JP2021108285A - テキスタイル用伸縮性配線テープ、及びウェアラブルデバイス、及び配線付きテキスタイルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】伸縮性、導電性、耐久性、絶縁性、デザイン性のいずれにおいても高い水準を保ちつつも、製造コストも低減することが可能なテキスタイル用伸縮性配線テープ、及びウェアラブルデバイス、及び配線付きテキスタイルの製造方法を提供する。【解決手段】このテキスタイル用伸縮性配線テープは、伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合された絶縁性伸縮フィルムとを備えたことを特徴とする。伸縮性導電配線の両側から接着層を介して絶縁性伸縮フィルムが貼合されるので、伸縮性導電配線の伸縮性、導電性を高い水準に保ちつつも、耐久性及び絶縁性を担保することができ、デザイン性も向上させることができる。【選択図】図1
Description
本発明は、テキスタイル用伸縮性配線テープ、及びウェアラブルデバイス、及び配線付きテキスタイルの製造方法に関する。
近年、伸縮性配線とセンサからなる衣服型ウェアラブルデバイスの研究・開発が進められている。この衣服型ウェアラブルデバイスは、一例として、伸縮性配線が衣服素材に形成されてセンサ、生体用電極、アクチュエータやコントローラと接続され、これにより着用者の動きや脈拍等の生体情報を得たり、着用者に振動等によるフィードバックを与えたりすることができるものである。
このような伸縮性配線を衣服素材に形成する方法として、伸縮性配線材料を衣服素材に直接縫いこむ方法や(特許文献1参照)、伸縮性が付与できる構造で導電性線材を編みこむ方法(特許文献2参照)が提案されている。伸縮性配線は、伸縮性や導電性だけでなく、繰り返し伸縮に対する耐久性、汗による配線間のショートを防ぐための絶縁性、配線デザインの制約などの特性をバランス良く有している必要があり、また、簡便かつ低コストで生産できることが求められている。
特許文献1の方法は、カバリングによって絶縁性を付与する方法が提案されているが、伸縮性配線の径が太くなるだけでなく、それをそのまま配線を直接衣服に縫い付けるため、生産性が低く衣服としてのデザイン性に制約がある。また、着用時に配線が引っかかって断線する懸念もある。他方、特許文献2の方法は、絶縁性を確保するために例えば接着剤を介して伸縮樹脂で包埋すると、接着剤が編み目にしみ込んで、構造的な変形が阻害されるため伸縮性に問題がある。また、接着剤が応力集中点となるため配線が断線しやすく耐久性にも問題がある。
本発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、伸縮性、導電性、耐久性、絶縁性、デザイン性のいずれにおいても高い水準を保ちつつも、製造コストも低減することが可能なテキスタイル用伸縮性配線テープ、及びウェアラブルデバイス、及び配線付きテキスタイルの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るテキスタイル用伸縮性配線テープは、伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合された絶縁性伸縮フィルムとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、伸縮性導電配線の両側から接着層を介して絶縁性伸縮フィルムが貼合されるので、伸縮性導電配線の耐久性及び絶縁性を担保することができる。また、配線テープは、ウェアラブルデバイスの所望の配線レイアウトに従ってウェアラブルデバイスの上に順次配置して接着することができるので、配線デザインの自由度も高く、材料を無駄に廃棄することがなく、製造コストを低減させることができる。
このテキスタイル用伸縮性配線テープは、絶縁性伸縮フィルムの前記第2の面に熱溶融型の接着層を更に備えるのが好適である。この構成によれば、テキスタイル用伸縮性配線テープを加熱して基材に圧着することで、基材にテキスタイル用配線テープを接着することができる。
テキスタイル用伸縮性配線テープ中の伸縮性導電配線は、伸縮性の芯材と、前記芯材の周囲に巻き付けられた少なくとも1本の導電性線材とを備えることができる。このような伸縮性導電配線の構成によれば、高い伸縮性と高い導電性を両立することができる。
