JP6271959B2 - 繊維電極付き生地、繊維電極付き生地の製造方法及び電気インピーダンス測定用ベルト - Google Patents

Description

本発明は、繊維電極付き生地とその製造方法及び電気インピーダンス測定用ベルトに関する。

近年、電気的インピーダンス断層像測定装置（ELECTRICAL IMPEDANCE TOMOGRAPHIC IMAGE
MEASURING DEVICE OF LIVING BODY、以下、ＥＩＴとする）が開発され、ＥＩＴによって得られた画像データから肺などの絶対的な抵抗率を算出する方法が提案されている。

特許文献１は、ＥＩＴに関し、人体表面に、例えば心電図用電極を水平かつ等間隔に８枚貼着し、微弱な定電流を加えることにより、体表面に生じる電位分布から生体内部の電気インピーダンスを求めて断層画像を得る、との記述がある。特許文献２は、ＥＩＴに関し、人体の表面の所定の位置を囲繞するように複数の電極を貼着し、第１の入力電極ペアから電流を与えた場合に、第１の出力電極ペアの電位差を検出し、第２の入力電極ペアから電流を与えた場合に、第２の出力電極ペアの電位差を検出する電位差検出手段と、前記第１の出力電極ペアと前記第２の出力電極ペアとのそれぞれから得られた電位差に基づき平均インピーダンスを算出する算出手段と、を具備するインピーダンス呼吸測定装置、が記載されている。特許文献１と２では、電極プレートを所定間隔で身体に貼着している。

特許文献３は、人体を電気的に刺激する下着電極に関し、ナイロンとウレタンの合成繊維からなるパワーネットの織り目に導電性の糸を織り込んで電極を形成すること、前記導電性の糸は、金糸、銀糸などの金属糸、あるいは、銅線、アルミ線、カーボン繊維などの導電細線を使用すること、が記載されている。

特許文献４は、人体のセンサ用導電性布帛に関し、非導電性繊維からなる基布の表面上に、導電性繊維が該基布に編み込まれ又は織り込まれることによって形成された複数個の導電性層が、互いに絶縁された状態で島状に配置されていること、が記載されており、より大きな伸縮性を付与するためには、ダブルラッセル編機によってストライプ状に供給した導電性繊維をフロント針、バック針の交互に一定長さに編込んだ後、導電性繊維をセンターカットする方法が好ましい、との記述がある。特許文献４では、基布の表側に導電性層が配されているとの記述はあるが、基布の裏側に導電性層が配されているか否かは不明である。

特開２０１２−０９０８８０号公報 特開２０１３−０６３１８６号公報 特開２０００−３１４００２号公報 特開２０１３−０１９０６４号公報

特許文献１と特許文献２に記載のように、ＥＩＴでは、電極プレートを所定間隔で身体に貼着しているので、身体に貼ったり剥がしたりする作業が煩雑である。そこで、繊維電極付き生地を用いたベルトの要望が高まっている。しかしながら、特許文献３と特許文献４に記載の構造では、３つ以上の電極から電気信号を取り出そうとすると、配線が複雑になってしまうという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、生体信号を取り出すためのベルトに用いることができ、３つ以上の電極から生体電気信号を取り出すことが容易な構造の繊維電極付き生地、並びに当該繊維電極付き生地を用いた電気インピーダンス測定用ベルトを提供することにある。

本発明の繊維電極付き生地は、生体信号を取り出すためのベルトに用いられる生地であって、非導電性繊維の糸からなる基布と、導電性繊維の糸からなる帯状電極からなり、前記帯状電極が３つ以上所定間隔で形成されており、前記基布の表側から裏側に亘って前記帯状電極が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記帯状電極が所定間隔で３つ以上形成されているとともに、前記基布の表側から裏側に亘って形成されているので、生体電気信号を取り出すことが容易な構造の繊維電極付き生地となる。

前記基布と前記帯状電極とは、編成されているか又は織成されている。より具体的に例示するならば、前記基布と前記帯状電極とが、クロッシェ経編機にて編成されている構成、ラッセル経編機にて編成されている構成、トリコット経編機にて編成されている構成、ニードル織機にて織成されている構成、が挙げられる。

