JP6406359B2 - 導電性布帛 - Google Patents

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Description

本発明は、衣服として着用することにより、心電図、呼吸数、発汗、体温、肘角度（運動量）などの生体情報を計測することができるウエアラブル生体情報計測装置に有用な導電性布帛に関するものである。
近年、医療分野やヘルスモニタリング分野において、衣服として着用することにより心電図などの生体情報を簡便に計測しうるウエアラブル生体情報計測装置が注目されている。例えば心電図の計測を行うウエアラブル計測装置では、衣服として着用した状態で日常生活を過ごすことで、日常の様々な状況における心拍の変動を簡便に把握することができる。
このようなウエアラブル生体情報計測装置は、一般に、織編物で作製された衣服の内側に、電極や各種計測に応じたセンサーと、それらの電気信号を演算・処理装置等に伝えるための配線とを備えている。
ウエアラブル生体情報計測装置において配線を設ける技術としては、配線を設けようとする領域以外の領域の布地をマスキングした上で、導電性高分子を含む塗料を塗布する方法（特許文献１）や、布地の上にウレタン樹脂層に挟まれた銀ペースト層を形成する方法が提案されている（非特許文献１）。
特開２０１４−１５１０１８号公報
Gordon Paul et al., Meas. Sci. Technol. 25（2014）
しかし、特許文献１記載の方法で形成された配線が設けられた衣服は、実際に着用する際に布地が伸長すると、配線が布地の伸びに追従できず、導電層となる導電性高分子の硬化物にクラックが入り、導通が阻害乃至遮断されるという問題が生じることがあった。さらに、特許文献１記載の方法で作製された導電性布帛においては、導電性高分子含有塗料が布地内部に染み込んでしまうため、布地上に連続して形成される導電層の厚みを十分に確保し難く、電極として必要な程度の導電性は発現できても、配線に求められるだけの高い導電性を発現させることは困難であった。
また非特許文献１に記載の方法で配線を形成した衣服も、実際に着用する際に伸長すると、配線が布地の伸びに追従できず、導電層となる銀ペースト層にクラックが入り、導通が阻害乃至遮断されるという問題が起こるものであった。なお、導電層にクラックが入った場合であっても、偶然にクラックを避けて導通が繋がり、良好な導電性が認められることがあるが、クラックが入った場合には不良率（導通が阻害乃至遮断される比率）が高くなるため、量産に耐えうるものではない。
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、伸長されても高い導電性を保持することができる導電性布帛と、これを用いたウエアラブル生体情報計測装置とを提供することにある。
上記目的を達成し得た本発明の導電性布帛とは、布帛の上に配線が設けられた導電性布帛であって、前記配線は、布帛の上に形成された第一絶縁層と、該第一絶縁層の上に設けられた導電層と、該導電層の上に設けられた第二絶縁層とを含み、かつ、前記配線の長手方向に伸長率１００％まで伸長率１０％ずつ段階的に伸長する伸長試験において、伸長率０％のときの抵抗値をＲ０、伸長率１００％伸長時の抵抗値をＲ１００としたときに式：Ｒ１００／Ｒ０（倍）で表される１００％伸長時抵抗変化倍率が１００倍以下である点に要旨を有するものである。
本発明の導電性布帛において、前記導電層は導電性フィラーと樹脂とを含有することが好ましい。
本発明の導電性布帛の好ましい態様においては、前記伸長試験を１０回行ったときに導通に断線が生じた回数をａ回とすると、式：（ａ／１０）×１００（％）で表される不良率が３０％以下である。
本発明は、上記本発明の導電性布帛を用いて作製されたウエアラブル生体情報計測装置をも包含する。このウエアブル生体情報計測装置は、着用者の生体情報を計測する手段と、該計測した情報を解析する機構を備えたものであることが好ましい。
本発明の導電性布帛によれば、配線の長手方向に伸長率１００％まで伸長率１０％ずつ段階的に伸長する伸長試験において抵抗変化倍率が１００倍以下となり、伸長されても高い導電性を保持できる。したがって、この導電性布帛を用いて作製されたウエアブル生体情報計測装置は、良好な伸縮性を有するものであり、着用時のフィット感を高めることができる。
１．導電性布帛
本発明の導電性布帛は、布帛の上に、第一絶縁層と導電層と第二絶縁層とを含む配線が設けられたものである。
１．１．布帛