また、本発明に係るテキスタイル用伸縮性配線テープでは、互いに平行に配置された複数本の伸縮性導電配線が互いに接触することなく平行に配置されることができる。また、複数本の伸縮性導電配線の間に配置された伸縮性非導電性線材を更に備え、伸縮性導電配線と伸縮性非導電性線材を交互に配置してもよい。この構成によれば、1本のテキスタイル用伸縮性配線テープの中で複数本の伸縮性導電配線を、絶縁性を保ちつつ配置することが可能になる。なお、伸縮性非導電性線材は、伸縮性かつ絶縁性のある芯材と、その芯材の周囲に巻き付けられた非導電性線材とを備えるのが好適である。また、伸縮性導電配線は、略1.27mmピッチもしくは略2.54mmピッチで配列されるのが好適である。ここで、「略1.27mmピッチ」とは、1.27mmで配列された複数の電極パッドを有する電子回路が、互いに接続不良やショートすることなく接続できるピッチを意味し、所定の幅を有する意味である。「略2.54mm」も同様である。
また、本発明に係るウェアラブルデバイスは、布体上に接着された伸縮性導電配線テープと、前記伸縮性導電配線テープと接続された複数のセンサとを備え、前記伸縮性配線テープは、伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線に接着層を介して貼合された絶縁性伸縮フィルムとを備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る配線付きテキスタイルの製造方法は、伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合された絶縁性伸縮フィルムとを備えた伸縮性配線テープを、布体に対し、熱溶融型の接着層を溶融させることにより接着させることを特徴とする。
本発明の上記構成によれば、伸縮性、導電性、耐久性、絶縁性、デザイン性のいずれにおいても高い水準を保ちつつも、製造コストも低減することが可能なテキスタイル用伸縮性配線テープ、及びウェアラブルデバイス、及び配線付きテキスタイルの製造方法を提供する。
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
[第1の実施の形態]
まず、図1等を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るテキスタイル用伸縮性配線テープ、ウェアラブルデバイス及び配線付きテキスタイルの製造方法について詳細に説明する。
まず、図1等を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るテキスタイル用伸縮性配線テープ、ウェアラブルデバイス及び配線付きテキスタイルの製造方法について詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るウェアラブルデバイス100の構成を示す平面模式図である。ウェアラブルデバイス100は、その表面に配線テープ3が設けられた基材1と、基材1上に複数設置されたセンサ2と、複数のセンサ2を制御するコントローラ4とを有する。配線3は、センサ2とコントローラ4とを電気的に接続している。なお、センサ2の上下面は図示しない保護層によって覆われている。なお、本実施の形態においては、基材1が衣服等を構成する布体の場合を説明する。基材1としては、布体以外としてはゴムシート等を使用することも可能である。なお、コントローラ4は、1つのウェアラブルデバイス100に1個である必要はなく、複数個であってもよい。
本明細書において「布体」は、着用可能な衣服類のことを指す。具体的には、上半身に身に着けるもの(長袖、七分丈、半袖、ノースリーブ、タンクトップなど)や、下半身に身に着けるもの(ロング丈、くるぶし丈、七分丈、膝丈など)や、上半身及び下半身一体型のもの(ワンピース、レオタードなど)や、体の一部に身につけるもの(アームバンド、リストバンド、ニーバンド、帽子など)を含む。
これらの衣服類は、衣服類に通常使用される種々の材料から構成され得る。例えば、綿、麻、毛等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン、アクリル等の化学繊維、又はこれらの材料を混合した繊維等を用いることができる。ただし、衣服の着用者の動作や生体情報等を感度良く検知するために、衣服を構成する基材1は、できるだけ着用者と密着させることが好ましい。従って、基材1は、これに限定されるものではないが、綿やポリエステル繊維をベースにポリウレタン等の弾性繊維を混合した、大きな伸縮性を有するストレッチ素材が好ましい。この場合、混合比率は1%〜50%が好ましく、3%〜30%がより好ましい。
