JP7033063B2 - 容量性グリッドを実装したテキスタイル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、容量性グリッドを実装したテキスタイル構造体に関するもので、特に、人の肌に着用し得る容量性グリッドを実装した、テキスタイル構造体に係るものである。

良く知られているように、テキスタイルの研究は、繊維を織合わせることによって作られたあらゆる生地に関係しており、これらの構造体を作成するために使用される材料及び方法とともに、それらの構造体の様式についても伝統的に対象としてきた。

現代のｅ－テキスタイルの応用例として、着用者の健康状態のモニター用、盗難防止機能用、あるいは着用者の身体活動のモニター用のセンサーのように、電気的あるいは電子的な技術を、様々なテキスタイルの技術の応用と結び付けることが知られている。

殆どのセンサーは、衣服に取り付けるようになっている別個の部品として作られており、（伸縮自在でない）固体の状態か、通気性の無い状態のいずれかである。そのため、これらは、一般的に、衣類のファッションアイテムの基本的な特徴、又はテキスタイルの基本的な特徴である、湿気管理機能又は色素機能を満たしていない。

特許文献１は、電子テキスタイル、及び電子テキスタイルが機能している領域を定める方法を開示している。
この電子テキスタイルは、第１の複数の導体、第２の複数の導体、及び複数のコンデンサを備える一つのテキスタイル基体を有している。前記各コンデンサは、前記第１の複数の導体に接続された一つの導体と、前記第２の複数の導体に接続された一つの導体とを有しており、これらの１対の導体は誘電体によって分離されており、このようなコンデンサが、前記電子テキスタイルの全表面に配置されている。

特許文献１におけるテストの手順は、前記電子テキスタイルの複数の導体の中の選択された交差部分の導体間に電圧を供給し、この交差部分における前記コンデンサの静電容量を検出し、この交差部分が機能している領域か否か、すなわち、調査用の発光ダイオードがアクセス可能であるか否かを評価するものである。

特許文献２は、可撓性があり、局所的に加えられた力を、正確かつ反復可能に測定するのに適する、テキスタイルの圧力センサーを開示している。このテキスタイルの圧力センサーは、各導電性コアを絶縁コーティングで覆った交差する２本のコア－スパン糸間の実際の静電容量を測定することによって動作する。

特許文献３は、多層の経糸を有するテキスタイル製品を開示している。このテキスタイル製品は、導電性経糸の上部配列を含む上部経糸層、導電性経糸の下部配列を含む下部経糸層、及び前記上下部の経糸層の間に配置された中間経糸層を含んでいる。

このテキスタイルは、さらに、導電性緯糸の第１のセットであって、その導電性緯糸が導電性経糸の上部配列と交差し、それらの間で電気接触が達成されるセットと、導電性緯糸の第２のセットであって、その導電性緯糸が前記導電性経糸の下部配列と交差し、それらの間で電気接触が達成されるセットとを含んでいる。このようなテキスタイル製品は、発光ダイオード又はセンサーのような幾つかの同一の構成要素、例えば、照明への応用のために、織地の上に複数の発光ダイオードを積み重ねるのに適している。

ＵＳ８，８２３，３９５ Ｂ２（日本特許第５５６７５７４号公報） ＧＢ２ ４４３ ２０８ ＵＳ８，３９５，３１７ Ｂ２（日本特許第５５２８８０８号公報）

テキスタイルの応用において、人の肌用の容量性センサーを設計するのは、導電性電極等の検出素子が、容易に寄生的かつ容量的に人体と結合するため、難しいことである。このようなセンサーは、人の指又は手の静電容量の付加が検出ノードの時定数に大きな変化をもたらさないため、役に立たないように見える。

本発明の目的の１つは、従来技術の欠点を克服し、人の肌の上に着用可能であり、この肌の部分における寄生容量を減衰させ、指のタッチを検出できる、タッチスクリーンのようなテキスタイル構造面を製作可能にすることである。

本発明の他の目的は、人の肌に着用可能な、１方向及び２方向のテキスタイルのスワイプセンサーを提供することである。

本発明の他の目的は、新たなセンサー構造体を提供すると同時に、このセンサー構造体が、通気性、湿気管理、伸縮性、可染性及びファッションアピール性等の、少なくとも衣服としての最小限の基本的な特徴をも保持するものとすることにある。

これら及びその他の目的は、次の構成を有する本発明のテキスタイル構造体によって達成される。
本発明のテキスタイル構造体は、
－絶縁テキスタイル糸により分離され、外側が絶縁された導電性糸を有する糸の第１のセットと、
－非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセットと、
－前記糸の第１、第２のセットを織合わせる（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ）複数のテキスタイル糸とを含み、
前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、非絶縁の導電性糸であり、前記糸の第２のセットの前記非絶縁の導電性糸と共に、１つの電気的接地グリッドを形成しており、
前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁テキスタイル糸であることを特徴としている。

この実施例の効果は、電気的接地グリッドが、この容量性グリッドの下側にある人の脚、あるいは他の身体部分の寄生容量を減衰させる障壁として機能し、これにより、人の指のタッを検出可能とすることにある。

