JP2014235783A - Sheet-like heater, heating method of sheet-like heater, ware with built-in heater, heating method of ware with built-in heater, and measurement method using ware with built-in heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状ヒーター、シート状ヒーターの加温方法、ヒーター内蔵ウェア、ヒーター内蔵ウェアの加温方法、ヒーター内蔵ウェアを用いた計測方法に関する。 The present invention relates to a sheet heater, a heating method for the sheet heater, a heater built-in wear, a heater built-in wear heating method, and a measurement method using the heater built-in wear.
一般に、寒冷地での屋外作業や冬にスポーツを行う等のような低温環境下での活動時及びその活動前後には、体を温める。活動前の準備運動や体を温めることは,転倒防止や運動効果の向上にもつながる。体を温める方法としては、例えば使い捨てカイロ、携帯型カイロ等を身に着ける方法が挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。また、材料開発の進展に伴い、保温性の高い素材を用いたウェアが多く開発されており、体を温める方法としては、該ウェアを着用する方法も挙げられる。特に、2011年の東日本大震災の発生以降、電力や電力以外のエネルギー資源等の使用量の節約のために保温性の高いウェアのニーズが高まっている。保温性の高いウェアは、特に高齢者に好んで着用され、着用者の血行を良くすると共に肩こり等も解消することができる。 Generally, the body is warmed during and after an activity in a low-temperature environment such as outdoor work in a cold region or sports in winter. Pre-activity exercises and warming up the body will help prevent falls and improve exercise effects. Examples of the method for warming the body include a method of wearing a disposable body warmer, a portable body warmer, and the like (see, for example, Patent Document 1). In addition, with the progress of material development, a lot of wear using materials with high heat retention properties has been developed, and a method of wearing the wear is also mentioned as a method for warming the body. In particular, since the occurrence of the Great East Japan Earthquake in 2011, there has been an increasing need for highly heat-resistant clothing for saving the amount of power and energy resources other than power. Wear with high heat retention is particularly preferred for the elderly, and can improve the blood circulation of the wearer while eliminating stiff shoulders.
このような保温性の高いウェアとしては、マイクロカーボンファイバーを用いたヒーターを装着した発熱機能を有するバイク用のジャケットや靴下、手袋などが製造・販売されている。また、保温性の高いウェアとして、防水透湿素材を用いたウェアが多く開発されている。防水透湿素材は外界からの水は内部に透過させずに体から発散される水蒸気は透過させる保温性に優れた素材である。そのため、防水透湿素材を用いたウェアはスキー等の冬のスポーツ時や登山時に着用されている(例えば、非特許文献1を参照)。
As such highly heat-insulating clothing, motorcycle jackets, socks, gloves and the like having a heat generation function equipped with a heater using micro carbon fiber are manufactured and sold. In addition, many wears that use waterproof and moisture-permeable materials have been developed as highly heat-resistant wears. The waterproof and moisture permeable material is a material with excellent heat retention property that allows water vapor from the body to permeate without allowing water from the outside to permeate inside. For this reason, wear using a waterproof and moisture-permeable material is worn during winter sports such as skiing or mountain climbing (see Non-Patent
体を温めるためには、保温性の高いウェアを下着として着用することがより効果的である。
しかしながら、従来から用いられている使い捨てカイロには、一度開封したら発熱を中断させることはできず、不要な時も使用を継続しなくてはならないという問題があった。また、使い捨てカイロを体に密着させて使用するとカイロに使われている接着剤による皮膚のかぶれや低温やけどが生じる虞もある。更に、使い捨てカイロは名の通り発熱完了後に廃棄物になるため、継続的に使用することがためらわれる場合もある。携帯型カイロには充電式やオイル式のものがあるが、何れも硬い素材で構成されており、肌になじまない。そもそも、使い捨てカイロや携帯型カイロはウェアとは一体化されていないため、何れもウェアとは別に着用しなくてはならない。
In order to warm the body, it is more effective to wear clothing with high heat retention as underwear.
However, the conventional disposable warmers have a problem that once opened, heat generation cannot be interrupted, and the use must be continued even when unnecessary. In addition, when a disposable body warmer is used in close contact with the body, there is a risk of skin irritation and low temperature burns caused by the adhesive used in the body warmer. Furthermore, since the disposable body warmers become waste after the completion of heat generation as the name suggests, there are cases where hesitates to use them continuously. There are rechargeable and oil-type portable warmers, but they are all made of hard materials and are not familiar with the skin. In the first place, since disposable warmers and portable warmers are not integrated with wear, they must be worn separately from wear.
一方、カーボンファイバーからなるヒーターや該ヒーターを装着したウェアは触感が硬く、頻繁な洗濯により劣化し易いため、下着として着用するには不向きである。また、これらのヒーターや該ヒーターを上着とする場合には下着よりも保温効果が低くなってしまう上に、高価になるという問題があった。 On the other hand, a heater made of carbon fiber and a wear fitted with the heater are hard to touch and are easily deteriorated by frequent washing, and are not suitable for wearing as underwear. In addition, when these heaters or the heaters are used as outerwear, there is a problem that the heat retaining effect is lower than that of underwear and the cost is increased.
本発明は、前述の従来技術における問題を解決し、保温性及び柔軟性が高く、肌になじみ易く、任意のタイミングで発熱開始・停止を制御可能とし、且つ、ウェアとの一体化が容易なシート状ヒーター、シート状ヒーターの加温方法、ヒーター内蔵ウェア、ヒーター内蔵ウェアの加温方法、ヒーター内蔵ウェアを用いた計測方法の提供を課題とする。 The present invention solves the problems in the prior art described above, has high heat retention and flexibility, is easy to adjust to the skin, can control the start and stop of heat generation at any timing, and is easy to integrate with the wear It is an object of the present invention to provide a sheet heater, a heating method for the sheet heater, a heater built-in wear, a heating method for the heater built-in wear, and a measurement method using the heater built-in wear.