基材1上には、複数のセンサ2が配置されている。センサ2は、肩、肘、背中、胴などに対応する基材1上の位置に配置され、着用者の動作や生体情報を感知する。センサ2の個数及び位置は、ウェアラブルデバイス100の使用目的に応じて適切に選択される。また、図示は省略するが、センサ2に加えてアクチュエータを基材1上に配置してもよい。また、センサ2に加えて、生体用電極を配置することも可能である。
センサ2には、例えば温度センサ、歪みセンサ、圧力センサ、音声センサ、フォトダイオード、ピエゾ素子や慣性センサ等を、アクチュエータとしては、例えば振動モータ、スピーカを用いることができる。また場所毎に異なる任意のセンサ2やアクチュエータを用いてもよい。ここで、慣性センサの例としては、着用者自身の回転動作や水平・鉛直方向の移動動作を検知することができ、加速度を検出する3軸加速度センサ、速度(回転速度)を検出する3軸ジャイロセンサ、地磁気を検出して絶対方向を検出する3軸地磁気センサなどを挙げることができる。また、これらのセンサの組み合わせであってもよい。
センサ2として、計測が簡便なアナログセンサを用いることができる。物理量の変化に応じてセンサ2を流れる電流、センサ2に印加される電圧、センサ2の抵抗及び/又はセンサ2の容量が変化するものであれば特に制限はされないが、回路の簡便さなどから物理量によって抵抗が変化し、センサ2の両端に印加される電圧が変化する可変抵抗型センサが望ましい。物理量としては、音、光、温度、圧力、歪みからなる群の少なくとも1つを好適に用いることができる。この際、センサ2の抵抗値は配線テープ3の抵抗値の50倍以上であることが好ましい。
また、前記アナログセンサの一例として、インクを用いたセンサを用いることが好ましい。インクを用いたセンサとは、導電性粒子をエラストマーの溶液もしくは分散物に混合したインクを用いて作製されたセンサである。このインクを印刷、乾燥することにより、導電性粒子がエラストマーのフィルムにランダムに分散したセンサが得られる。このセンサは、引っ張りや圧縮、温度変化による熱膨張・収縮によって導電性粒子間距離が変化することにより、センサ両端の抵抗が変化する。インクを用いたセンサは非常に薄く、測定対象に対する追従性が高い。そのため、正確かつ安定的な測定を行うことができる。
複数のセンサ2間は、配線テープ3によって接続されている。配線テープ3の構成は後述するが、伸縮性の導電配線が接着層により2枚の絶縁性伸縮フィルムに挟まれた形状を有している。
センサ2と接続された配線テープ3は、コントローラ4と接続される。コントローラ4は、後述するように、配線テープ3と接続されるコネクタ部、及び種々の回路が実装された回路基板を有する。これらの回路の機能により、コントローラ4は、センサ2で感知した情報を集約し、外部に送信したり、記録媒体に記録させたりする。なお、図1に示すセンサ2及びコントローラ4の個数及び配置はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
次に、第1の実施の形態の配線テープ3の構成を、図2及び図3を参照して説明する。配線テープ3は、図2に示すように、ウェアラブルデバイス100に接着される前には、図示しないコアの周りに巻物状又は渦巻き状に収容されている。基材1に配線テープ3を接着する場合には、配線テープ3をコアから引き出して、後述するように熱ヘッドと送り機構をする熱溶着機を用いて、基材1に対し熱を印加し、この熱により熱溶融型の接着層を溶融させて、配線テープ3を基材1に接着させる。配線テープ3の長手方向の長さは、ロール状に数十cm以上に設定される一方、短手方向の長さは、伸縮性配線11を短手方向で覆うことができる程度の長さを有していれば良い。例えば、短手方向の長さは、5〜20mm程度に設定され得る。
図3は、配線テープ3の断面構造を示す断面図である。この配線テープ3は、伸縮性配線11と、絶縁性伸縮フィルム12と、接着層13と、熱溶融型接着層14とを備えている。
伸縮性配線11は、所定の伸縮性を有し、且つ所定の導電性を有する配線であり、この伸縮性配線11が、前述のセンサ2及びコントローラ4と接続される。図3の例では、伸縮性配線11は1本の配線テープ3の中に1本だけ配置されているが、2本以上の伸縮性配線11が1本の配線テープ3中に設けられていてもよい。
