JP6836645B2 - 導電性複合シート - Google Patents

Description

本発明は、体温、心拍数、心電図、筋電図などの生体情報を計測するウェアラブルデバイス用の衣服に装着される導電性複合シートに関する。

近年、衣服などに装着することにより様々な生体情報を計測するウェアラブルデバイスが注目されている。この様なウェアラブルデバイスは衣服に装着され、さらに計測ポイントに配された電極とウェアラブルデバイスとの間を電気的に接続する配線部材が衣服に組み込まれている。

特許文献１には、伸長されても高い導電性を保持する導電性布帛が開示されている。当該導電性布帛は、布帛の上に配線が設けられた導電性布帛で、配線は布帛の上に形成された第１絶縁層と、第１絶縁層の上に設けられた導電層と、導電層の上に設けられた第２絶縁層を含み、配線の長手方向へ１００％伸長時の抵抗変化倍率が０％伸長時の１００倍以下になるように構成されている。

そして、当該導電層は、導電性フィラーと樹脂を含有する導電性ペーストを第１絶縁層に塗布または印刷することにより構成されている。

ＷＯ２０１６／１１４３３９号公報 ＷＯ２０１６／１１４２９８号公報

しかし、特許文献１に記載された導電性布帛は、所望の伸縮性を確保するとともに伸長時にクラックが生じないように、導電性フィラーの添加量を適正に管理する必要があり、しかも着心地の悪化を招くことがないように印刷時の膜厚も適正に管理する必要があり、煩雑な製造工程の管理が要求されていた。

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、十分な伸縮性を備え、しかも布帛へ装着した場合に良好な肌触りを確保することができる導電性複合シートを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による導電性複合シートの第一の特徴構成は、布帛に装着される導電性複合シートであって、伸縮性を備えた熱可塑性樹脂シートと、前記熱可塑性樹脂シートの一方の面に所望のパターンで配され、伸縮性芯糸に金属被覆糸を巻き付けたカバリング糸で構成された導電糸と、を備え、前記導電糸の外表面の一部が長手方向に沿って前記熱可塑性樹脂シートに埋没するように熱融着固定されている点にある。

熱可塑性樹脂シートの一方の面上に配された導電糸によって所定の配線パターンが形成される。導電糸を用いることにより高い自由度で所望の湾曲形状や屈曲形状を実現することができる。仮に折り曲げられても導電糸は容易に破断することがなく、布帛に装着された場合でも肌触りの悪化を招くことがない良好で信頼性の高い導電性複合シートが得られる。そして、導電糸の外表面の一部が長手方向に沿って熱可塑性樹脂シートに埋没するように熱融着固定されているため、導電糸と熱可塑性樹脂シートとが強固に固定された状態で熱可塑性樹脂シートとともに導電糸が伸縮し、導電糸が熱可塑性樹脂シートから容易に離脱するようなことがない。

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記導電糸の前記熱可塑性樹脂シートへの埋没量が、前記導電糸の長手方向に沿って部分的に大きく設定された領域を備えている点にある。

熱可塑性樹脂シートへの導電糸の埋没量が大きく設定された部分ではそれだけ導電糸の固定強度が確保できるので、導電糸の長手方向に沿って全域の埋設量を大きくする必要がなくなる。

同第三の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記熱可塑性樹脂シートの上面で露出する前記導電糸を被覆するように、撥水生地または防水生地でなる被覆地が前記熱可塑性樹脂シートに接着されている点にある。

着用者の発汗などによって導電糸同士の短絡を回避することができ、着用感を良好にできる。

同第四の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記導電糸は絶縁性の樹脂材料により被覆されている点にある。

導電糸が絶縁性の樹脂材料により被覆されていれば、別途の被覆材を用いることなく、着用者の発汗などによって導電糸同士の短絡を回避することができる。

本発明による導電性複合シートの製造方法の第一の特徴構成は、上述した第一の特徴構成を備えた導電性複合シートの製造方法であって、所望のスリットパターンが形成された型枠の一方の面に粘着シートを貼り付ける工程と、前記型枠の他方の面から前記スリットパターンに沿って前記導電糸を配置して前記粘着シートに保持させる工程と、前記導電糸を配置した前記型枠を前記熱可塑性樹脂シートに重畳して、前記型枠の上から前記熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱する工程と、前記熱可塑性樹脂シートから前記型枠及び前記粘着シートを除去する工程と、を備えている点にある。

スリットパターンに沿って導電糸を配置して粘着シートに保持させることにより正確に導電糸を所望のパターンに配することができ、導電糸を配置した型枠を熱可塑性樹脂シートに重畳して、型枠の上から熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱することにより、導電糸の外表面を長手方向に沿って均一に熱可塑性樹脂シートに埋没するように融着固定することができる。

同第二の特徴構成は、上述した第二の特徴構成を備えた導電性複合シートの製造方法であって、所望のスリットパターンであって、一部に切残しによる不連続部を有するスリットパターンが形成された型枠の一方の面に粘着シートを貼り付ける工程と、前記型枠の他方の面から前記スリットパターンに沿って前記導電糸を配置して前記粘着シートに保持させる工程と、前記導電糸を配置した前記型枠を前記熱可塑性樹脂シートに重畳して、前記型枠の上から前記熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱する工程と、前記熱可塑性樹脂シートから前記型枠及び前記粘着シートを除去する工程と、を備えている点にある。