布帛は、特に制限されるものではなく、従来公知の各種天然繊維、合成繊維、半合成繊維から構成された織編物または不織布を用いることができるが、好ましくは合成繊維から構成された編物で、より好ましい編物は２ＷＡＹトリコットである。布帛の厚みは用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは１２００〜３００μｍ、より好ましくは１０００〜５００μｍである。また、布帛の目付も用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは２５０〜１５０ｇ／ｍ２、より好ましくは２２０〜１７０ｇ／ｍ２である。
１．２．第一絶縁層
本発明においては、前記布帛の上に、第一絶縁層が形成されている。これにより、導電性布帛により作製された衣服を着用したときに衣服の外側からの水分が布帛を通して導電層に達することを防ぐ。また、本発明における後述の導電層は良好な伸長性を有するものであるが、布帛が導電層の伸長性を超えた伸び性に富む素材である場合、布帛に追随して導電層が伸ばされ、その結果クラックが発生することも考えられる。第一絶縁層は、布帛の伸びを抑制し、導電層が過度に伸長されるのを防ぐ、伸び止めの役割も担っている。
第一絶縁層を形成する樹脂は、絶縁性を有する樹脂であれば、特に制限されるものではなく、例えば、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等を好ましく用いることができる。中でも、ポリウレタン系樹脂が、導電層との接着性の点から好ましい。なお、第一絶縁層を形成する樹脂は１種のみであってもよいし、２種以上であってもよい。
ポリウレタン系樹脂としては、例えば、ポリエステル系、ポリエテール系、ポリカーボネート系等が挙げられる。中でも、ポリエステル系が塗膜の伸縮性の点から好ましい。
本発明における第一絶縁層は、前記絶縁性樹脂を適当な溶剤（好ましくは、水）に溶解乃至分散させて、布帛上に塗布または印刷して塗膜を形成し、次いで塗膜に含まれる溶剤を揮散させ乾燥させることにより、形成することができる。このとき、用いる絶縁性樹脂の粘度は４００ｍＰａ・ｓ以下であることが、導電性布帛を伸縮させたときに導電性を保持させやくなる点で、好ましい。
第一絶縁層の膜厚は、１００〜１０μｍが好ましく、より好ましくは７０〜２０μｍである。第一絶縁層が薄すぎると、絶縁効果および伸び止め効果が不十分になり、一方、厚すぎると、布帛の伸縮性が阻害されたり、配線全体の厚みが分厚くなりすぎる傾向があり、その結果、着心地が阻害される虞がある。なお、布帛上に形成された第一絶縁層は、通常、一部が布帛に含浸するが、上記膜厚（第一絶縁層の膜厚）は、この布帛に含浸した部分を含めた厚みである。含浸部分を除いた第一絶縁層の膜厚は、６０〜２μｍが好ましく、より好ましくは４０〜５μｍである。なお、本明細書においては、単に「第一絶縁層の膜厚」と記載する場合には、含浸部分を含む第一絶縁層全体の厚さを意味するものとする。
１．３．導電層
本発明においては、前記第一絶縁層の上に、導電層が形成されている。この導電層により導通が確保される。
導電層は、導電性フィラーと樹脂とを含有することが好ましい。
導電層を形成する導電性フィラーは、金属粉であることが好ましい。また、必要に応じて、金属粉以外の導電材料や金属ナノ粒子を導電性フィラーとすることもできる。
金属粉としては、銀粉、金粉、白金粉、パラジウム粉等の貴金属粉、銅粉、ニッケル粉、アルミ粉、真鍮粉等の卑金属粉のほか、卑金属やシリカ等の無機物からなる異種粒子を銀等の貴金属でめっきしためっき粉、銀等の貴金属で合金化した卑金属粉等が挙げられる。これらの中でも、銀粉、銅粉が高い導電性を発現させ易い点および価格の点で好ましく、銀粉および／または銅粉を主成分（５０質量％以上）とすることが望ましい。なお、導電性フィラーは１種のみであってもよいし、２種以上であってもよい。
金属粉の好ましい形状としては、公知のフレーク状（リン片状）、球状、樹枝状（デンドライト状）、凝集状（球状の１次粒子が３次元状に凝集した形状）などを挙げることができる。これらの中で、フレーク状、球状、凝集状の金属粉が特に好ましい。
金属粉の粒子径は、平均粒子径が０．５〜１０μｍであることが好ましい。平均粒子径が大きすぎると、配線を微細なパターンで形成しようとする際に所望のパターン形状が形成し難くなる場合がある。一方、平均粒子径が小さすぎると、導電層形成時に金属粉が凝集し易くなり、また粒子径が小さくなるに伴い原料コストが上昇するため、好ましくない。
導電性フィラー中に占める金属粉の割合は、８０体積％以上が好ましく、より好ましくは８５体積％以上、さらに好ましくは９０体積％以上である。金属粉の含有割合が少なすぎると、十分に高い導電性を発現させにくくなる場合がある。なお、本発明において、「体積％」は、各成分（固形分）の質量を計測し、（各成分の質量／各成分の比重）に基づき算出した体積を用いて求めることができる。