絶縁性伸縮フィルム12は、この伸縮性配線11をその両側から覆い、接着層13により伸縮性配線11に接着されている。絶縁性伸縮フィルム12は、伸縮性配線11を接着層13とともにその両側から挟むことにより、伸縮性配線11が外部と短絡することを防止し、その腐食や破損を防止する役割を有する。このため、覆う幅としては配線テープの外周から0.1mm〜100mmの範囲であることが好ましく、0.5mm〜5mmであることがより好ましい。覆う幅が大きすぎると不要部が多くなり、ウェアラブルデバイスの通気性が阻害される。これに対し、覆う幅が小さすぎると、伸縮性配線11の一部が外部に露出する可能性が高まり、短絡の可能性が高まる。
絶縁性伸縮フィルム12の伸縮性は、初期状態に対する形状変化量が30%以上あることが好ましく、50%以上あることがより好ましく、100%以上あることが特に好ましい。絶縁性伸縮フィルム12の厚さは、5μm〜300μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましい。厚みがこの範囲であれば、高い伸縮性と強度を維持することができる。絶縁性伸縮フィルム12の材料として、天然ゴムや合成ゴムからなるフィルム及びシートが挙げられる。その中でも、伸縮性、耐久性、耐熱性及びコストの観点から、ポリウレタンゴムが好ましい。接着層13は、伸縮性を有するゴム系の接着剤が好ましい。これにより、配線テープの伸縮性を向上させることができる。また、熱可塑性の接着剤を用いることができる。この場合、ポリウレタン系ホットメルト接着剤が好ましい。
伸縮性配線11は、一例として、伸縮性を有する芯材15と、芯材15の周囲に巻き付けられた導電性線材16とを備えている。これにより、伸縮性配線11は芯材15の伸縮に合わせて伸縮することができる。芯材15は、配線テープ3の長手方向に沿って配置され、その太さは耐久性の観点から、10〜4000dtex(デシテックス)が好ましく、300〜2000dtexがより好ましく、500〜1500dtexがさらに好ましい。また、芯材15は1本でもよいが複数本でもよい。本数が少ないと引張強度を低減できる一方、細い線材を複数本束ねることで導電性配線の直径を制御しやすくなる。これらを総合的に鑑みると、芯材15は1〜4本が好ましく、2〜3本がより好ましい。また、芯材15の材料は、例えば、天然ゴムや合成ゴムからなる線材及び繊維が挙げられる。その中でも、耐熱性、耐久性やコストの観点からポリウレタンゴム、ポリエステルゴムが好ましい。芯材15の伸縮性は、初期状態に対する形状変化量が100%以上あることが好ましく、200%以上あることがより好ましい。芯材15を引っ張った状態で導電性線材を巻きつけることにより、伸長時の張力を低減することができる。
導電性線材16の材料として、導電糸、導電線を用いることができる。本明細書において、「導電糸」とは、導電性を有する糸であって、天然繊維又は化学繊維が導電性材料で被覆されたものを意味し、「導電線」とは、導電性材料からなる線状の部材を意味する。導電線は典型的には金属線であるが、導電性を有する線であれば金属線に限定されない。
導電糸としては天然繊維や化学繊維等の非導電糸にメッキやディップ等により導電性材料がコートされたものを用いることができる。その中でも銀コートされた導電糸が好ましく、非導電糸としてはポリエステル、ナイロン糸が好ましい。導電糸は、耐久性が高く、形状変化に対する追従性も高い。そのため、テキスタイルの変形等にも耐えることができる。
導電線はアルミニウム、胴、銀、タングステン、又は金を用いることが好ましく、加工難度やコスト、耐久性等の要素を総合すると、銅を用いることがより好ましい。導電線は電気抵抗が小さいため、高導電性が求められるデジタルセンサの配線に用いることが好ましい。また、これらの合金を用いることも可能である。合金を用いる場合、比抵抗は、5.00(×10−6Ω・cm)以下であることが好ましく、3.00(10−6Ω・cm)以下であることが更に好ましく、2.00(×10−6Ω・cm)であることが最も好ましい。なお、合金の具体例としては、ベリリウム銅、ジルコニウム銅、真鍮、青銅、りん青銅、チタン銅、白銅などがある。また、これらの金属線にメッキを施すことも可能である。メッキに用いる金属の具体例としては、スズ、亜鉛、銅、銀、ニッケル、アルミ、チタン、白金、金及びこれらの合金などがある。