スリットパターンに沿って導電糸を配置して粘着シートに保持させることにより正確に導電糸を所望のパターンに配することができ、導電糸を配置した型枠を熱可塑性樹脂シートに重畳して、型枠の上から熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱することにより、スリットパターンに配置された導電糸部分よりもスリットパターンの不連続部に配置された導電糸部分がより深く熱可塑性樹脂シートに埋設され、当該部分により熱可塑性樹脂シートに安定保持されるようになる。また、スリットの形成に伴う型枠の曲げ強度が低下する虞がある場合でも、型枠に設けた切り残し部により曲げ強度の低下が抑制される。従って、型枠の折れ曲がりなどの損傷の発生を回避して導電性複合シートの製造時の作業性を向上させることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、十分な伸縮性を備え、しかも布帛へ装着した場合に良好な肌触りを確保することができる導電性複合シートを提供することができるようになった。

図１（ａ）は本発明による導電性複合シートの説明図であり、第２の熱可塑性樹脂シート２が伸縮縫いされていることを模式的に示した断面図、図１（ｂ）は導電糸が縫い込まれた第２の熱可塑性樹脂シートの平面図、図１（ｃ）は衣服に装着された状態の断面図、図１（ｄ）は一対の導電糸を挟んで第１の熱可塑性樹脂シートが一部切断された状態の説明図である。 図２（ａ）は伸縮縫いの例である偏平縫いされた第２の熱可塑性樹脂シートの表面の写真画像による説明図、図２（ｂ）は同裏面の写真画像による説明図である。 図３（ａ）は導電性複合シートの説明図、図３（ｂ）はコンプレッションパンツに装着された導電性複合シートの説明図、図３（ｃ）は防水生地で被覆された導電性複合シートの説明図である。 図４は伸縮縫いの例であるオーバーロック縫い、偏平縫い、環縫いまたは千鳥縫いの説明図である。 図５（ａ）は本発明による導電性複合シートの別実施形態を示す断面図、図５（ｂ）は導電糸が配された第１の熱可塑性樹脂シートの底面図、図５（ｃ）は衣服に装着された状態の断面図である。 図６（ａ）は導電糸が配された第１の熱可塑性樹脂シートの写真画像による説明図、図６（ｂ）は導電糸の構成を示す説明図、図６（ｃ）は導電糸の伸縮方向を示す説明図である。 図７（ａ）は本発明による導電性複合シートの別実施形態を示す平面視の説明図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面の説明図である。 図８（ａ），図８（ｂ），図８（ｃ）は、図７（ａ），図７（ｂ）に示した導電性複合シートの製造プロセスを示す説明図である。 図９（ａ），図９（ｂ），図９（ｃ）は、図７（ａ），図７（ｂ）に示した導電性複合シートの製造プロセスを示す説明図である。 図１０は、図７（ａ），図７（ｂ）に示した導電性複合シートの変形例を示す平面視の説明図である。 図１１は、図７（ａ），図７（ｂ）に示した導電性複合シートの変形例を示す図７（ａ）のＡ−Ａ線断面の説明図である。 図１２（ａ），図１２（ｂ），図１２（ｃ）は、図１１に示した導電性複合シートの製造プロセスを示す説明図である。 図１３は、図７（ａ），図７（ｂ）に示した導電性複合シートの衣服への装着例を示す平面視の説明図である。 図１４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、導電性複合シートの変形例を示す断面の説明図である。

以下、本発明による導電性複合シートを図面に基づいて説明する。
導電性複合シートは、体温、心拍数、心電図、筋電図などの生体情報を計測するウェアラブルデバイス用の布帛に装着され、例えば体表面の計測ポイントに配した電極または温度センサなどの各種のセンサとウェアラブルデバイスとを電気的に接続する配線部材として機能する。

布帛として伸縮性を備えた編地や織地が好適に用いられる。以下の説明では、布帛で構成された衣服を例に説明するが、導電性複合シートの装着対象は衣服に限るものではなく、身体表面と接触する任意の布帛、例えば帽子、手袋、靴下、鉢巻、サポータ、包帯などであってもよい。

［導電性複合シートの第１の態様］
図１（ａ），（ｂ）に示すように、導電性複合シート１０は、伸縮性を備えた第１の熱可塑性樹脂シート１と、第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の面に所望のパターンで配された導電糸５とを備えている。

導電糸５は芯糸に金属成分を被着させた金属メッキ糸で構成され、導電糸５を用いて所望のパターンで伸縮縫いされた第２の熱可塑性樹脂シート２が第１の熱可塑性樹脂シート１に融着されている。

導電糸５を用いて配線パターンを形成することにより高い自由度で所望の湾曲形状や屈曲形状を実現することができる。そして、仮に折り曲げられても導電糸５は容易に破断するようなことがなく、衣服に装着された場合でも着心地の悪化を招くことがない良好で信頼性の高い導電性複合シート１０となる。

そして、導電糸５自体に伸縮性を備えていなくても伸縮縫いによって配線パターンが描かれるので、第１及び第２の熱可塑性樹脂シート１，２と一体となって伸縮性が現れるようになる。さらに、ミシンを用いて所定のパターンで伸縮縫いすればよいので、仮に多品種少量生産であっても設備コストの高騰を来すことなく臨機応変に対応できるようになる。

