JP2013543063A - 様々なステッチパターンで編成された繊維基材と電子装置用繊維品 - Google Patents

Abstract

電子部品（３；１７ａ−ｆ）を電気的に接続するための編成基材（４；１６）が提供される。この編成基材は、第１の引張剛性をもたらす第１のステッチパターンで編まれた第１セットの基材部（５ａ−ｅ；１９ａ−ｆ）と、第１の引張剛性よりも大きい第２の引張剛性をもたらす第２のステッチパターンで編まれた第２セットの基材部（６ａ−ｆ； １８ａ−ｆ）とを含む。第１セットの基材部（５ａ−ｅ；１９ａ−ｆ）のある基材部分が、第２セットの基材部の基材部分（６ａ−ｆ；１８ａ−ｆ）の間に設けられており、第２セットの基材部（６ａ−Ｆ；１８ａ−ｆ）の各基材部分は、電子部品（３；１７ａ−ｆ）のうちの少なくとも一つの電気的接続を第２セットの基材部の各基材部分に対して可能とするように配置された導電性の編糸（１１ａ−ｂ）を備える。

Description

本発明は、電子装置用繊維品のための繊維基材と、そのような繊維基材を有する電子装置用繊維品に関する。

多くの種類の繊維品が、私達の日常生活で使用されている。電子機器が、電子装置用繊維品を作製するためにこれらの繊維品に目立たないように一体化される場合に、新たな応用分野が生まれる。そのような新たな応用分野の一例は、発光体が取付けられた繊維品であり、他の例は、繊維品ベースの検出システム、装着可能な電子機器等が含まれる。

これらの新たな応用分野のいくつかについて、例えば使用者の身体の可動部周りに適用されることを意図された電子装置用繊維品について、この電子装置用繊維品の伸縮性が重要となる。

現在提案されている電子装置用繊維品は、ドレープ性を有する、すなわち、それら繊維品は、ある形状の周りにドレープ（その形状に沿ってもたれさせる・たわませる）することができる。しかしながら、高い伸縮性を備えた電子装置用繊維品が、開発されないままである。

上述した従来技術の欠点及び他の欠点に鑑みて、本発明の主な目的は、伸縮性を備えた電子装置用繊維品の製造を可能にすることである。

本発明によれば、電子部品を電気的に接続するための編成基材が提供される。この編成基材は、第１の引張剛性をもたらす第１のステッチパターンで編まれた第１セットの基材部と、第１の引張剛性よりも高い第２の引張剛性をもたらす第２のステッチパターンで編まれた第２セットの基材部とを含む。第１セットの基材部のある基材部分が、第２セットの基材部の基材部分の間に設けられており、第２セットの基材部の各基材部分は、電子部品のうちの少なくとも一つの電気的接続を第２セットの基材部の各基材部分に対して可能とするように配置された導電性の糸を備える。

本用途の環境において、用語「引張剛性」は、編成された繊維基材によって規定される面内の少なくとも１方向における剛性であることを理解されたい。この引張剛性は、ヤング率によって表すことができる。

用語「編糸（ヤーン）」は、一つ又はいくつかの繊維を含んでもよく、特に、導電性の編糸は、例えば、よじる、編み込む又は織ることができる複数の導電性の撚糸を含むことができる。

上記の背景技術の欄で述べたように、いくつかの応用分野について、伸縮性を備えた電子装置用繊維品を提供することが切望されている。しかし、電子装置用繊維品を引き伸ばすことによって、電子装置用繊維品に含まれる電子部品に、及び/又は、電子部品とこの電子部品が取付けられた伸縮性を備えた基材の導体パターンとの間の電気的接続部に過剰な応力が発生すると予想され、このことは、そのような電子装置用繊維品の信頼性を非常に低くしてしまう可能性がある。

