WO2018115726A1 - Vêtement instrumente comportant un textile tisse elastique, et des electrodes - Google Patents

Abstract

Vêtement instrumenté (1), réalisé en un textile tissé élastique, et comportant une électrode (2,3) présente sur la face du textile destiné à venir au contact de la peau de l'utilisateur, et un circuit de connexion (4–7) de ladite électrode (2, 3) à un dispositif électronique, caractérisée en ce que l'électrode est réalisée en fils conducteurs de l'électricité qui sont tissés dans le textile, tout ou partie desdits fils se prolongeant dans un ou plusieurs10 fourreaux (14–17) formés par un tissage sélectif des fils élastiques non conducteurs pour former de nappes textiles parallèles superposées et localement disjointes.

Description

VÊTEMENT INSTRUMENTE COMPORTANT UN TEXTILE TISSE ELASTIQUE, ET DES ELECTRODES

Domaine technique

L'invention se rattache au domaine de l'industrie textile, et plus précisément au secteur des vêtements instrumentés. Elle vise plus particulièrement les vêtements intégrant des électrodes permettant de surveiller le rythme cardiaque de son utilisateur. Elle vise plus spécifiquement une nouvelle structure de textile, qui permet une intégration avancée de ses électrodes, avec une amélioration de la résistance de la connexion des électrodes lors des phénomènes d'élongation observée pendant l'emploi du vêtement.

Arrière-plan de l'invention

Des vêtements instrumentés ont d'ores et déjà été décrit, en particulier dans le document WO 2015/101 759 du Demandeur. Ce document décrit des vêtements qui sont équipés de capteurs, et en particulier d'électrodes, rapportés sur une des faces du textile formant le vêtement. La connexion de ces capteurs aux différents dispositifs électroniques associés au capteur se fait par l'intermédiaire de fils conducteurs élastiques qui cheminent à l'intérieur du textile en étant protégés par des zones tissées de manière à former des fourreaux, tels que décrits dans le document WO 2016/166457 du Demandeur.

Ces vêtements présentent quelques inconvénients, notamment liés à l'emploi d'un fils conducteur élastique. En effet, ce type de fils n'est pas particulièrement courant, et d'autant plus lorsqu'il doit présenter des propriétés de résistance mécanique due aux sollicitations en extension de ce type de vêtements, et de résistance chimique lors des lavages du vêtement. Un autre inconvénient réside dans la difficulté qu'il y a à assurer la connectique entre les capteurs et ses fils d'alimentation. Le document US 2010/0317954 propose de connecter les électrodes en cousant un fil conducteur sur l'électrode. La qualité du contact électrique est très incertaine avec ce type de connexion. La connexion par ligature, telle qu'exposée dans le document EP 1506738 n'est pas non plus fiable, outre le fait qu'elle nécessite des opérations de confection très minutieuses. Une connectique par soudure n'est pas forcément appropriée à cause des échauffements qu'elle provoque à proximité du textile. Une connectique par colle conductrice peut également présenter des risques de déconnexion en cas de forte sollicitation mécanique. Quoi qu'il en soit, les solutions décrites dans ces documents présentent l'inconvénient de nécessiter des opérations manuelles d'assemblage, qui augmentent nettement le prix de revient du vêtement. Exposé de l'invention

Un objectif d'invention est donc d'obtenir un vêtement instrumenté qui présente des qualités accrues de résistance mécanique et chimique, en particulier lors des sollicitations en élongation. Un autre objectif de l'invention et de permettre la fabrication d'un tel vêtement avec un temps de réalisation réduit, et un nombre d'opérations limitées.

Pour ce faire, le Demandeur a conçu un vêtement instrumenté, réalisé en un textile tissé élastique, qui comporte une électrode présente sur la face du textile destiné à venir au contact de la peau de l'utilisateur. Ce vêtement comporte également un circuit de connexion de cette électrode à un dispositif électronique, qui peut assurer différentes fonctions telles que la mise en forme du signal obtenu, l'alimentation électrique de cette électrode ainsi que la transmission des informations un dispositif central de traitement.

