JP2012188799A

JP2012188799A - 電子機器付き衣服

Info

Publication number: JP2012188799A
Application number: JP2012038629A
Authority: JP
Inventors: Akihito Nakazawa; 彰仁中澤; Yukito Taniguchi; 幸仁谷口; Hiroyuki Makino; 広行牧野
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】電子機器付き衣服において生体の複雑な動きに対して、柔軟に変形、追従し、配線の引っかかりや、伝送線が必要以上に伸ばされ、断線する可能性が抑制された、快適性、安全性に優れる電子機器付き衣服を提供する。
【解決手段】衣服を構成する布帛の少なくとも一部に、電子機器及び伸縮伝送線が配されてなる衣服であって、布帛の伸縮伝送線が配された方向における伸縮性（Ａ）が５〜２００％であり、伸縮伝送線の長さ方向の伸縮性（Ｂ）が５〜２００％であり、両者の伸縮性差（（Ｂ）−（Ａ））が０〜１９５の範囲であることを特徴とする電子機器付き衣服。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器付き衣服に関する。詳しくは、モーションキャプチャを中心としたウェアラブル電子機器に関し、着脱し易く、快適性、安全性に優れる電子機器付き衣服に関するものである。

近年、情報社会の中でセンサやコンピュータ装置及び周辺装置を身体に配する技術が開発され、そのためのウェアラブル・コンピュータが実用化され始めている（例えば、特許文献１、２参照）。ウェアラブル・コンピュータには接着型と装着型があり、ファッション性、機能性の観点から装着型である、電子機器付き衣服（ウェアラブルスーツと表記されることもある）の開発が進められている。

しかし、従来のウェアラブルスーツには該スーツに配された電子機器（デバイス）を接続するネットワーク配線方法の問題がある。配線の代用的な方法に、各デバイスを電線により接続する方法があるが、従来の電線接続の技術では、配線のつっぱりによる拘束感を有し、屈曲部、伸張部等に電線を配線させようとすると、電線を長く、ゆとりを持って配線させる必要があり、電線が垂れ下がり、引っかかりや巻き込みの危険を有し、着用し易く、動き易いなどの快適性、機能性が担保されているとはいえるものではない。

特許文献３には、ウェアラブル・コンピュータのネットワーク配線のために、衣服に導線を縫いこむ方法が開示されているが、この方法では導線部が伸縮性を有さないために、生体の細かな複雑な動きに対して充分に伸縮追従性できずに、断線や基布損傷及び電子機器との接続部分が損傷する可能性がある。また、電気信号だけではなく光信号を伝送するための光信号伝送ケーブルを用いることも考えられるが、光信号伝送ケーブルは一般的に剛直で取り扱い性が悪く、柔軟性や伸縮性を必要とする用途に用いることは困難であった。

近年、ロボット分野をはじめとする工業分野に有用な伸縮電線、信号伝送ケーブル、および光信号伝送ケーブルが開発され（特許文献４〜８参照）、このような伸縮伝送線を利用した生体信号測定装置が提案されている（特許文献９）。本技術では、伸縮電線を身体に固定するための伸縮性を有する装着部材を用いることが開示され、装着部材と伸縮電線の１０％伸長応力比を特定範囲とすることによって着用者の身体変形に追随でき、ごわごわ感を抑制できることが記載されているが、衣服と電線の伸縮性、特に伸長回復性能の関係を具体的に考慮していないために、繰り返し伸縮により伸縮電線が必要以上に伸ばされ、配線の断線、センサ位置のズレ等の問題が発生する可能性があり、これらの問題を改良する必要があった。

特開平１０−２６１０９０号公報特開２０００−３５７０２５号公報特開２０００−１４８２９０号公報特開２００２−３１３１４５号公報特許第４０５７８７７号公報国際公開第２００８／０７８７８０号国際公開第２００９／１５７０７０号国際公開第２０１０／０７４２５９号特開２０１０−１４２４１３号公報

本発明の目的は、電子機器付き衣服において生体の複雑な動きに対して、柔軟に変形、追従し、伝送線の引っかかりや、伝送線が必要以上に伸ばされ、断線するという危険性を抑えられた、快適性、安全性に優れる電子機器付き衣服を提供する。

本発明者は、衣服に用いる布帛および伝送線の伸縮性を特定の範囲とすることにより、本発明に至った。
すなわち、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）衣服を構成する布帛の少なくとも一部に、電子機器及び伸縮伝送線が配されてなる衣服であって、布帛の伸縮伝送線が配された方向における伸縮性（Ａ）が５〜２００％であり、伸縮電線の長さ方向の伸縮性（Ｂ）が５〜２００％であり、両者の伸縮性差（（Ｂ）−（Ａ））が０〜１９５の範囲であることを特徴とする電子機器付き衣服。
（２）衣服に配される電子機器がセンサ部及び／または演算、記憶、入出力、電力供給から選ばれた少なくとも１種の動作を行なうためのデバイス部を有していることを特徴とする（１）記載の電子機器付き衣服。
（３）伸縮伝送線が、伸縮性を有する弾性体、該弾性体の外周に捲回及び/又は編組された１本以上の導体線を有する構造であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の電子機器付き衣服。
（４）伸縮伝送線が伸縮電線であり、該伸縮電線の３０％伸張応力が５０００ｃＮ以下である事を特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。
（５）伸縮伝送線の経路となりうる任意の箇所に設けられた配線カバーにより、伸縮伝送線及び／または電子機器の少なくとも一部が覆われていることを
特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。
（６）前記伸縮伝送線、電子機器の少なくとも一部が着脱自在と
されている事を特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。

