ES2914248T3 - Sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir - Google Patents
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Abstract
Un sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir que comprende una prenda (10) de vestir para las piernas de un usuario, un electrodo capacitivo (3) y un microcontrolador (1), siendo dicha prenda (10) de vestir una prenda de vestir de dos perneras que comprende una primera pernera (11a) y una segunda pernera (11b), comprendiendo además dicha prenda (10) de vestir una porción (12) de género textil dispuesta en dicha primera pernera (11a) de la prenda de vestir, estando dispuesta dicha porción (12) de género textil en o sobre o formado parte de dicha prenda (10) de vestir para proporcionar un acoplamiento capacitivo parásito entre dicho electrodo capacitivo (3) y dicha segunda pernera (11b) de dicha prenda (10) de vestir, estando conectado eléctricamente dicho microcontrolador (1) a dicho electrodo capacitivo (3) para evaluar dicho acoplamiento capacitivo parásito para que el movimiento relativo entre las piernas del usuario sea detectado por el microcontrolador (1), caracterizado porque dicho electrodo capacitivo (3) comprende un hilo eléctricamente conductor (22) tejido en dicha porción (12) de género textil.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de los dispositivos medidores de la actividad física de un usuario. Más en particular, la presente invención versa sobre un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir, sobre un procedimiento para detectar el número de pasos que da un usuario y sobre un procedimiento para producir un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir.
Antecedentes de la invención
Los contadores de paso suelen usarse para contar los pasos que da un usuario, por ejemplo, para determinar la distancia recorrida por el usuario durante una actividad física. Normalmente, los contadores de pasos detectan los movimientos del usuario por medio de acelerómetros voluminosos situados preferiblemente en un cinturón, en el brazo o en la muñeca del usuario. En consecuencia, el movimiento de estas partes del cuerpo puede ser interpretado como una actividad de deambulación o carrera. Los contadores tradicionales de pasos tienen el problema de indicar un falso recuento de pasos en algunas circunstancias; por ejemplo, cuando un usuario conduce un coche o, en general, cuando el usuario es sometido a aceleración sin realizar ninguna actividad física.
Para resolver este problema, algunos sistemas contadores de pasos comprenden sensores de electromiografía (EMG) dispuestos en las piernas del usuario para detectar la actividad de los músculos de las piernas. De este modo, los pasos del usuario pueden ser detectados con independencia de la aceleración del usuario. Otra solución proporciona el uso de galgas extensométricas situadas en la suela de los zapatos bajo los pies del usuario para detectar el peso del usuario.
Sin embargo, estas soluciones tienen algunos inconvenientes. Los sensores de EMG requieren al menos tres electrodos para cada pierna, y son incómodos de llevar para el usuario, porque los electrodos deben estar en contacto con la piel del usuario. Las galgas extensométricas requieren materiales complejos para funcionar debidamente. Además, la ubicación bajo los pies del usuario hace muy difícil la adquisición de las señales. En ambos casos, los anteriores planteamientos pueden ser costosos e incómodos para ser usados por un usuario de manera cotidiana.
El documento EP 2591 717 divulga un sistema de sensores biométricos integrado en un calcetín con la capacidad de procesar y almacenar los datos biométricos recogidos para proporcionar información útil al usuario, relacionando los datos biométricos del usuario con parámetros de rendimiento del esfuerzo físico. Los sensores integrados en un soporte adecuado en la estructura textil del calcetín, incluyendo de temperatura, de latidos cardiacos y de la presión arterial ejercida por el pie de su usuario, envían información a un procesador, medios de señalización e interacción para ser interpretada y enviada a un dispositivo móvil que almacena datos y permite la visualización de los datos. La invención incluye integración textil de dispositivos biométricos de monitorización a través de hilos conductores tejidos con el propio calcetín y sus conexiones a sensores, terminales y encapsulaciones. El documento CHENG JINGYUAN Y OTROS: “Designing Sensitive Wearable Capacitive Sensors for Activity Recognition”, IEEE SENSORS JOURNAL, IEEE SERVICE CENTER, NUEVA YORK, NY, EE. UU., vol. 13, n° 10, 1 de octubre de 2013 (2013-10-01), páginas 3935-3947, XP011525582, ISSN: 1530-437X, DOI: 10.1109/JSEN.2013.2259693, da a conocer el espacio de diseño de sensores capacitivos textiles flexibles para aplicaciones en el reconocimiento de la actividad humana. Se muestra que diferentes parámetros de diseño, tales como el tamaño de los electrodos, la frecuencia del campo eléctrico y el diseño concreto de los circuitos analógicos influyen en el rendimiento de los sensores. Se consideraron los resultados de cuatro escenarios de reconocimiento de actividades típicas, incluyendo la monitorización de la frecuencia cardiaca y de la frecuencia respiratoria, el reconocimiento de gestos de las manos, la monitorización de la deglución y el análisis del modo de andar.