本発明は、所望の伸縮性が、部品取付けのための比較的に剛性を有する部分と剛性を有する部分の間に設けられた比較的に伸縮性を備えた部分とに繊維基材を提供することによって、十分な信頼性を兼ね備えることができるという認識に基づいている。本発明者らは、そのような比較的に剛性を有する部分と比較的に伸縮性を備える部分とが、部品の取付け位置とこれらの部品の取付け位置の間の基材部分とにおいて異なるステッチパターンを編成基材に提供することによって簡便に実現することができることをさらに認識している。

第２セットの基材部の基材部分は、有利に導電性の編糸と非導電性の編糸とから編成されてもよい。

さらに、第２セットの基材部の基材部分の間に設けられている第１セットの基材部の基材部分が、リブ編みされてもよい。リブ編みによって、高い伸縮性が簡便に実現できる。

また、第２セットの基材部のうちの少なくとも一つの基材部分は、メリヤス編みのパターンとして編成でき、比較的に低い伸縮性（ひずみの方向に依存する）の編物を得ることができる。

一実施形態によれば、第１セットの基材部の基材部分と第２セットの基材部の基材部分とが、交互配列された縞模様としてもよい。この実施形態では、容易な製造が可能となり、引張ひずみが、この引張ひずみの主方向（支配的な方向）が認識されており且つこの主方向に沿って主に発生すると予想される用途に特に適している。編成基材が使用されている場合は、交互配列された縞模様を、有利に、引張ひずみのこの主方向に実質的に垂直に延びるように配置できる。

別の実施形態によれば、第２セットの基材部の基材部分は、島状に配置される。各島状部分が、第１セットの基材部の関連する基材部材に実質的に取囲まれている。本実施形態による編成基材では、ひずみが同時にいくつかの方向に発生することが予想される用途に、又は引張ひずみの主方向が不明であるとき、この主方向が時間の経過又は編成基材を含むデバイスの間で変化することが予想される用途に特に有利であるかもしれない。

本発明の様々な実施形態によれば、編成基材が、さらに有利に、複数の電子部品をさらに含む電子装置用繊維品に含まれてもよく、各電子部品は、同電子部品が少なくとも一つの導電性の編糸に電気的に接続されるように、編成基材に含まれる第２セットの基材部の基材部分に取り付けられる。

図１は、本発明による編成基材の第１の実施形態を含む電子装置用繊維品の典型的な応用例の概略図である。 図２は、図１の電子装置用繊維品を概略的に示す図である。 図３は、編成基材が比較的に高い剛性を有するステッチパターンを含む、図２の電子装置用繊維品の第１部分の拡大図である。 図４は、編成基材が比較的に低い剛性を有するステッチパターンを含む、図２の電子装置用繊維品の第２部分の拡大図である。 図５は、本発明による編成基材の第２の実施形態を含む電子装置用繊維品を概略的に示す図である。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、ここで、本発明の例示の実施形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に説明される。
以下の説明では、本発明が、使用者の身体部分の光線治療のための伸縮性発光バンドの形状である電子装置用繊維品に関して説明される。この電子装置用繊維品は、縞模様が交互配列された異なる剛性を有する複数の基材部分によって一体になった編成基材に基づくものである。比較的に高い剛性を有する基材部分は、いわゆるメリヤス編みパターンによって形成されており、比較的に低い剛性を有する基材部分は、リブステッチによって形成されている。

決して本発明の範囲を制限するものではないが、第１の剛性をもたらす第１のステッチパターンで編まれた第１セットの基材部と、第１の剛性よりも大きい第２の剛性をもたらす第２のステッチパターンで編まれた第２セットの基材部とを有する他の編成基材に同様に適用できる。たとえば、ステッチパターンは、縞模様が交互配列される必要はないが、（比較的に低い剛性を有する）第１セットの基材部の基材部分が、（比較的に高い剛性を有する）第２セットの基材部の基材部分の間に設けられている限り、他の構成として配置できる。さらに、様々な基材部分を作製するために使用できる種々のステッチパターンがあり、そして、別のステッチパターンの（引張）剛性を確認することは、当業者には容易なことである。

図１は、使用者２の身体部分の光線治療のための伸縮性発光バンド１の形状であって、本発明による編成基材の第１の実施形態を含む電子装置用繊維品の典型的な応用例の概略図である。別の典型的な例は、肘や膝等の関節周りの（局所的に４０％までの伸縮性を有する）バンドである。