本発明によるテキスタイル構造体は、人の肌に着用可能な容量性センサーにおける、指のタッチの検知を改善できるので有利である。

上記実施例によれば、外側が絶縁された導電性糸を有する糸の第１のセットと、絶縁性のテキスタイル糸、及び非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセットが、単一のテキスタイル層を形成している。
この実施例では、外部からのタッチを感知し、そのすぐ下側の人体部分の寄生容量を、絶縁して接地する機能を発揮することができ、同時に非常に薄い層からなる、テキスタイル層を提供することができるので、有利である。
上記の実施例の別の利点は、上記テキスタイル構造体は、多方向のスワイプ感応容量センサーとして使用できるということである。

本発明のさらなる実施例では、以下の構成を含むスワイプ感応容量センサーが提供される。
－外側が絶縁された導電性糸を有する糸の第１のセットと、
－非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセットと、
－前記糸の第１、第２のセットを織合わせる複数のテキスタイル糸とを含む、テキスタイル構造体を備え、
前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、非絶縁の導電性糸であり、前記糸の第２のセットの前記非絶縁の導電性糸と共に、１つの電気的接地グリッドを形成するものであり、かつ
前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁テキスタイル糸であり、
前記糸の第１のセットの各糸は、実質的に平行として１つの方向に配列され、かつ、１つの入力ステージに接続されており、この入力ステージは、前記糸の第１のセットの各糸の静電容量に寄生的に結合する外部物体との相互作用に起因する、前記各糸の静電容量の変化を測定するように構成されている。

この実施例は、２方向のスワイプ感応容量性センサーとして使用できる２層のテキスタイルを提供するので有利である。言いかえれば、この実施例は、前記テキスタイル構造体の面における任意の方向へのスワイプタッチを検知することができる、容量性センサーを提供するものである。

本発明の他の実施例では、以下の構成からなる、スワイプ感応容量性センサーが提供される。
－外側が絶縁された導電性糸を有する糸の第１のセットと、
－電気的接地グリッドを形成する非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセットと、
－前記糸の第１、第２のセットを織合わせる複数のテキスタイル糸とを含む、テキスタイル構造体を備え、
前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、非絶縁の導電性糸であり、前記糸の第２のセットの前記非絶縁の導電性糸と共に、１つの電気的接地グリッドを形成するものであり、前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁されたテキスタイル糸であり、
前記糸の第１のセットは、第１の方向及び第２の方向に沿って実質的に平行に配列され、前記糸の第１のセットの各々の静電容量の変化を測定するように構成された入力ステージに接続され、
前記入力ステージは、前記各糸の静電容量に寄生的に結合する外部物体との相互作用に起因する、前記第１のセットの各糸の静電容量の変化を測定するように構成されている。

この実施例は、多方向のスワイプ感応容量性センサーを提供するので有利である。

上記の実施例の他の利点は、前記テキスタイル構造体の底部分、すなわち、前記テキスタイル構造体によって覆われ、人の身体部分に接する部分には、非絶縁糸及び絶縁されたテキスタイル糸のみが存在することである。

本発明の他の目的は、物品、望ましくは請求項１５及び１６に記載されている衣服を提供することにある。この物品は、上記テキスタイル構造体を含んでいることに特徴がある。

本発明の他の目的は、スワイプセンサーとして機能するテキスタイル構造体又は上記物品を製造するための請求項１７に記載の方法を提供することにある。この方法は、テキスタイル構造体を製造するステップと、このテキスタイル構造体を切断するステップとを含んでいる。
上記テキスタイル構造体を製造するステップでは、少なくとも前記テキスタイル構造体の第１の領域に沿って伸びる導電性で、外部的に絶縁された糸のセットを含む、織物としてのテキスタイル構造体を製造する。
この第１の領域は、請求項１に記載の第１の織り構造体を有しており、前記外側が絶縁された導電性糸は、さらに少なくとも第２の領域まで伸びており、この第２の領域は、前述の第１の織り構造体とは異なる第２の織り構造体を有している。
前記切断するステップでは、複数のスワイプセンサーテキスタイルの部分を得るために、前記得られたテキスタイル構造体を少なくとも前記第２領域内に伸びるカットラインに沿って切断する。

従属クレームは、本発明の好ましい実施例を示す。

本発明の第１の実施例による、織物としてのテキスタイル構造体の繰り返しセルを示す。 静電容量検出用の経糸を備える、図１の織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。 静電容量検出用の経糸及び緯糸を備える、図１の織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。 本発明の第２の実施例による、織物としてのテキスタイル構造体の繰り返しセルを示す図である。 図３の織物としてのテキスタイル構造体の底面図である。 図３の織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。 本発明の第３の実施例による、織物としてのテキスタイル構造体の繰り返しセルを示す図である。 図６の織物としてのテキスタイル構造体の下面図である。 図６の織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。 織物としてのスワイプセンサーテキスタイルを示す図である。 図９ａのテキスタイルの断面図である。 図９ａの織物としてのテキスタイルから得られた、スワイプセンサーテキスタイルの一片を示す図である。 タッチ・センサーとして使用される図６のテキスタイル構造体の接地要領の例を示す図である。 本発明の各実施例における、テキスタイル構造体の入力ステージの回路の構成例を示す図である。 本発明の一実施例による、テキスタイルの１方向スワイプセンサーの回路の構成例を示す図である。 本発明の他の実施例による、テキスタイルの２方向スワイプセンサーの回路の構成例を示す図である。

