一种可测量人体维度的减震服装

技术领域

本发明涉及服装设计和面料设计技术领域，具体涉及一种可测量人体维度的减震服装，尤其涉及一种可测量人体维度的运动减震服装。

背景技术

人类体表数据的采集一直是服装学研究的重要课题，该课题不光涉及到人体体型分类，构建制图纸样，获得服装尺寸，穿着尺寸，还与服装与人体的形态差异，即服装结构设计有着非常重大的影响。除了服装学科，解剖学，营养学，人体工效学，人类学都对人体体表数据的采集非常关注。但由于我国幅员辽阔，气候多样，饮食习惯差异很大，民族众多，虽然从结构来讲，人都具有一定的构造机制，但人体的形态存在着巨大的个体差异。

而且，随着生活质量的提高，每一代人人体数据都会出现显著变化，旧的数据已经不能准确的反映现在人的体型特征。根据相关资料显示,华东地区成年男子平均身高相比于十年前增加了1.75cm,体型更加的高大。但我国主要使用的GB/T1335-2008《服装号型》是在GB/T1335-1997《服装号型》的基础上进行修订的,它的数据与GB/T1335-1997《服装号型》几乎无变化,所采用的人体数据是20世纪90代测量得到的，存在非常大的滞后性。

由于青年人是服装市场消费的主力军,因此对于青年人体数据的研究较多,而忽视了对老年人和儿童人体数据研究,使得整个人体数据研究在年龄分布方面出现中间重而两头轻的现象,这不利于体型分类研究的均衡发展。且由于经济原因,目前对于沿海地区人群人体数据的采集较多,而对于西部人群人体数据采集的比较少，出现了地域不平衡的情况。

不仅我国人体数据的采集面临滞后性大，地域不平衡，研究人群过于集中的问题，就目前的人体测量实验而言，还存在着很大的缺陷。目前主要使用的测量方法有，马丁测量法，三维人体扫描法，立体照相法。由于精度不够立体照相法很少用于科研，多用于辅助测量，而三维人体扫描仪成本极高，不是所有测量团队都能配备，无法大规模普及，马丁测量法耗时耗力，精度高但效率低。而且在服装产品开发中，特别是运动服装内衣等品类，常常需要测量目标人群的体型，而测量成本极高，耗时巨大，无法满足快节奏的产品开发需求。由于上述原因，本发明设计提出一种可测量人体维度的减震服装，此种减震服装普及性高，有助于解决人体测量中的种种痛点，是目前专利中没有涉及的概念。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种可测量人体维度的减震服装，该减震服装普及性高，可以同时对横纵维度进行测量，测量成本低，耗时少，且测量精度高，可以应用于不同环境不同情境，用途广泛。该可测量人体维度的减震服装通过在服装贴近人体体表一侧安装传感器，并改进面料，使得其在具备一定减震效果的同时，为基础学科提供足量的研究数据，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的之一在于提供一种可测量人体维度的减震服装包括服装本体和传感器组，所述传感器组设置在服装本体的内部。