導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブが好ましく挙げられ、特に、メルカプト基、アミノ基、ニトリル基を表面に有するか、または、スルフィド結合および／またはニトリル基を含有するゴムで表面処理されていることが好ましい。一般に導電材料自体は凝集力が強く、特に後述するようにアスペクト比が高い導電材料は、樹脂中への分散性が低くなるが、表面にメルカプト基、アミノ基またはニトリル基を有するか、スルフィド結合および／またはニトリル基を含有するゴムで表面処理されていることにより、金属粉に対する親和性が増して、金属粉とともに有効な導電性ネットワークを形成でき、高導電性を実現できる。
カーボンナノチューブは、２次元のグラフェンシートを筒状に巻いた構造を有し、層の数や先端部の形状によって、多層型、単層型、ホーン型に分けられ、さらに、グラフェンシートの巻き方によって、アームチェア型構造、ジグザグ型構造、カイラル型構造の３種に分けられる。本発明においては、いずれのタイプのカーボンナノチューブであってもよい。カーボンナノチューブの直径は、特に制限されないが、０．５〜２００ｎｍであることが好ましい。
カーボンナノチューブの表面に官能基（メルカプト基、アミノ基、ニトリル基）を導入する方法は、特に限定されず、例えば、反応させて共有結合で導入する方法、疎水相互作用・水素結合を利用する方法、π−スタッキングを利用する方法、静電気相互作用を利用する方法など、公知の方法を採用することができる。
また、カーボンナノチューブをスルフィド結合および／またはニトリル基を含有するゴムで表面処理する方法には、上記のいずれかの方法で表面に導入された官能基と反応性基を含有する所定のゴムとを反応させればよく、これにより、カーボンナノチューブ表面に所定のゴムを付着させることができる。
導電材料は、アスペクト比が１０〜１００００であることが好ましい。特に、導電材料がカーボンナノチューブである場合には、そのアスペクト比は２０〜１００００が好ましく、５０〜１０００がより好ましい。このようなアスペクト比の導電材料であれば、より良好な導電性を発現することができる。
導電性フィラー中に占める導電材料の割合は、２０体積％以下が好ましく、より好ましくは１５体積％以下、さらに好ましくは１０体積％以下である。導電材料の含有割合が多すぎると、樹脂中に均一に分散させ難くなることがあり、また一般に上述のような導電材料は高価であることからも、上記範囲に使用量を抑えることが望ましい。
金属ナノ粒子としては、銀、ビスマス、白金、金、ニッケル、スズ、銅、亜鉛等が挙げられ、その平均粒子径は２〜１００ｎｍが好ましい。特に、導電性の観点からは、銅、銀、白金、金が好ましく、銀及び／又は銅を主成分（５０質量％以上）とするものがより好ましい。金属ナノ粒子を含有させると、導電性の向上が期待できるとともに、導電層の形成に用いる導電性ペーストのレオロジー調節に寄与し、印刷性を向上させることができる。
導電性フィラー中に占める金属ナノ粒子の割合は、２０体積％以下が好ましく、より好ましくは１５体積％以下、さらに好ましくは１０体積％以下である。金属ナノ粒子の含有割合が多すぎると、樹脂中で凝集し易くなることがあり、また一般に上述のような粒子径の小さい金属ナノ粒子は高価であることからも、上記範囲に使用量を抑えることが望ましい。
導電層に占める上記導電性フィラーの量（換言すれば、導電層形成用の導電性ペーストの全固形分中に占める導電性フィラーの量）は、１５〜４５体積％が好ましく、より好ましくは２０〜４０体積％である。導電性フィラーの量が少なすぎると、導電性が不十分になる虞があり、一方、多すぎると、導電層の伸縮性が低下する傾向があり、得られた導電性布帛を伸長した際にクラック等が発生し、その結果、良好な導電性が保持できなくなる虞がある。
導電層を形成する樹脂は、硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムを少なくとも含有することが好ましい。硫黄原子やニトリル基は金属類との親和性が高く、またゴムは伸縮性が高く伸長時にもクラック等の発生を回避しうるので、導電性布帛が伸長されても導電性フィラーを均一な分散状態で保持し、優れた導電性を発現させることができる。後述する不良率の観点からは、ニトリル基を含有するゴムがより好ましい。なお、導電層を形成する樹脂は１種のみであってもよいし、２種以上であってもよい。