本発明の電子機器付き衣服は、従来の電子機器付き衣服と比較して、着脱し易く、動き易い等の快適性や、安全性に優れている。従って、本発明の電子機器付き衣服は、モーションキャプチャを中心とした身体装着型のウェアラブルスーツの分野での使用に最適である。

本発明の電子機器付き衣服（全身タイプ）の一例を示した略図である。本発明の電子機器付き衣服（上半身タイプ）の一例を示した略図である。配線カバーの一例を示した略図である。

本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の電子機器付き衣服は、衣服を構成する布帛の少なくとも一部に、電子機器及び伸縮伝送線が配されてなる。具体例を図１および図２に示す。衣服に配されたセンサ部及び／またはデバイス部は、伸縮伝送線によって接続されている。本図には記載されていない、衣服外にある電子機器と接続されていても良い。

本発明の電子機器付き衣服の少なくとも一部を構成する、伸縮伝送線が配された布帛において、伸縮伝送線が配された方向の伸縮性（Ａ）が５％〜２００％であることが重要である。より好ましくは１０％〜１５０％、さらに好ましくは２０％〜１００％である
なお、ここで言う伸縮性とは、所定の伸張率で伸張したのち弛緩し、回復率が５０％以上である場合をいう。即ち、例えば１ｍの布帛又は伸縮電線を１．１ｍまで伸張した後、弛緩した場合に、布帛又は伸縮電線の長さが１．０５ｍ以下になっていれば、１０％の伸縮性があることになり、同様の測定で回復率が５０％以上となる最大の伸張率を、伸縮性と表記する。

伸縮伝送線が配された方向における伸縮性（Ａ）が５％未満の布帛を用いた衣服の場合は、着脱が困難となり、着用時に、強い拘束感を感じるか、または、センサやデバイスの接触不良が発生しやすい。伸縮性（Ａ）が２００％を越える布帛を用いた衣服の場合は、取り付けた伸縮電線が必要以上に強く引っ張られ、断線の可能性が高くなる。５％〜２００％の伸縮性（Ａ）を有する布帛を用いた衣服であることによって、激しい運動に追従し、伸縮伝送線、センサ、接続部、その他のデバイスがはずれることを抑制し、動きを阻害せずに、センサが体と適度に接触し続けることで、安定した信号を検出できる。さらには、個人の衣服サイズ合せが厳密でなく、フリーサイズにすることができる。

本発明の電子機器付き衣服に配される伸縮伝送線は、長さ方向に５％〜２００％の伸縮性（Ｂ）を有する必要がある。より好ましくは１０％〜１５０％、さらに好ましくは２０％〜１００％である。

伸縮伝送線の伸縮性（Ｂ）が５％未満の場合は、伸縮性を有していても、生体の屈曲部、伸張部の変形に追従できず、拘束感を緩和する効果が乏しい。また、伝送線にたるみを持たせて拘束感を緩和することもできるが、伝送線のたるみによって、引っかかり又は巻き込まれ等の問題が発生する。伝送線の伸縮性（Ｂ）を５％以上とすることで、伝送線を衣服の屈曲部、伸張部に沿わせて配置することができ、生体の動きも阻害しなくなる。また衣服の屈曲部、伸張部に沿って配線させることができることにより、接続コードの余分な長さによる垂れ下がり、引っかかり又は巻き込まれ等が防止となる。また伸縮伝送線の伸縮性（Ｂ）が２００％を超える場合は、伸縮伝送線内の導体線の長さが非常に長くなり、抵抗値が高くなることから、センサの信号を伝送することが困難になる。

本発明の電子機器付き衣服において、布帛の伸縮性（Ａ）と、伸縮伝送線の長さ方向の伸縮性（Ｂ）の伸縮性差（Ｃ）＝（（Ｂ）−（Ａ））が０〜１９５の範囲であることが重要である。
伸縮性差（Ｃ）が０未満の場合は、布帛の伸縮性の変化に伸縮伝送線が追従できずに、断線のトラブルや伸縮電線が取り付けてある接続部、センサ、その他のデバイスが伸縮伝送線に引っ張られ、ズレや破損の危険性が高まる傾向にある。また、伸縮性差（Ｃ）が１９５を超える電子機器付き衣服は製造が困難な傾向にある。伸縮性差（Ｃ）が３０〜１５０であることが好ましく、４０〜１００であることが特に好ましい。