本発明のシート状ヒーターは、導電性高分子で被覆された繊維或いは布で構成されていることを特徴とする。
これにより、シート状ヒーターに導電性高分子による柔軟性が付与され、肌になじみ易くなる。また、導電性高分子で被覆された繊維或いは布で構成されたシート状ヒーター全体が通電可能となり、シート状ヒーターが発熱可能となる。更に、シート状ヒーターが導電性高分子で被覆された繊維或いは布からなるため、様々な形態に容易に加工され、ウェアと一体化される。
本発明のシート状ヒーターにおいて、前記導電性高分子はポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホン酸)を含んでいることが好ましい。
これにより、シート状ヒーターにポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホン酸)による更なる柔軟性・安定性及び生体親和性が付与される。
The sheet heater of the present invention is characterized by being composed of a fiber or cloth coated with a conductive polymer.
Thereby, the softness | flexibility by a conductive polymer is provided to a sheet-like heater, and it becomes easy to adjust to skin. In addition, the entire sheet heater composed of fibers or cloth coated with a conductive polymer can be energized, and the sheet heater can generate heat. Furthermore, since the sheet-like heater is made of a fiber or cloth coated with a conductive polymer, it is easily processed into various forms and integrated with the wear.
In the sheet heater of the present invention, the conductive polymer preferably includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (4-styrenesulfonic acid).
Thereby, the further flexibility and stability and biocompatibility by poly (3,4-ethylene dioxythiophene) / poly (4-styrenesulfonic acid) are provided to a sheet-like heater.
本発明のシート状ヒーターの加温方法は、上記のシート状ヒーターの二以上の箇所に電圧印加用端子を設置し、前記電圧印加用端子に電圧を印加することを特徴とする。
これにより、電圧印加用端子を介してシート状ヒーター全体に能動的な電圧印加が行われる。
The heating method for a sheet heater according to the present invention is characterized in that a voltage application terminal is installed at two or more locations of the sheet heater and a voltage is applied to the voltage application terminal.
Thereby, active voltage application is performed to the whole sheet-like heater via the voltage application terminal.
本発明のヒーター内蔵ウェアは、上記のシート状ヒーターを備えていることを特徴とする。
これにより、ウェアに発熱部となるシート状ヒーターが装着されるため、ウェアの触感を損ねることなくウェアに保温性が付与される。
本発明のヒーター内蔵ウェアは、上記のシート状ヒーターを二つ以上備えていてもよい。
これにより、ヒーター内蔵ウェアが二以上のシート状ヒーターの各装着部分に独立した保温性が付与される。
The heater built-in wear according to the present invention includes the sheet heater described above.
Thereby, since the sheet-like heater which becomes a heat-emitting part is attached to the wear, the heat retaining property is imparted to the wear without impairing the feel of the wear.
The heater built-in wear of the present invention may include two or more of the above sheet heaters.
Thereby, independent heat retention is provided to each mounting portion of the two or more sheet heaters with built-in heaters.
本発明のヒーター内蔵ウェアの加温方法は、上記のヒーター内蔵ウェアに装着された前記シート状ヒーターの二以上の箇所に電圧印加用端子を設置し、前記電圧印加用端子に電圧を印加することを特徴とする。
これにより、電圧印加用端子を介してシート状ヒーター全体に能動的な電圧印加が行われ、シート状ヒーターが発熱・冷却されるため、ヒーター内蔵ウェアの温度が自在に制御される。
本発明のヒーター内蔵ウェアの加温方法は、上記のヒーター内蔵ウェアに装着された前記シート状ヒーターの各々の二以上の箇所に電圧印加用端子を設置し、前記シート状ヒーター毎の前記電圧印加用端子に同じ条件又は異なる条件で電圧を印加してもよい。
これにより、複数のシート状ヒーターが同時又は個別に発熱・冷却可能とされるため、ヒーター内蔵ウェアの各シート状ヒーターの装着部分毎の温度が自在に制御される。
In the heating method of the heater built-in wear of the present invention, voltage application terminals are installed at two or more locations of the sheet-like heater mounted on the heater built-in wear, and a voltage is applied to the voltage application terminal. It is characterized by.
Accordingly, active voltage application is performed to the entire sheet heater via the voltage application terminal, and the sheet heater is heated and cooled, so that the temperature of the heater built-in hardware is freely controlled.
The method for heating a heater built-in ware according to the present invention is provided with a voltage application terminal at each of two or more locations of the sheet heater mounted on the heater built-in wear, and the voltage application for each sheet heater. The voltage may be applied to the terminals for use under the same conditions or different conditions.
As a result, a plurality of sheet-like heaters can be heated or cooled simultaneously or individually, so that the temperature for each mounting portion of each sheet-like heater of the built-in heater is freely controlled.
本発明のヒーター内蔵ウェアを用いた計測方法は、ヒーター内蔵ウェアの加温方法における電圧印加時と同時に、或いは、前記電圧印加時から所定の時間間隔をあけて、心電計測及び心拍計測のうち何れか一方を行うことを特徴とする。
これにより、ヒーター内蔵ウェアの温度制御が行われ、ヒーター内蔵ウェアの温度変化に伴って着用者の体が温められる、或いは冷やされる。この際の生体信号等を取得することにより、体の温度変化に対する心電計測及び心拍計測のうち何れか一方が行われる。
The measuring method using the heater built-in ware of the present invention is an electrocardiographic measurement and a heartbeat measurement simultaneously with the voltage application in the heating method of the heater built-in ware, or at a predetermined time interval from the voltage application. Either one is performed.
