JP2021044134A - 電気中継部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】接続すべき部材同士を信頼性よく、簡易に接続することができ、例えばウェアラブルデバイスにおける伸縮配線とセンサ等との接続に好適な電気中継部材を提供する。【解決手段】伸縮可能な絶縁シート２１と、絶縁シート２１に、絶縁シート２１の長さ方向に延伸して設けられ、絶縁シート２１の幅方向に並列配置された複数の導電糸２２と、複数の導電糸２２と重なることなく、絶縁シート２１の一面２１ａに複数の導電糸２２と混在するように絶縁シート２１に設けられた熱融着性を有する複数の樹脂糸２３とを具備する。【選択図】図１
Description
この発明は電気中継部材に関する。
近年、伸縮可能な配線とセンサからなる伸縮性エレクトロニクスの研究、開発が進められている。例えば、伸縮性エレクトロニクスを衣服等に形成することで、着用者の動きや脈拍等の生体情報を得られるウェアラブルデバイスとして活用することが可能となる。
特許文献１にはこのような伸縮性エレクトロニクスに用いることができる伸縮配線が記載されており、図１５及び１６は特許文献１に記載されている伸縮配線の構成を示したものである。
伸縮配線１０はこの例では伸縮性を有する絶縁シート１１と、絶縁シート１１に固定され、離間して並設された複数の導電糸１２と、複数の導電糸１２の間において絶縁シート１１に固定され、複数の導電糸１２と編成された複数の非導電糸１３とを備え、さらに複数の導電糸１２に積層された被覆シート１４を備えている。
各導電糸１２はそれぞれ絶縁シート１１の平面方向及び厚さ方向に迂曲されており、全体として一方向に延在している。複数の導電糸１２は、複数の導電糸１２及び複数の非導電糸１３の編物由来であり、導電糸１２は絶縁シート１１との間に非導電糸１３が介在する部位では絶縁シート１１と離間する一方、絶縁シート１１との間に非導電糸１３が介在しない部位では絶縁シート１１と固着されている。このように複数の導電糸１２は絶縁シート１１との固着部位と離間部位を有することによって迂曲形状を保持しやすく、これにより伸縮配線１０の伸縮性及び屈曲性が高められている。
上述した伸縮配線１０は伸縮性エレクトロニクスとして例えば衣服に付設される配線として適したものと言えるが、伸縮配線１０とセンサとの接続に関しては特許文献１には単にセンサ（歪みセンサ）と電気的に接続されると記載されているのみで、具体的な接続形態については示されていない。
ここで、例えばセンサがプリンテッドエレクトロニクスによって形成されて衣服に付設されている場合、センサと伸縮配線とを導電糸で縫合して接続するといったことも考えられるが、このような縫合による接続は手間がかかり、また十分な信頼性が得られない虞がある。
この発明の目的は例えば伸縮配線とプリンテッドエレクトロニクスによって形成されたセンサとを接続するような接続形態において、信頼性に優れ、かつ簡易な接続を可能とする電気中継部材を提供することにある。
請求項１の発明によれば、電気中継部材は伸縮可能な絶縁シートと、絶縁シートに、絶縁シートの長さ方向に延伸して設けられ、絶縁シートの幅方向に並列配置された複数の導電糸と、複数の導電糸と重なることなく、絶縁シートの一面に複数の導電糸と混在するように絶縁シートに設けられた熱融着性を有する複数の樹脂糸とを具備する。
請求項２の発明では請求項１の発明において、導電糸及び樹脂糸はそれぞれ絶縁シートに縫い付けられているものとされる。
請求項３の発明では請求項２の発明において、導電糸及び樹脂糸はそれぞれミシン縫いにおける上糸をなすものとされる。
請求項４の発明では請求項３の発明において、導電糸に対する下糸は導電糸と同じものとされ、樹脂糸に対する下糸は樹脂糸と同じものとされる。
請求項５の発明では請求項１の発明において、絶縁シートは経糸と緯糸とからなる布とされ、導電糸及び樹脂糸はそれぞれ布に波状に編み込まれているものとされる。
請求項６の発明によれば、電気中継部材は伸縮可能な絶縁シートと、絶縁シートの少なくとも一面に設けられた伸縮性を有する熱可塑性の接着層と、絶縁シートと接着層とよりなる複合シートに、複合シートの長さ方向に延伸して縫い付けられ、複合シートの幅方向に並列されて接着層上に配置された複数の導電糸とを具備する。
請求項７の発明では請求項６の発明において、導電糸はミシン縫いにおける上糸をなすものとされる。