衣服のタイプとしては特に限定されないが、例えばシャツ、ズボン、手袋、帽子が挙げられ、これらの組み合わせとすることもできる。形体も限定されず、所謂パンティーストッキングやシームレスインナー形状とすることも、腹巻のような形状とすることも、水着やボディースーツのような形状にすることも、サポーターベルトのような形体にすることも、所謂ブラジャーの形体にすることも、全身ストッキングの形体にすることもできる。衣服をジッパー等で前開きタイプにして、着脱性を高めるとより好ましい。また、衣服の各パーツをファスナーで取り付けて、セパレートタイプにすると利便性に優れる。例えば、シャツのボディー部と腕部をファスナーで繋ぎ、シャツ全体で使うケースと腕部だけで使うケースとで、分けることが可能となる。

本発明の電子機器付き衣服に使用される布帛は、編織構造や糸使い等の公知の方法によって伸縮性能を付与することができる。伸縮性能に優れる弾性繊維が使用されていることが好ましい。
弾性繊維としては、ポリウレタン弾性糸、ポリエーテル・エステル弾性糸、ポリアミド弾性糸、ポリオレフィン弾性糸、あるいは、これらに非弾性繊維を被覆し、カバーリング状態としたものでもよい。更に、天然ゴム、合成ゴム、半合成ゴム等を糸状にした、いわゆるゴム糸なども使用することもできるが、伸縮性に優れ、一般的に広く利用されているポリウレタン弾性糸が好適である。弾性繊維については、繊度や単糸数について特に限定されるものではない。

本発明の電子機器付き衣服には裏地があっても良い。衣服の裏地の選択は、一般的に着心地のバランスと構造的な特性と水分の吸収性及び快適性に左右される。そのような裏地は、例えばネオプレン・ポリマーであり、エチレン・プロピレン・ジアミン・モノマー、エチレン・ビニール・アセテート（ＥＶＡ）、及びネオプレン／ＥＰＤＭ／ＳＢＲの混合が含まれるが、これらの裏地に限定されない。
本発明の衣服に配される電子機器とは、電力及び／または信号を、発信受信する機器や接続端子であり、センサ部、デバイス部、接続部とが挙げられ、これらの種類、数は特に限定されない。

衣服に取り付けられるセンサ部としては、１軸、２軸、３軸の加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ等のモーションキャプチャ用センサ及び／又は呼吸センサ、心拍センサ、及び体温センサ等の皮膚抵抗、発汗、呼吸、脈拍、心臓の活動電流、体温などの生体機能を探知するセンサを用いることができ、これらを組み合わせて用いることもできる。

衣服に取り付けられるデバイス部としては、演算、記憶、入出力、電力供給を行うための一種以上のユニットがある。例えば、演算機能を奏するＣＰＵにより構成される演算ユニット、記憶機能を奏するＣＰＵ用キャッシュメモリにより構成される記憶ユニット、ハードディスクにより構成される記憶ユニット、入力機能を奏する小型マウスやキーボードによる入力ユニット、出力機能を奏する表示装置により構成される出力ユニット、電力供給機能を奏するバッテリーにより構成される電力供給ユニット、無線ＬＡＮを構成するためにデータ通信機能を奏するモデムにより構成される通信ユニット、ＨＭＤの画像表示ユニット等があり、これらの組み合わせとすることもできる。ノイズ信号を除去するためのハイパスフィルタとロウパスフィルタを具備していても良い。出力ユニットの具体的例としては、電飾用又は光学式モーションキャプチャー用の光源を用いることもできる。光源は、ＬＥＤ、ハロゲン豆球、クリプト豆球、発光ダイオードが含まれるが、これらの光源に限定されない。異なる波長及び／又は異なる点滅タイミングの光線を発する光源を組み合わせて用いることもできる。

衣服に配された電子機器は、伸縮伝送線と接続されていることが好ましく、これらを接続するための接続部を有することが好ましい。接続部としては、特に限定はしない。例えば、ＵＳＢポート、イーサネット（登録商標）ポートやＩＥＥＥ１３９４ポート等のネットワーク通信用ポートがあり、その他には、ＳＣＳＩポート、シリアル／パラレルポート、ディスプレイ／ビデオ関連ポート内臓ドライブ関連ポート、電源関連ポートがある。

伸縮伝送線はセンサ及び／又はその他のデバイスと一体となっていても、それぞれがセパレートされていて接続部によってセンサ及び／又はその他のデバイスと接続されるようになっていても良い。また伸縮伝送線は、衣服の各部分（足首、腰、頭、肩、手首）等に装着することができ、衣服の内部及び/又は表面に配置される。

本発明に用いられる伸縮伝送線は特に限定されるものではなく、公知の伝送線より任意に選定できる。伝送線としては、電流を伝送する電流伝送線、電気信号を伝送する電気信号伝送線、光を伝送する光伝送線、光信号を伝送する光信号伝送線、熱を伝送する熱伝送線、液体を伝送する液体伝送線、気体を伝送する気体伝送線、音を伝送する音波伝送線等がある。これらは単独でも複合されたものでも良い。

