、尼龙或其他绝缘鞘的涂料涂抹的无机纤维；(ii)绝缘的不锈钢纤维；和(iii)有聚乙烯鞘的细铜线。所有这些纤维都可以很容易地织入衣服中和可以用作弹性印刷电路板的元件，如下所述。涂料涂抹的无机纤维现有的一个例子是涂抹尼龙(T66)的X抗静电丝(涂银的耐纶长丝)，由南卡罗来纳州的Sauquoit Industries公司生产。现有细的铜线的一个例子是佐治亚州Atlanta的Ack Electronics公司生产的24号绝缘铜线。
导电组分纤维可用两种方式织入到织造或针织的织物中(a)作为传感元件作用的有规则地间隔的纱；和(b)精确定位的纱用于从传感器传送信号给PSM。它们可以在机织织物中分布在经线和纬线两个方向。
贴身组分(FFC)26对穿着者提供贴身材料，如果需要的话。更重要的是，在运动时它将传感器保持在穿着者的身体上。因此选择的材料应该有高度伸展的能力以便提供所需的贴身和同时又能与衣服其他组分选择的材料相容。任何满足这些要求的纤维都是合适的。优选的贴身组分是SPANDEX纤维，有尿烷官能团的嵌段聚合物。它在断裂范围的伸长从500到600％，从而可以为衣服提供所需的贴身。它的弹性回复也是极其高(从2-5％伸长回复99％)和它的强度是在0.6-0.9格令(grain)/旦尼尔的范围。它耐化学品和能承受重复的机洗和出汗。在线性密度范围内可供出售。
静电耗散组分(SDC)28的目的是迅速消耗任何在使用处理信号智能衣服时累积的静态电荷。这样的组分可能不是总是需要的。但是，在某些条件下可能产生几千伏的电压，这可能损害在PSM装置中敏感的电子组件。因此，选择的材料必须在织造或针织的织物中提供适当的静电放电保护(ESD)功能。
NEGA-STAT，一种杜邦公司生产的双组分纤维是静电耗散组分(SDC)的传送材料。它有三叶状的导电芯并有或者聚酯或者尼龙的鞘。这种独特的三叶导电芯通过感应中和基础材料上的表面电荷和通过空气离子化和传导消耗电荷。NEGA-STAT的不导电聚酯或尼龙表面控制从线的表面释放电荷，从而按照特定的终端用途的需要，在接地或不接地的应用中提供有效的材料的静电控制。聚酯或尼龙的外壳保证高效的穿着耐磨寿命并有高度的清洗和磨损的耐久性和对酸和辐射的保护作用。也可以使用可以有效地耗散静电并能作为可穿着的可清洗的衣服的一种组分的其他材料。
参考图5，可以使用连接器，如T-连接器(类似于衣服中使用的“按钮夹”)，将身体传感器32连接在到PSM去的导电纤维。通过本发明衣服(使用这些连接器)设计的模件化，可以独立于衣服制造传感器本身。这是适应不同的体形。连接器使得将传感器附连到导线相对比较容易。将传感器本身与衣服分离的另一个优点是，当洗衣服时它们不需承受清洗，从而使任何对它们的伤害最小化。但是，应该认识到传感器32也可以织造到机织织物的结构中。
在生产本发明处理信息智能的衣服中使用的优选材料的规格如下

根据采用内衣一般使用的纱的尺寸进行的初始试验，已经选择上面的纱的支数。也可以使用其他纱的支数。这个实施例织物的重量是约10盎司/码2(OZ/yd2)或更小。尽管上述材料是用于生产我们衣服的优选材料，但读完这个说明书之后按照我们的发明将很容易认识到可以使用其他的材料代替这些优选的材料和仍可提供有感觉的衣服。
D、该衣服的处理信息智能现在讨论衣服装配体的操作以便说明它的穿透警报和生命信号监测能力穿透警报1.通过与衣服成整体的POF发出精确定时的脉冲。
2.如果POF没有断裂，接受器收到信号脉冲并将“应答”送给PSM装置指示没有穿透。
3.如果光纤由于穿透在任何一点断裂，信号脉冲从碰撞点即断裂关弹回到第一发送器。在信号脉冲发送和应答之间占用的时间指示信号已经通过直到它到断裂点的长度，这样识别穿透的精确地点。
4.PSM装置通过发送器发出穿透警报指定穿透的位置。
物理特征监测1.从传感器发出信号通过衣服的导电组分(ECC)到PSM装置。
2.如果从传感器来的信号在正常的范围内和如果PSM装置没有收到穿透警报，那么PSM装置记录物理特征读数用于以后的处理。
3.但是，如果读数偏差正常值，或者如果PSM装置已经收到穿透警报，就用该发送器发送物理特征读数。
因此，建议的处理信息智能的衣服很容易推广应用和满足所有监测身体物理特征和/或穿透的功能要求。通过光学时间范畴的反射仪(Optical Time Domain Reflectometer)可以确定在POF中实际穿透位置的检测。
虽然本发明以它优选的形式已经公开，但对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，将很清楚其中可以进行许多修改、补充和删除而不会背离如在下面权利要求书中所提出的本发明的宗旨和范畴以及它们的等价条款。


本发明涉及生产单件机织衣服的一种方法，该方法可转换成全身的服装，类似于外衣或医院的工作服，使用最小次数的接缝和/或最小次数的剪裁。由双维织物制成的衣服有作为单件生产的各部件。此外，该衣服可以包括成整体的基础结构组分用于收集、处理、传送和接受信息，给它处理信息的智能。