以下、非制限的な図面を参照して、本発明の具体例を詳細に説明する。同様の符号は、同様の要素を示している。

以下の説明及び図面において、例えば「接地グリッド」等において使用されている用語「接地」、「接地端子」（ＧＮＤ）は、電気回路の任意のグランドレベル、あるいは、必ずしも電気回路に限定されない、他の適当なポテンシャルの安定したレベルを指す。

図１は、本発明の第１の実施例による、織物としてのテキスタイル構造体の繰り返しセルを示している。

図１に示す織物としてのテキスタイル構造体１０は、外側が絶縁された導電性糸２２を有する糸の第１のセットと、非絶縁の導電性糸２３を有する糸の第２のセットとを備えている。

これら導電性糸２２、２３を有する糸の第１、第２のセットは、複数の織合わせ用のテキスタイル糸によって織合わされる（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ）。これらの織合わせ用のテキスタイル糸のうちの幾つかは、非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセット２３で電気的接地グリッドを形成するための、第２のセットの非絶縁の導電性糸２３である。
さらに、織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、一般的な絶縁されたテキスタイル糸２４である。

従って、織合わせ用のテキスタイル糸は、絶縁糸と非絶縁糸とを含んでいる。このような手法により、電気的接地グリッドが形成されている。
さらに、図１のテキスタイル構造体１０において、糸２０の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸２２は、各々、絶縁されたテキスタイル糸２４により分離されている。

図１の実施例において、糸の第１、第２のセット２２，２３は、経糸であり、織合わせ用のテキスタイル糸２３，２４は、緯糸である。
図１の他の可能な実施例として、糸の第１、第２のセット２２，２３は経糸であり、織合わせ用のテキスタイル糸２２，２３，２４は、緯糸であってもよい。
なお、別の実施例として、糸の第１、第２のセット２２，２３は緯糸であり、織合わせ用のテキスタイル糸２３，２４、あるいは、２２，２３，２４は経糸であってもよい。

図１のテキスタイル構造体において、外側が絶縁された導電性糸２２を有する糸の第１のセット、絶縁されたテキスタイル糸２４、及び非絶縁の導電性糸２３を有する糸の第２のセットにより、単一のテキスタイル層２０が形成されている。糸の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸２２は、導電性のコア２５と絶縁外表面２７とを備えるコアスパン糸が望ましい。

糸の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸２２の導電性のコア２５は、鋼、銅、銀あるいは導電性高分子から選ばれた材料で作られているのが望ましい。例えば、導電性のコアは、１本の銅の単繊維である。好ましくは、この単繊維は、厚さが３０～４０μｍの範囲、より望ましくは、３５μｍである。
他の例では、導電性のコアは、２本の銅の単繊維でもよく、この場合の測定の尺度は、２本の単繊維の相互の静電容量の大きさに基づくものとなる。

糸の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸２２の絶縁外表面２７は、綿、ポリエステル、ポリウレタン、プロピレンあるいは別の樹脂から選ばれた少なくとも１つの材料からなっているのが望ましい。

外側が絶縁された導電性糸２２の線形質量密度に関しては、１つのコアスパン糸は、綿、ポリエステル、あるいは混合されたＮｅ１２０／１－Ｎｅ２／１の範囲のビスコース繊維混合物、望ましくは、Ｎｅ２０／１－Ｎｅ６／１の範囲のビスコース・ファイバーから提供することができる。

非絶縁の導電性糸２３は、望ましくは、鋼、銅、又は綿に巻き付けられた鋼、及び／又は銅、又は、綿と混合された鋼及び／又は銅からなっている。
本発明の他の実施例として、導電性糸は、絶縁無しの任意の抵抗性材料とすることもできる。例えば、導電性の材料又は分散した導電性不純物でコートされた熱可塑性のテキスタイル糸、例えば、これらに限定されるものではないが、カーボンブラック、グラフェン、ＣＮＴ、金属の不純物、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
例えば、本発明の実施例には、炭素不純物を有する単繊維の導電性糸として、商業的にＳｈａｋｅｓｐｅａｒｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｂｅｒｓ（登録商標）のＲＥＳＩＳＴＡＴ Ｆ９０２， Ｒ０８０ ＭＥＲＧＥ シリーズとして知られている、８０デニールのナイロン６，６モノフィラメント、べカルト社（Ｂｅｋａｅｒｔ）製の鋼糸が含まれる。

最後に、絶縁糸２４は、綿、ポリエステル、ナイロン、あるいはそれらの機能的な誘導体から選ばれた繊維材料からなっているのが望ましい。
さらに、糸の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸２２は、絶縁テキスタイル糸２４で分離されて、容量性要素の配列を形成している。この絶縁テキスタイル糸は、図２ａ～図２ｂに示すような、綿又は他の繊維材料等の通常又は従来のテキスタイル糸でもよい。これらの図は、図１に示した織物としてのテキスタイル構造体の、２つの可能な実施例の平面図である。

図２ａは、外側が絶縁された導電性糸２２が経糸のみの、織物としてのテキスタイル構造体を示している。この第１の実施例によれば、スワイプセンサーテキスタイルは、糸２２に直角な方向を含み、糸２２と平行な方向に沿った方向以外の少なくとも１つの方向に沿う情報を提供することができる。

