JP2018166991A - ベルト型生体インタフェース - Google Patents

Abstract

【課題】装着感に優れ、しかも搭載する電子デバイスの揺れやずり下がりの発生を防止し、延いてはこのような電子デバイスの揺動に起因するノイズを極力排除することのできるベルト型生体インタフェースを提供する。【解決手段】生体電極と、前記生体電極からの信号を処理するための電子デバイスと、前記生体電極及び前記電子デバイスを保持してこれらを人体に装着するための布帛からなるベルト型装着手段とを備え、前記ベルト型装着手段の少なくとも一部は前記布帛が重なる二重構造部を備え、かつ、該二重構造部が呈す二つの外面のうち一方の外面に前記生体電極が取り付けられるとともに他方の外面に前記電子デバイスが取付けられてなるベルト型生体インタフェースにおいて、前記ベルト型装着手段が、前記二重構造部を構成する前記布帛の重なりのずれを防止する固定部を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、生体電極及び該生体電極からの信号を処理する電子デバイスを保持して人体に装着されるベルト型生体インタフェースに関する。

心拍等の生体信号を取得するには、生体電極を人体に接触させて装着する必要がある。医療用の電解質ペーストや電解質ゲルを用いた生体電極は、長時間の連続使用の際に皮膚の密閉による蒸れや不快感を生じやすく、さらに粘着性のあるゲルやペーストを使用するため、電極を服に設置した状態での脱ぎ着は難しく、電極の設置が煩雑であることが課題であった。

一方、銀メッキ糸や布帛の電極は、電極と皮膚の乾燥によって生体信号の測定が困難になる場合が多いため、水に濡らした状態の電極を装着して密封するか、水分補給により濡れた状態を維持、もしくは運動により皮膚が発汗している状態を維持する必要があり、快適性と長時間の連続使用に関してさらなる改善が求められていた。

これらの課題を解決し、長時間の生体信号をより簡易的に取得するために、布状の電極を搭載したシャツ型のウェアラブル生体インタフェースが開発された（ゴールドウィン社、C3fit IN-pulse：非特許文献１）。シャツ型のウェアラブルインタフェースを使用することで、装着時の快適性を保ちつつ電極を安定して体表に密着させて生体信号取得が可能である。

シャツ型のウェアラブルインタフェースによる生体信号計測では、ノイズの少ない信号を取得するために着衣圧を上げる必要がある。そのためシャツを構成する布帛を引き締め、張力を与えて電極部を固定する必要があり、被験者の体型により息苦しさなどの不快感を生じる場合がある。そのため病気の診断や治療等のために生体信号計測が必要な患者、高齢者、乳幼児には着用が困難であった。さらに肥満体型の被験者においては、腹部の膨隆によってシャツのずり上がりが生じやすく、電極の固定は容易ではない。そのため、ベルト型生体インタフェース（ベルト型ウェアラブル電極）が発明され（特許文献１）、ウェア材料としてやわらかい布帛を用いて部分的に着衣圧を高めることで締め付け感が少ない生体インタフェースを実現することに成功した。

しかし、ベルト型ウェアラブルインタフェースは垂直方向の支えがないため、部分的とはいえ着衣圧を高める必要がある。ベルトの位置のズレ（ずり下がり、ずり上がり）が生じやすいため、ベルトを強く締め付ける必要があり、装着感に関して未だ改良の余地があった。

このような問題については、生体電極として、ナノファイバをベースとした導電性高分子材料から構成した電極を用いることで、生体表面に密着させて接触インピーダンスを下げることができるようになり、これにより着衣圧を下げても良好な生体信号を取得することができるようになった。

このようにして、着衣圧が比較的低いウェア型生体インタフェースを用いて生体信号を計測することができるようになったが、このような生体インタフェースは、生体電極のほか、生体電極から受領した電気信号を処理するための電子デバイスも搭載する必要がある。この場合の電子デバイスには、例えば、生体信号計測兼無線通信を行うトランスミッタなどが含まれる。ベルト型生体インタフェースの場合、このような電子デバイスは、通常、ベルト部（バンド部）と電子デバイスとの各々にスナップ機構の構成部材をそれぞれ設け、これら双方のスナップ構成部材同士を係合させることで、電子デバイスのベルト部への搭載を行う。