電流伝送線の代表的なものは、所謂伸縮電線であり、例えば特許文献６に記載される伸縮電線が挙げられ、種々の伸縮電線の中から所定の伸縮率範囲である伸縮電線を適宜選定すればよい。

以下、本発明の電子機器付き衣服に配される伸縮伝送線として好適な伸縮電線の組織、性状について記すが、これらは伸縮性電気信号伝送線、伸縮性光信号伝送線の場合にも同様に適用できる。

伸縮電線の伸張応力は小さい方が好ましい。伸縮電線の伸長応力の目安として、３０％伸張応力が５０００ｃＮ以下であることが好ましく、３０００ｃＮ以下がより好ましく、１０００ｃＮ以下がさらに好ましく、５００ｃＮ以下が特に好ましい。３０％伸張応力が５０００ｃＮを超える場合は、伸縮に及ぼす力が大きくなり、大きな変形を伴う部分に用いた場合には、動きの自由度が阻害されていると感じる事がある。さらに、３０％伸張応力が５０００ｃＮを超える場合は、伸縮電線が取り付けてある接続部、センサ、その他のデバイスが伸縮電線に引っ張られ、ズレや破損に繋がる危険性がある。伸張応力の下限は特に限定されない。

伸縮電線は、伸縮性を有する弾性体からなる芯部を有し、該芯部の外周に１本以上の導体線を捲回及び／又は編組してなる導体部を有する構造であることが好ましく、該導体部の外周に弾性樹脂、ゴムチューブ、絶縁繊維からなる被覆層を有する構造であることがより好ましい。
伸縮電線の芯部に用いる弾性体は、伸長回復性に優れていることが好ましく、例えば５０％伸長回復率が８０％以上である弾性体であることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％がさらに好ましい。５０％伸長回復率がこの範囲であると、繰返しの伸長回復性に優れた伸縮電線が得られる。また、弾性体の破断伸度は１００％以上であることが好ましく、１５０％以上がより好ましく、２００％以上が特に好ましい。破断伸度がこの範囲であると、高い伸長性を有する伸縮電線が得られる。

さらに、弾性体は５０％伸長応力が１〜２００ｃＮ／ｍｍ²であることが好ましく、より好ましくは５〜１００ｃＮ／ｍｍ²、特に好ましくは１０〜５０ｃＮ／ｍｍ²である。５０％伸長応力がこの範囲であると、小さな力で伸長が可能な伸縮電線が得られる。

伸縮電線の芯部に用いる弾性体の種類としては、前記の好ましい特性値を満足するような弾性体であれば特に限定されるものではないが、例えばポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーや、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等の合成ゴム、天然ゴム、及び前記合成ゴムと天然ゴムの複合ゴム系材料からなる弾性長繊維又は弾性チューブが好ましい。

伸縮電線の芯部の外径は、目的とする伸縮電線の太さに応じて適宜設定すればよいが、好ましくは０．０１〜１０ｍｍの範囲であり、０．０２〜５ｍｍがより好ましく、０．１〜３ｍｍがさらに好ましく、０．２〜２ｍｍが特に好ましい。
伸縮電線は、上記芯部の外周に導体線を捲回及び／又は編組した導体部を有する。導体線は単線であってもよく、細線の集合線であってもよいが、少なくとも２本以上の細線の集合線であることが好ましい。細線の集合線とすることで、導体線の柔軟性が高まり、伸縮性を阻害しにくくなり、より細い伸縮電線が得られ易い。

導体線を構成する細線の直径は１ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．０８ｍｍ以下であり、最も好ましくは０．０５ｍｍ以下である。細線の直径がこの範囲であれば導体線の柔軟性が高まり、伸縮性を阻害しにくくなり、伸縮による断線も起きにくくなり、さらに、配線が柔らかくなり、装着性も向上するという利点もある。あまり細すぎると加工時に断線し易いため、０．０１ｍｍ以上が好ましい。

導体線は、比抵抗が１０^-4Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１０^-5Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。導体線は８０ｗｔ％以上が銅からなる銅線、または８０％以上がアルミニウムからなるアルミニウム線であることが好ましい。銅線は、比較的安価で電気抵抗が低いので、最も好ましい。アルミニウム線は軽量であるから、銅線に続いて好ましい。銅線は軟銅線または錫銅合金線が一般的であるが、導電性をあまり低下させずに、強力を高めた強力銅合金（例えば、無酸素銅に鉄、燐およびインジウム等を添加したもの）、錫、金、銀または白金などでメッキして酸化を防止したもの、電気信号の伝送特性を向上させるために金その他の元素で表面処理したものなどを用いることもできる。

導体線は１本ずつを絶縁体で被覆されているものを用いることもでき、細線の集合線をまとめて絶縁体で被覆したものを用いることもできる。被覆する絶縁体の厚さは２ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。被覆する絶縁体の厚さがこの範囲であれば、絶縁被覆された導体線は柔軟であり、かつ外径の小さい導体線となる。導体線としては銅線やアルミ線等以外に光信号を伝送するための光ファイバーを用いることもできる。