伸縮縫いとしてオーバーロック縫い、偏平縫い、環縫いまたは千鳥縫いの何れかを採用することができ、使用可能なミシンの選択の範囲が広がり、設備コストも抑制することができる。

図１（ａ），（ｂ）は、伸縮縫いとして２本針偏平縫いが採用された例が示されている。上下２本の導電糸５が表糸として２本針で並行に縫い付けられ、裏糸となる飾り糸６で導電糸５のループが交絡されている。

図２（ａ），（ｂ）には、２本針偏平縫いされた第２の熱可塑性樹脂シート２の表面と裏面の写真画像が示されている。表面に視認される白色の２本の糸が導電糸５で、裏面に視認される黒色の糸が飾り糸６である。

図４（ａ）には、オーバーロック縫いの例として１本針オーバーロック（地縫い、３本糸）の表裏外観が示され、図４（ｂ）には、２本針オーバーロック（４本糸）の表裏外観が示されている。

また、図４（ｃ）には、偏平縫いの例として片面飾り（地縫い）の表裏外観が示され、図４（ｄ）には、環縫いの例として１本針二重環縫い（地縫い）の表裏外観が示され、図４（ｅ）には、環縫いの例として２本針二重環縫いの表裏外観が示され、図４（ｆ）には、千鳥縫いの表裏外観が示されている。

何れの縫い方を採用してもよく、針の本数も任意である。例えば４本針偏平縫いであるフラットシームなどを採用でき、他に１本針、２本針、３本針、４本針の何れかを用いた任意のオーバーロック縫い、偏平縫い、環縫い、千鳥縫いなどを採用できる。

図１，２で示したように、導電糸５は、互いに絶縁状態で配された一対の導電糸５を基本単位として、第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の面に所定の直線形状または曲線形状さらには折り曲げ形状に配されていることが好ましい。一対の導電糸５を基本単位として第１の熱可塑性樹脂シート１に配することにより、計測ポイントとウェアラブルデバイスとの間の信号伝達または給電用の電気回路を構成する配線が容易く実現できるようになる。

図３（ａ）に示すように、導電性複合シート１０は、一端側１１で互いに平行に配された複数対の導電糸５が基本単位毎に他端側１２で枝分かれするように配され、他端側１２で電極材１３，１４と電気的に接続されていることが好ましい。

複数対の導電糸５の一端側１１に例えばコネクタを接続することにより、ウェアラブルデバイスと複数対の導電糸５である配線を一か所で纏めて接続することができる。また、様々な計測ポイントに向けて複数対の導電糸５を他端側１２で枝分かれするように配することにより、他端側１２で様々に異なる計測ポイントに対応する電極材１３，１４と電気的に接続することができるようになる。

なお、図３（ａ）に示す導電性複合シート１０は、所定サイズの矩形の第２の熱可塑性樹脂シート２に所望のパターンで導電糸５を伸縮縫いし、当該第２の熱可塑性樹脂シート２を第１の熱可塑性樹脂シート１に熱融着した後に、シート状のホットメルト接着剤などを用いて各導電糸５の先端側に電極材１３，１４を電気的に導通が得られるように融着し、さらにその後、適切な形状に切り出されている。

ホットメルト接着剤として、例えば、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリエステル系ホットメルト樹脂、ポリアミド系ホットメルト樹脂、ＥＶＡ系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂、スチレン系エラストマー樹脂、湿気硬化型ウレタン系ホットメルト樹脂、反応型ホットメルト樹脂等が挙げられる。

図１（ｃ）に示すように、このようにして得られた導電性複合シート１０は、予め衣服の身生地２０に融着された第３の熱可塑性樹脂シート３に、導電性複合シート１０の導電糸５を挟むようにして第１の熱可塑性樹脂シート１を融着することにより、当該衣服の身生地２０に取り付けられる。

第３の熱可塑性樹脂シート３を介して導電性複合シート１０が衣服の身生地２０に融着されるので、導電性複合シート１０は十分な接着力で衣服に保持されるようになる。なお、予め導電糸５を挟むようにして第１の熱可塑性樹脂シート１に第３の熱可塑性樹脂シート３が融着された導電性複合シート１０を衣服の身生地２０に熱融着してもよい。

さらに、衣服の身生地２０と導電性複合シート１０との間に第３の熱可塑性樹脂シート３を配置した後に、身生地２０と導電性複合シート１０間を押圧加熱して、第３の熱可塑性樹脂シート３を溶融させて身生地２０と導電性複合シート１０の両者を融着固定してもよい。

図１（ｄ）に示すように、一対の導電糸５が配された導電性複合シート１０を、一端部から一対の導電糸５の中央部で分離切断することにより、一対の導電糸５の端部を身生地２０に対して適切な位置に位置調整して熱融着することも可能になる。図１（ｄ）中、符号９は切断箇所を示している。

［導電性複合シートが組み込まれた衣服の第１の態様］
図３（ｂ）は、上述した導電性複合シート１０が、筋肉をサポートすることで運動機能を支援するコンプレッションタイプのパンツ３０の肌面側に熱融着された状態が示されている。この様な衣服は、例えばポリウレタン糸を混用した天竺編（平編）、リブ編（ゴム編、フライス編）、パール編、デンビー編（トリコット編）、アトラス編、コード編、あるいはそれらの変化組織などの編地で構成することができる。