硫黄原子を含有するゴムは、硫黄を含有するゴムやエラストマーであれば特に限定されない。硫黄原子は、ポリマーの主鎖のスルフィド結合やジスルフィド結合、側鎖や末端のメルカプト基などの形で含有される。硫黄原子を含有するゴムとしては、具体的には、メルカプト基、スルフィド結合またはジスルフィド結合を含有する、ポリサルファイドゴム、ポリエーテルゴム、ポリアクリレートゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。特に、メルカプト基を含有する、ポリサルファイドゴム、ポリエーテルゴム、ポリアクリレートゴム、シリコーンゴムが好ましい。また、硫黄原子を持たないゴム中に、ペンタエリスリトールテトラキス（Ｓ−メルカプトブチレート）、トリメチロールプロパントリス（Ｓ−メルカプトブチレート）、メルカプト基含有シリコーンオイルなどの硫黄含有化合物を配合した樹脂を用いることもできる。硫黄原子を含有するゴムとして用いることのできる市販品としては、液状多硫化ゴムである東レ・ファインケミカル社製の「チオコール（登録商標）ＬＰ」等が好ましく挙げられる。硫黄原子を含有するゴム中の硫黄原子の含有量は１０〜３０質量％が好ましい。
ニトリル基を含有するゴムとしては、ニトリル基を含有するゴムやエラストマーであれば特に限定されないが、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であるアクリロニトリルブタジエン共重合体ゴムが好ましく挙げられる。ニトリル基を含有するゴムとして用いることのできる市販品としては、日本ゼオン社製の「Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１０４２」等が好ましく挙げられる。ニトリル基を含有するゴム中のニトリル基量（特に、アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム中のアクリロニトリル量）は、１８〜５０質量％が好ましく、２８〜４１質量％がより好ましい。アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム中の結合アクリロニトリル量が多いと、金属類との親和性は増大するが、伸縮性に寄与するゴム弾性は逆に減少する。
導電層を形成する樹脂は、硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムのみで構成されることが望ましいが、導電性、伸縮性、導電層形成時の塗布性などを損なわない範囲で、硫黄原子を含有するゴムおよびニトリル基を含有するゴム以外の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂をも含める場合、全樹脂中、硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムの合計量が９５体積％以上となるようにすることが好ましく、より好ましくは９８体積％以上、さらに好ましくは９９体積％以上となるようにするのがよい。
導電層に占める上記樹脂の量（換言すれば、導電層形成用の導電性ペーストの全固形分中に占める樹脂固形分の量）は、５５〜８５体積％が好ましく、より好ましくは６０〜８０体積％である。樹脂の量が少なすぎると、導電性は高くなるが、伸縮性が悪くなる傾向がある。一方、樹脂の量が多すぎると、伸縮性は良くなるが、導電性は低下する傾向がある。
本発明における導電層は、導電性および伸縮性を損なわない範囲で、無機物を含有することができる。無機物としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化カルシウム、ダイヤモンドカーボンラクタム等の各種炭化物；窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物；ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物；酸化チタン（チタニア）、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物；チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物；二硫化モリブデン等の硫化物；フッ化マグネシウム、フッ化炭素等の各種フッ化物；ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸；その他、滑石、ベントナイト、タルク、炭酸カルシウム、ベントナイト、カオリン、ガラス繊維、雲母等を用いることができる。これらの無機物を添加することによって、導電層形成時の印刷性、耐熱性、さらには機械的特性や長期耐久性を向上させることが可能となる場合がある。なお、無機物は１種のみであってもよいし２種以上であってもよい。
本発明における導電層には、必要に応じて、チキソ性付与剤、消泡剤、難燃剤、粘着付与剤、加水分解防止剤、レベリング剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、顔料、染料等の各種添加物を配合することができる。なお、添加物は１種のみであってもよいし２種以上であってもよい。