Thereby, the temperature control of the heater built-in wear is performed, and the wearer's body is warmed or cooled in accordance with the temperature change of the heater built-in wear. By acquiring a biological signal or the like at this time, one of electrocardiogram measurement and heartbeat measurement with respect to body temperature change is performed.
本発明によれば、保温性及び柔軟性が高く、肌になじみ易く、任意のタイミングで発熱開始・停止を制御可能とし、且つ、ウェアとの一体化が容易なシート状ヒーター、シート状ヒーターの加温方法、ヒーター内蔵ウェア、ヒーター内蔵ウェアの加温方法、ヒーター内蔵ウェアを用いた計測方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, heat retention and flexibility are high, it is easy to adjust to skin, the start and stop of heat generation can be controlled at an arbitrary timing, and the sheet heater that can be easily integrated with the wear, and the sheet heater A heating method, a heater built-in wear, a heater built-in wear heating method, and a measurement method using the heater built-in wear are provided.
以下、本発明を適用したシート状ヒーター、シート状ヒーターの加温方法、ヒーター内蔵ウェア、ヒーター内蔵ウェアの加温方法、ヒーター内蔵ウェアを用いた計測方法について、図1〜図6、表1を参照し、説明する。また、図1〜図6においては、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、および厚みの寸法及び比率等は実際のものと同一とは限らない。 Hereinafter, the sheet-like heater to which the present invention is applied, the heating method for the sheet-like heater, the heater built-in wear, the heating method for the heater built-in wear, and the measurement method using the heater built-in wear are shown in FIGS. Refer to and explain. 1 to 6, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensions, ratios, and the like of length, width, and thickness are not necessarily the same as actual ones.
本発明を適用した実施形態に係るシート状ヒーター4について、図1を参照しながら説明する。
A
図1に示すように、シート状ヒーター4は、導電性布1と、導電性布2と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
導電性布1は、導電性高分子に含浸させる等の方法によって該導電性高分子で被覆された繊維で構成された布である。導電性高分子としては、例えばポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール及び(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホン酸)(以下、PEDOT−PSSと記載する)からなる群より選ばれる一種類又は二種類以上の混合物が挙げられる。シート状ヒーター4の柔軟性・安定性及び生体親和性が高まる点から、導電性高分子にはPEDOT−PSSが含まれていることが好ましい。導電性高分子で被覆される繊維としては、例えば綿、麻、羊毛、絹、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリプロピレンからなる群より選ばれる一種類又は二種類以上の繊維を混紡したものが挙げられる。
The
ここで、カーボンファイバー(炭素繊維)と天然繊維及び合成繊維のヤング率を表1に示す。なお、表1の炭素繊維は、市販の高強度炭素繊維(商品名:T50S、三菱レイヨン株式会社製)である。また、表1における各素材のヤング率は、100kg/mm2=1GPaとして算出したものである。 Here, Table 1 shows the Young's modulus of carbon fiber (carbon fiber), natural fiber, and synthetic fiber. The carbon fibers in Table 1 are commercially available high-strength carbon fibers (trade name: T50S, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). The Young's modulus of each material in Table 1 is calculated as 100 kg / mm 2 = 1 GPa.
表1に示すように、炭素繊維のヤング率は240GPaである(“炭素繊維素材”、[online]、[平成25年5月13日検索]、インターネット、<URL:http://www.jama.or.jp/lib/jamagazine/201002/05.html>等を参照)。これに対し、例えば天然繊維である絹のヤング率は6.5GPa〜12GPaであり、合成繊維であるポリエステルのヤング率は3.1GPa〜8.7GPaであり、レーヨンのヤング率は4GPa〜9.5GPaである(“絹”、“レーヨン”、[online]、[平成25年5月13日検索]、インターネット、<URL:http://www.sirasaki.co.jp/sinsyo/seni−syurui−seinou.html>等を参照)。このように、表1に例示する天然繊維及び合成繊維は、炭素繊維即ちカーボンファイバーよりもはるかに低い弾性率を有する。発明者らの研究により、これらの天然繊維及び合成繊維に前記導電性高分子を含浸させたものについても、天然繊維及び合成繊維と同程度のヤング率を有することが確認されている(Tsukada S,Nakashima H,Torimitsu K, “Conductive Polymer Combined Silk Fiber Bundle for Bioelectrical Signal Recording,” PLOS ONE, Public Library of Science, 2002.4, Vol.7, Issue4 p.1−10を参照)。従って、導電性布1は、肌になじみ易く、下着としての着用に適した柔軟性を有する。
