JP2014203815A - 導電性布帛用コネクタ、及び導電性布帛用コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の配線に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができる導電性布帛用コネクタを提供することにある。
【解決手段】複数の配線６が形成された導電性布帛２と、所定の凸状の被嵌合部８が形成された被嵌合部材４と、被嵌合部８に嵌合する嵌合部９と、嵌合部９の内面に形成され、複数の配線６に対応するように形成された複数の回路接点７と、を有するプレート３と、を有し、被嵌合部材４の被嵌合部８とプレート３の嵌合部９とで、導電性布帛２を挟むことによって、複数の配線６と複数の回路接点７とを接続する導電性布帛用コネクタ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体電極として使用可能な導電性布帛に用いられる導電性布帛用コネクタ、及び導電性布帛用コネクタの製造方法に関する。

ウェアラブル型電極を用いることにより、ヒトや動物等の生体信号や動作を計測する技術が急速に進展しており、医療分野やヘルスモニタリング分野で広く使用されるようになっている（非特許文献１参照）。

衣服等に導電性材料のプリント（コーティング）によって導電性を付与されるタイプのウェラブル型多点電極は、外部装置に信号を伝えるためのケーブルと容易にコネクタ接続することが求められている。その方法としては、クリップで配線部を挟む方法（特許文献１参照）や、ホックボタン型コネクタを利用したりする方法（特許文献２参照）が一般的である。

米国特許第４８９０６２２号明細書 特開２００３−７７５６６号公報

「ウェアラブルな生体センサーの研究(EU)」ＮＥＤＯ海外レポート

ところで、特許文献１に記載されているようなクリップで配線を挟み込む方法では、電極を痛めやすかったり、外れやすかったり、接続数が多くなると脱着が困難となるなどの課題があった。また、クリップは装着感の点から薄型とすることが好ましいが、クリップの厚みにより皮膚に当たることも課題であった。

また、ホックボタン型コネクタを用いた場合、コネクタを形成するためには多くの加工が必要であり、製造コストがかさむという課題があった。また、接続数が多くなると脱着が困難という課題があった。さらに、ホックボタン型コネクタを用いた場合、電極の脱落を防ぐために、スナップボタンのサイズが大きくなる傾向があるが、ホックボタンの厚みにより突起部が形成され皮膚に当たり、違和感、皮膚の擦れ、かゆみや皮膚炎の原因ともなることも課題であった。

また、ホルター心電図のような被験者が動く状況での生体信号の計測時には、電極とコネクタ、ケーブル類を含めた重量が大きいと、歩行時などの体動の際に振動し、皮膚、皮膚電極接続部、ケーブル類からノイズが発生する。こうした体動時のノイズが混入すると不整脈などの生体信号の異常との判別が困難となるため出来る限り軽減することが求められている。

このような体動時のノイズの軽減のためには、クリップ、コネクタ、ケーブルを含めた軽量化が必要である。従来のホルター心電図用の電極は据え付け型の１２誘導心電図を小型化したものが多いが、ノイズ低減のためにケーブル類をサージカルテープで胸壁に固定するなどの対策をしている。しかしながら、ケーブル類をサージカルテープで固定する場合、テープかぶれなどを起こすなど問題があり根本的な解決には至っていない。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の配線に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができる導電性布帛用コネクタを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の導電性布帛用コネクタは、複数の配線が形成された導電性布帛と、所定の凸状の被嵌合部が形成された被嵌合部材と、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の内面に形成され、前記複数の配線に対応するように形成された複数の回路接点と、を有するプレートと、を有し、前記被嵌合部材の嵌合部と前記プレートの前記嵌合部とで、前記導電性布帛を挟むことによって、前記複数の配線と前記複数の回路接点とを接続することを特徴とする。

上記構成によれば、複数の配線に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができる。

上記導電性布帛用コネクタにおいて、前記複数の配線は、直線状をなして所定の間隔をおいて形成されており、前記被嵌合部及び前記嵌合部は、前記複数の配線の延在方向と直交する方向に延在するように形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、複数の配線と回路接点とがより確実に接続される。

上記導電性布帛用コネクタにおいて、前記嵌合部は、突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成された突条であり、前記プレートは弾性変形可能に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、嵌合部と被嵌合部との嵌合をより確実に行うことができる。

上記導電性布帛用コネクタにおいて、前記導電性布帛のうち、前記嵌合部と前記被嵌合部とによって挟まれる部分は、樹脂によって固化されていることが好ましい。

上記構成によれば、嵌合部と被嵌合部とで挟み込む際に、導電性布帛がよれることがなくなるため、嵌合部と被嵌合部による挟み込みが容易となる。これにより、配線と回路接点との接続がより確実となる。