図２には、図１の伸縮性発光バンド１がより詳細に示されている。図２に確認されるように、伸縮性発光バンド１は、複数の電子部品を含み、ここで、この電子部品は、編成された繊維基材４上に配置された発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）３（図面を明瞭化するため、一つのＬＥＤのみが参照として示されている）の形状である。この編成された繊維基材は、第１のステッチパターンで編まれた第１セットの基材部５ａ−ｅと、第２のステッチパターンで編まれた第２セットの基材部６ａ−ｆとを有している。第１の及び第２のステッチパターンは、第２セットの基材部の基材部分６ａ−ｆの引張剛性（ヤング率Ｅ_２）が、第１セットの基材部の基材部分５ａ−ｅの引張剛性（ヤング率Ｅ_１）がよりも大きくなるように選択されている。

図２に確認されるように、ＬＥＤ３は、第２セットの基材部の基材部分６ａ−ｆに取付けられている。それは図２において確認できないが、編成された繊維基材４は、導電性の編糸と非導電性の編糸とから作製されており、このＬＥＤ３は、導電性の編糸に電気的に接続されている。これは、第２セットの基材部のうちの１つの基材部分６ｂの拡大図であり、図３を参照してさらに説明される。

図２を続けて参照して、伸縮性発光バンド１は、さらに、この伸縮性発光バンド１を選択された身体部分に取付けるための締結部分８ａ−ｂを含む。この締結部８ａ−ｂは、たとえば、マジックテープ（登録商標）、スナップ式ボタン又は同様のものである。伸縮性発光バンド１は、１つ又はいくつかの電池等の電源（図示せず）をさらに含む。図１には示されていないが、図１に示されるような光線療法装置は、ＬＥＤと使用者の皮膚との間の距離を最小に保つためのスペーサ層等の追加の層と、皮膚親和性を有する最上層とを有してもよい。

伸縮性発光バンド１が、例えば、図１に示されるように、選択された身体部分に取付けられる場合には、この伸縮性発光バンド１は、締結部８ａ−ｂが、互いに係合するとともに伸縮性発光バンド１を所定の位置に保持できるように引き伸ばされる。この伸縮性発光バンド１が、このように引き伸ばされた場合に、編成された繊維基材４は、引き伸ばされるとともに図２に模式的に矢印で示されているように伸長される。第１セットの基材部の基材部分５ａ−ｅは、容易に引き伸ばされる一方、第１セットの基材部の基材部分５ａ−ｅよりも高い引張剛性を有する第２セットの基材部の基材部分６ａ−ｆは、あまり伸長されずに応力を吸収する。これによって、ＬＥＤ３上と、ＬＥＤ３のパッド及び編成された繊維基材４の導体パターンの間の電気的（及び機械的）接続部上との応力を低減させ、同様に、電子装置用繊維品の機能不良のリスクを低減する。代わりに、ＬＥＤ３が、基材の全長に沿って均一に（及び高い）伸縮性を備えた基材に取付けられる場合は、応力の大部分が、比較的に剛性を有するＬＥＤ３とその基材に対する電気的接続部によって吸収される。

編成された繊維基材４の一つの構成例が、ここで、図３及び４を用いて説明される。

図３は、第２セットの基材部の基材部分６ｂの拡大図である。模式的に図３に示されるように、基材部分６ｂは、（図３で側面から見て）編みステッチ９のみを用いる、いわゆるメリヤス編みパターンを使用して編まれている。基材部分６ｂは、非導電性の編糸１０と導電性の編糸１１ａ−ｂとを含む。この導電性の編糸１１ａ−ｂは、図３のＬＥＤ３が接続される導体パターンを規定する。ＬＥＤ３は、例えばはんだ付け又は導電性接着剤の使用等の任意の好適な方法で、導電性の編糸１１ａ−ｂに電気的に接続できる。