本発明は、前記基布と前記帯状電極とがダブルラッセル編みによって形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ダブルラッセル編みによって、コース方向の伸縮性を維持しつつ、表側生地と裏側生地を繋ぎ組織で繋いで生地の厚さを大きくしたことで、身体への前記帯状電極の密着性を高めることが容易な構成となる。

本発明は、前記基布がウェール方向に伸長する構成となっており、かつ、前記帯状電極がウェール方向に伸長しない構成となっていることを特徴とする。

本発明は、前記基布はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記非導電性繊維の糸が正反対側よりもウェール方向にずれていることでウェール方向に伸長する構成となっており、かつ、前記帯状電極はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記導電性繊維の糸が正反対側に移動していることでウェール方向に伸長しない構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、前記基布がウェール方向に伸長する構成となっているので、生地全体ではウェール方向の伸縮性を維持しつつ、かつ、前記帯状電極がウェール方向に伸長しない構成となっているので、前記帯状電極の電気インピーダンスの変動を抑えた構成となる。

ここで、コースとは経編で編み目（ループ）が縦方向に進んで行く連なりをいい、ウェールとは経編で編み目（ループ）が横方向に進んで行く連なりをいう。

前記非導電性繊維の糸としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、アクリルなどの合成繊維や、綿、リンネルなどの天然繊維からなる糸が挙げられる。医療現場では、オートクレーブ滅菌処理を行うことが想定されることから、オートクレーブ滅菌処理の耐性が高いこれらの繊維が好ましい。

前記非導電性繊維の糸としては、例えば、ポリウレタンを芯として、化繊や天然繊維或いはそれらに抗菌性能や消臭性能などの各種性能を付与した糸をカバーリングした糸が挙げられる。ポリウレタンを芯とすることで、ウェール方向に優れた弾性伸縮性をもたせることができる。

前記導電性繊維の糸としては、銀、金、銅、アルミニウム、カーボン等から成る糸が挙げられる。より具体的には、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、アクリルなどの合成繊維の表面に、銀、金、アルミニウム等の金属をメッキした繊維が用いられる。前記導電性繊維の糸は、表面積を大きくして接触性を高める観点からは、ウーリー加工されることが好ましい。前記導電性繊維の糸は、ウェール方向に伸長しないようにして接触抵抗を安定化させる観点からは、フィラメント銀糸とすることが好ましい。

本発明は、前記導電性繊維の糸が、ナイロン糸が銀メッキされた糸、ナイロン糸が銀メッキされウーリー加工された糸、複数の導電性金属繊維が撚り合わさった糸、複数の導電性金属繊維が撚り合わさってカバーリングされた糸のいずれか一種以上からなることを特徴とする。換言すれば、本発明は、前記導電性繊維の糸として、ナイロン糸が銀メッキされた糸、ナイロン糸が銀メッキされウーリー加工された糸、複数の導電性金属繊維が撚り合わさった糸、複数の導電性金属繊維が撚り合わさってカバーリングされた糸のいずれか一種以上からなる糸を用いることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、ナイロン糸が銀メッキされた糸とすることで、高い導電性と、優れた柔軟性が得られ、医療現場でのオートクレーブ滅菌処理に耐えられる生地となる。また、例えば、ウーリー加工された糸とすることで、表面積を大きくして接触性を高めた生地となる。そして、例えば、複数の導電性金属繊維が撚り合わさった糸や、複数の導電性金属繊維が撚り合わさってカバーリングされた糸としてもよい。

本発明は、全体の厚みが２．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、前記帯状電極の電気インピーダンスを低い値に抑えることが容易となる。つまり、全体の厚みを２．５ｍｍ以上とすることで前記帯状電極の密度がある程度以上に高められて電気インピーダンスが低い値に抑えられる。また、全体の厚みを１５ｍｍ以下とすることで前記帯状電極の導電長さがある程度以下となり電気インピーダンスが低い値に抑えられる。

本発明の繊維電極付き生地の製造方法は、生体信号を取り出すためのベルトに用いられる生地の製造方法であって、非導電性繊維の糸からなる基布と、導電性繊維の糸からなる帯状電極とを、編成するか又は織成し、前記帯状電極を３つ以上所定間隔で形成するとともに、前記基布の表側から裏側に亘って前記帯状電極を形成することを特徴とする。