図１０はその状態を概略的に示したものである。すなわち、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、符号５０は従来のベルト型生体インタフェースであり、該ベルト型生体インタフェース５０は、複数の生体電極２と、これら生体電極２からの信号を処理してデータを無線送信するためのトランスミッタ（電子デバイス）３と、これら生体電極２及びトランスミッタ３を保持してこれらを人体に装着するためのベルト型装着手段４と、を備えてなる。ベルト型装着手段４は布帛からなり、この場合、図１０（ｂ）に示すようにチューブ状に構成されたもので、従って、その周方向長さのほぼ全体にわたって布帛が二重に重なる二重構造部４ａを有している。生体電極２は、このようにチューブ状に形成されたベルト型装着手段４の一方の外面４ｂ（該ベルト型生体インタフェース１が人体に装着された際に人体に接触する側の面）に取り付けられている。また、前記電子デバイス３は、ベルト型装着手段４の他方の外面４ｃ（該ベルト型生体インタフェース１が人体に装着された際に人体とは反対側となる面）に取り付けされている。図１０（ｃ）は、電子デバイス３およびベルト型装着手段４のそれぞれに設けられたスナップ構成部材５ａ、５ｂを拡大して示すものである。生体電極２とトランスミッタ３とを接続する配線６は、図１０（ｂ）に示すように、チューブ状とされたベルト型装着手段４の内部に配線されている。特にやわらかい布帛を用いたベルト型生体インタフェースの場合、このようにチューブ状に形成することで、良好な着用感が得られ、かつチューブ内に配線を通すことで衣類として違和感を生ずることなく生体信号取得が可能である。

特開２０１５−０７７２２６号公報

インターネット＜ＵＲＬ：http://www.goldwin.co.jp/c3fit/inpulse/＞

しかしながら、例えば前記トランスミッタ３といった電子デバイスは小さいサイズのものでも数センチ程度の大きさを有し、装着者の体動により揺動やずり下がりが生じ、それが原因となるシグナルノイズが発生する。取得データを信号処理によってノイズ除去をすることは困難であり、仮に可能であったとしても電気信号の波形に変化が生じ、正確な心電位の計測は困難である。

特にベルト型生体インタフェースの場合、シャツ型のものと比較して一方向（例えば、左右方向）にのみに張力がかかり、それに直交する方向（例えば、上下方向）に対しての動きに弱いという弱点がある。そのため、直交する方向の動きについては、ベルト型装着手段４そのものが動いてしまい、トランスミッタ３が揺れることが避けられない。

また、トランスミッタ３の揺動に伴い配線６が動くことでさらにノイズが大きくなることもある。特にやわらかい布帛を用いたベルト型生体インタフェース１の場合、チューブ状あるいは二重構造にすること、さらには上述の如く二重構造部内に配線６を通すことにより、良好な着用感を与えつつ生体信号取得ができるものの、図１１に示すように、トランスミッタ３の重量により、二重構造を形成する内側の布帛と外型の布帛とがずれてしまい、トランスミッタ３がずり下がって揺動を与える。チューブ状のベルト型生体インタフェースにあっては、極端な場合には、同図１１に示すように電極２までめくれあがって体表面から脱離して信号取得ができない場合さえある。

これらのことから、やわらかい布帛を用いたベルト型生体インタフェースにおいて、低い着衣圧で着用でき、しかもノイズの原因の一つとなるトランスミッタの揺れやずり下がりを防止する技術が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装着感に優れ、しかも搭載する電子デバイスの揺れやずり下がりの発生を防止し、延いてはこのような電子デバイスの揺動に起因するノイズを極力排除することのできるベルト型生体インタフェースを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、生体電極と、前記生体電極からの信号を処理するための電子デバイスと、前記生体電極及び前記電子デバイスを保持してこれらを人体に装着するための布帛からなるベルト型装着手段とを備え、前記ベルト型装着手段の少なくとも一部は前記布帛が重なる二重構造部を有し、かつ、該二重構造部が呈す二つの外面のうち一方の外面に前記生体電極が取り付けられるとともに他方の外面に前記電子デバイスが取付けられてなるベルト型生体インタフェースにおいて、前記ベルト型装着手段が、前記二重構造部を構成する前記布帛の重なりのずれを防止する固定部を有しているベルト型生体インタフェースである。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記固定部は、前記二重構造部を構成する双方の布帛が縫い合わされた縫い合わせ部により形成されてなる。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記固定部は、前記二重構造部を構成する双方の布帛が接着剤により接着された接着部により形成されてなる。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記二重構造部を構成する双方の布帛間に心材が介在されており、前記二重構造部を構成する双方の布帛が、前記心材とともに縫い合わされてなる縫い合わせ部、又は前記心材に接着された接着部、又はその両方、からなる前記固定部を形成してなる。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記電子デバイスの少なくとも一部を外側から覆うようにループ用布帛が設けられ、該ループ用布帛の端部が、前記ベルト型装着手段の前記二重構造部を構成する双方の布帛とともに縫い合わされた縫い合わせ部、又は双方の布帛とともに接着された接着部、又はその両方、からなる前記固定部を形成してなる。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記ベルト型装着手段が、該ベルト型装着手段の巻き付け方向に沿って延在するゴムシャーリング加工部を有しており、該ゴムシャーリング加工部を構成するゴム紐の一部は前記ベルト型装着手段の前記他方の外面上に露出されて、前記電子デバイスが該ゴム紐の露出部と前記ベルト型装着手段との間に挟まれており、前記ゴム紐の露出部によって前記固定部が形成されてなる。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記生体電極と前記電子デバイスとを接続する配線は、前記ベルト型装着手段の前記二重構造部の内部に配置されている。