導電性複合シート１０に配された導電糸５の一端側１１が、身生地２０に形成されたスリット（図示せず）を介して表面側に取り出されて、ウェアラブルデバイスを接続するためのコネクタＣＮ（図３（ｂ），（ｃ）中、破線で示されている。）に接続されている。

なお、導電性複合シート１０が装着されるウェアは、コンプレッションタイプのパンツに限るものではなく、コンプレッションタイプの上半身用のウェアであってもよいし、コンプレッションタイプ以外のウェアであってもよい。各種のスポーツやフィットネスに用いる肌着などにも適用できる。

図３（ｃ）は、着用者の発汗などによって導電糸５同士が短絡することがないように、撥水生地または防水生地で導電糸５を被覆する被覆地４０（図３（ｃ）中、ハッチングされた領域）がホットメルト接着剤で貼り付けられた状態を示している。

被覆地４０として専用の撥水生地または防水生地を用いる必要はなく、身生地と同じ素材の生地で撥水処理または防水処理された生地を用いることもできる。このような被覆地４０を貼り付けることによって着用感もさらに改善することができる。

［導電性複合シートの構成材料］
伸縮性を備えた熱可塑性樹脂シート１，２，３として、融点が９０〜２２０℃、厚さ３０〜２００μｍのポリウレタンシートが好適に用いられる。熱可塑性樹脂シート１，２，３はそれぞれ２層以上の熱可塑性樹脂シートが複合されたものでもよい。各層の融点を異ならせることも可能である。例えば装着対象となる布帛に近い側の層の融点をより低いものとすることが好ましい。このようにすることで、高い防水性を実現しつつ、同時に布帛との高い接着強度を発現させることができるようになる点で好ましい。

熱可塑性樹脂シート１，２，３として、ポリウレタンシート以外にポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンエラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることもできる。

導電糸５として、樹脂繊維や天然繊維、或いは金属線等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着線（メッキ線）を使用するのが好適である。芯には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりもマルチフィラメントや紡績糸のほうが好ましい。

芯に被着させる金属成分には、例えばアルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等を使用することができる。本実施形態ではナイロンやポリエステルで構成されるマルチフィラメントに銀メッキした糸が用いられている。

複数本のメッキ線を撚り合せた撚糸を用いることにより、ミシンを用いた場合でも簡単に破断することなく、また滑りが良くなるのでパッカリングのような縫い縮みやひきつれが回避できる。この様な燃糸として特に三子糸が好ましく利用できる。

さらに、融点が９０〜１５０℃の低融点のポリウレタンで被覆された導電糸５を用いることにより、第２の熱可塑性樹脂シート２に縫い付けた状態で絶縁性を確保することができるようになり、また第３の熱可塑性樹脂シート３を介在させることなく衣服に熱融着させることができるようになる。導電糸５をポリウレタンで被覆する態様として、導電糸５をポリウレタン製の糸でカバリングする態様や導電糸５をポリウレタン樹脂でコーティングする態様が含まれる。

導電糸の繊度は３３ｄｔｅｘ〜４００ｄｔｅｘが好ましい。特には７０ｄｔｅｘ〜３００ｄｔｅｘが好ましい。

導電糸５として芯糸に金属成分を被着させた金属メッキ糸を用いる例を説明したが、例えば、日本新素材株式会社製のシルベルンＺＡＧ（登録商標）などのように、天然繊維や合成繊維に銀イオンを付着させた銀イオン糸を用いることも可能である。本明細書では、これらを総称して金属被覆糸と表記している。

電極材１３，１４は、導電糸５を用いて編成または織成した布帛で構成することができ、後述する伸縮性の導電糸のように、ポリウレタンのような弾性糸を芯糸にして、上述した導電糸５を芯糸に巻きつけて被覆したカバリング糸を用いて編成または織成することにより導電性複合シート１０或いは衣服を構成する身生地の伸縮に伴って伸縮するようになる点で好ましい。

なお、電極材１３，１４の構成は、特に限定されるものではなく、公知の電極用材料を適宜用いることができることはいうまでもない。また、導電糸５それ自体を電極材１３，１４として機能させてもよい。

一対の電極材１３，１４を衣服の着用者の筋肉の計測ポイントに対応する部位に配することにより、所望の筋電図が得られる。また、一対の電極材１３，１４間または一方の電極に熱電対やサーミスタのような感温素子を配することにより着用者の体温変化を計測できるようになる。

［導電性複合シートの第２の態様］
さらに、上述した第２の熱可塑性樹脂シート２を用いて導電性複合シート１０を構成してもよい。

例えば、伸縮性導電糸５に非伸縮性糸を添えて第２の熱可塑性樹脂シート２にミシンを用いた所望のパターンの縫製処理を行なった後に、非伸縮性糸を引っ張りにより破断させ、あるいは熱処理により溶断させることにより、第２の熱可塑性樹脂シート２に伸縮性導電糸５を用いた所望のパターンを配することができる。

この場合の縫製処理とは本縫いのような非伸縮縫いを意味し、伸縮性導電糸５の張力が十分でないために、伸縮性導電糸５のみを用いたミシン縫いが困難な場合であっても、伸縮性導電糸５に非伸縮性糸を添えることにより、ミシン縫いに耐える張力を確保しながら安定的に縫製することができる。

