JP2017196103A - 発汗量検出シーツ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の発汗量検出システムには、湿度センサが硬いために人間がその上に寝ると湿度センサが体に当たり睡眠を妨げられる。また、発汗量を検出できるのは湿度センサを配置した箇所のみであるため、検出精度が低い。さらに、発汗量検出システムを構築するためには、湿度センサをシーツまたはマットレスに取り付ける工程が必要である。【解決手段】本発明の発汗量検出シーツは、第１布、吸水材、第２布の順に積層された積層物と、積層物を格子状に縫合している導電性の糸とからなる発汗量検出シーツであって、吸水材は、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質であり、格子を形成している導電性の糸は、格子の交点で互いに電気的に絶縁されている。【選択図】図１

Description

本発明は、発汗量検出シーツに関する。

電気機器には、就寝時にも使用されるものがある（たとえば、特許文献１参照）。これは、複数の湿度センサをシーツとマットレスの間に碁盤目状に配置し、就寝時の人間の発汗量を検出し、その結果をルームエアコンなどの電気機器にフィードバックして、快適な室内温度を維持するというシステムである。

特開平１１−２９０４５６号公報

しかし、従来の発汗量検出システムには、湿度センサが硬いために人間がその上に寝ると湿度センサが体に当たり睡眠を妨げられるという問題がある。また、発汗量を検出できるのは湿度センサを配置した箇所のみであるため、検出精度が低いという問題がある。さらに、発汗量検出システムを構築するためには、湿度センサをシーツまたはマットレスに取り付ける工程が必要であるという問題がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、使用時に違和感がなく、広範囲で発汗量を検出でき、容易に製造できる発汗量検出シーツを提供することを目的とする。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は必要に応じて任意に組み合わせることができる。

本発明の発汗量検出シーツは、
第１布、吸水材、第２布の順に積層された積層物と、積層物を格子状に縫合している導電性の糸とからなる発汗量検出シーツであって、
吸水材は、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質であり、
格子を形成している導電性の糸は、格子の交点で互いに電気的に絶縁されていることを特徴とするものである。

好ましくは、吸水材は綿である。

また好ましくは、導電性の糸は、防水性を有するものである

本発明の発汗量検出シーツは、第１布、吸水材、第２布の順に積層された積層物と、積層物を格子状に縫合している導電性の糸とからなる発汗量検出シーツであって、吸水材は、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質であり、格子を形成している導電性の糸は、格子の交点で互いに電気的に絶縁されているものである。したがって、本発明によれば、使用時に違和感がなく、広範囲で発汗量を検出でき、容易に製造できる発汗量検出シーツを得ることができる。

本発明の発汗量検出シーツの一例を示す平面図である。 図２における、（ａ）Ａ−Ａ断面図 （ｂ）Ｂ−Ｂ断面図 （ｃ）Ａ´−Ａ´断面図 （ｄ）（ｃ）の一部拡大図である。 格子形状の一例を示す平面図である。 本発明の検出方法の一例を示す平面図である。 本発明の効果の一例を説明するための平面図である。 電極間の電気抵抗値の変化を測定する方法の一例を示す平面図である。 発汗箇所を検出する方法の一例を示す平面図である。 人体による電極間の静電容量値の変化を説明するための断面図である。

以下、本発明の発汗量検出シーツについて、実施形態の一例を説明する。

本発明の発汗量検出シーツは、第１布、吸水材、第２布の順に積層された積層物と、積層物を格子状に縫合している導電性の糸とからなる発汗量検出シーツであって、吸水材は、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質であり、格子を形成している導電性の糸は、格子の交点で互いに電気的に絶縁されていることを特徴とするものである。

発汗量検出シーツ１は、第１布１２、吸水材１１、第２布１３の順に積層された積層物を、導電性の糸で格子状に縫合したものである（図１、図２参照）。第１布１２と第２布１３の材質は特に限定されるものではなく、天然繊維や合成繊維などからなるものを使用できる。吸水材１１の材質としては、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質である。そのような材質としては、たとえば、綿、ビスコース、アセテート、麻（リネン）、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、吸水性ポリマーなどを挙げることができる。中でも綿は、水分の吸収によって電気抵抗値および誘電率の両方が変化する材質であり好ましい。綿を使用すると、たとえば、電気抵抗値や誘電率の変化によって発汗量の検出ができる。電気抵抗値および誘電率の両方が変化する材質としては、綿の他に、ビスコース、アセテート、麻（リネン）、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、吸水性ポリマーなどを挙げることができる。

導電性の糸の材質は特に限定されるものではなく、金、銀、銅、ステンレス、アルミ、チタンなどの金属類を糸状にしたもの、天然繊維や化学繊維からなる糸を鍍金したもの、導電性高分子をコーティングした糸や炭素繊維などを用いることができる。