本発明における導電層は、上記各成分を適当な有機溶剤に溶解乃至分散させた組成物（導電性ペースト）を第一絶縁層上に直接、所望のパターンに塗布または印刷して塗膜を形成し、次いで塗膜に含まれる有機溶剤を揮散させ乾燥させることにより、形成することができる。または、導電性ペーストを離型シート等の上に塗布または印刷して塗膜を形成し、次いで塗膜に含まれる有機溶剤を揮散させ乾燥させることにより、予めシート状の導電層を形成しておき、それを所望のパターンで第一絶縁層上に積層するようにしてもよい。
導電性ペーストに使用する有機溶剤は、沸点が１００℃以上、３００℃未満であることが好ましく、より好ましくは沸点が１５０℃以上、２９０℃以下である。有機溶剤の沸点が低すぎると、導電性ペーストの調製時や該導電性ペーストを使用して導電層を形成する際に溶剤が揮発し、導電性ペーストを構成する成分比が変化しやすくなる虞がある。一方、有機溶剤の沸点が高すぎると、低温乾燥工程が求められる場合（例えば１５０℃以下）に、溶剤が塗膜（導電層）中に多量に残存し、導電性の低下を招く虞がある。
導電性ペーストに使用する有機溶剤としては、具体的には、シクロヘキサノン、トルエン、イソホロン、γ−ブチロラクトン、ベンジルアルコール、エクソン化学社製のソルベッソ１００，１５０，２００、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ターピオネール、ブチルグリコールアセテート、ジアミルベンゼン（沸点：２６０〜２８０℃）、トリアミルベンゼン（沸点：３００〜３２０℃）、ｎ−ドデカノール（沸点：２５５〜２５９℃）、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点：１４５℃）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点２１７℃）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点：２４７℃）、ジエチレングリコールジブチルエーテル（沸点：２５５℃）、ジエチレングリコールモノアセテート（沸点：２５０℃）、トリエチレングリコールジアセテート（沸点：３００℃）、トリエチレングリコール（沸点：２７６℃）、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：２４９℃）、トリエチレングリコールモノエチルエーテル（沸点：２５６℃）、トリエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２７１℃）、テトラエチレングリコール（沸点：３２７℃）、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：３０４℃）、トリプロピレングリコール（沸点：２６７℃）、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：２４３℃）、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（沸点：２５３℃）等が挙げられる。また、石油系炭化水素類としては、新日本石油社製のＡＦソルベント４号（沸点：２４０〜２６５℃）、５号（沸点：２７５〜３０６℃）、６号（沸点：２９６〜３１７℃）、７号（沸点：２５９〜２８２℃）、および０号ソルベントＨ（沸点：２４５〜２６５℃）等も挙げられる。これら有機溶剤は、１種のみを用いてもよいし２種以上を併用してもよい。有機溶剤の使用量は、導電性ペーストが印刷などに適した粘度となるように適宜設定すればよい。
導電性ペーストは、粉体を液体に分散させる従来公知の方法を適宜採用して樹脂中に導電性フィラーを均一に分散することにより調製できる。例えば、金属粉、導電材料の分散液、樹脂溶液を混合した後、超音波法、ミキサー法、３本ロールミル法、ボールミル法などで均一に分散すればよい。これらの手段は、複数を組み合わせて使用することも可能である。
導電性ペーストを第一絶縁層上に塗布または印刷する方法は、特に限定されないが、例えば、コーティング法、スクリーン印刷法、平版オフセット印刷法、インクジェット法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スタンピング法、ディスペンス法、スキージ印刷などの印刷法などを採用することができる。
導電性ペーストにより塗膜を形成した後、有機溶剤を揮散させ乾燥させるには、例えば、大気下、真空雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、還元性ガス雰囲気下などで加熱を行えばよい。加熱温度は、例えば２０〜２００℃の範囲で、要求される導電性、布帛や絶縁層の耐熱性などを考慮して選択すればよい。