所述服装本体包括上装和下装；

所述传感器组包括拉伸传感器和传感器检测模组，所述拉伸传感器用于测量人或物体的形变参数。

优选地，所述传感器检测模组包括主控系统、信号处理系统、显示系统、通信系统和连接系统，实时对拉伸传感器信号进行检测、处理、显示、传输；

更优选地，所述传感器检测模组与拉伸传感器之间设置有导线。

所述拉伸传感器的宽度范围为1～5cm；

拉伸范围为30％～70％；

探测线性度为0.8～1；

探测极限为0.01％～0.1％；

疲劳寿命不少于20万次。

所述服装本体为减震服装面料，优选地，为可拉伸的3D弹性减震面料；

更优选地，所述减震服装面料包括4种材料。

所述可拉伸的3D弹性减震面料由内到外依次为第一层面料、第二层面料和第三层面料。

所述第一层面料包括网状材料和弹性材料，弹性材料填充于网状材料的网孔中；

所述所述网状材料由负泊松比材料制成，优选为聚氨酯负泊松比材料，更优选为聚四氟乙烯；

更优选地，所述网状材料的材料半径＜2mm，厚度与半径一致。

所述弹性材料由针织结构制成，优选为锦纶氨纶混纺；

优选地，所述弹性材料的支数＜445dtex，材料厚度与网状材料一致。

所述第二层面料为减震基础材料和填充材料；

所述减震基础材料(33)支撑在第一层面料与第三层面料中间，由超高分子量聚乙烯粗纤维制成；

优选地，所述减震基础材料(33)材料半径的两端与网状材料(31)一致，中间的纺锥体<4mm，厚度＜6mm。

所述填充材料为聚氨酯泡沫；

优选地，所述填充材料抗压强度(单位KP)＞8，耐水洗次数(单位次)＞80，材料半径＜单个织物组织的一半，厚度＜减震基础材料厚度。

一种可测量人体维度的减震服装在工作、运动以及休闲生活中的应用。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，普及性高，可以同时对横纵维度进行测量，测量成本低，耗时少，且测量精度高，可以满足当今市场快节奏的产品开发需求。

(2)根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，用途广泛，可以以目前人体测量服装为基准，删减测量点，根据围度变化给出运动饮食建议，帮助女性完成身材管理，做调研佐证需求。

(3)根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，可以及时更新人类体表数据，为服装学研究以及解刨学，营养学，人体工效学，人类学等学科提供深入的研究基础。

(4)根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，可以起到良好的减震效果，使得人体在各种活动过程中增加缓冲，减少受伤情况的发生。

(5)根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，可以测量在不同姿势和不同运动下人体维度的数据变化，得到一系列运动数据的分析，以供后续研究使用。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装整体示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装上装正反面拉伸传感器位置设置示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装下装正反面拉伸传感器位置设置示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装面料结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装上装中减震面料设计部位示意图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的可测量人体维度的减震服装下装中减震面料设计部位示意图。

附图标号说明：

1-服装主体

11-上装

12-下装

2-传感器组

3-减震服装面料

31-网状材料

32-弹性材料

33-减震基础材料

34-填充材料

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的可测量人体维度的减震服装，该可测量人体维度的减震服装包括服装本体1和传感器组2，所述传感器组2设置在服装本体1的内部，以监测人体体征数据。

所述服装本体1包括上装11和下装12，如图1所示；

所述传感器组2包括拉伸传感器和传感器检测模组，所述拉伸传感器用于测量人或物体的形变参数；

所述传感器检测模组包括主控系统、信号处理系统、显示系统和通信系统，实时对拉伸传感器信号进行检测、处理、显示、传输；

优选地，所述传感器检测模组支持Type-C充电。

所述传感器检测模组与拉伸传感器之间设置有导线，通过导线对拉伸传感器进行供电和信号传输。

根据本发明一种优选的实施方式，所述拉伸传感器的宽度范围为1～5cm，优选为1～3cm；

拉伸范围为30％～70％，优选为50％～70％，更优选为60％；

探测线性度为0.8～1，优选为0.9～1，更优选为0.998；

探测极限为0.01％～0.1％，优选为0.01％～0.05％，更优选为0.05％；

疲劳寿命不少于20万次，优选为不少于30万次。

根据本发明，在最广义的定义中，传感器是一种设备、模块、机器或子系统，需与其他电子设备一起使用，其目的是检测环境中的事件或变化并将信息发送到其他电子设备，所述其他电子设备通常是处理器/微处理器。

所述拉伸传感器为弹性应变传感器在拉伸、压缩等变化下，可以测量人或物体的形变参数的一类传感器，其可以被用于测量变形和拉伸力，如张力或弯曲。它们通常由本身柔软且可拉伸的材料制成，可用于机器人技术，特别是软机器人中。具体型号如宁波韧和科技的弹性应变传感器RH-ESSA-01。

根据本发明一种优选的实施方式，所述传感器检测模组的通讯系统中包括多种通讯方式，具体型号如宁波韧和科技的弹性传感器检测模组RH-ESSB-DM-01或弹性传感器检测模组RH-ESSA-DM-01。

所述通讯方式选自蓝牙、Zigbee和WiFi等物联网中的一种或多种；

优选为蓝牙、Zigbee和WiFi同时使用；

通讯系统中的监测通道为蓝牙、Zigbee和WiFi等物联网多路采集，优选为三路同时采集。

根据本发明一种优选的实施方式，所述传感器检测模组设置于上装11的肩部，可以保证在不对运动过程造成阻碍的同时，便于引导线的排布，不会在服装本体1内部形成过多的重复线路。同时，设置在肩部可以便于人工操控，不会对日常使用造成不良影响。