As shown in Table 1, the Young's modulus of carbon fiber is 240 GPa ("carbon fiber material", [online], [May 13, 2013 search], Internet, <URL: http: // www. .Or.jp / lib / jamagazine / 201002 / 05.html> etc.). On the other hand, for example, the Young's modulus of silk, which is a natural fiber, is 6.5 GPa to 12 GPa, the Young's modulus of polyester, which is a synthetic fiber, is 3.1 GPa to 8.7 GPa, and the Young's modulus of rayon is 4 GPa to 9.GPa. 5GPa ("silk", "rayon", [online], [searched on May 13, 2013], Internet, <URL: http://www.shirasaki.co.jp/sinsyo/seni-syurui- see seinou.html> etc.). Thus, natural fibers and synthetic fibers exemplified in Table 1 have a much lower elastic modulus than carbon fibers, that is, carbon fibers. The inventors' research has confirmed that these natural fibers and synthetic fibers impregnated with the conductive polymer have a Young's modulus comparable to that of natural fibers and synthetic fibers (Tsukada S). , Nakashima H, Torimitsu K, “Conductive Polymer Combined Silk Fiber Bundle for Biological Signal Recording, 4” PLO SONE, Public Libr. Therefore, the
導電性布2は、導電性布1の一方の面に当接して積層されており、導電性布1と同様に導電性高分子に含浸させる等の方法によって該導電性高分子で被覆された繊維で構成された布である。導電性高分子としては、例えばポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール及びPEDOT−PSSからなる群より選ばれる、導電性布1とは異なる一種類又は二種類以上の混合物が挙げられる。また、導電性高分子で被覆される繊維としては、例えば綿、麻、羊毛、絹、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリプロピレンからなる群より選ばれる、導電性布1とは異なる一種類又は二種類以上の繊維を混紡したものが挙げられる。
The
導電性布1と導電性布2は、接着性繊維3によって接着されている。接着性繊維3の材質としては、導電性布1と導電性布2とを強固に接着可能な素材であれば特に制限されないが、導電性を高めるために、多孔質の繊維を用いた接着剤あるいは粘度が低く導電布の繊維内に入り込む接着材を用いるのがより望ましい。このような接着性繊維3の材質としては、例えば、不織繊維製のアイロン接着テープ、不織繊維製の両面テープ、ホットボンドが挙げられる。
The
次いで、本実施形態のシート状ヒーター4の加温方法について、図2を参照しながら説明する。
Next, a heating method of the
先ず、図2に示すように、シート状ヒーター4の二以上の箇所に電圧印加用端子6A,6Bを設ける。電圧印加用端子6A,6Bとしては、例えば金属製スナップを用いることができる。具体的には、電圧印加用端子6A,6Bを導電性布2の導電性布1と当接している面とは反対側の面の二以上の箇所に各々装着する。更に、銀コート糸5によって電圧印加用端子6A,6Bと導電性布1と接続する。
First, as shown in FIG. 2, voltage application terminals 6 </ b> A and 6 </ b> B are provided at two or more locations of the sheet-
電圧印加用端子6A,6Bの材質としては、導電性を有する金属であれば特に制限されないが、例えば銅、銀、アルミニウム、金あるいは金を表面に被覆した金属、ステンレス等の導電性に優れた金属が挙げられる。
The material for the
次に、シート状ヒーター4の電圧印加用端子6A,6Bにそれぞれ、配線7を接続し、配線7の間に電源8を設置する。また、導電性布1の導電性布2と当接している面とは反対側の面に間隔をあけて、シート状ヒーター4の温度を測定するための温度計9を設置する。
Next, the
次に、電源8から配線7を介して電圧印加用端子6A,6Bに電圧を印加する。印加する電圧には、シート状ヒーター4の温度制御の条件等を勘案して、一定電圧、パルス電圧、その他の所定パターンで変調された電圧等の何れか一つを適宜選択する。このようにして、導電性布1,2を通電させることで、シート状ヒーター4を発熱させ、電圧を調整することにより温度を制御する。所定の時間が経過した後、電源8からの電圧印加用端子6A,6Bへの電圧の印加を停止する。電圧印加用端子6A,6Bへの電圧印加を停止することで、導電性布1,2の通電を停止させ、導電性布1,2の温度を低くして通電前の温度に戻す。電圧印加時と同時に、或いは、電圧印加時から一定の時間間隔をあけて、温度計9を用いた温度測定を行うことにより、シート状ヒーター4の温度変化を取得することもできる。
Next, a voltage is applied from the
本実施形態のシート状ヒーター4の加温方法においては、図3に示すように、電圧印加用端子6Aと電源8とを接続する配線7にスイッチ10を設けると共に、電圧印加用端子6Bと電源8とを接続する配線7に、導電性布1及び導電性布2のうち少なくとも一方に接触させてサーモスタット11を設けてもよい。スイッチ10を用いることにより、シート状ヒーター4への電圧印加のオン/オフの切り替えを行う。また、サーモスタット11を用いることにより、導電性布1又は導電性布2の温度に応じてシート状ヒーター4への電圧印加のオン/オフを行い、シート状ヒーター4の温度を一定に保持する。
In the heating method for the
次いで、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50について、図4を参照しながら説明する。
ヒーター内蔵ウェア50は、シート状ヒーター4を備えており、ウェア30にシート状ヒーター4が内蔵されたものである。
Next, the heater built-in
The heater built-in
