JP7031319B2

JP7031319B2 - 衣類

Info

Publication number: JP7031319B2
Application number: JP2018004252A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎表; 義哲権
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: JP2019122520A

Description

本発明は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている生体情報測定用の衣類に関する。

近年、ヘルスモニタリング分野や医療分野、療育分野、リハビリテーション分野において、ウェアラブル生体情報計測装置（センシングウェア）が注目されている。ウェアラブル生体情報計測装置とは、生体情報計測装置が、例えば、衣類やベルト、ストラップなどに設けられており、これらを着用することによって心電図などの生体情報を簡便に計測できる装置である。生体情報計測装置としては、例えば、着用者の肌に接触する生体情報計測用の電極が形成されている。

衣類型のウェアラブル生体情報計測装置の場合は、例えば、織物や編物で構成される身頃に、電極が設けられており、この衣類を着用して日常生活を過ごすことによって、日常の様々な状況における心拍の変動等の生体情報を簡便に計測できる。

本発明者らは、特許文献１において、生体情報を、最も安定的に計測できる測定位置を特定し、密着性の高いフレキシブル電極を取り付けたセンシングウェアを提案した。

特開２０１７－２９６９２号公報

衣類型のウェアラブル生体情報計測装置には、電極以外に、該電極で得られた電気信号を演算、処理する機能を有する電子ユニット等が通常設けられる。この電子ユニット等は、耐水性を通常有しているものの、例えば、衣類を洗濯する際には、衣類から取り外すことが望まれる。そのため上記衣類には、電極と電気的に接続されている電気接続部を形成し、該電気接続部を介して上記電子ユニット等を脱着することが考えられる。しかし、上記電子ユニット等を脱着可能にすると、電子ユニット等が衣類から脱落することがあり、生体情報の計測が不可能となり、安定して計測できないことがあった。また、着用者の動きによって電子ユニット等と電気接続部との接続が悪くなることがあり、生体情報を安定的に、精度良く計測できないことがあった。また、上記電子ユニット等や、上記電子ユニット等との接続部が堅いため、運動時の衝突等において周囲の人を傷つける危険性等もあった。

本発明は上記の様な問題に着目してなされたものであって、その目的は、生体情報を安定的に、精度良く計測できる生体情報計測用の衣類を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明に係る衣類は、以下の構成からなる。
［１］着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている衣類であって、前記衣類の生地には、前記電気接続部を覆うカバー部材が固定されており、該カバー部材は、上下位置で前記衣類の生地に固定されており、左右位置は非固定であることを特徴とする衣類。
［２］前記カバー部材は、前記電気接続部の凸部端縁から少なくとも１ｍｍ離れた位置までの領域を覆っている［１］に記載の衣類。
［３］前記電気接続部が、ホック部材である［１］または［２］に記載の衣類。
［４］前記カバー部材は、非固定部位が縫製されていないものである［１］～［３］のいずれかに記載の衣類。
［５］前記カバー部材は、縫製せずに前記衣類の生地に固定されている［１］～［４］のいずれかに記載の衣類。
［６］前記衣類は、スポーツインナー、Ｔシャツ、ポロシャツ、キャミソール、肌着、下着、病衣、または寝間着のいずれかである［１］～［５］のいずれかに記載の衣類。

本発明の衣類は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている。そして、前記衣類の生地には、前記電気接続部を覆うカバー部材が固定されており、該カバー部材は、上下位置で前記衣類の生地に固定されており、左右位置は非固定である。その結果、電子ユニット等の脱落を防止できる。また、カバー部材の左右両側から指を入れて電子ユニット等の着脱を行うことができるため、装着時には接続を確実に行うことができる。例えば、脱離時には衣類側を片手で押さえ、電子ユニット等をもう片方の手で取り外すことが容易になる。特に、電子ユニット等を無理に取り外すと、電気接続部に負荷がかかり、接続不良が生じやすくなるが、本発明によれば、こうした不良は発生しにくくなる。また、電気接続部の表面を保護できるため、接点の表面状態を良好に維持できる。その結果、生体情報を安定的に、精度良く計測できる。また、上下が固定され左右が非固定であるため、カバー部材で覆われた個所が略円筒形状を構成し、カバー部材の上下方向へのズレ自由度が大きくなる。その結果、電子ユニット等を装着していないときには、電気接続部の表面が、カバー部材の裏面によって磨かれるため、電気接続部の表面状態を良好に維持できる。

