[发明专利]冲击传感器和包括冲击传感器的系统

说明书

相关申请

本申请要求2007年3月23日提交的美国临时专利申请No. 60/919,370的优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。

发明背景

本发明一般涉及冲击传感器和包括此类冲击传感器的系统，尤其涉及 供人员(诸如执法人员、军事人员等)在可能威胁生命的冲击的状况下使 用的冲击传感器和系统。

防弹盔甲被用在许多应用中，包括例如保护车辆和个人免遭射弹和其 它威胁的冲击。穿在人身上用于保护其免遭例如射弹、刀、刺、长钉以及 其它威胁的防弹衣已经出现了数十年。一般而言，防弹衣保护人体躯干的 关键部分免遭诸如由发射射弹产生的穿透和严重钝伤。单片和多组件陶瓷 板已被用于多种硬防弹衣(即包括硬防弹组件或板的防弹衣)。例如参见 美国专利No.6,253,655和加拿大专利No.2,404,739，该专利的公开内容通 过引用结合于此。在美国专利No.7,284,470中公开了改进型的硬防弹衣系 统，该专利的公开内容通过引用结合于此。为使用者提供提高的舒适度的 相对软或柔性的防弹衣通常包括例如由杜邦公司的凯夫防 弹级纤维/织物制成的防弹板或包。在2006年4月17日提交且转让给本发 明的受让人的美国专利申请S/N.11/405,221中公开了改进的软防弹衣系 统，该申请的公开内容通过引用结合于此。

虽然硬和软防弹衣在防护射弹威胁方面都非常有效，但可能期望在射 弹或其它剧烈冲击的情况下提供警报以例如通知指挥所或基地。在那方面 上，装备了防弹衣的个体可能且的确发生受伤，从而要求向这些个体提供 帮助。而且，即使没有受伤，冲击仍表明该个体可能需要立即帮助。

除防弹衣领域之外，已经多次尝试提供感测穿戴者何时已经受到对象 的冲击的系统。例如，在竞技比赛中，已经使用可穿戴的压电力传感器来 监测传递给竞赛者身体的力的量。参见例如IEEE CS的《普适计算(Pervasive Computing)》(2005年6月-9月)中Chi，E.H.的“在竞技中引入可穿戴 的力传感器(Introducing Wearable Force Sensors in Martial Arts)”。在这样的 系统中，竞赛者所穿的身体防护装置设置有这样的力传感器。一旦感测到 冲击，无线发射机就将感测到的冲击的信号发送至裁判的计算机，该计算 机记分并显示点数。

可穿戴的力感测系统还已经被开发用于可穿戴计算的领域。例如，可 从马萨诸塞州沃尔瑟姆市的伊莱克森公司买到的ELEKTEX织物已经用于 形成可穿戴的无线织物键盘和控制器。该织物通过检测经由其保持电流流 过的错综导电纤维网上的导电性而工作。运行专用软件的处理器监测该织 物，从而确定当织物被按压时哪里出现变形。

许多当前可获得的力传感器系统具有功耗要求，这使传感器系统不适 合与诸如装备有防弹衣的人员之类的移动人员一起使用。其它类型力传感 器系统并不具有用来在例如射弹冲击的情况下提供可靠的灵敏度的适当的 稳健性。

因此，虽然已经在多个领域开发了可穿戴的力和冲击传感器，但仍需 要开发适于供处于可能威胁生命的冲击情况下的人员——尤其是配备有防 弹衣系统的人员——使用的传感器系统。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种冲击传感器系统，其包括至少一个冲 击传感器，该冲击传感器包括至少第一导电层、至少第二导电层、以及第 一导电层与第二导电层之间的至少一个绝缘层。绝缘层使第一导电层与第 二导电层保持成隔开的非接触关系。在对第一导电层的冲击(例如，诸如 预定力等之类的预定性质的冲击)之际第一导电层和绝缘层可变形，以使 得第一导电层与第二导电层之间的间距在该冲击之际减小。冲击传感器系 统还包括与冲击传感器相连接的电路系统，用来测量由第一导电层与第二 导电层之间的间距的减小引起的冲击传感器的至少一个电性质的变化。

在一个实施例中，第一导电层的至少一部分在冲击之际接触第二导电 层。在这样的实施例中，冲击传感器可以开关的方式工作，而电流仅在第 一导电层与第二导电层之间接触之际流过该电路系统的至少一部分。在另 一实施例中，该电路系统测量由第一导电层与第二导电层之间的间距减小 引起的冲击传感器的电容的变化。