非伸縮性糸として、ポリアミド系繊維糸、ポリエステル系繊維糸またはポリオレフィン系繊維糸から選ばれる低融点熱融着性繊維糸が好適に用いられる。単繊維繊度が５ｄｔｅｘから１１０ｄｔｅｘのフィラメント糸が複数本撚糸され、融点が５０℃から９０℃の範囲の非伸縮性糸を用いることが好ましい。

縫製処理が終了した後に加熱処理して溶断される非伸縮性糸を第２の熱可塑性樹脂シート２から除去することも可能であり、このようにしても第２の熱可塑性樹脂シート２に伸縮性導電糸５が所望のパターンで配された導電性複合シート１０を実現することができる。なお、溶断された非伸縮性糸をそのまま第２の熱可塑性樹脂シート２に残存させた状態であってもよい。

非伸縮性糸として上述の低融点熱融着性繊維糸に代えて、加熱によって容易に溶断されることがない綿糸などの他の糸種を採用することも可能であることはいうまでもない。

伸縮性導電糸５の張力が十分で、伸縮性導電糸５のみを用いたミシン縫いが容易に行なえる場合には、非伸縮性糸を添えることなく非伸縮縫いすればよい。例えば、上糸に非伸縮性糸を用いるとともに下糸に伸縮性導電糸を用いて、第２の熱可塑性樹脂シート２に本縫いすることにより所望のパターンを配することができ、上糸に伸縮性導電糸を用いるとともに下糸に非伸縮性糸を用いて、第２の熱可塑性樹脂シート２に本縫いすることにより所望のパターンを配することも可能である。なお、何れの場合でも非伸縮縫いに限るものではなく伸縮縫いを採用してもよい。

即ち、導電糸に非伸縮性糸を添えて、または導電糸を用いつつ上糸及び下糸の少なくとも一方には非伸縮性糸を用いて、所望のパターンで非伸縮縫いまたは伸縮縫いされた第２の熱可塑性樹脂シートが第１の熱可塑性樹脂シートに複合一体化されていればよい。

［導電性複合シートの第３の態様］
図５（ａ），（ｂ）には、導電性複合シート１０の他の実施形態が示されている。当該導電性複合シート１０は、上述した実施形態の第２の熱可塑性樹脂シート２を用いることなく、第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の主面に導電糸５が所望の形状で配されて熱融着されている（図５（ａ）参照。）図５（ｂ）は、導電糸５が配された面を下方から眺めた様子が示されている。

このような導電性複合シート１０を衣服に装着する場合も、図１（ｃ）と同様に、予め衣服の身生地２０に融着された第３の熱可塑性樹脂シート３に、導電性複合シート１０の導電糸５を挟むようにして第１の熱可塑性樹脂シート１を融着することにより取り付けられる。

図６（ａ）には、伸縮性を示す導電糸５が配された第１の熱可塑性樹脂シート１の裏面から撮影した写真画像が示されている。

図６（ｂ），（ｃ）に示すように、当該導電糸５は、ポリウレタンなどの伸縮性芯糸５ａに上述した金属皮膜糸５ｂが巻きつけられたカバリング糸で構成され、導電糸５それ自体が芯糸５ａの長手方向に伸縮するように構成されている。

カバリング糸としてＳＣＹ、ＤＣＹの何れを採用することも可能であるが、良好な伸縮特性及び伸縮時の電気抵抗値の安定性の観点でＤＣＹを採用することが好ましい。特に下巻き糸と上巻き糸の巻き方向を逆方向とする（例えば下巻きをＳ巻きとする場合には上巻きをＺ巻きとする、あるいは下巻きをＺ巻きとする場合には上巻きをＳ巻きとする）ＤＣＹが好ましい。

第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の面に所望のパターンで導電糸５を配して融着させれば、導電糸５自体が第１の熱可塑性樹脂シート１の伸縮に伴って伸縮するようになる。このような伸縮性の導電糸５を、上述したような低融点のポリウレタンで被覆することも可能である。上述と同様に、導電糸５をポリウレタンで被覆する態様として、導電糸５をポリウレタン製の糸でカバリングする態様や導電糸５をポリウレタン樹脂でコーティングする態様が含まれる。

図７（ａ）には、第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の主面に配された１本の導電糸５によって渦巻き状の電極部５１と直線状の配線部５２が構成され、生体電気信号を取得するための生体電極を備えたセンサシートとして機能するように構成された導電性複合シート１０が例示されている。

電極部５１を形成する導電糸５の一部は、所望の生体電気信号を得るべく人体の肌表面と接するように、第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の主面側で露出しており、配線部５２に対応する箇所には上述した被覆地４０がホットメルト接着剤などを用いて貼り付けられている。

図７（ｂ）に示すように、電極部５１及び配線部５２を構成する導電糸５は、その外表面の一部が第１の熱可塑性樹脂シート１に埋没して固定されている。本実施形態では、導電糸５の長手方向全域で第１の熱可塑性樹脂シート１に一部埋没するようにして固定されている。

伸縮性を備えた導電糸５として、繊度が３３ｄｔｅｘ〜１０００ｄｔｅｘであることが好ましい。特に７０ｄｔｅｘ〜６５０ｄｔｅｘであることが好ましい。また、芯糸５ａに金属被覆糸が巻きつけられたカバリング糸として導電糸５を構成する場合、芯糸５ａの繊度は３１０ｄｔｅｘ〜１８８０ｄｔｅｘが好ましく、６２０ｄｔｅｘ〜１２４０ｄｔｅｘがより好ましい。