本発明の一態様は、上述したベルト型生体インタフェースであって、前記生体電極が導電性高分子ナノファイバ複合素材より構成されてなる。

本発明によれば、ベルト型生体インタフェースを構成するベルト型装着手段の二重構造部の布帛のずれが固定部によって防止されるため、電子デバイスがずり落ちたり揺動したりすることがなくなる。これにより、電子デバイスの搖動によるノイズを削減することが可能になり、長時間にわたり安定した生体信号計測が可能になる。

さらに、本発明によりトランスミッタの揺れやずり下がりを防止することにより、より快適な装着感で、長期間の連続装用が可能となる。例えばホルター心電図検査などは検査に丸１日間を要するが、装着感に優れる本発明によるベルト型生体インタフェースではそれ以上の長期の検査が可能になるほか、ペースメーカーや除細動のための電極を常時装用することも可能となる。

また、二重構造部を有したベルト型生体インタフェースを用いることで、配線を表面に見せることなく通常の衣料と同じように着用することができ、かつ乳幼児の計測の際には、配線に触れたりいたずらしたりすることや、それらによる予期せぬ事故の発生を防ぐことも可能である。

生体電極として、布状の導電性高分子ナノファイバ複合素材からなる電極を用いれば、弱い着衣圧で締め付け感を緩和しながらもノイズの低減された計測ができる。

本発明の第１実施形態によるベルト型生体インタフェースを模式的に示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は従来のベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図、（ｂ）は本発明の第１実施形態によるベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図の例である。 本発明の第２実施形態によるベルト型生体インタフェースを模式的に示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は従来のベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図、（ｂ）は本発明の第２実施形態によるベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図の例である。 生体電極の‘ＣＣ５’装着位置を示す図である。 本発明の第３実施形態によるベルト型生体インタフェースを模式的に示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は従来のベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図、（ｂ）は本発明の第３実施形態によるベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図の例である。 本発明の第４実施形態によるベルト型生体インタフェースを模式的に示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は断面図である。 （ａ）は従来のベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図、（ｂ）は本発明の第４実施形態によるベルト型生体インタフェースを用いて測定した心電図の例である。 従来のベルト型生体インタフェースを概略で示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は部分詳細図である。 従来のベルト型生体インタフェースの課題を説明する断面図である。 従来の別のタイプのベルト型生体インタフェースの課題を説明する断面図である。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態によるベルト型生体インタフェース１の前部正面を模式的に示したもの、また図１（ｂ）は、同ベルト型生体インタフェース１の断面を示したものである。両図から解るように、該ベルト型生体インタフェース１は、複数の生体電極２と、これら生体電極２からの信号を受領して該信号を図示しない受信器に無線送信するトランスミッタ（電子デバイス）３と、これら生体電極２及びトランスミッタ３を保持してこれらを人体に装着するための、布帛からなるベルト型装着手段４と、を備えてなる。

トランスミッタ３は、先に図１０を参照して説明したものと同様、該トランスミッタ３およびベルト型装着手段４のそれぞれに設けられたスナップ構成部材同士を嵌合させることによってベルト型装着手段４に取り付けられている。

ベルト型装着手段４はこの場合、図１（ｂ）に示すようにチューブ状に構成されたもので、従って、その長さのほぼ全体にわたって布帛が重なる二重構造部４ａを有している。前記生体電極２は、このように二重に形成されたベルト型装着手段４の一方の外面４ｂ（該ベルト型生体インタフェース１が人体に装着された際に人体に接触する側の面）に取り付けられている。本実施形態において、これら生体電極２は導電性高分子ナノファイバ複合素材より構成されている。

前記トランスミッタ３は、ベルト型装着手段４の他方の外面４ｃ（該ベルト型生体インタフェース１が人体に装着された際に人体とは反対側となる面）に取り付けされている。電極２とトランスミッタ３とを接続する配線６は、図１（ｂ）に示すように、チューブ状とされたベルト型装着手段４の内部に配線されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に模式的示すように、ベルト型装着手段４における、前記トランスミッタ３が取り付けられた箇所の上部は、糸７によって、該ベルト型装着手段４の二重構造部４ａをその重なり方向に貫通するように縫い合わされている。本実施形態では、このようにして形成された縫い合わせ部８が、二重構造部４ａに対して、本発明における固定部９を構成している。