被覆する絶縁体の種類は、公知の絶縁樹脂から上記の趣旨に沿ったものを任意に選ぶことができる。導体線１本ずつに樹脂被覆を行う場合は、例えば一般のマグネットワイヤーで用いられるいわゆるエナメル被覆として、ポリウレタン被覆、ポリウレタン−ナイロン被覆、ポリエステル被覆、ポリエステルーナイロン被覆、ポリエステルーイミド被覆およびポリエステルイミド・ポリアミドイミド被覆等が挙げられる。また、集合線としてから樹脂被覆を行う場合は、塩ビ樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂およびエステル樹脂などを用いることができる。また、識別のため、各導体線をあらかじめ色分けしておくこともできる。

導体線にあらかじめ絶縁繊維を被覆したものを用いることもできる。絶縁繊維としては、フッ素繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、サラン繊維、ガラス繊維およびポリウレタン繊維等の公知の絶縁繊維を用いることができる。導体線に絶縁繊維を捲回および／または編組することによって、導体線を被覆することができる。あらかじめ絶縁繊維で被覆した導体線は、加工時に細線表層の絶縁性樹脂層が破壊されにくく、好ましい。

外部被覆層の絶縁繊維としては、マルチフィラメントまたは紡績糸を用いることができ、伸縮電線の用途や想定される使用条件に合わせて、公知の絶縁性繊維から任意に選ぶことができる。絶縁繊維は原糸のままでも良いが、意匠性や劣化防止の観点から原着糸や先染め糸を用いることもできる。また、仕上げ加工により、柔軟性や耐摩擦性の向上を図ることもできる。さらに、難燃加工、撥水加工、撥油加工、防汚加工、抗菌加工、制菌加工および消臭加工など、公知の繊維の加工を施すことにより、実用時の取り扱い性を向上させることもできる。特に、絶縁繊維の表面にシリコーン樹脂等の平滑剤を付与すると、伸縮電線表面の摩擦係数をより低減できるので好ましい。

耐熱性と耐磨耗性を両立させる絶縁繊維としては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維およびフッ素繊維が挙げられる。耐火性の観点からは、ガラス繊維、耐炎化アクリル繊維、フッ素繊維およびサラン繊維が、また、耐磨耗性や強度の観点からは、高強力ポリエチレン繊維およびポリケトン繊維が挙げられる。コストと耐熱性の観点からは、ポリエステル繊維、ナイロン繊維およびアクリル繊維がある。これらに、難燃性を付与した難燃ポリエステル繊維、難燃ナイロン繊維および難燃アクリル繊維（モダクリル繊維）なども好適である。摩擦熱による局部的な劣化に対しては、非溶融繊維を用いることが好ましい。その例としては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、コットン、レーヨン、キュプラ、ウール、絹およびアクリル繊維を挙げることができる。強度を重視する場合は、高強力ポリエチレン繊維、アラミド繊維およびポリフェニレンサルファイド繊維が挙げられる。摩擦性を重視する場合は、フッ素繊維、ナイロン繊維およびポリエステル繊維が挙げられる。意匠性を重視する場合は、発色の良いアクリル繊維を用いることもできる。さらに、人との接触による触感を重視する場合は、キュプラ、アセテート、コットンおよびレーヨンなどのセルロース系繊維や、絹または繊度の細い合成繊維を用いることができる。

外部被覆の弾性樹脂はさまざまな弾性の絶縁樹脂から任意に選ぶことができ、伸縮電線の用途及び伸縮電線の内部構造に使用する他の絶縁繊維との相性を考慮しながら、選定することができる。
考慮すべき性能は伸縮性が挙げられ、これらの性能に優れるものとしては合成ゴム系弾性体が挙げられ、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、クロロプレン系ゴムおよびブチル系ゴムが好ましい。より好ましくは、伸縮性に優れるシリコーン系ゴムである。また、生体からの汗や外部からの雨等の浸入を防ぐために、外部被覆には、絶縁繊維よりも弾性樹脂を用いる方が好適である。

さらに、外部被覆層の内側にシールドを有しているとさらに好ましい。しかし、シールドされていても、５％以上の伸縮性を有していなければならない。シールドを構成する方法としては、例えば、銅線、アルミ線などの導体細線や、銀メッキ繊維などの導電性繊維を捲回又は編組することにより得ることができる。

次に伸縮電線の代表的な製造方法について説明する。なお、本発明の伸縮電線は以下の製造方法に限定されるものではない。

本発明の伸縮電線の代表的な製造方法としては、２対のローラー間で芯部を伸長した状態で導体線をらせん状に１本または複数本捲回させる方法が挙げられる。伸縮性を発現させやすくするために、芯部を３０％以上伸長することが好ましく、さらに好ましくは５０％以上、特に好ましくは１００％以上である。