本発明によれば、非導電性繊維の糸からなる基布と、導電性繊維の糸からなる帯状電極とを、編成するか又は織成することで、編機又は織機にて前記基布と前記帯状電極とを一体的に形成することができる。

本発明は、前記基布及び前記帯状電極をダブルラッセル編みによって形成することを特徴とする。

本発明によれば、ダブルラッセル編みによって、コース方向の伸縮性を維持しつつ、表側生地と裏側生地を繋ぎ組織で繋いで生地の厚さを大きくすることができ、身体への前記帯状電極の密着性を高めることが容易となる。

本発明は、前記基布はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記非導電性繊維の糸を正反対側よりもウェール方向にずらせることでウェール方向に伸長する構成とし、前記帯状電極はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記導電性繊維の糸を正反対側に移動させることでウェール方向に伸長しない構成とすることを特徴とする。

本発明によれば、生地全体ではウェール方向の伸縮性を維持しつつ、前記帯状電極の電気インピーダンスを安定させることとなる。

本発明の電気インピーダンス測定用ベルトは、前記繊維電極付き生地が、所定幅で裁断されて用いられ、所定間隔で３つ以上配された帯状電極から生体信号を取り出すために身体に巻き付ける構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、所定間隔で３つ以上配された帯状電極から生体電気信号を取り出すことが容易な構造の電気インピーダンス測定用ベルトとなる。

本発明の繊維電極付き生地によれば、前記帯状電極が所定間隔で３つ以上形成されているとともに、前記基布の表側から裏側に亘って形成されているので、生体電気信号を取り出すことが容易な構造の繊維電極付き生地となる。本発明によれば、ダブルラッセル編みによって、コース方向の伸縮性を維持しつつ、表側生地と裏側生地を繋ぎ組織で繋いで生地の厚さを大きくしたことで、身体への前記帯状電極の密着性を高めることが容易な構成となる。本発明によれば、前記基布がウェール方向に伸長する構成となっていることで、生地全体ではウェール方向の伸縮性を維持しつつ、前記帯状電極がウェール方向に伸長しない構成となっているので、前記帯状電極の電気インピーダンスの変動を抑えた構成となる。本発明によれば、医療現場でのオートクレーブ滅菌処理に耐えられる生地となり、かつ、表面積を大きくして接触性を高めた生地となる。

本発明の繊維電極付き生地の製造方法によれば、編機又は織機にて前記基布と前記帯状電極とを一体的に形成することができる。そして本発明によれば、所定間隔で３つ以上配された帯状電極から生体電気信号を取り出すことが容易な構造の電気インピーダンス測定用ベルトとなる。

本発明の実施形態の繊維電極付き生地を示す正面図である。 上記実施形態の繊維電極付き生地を示す背面図である。 上記実施形態の繊維電極付き生地の組織構造を立体的に示す構造図である。 上記実施形態の繊維電極付き生地の各組織を個別に示す配置図である。 本発明の実施形態の電気インピーダンス測定用ベルトを示す図である。 上記実施形態の電気インピーダンス測定用ベルトの断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を引用しながら説明する。

（繊維電極付き生地）
図１は、本発明の実施形態の繊維電極付き生地１を示す正面図である。図２は、本実施形態の繊維電極付き生地１を示す背面図である。本実施形態の繊維電極付き生地１は、非導電性繊維の糸からなる基布２と、導電性繊維の糸からなる帯状電極３からなる。帯状電極３は、所定間隔で複数形成されており、基布２の表側から裏側に亘って帯状電極３が形成されている（図１、図２）。本実施形態の繊維電極付き生地１は、正面図（表側）と背面図（裏側）に示すように、表側と裏側とでは帯状電極３は一対一で対応している（図１、図２）。

図１と図２に示す例では、繊維電極付き生地１は帯状となっているが、これは、編機にて編成された長尺生地を裁断したものである。本実施形態では、基布２及び帯状電極３は、ダブルラッセル編みによって形成されている。図１〜図３に示す符号Ｗ１はウェール方向であり、符号Ｃ１はコース方向である。本実施形態では、基布２がウェール方向（符号Ｗ１）に伸長する構成となっており、かつ、帯状電極３がウェール方向（符号Ｗ１）に伸長しない構成となっている。