このため、ベルト型装着手段４における、少なくとも該糸７によって縫い合わされた部位は、二重となった内側の布帛と外側と布帛とがずれることがない。ベルト型生体インタフェースの場合はトランスミッタ３を胸部前方に搭載する場合が多い。糸７によるこのような縫い合わせ加工が施されない例えば図１０に示した如き従来の同型の生体インタフェースでは、上下方向の動きに対し、トランスミッタ３の重さによってベルト型装着手段４の外側の布帛がずり下がってしまう。これによりトランスミッタ３に揺動が生じ、これがノイズ発生の原因となり、生体情報計測に支障を来していた。さらに極端な場合には、既に図１１に示したように、電極２までめくれあがって体表面から脱離して信号取得ができない場合さえあった。

本実施形態による縫い合わせ部８による固定部９が設けられたことにより、トランスミッタ３の重量による外側の布帛と内側の布帛とにずれが生じず、トランスミッタ３の位置は安定し、よって安定した生体情報計測が可能となる。

図２は、本実施形態で示した如きベルト型装着手段４に対する縫い合わせ加工による固定部９が設けらていない従来のベルト型生体インタフェースにより取得された心電図〔図２（ａ）〕と、本実施形態による縫い合わせ加工による固定部９が設けられたベルト型生体インタフェース１により取得された心電図〔図２（ｂ）〕とを比較したものである。両図において、横軸は計測時刻を、また縦軸は毎分の心拍数を示している。ここに示した心電図は乳幼児のものである。なお、これらのことは以下において説明されるいくつかの心電図において同じであるので、以下ではこれらの条件についての説明を省略する。

従来の生体インタフェースにより取得された心電図〔図２（ａ）〕では、絶え間なく５０〜２５０を示すほどノイズが大きいことが示されている。一方、本発明の上記実施形態による生体インタフェース１により取得された心電図〔図２（ｂ）〕では、心拍数が１００前後に収束している部分が見られ、ノイズが減少していることが分かる。このことは、外布と内布を縫い合わせて密着させ、トランスミッタの揺れもしくはトランスミッタのずり下がりを抑制することでノイズの問題を解決することができることを意味している。すなわち、弱い着衣圧で着用したベルト型生体インタフェースであっても、トランスミッタの揺れによるノイズを低減することができ安定した生体情報計測が可能である。

ここで、上記実施形態によるベルト型生体インタフェース１により、上述のようにノイズが減少したことが分かったが、このノイズの低減は、トランスミッタ３自体の動きや揺れが抑制されたことに加え、縫い合わせ加工による固定部９を設けることよって、二重構造とされたベルト型装着手段４の内部に配置された配線６の引き回しも大きく減少したことによる効果も大きいと考えられる。

なお、上記実施形態では、縫い合わせ部８（固定部９）を、トランスミッタ３の直上の一箇所のみに設定した。これは、この箇所においてトランスミッタ３の重量による布帛のずれが最も生じやすく、この箇所に固定部９とすることが最も効果的かつ効率的であるからである。しかしながら、上記同様にトランスミッタ３の重量による布帛のずれを防止できるのであれば、縫い合わせ部８は、縫い合わせを上記以外の箇所としても、また他の複数個所に施してもよい。

また、上記実施形態では、二重とされた布帛同士を糸７で直接縫い合わせることで布帛のずれを防止するものとしたが、例えば、縫い合わせる箇所の二重の布帛間に、布状あるいはシート状の心材（図示せず）を介在させ、該心材とともに表裏の布帛を縫い合わせるようにしてもよい。このようにした場合には縫い合わせ部８が心材によって補強され、二重にされた布帛間のずれがより確実に、かつ長期にわたって防止されるようになる。ここで、芯材としては、あまり剛性の高いものでは使用者の装着感を損ね、本発明の趣旨に反することになる。また、心材には、装着性の観点から、布帛と同様の伸縮性も求められる。従って、芯材は、例えば、ベルト型装着手段４を構成する布帛と同素材からなる布帛であってよい。また、装着性及び伸縮性の要件を満たすものであれば、他の素材であっても構わない。

なお、上記実施形態においては、二重構造部４ａを構成する布帛の重なり部を糸７により互いに縫い合わせることにより固定部９を形成するものとしたが、このように糸７を用いずに、接着剤により布帛同士を接着、あるいは図示しない前記心材を介在させて接着させることにより固定部９を形成してもよい。さらに、そのような接着部と上記の縫い合わせ部８との双方により固定部９を形成してもよい。