図２ｂは、外側が絶縁された導電性糸２２が、経糸及び緯糸である、織物としてのテキスタイル構造体を示している。
この第２の実施例によれば、スワイプセンサーテキスタイルは、糸２２と直角の方向、及びこの糸２２と平行な方向に沿った情報を提供することができる。言いかえれば、このスワイプセンサーテキスタイルは、テキスタイルの平面上の任意の方向に沿った情報を提供することができる。

非絶縁の導電性糸２３は、電気的接地グリッドを提供するために電気的グランドレベルに電気的に接続されて、接触糸の高密度配列を形成する。以下で詳細に説明するように、上記実施例は、１方向のテキスタイルのスワイプセンサーで使用することができる。

図３は、本発明の第２の実施例を、テキスタイル構造体１００として示している。
このテキスタイル構造体１００において、外側が絶縁された導電性糸２２を有する糸の第１のセットは、第１のテキスタイル層１２０を形成し、また、非絶縁の導電性糸２３を有する糸の第２のセットは、第２のテキスタイル層１３０を形成している。第２のテキスタイル層１３０は、第１のテキスタイルの層１２０に重ねられている。
図３の実施例では、第１、第２のテキスタイル層１２０，１３０は、織合わせ用のテキスタイル糸によって、一緒に織り込まれている。

図３の実施例において、織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、第２のテキスタイル層１３０の糸の第２のセットの非絶縁の導電性糸２３を備える電気的接地グリッドを形成するための、非絶縁の導電性糸２３である。また、織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁テキスタイル糸２４である。

この実施例において、糸の第１、第２のセット２２，２３は経糸であり、織合わせ用のテキスタイル糸２３，２４、あるいは２２，２３，２４は緯糸である。
また、代替の実施例として、糸の第１、第２のセット２２，２３は、緯糸であり、織合わせ用のテキスタイル糸２３，２４、あるいは２２，２３，２４は、経糸であってもよい。

図４は、図３の織物としてのテキスタイル構造体の下面図を示している。図４は、電気的接地グリッドを示すものであり、経糸である非絶縁の導電性糸２３が、緯糸である非絶縁の導電性糸２３と織合わされている。
また、この下端層は、絶縁糸２４と、絶縁外表面２７で外側が絶縁された導電性糸２２とを示している。

図５は、図３の織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。
この例では、外側が絶縁された経糸としての導電性糸２２が、外側が絶縁された緯糸としての導電性糸２２と織合わされ、１つのセンサー層を形成している。このセンサー層は、２つの異なる方向、例えば２つの相互に直角な方向の掃引を感知することができる。

図６は、本発明の第３の実施例のテキスタイル構造体２００を示している。
このテキスタイル構造体２００では、糸２２を有する第１のセットが第１のテキスタイルの層１２０を形成し、また、糸２３を有する第２のセットが第２のテキスタイル層１３０を形成している。
図６のテキスタイル構造体２００は、さらに、第１、第２のテキスタイル層１２０、１３０の間に配置され、中間のテキスタイルの層１４０を構成する、構造的絶縁糸５５を有する第３のセットを含んでいる。

図６のテキスタイル構造体２００は、さらに、第１、第２のテキスタイル層と、構造的絶縁糸５５からなる第３の中間層１４０とを織合わせる、複数の構造的絶縁糸６５を含んでいる。
中間のテキスタイル層１４０は、綿、ポリエステル等の通常のテキスタイル糸５５，６５で作られた実際のテキスタイル層であり、通常のテキスタイルと同様に機械的に織られている。

図６の実施例において、第２のテキスタイル層１３０は、テキスタイル糸を織合わせて編まれている。この織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、非絶縁の導電性糸２３であり、第２のテキスタイル層１３０の糸の第２のセットの非絶縁の導電性糸２３と電気的接地グリッドを形成している。また、この織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁テキスタイル糸２４である。

図７は、電気的接地グリッドを示すための、図６の織物としてのテキスタイル構造体の下面図である。この電気的接地グリッドは、経糸である非絶縁導電糸２３を、緯糸である非絶縁の導電性糸２３と織合わせて形成されている。

第１のテキスタイルの層１２０は、織合わせ用のテキスタイル糸により編み込まれている。織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、外側が絶縁された導電性糸２２であり、１つのセンサー層を形成するために、導電性で外側が絶縁された緯糸となる糸２２と織合わされている。

図８は、図６の、織物としてのテキスタイル構造体の平面図である。この例では、経糸であり、外側が絶縁された導電性糸２２は、緯糸であり、外側が絶縁された導電性糸２２と織合わされて、２つの互いに直角な方向の掃引を感知することができる１つのセンサー層を形成している。

図６の実施例では、いずれのケースでも、糸の第１、第２のセットの２２，２３は経糸であり、織り合わせる糸は緯糸であってもよい。また、別の実施例では、糸の第１、第２のセットの２２，２３は緯糸であり、織り合わせる糸は経糸であってもよい。

図６のテキスタイルの実施例は、２方向テキスタイルのスワイプセンサーとして使用できる。

図９ａ～図９ｃは、図１～図８に示した上記構造のようなテキスタイル構造体を製造する方法を示している。本発明によるテキスタイル構造体は、図９ａに示すようなテキスタイルを織ることによって製造することができる。織物としてのテキスタイル構造体は、テキスタイル構造体のスワイプ感応特性を与えるために、少なくとも外側が絶縁された導電性糸２２のセットを含んでいる。