El documento MARIAN HAESCHER Y OTROS “CapWalk”, - Pervasive technologies related to assistive environments, ACM, 2 PENN PLAZA, SUITE 701, NUEVA YORK, NY 10121-0701 EE. UU., 1 de julio de 2015 (2015-07-01), páginas 1-8, XP058076225, DOI: 10.1145/2769493.2769500 da a conocer un planteamiento para reconocer diversas actividades relacionadas con la deambulación basado en la tecnología de la detección capacitiva. En una solución descrita, hay montada en una banda para la pierna una gran placa de cobre orientada hacia el interior de la pierna opuesta. La parte posterior de la placa de cobre tiene que estar aislada, lo que se logra con un electrodo blindado o con capas gruesas de plástico.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es superar los inconvenientes de los planteamientos de la técnica anterior citados anteriormente y proporcionar un sistema contador de pasos y un procedimiento para detectar el número de pasos que da un usuario capaces de detectar con precisión los pasos que da el usuario, es decir, los pasos que da un usuario, de manera fiable sin perder la comodidad física y el aspecto elegante.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un procedimiento para producir un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir que permite ensamblar fácilmente un contador de pasos en una prenda de vestir sin perder la comodidad física y el aspecto elegante.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir capaz de detectar diferentes tipos de deambulación. En diversas realizaciones, el contador de pasos integrado en una prenda de vestir forma una porción del género de la prenda de vestir; por ejemplo, se teje un hilo eléctricamente conductor en una porción de género textil y forma parte de la prenda de vestir.
La presente invención alcanza estos y otros objetos por medio de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1, un procedimiento para detectar el número de pasos que da un usuario según la reivindicación 12, y un procedimiento para producir un contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 16. En las reivindicaciones dependientes se enumeran aspectos preferidos de la invención.
Según la presente invención, el sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir comprende una prenda de vestir para las piernas de un usuario, un electrodo capacitivo y un microcontrolador.
La expresión “prenda de vestir para las piernas de un usuario” está pensada para indicar una prenda de vestir prevista para cubrir al menos parcialmente ambas piernas de un usuario, tal como pantalones, pantalones cortos de deporte, calcetines, leotardos, calentadores de piernas y similares.
La prenda de vestir comprende una porción de género textil, comprendiendo el electrodo capacitivo un hilo eléctricamente conductor tejido en la porción de género textil. La porción de género textil está dispuesta en la prenda de vestir para proporcionar un acoplamiento capacitivo parásito entre el electrodo capacitivo y la pierna de un usuario. El microcontrolador está eléctricamente conectado al electrodo capacitivo para evaluar el acoplamiento capacitivo parásito para que el movimiento relativo entre las piernas del usuario sea detectado por el microcontrolador.
La expresión “acoplamiento capacitivo parásito” está pensada para indicar el acoplamiento capacitivo entre el electrodo capacitivo y la capacitancia parásita de la pierna del usuario. En general, cuando un objeto capaz de proporcionar capacitancia parásita (por ejemplo, la pierna de un usuario) se aproxima al electrodo capacitivo del sistema contador de pasos según la presente invención, se produce un aumento de la capacitancia en el electrodo capacitivo. Este hecho es debido al acoplamiento capacitivo entre el electrodo capacitivo y la capacitancia parásita del objeto que se aproxima al electrodo capacitivo. En otras palabras, el electrodo capacitivo del sistema según la presente invención funciona como una especie de sensor capacitivo para detectar la proximidad de la pierna de un usuario con respecto a la otra.
Como resultado de las realizaciones de la presente invención, el sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir puede integrarse en una prenda de vestir de manera simple sin perder la comodidad física y el aspecto elegante. Además, el sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir de la invención puede producirse de forma económica con todos los tipos de prendas de vestir para las piernas de un usuario.
Según un aspecto de la presente invención, el microcontrolador está configurado para evaluar el acoplamiento capacitivo parásito detectando un valor de capacitancia del electrodo capacitivo.
Preferiblemente, dicho microcontrolador está configurado para evaluar la distancia y/o el solapamiento en sección transversal entre las piernas del usuario en función del acoplamiento capacitivo parásito.
Según este aspecto, la distancia entre las piernas del usuario puede ser detectada con independencia de la aceleración a la que esté sometido el usuario (por ejemplo, cuando el usuario está conduciendo un coche o, en general, cuando el usuario no realiza una actividad física).
Según un aspecto adicional de la presente invención, el microcontrolador está configurado para evaluar el valor de capacitancia del electrodo capacitivo en función del tiempo. De esta manera, el sistema contador de pasos es capaz de detectar con precisión de manera fiable los pasos que da el usuario.
Según un aspecto particular de la presente invención, el electrodo capacitivo está dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la prenda de vestir.
Este aspecto permite la detección con precisión y fiabilidad de diferentes tipos de deambulación, pero, en otras realizaciones, el electrodo capacitivo está dispuesto a lo largo únicamente de una porción de la prenda de vestir.
Según otro aspecto de la presente invención, el hilo eléctricamente conductor comprende un alma eléctricamente conductora y una superficie externa eléctricamente aislante.
Preferiblemente, el alma conductora está fabricada de un material escogido entre acero, cobre, plata y un polímero conductor.
Preferiblemente, la superficie externa eléctricamente aislante está fabricada de un material escogido entre algodón, poliéster, poliuretano y polipropileno.
Ventajosamente, la porción de género textil comprende un conjunto —es decir, un grupo— de hilos conductores no aislados que se entrelazan con el hilo eléctricamente conductor, estando dispuesto el conjunto de hilos conductores no aislados para proporcionar una rejilla de puesta a tierra eléctrica, estando dispuesta la rejilla de puesta a tierra eléctrica para tocar la piel del usuario.