図２に示すように、本実施形態の発汗量検出シーツ１は、ミシンでキルティング加工を施したものである。したがって、第１布１２、吸水材１１、第２布１３からなる積層物は、導電性の上糸と導電性の下糸で縫合されている。本実施形態では、上糸（Ｘ）２１と下糸（Ｘ）２２がＸ電極を構成し、上糸（Ｙ）２３と下糸（Ｙ）２４がＹ電極を構成している（図１（ａ）、図１（ｂ）、図２参照）。Ｘ電極とＹ電極は、図２に示すように、布の端から端へ直線状に縫い、かつ、等間隔に複数形成する。Ｘ電極とＹ電極は、シーツの全域を均等に分割するように配置する。発汗量検出シーツは、シート状の各Ｘ電極とＹ電極に分割されたエリアを１要素とし、それぞれのエリアごとの電気抵抗値や静電容量値の変化を検出する。そのエリアごとの変化量から、発汗のある場所の座標を算出する。したがってＸ電極とＹ電極は、座標の算出を容易にできるため、直交することが好ましい。

Ｘ電極である上糸（Ｘ）２１と下糸（Ｘ）２２は、第１布１２と第２布１３との間で絡まるようにして縫目を形成している（図１（ｃ）、図１（ｄ）参照）。Ｙ電極である上糸（Ｙ）２３と下糸（Ｙ）２４も同様にして縫目を形成している。Ｘ電極とＹ電極は絶縁体ｉによって互いに絶縁されている。絶縁は、上糸（Ｘ）２１と上糸（Ｙ）２３の交差する部分および下糸（Ｘ）２２と下糸（Ｙ）２４の交差する部分に対して、糸の間に絶縁性のフィルムや布を挟み込む方法、交差部分に絶縁性樹脂をコーティングまたは熱溶着する方法などが挙げられる。また、Ｘ電極は上糸のみ導電性の糸とし、Ｙ電極は下糸のみ導電性の糸とし、縫い目が交差する部分で、上糸と下糸の接触をさけるようにして縫合してもよい。

また、導電性の糸が防水性を有するものであることも好ましい態様である。糸そのものが防水性を有していてもよいし、糸を被覆して防水性を付与してもよい。このようにすると、発汗量検出シーツを洗濯して乾燥させ、繰り返し使用することができる。

本発明の発汗量検出シーツは、布と綿からなる積層物を導電性の糸で縫合したものである。綿と導電性の糸によって発汗を検出するため、発汗量検出シーツの上に人が寝ても違和感がなく、睡眠を妨げにくい。また、発汗量検出シーツは、導電性の糸で積層物をキルティング加工するだけでよいため、容易に製造することができる。

なお、Ｘ電極とＹ電極によって形成される格子形状は、上記実施形態に限定されない。たとえば、上糸（Ｘ）２１と上糸（Ｙ）２３が、図２におけるＸＹ座標を反時計回りに４５°回転させたＸＹ座標にそれぞれ沿うように縫う形態である（図３（ａ）参照）。また、図３（ｂ）のように、上糸（Ｘ）２１と上糸（Ｙ）２３が一定の幅をもって交差する交差部分ｃがあってもよい。この場合、交差部分ｃにおいては、上記の絶縁処理を施す。

次に、本発明の発汗量検出シーツを用いて、人体からの発汗量を検出する方法を説明する。

発汗量検出シーツ１の上に人が寝て汗をかくと、第１布１２に汗が浸透していき、吸水材１１である綿に吸水される。また、汗が染み込んだ第１布１２の周囲は湿気が増え、綿はこの湿気も吸水する。吸水するにつれて綿の電気抵抗値は減少する。隣接するＸ電極間の電気抵抗値を順次測定することにより、Ｘ軸のどの位置に発汗があるかを測定できる。同様にＹ電極間の電気抵抗値を順次測定することにより、Ｙ軸のどの位置に発汗があるかを測定できる。また、これらの電気抵抗値変化の総量から、シーツ全体で吸収された発汗量を算出することができる。電気抵抗値の測定の詳細を図６に示す。抵抗測定器は、入力１と入力２の端子間抵抗値を測定する機器である。切替器は、入力１と入力２の各端子を任意の電極に切り替えて接続できる機能を持つ機器である。発汗量検出シーツのＸ電極間の電気抵抗値測定は、入力１の端子を電極Ｘ０に接続し、入力２の端子を電極Ｘ１に接続し、Ｘ０‐Ｘ１間の抵抗値を測定する。次に、切替器によって抵抗測定器の入力１をＸ１に、入力２をＸ２に接続し、Ｘ１‐Ｘ２の電極間の電気抵抗値を測定する。このようにして、隣接する電極間の電気抵抗値を順次測定する。Ｙ電極も同様に、切替器と抵抗測定器を用いて隣接する電極間の電気抵抗値を測定する。

Ｘ電極の電気抵抗値の変化とＹ電極の電気抵抗値の変化をもとに、発汗のある場所を特定する。たとえば、図７に示す位置に発汗があった場合、Ｘ０‐Ｘ１間、Ｘ１‐Ｘ２間、Ｙ０‐Ｙ１間、Ｙ１‐Ｙ２間において電気抵抗値が低下するので、このエリアに発汗があったことがわかる。