外側が絶縁された導電性糸２２は、少なくともテキスタイル構造体の第１の領域３１に沿って伸びており、この第１の領域は、クレーム１に記載の第１の織り構造体を有しており、前記糸２２は、さらに少なくとも第２の領域３２まで伸びており、前記第２の領域は、前記第１の織り構造体とは異なる第２の織り構造体を有している。
より詳細に述べると、前記第１の領域３１では、外側が絶縁された導電性糸２２が、非絶縁の導電性糸２３、及び絶縁されたテキスタイル糸２４と織合わされている。前記第２の領域３２では、外側が絶縁された導電性糸２２は、他の糸と織合わされていない。

本発明の方法の別のステップによれば、前記テキスタイル構造体は、複数のスワイプセンサーのテキスタイル部１１を得るために、少なくともカットライン３０に沿ってカットされる。このカットライン３０は、前記第２の領域３２内で伸びている。

スワイプセンサーテキスタイル部１１が一度得られると、このスワイプセンサーテキスタイル部１１の第２の領域に伸びた導電性糸２２は、入力ステージ７０に接続される。以下でより詳細に説明する実施例によれば、この入力ステージは、マイクロコントローラ８０に接続されるのが望ましい。この接続を行うために、糸２２の電気的な絶縁の一部は除去される。
適切なマイクロコントローラは、当該技術分野で知られており、このような適切なマイクロコントローラの例が、ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０６８１８７に開示されている。

スワイプセンサーテキスタイル部１１は、入力ステージ７０及びマイクロコントローラ８０と共に、スワイプ感応テキスタイル５００及び６００を形成する。
言いかえれば、スワイプセンサーテキスタイル部１１は、着用可能でかつ容量性変化を感知するのに適した、布地の一片である。スワイプ感応テキスタイル５００及び６００は、スワイプセンサーテキスタイル部１１、入力ステージ７０及びマイクロコントローラ８０を含んでいるので、容量性変化を検知することができ、関連するデータを格納するか、及び／又は処理することができる。
図１０は、テキスタイルタッチあるいはスワイプセンサーとして使用される、図６のテキスタイル構造体を接地する構成の典型的なモデルを示している。

特に、織物としてのテキスタイル構造体２００は、人間の肌３００、例えば脚の上に置かれ、非絶縁の導電性糸２３の接地グリッドが人間の肌３００と接触する。よって、外側が絶縁された導電性糸２２は、人間の肌３００から遠位の位置に置かれる。

テキスタイル層１２０の外側が絶縁された導電性糸２２の導電性のコア２５は、互いに電気的に絶縁されている。
しかし、例えば人の指４００のような相対的に高容量の物体が、外側が絶縁された導電性糸２２の層と接触すると、寄生容量結合現象が生じる。
これと同時に、非絶縁かつ導電性糸２３の接地グリッドが、容量性グリッドの下面の脚の寄生容量を弱めるバリヤーとして機能し、指の接触を検出可能とする。

図１１は、容量性センサーから到来する信号を処理する、入力ステージ７０の回路構成である。
この例において、入力ステージ７０は、入力端子Ｓを含んでおり、この入力端子は、織物としてのテキスタイル１０のような容量性センサー、及び接地端子（ＧＮＤ）から来る信号を受け取る。これらの２つの端子は、電気接点に接続されている。この入力ステージは、さらに、マイクロコントローラ８０に接続された２つの端子ＳＰ、ＲＰを含んでいる。

端子ＳＰ、ＲＰは、０．１～４０ＭΩの範囲の抵抗値を有する抵抗Ｒ_ＴＡＵによって分離されている。端子ＲＰは、テキスタイルセンサーと直列で、かつ静電気放電保護を与える０．０１～１ＭΩの範囲の抵抗値を有する抵抗Ｒ_ＥＳＤによって、テキスタイルセンサーから分離されている。

安定化のために、センサーＰｉｎ ＳＰから接地端子（ＧＮＤ）までの小さなコンデンサＣ_Ｓ１（１００ｐＦ～０．０１μＦ）の容量を調整することにより、回路の安定性と再現性が向上する。

身体部分の静電容量と並列の、別の小さなコンデンサＣ_Ｓ２（２０～４００ｐＦ）は、測定値をより安定させるために望ましいものである。
オペレーションにおいて、マイクロコントローラ８０は、ロジック状態を変更するために、ＳＰ（送信Ｐｉｎ）端子へ参照信号、例えばブール信号を送る。
ＲＰ（受信Ｐｉｎ）端子は、センサーの静電容量値によって支配的に変わる受信ピンＰｉｎ ＲＰの時定数の関数である、時間遅れを持ったロジック状態の変更に応答する。

より詳細には、マイクロコントローラ８０は、ソフトウェアによってコントロールされ、送信Ｐｉｎ ＳＰを新しい状態へトグル式に切り替えて、次に、受信ピンＰｉｎ ＲＰが送信ピンＰｉｎ ＳＰと同じ状態へ変化するのを待つ。
受信ピンＰｉｎの状態の変更の時間を計測するために、ソフトウェア変数がループの内部でインクリメントされる。その後、ソフトウェアは、このインクリメントされた変数を報告する。それは任意の単位でもよい。