次に図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２実施形態によるベルト型生体インタフェース２０を示した概略正面図及び断面図である。該ベルト型生体インタフェース２０において、先の第１実施形態によるベルト型インタフェース１と同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

先の第１実施形態によるベルト型生体インタフェース１では、ベルト型装着手段４が比較的幅狭のものであり、全体としてチューブ状の構造を有していたが、第２実施形態によるこのベルト型生体インタフェース２０では、ベルト型装着手段４が上下方向において幅広とされており、いわゆる腹巻状をなしている。図３（ｂ）に示すように、該ベルト型生体インタフェース２０のベルト型装着手段４を構成する布帛は、下部で折り返すことにより全体として二重に構成されている。このベルト型生体インタフェース２０においては、ベルト型装着手段４の全体が二重構造部４ａである。ベルト型装着手段４の所定位置には複数の生体電極２及びトランスミッタ３が搭載されている。本実施形態においても、生体電極２は導電性高分子ナノファイバ複合素材よりなるものとしている。

二重とされた布帛によって構成されたベルト型装着手段４の上部は、糸７によって縫い合わされている。このように縫い合わされることにより形成された縫い合わせ部８は、二重構造部４ａに対して、本発明における固定部９を構成している。この場合、トランスミッタ３が設けられた箇所の上部両側の２箇所が縫い合わせ部８、すなわち固定部９である。布帛は下部で折り返されて二重構造とされたものであるため、上部は図３（ａ），（ｂ）に示されるように布帛の端部同士が離れて、いわば開いた状態となっているが、縫い合わせ部８に関しては、端部が縫い合わされて閉じられた状態となっている。

このため、ベルト型装着手段４における前記縫い合わせ部８（固定部９）は、二重となった内側の布帛と外側と布帛とがずれることがない。すなわち、このような固定部９を備えない従来の同型の生体インタフェースでは、上下方向の動きに対し、トランスミッタ３の重さによって重力がベルト型装着手段４にかかり、ベルト型装着手段４の外側の布帛がずり下がってしまう。これによりトランスミッタ３に揺動が生じ、この揺動がノイズ発生の原因となり、生体情報計測に支障を来していた。さらに極端な場合には、図１２に示すように、トランスミッタ３のずり下がりとともに、生体電極２とトランスミッタ３をつなぐ配線６が断線してしまう可能性もあった。

本実施形態による縫い合わせ部８による固定部９が設けられたことにより、トランスミッタ３の重量による外側の布帛と内側の布帛とのずれは生じず、トランスミッタ３の位置は安定し、よって安定した生体情報計測が可能となる。

また、本実施形態においては、トランスミッタ３は、図３（ａ）に示すように、幅広のベルト型装着手段４における上位の位置に搭載されている。これは、トランスミッタ３を、揺れの最も少ない位置に配置することを目的としてなされたものである。幅広タイプのベルト型生体インタフェースでは、腹部に着用した場合、中央部もしくは下部は呼吸による腹囲の動きもしくは歩行の影響によって、トランスミッタ３が揺動する可能性が高い。そのためトランスミッタ３は、ベルト型装着手段４の中央部より高い位置に設けることが望ましい。すなわち、トランスミッタ３は、図３（ａ）に示すように該トランスミッタ３の中心からベルト型装着手段４の上端までの距離をＡ、かつ同下端までの距離をＢとしたとき、Ａ≦Ｂを満たす位置に設けることが好ましい。

図４は、本第２実施形態で示した如きベルト型装着手段４に対する縫い合わせ加工による固定部９が設けられていない従来のベルト型生体インタフェースにより取得された心電図〔図４（ａ）〕と、本実施形態による縫い合わせ加工による固定部９が設けられたベルト型生体インタフェース２０により取得された心電図〔図４（ｂ）〕とを比較したものである。

従来の生体インタフェースにより取得された心電図〔図４（ａ）〕では、５０〜２５０の幅で触れるノイズが多く見られるが、本発明の上記実施形態によるベルト型生体インタフェース２０により取得された心電図〔図４（ｂ）〕では心拍数が１００前後に収束している部分が多く見られ、ノイズが減少していることが分かる。このことは、外布と内布を縫い合わせて密着させ、トランスミッタの揺れもしくはずり下がりを抑制することでノイズの問題が改善されたことを意味している。このように、本発明の上記実施形態によるベルト型生体インタフェースによれば、弱い着衣圧で着用したベルト型生体インタフェースでも、トランスミッタの揺れによるノイズを削減することができ安定した生体情報計測が可能である。