導電層の膜厚は、１５０〜４０μｍが好ましく、より好ましくは１００〜５０μｍである。導電層が薄すぎると、布帛の伸縮によって導電層が損傷し導電性布帛の導電性が低下する虞があり、一方、厚すぎると、布帛の伸縮性が阻害されたり、配線全体の厚みが分厚くなりすぎる傾向があり、その結果、着心地が阻害される虞がある。
１．４．第二絶縁層
本発明においては、前記導電層の上に、第二絶縁層が形成されている。これにより、例えば、導電性布帛を配線が衣服の内側（身体側）に配されるよう用いて作製した衣服を着用した際に、身体側から生じる汗等の水分が導電層に触れるのを防ぐ。
第二絶縁層を形成する樹脂としては、上述した第一の絶縁層を形成する樹脂と同様のものが挙げられ、好ましい樹脂も同様である。第二絶縁層を形成する樹脂も１種のみであってもよいし、２種以上であってもよい。第一の絶縁層を形成する樹脂と第二の絶縁層を形成する樹脂は、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが、導電層を確実に被覆する上で、また、導電性布帛が伸縮した際に第一絶縁層と第二絶縁層との間に応力の偏りが生じることによって導電層が損傷してしまうのを防ぐ上で、好ましい。第二絶縁層は、上述したように第一絶縁層と同様にして形成することができる。
第二絶縁層の膜厚は、１００〜１０μｍが好ましく、より好ましくは７０〜２０μｍである。第二絶縁層が薄すぎると、導電性布帛の繰り返し伸縮により第二絶縁層が劣化しやすく絶縁効果が不十分になり、一方、厚すぎると、布帛の伸縮性が阻害されたり、配線全体の厚みが分厚くなりすぎる傾向があり、その結果、着心地が阻害される虞がある。
含浸部分を除いた第一絶縁層の膜厚と第二絶縁層の膜厚とは、両者の差が小さい方が好ましく（例えば、含浸部分を除いた第一絶縁層の膜厚と第二絶縁層の膜厚との差が３０μｍ以内、より好ましくは２５μｍ以内）、より好ましくは同じであるのがよい。これにより、導電性布帛が伸縮した際に第一絶縁層と第二絶縁層との間に応力の偏りが生じることによって導電層が損傷してしまうのを防ぎやすくなる。
１．５．導電性布帛の特徴
本発明の導電性布帛は、前記配線（第一絶縁層、導電層、第二絶縁層を含む）の長手方向に伸長率１００％まで伸長率１０％ずつ段階的に伸長する伸長試験において、伸長率０％のときの抵抗値をＲ０、伸長率１００％伸長時の抵抗値をＲ１００としたときに式：Ｒ１００／Ｒ０（倍）で表される１００％伸長時抵抗変化倍率が１００倍以下であり、好ましくは９５倍以下、より好ましくは９０倍以下である。従来の導電性布帛は、通常、伸長率が１００％になるまでの段階で断線したり、伸長率１００％まで伸長できたとしても、抵抗変化倍率が１万倍を超えるほど著しい導電性の低下を生じる。それに対して、本発明の導電性布帛は、導電層を形成する樹脂として硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムを用いることにより、１００％まで伸長しても抵抗変化率を１００倍以下に抑えることができるという特徴を奏する。また、本発明の導電性布帛の導電性は、上記のように過酷な条件（１００％まで）の伸長に耐えるだけでなく、繰り返しの伸長にも耐えうるものである。本発明における上記伸長試験の詳細は実施例に記載の通りである。
なお、明細書において「伸長率」とは、伸長前の長さを１００％としたときに、伸長した分の長さ（伸長後の長さ−伸長前の長さ）を「％」で表したものであり、例えば、１００％伸長時には、伸長後の長さは伸長前の長さの２倍となる。
本発明の導電性布帛の好ましい態様においては、前記伸長試験を１０回行ったときに導通に断線が生じた回数をａ回とすると、式：（ａ／１０）×１００（％）で表される不良率が３０％以下であり、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下である。従来の導電性布帛は、伸長率１００％まで伸長すると導電層にクラックが入り、導通が断線する比率が高くなる。それに対して、本発明の導電性布帛は、導電層を形成する樹脂として硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムを用いることにより（好ましくはニトリル基を含有するゴムを用いることにより）、上記不良率を３０％以下に抑えることができる。
２．ウエアラブル生体情報計測装置
本発明のウエアラブル生体情報計測装置は、上記本発明の導電性布帛を用いて作製されたものである。好ましくは、上記本発明の導電性布帛を用いて衣服に作製されるのがよい。このとき、導電性布帛は、配線が衣服の内側（身体側）に配されるよう用いてもよいし、衣服の外側に配されるよう用いてもよい。このようなウエアラブル生体情報計測装置は、通常の衣服と同様の装着性を有し、着用するだけで簡便に各種生体情報を測定することができる。