導体線をらせん状に捲回させる方法としては、例えば、カバーリング機を用いて導体線を捲回する方法が挙げられる。芯部と導体部との間の引抜抵抗力を高くするためには、導体線に適度な張力を掛けて捲回することが好ましい。

カバーリング機を用いて導体線を捲回する場合は、導体線を巻いたボビンの回転数を高くする等して捲回張力を高くすることが可能である
カバーリング機を用いて導体線を１方向に複数本捲回する場合は、あらかじめ１つのボビンに複数本を引き揃えて捲きつけたボビンを用い、これを一度に捲回することが好ましいが、導体線同士が重なり合う可能性がある。

伸縮電線は、芯部へ導体線を捲回し導体部を形成した後、該導体部の外周に弾性樹脂、ゴムチューブ、または絶縁繊維を用いた外部被覆層を形成する。弾性樹脂、またはゴムチューブの外部被覆層は、押し出し装置等を用いることにより被覆することが好ましい。絶縁繊維による外部被覆層の形成方法は、製紐機等を用いて編組を行うことが好ましい。

電気信号伝送線の代表的なものは、所謂伸縮性電気信号伝送ケーブルであり、例えば特許文献７に開示される、少なくとも２本の導体線が弾性円筒体の周囲に同一方向に捲き回されてなる導体部を有する、伸縮性信号伝送ケーブルが挙げられるが、これに限定されず、２本以上の導体線をＳ／Ｚ方向に捲き回したものでも良い。種々の伸縮性信号伝送ケーブルの中から所定の伸縮率範囲である伸縮性信号伝送ケーブルを適宜選定すればよい。１０％以上の伸縮性を有するものが好ましく、２５０ＭＨｚにおける伝送ロスが弛緩状態において１０ｄＢ以下であるものが好ましい。

光信号伝送線の代表的なものは、所謂伸縮性光信号伝送ケーブルであり、例えば特許文献８に開示される、少なくとも１本の光ファイバ−が弾性円筒体の周囲に捲き回され、光ファイバ−の曲げ直径Ｒが限界曲げ直径Ｒｅ以上である伸縮性光信号伝送ケーブルが挙げられるが、これに限定されない。種々の伸縮性光信号伝送ケーブルの中から所定の伸縮率範囲である伸縮性光信号伝送ケーブルを適宜選定すればよい。１０％以上の伸縮性を有するものが好ましく、光伝送ロスが弛緩状態において２０ｄＢ／ｍ未満であるものが好ましい。

本発明の電子機器付き衣服において、伸縮伝送線の経路となりうる任意の箇所に設けられた配線カバーにより、伸縮伝送線及び／または電子機器の少なくとも一部が覆われていることが好ましい。配線カバーの材質は特に限定しないが、５％以上の伸縮性を有する生地又は弾性樹脂であればより好ましい。配線カバーは衣服表面に接合され、配線カバーと衣服表面との間に伸縮伝送線が配線されていればよい。配線カバーの接合方法として、縫いつけ、接着剤、留め金、マジックテープ（登録商標）、マスキングテープ、スナップ、面状ファスナー、ボタン、又はホック等が挙げられる。配線カバーの構造としては、生地を二つ折りにして、その間に伸縮伝送線を挟む構造や、筒状の生地の内側に伸縮伝送線を通す構造のものなどが挙げることができる。配線カバーによって伸縮伝送線や電子機器類が覆われていれば、ファッション性の面、および何らかの障害物による引っかかりや、コードの絡まり等による断線を抑制することができる。さらに、配線カバーが電気的遮蔽材を含んでいるとより好ましい。この電気的遮蔽材により、外部や内部のノイズの影響を抑え、信号伝送トラブルを抑制する。

伝送線、センサ、接続部、その他のデバイス等の衣服への保持手段としては、縫いつけ、接着剤、留め金等により、表面に固定することが可能であり、又はバンドで支持することが可能である。また、センサ部、デバイス部、接続部と伸縮伝送線を繋ぐ配線がある場合には、伸縮伝送線を伸縮させる力が加わった際に配線への負荷を抑えるために、熱収縮チューブ及び／又は接着剤で、センサ部、デバイス部、接続部の一部又は全部と伸縮伝送線の端部を一体化させるのが好ましい。熱収縮チューブ又は接着剤の材質は特に限定されない。さらに、取り外しできるように、マジックテープ（登録商標）、マスキングテープ、スナップ、面状ファスナー、ボタン、又はホックにより、電線、センサ、接続部、その他のデバイス等の着脱自在にする方が好ましい。着脱可能にすることにより、交換が容易になり、後からユニットの拡張が可能となる。新しく性能の部品が登場した場合にはその部分の機能ユニットを取り換えることで、システム性能を常に最新の状態に保つことができる。また、着脱可能にすることにより、伸縮伝送線や電子機器を外して衣服のみを洗濯することが可能とする。