Preferiblemente, los hilos conductores no aislados están fabricados de acero o de acero trenzado en torno a algodón o de una mezcla de acero y algodón.
Según diversas realizaciones de la presente invención, la prenda de vestir es una prenda de vestir de dos perneras que comprende una primera pernera de la prenda de vestir y una segunda pernera de la prenda de vestir, estando dispuesta la porción de género textil en la primera pernera de la prenda de vestir. Preferiblemente, la porción de género textil comprende una primera porción de género textil dispuesta en la primera pernera de la prenda de vestir y una segunda porción de género textil dispuesta en la segunda pernera de la prenda de vestir. El sistema contador de pasos comprende electrodos capacitivos primero y segundo, estando tejido el hilo eléctricamente conductor del primer electrodo capacitivo en dicha primera porción de género textil, estando tejido el hilo eléctricamente conductor del segundo electrodo capacitivo en la segunda porción de género textil.
Como resultado de este aspecto, mejora la sensibilidad del acoplamiento capacitivo parásito, por ejemplo, al sumar los valores de capacitancia detectados por el primer electrodo capacitivo con los valores de capacitancia detectados por el segundo electrodo capacitivo.
Según un aspecto adicional de la presente invención, el sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir comprende un electrodo homólogo dispuesto en la segunda pernera de la prenda de vestir, comprendiendo el electrodo homólogo un hilo eléctricamente conductor conectado a tierra. Como resultado de este aspecto, los valores de capacitancia del electrodo capacitivo pueden ser detectados con respecto a tierra con precisión y fiabilidad.
Ventajosamente, el electrodo homólogo está dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de dicha prenda de vestir.
Según un aspecto adicional de la presente invención, el sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir comprende el hilo eléctricamente conductor tejido en la prenda de vestir junto con un revestimiento que sirve como sensor capacitivo. El revestimiento puede ser una matriz (co)polimérica flexible con impurezas conductoras dispersas formada usando diversos materiales diferentes.
En algunas realizaciones ventajosas, la prenda de vestir es un par de pantalones. El contador de pasos integrado en una prenda de vestir puede ser usado no solo para monitorizar una actividad física del usuario, sino, en general, para monitorizar el estado general de salud del usuario. Por ejemplo, el contador de pasos integrado en una prenda de vestir puede ser usado para monitorizar el nivel de estrés, o la posición de las piernas de un usuario durante una actividad laboral sedentaria, etc.
La presente invención versa, además, sobre un procedimiento para detectar el número de pasos que da un usuario según la reivindicación independiente 12.
En algunas realizaciones, dicha etapa b) proporciona medios de detección de dicha capacitancia parásita en múltiples ubicaciones a lo largo de dicha segunda pernera.
En algunas realizaciones, el procedimiento comprende, además, una etapa c) de conversión de dicha capacitancia parásita en una distancia entre dicho electrodo capacitivo en dicha primera pernera, y la pierna de dicho usuario dispuesta en dicha segunda pernera de dicha prenda de vestir.
En algunas realizaciones, dicha etapa b) se lleva a cabo al menos periódicamente a lo largo de un periodo de tiempo y, además, comprende una etapa d) de cálculo del número de pasos que da el usuario en función de dicha detección al menos periódicamente a lo largo de un periodo de tiempo.
La presente invención versa, además, sobre un procedimiento para producir un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación independiente 16.
Breve descripción de los dibujos
Se expondrán con mayor detalle aspectos y ventajas adicionales de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, presentados a título de ejemplo no limitante, en los que:
- la Figura 1 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización de la presente invención;
- la Figura 2A es un gráfico de tiempos de los valores capacitivos de un electrodo capacitivo detectados por un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización de la presente invención;
- la Figura 2B es un espectro de frecuencia de los valores capacitivos de un electrodo capacitivo detectados por un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización de la presente invención;
- la Figura 2C muestra esquemáticamente una vista lateral en perspectiva de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización de la presente invención;
- la Figura 3 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización adicional de la presente invención;
- la Figura 4 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de una porción de género textil de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización de la presente invención;
- la Figura 5 muestra esquemáticamente una vista desde arriba de la porción de género textil mostrada en la Figura 4;
- la Figura 6 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de una porción de género textil de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización adicional de la presente invención;
- la Figura 7 muestra esquemáticamente una vista desde abajo de la porción 12 de género textil de la Figura 6;
- la Figura 8 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de una porción de género textil de un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización adicional de la presente invención;
- las Figuras 9, 10 y 11 muestran realizaciones adicionales del sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la presente invención.
Descripción detallada
La Figura 1 muestra un sistema 100 contador de pasos integrado en una prenda de vestir según una realización particular de la presente invención. El sistema 100 contador de pasos comprende una prenda 10 de vestir para las piernas de un usuario, un electrodo capacitivo 3 y un microcontrolador 1.
La prenda 10 de vestir mostrada en la Figura 1 es una prenda de vestir de dos perneras, preferiblemente un par de pantalones, que comprende una primera pernera 11a de la prenda de vestir y una segunda pernera 11b de la prenda de vestir. El electrodo capacitivo 3 comprende un hilo eléctricamente conductor 22 tejido en una porción 12 de género textil de la prenda 10 de vestir. La prenda 10 de vestir comprende una porción 12 de género textil que está dispuesta en la primera pernera 11a de la prenda de vestir. En general, la porción 12 de género textil forma parte de la prenda 10 de vestir para proporcionar un acoplamiento capacitivo parásito entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna de un usuario.