Conformément à l'invention, ce vêtement se caractérise en ce que l'électrode est réalisée en fils conducteurs de l'électricité qui sont tissés dans le textile, tout ou partie de ces fils se prolongeant dans un ou plusieurs fourreaux formés par un tissage sélectif des fils élastiques non conducteurs du textile, formant de nappes textiles parallèles superposées et localement disjointes. En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser l'électrode par tissage, et à constituer par la même occasion le circuit de connexion de l'électrode à ses organes de contrôle. La continuité et la connexion entre l'électrode et son circuit d'alimentation se fait par la continuité des fils conducteurs qui dans une première section font partie de l'électrode, et forme dans une autre section le circuit d'alimentation. La réalisation simultanée de l'électrode et du circuit d'alimentation élimine ainsi les problématiques de connectique de pièces rapportées, raccourcit le temps de fabrication, et augmente très nettement la fiabilité de l'ensemble. Autrement dit, les fils constituant la partie conductrice de l'électrode présentent une longueur telle qu'ils s'étendent au-delà de l'électrode et se continuent pour former le circuit de connexion de l'électrode accessible depuis une zone du vêtement éloignée de l'électrode, sans aucun raccord électrique qui serait source de risque de perte de continuité électrique.

Avantageusement pratique, les fils conducteurs qui sont présents dans les fourreaux sont ondulés à l'intérieur de ces fourreaux, de manière à permettre l'emploi de fil conducteur faiblement voire non élastique, à l'intérieur d'un textile qui est essentiellement élastique. En d'autres termes, le fils conducteur servant à la fabrication de l'électrode présente peu ou pas d'élasticité, et il est maintenu dans une configuration donnée dans la zone de formation de l'électrode. A l'inverse, dans la zone où il parcourt les fourreaux de guidage, ce fils conducteur forme des méandres lui permettant de s'allonger à l'intérieur du fourreau lorsque le textile subit une élongation dans une direction parallèle aux fourreaux. Avantageusement en pratique, les fils qui composent l'électrode sont tissés en formant des flottés, de manière à présenter une surface accrue en direction de la peau de l'utilisateur. Cette surface est encore augmentée lorsque le textile, qui est tissé avec une tension transversale et relâché après tissage, les flottés formant ainsi des boucles un peu plus proéminentes.

Dans une forme particulière de réalisation, l'électrode peut présenter des fils qui se prolongent à partir de deux côtés opposés, de manière à former de circuit d'alimentation en redondance. Avantageusement pratique, les fils conducteurs présents dans les fourreaux travaillent avec les fils de fond du textile à proximité des extrémités du fourreau. De cette manière, ces fils conducteurs sont en quelque sorte bloqués, de manière à ce que demeure à l'intérieur du fourreau une quantité suffisante de fil conducteur, formant des ondulations, et ainsi apte à encaisser une élongation du tissu.

Dans une forme particulière, le vêtement peut comporter des zones dans lesquelles les fils conducteurs issus de l'électrode travaillent en formant des flottés en extrémité des fourreaux, de manière à générer des zones de connexion à tout type de dispositif extérieur.

Dans une forme particulière de réalisation, le vêtement peut comporter une zone de confection formée par le recouvrement des deux lisières du textile, ce recouvrement définissant un fourreau à l'intérieur duquel se prolongent les fils conducteurs issus de l'électrode, pour déboucher sur un bord du vêtement, ou plus généralement dans une zone où sera implanté un dispositif électronique ainsi électriquement relié à l'électrode.

Description sommaire des figures

La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, sortiront bien de la description des modes de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue de face d'un vêtement conforme invention ;

- la figure 2 est une vue de dos du vêtement de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en coupe transversale selon le plan ΙΙΙ-ΙΙΓ de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de dessus d'une variante de réalisation d'un textile permettant de fabriquer un vêtement conforme à l'invention ;

- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, dans laquelle une partie a été rabattue ;

- la figure 6 est une vue en coupe dans le sens trame du textile formant le vêtement de la figure 1, montré au niveau d'une électrode et d'un fourreau caractéristiques ;

la figure 7 est une vue de dessus du textile dans la même zone que celle de la figure 6.