具体的には、ヒーター内蔵ウェア50は、図4に示すようにウェア30の表面30aの内側に二つのシート状ヒーター4A,4Bが装着されており、ウェア30の裏面30bの内側に一つのシート状ヒーター4Cが装着されている。ウェア30としては、例えばランニング等の下着やTシャツ、ブラウス等が挙げられるが、特にこれらの衣類に制限されない。ウェア30へのシート状ヒーター4A,4B,4Cの装着方法としては、例えば縫合や、加温に耐えると共にシート状ヒーター4A,4B,4Cの触感等を損ねない接着剤を用いた接着等が挙げられる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
次いで、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50の加温方法について、図5を参照しながら説明する。
Next, a method of heating the heater built-in
先ず、図5に示すように、ヒーター内蔵ウェア50のシート状ヒーター4A,4B,4Cの各々に電圧印加用端子6A,6Bを接続する。但し、図5では電圧印加用端子6A,6Bの図示を省略する。続いて、電圧印加用端子6A,6Bに、配線7を接続し、配線7の間に電源12を設置する。従って、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50のシート状ヒーター4A,4B,4Cの各々に電源12A,12B,12Cが接続される。電源12A,12B,12Cには、シート状ヒーター4A,4B,4Cを加温し過ぎることなく、体を温めるための発熱量を得られる充分な電圧を印加でき、携帯性に優れた小型の電源を用いる。このような小型の電源としては、例えば乾電池、ボタン電池が挙げられる。
First, as shown in FIG. 5, the
次に、電源12A,12B,12Cから配線7及び電圧印加用端子6A,6Bを介してシート状ヒーター4A,4B,4Cに電圧を印加する。印加する電圧には、ヒーター内蔵ウェア50の加温条件に合わせてシート状ヒーター4の温度制御の条件等を勘案し、一定電圧、パルス電圧、その他の所定パターンで変調された電圧等の何れか一つを適宜選択して用いる。このようにして、シート状ヒーター4を発熱させ、電圧を調整することにより温度を制御する。所定の時間が経過した後、電源12A,12B,12Cからのシート状ヒーター4A,4B,4Cへの電圧の印加を停止する。電圧印加を停止することで、シート状ヒーター4A,4B,4Cの温度を低くして通電前の温度に戻す。シート状ヒーター4A,4B,4Cに印加する電圧パターンや電圧印加の継続時間等は、シート状ヒーター4A,4B,4Cにおいて全て同一としてもよく、シート状ヒーター4A,4B,4Cのうち何れか二つのシート状ヒーターにおいて同一としてもよく、シート状ヒーター4A,4B,4C毎に異ならせてもよい。
Next, a voltage is applied from the
次いで、本実施形態のヒーター内蔵ウェア52を用いた計測方法について、図4〜図6を参照しながら説明する。なお、図6に示すヒーター内蔵ウェア52及び周辺機器等の構成要素のうち、図5に示すヒーター内蔵ウェア50及び周辺機器等と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, a measurement method using the heater built-in
本実施形態のヒーター内蔵ウェア52を用いた計測方法では、図6に示すように、図5に示すヒーター内蔵ウェア50のウェア30の表面30aの内側だけではなく裏面30bの内側にも二つのシート状ヒーター4C,4Dが装着されたヒーター内蔵ウェア52を用いる。
In the measuring method using the heater built-in
先ず、計測対象者に図6に示すヒーター内蔵ウェア52を下着として着用させ、図5に示すヒーター内蔵ウェア50の加温方法の実施時と同様に、シート状ヒーター4A,4B,4C,4Dの各々二以上の箇所に電圧印加用端子6A,6Bを設置する。但し、図6では電圧印加用端子6A,6Bの図示を省略する。続いて、ヒーター内蔵ウェア52のシート状ヒーター4A,4B,4C,4Dの電圧印加用端子6A,6Bにそれぞれ、配線7及び電源12A,12B,12C,12Dを接続する。また、ヒーター内蔵ウェア52のシート状ヒーター4A,4Bの間に心拍計等の計測器14を接続し、シート状ヒーター4C,4Dの間に心拍計等の計測器14を接続する。
First, the person to be measured is made to wear the heater built-in
次に、上記説明したヒーター内蔵ウェア50の加温方法と同様の工程でヒーター内蔵ウェア52の加温方法を実施する。シート状ヒーター4A,4B,4C,4Dの電圧印加用端子6A,6Bに電圧を印加した時と同時に、或いは、電圧印加時から所定の時間間隔をあけて、計測器14から心拍数等の計測データを取得する。このようにして、心電計測及び心拍計測のうち何れか一方を行う。
Next, the heating method of the heater built-in
以上、本実施形態のシート状ヒーター4、シート状ヒーター4の加温方法、ヒーター内蔵ウェア50、ヒーター内蔵ウェア50の加温方法、ヒーター内蔵ウェア52を用いた計測方法について説明した。
本実施形態のシート状ヒーター4は導電性高分子で被覆された繊維或いは布で構成されているものであり、シート状ヒーター4に導電性高分子による導電性及び繊維或いは布による柔軟性が付与されるため、肌になじみ易くなる。また、導電性高分子で被覆された繊維或いは布で構成されたシート状ヒーター4全体が通電可能となり、発熱可能となる。シート状ヒーター4が繊維或いは布の形態となっているため、電圧印加用端子や付属物を繊維にからませる、或いは布に貫通させて両面から挟む等の方法によって容易且つ充分な接続強度をもって設置可能となる。更に、シート状ヒーター4が導電性高分子で被覆された繊維或いは布からなるため、様々な形態に容易に加工され、ウェアと一体化される。従って、シート状ヒーター4を衣類の形状に加工すれば、保温性及び柔軟性が高く、肌に当接してもかぶれ、やけどが生じない位に充分肌になじむウェアが提供される。導電性高分子がPEDOT−PSSを含めば、シート状ヒーター4に更なる柔軟性・安定性及び生体親和性も付与される。
The
The sheet-
また、本実施形態のシート状ヒーター4の加温方法によれば、シート状ヒーター4の二以上の箇所に電圧印加用端子6A,6Bを設置し、電圧印加用端子6A,6Bに電圧を印加することで電圧印加用端子6A,6Bを介してシート状ヒーター4全体に能動的な電圧印加が行われる。これにより、シート状ヒーター4の温度を着用者の体を温める条件や温める箇所に合わせて自在に制御することができる。
Further, according to the heating method of the
また、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50はシート状ヒーター4を備えているため、ウェア30に発熱部となるシート状ヒーター4が装着され、ウェア30が下着であっても、その触感を損ねることなくウェア30に保温性が付与される。ウェア30にシート状ヒーター4が一体化されているため、装着も簡便になる。このように、導電性と柔軟性に優れたシート状ヒーター4を用いれば、軽量で装着感がよく、長期着用が可能なヒーター内蔵ウェア50が提供される。下着として使用可能とすることで、ヒーター内蔵ウェア50の保温効果により着用者の体が直接温められる。また、ヒーター内蔵ウェア50のように、二つ以上のシート状ヒーター4A,4B,4Cを備えていれば、シート状ヒーター4A,4B,4Cの各装着部分に独立した保温性が付与される。