また、本発明は、
絶縁性の布地に導電性材料を塗布することによって、複数の配線が形成された導電性布帛を形成し、所定の長さを有するともに、突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成された突条である被嵌合部を有する被嵌合部材を形成し、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部を有するプレートを形成し、前記プレートの前記嵌合部の内面に前記複数の配線と対応する複数の回路接点を印刷する導電性布帛用コネクタの製造方法を提供する。

上記製造方法によれば、複数の配線に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができるコネクタを製造することができる。

本発明によれば、複数の配線に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができる。

本発明の実施形態の導電性布帛用コネクタの斜視図である。 本発明の実施形態の導電性布帛の斜視図である。 図２のＡ矢視図であって、導電性布帛の上面図である。 本発明の実施形態のホルダーの斜視図である。 本発明の実施形態のプレートの斜視図である。 図１のＢ矢視図であって、導電性布帛用コネクタの作用を説明する側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されない。

図１に示すように、本実施形態の導電性布帛用コネクタ１は、ホルダー４（被嵌合部材）を用いて、導電性布帛２に形成された複数（本実施形態では４本）の配線６と、プレート３の内面に形成された複数の回路接点７とを接続するコネクタである。
具体的には、ホルダー４に形成されている被嵌合部８と、プレート３に形成されている嵌合部９との間に導電性布帛２のコネクタ接続部１２を挟み込むことによって、導電性布帛２の複数の配線６とプレート３の回路接点７とを接続するコネクタである。

図２及び図３に示すように、導電性布帛２は、基材である絶縁性の布地１１と、布地１１の表面に塗布される導電性材料を含む塗料によって形成された複数の配線６と、を有している。導電性布帛２は、複数の配線６が露出されるコネクタ接続部１２を有しており、コネクタ接続部１２を除く表面は、絶縁加工された絶縁加工部１３とされている。この絶縁加工部１３には、コーティング加工やラミネート加工等による樹脂加工が施されている。この樹脂加工が施されていることにより、水分等の液体の浸入が防止されている。

コネクタ接続部１２は、導電性布帛２の本体から一方向に突出するように形成されている。コネクタ接続部１２の一方向に直交する方向の幅Ｗは、配線６の数に応じて適宜設定される。以下、この幅をコネクタ幅Ｗと呼ぶ。
複数の配線６は、コネクタ接続部１２の突出方向である一方向に沿うように直線状に延在しており、互いに所定の間隔をおいて等間隔に形成されている。換言すれば、複数の配線６は、ストライプ状に形成されている。なお、複数の配線６の構成はこれに限ることはなく、複数の配線６は、等間隔に形成されていなくてもよい。

配線６同士の間の間隙は、絶縁性の素材で形成されている。本実施形態においては、この間隙は布地１１である。また、コネクタ接続部１２の布地１１は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂によって固化されている。この樹脂は、例えば、ホットメルト接着剤によって布地１１に含浸させることができる。

基材として使用される絶縁性の布地１１は特に制限されず、導電性材料を含む塗料に対して親和性を有する（塗料を吸収可能な）絶縁性の布地であればよい。このような布地として、例えば、綿、絹、麻、レーヨン、天然繊維、化学繊維等の従来公知の繊維で構成された織物又は不織布が挙げられる。布地１１の形状や厚みは特に制限されない。布地１１は、シャツ、下着、手袋、靴下等の衣服（衣料品）に仕立てられていてもよいし、ベッドカバー、シーツ、枕カバー、タオル等の生活用品に加工されていてもよい。

図４に示すように、ホルダー４は、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）のようなエンジニアリングプラスチックによって形成された長尺状の部材である。ホルダー４の長さは、コネクタ幅Ｗを略同一とされているが、少なくとも、コネクタ幅Ｗより長く形成されている。ホルダー４は、ベース部１５と、ベース部１５の一面に凸状に形成された被嵌合部８とから構成されている。

ベース部１５は、矩形板状の部位である。ベース部１５は、導電性布帛用コネクタ１を使用の際に、使用者が把持するための部位である。
被嵌合部８は、ベース部１５の長手方向に延在する突条であって、ベース部１５の長手方向に沿う方向からみた断面形状（図６に示す形状）が、突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成されている。具体的には、被嵌合部８は、平坦な面である上面１６と、上面１６の長手方向に沿う両側辺とベース部１５とを接続する一対の側面１７と、から構成されている。上面１６と側面１７とを接続する前記両側辺は、丸面取り形状とされている。即ち、被嵌合部８は、プレート３の嵌合部９と嵌合させる際、少ない力で嵌合させることができる形状とされている。