さらに、先に図１２を参照して説明したように、特にこのような腹巻タイプのベルト型生体インタフェースの従来のものにあっては、トランスミッタ３の重みによって、二重構造とされたベルト型装着手段４の布帛が大きくずれて、これにより生体電極２とトランスミッタ３とをつなぐ配線６が破断するような事態も生じる懸念があったが、本実施形態のように固定部９を設けることにより、かかる事態の発生は確実に防止できる。

また、このような幅広のベルト型生体インタフェースは、腹巻やボディーウォーマとして一般に使用される衣料品と類似の形状をしているため、装着時の違和感が少なく、さらに本発明によって緩い着圧でも良好な生体信号を取得することが可能となるため、特に病気の患者、高齢者、乳幼児においても容易な使用が可能になる。

トランスミッタ３のずれ落ちを確実に防止できるのであれば、固定部９の位置及び設置数は限定されないこと、固定部９を縫い合わせでなく接着により形成しても良いこと、二重構造とされた布帛の間に心材を挟んで縫い合わせてもよいこと、心材と布帛とを接着剤で接着してもよいこと、心材を挟んで接着した上で縫い合わせてもよいこと、等は上述の第１実施形態と同じである。特に、腹巻タイプのベルト型装着手段４を採用する本実施形態のものでは、第１実施形態によるチューブ状のベルト装着手段４とは異なり、初期状態ではベルト型装着手段４の上端が開いているので、二重構造部に心材を介装させることは第１実施形態の場合より容易である。

なお、本実施形態において、二つの生体電極２は、トランスミッタ３とほぼ同等の高さ位置、すなわちベルト型装着手段４の上端近傍に設けられている。このようにすることで、生体電極２は心臓により近い位置での計測が可能となり、この場合、二つの生体電極２は、図５に示すいわゆる‘ＣＣ５’装着位置を取ることも可能であり、これにより心拍数だけでなく心電位測定も可能となる。

また、本実施形態のようにトランスミッタ３及び生体電極２をベルト型装着手段４の高位に位置させることで、トランスミッタ３においては呼吸や体動による腹囲の動きの影響を極力排除し、かつ生体電極２においては該生体電極２と生体表面との間の密着不良の発生を防止して、さらなるノイズ低減化が可能となる。本発明の第１実施形態によるベルト型生体インタフェース１を使用した計測結果を示した図２（ｂ）と、本発明の第２実施形態による幅広のベルト型生体インタフェース２０を使用した計測結果を示した図４（ｂ）とを比較して、図４（ｂ）の方が良好なデータ、すなわちノイズが少ないデータを取得できるのは、このような効果の表れと見ることができる。

次に図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３実施形態によるベルト型生体インタフェース３０を示した概略正面図及び断面図である。該ベルト型生体インタフェース３０において、先の第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成要素には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

第３実施形態によるこのベルト型生体インタフェース３０のベルト型装着手段４は、先の第１実施形態によるベルト型生体インタフェース１のベルト型装着手段４と同様、幅狭でチューブ状に形成されたものである。布帛によって二重に形成されたベルト型装着手段４の一方の外面４ｂには生体電極２が取付けられ、かつ他方の外面４ｃにはトランスミッタ３が取り付けられている。二重構造とされたベルト型装着手段４の内部には、生体電極２とトランスミッタ３とを接続する配線６が配線されている。生体電極２は、この場合、導電性高分子ナノファイバ複合素材より構成されている。

本第３実施形態では、ベルト型装着手段４における、トランスミッタ３が装着された方の外面４ｃにループ用布帛３１が設けられている。ループ用布帛３１は、伸縮性のある生地から構成され、ループ用布帛３１を構成する生地は、ここではベルト型装着手段４を構成する布帛と同じものとしている。ループ用布帛３１は、この場合、トランスミッタ３全体を、外部からしっかりと包み込むように、ベルト型装着手段４に緩みなく取り付けられている。

前記ループ用布帛１０のベルト型装着手段４への取付けは、この場合、該ループ用布帛３１の上端近傍及び下端近傍を、糸７によってベルト型装着手段４に縫い付け、縫い合わせ部８を形成することによってなされる。該縫い合わせ部８において前記糸７は、図６（ｂ）に示すように、ループ用布帛３１及びベルト型装着手段４の二重構造部４ａを一緒に縫い合わせている。これにより、トランスミッタ３は、ループ用布帛３１によって外側からも支持された構成となっている。すなわち、本実施形態においては、前記縫い合わせ部８に加えて、該ループ用布帛３１により支持された部位も、本発明における固定部９を構成している。

図７は、本第３実施形態で示した如きベルト型装着手段４に対するループ加工が施されていない従来のベルト型生体インタフェースにより取得された心電図〔図７（ａ）〕と、本発明による上記本実施形態によるループ加工が施されたベルト型生体インタフェース３０により取得された心電図〔図７（ｂ）〕とを比較したものである。図７（ａ）において絶え間なく数値が５０〜２５０を示すほどノイズが大きかったが、図７（ｂ）では心拍数がほぼ１００前後に収束しており、ノイズが大幅に減少していることが解る。