Moreover, since the
また、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50の加温方法によれば、ヒーター内蔵ウェア50に装着されたシート状ヒーター4の二以上の箇所に電圧印加用端子6A,6Bを設置し、電圧印加用端子6A,6Bに電圧を印加することで電圧印加用端子6A,6Bを介してシート状ヒーター4に能動的な電圧印加が行われる。そのため、シート状ヒーター4が任意のタイミングで発熱・冷却され、ヒーター内蔵ウェア50の温度が自在に制御される。配線7に接続すると共に、導電性布1及び導電性布2のうち何れか一方に接触させるようにしてサーモスタット11を設けることで、ヒーター内蔵ウェア50による低温やけどの発生も回避される。
Moreover, according to the heating method of the heater built-in
また、本実施形態のヒーター内蔵ウェア50の加温方法によれば、二つ以上のシート状ヒーター4A,4B,4Cの各々の二以上の箇所に電圧印加用端子6A,6Bを設置し、シート状ヒーター4A,4B,4C毎の電圧印加用端子6A,6Bに同じ条件又は異なる条件で電圧を印加することで、シート状ヒーター4A,4B,4Cが個別に発熱・冷却されるため、ヒーター内蔵ウェア50のシート状ヒーター4A,4B,4Cの装着部分毎の温度が自在に制御される。更に、スイッチ等を用いて電圧を印加するシート状ヒーター4A,4B,4Cを切り替えれば、ヒーター内蔵ウェア50において加温される部位が容易に切り替えらえる。
Moreover, according to the heating method of the heater built-in
また、本実施形態のヒーター内蔵ウェア52を用いた計測方法によれば、ヒーター内蔵ウェア52の加温方法における電圧印加時と同時に、或いは、電圧印加時から所定の時間間隔をあけて、心電計測及び心拍計測のうち何れか一方を行う。これにより、上述のようにヒーター内蔵ウェア52の温度制御が行われ、ヒーター内蔵ウェア52の温度変化に伴って着用者の体が温められる、或いは冷やされる。この際の生体信号等を取得することにより、体の温度変化に対する心電計測及び心拍計測のうち何れか一方の計測結果が取得される。
Further, according to the measurement method using the heater built-in
以上、本発明の好ましい実施形態等について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments and the like of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.
例えば、シート状ヒーター4の電圧印加用端子6A,6Bは導電性布1と導電性布2に通電できるように設ければよく、図1に示す銀コート糸5が省略され、導電性布2を貫通すると共に導電性布1の一方の面に接触する金属製スナップであってもよい。また、シート状ヒーター4は導電性布1又は導電性布2のみで構成されていてもよく、三種類以上の導電性布の積層体で構成されていてもよい。更に、シート状ヒーター4の形態としては、導電性高分子で被覆された繊維を糸のまま使用することも可能であり、繊維を編んで縄にしたものや不織布にしたものを使用することも可能である。
For example, the
また、例えばヒーター内蔵ウェア50,52のシート状ヒーター4はウェア30の内側の面であれば何処に装着されていてもよく、装着される個数も限定されない。
Further, for example, the sheet-
本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。 The present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
先ず、ポリエステル65%、ポリウレタン35%のマイクロファイバー布(商品名:エクセーヌ、東レ株式会社製)を用意し、PEDOT−PSS分散液(ヘラウス株式会社)に含浸させて導電性布1とした。また、電子手芸用布(商品名:DEV−10055、SparkFun社製)を用意し、銀をコートして導電性布2とした。次に、導電性布1と導電性布2とを薄手の布用両面接着テープ(河口株式会社製)により接着した。このようにして、図1に示すシート状ヒーター4を作製した。電圧印加用端子6A,6B間のインピーダンスは、2.0Ωであった。
Example 1
First, a microfiber cloth (trade name: EXSEINE, manufactured by Toray Industries, Inc.) made of 65% polyester and 35% polyurethane was prepared and impregnated with a PEDOT-PSS dispersion (Heraus Co., Ltd.) to obtain a
次に、電圧印加用端子6A,6Bとして衣料用の金属製スナップを二つ用意し、図2に示すようにシート状ヒーター4の導電性布2の両端に設置した。電圧印加用端子6A,6Bに銀コート糸5を接続し、銀コート糸5を用いて導電性布1と導電性布2との導通を取った。導電性布2の両端の電圧印加用端子6A,6Bに各々配線7を接続し、その間に電源8として定電位電源(型番:SPEC6806、メトロニクス社製)を設置した。また、シート状ヒーター4の温度を測定するための温度計9として、赤外線放射型温度計(型番:AD−5611A、株式会社エー・アンド・デイ製)を設置した。その後、電源8から電圧印加用端子6A,6Bに電位1.5Vの電圧を印加し、シート状ヒーター4の温度を計測した。電圧印加時から350秒経過後までのシート状ヒーター4の導電性布1の中央部の温度の計測結果を図7に示す。
Next, two metal snaps for clothing were prepared as the
図7に示すように、導電性布1の中央部における温度は時間の経過に伴って上昇し、電圧印加開始から350秒後には36℃で一定となった。即ち、電圧印加用端子6A,6Bから電圧を印加することによってシート状ヒーター4の温度が上昇することを確認した。この後、電圧の印加を停止したところ、導電性布1の中央部における温度が速やかに室温(18℃)に戻ることを確認した。
As shown in FIG. 7, the temperature at the central portion of the
次に、中性洗剤を用いた手洗いによりシート状ヒーター4を洗濯した後、先程と同様に電源8から電圧印加用端子6A,6Bに電位1.5Vの電圧を印加し、シート状ヒーター4の温度を計測した。電圧印加時から350秒経過後までのシート状ヒーター4の導電性布1の中央部の温度の計測結果を図7に示す。図7に示すように、洗濯後のシート状ヒーター4の導電性布1の中央部における温度変化は、洗濯前と略同様であった。この結果から、洗濯によるシート状ヒーター4の温度上昇率や保温性の劣化は殆ど発生しないといえる。