En otras palabras, la porción 12 de género textil de la prenda 10 de vestir, en la que está tejido el hilo eléctricamente conductor 22 del electrodo capacitivo 3, está configurada para cubrir al menos parcialmente la pierna de un usuario. Por tanto, la porción 12 de género textil está dispuesta en la prenda 10 de vestir, en una posición tal que el electrodo capacitivo 3 esté orientado hacia la otra pierna del usuario. En la realización mostrada en la Figura 1, el electrodo capacitivo 3 está dispuesto en una zona de la prenda 10 de vestir entre las piernas del usuario; es decir, una zona configurada para estar situada entre las piernas del usuario cuando el usuario lleva puesta la prenda 10 de vestir. Preferiblemente, la porción 12 de género textil está dispuesta en la prenda 10 de vestir en una zona configurada para ser colocada en la cara interna del muslo del usuario, pero la porción 12 de género textil que contiene el hilo eléctricamente conductor 22 puede estar dispuesta en diversas ubicaciones distintas en diversas realizaciones diferentes.
El microcontrolador 1 está eléctricamente conectado al electrodo capacitivo 3 (por ejemplo, por medio de un cable 2 de conexión mostrado en línea discontinua) para evaluar el acoplamiento capacitivo parásito entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir; es decir, la pierna del usuario opuesta a la pierna cubierta al menos parcialmente por la porción 12 de género textil sobre la cual está tejido el hilo eléctricamente conductor 22. El cable 2 de conexión se extiende ventajosamente a lo largo de una costura en la prenda 10 de vestir en diversas realizaciones. En algunas realizaciones, ventajosamente, el cable 2 de conexión conecta eléctricamente el microcontrolador 1 a la porción 12 de género del electrodo capacitivo 3.
De esta manera, cuando el usuario está caminando, el electrodo capacitivo 3 sigue a una pierna del usuario y se mueve con respecto a la otra pierna. Este movimiento influye en el acoplamiento capacitivo parásito entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir. Por tanto, al detectar el acoplamiento capacitivo parásito, el microcontrolador 1 puede detectar el movimiento entre las piernas del usuario. En particular, el acoplamiento capacitivo parásito puede ser evaluado detectando un valor de capacitancia C del electrodo capacitivo 3.
De hecho, cuando la pierna del usuario (o, en general, cualquier otro objeto dotado de capacitancia) se mueve hacia el electrodo capacitivo 3, cambia el valor C de la capacitancia debido a que la capacitancia parásita de la pierna del usuario Cpierna se añade al valor C, lo que lleva al nuevo valor de la capacitancia global detectado por el microcontrolador 1. El valor de capacitancia C aumenta con la distancia decreciente y con el mayor solapamiento en sección transversal entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir. Preferiblemente, el microcontrolador 1 puede estar alojado en un botón electrónico que esté eléctricamente conectado al electrodo capacitivo 3 por un circuito de etapa de entrada (no mostrado) descrito en la Solicitud de Patente Europea n° 15179147.2, a nombre del mismo solicitante y que tiene el título siguiente: “Electronic button for smart garments” (véanse, en particular, las líneas 5-20 de la página 15). Más preferiblemente, el microcontrolador 1 puede detectar el valor de capacitancia C del electrodo capacitivo 3 midiendo un retardo temporal debido a un cambio del tiempo de carga/descarga del electrodo capacitivo 3 debido, a su vez, a un cambio del valor de capacitancia C del electrodo capacitivo 3.
El microcontrolador 1 está configurado ventajosamente para evaluar el valor de capacitancia C del electrodo capacitivo 3 en función del tiempo, adquiriéndose más preferiblemente los valores de capacitancia C detectados en forma de una señal muestreada C(t) a lo largo del tiempo, como se muestra en la Figura 2A. En particular, el valor de capacitancia C proporciona valores que aumentan con la distancia decreciente entre las piernas del usuario y que aumentan con el solapamiento creciente en sección transversal entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir.
Como se muestra en la Figura 2C, la cantidad de solapamiento O en sección transversal entre el electrodo capacitivo 3 y la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir depende de la posición de la pierna del usuario dentro de la primera pernera 11a de la prenda de vestir y, por tanto, del electrodo capacitivo 3, con respecto a la pierna del usuario dentro de la segunda pernera 11b de la prenda de vestir.
En la Figura 2A los valores de capacitancia C proporcionan dos picos 5a, 5b que representan un paso dado por el usuario. Las piernas del usuario están indicadas en la Figura 2a simbólicamente por dos segmentos 7a, 7b (el electrodo capacitivo 3 está dispuesto simbólicamente sobre la pierna representada por el segmento 7a). En otras palabras, el intervalo temporal entre los dos picos 5a, 5b es indicativo del tiempo durante el cual el usuario da un paso. De esta manera, el microcontrolador 1 detecta y cuenta los pasos que da el usuario durante una actividad física. Además, el microcontrolador 1 está configurado para evaluar la distancia D entre las piernas del usuario en función del acoplamiento capacitivo parásito. Por ejemplo, la distancia D puede ser definida por el ángulo formado entre las piernas del usuario, o por la distancia media entre un punto predeterminado en la pierna del usuario en el que está situado el electrodo capacitivo 3, y la otra pierna. Por ejemplo, la distancia D puede calcularse multiplicando la inversa del valor de capacitancia C con un coeficiente de conversión K (D=K*1/C), en donde K es un coeficiente deducido experimentalmente de pruebas anteriores. Preferiblemente, la distancia entre las piernas del usuario es evaluada a partir del valor de capacitancia C proporcionado en el valle 6 entre los dos picos 5a, 5b. De esta manera, la distancia D es indicativa de la distancia recorrida por el usuario al dar el paso (es decir, durante el intervalo de tiempo entre los dos picos 5a, 5b). En otras realizaciones, pueden usarse otros procedimientos para determinar la distancia D.