請求項８の発明では請求項７の発明において、複合シートは絶縁シートの両面に接着層を有するものとされ、導電糸に対する下糸は導電糸と同じものとされる。
この発明によれば、接続すべき部材同士を信頼性よく、簡易に接続することができ、例えば伸縮性や屈曲性が要求されるウェアラブルデバイスにおける伸縮配線とセンサ等との接続に用いて好適な電気中継部材を提供することができる。
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による電気中継部材の実施例１の構成を示したものであり、電気中継部材２０はこの例では伸縮可能な絶縁シート２１に導電糸２２及び熱融着性を有する樹脂糸２３が縫い付けられた構成を有する。導電糸２２及び樹脂糸２３はこの例ではミシン縫いによって縫い付けられている。
導電糸２２は矩形形状をなす絶縁シート２１の長さ方向に延伸して絶縁シート２１の全長に渡って縫い付けられており、このように縫い付けられた導電糸２２が絶縁シート２１の幅方向に所定のピッチで複数、並列配置されている。
樹脂糸２３は複数の導電糸２２と重なることなく、絶縁シート２１の一面２１ａに複数の導電糸２２と混在するように絶縁シート２１に縫い付けられており、この例では導電糸２２と同様、絶縁シート２１の長さ方向に延伸して絶縁シート２１の全長に渡って縫い付けられ、絶縁シート２１の幅方向において導電糸２２と交互に位置するように複数、並列配置されている。
上記のような構成において、絶縁シート２１の構成材料には天然繊維や化学繊維の布を用いることができ、また合成樹脂やゴム等のエラストマを用いることもできる。例えば、合成樹脂として例を挙げれば、伸縮性に優れたポリウレタンが好ましい。
導電糸２２としては金属製の導電糸、カーボン系の導電糸、絶縁繊維に金属や合金がめっきされためっき糸を用いることができる。中でも耐久性に優れ、伸縮しやすいめっき糸が好ましい。めっき糸に用いられる金属としては電気抵抗が低い金や銀が好ましい。なお、導電糸２２は単線であってもよく、複数の単線を撚り合わせた撚り線であってもよい。
熱融着性を有する樹脂糸２３としてはナイロン糸を用いることができる。
なお、前述したように導電糸２２及び樹脂糸２３はそれぞれミシン縫いによって縫い付けられており、共にミシン縫いにおける上糸をなす。これら導電糸２２及び樹脂糸２３に対する各下糸は導電性や接着性能がないものでよく、この例では天然繊維や化学繊維よりなる通常の糸２４とされる（図１Ｄ，Ｅ参照）。
図２は上述した電気中継部材２０を用いる接続例としてウェアラブルデバイスにおける伸縮配線を構成する導電糸布配線３０とセンサ４０とが接続される様子を示したものである。導電糸布配線３０はこの例では銀糸布配線とされ、センサ４０は脈拍や筋電位を検出するためのプリンテッドエレクトロニクスによって形成されたベタ電極とされる。センサ４０は例えば対をなして機能するものであるが、図２では一方のセンサ４０のみ示している。なお、導電糸布配線３０の詳細図示は省略している。
導電糸布配線３０とセンサ４０との電気中継部材２０による接続は、図２に示したように導電糸布配線３０の端部とセンサ４０の接続部４１と電気中継部材２０とを位置合わせし、電気中継部材２０を加熱、加圧して導電糸布配線３０とセンサ４０とにまたがって押し付けることによって行われる。電気中継部材２０の加熱、加圧には例えばアイロンを用いることができる。図２中、ａはアイロンの押し当て方向を示す。
図３は導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気中継部材２０を介して接続された状態を示したものであり、熱融着性を有する樹脂糸２３が溶融し、導電糸布配線３０と接続部４１とに固着することによって導電糸布配線３０と接続部４１との機械的接続が行われ、導電糸２２によって導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気的に接続される。
このように、この電気中継部材２０によれば、アイロン等を用いて加熱、加圧するだけで、接続すべき部材の電気的、機械的接続を極めて簡易に行うことができる。
また、伸縮可能な絶縁シート２１に導電糸２２及び熱融着性を有する樹脂糸２３が図１Ｄ，Ｅに示したように縫い付けられた構成のため、これら導電糸２２及び樹脂糸２３は絶縁シート２１の伸縮に対して追従することが可能であり、よって電気中継部材２０は伸縮性や屈曲性が要求されるウェアラブルデバイスにおける電気中継部材として用いて好適なものとなる。