送信ピンＰｉｎ ＳＰが状態を変更する時、それは結局、受信ピンＰｉｎ ＲＰの状態の変更となる。送信ピンＰｉｎ ＳＰの状態の変化と、受信ピンＰｉｎ ＲＰの状態の変化との間の時間の遅延は、Ｒ×Ｃによって定義されるＲＣ時定数によって決定される。ここで、Ｒは、抵抗Ｒ_ＴＡＵの値が支配的であり、Ｃは、受信ピンＰｉｎ ＲＰで支配的な静電容量である。

もし、人の指４００（あるいは、提供された他の容量物体）がテキスタイルセンサーに接続された場合、人の指４００、あるいは他の容量物体の寄生容量Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ}が静電容量の値Ｃに追加されるので、受信ピンＰｉｎ ＲＰの静電容量の値Ｃは、センサーによって感知された新しいグローバルな値Ｃ’＝Ｃ＋Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ}に変化する。

この事実は、次々に、システムのＲＣ時定数がＲ×Ｃ’に変わり、従って送信ピンＰｉｎ ＳＰの状態が変わり、人の指４００あるいは他の容量物体の存在、すなわち、テキスタイルセンサーと人の指４００の相互作用に伴う受信ピンＰｉｎ ＲＰの状態の変化がセンサーによって測定される。

図１２は、本発明の一実施例に基づく、テキスタイルの一方向スワイプセンサー５００の回路構成を示している。
図１２のセンサー５００は、図１、図２を参照して説明したテキスタイル構造体１０のような、１つのテキスタイル構造体を含んでいる。このテキスタイル構造体は、外側が絶縁された導電性糸２２を有する糸の第１のセットと、非絶縁の導電性糸からなり電気的接地グリッドを形成する糸の第２のセットとを有している。

糸の第１のセットと第２のセットとは、単一のテキスタイル層を形成し、複数の絶縁糸と一緒に織り込まれている。
糸の第１のセットの外側が絶縁された導電性糸を有する糸２２は、Ｙ軸方向に配置され、以下の参照の便宜のために、符号２２ｘを付してある。
各糸２２ｘは、図１１を参照して述べた対応する入力ステージ７０に、各々接続されている。

各入力ステージ７０は、夫々の受信ピンＰｉｎ ｉ ＲＰ_ｉが順番に、マイクロコントローラ８０に接続される。ここで、ｉは、１からＮまでの範囲である。
従って、もし、人の指４００（あるいは、提供された他の容量物体）が、図１２の中のＸ方向に通過する場合、糸２２ｘの各受信ピンＰｉｎ ＲＰ_ｉは、人の指４００が相互作用して、糸２２ｘ及び夫々の入力ステージ７０を含む各システムのＲＣｉ時定数が変化することによって、異なる静電容量を感知する。
このようにして、Ｘ軸に沿った１方向のテキスタイルスワイプセンサーが提供される。

図１３は、本発明の他の実施例による、テキスタイル２方向スワイプセンサー６００の回路構成図である。
図１３のセンサー６００は、図３～図５に示したテキスタイル構造体１００、あるいは、図６～図８に示したテキスタイル構造体２００のような、１つのテキスタイル構造体を含んでいる。
例えば、テキスタイル構造体２００は、外側が絶縁された導電性糸２２を有する糸の第１のセット、及び電気的接地グリッドを形成する、非絶縁の導電性糸を有する糸の第２のセットを有している。
糸の第１、第２のセットは、単一のテキスタイル層を形成し、複数の絶縁糸と共に織り込まれている。

外側が絶縁された導電性糸を有する第１のセットの糸２２は、２つの相互に直角な方向に沿って、すわち、便宜上参照符号２２ｘを付したＹ軸と、以下の便宜上参照符号２２ｙを付したＸ軸に沿って配列されている。

図１１に関して記述したように、糸２２ｙの各々は対応する入力ステージ７０に接続される。糸２２ｙ用の入力ステージ７０の各々は、順番に、各受信ピンＰｉｎ ｉ ＲＰｉ でマイクロコントローラにそれぞれ接続されている。ここで、ｉは１からＭの範囲である。

更に、図１１に関して述べたように、糸２２ｘの各々は、対応する入力ステージ７０に接続されている。糸２２ｘ用の入力ステージ７０の各々は、順番に、各受信ピンＰｉｎ ｉ ＲＰＭ＋ｉ でマイクロコントローラにそれぞれ接続されている。ここで、ｉはＭ＋１からＮの範囲である。

オペレーションで、人の指４００（あるいは、提供された他の容量物体）が図１３の中のＸ方向に通過する場合、人の指４００が相互作用する糸２２ｘの各受信ピンＰｉｎｓ ＲＰｉは、糸２２ｘ及び夫々の入力ステージ７０を含む各システムの各々のＲＣｉ時定数の変化として測定される異なる静電容量を感知する。

もし、人の指４００（あるいは、提供された他の容量物体）が、図１３のＹ方向に通過する場合、人間の指４００が相互作用する糸２２ｙの受信ピンＲＰ_Ｍ＋ｉの各々は、糸２２ｙ及び夫々の入力ステージ７０を含む各システムの各々のＲＣ_Ｍ＋ｉ時定数の変化として測定される異なる静電容量を感知する。
このようにして、軸Ｘ及び軸Ｙに沿った２方向のテキスタイルスワイプセンサーが提供される。