Bien entendu, ces figures ne sont données qu'à titre explicatif, et les dimensions et les proportions ont été exagérées et peuvent différer de la réalité, uniquement dans un but de permettre la compréhension de l'invention. Description détaillée

Comme illustré la figure 1, l'invention concerne un vêtement 1, qui est illustré sous forme d'un maillot ou T-shirt, et donc qui est équipé à proximité de la zone cardiaque de deux électrodes 2,3 qui se prolongent latéralement par des circuits conducteurs 4,5,6,7 permettant leur connexion avec un dispositif de contrôle/commande non représentée. Ces circuits 4-7 sont insérés dans des fourreaux protecteurs 14-17 à l'intérieur desquels ils cheminent en étant protégés.

Dans la forme illustrée à la figure 2, les circuits 4-7 se prolongent latéralement en faisant le tour du torse, pour se retrouver sur la face arrière du vêtement. Dans cette forme de réalisation, les quatre circuits 4-7 se prolongent jusqu'aux lisières du textile à proximité desquels les fourreaux 14-17 sont interrompus et permettent ainsi la sortie des circuits 4,7. Ces lisières 11,12 sont assemblées par confection, avec une zone de recouvrement, qui permet de définir un fourreau ou canal 13 permettant de prolonger les circuits électriques 4-7 jusqu'à la partie haute du vêtement, au niveau duquel peut-être monté le dispositif électronique de contrôle/commande, comme illustré schématiquement à la figure 3.

Une variante de réalisation est illustrée aux figures 4 et 5. Dans cette variante, les électrodes 52-55 se prolongent par les circuits électriques 72-75, qui sont protégés par des fourreaux 62-65 similaires à ceux des exemples précédents. Ces fourreaux se prolongent au-delà de la zone 80 représentée par la ligne en traits interrompus, figurant la bordure de la zone de confection du canal vertical 13 tel qu'illustré la figure 2, par lequel les circuits électriques sont acheminés jusqu'en partie haute du vêtement. Ainsi, le tissu initial de la figure 4 est découpé selon les traits interrompus pour former une patte 81, qui s'étend sur une longueur correspondant sensiblement à celle du canal vertical 13.

Cette patte 81 est destinée à être rabattue à 90° comme illustré à la figure 5, de telle sorte que les parties extrêmales 162-165 des fourreaux reliés aux électrodes 52 55 cheminent verticalement en direction du haut du vêtement.

On observe à la figure 4, que des plots 90 sont disposés sur les fourreaux 62-75, dans la zone 84 destinée à devenir le canal vertical 13. Ces plots sont disposés de telle sorte qu'après repliement de la patte 81, ils s'interposent entre les fourreaux 62-65 et les prolongations 162-165 de ces mêmes fourreaux. De la sorte, on assure une isolation électrique accrue entre les conducteurs présents à l'intérieur de ces fourreaux, qui sont reliés à des électrodes distinctes. Selon une caractéristique de l'invention, les électrodes 2, 3 sont réalisées avec des fils conducteurs, avantageusement métalliques, qui forment également les circuits électriques 4 de connexion. Plus précisément, et comme illustré à la figure 6, dans la zone de l'électrode 2, le fil 20 est tissé avec les fils de fond 21 réalisés en un matériau élastique. Ce fil 20 est tissé de telle sorte à former des flottés 22 qui créent une surface de contact élevée destiné à recevoir le contact de la peau de l'utilisateur. On notera que lors du tissage du tissu, les fils de fond élastiques 21 sont tendus, et lorsque cette tension est relâchée, les flottés 22 du fil conducteur 20 sont rassemblés pour former des boucles qui augmentent encore la surface de contact par unité de surface de l'électrode. Bien entendu, l'armure de tissage des fils conducteurs 20 avec la face de fond au niveau de l'électrode peut être adaptée notamment en fonction des propriétés élastiques du fils de fond, et de la résistivité recherchée pour l'électrode.