以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また本発明の特性は下記の方法で測定した。

（１）伸縮性、回復率
標準状態（温度２０℃、相対湿度６５％）に試料を２時間以上静置したのち、標準状態下でテンシロン万能試験機（（株）エーアンドディ製）を用い、幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの布帛又は長さ１５０ｍｍの伸縮伝送線の両末端をテンシロンの上下チャック（チャック間１００ｍｍ）に固定し、布帛は引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、伸縮伝送線は２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張り、所定伸長率（１０％刻み）で伸張後（この地点の上下チャック間距離をＸ（ｍｍ）とする）、リターンし、応力がゼロになるときの上下チャック間距離Ｙ（ｍｍ）を求め次式により回復率を求める。
回復率（％）＝（（Ｘ−Ｙ）／（Ｘ−１００））×１００
所定伸縮率は、つかみ間隔の５％〜２００％の範囲内で任意に設定でき、回復率が５０％未満となる最大伸縮率まで５％刻みで繰返し測定する。伸縮率Ａおよび伸縮率Ｂとは、それぞれの試料の回復率が５０％以上を保持できる最大伸縮率である。ただし、１サイクル試験は１つの試料片で１回測定とし、試料片は毎回交換する。

（２）３０％伸張荷重
上記のテンシロン万能試験機を用い、長さ１５０ｍｍの伸縮伝送線を引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎで３０％伸張まで引張り、３０％伸長時の荷重（ｃＮ）を求めた。

（３）配線たるみ
評価用電子機器付き衣服（図２）を被験者に装着し、屈曲や伸張してない状態の衣服と
電線の距離を定規又はノギスで調べ、距離の最大が３ｃｍ以上の時、配線たるみが有り、
最大が３ｃｍ未満の時、配線たるみが無いと判定した。

（４）電気抵抗値の変化率
弛緩した状態の配線の両端をミリオームテスター（ＨＩＯＫＩ８６３０）にて電気抵抗値を測定した。また電気抵抗値の変化率（Ｒ_X）は、着用試験前の抵抗値（Ｒ₀）と着用試験後の抵抗値（Ｒ₁）を測定し、下記式より求めた。
電気抵抗値の変化率（Ｒ_X）＝（Ｒ₁―Ｒ₀）／Ｒ₀×１００

（５）快適性
評価用電子機器付き衣服（図２）を被験者に着用してもらい、運動評価を行い、その後被験者へインタビューを実施し、次の３点で評価した。
５−１）運動時不快感：６０分のジョギングで電線又は衣服に不快と感じるか否か。
５−２）突っ張り感：ジョギング時に配線が動きを阻害する感じがあるか否か。
５−３）着脱容易性：３回着脱を繰り返し、着脱が容易であるか否か。

（６）位置安定性
上記の（５）の評価後のセンサの状態を確認した。
◎：センサ位置のズレが１ｃｍ以内
○：センサ位置のズレが１ｃｍ以上、３ｃｍ未満
×：センサ位置が３ｃｍ以上ずれたり、衣服から外れた

（７）安全性
７−１）断線トラブル：上記の（５）の評価前後の電線の電気抵抗値の変化率を以下の
評価基準で判定した。
◎：電気抵抗値の変化率５％未満
○：電気抵抗値の変化率５〜９％
×：電気抵抗値の変化率１０％以上
７−２）ひっかかりトラブル：評価用電子機器付き衣服（図２）を被験者に装着し、１２ｈ日常生活を行なってもらい、ひっかかりの回数を記録してもらった。
◎：０〜１回
○：２〜４回
×：５回以上

（８）総合評価
上記試験の結果を総合的に判断した、電子機器付き衣服としての適正を評価した。
◎：着用して運動を繰り返す用途においても好適に使用できる。
○：おおよそ好適であるが、長期間の運動繰り返しによって問題が発生する可能性がある。
×：運動を繰り返す用途での着用は不適切である。

［実施例１］
（伸縮電線の作製）
ダブルカバーリング機（カタオカテクノ社製、ＳＰ−４００型）を用い、９４０ｄｔｅｘ／７２ｆのポリウレタン弾性長繊維（旭化成せんい株式会社製、商品名：ロイカ）を芯にして、伸長倍率３倍で伸長しながら、１５５ｄｔｅｘのナイロン仮撚糸を５００Ｔ／ｍの下撚り（Ｓ撚り）及び３３２Ｔ／ｍの上撚り（Ｚ撚り）で捲回し、ダブルカバー糸を得た。得られたダブルカバー糸を用い、８本打ちの製紐機（株式会社国分社製）を用いて編組加工を行い、ポリウレタン弾性長繊維からなる直径１．８ｍｍの略丸断面の組紐を伸縮性の芯部として得た。

得られた伸縮性の芯部を用い、１６本打ちの製紐機（（有）桜井鉄工製）を用いて、伸縮性芯糸を２．０倍に伸長しながら、Ｚ撚り方向に、導体線として銅細線集合線（（有）竜野電線社製２ＵＳＴＣ、直径０．０３ｍｍ×１８０本にポリエステル加工糸をカバーリングしたもの）４本と、ナイロン仮撚糸（２３０ｄｔｅｘ）４本とを１本交互に配置し、Ｓ撚り方向にポリエステル繊維（５６ｄｔｅｘ）を８本配置して編組加工を行って導体部を形成し、中間体を得た。