カバリング糸として構成する際には芯糸は引き伸ばされた（ドラフトをかけられた）状態で巻糸を巻きつけられるのが好ましい。芯糸に巻きつけられる金属被覆糸の繊度は３３ｄｔｅｘ〜２００ｄｔｅｘが好ましく、４４ｄｔｅｘ〜９０ｄｔｅｘがより好ましい。

また、予め絶縁性の樹脂材料によって被覆した導電糸５を配線部５２に対応する導電糸５として使用することもできる。このような導電糸５を用いれば上述の被覆地４０を設ける必要が無い。

このような絶縁性の樹脂材料として、例えば、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（ナイロン６やナイロン６６などであって、アミド結合により長く連続した鎖状の合成高分子を紡糸して繊維化したポリアミド系の合成繊維の総称）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラール）などを挙げることができる。なお、絶縁被覆層として使用可能な材料はこれらの樹脂種に限定されない。

この様な導電性複合シート１０の製造方法について説明する。
図８（ａ）に示すように、ステンレスなどの金属薄板に導電糸を配する所望のパターンのスリット７１を形成した型枠７を準備し、図８（ｂ）に示すように、型枠７に形成されたスリット７１を覆うように、一方面に粘着面が形成された粘着シート７２を貼り付ける。

続いて、図８（ｃ）に示すように、粘着テープ７２が貼着された面とは反対側の面を上にして、型枠７に形成されたスリット７１に沿ってスリット７１の内部に導電糸５を配置する。導電糸５は粘着テープ７２の粘着面によって保持されるので、位置ずれすることなく仮固定される。

次に、図９（ａ）に示すように、スリット７１に導電糸５が配された型枠７のうち、粘着テープ７２の貼着面とは反対側の面を第１の熱可塑性樹脂シート１に重ね合わせ、図９（ｂ）に示すように、粘着テープ７２の上方側から第１の熱可塑性樹脂シート１の溶融温度以上に加熱した加熱板１００で型枠７及び導電糸５を押圧加熱する。

例えば、第１の熱可塑性樹脂シート１に融点９０〜１５０℃のポリウレタンシートを用いる場合には、約１７０℃に加熱した加熱板１００で型枠７及び導電糸５を押圧加熱すればよい。

押圧加熱によって、第１の熱可塑性樹脂シート１に電極部５１や配線部５２を形成する導電糸５の外表面の一部が埋没しつつ熱融着されて固定される。押圧加熱の完了後、粘着テープ７２及び型枠７を除去することにより図９（ｃ）に示すような導電性複合シート１０が完成する。

図１０には、センサシートとして機能する導電性複合シート１０の他の態様が示されている。電極部５１を構成する導電糸５０を部分的に被覆して第１の熱可塑性樹脂シート１に固定される補強シート部材５ａ，５ｂを備えている。電極部５１を構成する導電糸５０の先端部を被覆する補強シート部材５ａと、渦巻き状の線状構造を有する電極部５１に対して、複数個所を纏めて被覆する補強シート部材５ｂである。

補強シート部材５ａ，５ｂとしては、図７（ａ）で説明した配線部５２を覆う被覆地４０と同様の素材を使用することができる。補強シート部材を第１の熱可塑性樹脂シート１に固定するために上述のホットメルト接着剤などを用いることができる。第１の熱可塑性樹脂シート１と同様のシート状の樹脂素材を用いることも可能である。

このような補強シート部材５ａ，５ｂを備えることにより、電極部５１と第１の熱可塑性樹脂シート１との密着性をより一層高めることができ、電極部５１を構成する導電糸５０が、第１の熱可塑性樹脂シート１から剥離、脱落することを効果的に防止することができる。

補強シート部材５ａ，５ｂを取り付ける場所は特に限定されないが、少なくとも電極部５１を構成する導電糸５０の先端部を被覆するようにして設けられることが好ましい。電極部５１の構造上、該先端部は第１の熱可塑性樹脂シート１から剥離しやすい個所であり、補強シート部材を導電糸５０の先端部に設けることにより、電極部５１の耐久性をより一層向上させることが可能となる。

図７（ｂ）で説明した例では、第１の熱可塑性樹脂シート１に対する導電糸５の外表面の埋没の程度がほぼ一定であるが、埋設の程度は一様である必要はなく、埋没深さが異なっていてもよいし、一部に埋没していない部分があってもよい。

図１１に示すように、導電糸５の一部分５Ａが、他の部分５Ｂよりも第１の熱可塑性樹脂シート１への埋没量が大きくなるように構成してもよい。なお、図１１は、図７（ａ）の導電性複合シート１０の一態様を示すＡ−Ａ線断面図である。

部分的に第１の熱可塑性樹脂シート１に対する埋没量が大きい部分を備えることにより、第１の熱可塑性樹脂シート１に対する導電糸５の密着強度を高めることが可能となる。また、電極部５１として機能させる場合には、全体の埋没量を大きくする場合と比較して、着用者の肌表面との接触面積が大きく減じることを防止することができる。

埋没量の調整を可能にするために、例えば、押圧加熱によって第１の熱可塑性樹脂シート１の一方の主面に導電糸５の外表面の一部を埋没させつつ熱融着する際に、部分的に埋没量が多くなるように強く押圧すればよい。