La Figura 2B muestra el espectro frecuencial C(f) de la señal muestreada C(t) mostrada en la Figura 2A. En particular, una realización preferida del sistema contador de pasos según la invención permite que el microcontrolador sea configurado para evaluar la transformada de Fourier de la señal de capacitancia detectada C(t) en el dominio temporal para diferenciar distintos estilos de deambulación. Por ejemplo, el microcontrolador puede calcular la transformada de Fourier usando un algoritmo de transformada rápida de Fourier (FFT, por sus siglas en inglés). A continuación, el espectro frecuencial calculado C(f) se compara con múltiples espectros frecuenciales almacenados en una memoria asociada con múltiples estilos de deambulación deducidos experimentalmente de pruebas anteriores. Con base en esta comparación, el microcontrolador 1 detecta el estilo de deambulación del usuario. Más preferiblemente, el coeficiente de conversión K se elige entre múltiples valores. Para cada estilo de deambulación almacenado, se asocia un valor de coeficiente de conversión para que pueda determinarse con gran precisión la distancia recorrida por el usuario.
La Figura 3 muestra una realización de la presente invención en la que el electrodo capacitivo 3 está dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la prenda 10 de vestir.
En la realización mostrada en la Figura 3, la prenda de vestir es un par de pantalones; por tanto, la longitud principal es la longitud interna de una pernera 11a, 11b de la prenda de vestir. En este caso, la porción 12 de género textil está dispuesta preferiblemente a lo largo de una trayectoria que conecta la entrepierna 8 de los pantalones con la tobillera 9 de los pantalones.
El solicitante observó que el sistema 100 contador de pasos con un electrodo capacitivo 3 dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la prenda 10 de vestir permite mejorar la precisión de la detección del estilo de deambulación. Esta mejora se nota especialmente en sistemas 100 contadores de pasos en donde la prenda 10 de vestir comprende que la o las perneras de la prenda de vestir tengan un tramo dispuesto para cubrir toda o casi toda la pierna del usuario; por ejemplo, desde la entrepierna hasta el tobillo, como se muestra en la realización de la Figura
Preferiblemente, en el caso de un sistema 100 contador de pasos en donde la prenda de vestir es un par de pantalones, el hilo eléctricamente conductor 22 del electrodo capacitivo 3 está tejido en una porción 12 de género textil dispuesta a lo largo de la costura, tal como a lo largo de la cara interna de la muslera de los pantalones. De este modo, el electrodo capacitivo 3 puede ensamblarse en la prenda 10 de vestir sin perder la comodidad física y el aspecto elegante.
En una realización preferida de la presente invención, la porción 12 de género textil puede confeccionarse sustancialmente como se describe en la Solicitud de Patente Europea n° 15193723.2, a nombre del mismo solicitante y que tiene el título siguiente: “A textile fabric implementing a capacitive grid” (véase, en particular de la página 5, línea 13 a la página 8, línea 30).
En particular, la Figura 4 muestra una porción 12 de género textil según una realización de la invención que comprende un conjunto —es decir, un grupo— no aislado de hilos conductores 23 entrelazados con el hilo eléctricamente conductor 22. Preferiblemente, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto —es decir, el grupo— no aislado de hilos conductores 23 son entrelazados por múltiples hilos textiles de entrelazamiento, siendo algunos de los hilos textiles de entrelazamiento hilos conductores no aislados 23 para formar una rejilla de puesta a tierra eléctrica con los hilos conductores 23 del conjunto no aislado de hilos conductores 23. Además, parte de los hilos textiles de entrelazamiento son hilos textiles 24 de aislamiento convencionales. Por lo tanto, los hilos textiles de entrelazamiento comprenden hilos tanto aislantes como no aislantes. De esta manera se forma una rejilla de puesta a tierra eléctrica.
En la realización de la Figura 4, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos conductores 23 son hilos de urdimbre y los hilos textiles 23, 24 de entrelazamiento son hilos de trama.
No obstante, en una realización alternativa, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos conductores 23 pueden ser hilos de trama y los hilos textiles 23, 24 de entrelazamiento pueden ser hilos de urdimbre.
En la porción de género textil de la Figura 4, el hilo eléctricamente conductor 22, los hilos textiles aislantes 24 y el conjunto no aislado de hilos conductores 23 forman una sola capa textil.
Preferiblemente, el hilo eléctricamente conductor 22 está aislado externamente. Más preferiblemente, el hilo aislado externamente eléctricamente conductor 22 es hilado con alma con un centro conductor 25 y una superficie externa aislante 27. La superficie externa aislante 27 puede estar fabricada, por ejemplo, de una resina aislante y/o de fibras aislantes.