図５に示すように、プレート３は、回路接点７を有し、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）のようなエンジニアリングプラスチックによって形成された板状の部材である。

プレート３は、ホルダー４の被嵌合部８と嵌合することができる嵌合部９を有している。プレート３の嵌合部９は、コネクタ幅Ｗと略同一の幅に形成されており、ホルダー４の嵌合部９の外形に沿うように湾曲した形状をなしている。具体的には、嵌合部９は、被嵌合部８の上面１６に沿う本体部１８と、本体部１８に接続される一対の挟持部１９とから構成されている。そして、プレート３の少なくとも嵌合部９は、弾性変形可能に形成されている。具体的には、プレート３の嵌合部９は、弾性変形可能な厚さとなるように形成されている。

プレート３の内面であって、図１において導電性布帛２に面する面には、プレート３の長手方向に沿う回路接点７が形成されている。回路接点７は、導電性布帛２の配線６と同様に、導電性材料を含む塗料によって形成されている。
回路接点７の少なくとも配線６と対応する部分は直線状をなしており、嵌合部９は回路接点７の延在方向と直交する方向に延在するように形成されている。

次に、本実施形態の導電性布帛用コネクタ１の作用について説明する。ここで、本実施形態の導電性布帛２は生体信号を計測するための衣類に用いられており、プレート３の回路接点７は、外部の計測装置と接続されている。即ち、本実施形態の導電性布帛用コネクタ１を用いて導電性布帛２とプレート３とを接続することによって、外部の計測装置を用いて生体信号が計測可能となる。

具体的にはまず、導電性布帛２の裏側（下方）からホルダー４をあてがう。この際、ホルダー４の長手方向が、複数の配線６の延在方向と直交するようにする。
次いで、表側（上方）からプレート３をあてがい、プレート３の嵌合部９の本体部１８を上方から抑え込む。これにより、弾性可能に形成されたプレート３の嵌合部９の一対の挟持部が離間する方向に開き、そのままプレート３の嵌合部９を押圧することによって、挟持部が被嵌合部８を乗り越え、被嵌合部８と嵌合部９とが嵌合する。これにより、複数の配線６と複数の回路接点７とが接続される。

上記実施形態によれば、複数の配線６と複数の回路接点７とが、導電性布帛２をホルダー４とプレート３とで挟み込むのみで接続されるため、複数の配線６に対する安定した導通とワイヤリングを容易に行うことができる。

また、嵌合部９及び被嵌合部８の長手方向が配線６の延在方向と直交する方向に延在するように形成されていることによって、配線６と回路接点７を形成する際の位置合わせが容易となり、複数の配線６と回路接点７とがより確実に接続される。

また、被嵌合部８が突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成された突条であることによって、嵌合部９と被嵌合部８との嵌合をより確実に行うことができる。

また、導電性布帛２のうち、嵌合部９と被嵌合部８とによって挟まれる部分であるコネクタ接続部１２が樹脂によって固化されていることによって、嵌合部９と被嵌合部８とで挟み込む際に、導電性布帛２がよれることがなくなるため、嵌合部９と被嵌合部８による挟み込みが容易となる。これにより、配線６と回路接点７との接続がより確実となる。

次に、本実施形態の導電性布帛用コネクタ１の製造方法について説明する。
まず、絶縁性の布地１１に導電性材料を塗布することによって、複数の配線６が形成された導電性布帛２を形成する。
具体的には、基材である絶縁性の布地１１の表面の、配線６を配置しない領域をマスキングする工程（マスキング工程）と、マスキングを施した布地１１に導電性材料を含む塗料を塗布する工程（塗布工程）と、マスキングを除去することにより布地１１上に配線６を形成する工程（除去工程）と、を実施する。

マスキング工程において、配線６を配置しない領域の布地１１表面をマスキングする方法は、後工程で塗布する塗料がマスキングを施した領域に染み込むことを抑制できる方法であり、且つ後工程において当該マスキングを除去できる方法であれば特に制限されない。
例えば、配線６を配置しない領域にテープを貼付する方法、配線６を配置しない領域に樹脂製又は金属製の板を押し付ける（圧着する）方法、配線６を配置しない領域に塗料に馴染まない（前記塗料を弾く）性質を有する材料を配置する方法等が挙げられる。

前記塗料に馴染まない性質を有する材料として、例えば疎水性材料が挙げられる。この場合、塗料が親水性であることが好ましい。親水性の塗料は疎水性材料に弾かれるため、疎水性材料によってマスキングされた領域に親水性の塗料が染み込むことを抑制することができる。