得られた中間体を芯にして再度１６本打ちの製紐機に仕掛け、１．８倍に伸長しながら、エステル仮撚糸（３００ｄｔｅｘ×２本引き揃え）をＺ撚り方向及びＳ撚り方向に各々８本ずつ配置して編組加工することによって、外部被覆層を形成し、４本の導体線を有する伸縮電線を得た。

（ＵＳＢコネクターの接続）
伸縮電線を採取し両端の導体線の先端を約５ｍｍ引き出し、先端約３ｍｍをハンダ浴に浸漬し細線間の導通を高めた後、各々ＵＳＢコネクターの端子位置２および３にシグナルライン(特に断らない限り、隣接する２本の導体線)、端子位置１および４に他の２本の導体線をそれぞれハンダ付けし、接合部を絶縁性ビニールテープで被覆し、ＵＳＢコネクターを両端に接続した伸縮電線を得た。

（電子機器付き衣服の作製）
伸縮性が異なる何種類かの市販布帛から、伸縮性が４０％の布帛を選定し、この布帛から、図２に示す形状のアンダーシャツを縫製し、モーションセンサ（３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサを搭載）をアンダーシャツ背中側の腕、肩、襟下及び胴体へ取り付け、腕や首などが屈曲、伸張していない状態でたるみがないように伸縮電線を配線して、伸縮伝送線として伸縮電線が、電子機器としてモーションセンサがそれぞれ配された評価用電子機器付き衣服を得た。着用試験の結果を表１に示す。

［実施例２］
導体線として銅細線集合線（（有）竜野電線社製２ＵＳＴＣ、直径０．０３ｍｍ×９０本にポリエステル加工糸をカバーリングしたもの）４本を用いる以外は実施例１と同様な方法で伸縮電線および電子機器衣服を作製し、着用試験を行った。結果を表１に示す。

［実施例３］
モーションセンサ（３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサを搭載）の代わりに小型ＬＥＤ（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ）を用いる以外は、実施例２と同様な方法で伸縮電線および電子機器衣服を作製し、着用試験を行った結果、ＬＥＤが小型であるため、ひっかかりトラブルが減少した。結果は表１に示す。

［比較例１］
伸縮伝送線の代わりに市販ＵＳＢケーブル（サンワサプライ株式会社製：品番ＫＢ−ＵＳＢ）を用いる以外は実施例１と同様にして、評価用電子機器付き衣服を得た。着用試験の結果を表１に示す。

［比較例２］
比較例１において、腕や首などの屈曲部、伸張部における、衣服と市販ＵＳＢケーブルの距離が最大で５ｃｍとなるように配線たるみをもたせた状態で配線を行った。屈曲部、伸張部以外には、比較例１と同様にして配線たるみを持たせず、配線を行ない、評価用電子機器付き衣服を得た。着用試験の結果を表１に示す。

［比較例３］
伸縮性が８０％の市販布帛を用いる以外は実施例１と同様な方法で評価用電子機器付き衣服を得た。着用試験の結果を表１に示す。

本発明の電子機器付き衣服は、ウェアラブル機器の領域で好適であり、例えば、モーションキャプチャ、電子機器付防護服、パワーアシストスーツ、リハビリ用補助具、バイタルデータ測定衣服、衣服装着型のゲーム用コントローラー、衣服装着型のマイクロフォン及びヘッドフォン等の分野で好適に利用できる。

１衣服
２伸縮伝送線
３センサ部又はデバイス部又は接続部
４配線カバー
５着脱可能部

Claims

衣服を構成する布帛の少なくとも一部に、電子機器及び伸縮伝送線が配されてなる衣服であって、布帛の伸縮伝送線が配された方向における伸縮性（Ａ）が５〜２００％であり、伸縮伝送線の長さ方向の伸縮性（Ｂ）が５〜２００％であり、両者の伸縮性差（（Ｂ）−（Ａ））が０〜１９５の範囲であることを特徴とする電子機器付き衣服。
衣服に配される電子機器がセンサ部及び／または演算、記憶、入出力、電力供給から選らばれた少なくとも１種の動作を行なうためのデバイス部を有していることを特徴とする請求項１記載の電子機器付き衣服。
伸縮伝送線が、伸縮性を有する弾性体、該弾性体の外周に捲回及び／又は編組された１本以上の導体線を有する構造であることを特徴とする請求項１又２に記載の電子機器付き衣服。
伸縮伝送線が伸縮電線であり、該伸縮電線の３０％伸張応力が５０００ｃＮ以下である事を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。
伸縮伝送線の経路となりうる任意の箇所に設けられた配線カバーにより、伸縮伝送線及び／または電子機器の少なくとも一部が覆われていることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。
前記伸縮伝送線、電子機器の少なくとも一部が着脱自在とされて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器付き衣服。