この様な導電性複合シート１０の製造方法の一例について詳述する。
図１２（ａ）に示すように、ステンレスなどの金属薄板に導電糸を配する所望のパターンのスリット７１を形成した型枠７を準備する。当該スリット７１は部分的に不連続となるように切り残し部７３を備えている。

図１２（ｂ）に示すように、型枠７に形成されたスリット７１を覆うように、一方面に粘着面が形成された粘着シート７２を貼り付け、粘着テープ７２が貼着された面とは反対側の面を上にして、型枠７に形成されたスリット７１に沿ってスリット７１の内部に導電糸５を配置する。導電糸５は切り残し部７３を除いてスリット７１内部で粘着テープ７２の粘着面によって保持されるので、位置ずれすることなく仮固定される。

次に、図１２（ｃ）に示すように、スリット７１に導電糸５が配された型枠７のうち、粘着テープ７２の貼着面とは反対側の面を第１の熱可塑性樹脂シート１に重ね合わせ、粘着テープ７２の上方側から第１の熱可塑性樹脂シート１の溶融温度以上に加熱した加熱板１００で型枠７及び導電糸５を押圧加熱する。

加熱板１００で押圧加熱する際に、型枠７の切り残し部７３によって導電糸５が直接的に押圧される結果、切り残し部７３に位置する導電糸部分は、切り残し部７３に位置しない他の導電糸部分に比べて、第１の熱可塑性樹脂シート１に対する埋没量が大となる。

なお、スリット７１の形成に伴う型枠７の曲げ強度が低下する虞がある場合でも、型枠７に設けた切り残し部７３により曲げ強度の低下が抑制される。従って、型枠７の折れ曲がりなどの損傷の発生を回避してセンサシート１製造時の作業性を向上させることができる。

［導電性複合シートが組み込まれた衣服の第２の態様］
図１３には、上述した導電性複合シート１０をセンサシートとして用いた衣服の例であるＴシャツ１００が例示されている。Ｔシャツ１００の胸部左右に一対の導電性複合シート１０が配置され、心電図を検出可能に構成されたものである。

左右一対の電極部５１が着用者の左右の胸部に接触するように、Ｔシャツ１００の肌側面に導電性複合シート１０が融着固定され、Ｔシャツ１００の表面側に端子部として機能する金属製の雄型または雌型のスナップボタン５３が配され、配線部５２と電気的に接続されるように加締め固定されている。

当該スナップボタン５３に係合可能な雌型または雄型のスナップボタンが先端に固定された信号線が外部機器である心電計などの生体情報測定装置に接続されることにより心電図の計測が可能になる。

［導電性複合シートの第４の態様］
図７（ａ），（ｂ）から図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した導電性複合シート１０では、第１の熱可塑性樹脂シート１が単層で構成された例を説明したが、第１の熱可塑性樹脂シート１０は融点が異なる複数の熱可塑性樹脂層の積層体で構成されていてもよい。

融点が異なる熱可塑性樹脂層の積層体で構成された第１の熱可塑性樹脂シート１のうち、低融点側の熱可塑性樹脂層が融着層として機能し、高融点側の熱可塑性樹脂層が導電糸５の配置状態を安定に維持する保形層として機能するようになる。

図１４（ａ）から図１４（ｄ）には、第１の熱可塑性樹脂シート１が融点の異なる複数の熱可塑性樹脂層の積層体で構成された様々な態様が示されている。なお、図１４（ａ）から図１４（ｄ）に示す断面構造は、図７（ｂ）の断面構造と類似しているが、図７（ｂ）に示す渦巻状に配された電極部５１の断面を示すものではなく、互いに平行に配された４本の長尺の導電糸５の断面構造を示すものであり、信号の伝達などに用いられる配線部材としての機能を備えるものである。

図１４（ａ）には、第１の熱可塑性樹脂シート１が融点の異なる２層の熱可塑性樹脂層１ａ，１ｂの積層体で構成され、低融点側の熱可塑性樹脂層１ａに導電糸５が配置されて複合一体化された例が示されている。

当該第１の熱可塑性樹脂シート１は、第３の熱可塑性樹脂シート３を介して衣服の身生地２０に熱融着される。第３の熱可塑性樹脂シート３も融点の異なる２層の熱可塑性樹脂層３ａ，３ｂの積層体で構成され、高融点側の熱可塑性樹脂層３ａが第１の熱可塑性樹脂シート１の低融点側の熱可塑性樹脂層１ａに対向配置されて熱融着され、低融点側の熱可塑性樹脂層３ｂが身生地２０側に対向配置されて身生地２０側に熱融着される。なお、図１（ａ）で説明した「第２」の熱可塑性樹脂シート２との混同を避けるため、敢えて「第２」と表記せずに「第３」の熱可塑性樹脂シート３と表記している。

本実施形態では第１及び第３の熱可塑性樹脂シート１，３が厚さ３０〜２００μｍの２層のポリウレタン樹脂シートで構成され、高融点側のポリウレタン樹脂層として融点が１５０〜２２０℃のポリウレタン樹脂が用いられ、低融点側のポリウレタン樹脂層として融点が９０〜１５０℃のポリウレタン樹脂が用いられている。以下に説明する熱可塑性樹脂層の積層体で構成される熱可塑性樹脂シートも同様である。