以下、この発明による電気中継部材の他の実施例について説明する。なお、実施例１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図４はこの発明による電気中継部材の実施例２の構成を示したものであり、この電気中継部材５０の、実施例１に示した電気中継部材２０との違いは、熱融着性を有する樹脂糸２３がなく、代わりに絶縁シート２１の一面２１ａに伸縮性を有する熱可塑性の接着層２５が設けられている点にある。
導電糸２２は絶縁シート２１と接着層２５とよりなる複合シート５１に、実施例１と同様に縫い付けられており、即ち矩形形状をなす複合シート５１の長さ方向に延伸して複合シート５１の全長に渡って縫い付けられ、このように縫い付けられた導電糸２２が複合シート５１の幅方向に所定のピッチで複数、並列されて接着層２５上に配置されている。導電糸２２はミシン縫いにおける上糸をなし、下糸は通常の糸２４とされる（図４Ｄ参照）。
上記のような構成において、伸縮性を有する熱可塑性の接着層２５の構成材料には、例えばポリオレフィン系の接着剤を用いることができる。
図５及び６は図２及び３と同様に、導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気中継部材５０によって接続される接続前後の状態を示したものであり、この例においても電気中継部材５０をアイロン等で加熱、加圧して押し付けることで、電気中継部材５０を介して導電糸布配線３０と接続部４１とを電気的、機械的に接続することができる。導電糸布配線３０と接続部４１との機械的接続は加熱溶融した熱可塑性の接着層２５が導電糸布配線３０とセンサ４０とに固着することによって行われる。
図７はこの発明による電気中継部材の実施例３の構成を示したものであり、この電気中継部材６０の、実施例１に示した電気中継部材２０との違いは、図７Ｄに示したようにミシン縫いにおいて導電糸２２に対する下糸も同じ導電糸２２とし、また図７Ｅに示したように樹脂糸２３に対する下糸も同じ樹脂糸２３とした点にある。
この電気中継部材６０はその厚さ方向において接続すべき部材の電気的、機械的接続を行うもので、即ち接続すべき部材の互いの対向面同士が接続面となっているような場合に使用される。
図８及び９は導電糸布配線３０とセンサ４０の互いに対向する面同士を接続する必要がある場合の、それら導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気中継部材６０によって接続される接続前後の状態を示したものである。この例においても導電糸布配線３０の端部とセンサ４０の接続部４１との間に電気中継部材６０を挟んだ状態で、例えばアイロンを矢印ａ方向に導電糸布配線３０に押し付け、加熱、加圧することで電気中継部材６０を介して導電糸布配線３０とセンサ４０とを接続することができる。なお、アイロンの押し付けは矢印ａ方向に限らず、図８において接続部４１の上側からａと反対方向に押し付けてもよい。
導電糸布配線３０と接続部４１との機械的接続は絶縁シート２１の両面に位置する熱融着性を有する樹脂糸２３が溶融し、導電糸布配線３０と接続部４１にそれぞれ固着することによって行われ、導電糸布配線３０とセンサ４０との電気的接続は上糸の導電糸２２と下糸の導電糸２２とを介して行われる。
図１０はこの発明による電気中継部材の実施例４の構成を示したものであり、この電気中継部材７０は実施例２の電気中継部材５０と同様、熱融着性を有する樹脂糸２３がないものであって、伸縮性を有する熱可塑性の接着層２５が絶縁シート２１の一面２１ａ及び他面２１ｂの両面に設けられた構成となっている。
導電糸２２は絶縁シート２１と２つの接着層２５とよりなる複合シート７１に、実施例２と同様にミシン縫いによって縫い付けられており、導電糸２２に対する下糸もこの例では実施例２と異なり、同じ導電糸２２とされ、両接着層２５上にそれぞれ導電糸２２が配置されている。
この電気中継部材７０は実施例３の電気中継部材６０と同様、その厚さ方向において接続すべき部材の電気的、機械的接続を行うものとなっている。