導電性線材16として、導電線と導電糸又は非導電糸とが撚ったものを用いることもできる。これにより、導電線単独と比較して耐久性を向上させることができる。ここで撚りの方向は、Z撚り又はS撚りのいずれでもよく、これら導電線と導電糸又は非導電糸との撚りの方向は同じでも、反対でも構わない。導電性線材16としては片撚りの糸同士を撚った諸撚りだけでなく、片撚糸と撚ってない糸とを組み合わせた壁撚りの糸や、最外層に糸を巻きつけたカバリング糸、あるいは繰り返し撚りを行った糸でもよい。また、導電性線材16は、3本以上の糸を撚り合わせて形成される場合もある。
熱溶融型接着層14は、配線テープ3と基材1とを接着するために、上下の絶縁性伸縮フィルム12のうちの1つの、接着層13とは反対側に設けられる。熱溶融型接着層14は、熱を与えられることにより溶解する材料であり、一般的にホットメルト接着剤と呼ばれるものであり、伸縮性のあるホットメルト接着剤が好ましい。一例としては、ポリウレタン系ホットメルト接着剤が挙げられる。これにより、配線テープが伸縮性を向上させることができる。
熱溶融型接着層14は、絶縁性伸縮フィルム12の1つに予め形成されていてもよいし、図4に示すように、絶縁性伸縮フィルム12に、熱溶融型接着層14には形成されず、接着作業の際に別途製造装置から絶縁性伸縮フィルム12と基材1との間に供給されてもよい。
図5は、第1の実施の形態の変形例に係る配線テープ3の構造を示している。図3の配線テープ3は、伸縮性配線11が、絶縁性伸縮フィルム12の平面と平行な絶縁性伸縮フィルム17と、絶縁性伸縮フィルム17の上下に貫通するように形成された導電性線材18とを備えている。その形成方法として、例えば、手縫い、ミシンや刺繍機等により絶縁性伸縮フィルム12に導電性線材18を縫製する方法が挙げられる。細い針や摩擦力が小さい導電性線材18を選定することで絶縁性伸縮フィルム12の破れを抑制することができる。また縫製の方法の一例として、一面から入れた針をフィルムの内部を通し、針を入れた側の面から取り出すまつり縫いが挙げられる。ただし、図3及び図4の例における芯材15を有する伸縮性配線11の方が、一般的に幅が小さくすることができるため伸縮性は高い。また、一般的に導電性線材18の密度を上げることもできるので導電性も高い。また、導電性線材18の縫製パターンは面内に蛇行形状を有することが好ましい。これにより絶縁性伸縮フィルム17がその長手方向で伸長した場合でも、それに応じて導電性線材18も伸長できる。このため、図4の構成の場合と略同様の効果を得ることができる。蛇行の形状は、ジグザク、波形、複数の馬蹄形及び/又は馬蹄形の一部を並べその端部同士を接合又は補間した曲線、連続ヘアピンカーブ、多角形の一部を複数個組み合わせた線、星形の一部を複数個組み合わせた線、それらの組合せ若しくはそれらの近似直線及び近似曲線とすることができる。又は、上記に列挙されたものとそれらの近似直線及び近似曲線との組合せ等、任意の形状をとることができる。蛇行の周期及び蛇行の幅は任意の値を取ることができる。また、蛇行が同一の形状、同一の周期、及び/又は同一幅を持たず、それぞれの値が異なっていてもよい。
なお、図5の構成においても、図6に示すように、絶縁性伸縮フィルム12に、熱溶融型接着層14には形成されず、接着作業の際に別途製造装置から絶縁性伸縮フィルム12と伸縮性基材1との間に供給されてもよい。
絶縁性伸縮フィルム17の厚さは、5μm〜300μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましい。厚みがこの範囲であれば、高い伸縮性と強度を維持することができる。絶縁性伸縮フィルム17の材料は、天然ゴムや合成ゴムからなる線材及び繊維が挙げられる。その中でも、耐熱性、耐久性やコストの観点からポリウレタンゴム、ポリ塩化ビニルゴムが好ましい。
図7は、第1の実施の形態の配線テープ3を基材1に接着して配線付きテキスタイルを製造する方法を説明する概略斜視図である。配線テープ3の接着作業においては、まず、熱溶着機に備えられた一対の熱溶融ローラ21A、送りローラ21Bの間に基材1と配線テープ3を挿入する。この際、配線テープ3が熱溶融型接着層14を有する場合、熱溶融型接着層14は基材1と対向するよう、配線テープ3を配置する。熱溶融ローラ21Aは、図示しないモータにより回転駆動可能に構成され、一方、送りローラ21Bは、モータとは接続されず、単に熱溶融ローラ21Aの駆動により受動的に回転する搬送機構として機能するローラである。また、熱溶融ローラ21Aは、図示しないヒータを有し、配線テープ3を加熱可能に構成されるが、送りローラ21Bは、加熱部を有さないローラである。