所述传感器组2为锂电池供电，使用时间不少于2小时，可以满足在测量使用过程中的用电供给，同时满足长时间运动以及活动过程中的全程数据采集。

进一步地，所述锂电池设置于传感器检测模组内部，可以为纽扣电池或其他任意电池结构。

根据本发明一种优选的实施方式，所述传感器模组的尺寸小于80mm×80mm，使得在衣服贴紧人体体表一侧安装后，满足测量需求的同时，不对人体造成任何不适影响，体感舒适。由于拉伸传感器和传感器模组的尺寸足够小，因此安装过程后，拉伸传感器和传感器模组不易脱落，不会因为剧烈运动以及摩擦等问题造成脱落。

根据本发明一种优选的实施方式，所述显示系统为满足柔性需求的任何屏幕，满足舒适度要求即可，优选为便于操控的液晶屏。

根据本发明，通过上述对于拉伸传感器以及传感器检测模组的硬件要求，使得传感器组2既可以监测电容功能，精度为0.1pF的同时，可以实现蓝牙ZigBee远程数据通信，实时大屏幕显示，多通道高精度检测宽量程。

所述传感器检测模组的连接系统内部还设置有弹性可拉伸导线，所述弹性可拉伸导线布基连接，具备高弹性、高电导率，电流传导稳定、信号传输可靠等优点，与人体贴合度高，穿着舒适，体验感好。

根据本发明，在上装11上设置有拉伸传感器九个部位点，设置位置如图2所示：

拉伸传感器A：测量颈围，起始位置为左肩线与传感器的交点；

拉伸传感器B：测量上胸围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器C：测量胸围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器D：测量下胸围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器L：测量上臂最大围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器M：测量下臂最大围，起始位置为右侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器N：测量手腕围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点。

根据本发明，在下装12上设置有拉伸传感器七个部位点，设置位置如图3所示：

拉伸传感器E：测量腰围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器F：测量腹围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器G：测量臀围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器H：测量大腿根围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器I：测量大腿最大围，起始位置为右侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器J：测量小腿最大围，起始位置为左侧缝线与传感器的交点；

拉伸传感器K：测量外踝围，起始位置为右侧缝线与传感器的交点。

本申请中，所述颈根围为颈根底部围圆线，前经颈窝点，侧经颈侧点，后经颈椎点；

所述上胸围经左右前后腋点沿胸廓的水平围围圆线；

所述胸围即经前胸高点沿胸廓的胸部水平围圆线；

所述下胸围经乳房下缘点沿胸廓的水平围圆线。

所述腰围为腰部最细处的水平围圆线，前经前腰重点，侧经腰侧点，后经腰中点，在呼气之末、吸气未开始时测量；所述腹围为经髂嵴点沿腹部轮廓的水平围圆线；

所述臀围为臀部最丰满处水平围圆线，前经前臀中点，侧经臀侧点，后经后臀中点；所述大腿根围为经会阴点，臀部下缘点沿大腿单腿轮廓的水平围圆线。

所述大腿最大围为会阴点下大腿最丰满处水平围圆线；

所述小腿最大围为膝围线下小腿最丰满处水平围圆线；所述外踝围为经外踝点沿脚腕轮廓的水平围圆线。

所述上臂最大围为腋点下上臂最丰满部位的水平围圆线；所述下臂最大围为肘围线下下臂最丰满处水平围圆线。

所述手腕围为经前后手腕点沿手腕轮廓的水平围圆线。

根据本申请，所述传感器组2可以通过热塑、粘合等方式安装于服装本体1内部，优选为热塑。

根据本申请，热塑是在热的糊、膏状条件下进行加工，然后再重新凝固，粘结成型。通过热塑的方式，可以使得传感器组2无缝固定在服装本体1内部，稳固的同时不会有凸出接口。在本申请中，所述服装本体1为减震服装面料3，优选地，为可拉伸的3D弹性减震面料；