本発明のウエアラブル生体情報計測装置は、着用者の生体情報を計測する手段と、該計測した情報を解析する機構を備えたものであることが好ましい。生体情報を計測する手段と、計測した情報を解析する機構との間は前記配線で繋がれる。
生体情報を計測する手段としては、例えば、心電図を計測する場合には誘電方法に従った２極以上の電極が、体温を計測する場合には熱電対またはサーミスタが、呼吸数、発汗、運動量を計測する場合には各種センサーが、それぞれ挙げられる。
計測した情報を解析する機構としては、目的に応じた従来公知の分析装置（心拍計、心電計、体温計、脳波計、筋電計等）を採用すればよく、外部の分析装置に情報を伝送する手段を含む。
本願は、２０１５年１月１４日に出願された日本国特許出願第２０１５−５３８４号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１５年１月１４日に出願された日本国特許出願第２０１５−５３８４号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
以下の実施例、比較例で使用した絶縁層形成用樹脂、導電性ペーストは以下のようにして調製した。
（導電性ペースト）
表１に示す樹脂をジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて、この溶液に、銀粒子（ＤＯＷＡエレクトロニクス社製「凝集銀粉Ｇ−３５」、平均粒径５．９μｍ）と、必要に応じて後述の方法で作製した表面処理カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）とを均一に分散した液を、各成分が表１に示す配合となるように加え、３本ロールミルにて混練して、導電ペーストとした。
なお、表１に示す樹脂の詳細は、下記の通りである。
・ニトリル基含有ゴム：日本ゼオン社製「Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１０４２」（アクリロニトリル含量３３．３質量％）
・硫黄含有ゴム：東レ・ファインケミカル社製「チオコール（登録商標）ＬＰ−２３」（硫黄含量２１．５質量％）
・ポリエステル：東洋紡社製「バイロン（登録商標）ＲＶ６３０」
また、表面処理カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、以下の方法で作製した。
（表面にアクリロニトリルブタジエンオリゴマーを有するＣＮＴの作製）
５０ｍｇの多層カーボンナノチューブ（ＳＷｅＮＴ ＭＷ１００、Ｓｏｕｔｈ Ｗｅｓｔ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、直径６〜９ｎｍ、長さ５μｍ、アスペクト比５５６〜８３３）を０．００６ｍｏｌ／Ｌのｏ−フェニルフェニルグリシジルエーテルのエタノール溶液１００ｍＬに添加し、超音波処理を３０分間行った。ＰＴＦＥ膜を用いてろ過し、エタノールで数回洗浄した後、乾燥させて表面にグリシジル基を有するカーボンナノチューブを作製した。
次に、このカーボンナノチューブを、末端アミノ基アクリロニトリルブタジエンオリゴマーであるＨｙｐｒｏＴＭ １３００×１６ＡＴＢＮ（アクリロニトリル含量１８質量％、アミン等量９００、Ｅｍｅｒａｌｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）のテトラヒドロフラン溶液中に添加し、超音波処理機により３０分間分散処理を行った。さらに６０℃に加熱し、１時間超音波処理を行った後、ＰＴＦＥ膜を用いてろ過し、テトラヒドロフランで数回洗浄した後、乾燥させて表面にアクリロニトリルブタジエンオリゴマーを有するカーボンナノチューブを得た。
（絶縁層形成用樹脂）
表１に示すポリウレタン樹脂９質量部に、増粘剤（センカ社製「アクトゲルＡＰ２００」、アクリル酸系重合物）１質量部と水１０質量部との混合液４質量部を混合して、絶縁層形成用樹脂とした。
なお、表１に示す樹脂の詳細は、下記の通りである。
・ポリウレタンＡ：荒川化学工業社製「ユリアーノ（登録商標） Ｗ６００」（ポリエステル系アニオン性水性ポリウレタン、ウレタン樹脂含有量３５質量％、イソプロピルアルコール５質量％、粘度３００〜３０ｍＰａ・ｓ（２５℃））
・ポリウレタンＢ：荒川化学工業社製「ユリアーノ（登録商標） Ｗ３２１」（ポリエステル系アニオン性水性ポリウレタン、ウレタン樹脂含有量３５質量％、イソプロピルアルコール９質量％、粘度１０００〜５００ｍＰａ・ｓ（２５℃））