Next, after washing the sheet-
(実施例2)
次に、実施例1で用いたシート状ヒーター4に、電圧印加用端子6A,6Bに替えて、図8に示すように導電性布2を貫通すると共に導電性布1の一方の面に接触する電圧印加用端子6E,6Fを設置した。電圧印加用端子6E,6Fには、衣料用の金属製スナップ(商品名:アメリカンホック、株式会社丸昌製)を用いた。また、ウェア30としてスポーツ用タンクトップ型衣料(株式会社ワコールホールディングス製)を用意した。その後、手芸用の接着性繊維を用いてシート状ヒーター4をウェア30の内面に装着し、図4に示すヒーター内蔵ウェア50とした。
(Example 2)
Next, instead of the
続いて、図5に示すようにヒーター内蔵ウェア50のシート状ヒーター4A,4B,4C各々の電圧印加用端子6E,6Fに配線7と電源12A,12B,12Cとしてリチウムボタン電池(型番:CR2032、パナソニック株式会社製)を接続した。実施例1で使用した温度計9と同じ赤外線放射型温度計を用いてシート状ヒーター4A,4B,4Cの導電性布1の表面温度を5秒若しくは10秒毎に測定したところ、配線7及び電源12A,12B,12Cの接続時からシート状ヒーター4A,4B,4Cの温度が上昇することを確認した。また、電源12A,12B,12Cをそれぞれ配線7から外すと、シート状ヒーター4A,4B,4Cの温度が室温(18℃)まで緩やかに低下することを確認した。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a lithium button battery (model number: CR2032, as a
(実施例3)
次に、実施例2で用いたヒーター内蔵ウェア50のウェア30の裏面30bの内側にシート状ヒーター4Cと同様の構成を備えたシート状ヒーター4Dを設け、シート状ヒーター4C,4Dを着用者の両肩が当たる位置に装着した。また、シート状ヒーター4A,4Bの間に計測器14としてスポーツ心拍計(型番:RS800CX、ポラール・エレクトロ・ジャパン株式会社製)を接続すると共に、シート状ヒーター4C,4Dの間にも計測器14として同一のスポーツ心拍計を接続し、図6に示すヒーター内蔵ウェア52とした。計測対象者にヒーター内蔵ウェア52を着用させ、電源12A,12B,12Cからシート状ヒーター4A,4B,4C各々の図示しない電圧印加用端子6E,6Fに電圧を印加し、心拍計測を行った。この際、図8に示すように、ヒーター内蔵ウェア50の着用者の肌Sはシート状ヒーター4の導電性布1に当接する形となる。ヒーター内蔵ウェア50のウェア30のシート状ヒーター4A,4Bに接続した計測器14により測定した心拍数を図9に示す。
Example 3
Next, a sheet-
図9に示すように、シート状ヒーター4A,4Bの加温時にはヒーター内蔵ウェア52の着用者の体が温められ、心拍数が比較的安定した。このような計測結果から、シート状ヒーター4A,4B,4C,4Dの加温時、非加温時共に、ヒーター内蔵ウェア52の着用者の心拍数を計測することが可能であることを確認した。
As shown in FIG. 9, when the sheet-
(実施例4)
次に、図10に示すように、実施例1で用いたシート状ヒーター4の導電性布2における導電性布1と当接している面とは反対側の面に、接着性繊維3として実施例1で用いた布用両面接着テープを使用して防水透湿加工を施した布(商品名:エントラント、東レ株式会社製)D(以下、防水透湿加工布Dと記載する)を接着した。続いて、電圧印加用端子6E,6Fとして実施例2で用いた衣料用の金属製スナップを用意し、防水透湿加工布Dと導電性布2を貫通させると共に導電性布1に接触させた。また、電圧印加用端子6E,6Fに配線7と電源8として実施例1で使用した定電位電源と、を接続した。その後、シート状ヒーター4の表面に露出している導電性布1を純水Wで加湿し、電源8から1.5Vの電圧を電圧印加用端子6E,6Fに印加してシート状ヒーター4の加温を開始した。電圧印加によるシート状ヒーター4の加温の有無を変えて、導電性布1の加湿開始時及び加温中のシート状ヒーター4の重量を測定することにより、シート状ヒーター4に含まれる水分量を測定した。導電性布1の加湿開始時及び開始から20分、40分、60分後におけるシート状ヒーター4に含まれる水分量の測定結果を図11(a),(b)に示す。図11(a)は、防水透湿加工布Dを下側、即ち床に向けて設置した場合の測定結果であり、防水透湿加工布Dを上側、即ち天井に向けて設置した場合の測定結果である。
Example 4
Next, as shown in FIG. 10, the
図11(a)に示すように、防水透湿加工布Dを下側にして設置した場合では、電圧印加によるシート状ヒーター4の加温を行わなくても、測定環境内での水分の蒸発のためにシート状ヒーター4に含まれる水分量の減少が観察された。電圧印加によるシート状ヒーター4の加温を行った際にはシート状ヒーター4の重量、即ちシート状ヒーター4に含まれる水分の減少量が増大することを確認した。また、図11(b)に示すように、防水透湿加工布Dを上側にして設置した場合では、電圧印加によるシート状ヒーター4の加温の有無によらず、防水透湿加工布Dを下側にして設置した場合に比べてシート状ヒーター4の重量の減少量が縮小されたが、シート状ヒーター4の加温により水分の蒸散が促進されていることを確認した。
As shown in FIG. 11 (a), in the case where the waterproof and moisture-permeable cloth D is installed on the lower side, the evaporation of moisture in the measurement environment without heating the
柔らかい素材からなる本発明のシート状ヒーターをウェアの内側に装着させることで、より簡便に、温め効果の高いヒーター内蔵ウェアを実現することが可能である。ウェアに装着せずにシート状ヒーター単体で利用すれば、ボタン電池で作動可能な携帯カイロとなる。
また、シート状ヒーターそのものを下着等の形態に加工して下着として利用することで、特に冬のスポーツや屋外作業では、防寒ウェアの下着として着用することができる。下着にすることでヒーターとしての効果を高めることができる。シート状ヒーターは容易に自宅で洗濯することができるため、長い期間着用可能な防寒ウェアの下着が提供され、防寒着のコストが縮減される。
By mounting the sheet-like heater of the present invention made of a soft material on the inside of the wear, it is possible to more easily realize the heater built-in wear having a high warming effect. If the sheet heater is used alone without being attached to the wear, it becomes a portable body warmer that can be operated with a button battery.