El alma conductora 25 del hilo aislado externamente eléctricamente conductor 22 se fabrica preferiblemente de un material como acero, cobre, plata, un polímero conductor o diversas combinaciones de los mismos. En realizaciones adicionales, el alma conductora 25 puede ser un hilo para bobinas magnéticas o un hilo esmaltado; es decir, un hilo metálico (normalmente hecho de cobre o aluminio) revestido con una capa muy fina de aislamiento.
La superficie externa aislante 27 del hilo aislado externamente eléctricamente conductor 22 está hecha preferiblemente de un material tal como algodón, poliéster, poliuretano, polipropileno o diversas combinaciones de los mismos.
Los hilos conductores no aislados 23 están hechos preferiblemente de acero o de acero trenzado en torno a algodón o de una mezcla de acero y algodón.
Por último, los hilos aislantes 24 están hechos preferiblemente de un material textil tal como algodón, poliéster, nailon, diversos derivados funcionales de los mismos o diversas combinaciones de los mismos.
La Figura 5 muestra una vista desde arriba de la porción de género textil de la Figura 4, en donde los hilos conductores no aislados 23 forman una densa secuencia de hilos en contacto, conectados a una referencia de tierra eléctrica para proporcionar una rejilla de puesta a tierra eléctrica.
Con referencia a la Figura 6, una realización adicional de la invención permite que el hilo eléctricamente conductor 22 y los hilos aislantes 24 formen una primera capa textil 120, y que el conjunto no aislado de hilos conductores 23 forme una segunda capa textil 130 superpuesta sobre la primera capa textil 120.
En esta realización, las capas textiles primera y segunda 120, 130 están entretejidas mediante hilos textiles de entrelazamiento. En particular, parte de los hilos textiles de entrelazamiento son hilos conductores no aislados 23 para formar una rejilla de puesta a tierra eléctrica con los hilos conductores no aislados 23 del conjunto no aislado de hilos de la segunda capa textil 130, y parte de los hilos textiles de entrelazamiento son hilos textiles aislantes 24.
También para esta realización, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos 23 pueden ser hilos de urdimbre, y los hilos textiles 23, 24 de entrelazamiento son hilos de trama.
En una realización alternativa, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos 23 pueden ser hilos de trama, y los hilos textiles 23, 24 de entrelazamiento pueden ser hilos de urdimbre.
En la Figura 7 se representa una vista desde abajo de la porción 12 de género textil de la Figura 6 para mostrar la rejilla de puesta a tierra eléctrica formada por hilos conductores no aislados 23 de urdimbre que se entrelazan con hilos conductores no aislados 23 de trama.
La Figura 8 muestra una realización adicional de la porción 12 de género textil según la invención. En esta realización, el hilo eléctricamente conductor 22 y los hilos aislantes 24 forman una primera capa textil 120, y el conjunto no aislado de hilos 23 forma una segunda capa textil 130.
La porción 12 de género textil de la Figura 8 comprende además, un conjunto adicional de hilos aislantes estructurales 55 que forman una capa textil intermedia 140 interpuesta entre las capas textiles primera y segunda 120, 130.
Además, la porción 12 de género textil de la Figura 8 comprende, además, múltiples hilos aislantes estructurales 65 que se entrelazan con las capas textiles primera y segunda y con la tercera capa intermedia 140 de hilos estructurales 55.
La capa textil intermedia 140 es una capa textil real, hecha de hilos textiles normales 55, 65, tales como algodón, poliéster o similares y entretejidos mecánicamente como cualquier material textil normal según diversas realizaciones.
En la realización de la Figura 8, la segunda capa textil 130 está entretejida por hilos textiles de entrelazamiento, en donde parte de los hilos textiles de entrelazamiento son hilos conductores no aislados 23 para formar una rejilla de puesta a tierra eléctrica con los hilos conductores no aislados 23 del conjunto no aislado de hilos de la segunda capa textil 130, y parte de los hilos textiles de entrelazamiento son hilos textiles aislantes 24.
En cualquier caso, también para la realización de la Figura 8, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos 23 pueden ser hilos de urdimbre, y los hilos de entrelazamiento pueden ser hilos de trama. No obstante, en una realización alternativa, el hilo eléctricamente conductor 22 y el conjunto no aislado de hilos 23 pueden ser hilos de trama, y los hilos de entrelazamiento pueden ser hilos de urdimbre.
En la Figura 9 se muestra una realización adicional del sistema 100 contador de pasos según la presente invención. En esta realización, la porción 12 de género textil comprende una primera porción 12a de género textil dispuesta en la primera pernera 11a de la prenda de vestir y una segunda porción 12b de género textil dispuesta en la segunda pernera 11b de la prenda de vestir.
El sistema 100 contador de pasos de la Figura 9 comprende dos electrodos capacitivos 3, estando dispuesto cada electrodo capacitivo en una pernera de la prenda de vestir. En particular, un primer electrodo capacitivo 3a tiene un hilo eléctricamente conductor 22 tejido en la primera porción 12a de género textil, un segundo electrodo capacitivo 3b tiene un hilo eléctricamente conductor 22 tejido en dicha segunda porción 12b de género textil. En otras palabras, el sistema 100 contador de pasos de la Figura 9 tiene la estructura de detección capacitiva mostrada en la realización de la Figura 3 en ambas perneras 11a, 11b de la prenda de vestir. La realización de la Figura 9 comprende dos electrodos capacitivos 3a, 3b dispuestos en las perneras 11a, 11b de la prenda de vestir, respectivamente, y sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la prenda 10 de vestir. En realizaciones adicionales, la invención proporciona un sistema 100 contador de pasos que comprende dos electrodos capacitivos 3a, 3b que tienen longitudes diferentes uno de otro y/o están dispuestos en posiciones diferentes en las perneras 11a, 11b de la prenda de vestir.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 9, los electrodos capacitivos primero y segundo 3a, 3b están eléctricamente conectados al microcontrolador 1, por ejemplo, por medio de cables 2a y 2b de conexión, respectivamente (mostrados en línea discontinua).