図１１及び１２は導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気中継部材７０によって接続される接続前後の状態を示したものであり、この例においても実施例３と同様、例えばアイロンを矢印ａ方向に導電糸布配線３０に押し付け、加熱、加圧することで電気中継部材７０を介して導電糸布配線３０と接続部４１とを接続することができる。導電糸布配線３０と接続部４１との機械的接続は加熱溶融した両接着層２５がそれぞれ導電糸布配線３０とセンサ４０にそれぞれ固着することによって行われる。なお、アイロンの押し付けは矢印ａ方向に限らず、図１１において接続部４１の上側からａと反対方向に押し付けてもよい。
図１３はこの発明による電気中継部材の実施例５の構成を模式的に示したものであり、この例では絶縁シート８１は経糸８２と緯糸８３とからなる経編みの布とされ、この布に導電糸２２と樹脂糸２３がそれぞれ波状に編み込まれて電気中継部材８０が構成されている。
導電糸２２及び樹脂糸２３は矩形形状をなす絶縁シート８１の長さ方向に延伸して編み込まれており、絶縁シート８１の幅方向において導電糸２２と樹脂糸２３は交互に位置するようにそれぞれ複数、並列配置されている。
経糸８２及び緯糸８３は天然繊維や化学繊維の糸とされ、例えばポリエステル等の糸が用いられる。
図１４は導電糸布配線３０とセンサ４０とが電気中継部材８０によって接続された状態の要部を示したものであり、この例においても電気中継部材８０をアイロン等で加熱、加圧して押し付けることで、樹脂糸２３が溶融し、導電糸布配線３０と接続部４１とに固着することによって、電気中継部材８０を介して導電糸布配線３０とセンサ４０とを電気的、機械的に接続することができる。
上述した実施例２〜５の電気中継部材５０，６０，７０，８０は実施例１の電気中継部材２０と同様、ウェアラブルデバイスにおける電気中継部材として用いて好適なものであり、接続すべき部材の電気的、機械的接続を極めて簡易に行うことができる。
１０ 伸縮配線 １１ 絶縁シート
１２ 導電糸 １３ 非導電糸
１４ 被覆シート ２０ 電気中継部材
２１ 絶縁シート ２１ａ 一面
２１ｂ 他面 ２２ 導電糸
２３ 樹脂糸 ２４ 糸
２５ 接着層 ３０ 導電糸布配線
４０ センサ ４１ 接続部
５０，６０，７０，８０ 電気中継部材 ５１，７１ 複合シート
８１ 絶縁シート ８２ 経糸
８３ 緯糸
１２ 導電糸 １３ 非導電糸
１４ 被覆シート ２０ 電気中継部材
２１ 絶縁シート ２１ａ 一面
２１ｂ 他面 ２２ 導電糸
２３ 樹脂糸 ２４ 糸
２５ 接着層 ３０ 導電糸布配線
４０ センサ ４１ 接続部
５０，６０，７０，８０ 電気中継部材 ５１，７１ 複合シート
８１ 絶縁シート ８２ 経糸
８３ 緯糸
Claims (8)
- 伸縮可能な絶縁シートと、
前記絶縁シートに、前記絶縁シートの長さ方向に延伸して設けられ、前記絶縁シートの幅方向に並列配置された複数の導電糸と、
前記複数の導電糸と重なることなく、前記絶縁シートの一面に前記複数の導電糸と混在するように前記絶縁シートに設けられた熱融着性を有する複数の樹脂糸とを具備することを特徴とする電気中継部材。 - 請求項１に記載の電気中継部材において、
前記導電糸及び前記樹脂糸はそれぞれ前記絶縁シートに縫い付けられていることを特徴とする電気中継部材。 - 請求項２に記載の電気中継部材において、
前記導電糸及び前記樹脂糸はそれぞれミシン縫いにおける上糸をなすことを特徴とする電気中継部材。 - 請求項３に記載の電気中継部材において、
前記導電糸に対する下糸は前記導電糸と同じものとされ、
前記樹脂糸に対する下糸は前記樹脂糸と同じものとされていることを特徴とする電気中継部材。 - 請求項１に記載の電気中継部材において、
前記絶縁シートは経糸と緯糸とからなる布とされ、
前記導電糸及び樹脂糸はそれぞれ前記布に波状に編み込まれていることを特徴とする電気中継部材。 - 伸縮可能な絶縁シートと、
前記絶縁シートの少なくとも一面に設けられた伸縮性を有する熱可塑性の接着層と、
前記絶縁シートと前記接着層とよりなる複合シートに、前記複合シートの長さ方向に延伸して縫い付けられ、前記複合シートの幅方向に並列されて前記接着層上に配置された複数の導電糸とを具備することを特徴とする電気中継部材。 - 請求項６に記載の電気中継部材において、
前記導電糸はミシン縫いにおける上糸をなすことを特徴とする電気中継部材。 - 請求項７に記載の電気中継部材において、
前記複合シートは前記絶縁シートの両面に前記接着層を有するものとされ、
前記導電糸に対する下糸は前記導電糸と同じものとされていることを特徴とする電気中継部材。
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