もちろん、センサー６００のマイクロコントローラ８０は、軸Ｘ及び軸Ｙの両方からの情報を組み合わせて、これらの軸に対して傾斜した方向の動きを検知することもできる。

以上述べた本発明の様々な実施例は、織物としてのテキスタイル構造体に関するものである。
しかしながら、本発明の概念は、編物としてのテキスタイル又は不織布としてのテキスタイルにも適用できる。これらはいずれも、グランドシールドされた寄生容量に基づくタッチ・センサー構造を実装するのに適している。

例えば、本発明によるテキスタイル構造体は、接地層を実装するのに適した不織布としてのテキスタイル又は容量性グリッドタッチ・センサーを実装するのに適した織物としてのテキスタイル、あるいは編物としてのテキスタイルを含むことができる。

少なくとも１つの典型的な本発明の実施例は、先の概要及び詳細な記述で示されているが、複数のバリエーションが存在する。また、本発明の具体的な実施例は、単なる例であり、本発明の範囲、適用可能性あるいは構成を制限するものではない。

もっと正確に言えば、先の概要及び詳細な記述は少なくとも１つの典型的な実施例の実装のために当業者に便利なロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的同等物に記載された範囲から外れることなく、典型的な実施例に述べられた要素の機能及び配置を、様々に変更しても良いことは言うまでもない。

１０ テキスタイル構造体
１１ スワイプセンサーテキスタイル部
２０ 単一のテキスタイル層
２２ 外側が絶縁された導電性糸
２３ 非絶縁の導電性糸
２４ 絶縁されたテキスタイル糸
２５ 導電性のコア
２７ 絶縁外表面
３０ カットライン
３１ テキスタイル構造体の第１の領域
３２ テキスタイル構造体の第２の領域
５５ 構造的絶縁糸
６５ 構造的絶縁糸
７０ 入力ステージ
８０ マイクロコントローラ
１００ テキスタイル構造体
１２０ 第１のテキスタイル層
１３０ 第２のテキスタイル層
１４０ 中間のテキスタイル層
２００ テキスタイル構造体
３００ 人の肌
４００ 人の指
５００ スワイプ感応テキスタイル
６００ スワイプ感応テキスタイル
Ｃ_Ｓ２、Ｃ_Ｓ２ コンデンサ
Ｒ_ＴＡＵ、ＲＥ_ＳＤ 抵抗
ＳＰ、Ｐｉｎ ＳＰ 送信ピン
ＲＰ、Ｐｉｎ ＲＰ 受信ピン

Claims (19)