（実施例１〜６および比較例１〜３）
布帛として、２ＷＡＹトリコット（グンセン（株）製「ＫＮＺ２７４０」、ナイロンヤーン：ウレタンヤーン＝６３％：３７％（混率）、目付け１９４ｇ／ｍ2）を用意し、これを縦１５ｃｍ、横５ｃｍに裁断した。
次に、裁断した布帛の上の長さ１５ｃｍ、幅３ｃｍの領域に、表１に示す絶縁層形成用樹脂を、第一絶縁層の膜厚（乾燥膜厚）が３５μｍとなるように塗布し、１００℃の熱風乾燥オーブンで２０分以上乾燥することにより、第一絶縁層を形成した。なお、第一絶縁層のうち、布帛に含浸した部分を除いた第一絶縁層の膜厚は１５μｍであった。
次に、表１に示す配合で調製した導電性ペーストを離型シートの上に乾燥膜厚６０μｍとなるように塗布し、１２０℃の熱風乾燥オーブンで３０分以上乾燥することにより、シート状の離型シート付き導電層を作製した。この離型シートに付き導電層を長さ１５ｃｍ、幅１ｃｍに切り出して、離型シートを剥がし、上記第一絶縁層の上に、導電層を積層した。
次に、積層した導電層を覆うような長さ１０ｃｍ、幅３ｃｍの領域に、上記第一絶縁層を形成したものと同じ絶縁層形成用樹脂を、乾燥膜厚３５μｍとなるように塗布し、１００℃の熱風乾燥オーブンで２０分以上乾燥することにより、第二絶縁層を形成し、導電性布帛を得た。
各実施例、比較例で得られた導電性布帛を以下の試験に供し、評価した。
＜伸長試験＞
幅２．５ｃｍのチャックを２個備えた伸長試験機（手回し延伸機）を用いて、チャック間距離５ｃｍで導電性布帛を挟み、導電性布帛を配線の長手方向に伸長率１００％まで伸長した。このとき、伸長率１０％に当たる変位量（５ｃｍ×１０％＝０．５ｃｍ）毎に、デジタルマルチメータ（横河メータ＆インスツルメンツ社製「ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＴＹ５３０」）を用い、対向する２個のチャックの外側にて抵抗値（Ω）を測定した（測定距離１０ｃｍ）。抵抗値の測定は伸長直後（３秒以内）に実施し、次いで行う伸長は３分後に再開することとした。なお、伸長率１０％毎に抵抗値を確認し、１００％伸長までのいずれかの段階で導通が断線した場合には、以降の測定を中止した。
（抵抗変化倍率）
各伸長率ｘ％での抵抗変化倍率は、伸長率０％のときの抵抗値（Ｒ０）に対する、伸長率ｘ％のときの抵抗値（Ｒｘ）の割合（すなわち、抵抗変化倍率＝Ｒｘ／Ｒ０（倍））であり、上記伸長試験を１０回行ったときの平均値を採用した（ただし、１０回の伸長試験のうち、導通が断線した回の試験については、抵抗値（Ｒｘ）が測定できないのでカウントしないこととした。すなわち、例えば１０回のうち１回断線した場合には、９回の試験の平均値が伸長率ｘ％での抵抗変化倍率となる。
（不良率）
不良率は、上記伸長試験を１０回行い、伸長率１００％までのいずれかの段階で導通が断線した場合の試験回数ａが全試験回数（１０回）に占める割合（すなわち、不良率＝（ａ／１０）×１００（％））である。

Claims (6)

  1. 布帛の上に配線が設けられた導電性布帛であって、
    前記配線は、布帛の上に形成された第一絶縁層と、該第一絶縁層の上に設けられた導電層と、該導電層の上に設けられた第二絶縁層とを含み、
    前記第一絶縁層、及び前記第二絶縁層はポリウレタン系樹脂により形成されており、
    前記導電層は、硫黄原子を含有するゴムおよび／またはニトリル基を含有するゴムを５５〜８５体積％含有し、かつ、
    前記配線の長手方向に伸長率１００％まで伸長率１０％ずつ段階的に伸長する伸長試験において、伸長率０％のときの抵抗値をＲ０、伸長率１００％伸長時の抵抗値をＲ１００としたときに式：Ｒ１００／Ｒ０（倍）で表される１００％伸長時抵抗変化倍率が１００倍以下であることを特徴とする導電性布帛。
  2. 前記導電層が、導電性フィラーを含有する請求項１に記載の導電性布帛。
  3. 前記導電層が、フレーク状、球状、樹枝状、又は凝集状の金属粉を含む導電性フィラーを１５〜４５体積％含有する請求項１に記載の導電性布帛。
  4. 前記伸長試験を１０回行ったときに導通に断線が生じた回数をａ回とすると、式：（ａ／１０）×１００（％）で表される不良率が３０％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性布帛。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の導電性布帛を用いて作製されたことを特徴とするウエアラブル生体情報計測装置。
  6. 着用者の生体情報を計測する手段と、該計測した情報を解析する機構を備えた請求項５に記載のウエアラブル生体情報計測装置。
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