更优选地，所述减震服装面料3包括4种材料。

在一种优选的实施方式中，所述可拉伸的3D弹性减震面料由内到外依次为第一层面料、第二层面料和第三层面料，面料结构示意图如图4所示；

内侧为穿着服装本体1时紧贴人体的一侧，外侧为穿着服装本体1时与外部环境接触的一侧。

所述第一层面料包括网状材料31和弹性材料32，弹性材料32填充于网状材料31的网孔中，如图4所示；

其中，所述网状材料31由负泊松比材料制成，优选为聚氨酯负泊松比材料，更优选为聚四氟乙烯。

所述负泊松比材料是指受拉伸时，在弹性范围内横向发生膨胀；而受压缩时,横向反而发生收缩的一种材料。负泊松比材料由于具有不同于普通材料的独特性质，在很多方面具备了其他材料所不能比拟的优势,尤其是材料的物理机械性能有了很大的提高，如提高了材料的剪切模量、材料的抗缺口性能、抗断裂性能以及材料的回弹韧性。

另外，由于材料的泊松比影响到应力波的传输和反射，应力的消除和在裂纹附近的应力分布，所以负泊松比材料适合制造紧固件或安全带，在受外力时材料的横向膨胀可以抵消外力的作用，从而提高这些部件的抗负荷能力。

本发明人发现，传统正泊松比材料在人体较大冲击作用下会发生横向收缩,导致其与人体的接触面积减小,压强增大,严重时甚至造成内脏损伤.而负泊松比材料在受拉伸时横向宽度变大,有效避免了该危险。

且负泊松比织物在性能上有很多优点,它可以提供很好的舒适性,且具有更高的弹性、能量吸收、贴合性、耐磨性和悬垂性。

根据本发明一种优选的实施方式，所述网状材料31耐水洗次数(单位次)＞200，弹性(断裂长度)＞200％，纤维伸长＞120％，弹性回复率＞95％；

更优选地，所述网状材料31的材料半径＜2mm，厚度与半径一致。

根据本申请，所述网状材料31中设置有交点结，使得整个网状材料31具备一种网状结构，通过交叉打结的方式使得网状材料31可以向周向拉伸，具备一定的拉伸及延展性。

优选地，所述网状材料31可以沿对角线拉伸。

所述弹性材料32由针织结构制成，优选为锦纶氨纶混纺；

本发明人研究发现，针织结构具有最佳的能量吸收性能，针织物通过其独特的线圈结构吸收能量。在冲击过程中，针织物中的线圈随纱线滑动，导致相邻线圈被紧固。随着纱线滑移，收紧的线圈数量增加，纱线间摩擦变大，阻碍线圈继续扩大，变形最终“自锁”，依靠调动更大面积的纤维来消耗冲击能量。

根据本发明一种优选的实施方式，所述弹性材料32耐水洗次数(单位次)＞300，弹性(断裂长度)＞200％，纤维伸长＞150％，弹性回复率＞95％；

更优选地，所述弹性材料32的支数＜445dtex，材料厚度与网状材料31一致，克重＜220g/m。

支数表示纤维或纱线粗细程度的单位，因计算单位制不同，通常分为特(克斯)数、公制支数、英制支数和旦(尼尔)数四种，本发明中选用的是特(克斯)数。为便于计量单位与国际上统一，我国采用法定线密度单位“特(克斯)表示纱线的细度，即长度为1000m的纱线克数表示，常用tex符号，分特dtex为特(克斯)的1/10。

在进一步优选的实施方式中，所述针织结构的纱线粗细为130dtex。

所述第二层面料包括减震基础材料33和填充材料34，面料结构示意图如图4所示；

其中，所述减震基础材料33为中间的支撑材料，支撑在第一层面料与第三层面料中间，由超高分子量聚乙烯粗纤维制成纺锥体，这种材料被广泛用于防冲击领域，是目前防冲击服装的理想材料。

超高分子量聚乙烯纤维又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。其具有纤维密度低，抗紫外线辐射以及耐化学腐蚀，耐磨，有较长的挠曲寿命等优点。

优选地，所述减震基础材料33抗压强度(单位KP)＞10，耐水洗次数(单位次)＞100，纤维伸长＞110％，弹性回复率＞95％；

更优选地，所述减震基础材料33材料半径的两端与网状材料31一致，中间的纺锥体<4mm，厚度＜6mm。

所述填充材料34填充于减震基础材料33内部，优选地，所述填充材料34为聚氨酯泡沫；

更优选地，所述填充材料34为软质聚氨酯泡沫或半硬质聚氨酯泡沫。

聚氨酯泡沫是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，仅0.0～0.033W/(m*K)，相当于挤塑板的一半，是所有保温材料中导热系数最低的。聚氨酯泡沫可分为硬质聚氨酯泡沫塑料、软质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯泡沫等。硬质聚氨酯泡沫在一定的负荷作用下不发生明显形变，负荷过大形变后不能恢复到初始状态，其主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。软质聚氨酯泡沫是具有一定弹性的柔软的聚氨酯泡沫，其密度处于20～3-kg/m