また、先の第２実施形態によるベルト型生体インタフェース２０に基づく計測結果（図４（ｂ））と本第３実施形態によるベルト型生体インタフェース３０に基づく計測結果（図７（ｂ））とを比較すると、本実施形態による方法によりノイズがより効果的に抑制されていることが解る。これは、本実施形態では、チューブ状構造の、外側と内側の布帛と一緒にループ用布帛３１も縫い付けることで、トランスミッタ３のベルト型装着手段４への密着がさらに良好となり、トランスミッタ３のずり下がりや揺れがさらに抑制された結果によるものと思われる。

なお、上記の第３実施形態では、ループ用布帛３１がトランスミッタの全体を覆うものとしたが、ループ用布帛３１の大きさはトランスミッタ３の一部を覆うものでもよい。また、既に説明した実施形態と同様に、ループ用布帛３１とベルト型装着手段４との固定、あるいはベルト型装着手段の二重となる布帛同士の固定には接着剤を用いてもよいし、また、接着剤と前記糸７の両方を用いても良い。

次に図８は、本発明の第４実施形態によるベルト型生体インタフェース４０を概略で示したもので、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は背面図、そして図８（ｃ）は断面図である。該ベルト型生体インタフェース４０において、先の実施形態と同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

第４実施形態によるこのベルト型生体インタフェース４０のベルト型装着手段４は、先の第２実施形態によるベルト型生体インタフェース２０のベルト型装着手段４と同様、上下方向において幅広とされており、いわゆる腹巻状をなしている。また、該ベルト型装着手段４を構成する布帛は下部で折り返すことにより全体として二重に構成され、前記ベルト型装着手段４の所定位置には複数の生体電極２及びトランスミッタ３が搭載されている。本実施形態においても、これら生体電極２は導電性高分子ナノファイバ複合素材より構成されている。

本第４実施形態は、要は、ベルト型装着手段４の所定位置にいわゆるゴムシャーリング加工を施すとともに、そのゴムシャーリングのゴムを、トランスミッタ３の固定にも活用したものである。以下にその詳細を説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）において符号４１で示すものがゴムシャーリング加工部である。図８（ｂ）は図８（ａ）に示すベルト型生体インタフェース４０を背面より示したものである。ゴムシャーリング加工部４１は、二重にされた布帛の所定領域を、上下方向に所定の間隔を空けて周方向に縫い付け、そのようにして出来た周方向の縫い目４２の間（かつ二重とされた布帛の間）にゴム紐４３を通したものである（図８（ｃ）も参照）。

各ゴム紐４２の一端は、図８（ｂ）に示すようにベルト型装着手段４に縫い留めされている。それらゴム紐４３の他端側は、図８（ａ）に示すように、トランスミッタ３の近傍で所定長さにわたって表面に露出された露出部４３ａとなっている。該露出部４３ａの先端には、スナップの第１部材４４ａが固定されている。図８（ａ）に示すように、ベルト型装着手段４の外面４ｃにおける、トランスミッタ３を挟んで前記露出部４３ａと反対側には、前記スナップの第２部材４４ｂが取り付けられている。ゴム紐４３の露出部４３ａがトランスミッタ３の上を横切るように位置させて、スナップの前記第１部材４４ａを前記第２部材４４ｂに嵌合させることにより、図８（ｃ）に示すように、トランスミッタ３はゴム紐４３により、ベルト型装着手段４に押し付けられる。すなわち、本実施形態においては、ゴムシャーリング加工部４１を構成するゴム紐４３における前記露出部４３ａが本発明における固定部９を構成している。

図９は、ベルト型装着手段４に対して本第４実施形態で示した如きゴムシャーリング加工及びゴムによるトランスミッタ３の固定が施されていない従来のベルト型生体インタフェースにより取得された心電図〔図９（ａ）〕と、本発明による上記本実施形態による処置が施されたベルト型生体インタフェース４０により取得された心電図〔図９（ｂ）〕とを比較したものである。図９（ａ）において絶え間なく数値が５０〜２５０を示すほどノイズが大きかったが、図９（ｂ）では心拍数がほぼ１００前後に収束しており、ノイズが大幅に減少していることが解る。特に、ここに示したデータの後半の約２０分間は、ノイズのほとんど無いクリアなデータとなっている。

本第４実施形態では、トランスミッタ３が、ゴム紐４３によりベルト型装着手段４にしっかりと押し付けられることによって、トランスミッタ３のずり落ちや揺動はほぼ抑えられることが解る。また、ゴムシャーリング加工部４１によりベルト型装着手段４全体が身体にしっかりと固定されることによって、該生体インタフェース４０全体の動きも抑制され、ノイズはさらに低減される。