なお、図３（ａ）（ｂ）に示す形態においても、上記の方法で発汗量を検出できる。

次に、Ｘ‐Ｙ電極間の静電容量値の変化を用いて、人体と発汗量の検出を行う方法について説明する。発汗量検出シーツの上に人体などの導体がない場合（図８（ａ）参照）、Ｘ‐Ｙ電極間の相互容量は、布や吸水材の特性、電極間隔によって決まる。Ｘ電極とＹ電極の周りにはそれぞれ電界が形成されて、電界は近接する導体による影響を受ける。

発汗量検出シーツの上に人が寝ると、Ｘ電極とＹ電極の周りに形成される電界を導体である人体が遮断して、Ｘ−Ｙ電極間の静電容量値が低下する。すなわち、人体がある部分のＸ‐Ｙ電極間の静電容量値が低下する（図８（ｂ）参照）。低下する電極組み合わせを測定することにより、シーツ上のどこに人がいるかを検出することができる。
また、発汗量検出シーツの上に人が寝て汗をかくと、第１布１２に汗が浸透していき、汗が染み込んだ第１布１２の周囲は湿気が増える。この湿気を綿が吸水するにつれて綿の誘電率が増加するため、Ｘ‐Ｙ電極間の静電容量値が増加する。発汗量検出シーツの静電容量値が増加した箇所を、発汗があった箇所として検出する。Ｘ電極とＹ電極によって区画された領域ごとに静電容量値の変化量を検出し、それらを合計して発汗総量を検出する。

検出した発汗量や人体の位置をデータとして取り出すには、たとえば、次の方法が挙げられる。Ｘ電極を構成する複数の上糸２１と、Ｙ電極を構成する複数の上糸２３を、発汗量検出シーツ１外へ少しはみ出るようにそれぞれ縫う（図４参照）。発汗量検出シーツ１外へはみ出た端部２１ａ、２３ａと外部機器３とを配線（Ｘ）４１、配線（Ｙ）４２で接続する。なお、配線（Ｘ）４１、配線（Ｙ）４２は外部機器３と一体のリード線でもよいし、外部機器３とは別体でもよい。また、配線（Ｘ）４１と配線（Ｙ）４２は、シーツ上に構成してもよい。その場合、配線（Ｘ）４１と配線（Ｙ）４２のそれぞれを覆う接地された電極を、シーツ上に配置することが好ましい。電極は、たとえばシート状、フィルム状、薄板状、箔状などのものを用いることができる。このようにすると、人体などの導体が近接しても配線間の相互容量の変化が起こりにくい。

本発明の発汗量検出シーツは、発汗量を検出するための吸水材と導電性の糸がシーツの全面にわたって存在し、任意の電極を使用して検出できるため、人体がシーツのどの位置にあっても発汗量を検出できる。

従来の、複数の湿度センサをシーツまたはマットレスに取り付けた発汗量検出システムは、たとえば９個の湿度センサをマトリックス状に取り付けた場合、外部機器と接続する配線は少なくとも９本必要となる（図５（ａ）参照）。一方、本発明の発汗量検出シーツで従来品と同じ９つの要素を検出する場合、本発明の発汗量検出シーツはＸ電極とＹ電極間の電気抵抗値や静電容量値の変化を検出するものであるため、上糸（Ｘ）２１と下糸（Ｘ）２２とからなるＸ電極を３本と、上糸（Ｙ）２３と下糸（Ｙ）２４とからなるＹ電極を３本とし、これらの糸で格子状に縫合する（図５（ｂ）参照）。したがって、本発明の発汗量検出シーツは、従来品と同じ数の要素を検出する場合、外部機器と接続する配線は少なくとも６本となり、従来品よりも配線数を少なくすることができる。

以上のようにして、本発明の発汗量検出シーツを得ることができる。

１ ：発汗量検出シーツ
１１ ：吸水材
１２ ：第１布
１３ ：第２布
２１ ：上糸（Ｘ）
２１ａ：端部（Ｘ）
２２ ：下糸（Ｘ）
２３ ：上糸（Ｙ）
２３ａ：端部（Ｙ）
２４ ：下糸（Ｙ）
３ ：外部機器
４１ ：配線（Ｘ）
４２ ：配線（Ｙ）

Claims (3)

1. 第１布、吸水材、第２布の順に積層された積層物と、前記積層物を格子状に縫合している導電性の糸とからなる発汗量検出シーツであって、
   前記吸水材は、水分の吸収によって電気抵抗値または誘電率の少なくとも一方が変化する材質であり、
   格子を形成している前記導電性の糸は、前記格子の交点で互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする発汗量検出シーツ。
2. 前記吸水材は綿である請求項１に記載の発汗量検出シーツ。
3. 前記導電性の糸は、防水性を有するものである請求項１または２に記載の発汗量検出シーツ。

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