図３は、本実施形態の繊維電極付き生地１の組織構造を立体的に示す構造図である。図４は、本実施形態の繊維電極付き生地１の各組織を個別に示す配置図である。図３と図４に示す例では、符号Ｌ３は、非導電性繊維の糸であり、より具体的には、ポリエステルからなる糸Ｌ３である。符号Ｌ２、Ｌ７及びＬ６は、導電性繊維のウーリー加工糸であり、より具体的には、ナイロンに銀繊維をカバーリングした糸である。符号Ｌ１及びＬ８は、導電性繊維のフィラメント糸であり、より具体的には、ナイロンを銀メッキした糸である。図４に示す符号Ｂはバック側を示しており、符号Ｆはフロント側を示している。

帯状電極３は、表側生地は、フロント側編み針によって製編され、ウェール方向Ｗ１の伸長を防ぐためナイロンが銀メッキされたフィラメント糸Ｌ１が用いられるとともに、厚み方向を肉厚としクッション性を高めるためナイロンに銀繊維をカバーリングした糸Ｌ２が用いられる（図３）。

帯状電極３は、裏側生地は、バック側編み針によって製編され、厚み方向を肉厚としクッション性を高めるためナイロンに銀繊維をカバーリングした糸Ｌ７が用いられるとともに、ウェール方向Ｗ１の伸長を防ぐためナイロンが銀メッキされたフィラメント糸Ｌ８を用いる（図３）。

帯状電極３は、繋ぎ組織は、フロント側とバック側とで交互に製編され、厚み方向を肉厚としクッション性を高めるためナイロンに銀繊維をカバーリングした糸Ｌ６を用いる（図３）。糸Ｌ６は、フロント側編み針の正反対の側に位置するバック側編み針に糸をかける。これは、帯状電極３がウェール方向に伸長しない構成とするためである。

基布２は、ポリエステル糸Ｌ３を用いて、フロント側とバック側とで交互に製編されるが、その際、銀糸Ｌ６とは異なり、フロント側編み針の正反対の側に位置するバック側編み針の隣に位置するバック側編み針に糸をかけることで、フロント側ループからバック側ループに移動する際にポリエステル糸Ｌ３がウェール方向に移動させる。これによって、基布２は、ウェール方向に伸長する構成となる。

本実施形態の繊維電極付き生地１は、ダブルラッセル機にて製編し、ソーピングセット機にて仕上げ、その後、指定長さ（EITベルト巾サイズ）にカットして使用する。

本実施形態の繊維電極付き生地１によれば、帯状電極３が所定間隔で３つ以上形成されているとともに、基布２の表側から裏側に亘って形成されているので、生体電気信号を取り出すことが容易な構造の繊維電極付き生地となる。そして、ダブルラッセル編みによって、コース方向Ｃ１の伸縮性を維持しつつ、表側生地と裏側生地を繋ぎ組織で繋いで生地の厚さを大きくしたことで、身体への前記帯状電極の密着性を高めることが容易な構成となり、かつ、基布２がウェール方向Ｗ１に伸長する構成となっていることで、生地全体ではウェール方向の伸縮性を維持しつつ、帯状電極３がウェール方向に伸長しない構成となっているので、帯状電極の電気インピーダンスの変動を抑えた構成となる。本実施形態によれば、医療現場でのオートクレーブ滅菌処理に耐えられる生地となり、かつ、表面積を大きくして接触性を高めた生地となる。

（電気インピーダンス測定用ベルト）
図５は、本発明の実施形態の電気インピーダンス測定用ベルト１０を示す図である。図６は、本実施形態の電気インピーダンス測定用ベルト１０の断面図である。本実施形態の電気インピーダンス測定用ベルト１０は、前記繊維電極付き生地１の背面側には、帯状電極３とで電気信号をやりとりするための電極プレート６を配し、前記繊維電極付き生地１の端部には、電極プレート６とで電気信号をやりとりするためのコネクタ５を配し、前記繊維電極付き生地１及び電極プレート６を伸縮性の面ファスナ４に挿入した構成となっている。面ファスナ４の身体側の面には所定間隔で窓部が形成され、当該窓部から帯状電極３が露出する構成となっている（図５）。