図１４（ｂ）には、第１の熱可塑性樹脂シート１が高融点の熱可塑性樹脂層１ｂを挟んで両側に低融点の熱可塑性樹脂層１ａ，１ｃが配された積層体で構成されている。高融点の熱可塑性樹脂層１ｂを挟んで一方の低融点の熱可塑性樹脂層１ａの表面に所望のパターンで配された導電糸５が融着されて複合一体化され、他方の低融点の熱可塑性樹脂層１ｃに当該導電性複合シート１０を装着する被装着部である身生地２０に熱融着される。

つまり、第１の熱可塑性樹脂シート１を構成する低融点の熱可塑性樹脂層１ｃによって、導電性複合シート１０を身生地２０に熱融着する第３の熱可塑性樹脂シート３の機能が代替されるので、別途の第３の熱可塑性樹脂シート３が不要になる。

図１４（ｂ）の例では、身生地２０に熱融着された導電性複合シート１０を保護するために、第１の熱可塑性樹脂シート１に複合一体化された導電糸４に対向して保護用の熱可塑性樹脂シート４がさらに積層されている。当該熱可塑性樹脂シート４も融点の異なる２層の熱可塑性樹脂層４ａ，４ｂの積層体で構成され、低融点側の熱可塑性樹脂層４ｂが第１の熱可塑性樹脂シート１の低融点側の熱可塑性樹脂層１ａに対向配置されて熱融着され、導電糸５が何らかの物体との接触により摩耗することが無いように高融点側の熱可塑性樹脂層４ｂが導電糸５の保護層として機能する。

図１４（ｃ）には、図１４（ｂ）の保護用の熱可塑性樹脂シート４が高融点側の熱可塑性樹脂層の単層で構成された例が示されている。さらに、図１４（ｄ）には、保護用の熱可塑性樹脂シート４が融点の異なる２層の熱可塑性樹脂層４ａ，４ｂの積層体で構成され、高融点側の熱可塑性樹脂層４ａが第１の熱可塑性樹脂シート１の低融点側の熱可塑性樹脂層１ａに対向配置されて熱融着され、低融点側の熱可塑性樹脂層４ｂがさらにその上層に配される被覆地４０と熱融着するように構成されている。

図１４（ａ）から図１４（ｄ）に示した何れの導電性複合シート１０も、身生地２０に対する熱融着面に離形フィルムが配されていることが好ましい。身生地２０への熱溶着プロセスまでの間の製造、運搬などの様々なプロセスで環境による影響により導電性複合シート１０に汚れ付着や損傷などが発生することを回避するためである。

以上、導電性複合シート１０の様々な実施形態について説明したが、上述した各実施形態を適宜組み合わせて導電性複合シート１０を構成することも可能であることはいうまでもない。

本発明による導電性複合シート１０は、体温、心拍数、心電図、筋電図などの生体情報を計測するウェアラブルデバイス用の衣服に装着する信号伝達配線部材として広く活用される。

１０：導電性複合シート
１：第１の熱可塑性樹脂シート
２：第２の熱可塑性樹脂シート
３：第３の熱可塑性樹脂シート
５：導電糸
７：型枠
７１：スリット
７２：粘着テープ
７３：切り残し部
１００：加熱板

Claims (6)

1. 布帛に装着される導電性複合シートであって、
   伸縮性を備えた熱可塑性樹脂シートと、
   前記熱可塑性樹脂シートの一方の面に所望のパターンで配され、伸縮性芯糸に金属被覆糸を巻き付けたカバリング糸で構成された導電糸と、
   を備え、
   前記導電糸の外表面の一部が長手方向に沿って前記熱可塑性樹脂シートに埋没するように熱融着固定されている導電性複合シート。
2. 前記導電糸の前記熱可塑性樹脂シートへの埋没量が、前記導電糸の長手方向に沿って部分的に大きく設定された領域を備えている請求項１記載の導電性複合シート。
3. 前記熱可塑性樹脂シートの上面で露出する前記導電糸を被覆するように、撥水生地または防水生地でなる被覆地が前記熱可塑性樹脂シートに接着されている請求項１または２記載の導電性複合シート。
4. 前記導電糸は絶縁性の樹脂材料により被覆されている請求項１または２記載の導電性複合シート。
5. 請求項１記載の導電性複合シートの製造方法であって、
   所望のスリットパターンが形成された型枠の一方の面に粘着シートを貼り付ける工程と、
   前記型枠の他方の面から前記スリットパターンに沿って前記導電糸を配置して前記粘着シートに保持させる工程と、
   前記導電糸を配置した前記型枠を前記熱可塑性樹脂シートに重畳して、前記型枠の上から前記熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱する工程と、
   前記熱可塑性樹脂シートから前記型枠及び前記粘着シートを除去する工程と、
   を備えている導電性複合シートの製造方法。
6. 請求項２記載の導電性複合シートの製造方法であって、
   所望のスリットパターンであって、一部に切残しによる不連続部を有するスリットパターンが形成された型枠の一方の面に粘着シートを貼り付ける工程と、
   前記型枠の他方の面から前記スリットパターンに沿って前記導電糸を配置して前記粘着シートに保持させる工程と、
   前記導電糸を配置した前記型枠を前記熱可塑性樹脂シートに重畳して、前記型枠の上から前記熱可塑性樹脂シートの溶融温度以上の加熱板により押圧加熱する工程と、
   前記熱可塑性樹脂シートから前記型枠及び前記粘着シートを除去する工程と、
   を備えている導電性複合シートの製造方法。

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