図４は、第１セットの基材部の基材部分５ｃの拡大図である。模式的に図４に示されるように、基材部分５ｃは、編みステッチ９の１つの横列と裏編みステッチ１２の１つの横列とからなる周期的なパターンを用いる、いわゆる１×１リブ編みを使用して編成される。リブステッチにより、図４に示すような基材部分５ｃは、少なくとも横列方向に（この方向が図２の矢印によって示される）、図３に示される基材部分６ｂよりもかなり低い引張剛性（より低いヤング率Ｅ_１）を有することになる。

第１セットの基材部の基材部分５ａ−ｅと、縞模様が交互配列された第２セットの基材部の基材部分６ａ−ｆとを有する図２に示される構成は、図１に示される構成等の用途に適しているが、引張ひずみの主方向が不明である、又は時間の経過とともに変化する場合に、他の応用例があるかもしれない。このような応用例では、電子装置用繊維品は、有利に、第１セットの基材部の基材部分と第２セットの基材部の基材部分とからなる別の構成を有する編成された繊維基材に基いてもよい。

図５には、本発明の第２の実施形態による編成された繊維基材１６と、この編成された繊維基材１６に取付けられた複数の電子部品１７ａ−ｆとを備える電子装置用繊維品１５が模式的に示されている。図５に模式的に示されるように、編成された繊維基材１６は、比較的に高い引張剛性（ヤング率Ｅ_２）をもたらすステッチパターンから作製される基材部分１８ａ−ｆを有する。これらの基材部分１８ａ−ｆの各々が、比較的に低い引張剛性（低いヤング率Ｅ_１）をもたらすステッチパターンから作製される基材部分１９ａ−ｆによって取囲まれている。

また、開示された実施形態のバリエーションは、図面、明細書、及び添付の特許請求の範囲を検討することによって、当業者が特許請求の範囲に記載された発明を実施することによって理解され且つ達成される。たとえば、他に多くの種類のステッチパターンを使用できる。当業者にとって、どのステッチパターンが高い又は低い引張剛性（高い又は低いヤング率）をもたらすかを決定することは容易であろう。

特許請求の範囲において、「備える(comprising)」は、他の要素や工程を排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載のいくつかの構成要素の機能を充足することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に使用できないことを示すものではない。

Claims (7)

1. 電子部品を電気的に接続するための編成基材において、当該編成基材が：
   第１のステッチパターンで編まれた第１セットの基材部であって、第１のステッチパターンによって第１の引張剛性がもたらされる、第１セットの基材部と；
   第２のステッチパターンで編まれた第２セットの基材部であって、第２のステッチパターンによって第１の引張剛性よりも大きい第２の引張剛性がもたらされる、第２セットの基材部と；
   を含み、
   第１セットの基材部のある基材部分が、第２セットの基材部の基材部分の間に設けられ、
   第２セットの基材部の各基材部分が、前記電子部品のうちの少なくとも１つの電気的接続を第２セットの基材部の各基材部分に対して可能とするように配置された導電性の編糸を備える、
   編成基材。
2. 第２セットの基材部の基材部分が、前記導電性の編糸と非導電性の編糸とから編成される、
   請求項１に記載の編成基材。
3. 第２セットの基材部の基材部分の間に設けられている第１セットの基材部の基材部分が、リブ編みされている、
   請求項１又は２に記載の編成基材。
4. 第２セットの基材部のうちの少なくとも１つの基材部分が、メリヤス編みされている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の編成基材。
5. 第１セットの基材部の基材部分と第２セットの基材部の基材部分とが、交互配列された縞模様として配置されている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の編成基材。
6. 第２セットの基材部の基材部分が、島状に配置され、各島状部分が、第１セットの基材部の関連する基材部分によって実質的に取囲まれている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の編成基材。
7. 電子装置用繊維品であって：
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の編成基材と、；
   複数の電子部品と；
   を備え、
   各電子部品は、同電子部品が、少なくとも一つの導電性の編糸に電気的に接続されるように、前記編成基材に含まれる第２セットの基材部の基材部分に取り付けられる、
   電子装置用繊維品。

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