En esta realización, el microcontrolador está configurado preferiblemente para detectar el valor capacitivo C de cada electrodo capacitivo 3a, 3b. Así se obtiene en valor detectado de capacitancia C en forma de dos señales muestreadas C(t) a lo largo del tiempo, como se muestra en la Figura 2A. Más preferiblemente, el microcontrolador 1, sumando los valores capacitivos detectados C de cada electrodo capacitivo 3a, 3b, proporciona una señal detectada de capacitancia C(t) en el dominio temporal con una sensibilidad de detección mejorada.
La Figura 10 muestra una realización adicional de la presente invención. En esta realización, el sistema 100 contador de pasos integrado en una prenda de vestir comprende un electrodo homólogo 4 dispuesto en la segunda pernera 11b de la prenda de vestir, dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la prenda 10 de vestir. El electrodo homólogo 4 comprende un hilo eléctricamente conductor 40. El electrodo homólogo 4 proporciona una sensibilidad mejorada de la detección del acoplamiento capacitivo parásito en respuesta a un movimiento relativo de las piernas del usuario de manera similar a la realización de la Figura 9. El acoplamiento de la capacitancia parásita entre el electrodo capacitivo 3 (dispuesto en la pernera 11a de la prenda de vestir) y el electrodo homólogo 4 (dispuesto en la segunda pernera 11b de la prenda de vestir) proporciona un perfil exacto y preciso de la capacitancia dinámica en función del tiempo. Preferiblemente, el hilo eléctricamente conductor 40 es un hilo conductor aislado, por ejemplo fabricado como el hilo eléctricamente conductor 22 que comprende un alma eléctricamente conductora 25 y una superficie externa eléctricamente aislante 27. Más preferiblemente, el hilo conductor 40 está conectado a tierra, para que el electrodo capacitivo 3 funcione como un electrodo detector y el electrodo homólogo 4 funcione como referencia para el electrodo capacitivo 3. De este modo, el microcontrolador detecta el valor de capacitancia del electrodo capacitivo 3 con respecto a tierra.
La Figura 11 ilustra otra realización de la divulgación. En la realización de la Figura 11, el electrodo capacitivo 3 incluye un revestimiento 50 que sirve de sensor capacitivo. La Figura 11 muestra el revestimiento 50 sobre la primera pernera 11a de la prenda de vestir. El hilo eléctricamente conductor 22 tejido en la porción 12 de género textil of prenda 10 de vestir funciona junto con el revestimiento 50 según esta realización. En esta realización, el revestimiento puede ser una matriz (co)polimérica flexible con impurezas conductoras dispersas formada usando diversos materiales diferentes. Pueden usarse diversas impurezas conductoras adecuadas y pueden usarse tipos diversos de revestimientos conductores adecuados en diversas realizaciones. Según esta realización, el revestimiento 50 es un revestimiento conductor que funciona como sensor capacitivo, y el hilo eléctricamente conductor 22 funciona como blindaje o sistema de puesta a tierra. El revestimiento 50 puede estar formado en el interior o el exterior del género de la prenda de vestir. En algunas realizaciones, el cable 2 de conexión mostrado en línea discontinua se extiende de manera ventajosa a lo largo de una costura de la prenda de vestir y conecta eléctricamente el microcontrolador 1 al revestimiento 50 del electrodo capacitivo 3 en algunas realizaciones.
Claims (17)
1. Un sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir que comprende una prenda (10) de vestir para las piernas de un usuario, un electrodo capacitivo (3) y un microcontrolador(1), siendo dicha prenda (10) de vestir una prenda de vestir de dos perneras que comprende una primera pernera (11a) y una segunda pernera (11b), comprendiendo además dicha prenda (10) de vestir una porción (12) de género textil dispuesta en dicha primera pernera (11a) de la prenda de vestir, estando dispuesta dicha porción (12) de género textil en o sobre o formado parte de dicha prenda (10) de vestir para proporcionar un acoplamiento capacitivo parásito entre dicho electrodo capacitivo (3) y dicha segunda pernera (11b) de dicha prenda (10) de vestir, estando conectado eléctricamente dicho microcontrolador (1) a dicho electrodo capacitivo (3) para evaluar dicho acoplamiento capacitivo parásito para que el movimiento relativo entre las piernas del usuario sea detectado por el microcontrolador (1), caracterizado porque dicho electrodo capacitivo (3) comprende un hilo eléctricamente conductor (22) tejido en dicha porción (12) de género textil.
2. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1 en donde dicho microcontrolador (1) está configurado para evaluar dicho acoplamiento capacitivo parásito detectando un valor de capacitancia (C) de dicho electrodo capacitivo (3), estando configurado preferiblemente dicho microcontrolador (1) para evaluar dicho valor de capacitancia (C) de dicho electrodo capacitivo (3) en función del tiempo.
3. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1 o 2 en donde dicho microcontrolador (1) está configurado para evaluar una distancia (D) entre las piernas del usuario y/o el solapamiento (O) en sección transversal del electrodo capacitivo (3) y la pierna del usuario, en función de dicho acoplamiento capacitivo parásito.
4. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho electrodo capacitivo (3) está dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de dicha prenda (10) de vestir.
5. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho hilo eléctricamente conductor (22) comprende un alma eléctricamente conductora (25) y una superficie externa eléctricamente aislante (27).
6. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicha porción (12) de género textil comprende múltiples hilos conductores no aislados (23) que entrelazan dicho hilo eléctricamente conductor (22), estando dispuesto dicho conjunto de hilos conductores no aislados (23) para proporcionar una rejilla de puesta a tierra eléctrica, estando dispuesta dicha rejilla de puesta a tierra eléctrica para tocar la piel del usuario.
7. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1 en donde dicha porción (12) de género textil comprende una primera porción (12a) de género textil de dicha primera pernera (11a) de la prenda de vestir y una segunda porción (12b) de género textil de dicha segunda pernera (11b) de la prenda de vestir, comprendiendo dicho sistema (100) electrodos capacitivos (3) primero (3a) y segundo (3b), estando tejido el hilo eléctricamente conductor (22) del primer electrodo capacitivo (3a) en dicha primera porción (12a) de género textil, estando tejido el hilo eléctricamente conductor (22) del segundo electrodo capacitivo (3b) en dicha segunda porción (12b) de género textil.
8. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1 que comprende un electrodo homólogo (4) dispuesto en o sobre o formando al menos parte de dicha segunda pernera (11b) de la prenda de vestir, comprendiendo dicho electrodo homólogo (4) un hilo eléctricamente conductor (40) conectado a tierra, en donde dicho electrodo homólogo (4) está preferiblemente dispuesto sustancialmente a lo largo de toda la longitud de dicha prenda (10) de vestir.
9. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicha prenda (10) de vestir es un par de pantalones.
10. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 1 o 4 en donde dicho hilo eléctricamente conductor (22) está puesto a tierra y dicho electrodo capacitivo (3) comprende, además, un revestimiento conductor (50) que forma un sensor capacitivo y que está eléctricamente conectado a dicho microcontrolador (1).
11. El sistema (100) contador de pasos integrado en una prenda de vestir según la reivindicación 10 en donde dicho revestimiento conductor (50) comprende una matriz (co)polimérica flexible con impurezas conductoras dispersas en la misma.
12. Un procedimiento para detectar el número de pasos que da un usuario, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
a) proporcionar una prenda (10) de vestir de dos perneras para las piernas de un usuario que comprende una primera pernera (11a) y una segunda pernera (11b), incluyendo dicha prenda (10) de vestir un electrodo capacitivo (3) y un microcontrolador (1) acoplado al mismo, incluyendo dicha prenda de vestir una porción (12) de género textil con hilo eléctricamente conductor (22) tejido en dicha porción de género textil y formando parte de dicha primera pernera (11a) de dicha prenda (10) de vestir, formando dicho hilo eléctricamente conductor (22) dicho electrodo capacitivo (3), y
b) detectar la capacitancia parásita entre dicho electrodo capacitivo (3) y dicha segunda pernera (11b) de dicha prenda (10) de vestir.
13. El procedimiento según la reivindicación 12 en donde dicha capacitancia parásita detectada en dicha etapa b) se detecta en múltiples ubicaciones a lo largo de dicha segunda pernera (11b).
14. El procedimiento según la reivindicación 12 o 13 que comprende la etapa adicional c) de conversión de dicha capacitancia parásita en una distancia (D) entre dicho electrodo capacitivo (3) en dicha primera pernera (11a), y la pierna de dicho usuario dispuesta en dicha segunda pernera (11b) de dicha prenda (10) de vestir.
15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12 a 14 en donde dicha etapa b) de detección comprende una detección al menos periódicamente a lo largo de un periodo de tiempo y que, además, comprende el cálculo del número de pasos que da el usuario en función de dicha detección al menos periódicamente a lo largo de un periodo de tiempo.
16. Un procedimiento para producir un sistema contador de pasos integrado en una prenda de vestir que comprende las etapas de:
- proporcionar una prenda (10) de vestir para las piernas de un usuario, siendo dicha prenda (10) de vestir una prenda de vestir de dos perneras que comprende una primera pernera (11a) y una segunda pernera (11b) y teniendo una porción (12) de género textil dispuesta en dicha primera pernera (11a) de la prenda de vestir;
- tejer un hilo eléctricamente conductor (22) en dicha porción (12) de género textil para proporcionar un electrodo capacitivo (3);
- proporcionar un microcontrolador (1) eléctricamente conectado a dicho electrodo capacitivo (3) para evaluar el acoplamiento capacitivo parásito entre dicho electrodo capacitivo (3) y dicha segunda pernera (11b) de dicha prenda (10) de vestir, para que el movimiento relativo entre las piernas del usuario sea detectado por el microcontrolador (1).
17. Un procedimiento según la reivindicación 16 en donde dicho hilo conductor está tejido en un género cuando se produce dicho género e incluye la etapa de confección de dicho género formando una prenda de vestir.
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