Further, by processing the sheet-like heater itself into a form such as underwear and using it as an underwear, it can be worn as an underwear for winter clothes, particularly in winter sports or outdoor work. The effect as a heater can be heightened by putting on underwear. Since the sheet-like heater can be easily washed at home, an underwear for cold wear that can be worn for a long period of time is provided, and the cost of the cold wear is reduced.
また、本発明のシート状ヒーターを用いて体を温めることで代謝を高めることができるため、着用者の運動機能を向上させることができる。特に、シート状ヒーターの活用による高齢者に対する筋肉トレーニング効果の向上が期待される。即ち、本発明のシート状ヒーターは、従来から知られている血行促進などの効果に加えて、加齢による筋肉の萎縮や筋力低下及び高齢者の寝たきりの防止策・健常者の筋肉強化などの一端につながる可能性がある。また、本発明のシート状ヒーターと高齢者のリハビリとの組み合わせも上記効果を奏するために有用である。 Moreover, since metabolism can be raised by warming a body using the sheet-like heater of this invention, a wearer's motor function can be improved. In particular, the use of a sheet heater is expected to improve the muscle training effect for the elderly. That is, the sheet-like heater of the present invention, in addition to the conventionally known effects such as blood circulation promotion, includes measures for preventing muscle atrophy and muscle weakness due to aging and bedridden prevention for the elderly, muscle strengthening for healthy people, etc. May lead to one end. In addition, the combination of the sheet heater of the present invention and rehabilitation for the elderly is also useful for achieving the above effects.
更に、本発明のシート状ヒーターは生体センサ用の電極としても利用可能であるため、複数のシート状ヒーターを装着することで、生体の複数個所において同時に生体信号を測定することが可能である。実施例3では、シート状ヒーターを用いて生体の心拍数の計測を行ったが、心電計測やパルス電圧の印加を行うことでシート状ヒーターを低周波治療器としても利用することができる。また、加温機能を備えた低周波治療器とすることにより、装着者の肩こり解消につながり、睡眠時に心拍数が下がることを利用して就寝時の睡眠導入補助としても利用可能となる。このようなシート状ヒーター、就寝時や入眠前に加温して体を温め、装着者をより速やかに睡眠に導入するというもので、入眠後は心拍数から睡眠を自動検出して加温をスイッチ等で停止させる。 Furthermore, since the sheet heater of the present invention can also be used as an electrode for a biosensor, it is possible to measure a biosignal simultaneously at a plurality of locations of a living body by mounting a plurality of sheet heaters. In Example 3, the heart rate of a living body was measured using a sheet heater, but the sheet heater can also be used as a low-frequency treatment device by performing electrocardiogram measurement or applying a pulse voltage. In addition, by using a low-frequency treatment device having a heating function, it is possible to eliminate the stiff shoulder of the wearer, and it can be used as sleep introduction assistance at the time of sleeping by utilizing the fact that the heart rate decreases during sleep. Such a sheet heater, which warms the body by sleeping and before sleeping, and introduces the wearer to sleep more quickly. After sleeping, it automatically detects sleep from the heart rate and warms it up. Stop with a switch.
更にまた、本発明のシート状ヒーターをウェアの一つとして手袋や靴下に加工することもできる。シート状ヒーターは導電性布からなるため、シート状ヒーターで構成された手袋は静電気の発生を防止し、着用者はスマートフォンの操作も容易に可能となる。本発明のシート状ヒーターはウェアに限らず、シーツやまくらカバーなどの寝具、トイレの便座カバー、イスや車のシートにも装着でき、これらの形態に直接加工することもできる。 Furthermore, the sheet-like heater of the present invention can be processed into gloves and socks as one piece of clothing. Since the sheet-like heater is made of a conductive cloth, the gloves configured with the sheet-like heater prevent the generation of static electricity, and the wearer can easily operate the smartphone. The sheet heater of the present invention is not limited to wear, and can be attached to bedding such as sheets and pillow covers, toilet seat covers, chairs and car seats, and can be directly processed into these forms.
1,2…導電性布、3…接着性繊維、4,4A,4B,4C,4D…シート状ヒーター、6,6A,6B,6E,6F…電圧印加用端子、50,52…ヒーター内蔵ウェア 1, 2 ... conductive cloth, 3 ... adhesive fiber, 4, 4A, 4B, 4C, 4D ... sheet heater, 6, 6A, 6B, 6E, 6F ... voltage application terminal, 50, 52 ... heater built-in wear
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