熱溶融ローラ21A、送りローラ21Bで両側から基材1及び配線テープ3を所定の圧力で挟み、熱溶融ローラ21Aで加熱する。これにより、熱溶融型接着層14(又は別途供給される熱溶融型接着剤)が溶解し、その後冷却されることで再び固化することで、基材1と配線テープ3とが接続される。また、熱源としては、電気ヒータや超音波による摩擦熱等が挙げられる。
なお、図7の例は一例であって、送りローラ21Bを、モータにより駆動するローラに置き換え、2つの駆動部で駆動されるモータを用いることも可能である。また、送りローラ21Bを、熱溶融ローラに置き換え、配線テープ3を上下から加熱可能に構成することもできる。また、送りローラに代えて、平板や搬送ベルトなど他の搬送機構を用いてもよい。また、熱溶融ローラ21A及び送りローラ21Bを固定とし、基材1及び配線テープ3を移動させることもできるが、その代わりに、固定された基材及び配線テープ3に対し熱溶融ローラ21A及び送りローラ21Bを移動可能とすることもできる。
なお、熱溶融型接着層14を有さない配線テープ3(図4)の場合には、図8に示すように、別体の熱溶融型接着テープ14’を、配線テープ3と基材1との間に挿入し、以下図7と同様の手順を実行することができる。各種変形が可能なのは、図7の場合と同様である。
[効果]
この第1の実施の形態の効果について説明する。第1の実施の形態の配線テープ3は、伸縮性配線11が絶縁性伸縮フィルム12の長手方向に沿って形成され、絶縁性伸縮フィルム12の短手方向の幅は、伸縮性配線11の保護が可能な程度の幅、例えば5〜20mm程度に設定され得る。配線テープ3はこのような寸法を有しているため、基材1上において、所望の配線レイアウトに従って配線を形成させることができる。
この第1の実施の形態の効果について説明する。第1の実施の形態の配線テープ3は、伸縮性配線11が絶縁性伸縮フィルム12の長手方向に沿って形成され、絶縁性伸縮フィルム12の短手方向の幅は、伸縮性配線11の保護が可能な程度の幅、例えば5〜20mm程度に設定され得る。配線テープ3はこのような寸法を有しているため、基材1上において、所望の配線レイアウトに従って配線を形成させることができる。
ウェアラブルデバイスにおいては、検出したい人体の部位や動作の種類に応じ、様々な形状の配線を形成することが求められるが、本実施の形態の配線テープ3の短手方向の幅は、伸縮性配線11を覆うことができる程度の小さい幅であればよいので、配線テープ3に曲率を与えて基材1上に接着することが可能である。従って、所望のレイアウトの配線を容易に作成することができ、ウェアラブルデバイスの多様性の向上を図ることができる。
また、この第1の実施の形態の配線テープ3によれば、材料の廃棄ロスを最小限にすることができる。すなわち、ウェアラブルデバイスの所望の配線レイアウトに合わせて配線テープ3を順次基材1上に加熱・接着することで、所望のウェアラブルデバイスの配線パターンを形成することができる。その際、配線テープ3から不要部分の切除などを行う必要はなく、廃棄部材は発生しない。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る配線テープ3を、図9を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が第1の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る配線テープ3を、図9を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が第1の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