1. テキスタイル構造体であって、
   －絶縁テキスタイル糸（２４）により分離され、外側が絶縁された導電性糸（２２）を有する糸の第１のセットと、
   －非絶縁の導電性糸（２３）を有する糸の第２のセットと、
   －前記糸の第１、第２のセット（２２，２３）を織合わせる複数のテキスタイル糸とを含み、
   前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、非絶縁の導電性糸（２３）であり、前記糸の第２のセットの前記非絶縁の導電性糸（２３）と共に、１つの電気的接地グリッドを形成するものであり、
   前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、絶縁テキスタイル糸（２４）であることを特徴とするテキスタイル構造体。
2. 請求項１に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記外側が絶縁された導電性糸（２２）を有する前記糸の第１のセット、前記絶縁テキスタイル糸（２４）、及び前記非絶縁の導電性糸（２３）を有する前記糸の第２のセットは、単一のテキスタイル層（２０）を形成することを特徴とするテキスタイル構造体。
3. 請求項１に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記導電性糸（２２）を有する前記糸の第１のセットは、第１のテキスタイルの層（１２０）を形成し、
   前記導電性糸（２３）を有する前記糸の第２のセットは、前記第１テキスタイル層に重ね合わされた第２のテキスタイルの層（１３０）を形成し、
   前記第１及び第２のテキスタイル層（１２０，１３０）は、前記織合わせ用のテキスタイル糸で織合わされ、
   前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、前記第２のテキスタイル層（１３０）の前記糸の第２のセットの非絶縁の導電性糸（２３）と電気的接地グリッドを形成するための、非絶縁の導電性糸（２３）であり、
   前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は絶縁テキスタイル糸（２４）であることを特徴とするテキスタイル構造体。
4. 請求項３に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記織合わせ用のテキスタイル糸の一部は、前記第２のテキスタイルの層（１３０）の前記糸の第２のセットと織合わされて、容量性センサー層を形成する、外側が絶縁された導電性糸（２２）であることを特徴とするテキスタイル構造体。
5. 請求項４に記載のテキスタイル構造体であって、さらに、
   前記第１、第２のテキスタイル層（１２０，１３０）の間に配置された中間のテキスタイル層（１４０）を形成する、構造的絶縁糸（５５）の第３のセットと、
   前記第１、第２のテキスタイル層（１２０，１３０）と前記中間のテキスタイル層（１４０）とを織合わせる、複数の構造的絶縁糸（６５）とを含んでいることを特徴とするテキスタイル構造体。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記絶縁糸（２４，６５，５５）は、綿、ポリエステル、ナイロンあるいはそれらの機能的な誘導体から選ばれたテキスタイル材料で作られていることを特徴とするテキスタイル構造体。
7. 請求項１～５のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記糸の第１のセットの前記外側が絶縁された導電性糸（２２）は、導電性のコア（２５）と絶縁外表面（２７）とを有するコアスパンであることを特徴とするテキスタイル構造体。
8. 請求項７に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記糸の第１のセットの前記外側が絶縁された導電性糸（２２）の前記導電性のコア（２５）は、鋼、銅、銀あるいは導電性高分子から選ばれた材料で作られていることを特徴とするテキスタイル構造体。
9. 請求項７に記載のテキスタイル構造体であって、
   前記糸の第１のセットの前記外側が絶縁された導電性糸（２２）の前記絶縁外表面（２７）は、綿、ポリエステル、ポリウレタンあるいはプロピレンから選ばれた材料で作られていることを特徴とするテキスタイル構造体。
10. 請求項１～５のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体であって、
    前記非絶縁の導電性糸（２３）は、鋼、綿に巻き付けられた鋼、あるいは鋼と綿のブレンドで作られていることを特徴とするテキスタイル構造体。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体であって、
    前記テキスタイル構造体は、織物としてのテキスタイルであることを特徴とするテキスタイル構造体。
12. スワイプ感応テキスタイル（５００）であって、
    請求項１又は２に記載のテキスタイル構造体を備えており、
    前記糸の第１のセットの前記糸（２２）は、１つの方向（Ｙ）に沿って本質的に平行な形状に配列され、前記糸の第１のセットの前記糸（２２）の各々は入力ステージ（７０）に接続されており、
    前記入力ステージは、前記糸の第１のセットの前記各糸の静電容量に寄生的に結合する外部物体との相互作用に起因する、前記各糸（２２）の静電容量の変化を測定するように構成されていることを特徴とするスワイプ感応テキスタイル。
13. スワイプ感応テキスタイル（６００）であって、
    請求項４又は５に記載のテキスタイル構造体を備えており、
    前記糸の第１のセットの前記糸（２２）は、第１の方向（Ｙ）及び第２の方向（Ｘ）に沿って本質的に平行な形状に配列され、前記糸の第１のセットの前記糸（２２）の各々は入力ステージ（７０）に接続されており、
    前記入力ステージは、前記糸の第１のセットの外部物体との相互作用に起因する、前記各糸（２２）の静電容量の変化を測定するように構成されていることを特徴とするスワイプ感応テキスタイル。
14. 請求項１２又は１３に記載のスワイプ感応テキスタイル（５００，６００）を備えた容量性センサーであって、
    前記センサーは、前記糸の第１のセットの前記各糸（２２）に対する、マイクロコントローラ（８０）に接続された回路を備えており、
    前記回路は、前記マイクロコントローラ（８０）及びマイクロプロセッサーに接続された送信ピン（ＳＰ）及び受信ピン（ＲＰ）を含んでおり、
    前記マイクロプロセッサーは、前記送信ピン（ＳＰ）をトグル式に切り替えて、前記受信ピン（ＲＰ）が前記送信ピン（ＳＰ）と同じ状態になるまでの時間の遅延を演算するように構成されていることを特徴とするスワイプ感応テキスタイルを備えたセンサー。
15. 請求項１～１３のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体を含む物品。
16. 請求項１５に記載の物品は、衣服であることを特徴とする物品。
17. 請求項１～１１のいずれか１項に記載のテキスタイル構造体を製造する方法であって、
    ａ）織物としてのテキスタイル構造体を製造するステップと、
    ｂ）前記ステップａ）の前記テキスタイル構造体をカットするステップとを含み、
    前記テキスタイル構造体を製造するステップにおいて、
    前記テキスタイル構造体は、少なくとも前記テキスタイル構造体の第１の領域（３１）に沿って伸びる、導電性で外側が絶縁された糸（２２）のセットを含み、
    前記第１の領域は、第１の織り構造体を有しており、
    前記導電性で外側が絶縁された糸（２２）は、少なくとも第２の領域（３２）まで伸びており、
    前記第２の領域は、前記第１の織り構造体とは異なる第２の織り構造体を有しており、
    前記カットするステップにおいて、複数のスワイプセンサー部（１１）を得るために、前記テキスタイル構造体を、少なくとも前記第２の領域（３２）に伸びるカットライン（３０）に沿ってカットすることを特徴とするテキスタイル構造体を製造する方法。
18. 請求項１７に記載のテキスタイル構造体を製造する方法であって、
    さらに、
    ｃ）前記ステップｂ）で得られた、前記第２の領域（３２）に伸びる前記複数のスワイプセンサー部（１１）を、入力ステージ（７０）及び又はマイクロコントローラ（８０）に接続し、請求項１２～１３のいずれか１つに記載のスワイプ感応テキスタイル（５００，６００）とするステップを含むことを特徴とするテキスタイル構造体を製造する方法。
19. 請求項１７又は１８に記載のテキスタイル構造体を製造する方法であって、
    前記のスワイプセンサー部（１１）又は前記スワイプ感応テキスタイル（５００，６００）は、物品、好ましくは衣類に装着されていることを特徴とするテキスタイル構造体を製造する方法。

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