本发明人研究发现，将聚氨酯泡沫用作填充材料，既可以起到防冲击减震的效果，也可以一定程度上增加衣服的保温性能，同时不影响衣服的整体穿着效果，起到了一举多得的效果。为了满足服装本体1对于人体舒适度和贴合度的要求，本申请选用软质聚氨酯泡沫或半硬质聚氨酯泡沫，在便于服装本体1的弯折的同时，不会在运动过程中给人体增加额外的阻碍。

根据本发明一种优选的实施方式，所述填充材料34抗压强度(单位KP)＞8，耐水洗次数(单位次)＞80，材料半径＜单个织物组织的一半，厚度＜减震基础材料33的厚度。

所述第三层面料与第一层面料组成相同，通过网状材料31与弹性材料32的拼接，使得服装主体1的内外侧均可以达到良好的减震效果，通过两层面料的设置，更加有效地减缓冲击力对人体造成的伤害。

根据本发明一种优选的实施方式，所述网状材料31、弹性材料32、减震基础材料33和填充材料34之间通过3D打印或者粘和方式进行拼接，保证不同材料连接处没有缝隙，减少因为制作工艺对减震服装面料3性能方面所造成的影响。

在进一步优选的实施方式中，所述减震服装面料3设置于服装本体1的胸部、肘部以及膝关节部位，余下部位所用材料为普通高弹面料，触感轻柔，吸湿透气即可，优选为锦纶氨纶混纺，触感轻柔，如图5和图6所示，阴影部分为减震服装面料3设置部位。

由于3D弹性减震面料为三层组成，虽然减震效果明显，单整体厚度较厚，若服装本体1全部为3D弹性减震面料，会导致服装本体1整体厚度较厚，质量过大，在运动过程中对肢体动作造成阻碍，影响穿着体验感。在人体关键部位设置既可以有效地起到减震效果，也不会影响衣服整体的舒适度，避免材料的浪费。

根据本发明，所述服装主体1可用于生活中的多种情境，并收获不同活动过程中的数据。

在一种优选的实施方式中，当穿着服装主体1上班时，通过传感器2可以记录工作姿势，判断姿势是否标准，并记录每个姿势保持的时间。

进一步地，可以进行动作模拟，分析身体状态(肌肉，骨骼是否发生位移和过度拉伸)；与此同时，建立个人档案，为日后可能会存在的相关疾病记录资料，并在后期与keep或者和疾病预防中心等相关机构等建立联动，给出相关运动建议。可以在人体久坐或不良坐姿时予以提醒。

在一种优选的实施方式中，当穿着服装主体1运动时，通过可拉伸的3D弹性减震面料可以对人体进行运动保护，达到减震效果，尤其是女性胸部运动的减震以及男女性手肘，膝盖等关键部位防冲击的运动减震。

同时，可以记录单一动作是否标准、记录运动过程中是否存在运动风险以及判断运动量，记录卡路里，给出运动量建议。通过传感器组2判断动作姿势是否正确，建立运动姿势标准库，通过运动姿态库加运动时长，可以得到大致运动量和经常运动的肌肉；并结合运动姿态库，寻找不常运动到的肌肉和其关联动作，给出运动建议。

在一种优选的实施方式中，当穿着服装主体1休闲生活时，可以帮助人们进行围度管理，得到人体尺寸数据，并做记录，建立自己的人体模型，可以与现在网络虚拟试衣软件做联动；给出穿搭建议；并通过运动量和围度给出饮食建议。

进一步地，在日常生活中穿着服装主体1时，可以进行日常运动量的记录，通过上班，通勤的姿态，结合人体代谢速率，得到人一天运动规律的图片曲线都行，记录休闲生活状态，并给出生活方式的建议。

根据本发明，可以在全天对人体的行动以及状态进行监测和控制，收集大量数据以便于身体健康的管理，制定更为全面的健康意见。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。