この第2の実施の形態の配線テープ3は、絶縁性伸縮フィルム12の短手方向に沿って、複数の伸縮性配線11が互いに接触しないように所定のピッチで略平行に配列されたものである。伸縮性配線11の構造は、第1の実施の形態や第1の実施の形態の変形例と同一のものであってよい。複数の伸縮性配線11が互いに接触しないように間隔をあけ、さらに絶縁性伸縮フィルム12で両面を挟み込むことで電気的絶縁を確保することができる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る配線テープ3を、図10を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が前述の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1や第2の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る配線テープ3を、図10を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が前述の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1や第2の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
この第3の実施の形態の配線テープ3は、絶縁性伸縮フィルム12の短手方向に沿って、複数の伸縮性配線11が所定のピッチで略平行に配列されるとともに、複数の伸縮性配線11の隙間には、伸縮性非導電性線材19が配置されている。伸縮性配線11の構造は、第1の実施の形態と同一のものであってよい。一方、伸縮性非導電性線材19は、全体として絶縁性を有しており、複数の伸縮性配線11の間の位置に配置されることにより、複数の伸縮性配線11の間の電気的絶縁を確保する役割を有する。伸縮性非導電性線材19は、一例として、例えば、天然ゴムや合成ゴムからなる線材及び繊維が挙げられる。その中でも、耐熱性、耐久性やコストの観点からポリウレタンゴム、ポリエステルゴムが好ましい。芯材15の伸縮性は、初期状態に対する形状変化量が30%以上あることが好ましく、50%以上あることがより好ましく、100%以上あることが特に好ましい。また、伸縮性配線11と同様に、伸縮性を有する絶縁性芯材と、絶縁性芯材の周囲に巻き付けられた非導電性線材とを備えたものとすることもできる(図3参照)。非導電線材としては天然繊維や化学繊維等が挙げられ、ポリエステル、ナイロン糸が好ましい。
この第2および第3の実施の形態の配線テープ3は、デジタルセンサを含むウェアラブルデバイスにおいて特に好適である。一般的にアナログセンサに必要な端子数は2個であるのに対し、一般的なI2C、SPI、UART等の通信方式のデジタルセンサに必要な端子数は少なくとも4個以上である。この端子数に応じた配線数が必要となるが、多数の配線がセンサ付近に集中すると、ウェアラブルデバイスの伸縮性や通気性に影響を与えてしまう。この第2の実施の形態の配線テープ3は、1本のテープの中に複数の伸縮性配線を配置することができるため、このようなデジタルセンサへの接続に好適である。また一般的に市販されているデジタルセンサ搭載基板の端子のピッチは1.27mmや2.54mmであることが多い。このため伸縮性配線11の配線ピッチは、略1.27mmもしくは略2.54mmとすることで市販の基板と容易に接続することができる。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態に係る配線テープ3を、図11を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が第1の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
次に、本発明の第4の実施の形態に係る配線テープ3を、図11を参照して説明する。この配線テープ3は、伸縮性配線11の配列が第1の実施の形態とは異なっている。この配線テープ3を、基材1に接着することで、第1の実施の形態と同様のウェアラブルデバイスを製造することができる。
この第4の実施の形態の配線テープ3は、伸縮性配線11が、第1の実施の形態の変形例(図5)と同様に、絶縁性伸縮フィルム12の平面と平行な絶縁性伸縮フィルム17と、絶縁性伸縮フィルム17にミシン等により縫製した(上下に貫通するように形成された)導電性線材18とを備えている。ただし、導電性線材18は、絶縁性伸縮フィルム12の短手方向に沿って、複数の導電性線材18が互いに接触しないように所定のピッチで略平行に配列されている。この構成によっても、第2及び第3の実施の形態と同様に、1本の配線テープ3中に複数本の配線を配置することが可能である。