なお、本実施例ではゴム紐４３の一端を、ベルト型装着手段４の背面に縫い止めたが、ゴムの部分を長くすることで、ベルト型装着手段４の全体のサイズを詰め、さらに生体に密着させることができる。また、ゴムの部分を短くすることで、生体への密着度は変えずにトランスミッタ３をベルト型装着手段４に密着させ、トランスミッタ３のずり下がりや揺れを抑制することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、導電性高分子ナノファイバ複合素材からなる生体電極に、グリセロール、電解質溶液、イオン液体の少なくとも何れかを含浸させれば、皮膚電極合成抵抗が下がり、より良好な計測が可能である。

また、ベルト型生体インタフェースを使用する場合、胸部の陥凹部（鳩尾や背部棘突起両側、漏斗胸の胸骨周囲など）の場所は生体電極が皮膚から浮き上がりやすく、安定した測定が困難である場合が少なくない。皮膚に生体電極を安定して設置するために、ベルト型装着手段上にパッドやスポンジ等を設けて、突出したその上に生体電極を設置して密着性をさらに高めるようにしても良い。

１…ベルト型生体インタフェース（第１実施形態）、 ２…生体電極、 ３…トランスミッタ（電子デバイス）、 ４…ベルト型装着手段、 ４ａ…二重構造部、 ４ｂ…外面、 ４ｃ…外面、 ６…配線、 ７…糸、 ８…縫い合わせ部、 ９…固定部、 １０…ループ用布帛、 ２０…ベルト型生体インタフェース（第２実施形態）、 ３０…ベルト型生体インタフェース（第３実施形態）、 ３１…ループ用布帛、 ４０…ベルト型生体インタフェース（第４実施形態）、 ４１…ゴムシャーリング加工部、 ４３…ゴム紐、 ４３ａ…露出部

Claims (8)

1. 生体電極と、
   前記生体電極からの信号を処理するための電子デバイスと、
   前記生体電極及び前記電子デバイスを保持してこれらを人体に装着するための、布帛からなるベルト型装着手段と、を備え、
   前記ベルト型装着手段の少なくとも一部は前記布帛が重なる二重構造部を有し、かつ、該二重構造部が呈す二つの外面のうち一方の外面に前記生体電極が取り付けられるとともに他方の外面に前記電子デバイスが取付けられてなるベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記ベルト型装着手段が、前記二重構造部を構成する前記布帛の重なりのずれを防止する固定部を有しているベルト型生体インタフェース。
2. 請求項１記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記固定部は、前記二重構造部を構成する双方の布帛が縫い合わされた縫い合わせ部により形成されてなる、ベルト型生体インタフェース。
3. 請求項１又は２記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記固定部は、前記二重構造部を構成する双方の布帛が接着剤により接着された接着部により形成されてなる、ベルト型生体インタフェース。
4. 請求項２又は３記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記二重構造部を構成する双方の布帛間に心材が介在されており、前記二重構造部を構成する双方の布帛が、前記心材とともに縫い合わされてなる縫い合わせ部、又は前記心材に接着された接着部、又はその両方、からなる前記固定部を形成してなる、ベルト型生体インタフェース。
5. 請求項１ないし４の何れか一項記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記電子デバイスの少なくとも一部を外側から覆うようにループ用布帛が設けられ、該ループ用布帛の端部が、前記ベルト型装着手段の前記二重構造部を構成する双方の布帛とともに縫い合わされた縫い合わせ部、又は双方の布帛とともに接着された接着部、又はその両方、からなる前記固定部を形成してなる、ベルト型生体インタフェース。
6. 請求項１記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記ベルト型装着手段が、該ベルト型装着手段の巻き付け方向に沿って延在するゴムシャーリング加工部を有しており、該ゴムシャーリング加工部を構成するゴム紐の一部は前記ベルト型装着手段の前記他方の外面上に露出されて、前記電子デバイスが該ゴム紐の露出部と前記ベルト型装着手段との間に挟まれており、前記ゴム紐の前記露出部によって前記固定部が構成されてなる、ベルト型生体インタフェース。
7. 請求項１ないし６の何れか一項記載のベルト型生体インタフェースにおいて、前記生体電極と前記電子デバイスとを接続する配線は、前記ベルト型装着手段の前記二重構造部の内部に配置されている、ベルト型生体インタフェース。
8. 請求項１ないし７の何れか一項記載のベルト型生体インタフェースにおいて、
   前記生体電極が導電性高分子ナノファイバ複合素材より構成されてなる、ベルト型生体インタフェース。