Conformément à l'invention, une partie des fils 20 de l'électrode se prolonge pour former le circuit de connexion de l'électrode, qui chemine dans le fourreau 14 formé entre le tissage en double étoffe 18,19 illustré à la figure 76. À l'intérieur de ce fourreau 14, le fil conducteur se prolonge en assurant ainsi une continuité parfaite avec l'électrode, puisqu'il s'agit du même fil.

Il est à noter que lorsque le textile est en cours de tissage, les fils de fond élastiques sont tendus, et reçoivent l'insertion en trame des fils conducteurs qui sont quasiment inextensibles. Ainsi, lorsque cette tension est relâchée, on aboutit à la configuration de la figure 7, dans lequel le fil 20 forme des méandres à l'intérieur du fourreau 14. La largeur du fourreau 14 est déterminée pour accueillir la quantité de fil conducteur suffisante de manière à ce que le textile puisse conserver une capacité d'allongement satisfaisante, sans modification de la résistance du circuit de connexion, ni dégradation de ce dernier.

Dans la forme illustrée de la figure 6, le fil 20 présent en extrémité de fourreau une zone 30 dans laquelle il travaille plus intimement avec la face de fond, de préférence en formant des flottés 25, de manière à rendre apparent le fil conducteur et autoriser ainsi sa connexion avec d'autres dispositifs électroniques rapportés directement soit sur le textile.

Bien entendu, ces zones de blocage du fil conducteur par rapport textile peuvent être multipliées en fonction des besoins. Il est également possible de créer ces zones de blocage 30 pour former des points fixes du fil conducteur par rapport au textile, et limitée les longueurs de fourreau pour prévenir que le fil conducteur ne s'emmêle à l'intérieur du fourreau. A titre d'exemple, on obtenu de bons résultats en réalisant un textile bi-élastique conforme à l'invention, qui utilise comme fils de fond, en chaîne et en trame, des fils à base den 80% de polyamide, et de 20% d'élasthanne, et en tant que fils conducteurs, un fil de cuivre monotoron, revêtu d'un vernis isolant. II ressort de ce qui précède que le vêtement conforme invention présente l'avantage d'être équipé d'électrodes permettant par exemple de réaliser une surveillance du rythme cardiaque de son utilisateur, avec une très grande fiabilité concernant la connexion de l'électrode à son circuit d'alimentation, puisque le même fil continu sert pour former une partie de l'électrode et le circuit d'alimentation en question. Cette fiabilité s'entend notamment vis-à-vis des sollicitations mécaniques et chimiques observées lors de l'utilisation du vêtement, en particulier pour la pratique sportive, ainsi que pour les opérations de de lavage du vêtement en machine.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Vêtement instrumenté (1), réalisé en un textile tissé élastique, et comportant une électrode (2,3) présente sur la face du textile destiné à venir au contact de la peau de l'utilisateur, et un circuit de connexion (4-7) de ladite électrode (2, 3) à un dispositif électronique, caractérisée en ce que l'électrode est réalisée en fils conducteurs de l'électricité (20) qui sont tissés dans le textile, tout ou partie desdits fils (20) se prolongeant dans un ou plusieurs fourreaux (14-17) formés par un tissage sélectif des fils élastiques non conducteurs (18,19) pour former de nappes textiles parallèles superposées et localement disjointes.

21 Vêtement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'électrode (2, 3) présente des fils se prolongeant à partir de deux côtés opposés. 3/ Vêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fils composant l'électrode sont tissés en formant des flottés.

4/ Vêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fils conducteurs présents dans les fourreaux travaillent avec les fils de fond à proximité des extrémités des fourreaux.

5/ Vêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fils conducteurs présents dans les fourreaux sont ondulés à l'intérieur desdits fourreaux. 6/ Vêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une zone de confection formée par le recouvrement de deux lisières (1 1 , 12), ledit recouvrement définissant un fourreau (13) à l'intérieur duquel se prolongent les fils conducteurs (4-7) issus de l'électrode, pour déboucher sur un bord du vêtement. 7/ Vêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des zones dans lesquelles les fils conducteurs (4-7) issus de l'électrode (2,3) travaillent en flotté en extrémité des fourreaux (14-17).