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…伸縮性基材、 2…センサ、 3…配線テープ、 4…コントローラ、 11…伸縮性配線、 12…絶縁性伸縮フィルム、 13…接着層、 14…熱溶融型接着層、 15…絶縁性芯材、 16…導電性線材、 17…絶縁性伸縮フィルム、 18…導電性線材、 19…伸縮性非導電性線材、 21A,21B…熱溶融ローラ。
Claims (10)
- 伸縮性導電配線と、
第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムと
を備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の芯材と、前記芯材の周囲に巻き付けられた少なくとも1本の導電性線材を備えたことを特徴とするテキスタイル用伸縮性配線テープ。 - 伸縮性導電配線と、
第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムと
を備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の絶縁基材と、前記絶縁基材を上下に貫通するように形成された導電性線材を備えたことを特徴とするテキスタイル用伸縮性配線テープ。 - 前記絶縁性伸縮フィルムの前記第2の面に形成された熱溶融型の接着層を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のテキスタイル用伸縮性配線テープ。
- 互いに接触することなく略平行に配置された複数本の前記伸縮性導電配線を備えた、請求項1又は2に記載のテキスタイル用伸縮性配線テープ。
- 複数本の前記伸縮性導電配線と、少なくとも1本の伸縮性非導電性線材を備え、前記伸縮性導電配線と前記伸縮性非導電性線材を交互に配置した、請求項1又は2に記載のテキスタイル用伸縮性配線テープ。
- 基材上に接着された伸縮性導電配線テープと、前記伸縮性導電配線テープと接続された複数のセンサと
を備えるウェアラブルデバイスであって、
前記伸縮性導電配線テープは、
伸縮性導電配線と、
第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムと
を備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の芯材と、前記芯材の周囲に巻き付けられた少なくとも1本の導電性線材を備えたことを特徴とする、ウェアラブルデバイス。 - 基材上に接着された伸縮性導電配線テープと、前記伸縮性導電配線テープと接続された複数のセンサと
を備えるウェアラブルデバイスであって、
前記伸縮性導電配線テープは、
伸縮性導電配線と、
第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムと
を備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の絶縁基材と、前記絶縁基材を上下に貫通するように形成された導電性線材を備えたことを特徴とする、ウェアラブルデバイス。 - 伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムとを備えた伸縮性配線テープを、基材に対し、熱溶融型の接着層を溶融させることにより接着させるステップを備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の芯材と、前記芯材の周囲に巻き付けられた少なくとも1本の導電性線材を備え
、配線付きテキスタイルの製造方法。 - 伸縮性導電配線と、第1の面、及び前記第1の面とは反対側の第2の面を有し、前記第1の面において前記伸縮性導電配線の両側から接着層を介して貼合されたテープ状の絶縁性伸縮フィルムとを備えた伸縮性配線テープを、基材に対し、熱溶融型の接着層を溶融させることにより接着させるステップを備え、
前記伸縮性導電配線は、伸縮性の絶縁基材と、前記絶縁基材を上下に貫通するように形成された導電性線材を備えたことを特徴とする配線付きテキスタイルの製造方法。 - 少なくとも一つの熱ヘッドと少なくとも一つの搬送機構を有する熱溶融機を用いて熱溶融させる、請求項8又は9に記載の配線付きテキスタイルの製造方法。
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