塗布工程において、マスキングを施した布地１１に塗布する塗料は、導電性材料を含む。導電性材料の種類は特に制限されず、例えば、従来公知の導電性高分子、カーボン粒子、カーボン繊維等の炭素系材料、金属粒子が適用可能である。導電性高分子としては、例えば、導電性及び親水性に優れるPEDOT-PSS又はPEDOT-Sが好適である。また、ポリアニリンスルフォン酸やポリピロール等も例示できる。
塗料には、導電性高分子以外の導電性物質が含まれていてもよい。
導電性物質として、例えば、カーボン粒子、カーボン繊維等の炭素系材料、金属粒子、従来公知の電池等に使用される電解質等が挙げられる。

塗料を前記マスキングを施した布地１１に塗布する方法は特に制限されず、例えばスクリーン印刷法、スプレーで塗料を吹き付ける方法、刷毛で塗料を塗布する方法などが適用可能である。この際、塗料は当該布地１１の全面に塗布しても構わない。布地１１のマスキングした領域には塗料は染み込まないので、マスキングした領域を避けて塗料を塗布する手間は必要ない。この結果、本発明にかかる導電性布帛２を効率的に製造することができる。

塗料の塗布後、室温で放置するか又は温風等を吹き付けて乾燥させることにより、導電性材料を布地１１上に乾燥固定し、導電性材料含む配線６を形成することができる。ここで、配線６の形状、サイズ、数及び密度は、前記マスキングの形状等が反映されたものとなる。すなわち、前記マスキングが施されていない領域の、形状、サイズ、数及び密度を反映した電極及び配線６を形成することができる。

次に、被嵌合部８を有するホルダー４を形成する。
ホルダー４は、金型を用いた射出成型の方法で形成することができる。ホルダー４の形成方法は、射出成型に限ることはなく、レーザ加工、エンドミル等による切削加工などを採用することができる。

次に、プレート３を形成する。プレート３も、ホルダー４と同様に、射出成型や切削加工を用いて形成することができる。
ホルダー４、プレート３を大量に製造する必要がある場合、射出成型を採用することによって低コストにて製造が可能である。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。また、上記複数の実施形態で説明した特徴を任意に組み合わせた構成であってもよい。

例えば、ホルダー４及びプレート３の形状は、上記実施形態で示したような形状に限ることはない。即ち、プレート３にホルダー４の被嵌合部８に嵌合可能な嵌合部９が形成されていればよく、例えば、断面形状を上記実施形態の台形形状に対して、円形形状としてもよい。
また、プレート３の両側部に壁を設けるなどして、プレート３の幅方向の移動を規制するような形状としてもよい。

本発明にかかる導電性布帛用コネクタ１は、医療をはじめ、ヘルスプロモーションやインフォメーションテクノロジー、ウエアラブルコンピューターなどの幅広い分野において、導電性布帛２に形成された電極に容易にアクセス可能なコネクタとして広く利用可能である

１ 導電性布帛用コネクタ
２ 導電性布帛
３ プレート
４ ホルダー（被嵌合部材）
６ 配線
７ 回路接点
８ 被嵌合部
９ 嵌合部
１１ 布地
１２ コネクタ接続部
１３ 絶縁加工部
１５ ベース部
１６ 上面
１７ 側面
１８ 本体部
１９ 挟持部

Claims (5)

1. 複数の配線が形成された導電性布帛と、
   凸状の被嵌合部が形成された被嵌合部材と、
   前記被嵌合部に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の内面に形成され、前記複数の配線に対応するように形成された複数の回路接点と、を有するプレートと、を有し、
   前記被嵌合部材の前記被嵌合部と前記プレートの前記嵌合部とで、前記導電性布帛を挟むことによって、前記複数の配線と前記複数の回路接点とを接続することを特徴とする導電性布帛用コネクタ。
2. 前記複数の配線は、直線状をなして所定の間隔をおいて形成されており、
   前記被嵌合部及び前記嵌合部は、前記複数の配線の延在方向と直交する方向に延在するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性布帛用コネクタ。
3. 前記被嵌合部は、突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成された突条であり、
   前記プレートは弾性変形可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性布帛用コネクタ。
4. 前記導電性布帛のうち、前記嵌合部と前記被嵌合部とによって挟まれる部分は、樹脂によって固化されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の導電性布帛用コネクタ。
5. 絶縁性の布地に導電性材料を塗布することによって、複数の配線が形成された導電性布帛を形成し、
   所定の長さを有するともに、突出方向に向かうに従って徐々に幅が広がるように形成された突条である被嵌合部を有する被嵌合部材を形成し、
   前記被嵌合部に嵌合する嵌合部を有するプレートを形成し、
   前記プレートの前記嵌合部の内面に前記複数の配線と対応する複数の回路接点を印刷することを特徴とする導電性布帛用コネクタの製造方法。

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