電気インピーダンス測定用ベルト１０は、例えば、身体の胸部に巻き付けて、面ファスナ４で身体に装着し、微弱電流を身体内部に流して、肺内の空気量により抵抗値が変動することを利用して、当該抵抗値の差異から生じる電圧差を計測する。この計測された信号をコンピュータ処理することで、電気的インピーダンス断層像を表示させる。

上述の説明では、ダブルラッセル編みにて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、クロッシェ経編機にて編成されている構成、トリコット経編機にて編成されている構成、ニードル織機にて織成されている構成とすることができる。前記非導電性繊維の糸としては、ポリエステル以外にも、ナイロン、レーヨン、アクリルなどの合成繊維とすることができる。前記導電性繊維の糸としては、銀以外にも、金、銅、アルミニウム、カーボン等から成る糸が挙げられる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

１ 本発明の繊維電極付き生地、
２ 基布、
３ 帯状電極、
Ｗ１ ウェール方向、 Ｃ１ コース方向、
Ｌ３ 非導電性繊維の糸、
Ｌ２、Ｌ６、Ｌ７ 導電性繊維の糸（導電性繊維のウーリー加工糸）、
Ｌ１、Ｌ８ 導電性繊維の糸（導電性繊維のフィラメント糸）、
１０ 本発明の電気インピーダンス測定用ベルト

Claims (11)

1. 生体信号を取り出すために用いられる生地であって、非導電性繊維の糸からなる基布と、導電性繊維の糸からなる帯状電極とで構成される繊維電極付き生地において、前記基布の表側から裏側に亘って形成された前記帯状電極は３つ以上所定間隔で配置され、フロント側ループからバック側ループに移動する際に前記導電性繊維の糸が正反対側に移動していることでウェール方向に伸長しない構成となっており、前記基布はウェール方向に伸長する構成となっていることを特徴とする繊維電極付き生地。
2. 前記導電性繊維の糸が、ナイロン糸が銀メッキされウーリー加工された糸または複数の導電性金属繊維が撚り合わさってカバーリングされた糸からなることを特徴とする請求項１記載の繊維電極付き生地。
3. 前記基布及び前記帯状電極がダブルラッセル編みによって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の繊維電極付き生地。
4. 前記基布はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記非導電性繊維の糸が正反対側よりもウェール方向にずれていることでウェール方向に伸長する構成となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の繊維電極付き生地。
5. 全体の厚みが２．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の繊維電極付き生地。
6. 生体信号を取り出すために用いられる生地の製造方法であって、非導電性繊維の糸からなる基布と、導電性繊維の糸からなる帯状電極とを、編成するか又は織成し、前記帯状電極を３つ以上所定間隔で形成するとともに、前記基布の表側から裏側に亘って前記帯状電極を形成し、前記帯状電極は、フロント側ループからバック側ループに移動する際に前記導電性繊維の糸を正反対側に移動させることでウェール方向に伸長しない構成とし、前記基布はウェール方向に伸長する構成とすることを特徴とする繊維電極付き生地の製造方法。
7. 前記導電性繊維の糸として、ナイロン糸が銀メッキされウーリー加工された糸または複数の導電性金属繊維が撚り合わさってカバーリングされた糸を用いることを特徴とする請求項６記載の繊維電極付き生地の製造方法。
8. 前記基布及び前記帯状電極をダブルラッセル編みによって形成することを特徴とする請求項６または７記載の繊維電極付き生地の製造方法。
9. 前記基布はフロント側ループからバック側ループに移動する際に前記非導電性繊維の糸を正反対側よりもウェール方向にずらせることでウェール方向に伸長する構成とすることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項記載の繊維電極付き生地の製造方法。
10. 請求項１から５のいずれか一項記載の繊維電極付き生地が、所定幅で裁断されて用いられ、所定間隔で３つ以上配された帯状電極から生体信号を取り出すために身体に巻き付ける構成となっていることを特徴とする電気インピーダンス測定用ベルト。
11. 請求項６から９のいずれか一項記載の繊維電極付き生地の製造方法によって製造された繊維電極付き生地が、所定幅で裁断されて用いられ、所定間隔で３つ以上配された帯状電極から生体信号を取り出すために身体に巻き付ける構成となっていることを特徴とする電気インピーダンス測定用ベルト。

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