図１は、従来のＴシャツの正面図である。図２は、本発明に係るＴシャツの正面図である。図３は、本発明に係るＴシャツの側面図である。図４は、電気接続部と、該電気接続部を覆うカバー部材の断面図である。図５は、電気接続部と、該電気接続部を覆うカバー部材の断面図である。

本発明の衣類は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている。

そして、前記衣類の生地には、前記電気接続部を覆うカバー部材が固定されており、該カバー部材は、上下位置で前記衣類の生地に固定されており、右位置または左位置は非固定である点に特徴がある。

以下、本発明の衣類について、詳細に説明する。

上記衣類には、着用者の肌に接触する電極が内側に設けられており、電極の電極面が、着用者の肌に直接接触することによって、身体からの電気信号を測定でき、生体情報を計測できる。生体情報としては、電極で取得した電気信号を電子ユニット等で演算、処理することによって、例えば、心電、心拍数、脈拍数、呼吸数、血圧、体温、筋電、発汗などの身体の情報が得られる。

上記電極としては、心電図を測定できる電極を設けることが好ましい。心電図とは、心臓の動きによる電気的な変化を、生体表面の電極を介して検出し、波形として記録された情報を意味する。心電図は、一般的には、横軸に時間、縦軸に電位差をプロットした波形として記録される。心拍１回ごとに心電図に現れる波形は、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波の代表的な５つの波により主に構成され、この他にＵ波が存在する。また、Ｑ波の始めからＳ波の終わりまでは、ＱＲＳ波と呼ばれることがある。

これらの波のなかでも、本発明の衣類には、少なくともＲ波を検知できる電極を設けることが好ましい。Ｒ波は、左右両心室の興奮を示し、電位差が最も大きい波である。Ｒ波を検知できる電極を設けることにより、心拍数も計測できる。即ち、Ｒ波の頂点と次のＲ波の頂点までの時間は、一般に、ＲＲ間隔（秒）と呼ばれ、１分間当たりの心拍数は、下記式に基づいて算出できる。なお、本明細書においては、特に注釈のない限り、ＱＲＳ波もＲ波に含まれる。
心拍数（回／分）＝６０／ＲＲ間隔

上記電極の具体的な構成については、後で詳述する。

上記衣類には、上記電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている。電気接続部を衣類の外側に形成することによって、衣類を着用した状態で、例えば、電気接続部に電子ユニット等を接続できる。

本発明の上記衣類は、該衣類の生地に、上記電気接続部を覆うカバー部材が固定されており、該カバー部材は、上下位置で該衣類の生地に固定されている。上記電気接続部をカバー部材で覆うことによって、電子ユニット等を接続していない場合での取り扱いにおいて、電気接続部が身体を傷付けたり、洗濯時に電気接続部が擦れて損傷することを防止できる。また、上記カバー部材の上下位置で上記衣類の生地に固定することによって、電子ユニット等が衣類から脱落することを防止できるため、生体情報を安定的に計測できる。また、上記電気接続部をカバー部材で覆っておけば、該電気接続部に電子ユニット等を取り付けたときに、電子ユニット等と電気接続部が動きにくくなるため、例えば、着用者が激しく動いても電子ユニット等と電気接続部との接続を維持でき、生体情報を安定的に、精度良く計測できる。

本発明の上記衣類は、上記カバー部材の左右位置は非固定であり、衣類の生地と、該生地に固定されたカバー部材とによって、開口部が形成されている。カバー部材の左右位置を非固定とすることによって、電気接続部と電子ユニット等との脱着を容易に行うことができる。

上記衣類について、図１～図３を用いて具体的に説明する。本発明は図示例に限定される訳ではなく、前記および後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

図１は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている従来の衣類の外観を示した模式図である。なお、図１では、上記電極は図示していない。

図１は、Ｔシャツ１の正面図を示しており、Ｔシャツ１の前身頃２の外側に電気接続部１１が形成されている。図１に示すように、従来の衣類では、電気接続部１１が外側に露出している。

図２、図３は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部１１が外側に形成されている本発明の衣類の外観を示した模式図である。なお、図２、図３では、上記電極は図示していない。

図２は、Ｔシャツ１の正面図を示しており、Ｔシャツ１の前身頃２の外側に電気接続部１１が形成されており、該電気接続部１１は、カバー部材１２で覆われている。

図３は、上記Ｔシャツ１を、右側の側部から見た図を示している。図３では、カバー部材１２の上下位置でＴシャツ１の生地に固定されており、左右位置は非固定である。なお、図３に示した３は後身頃である。

上記電気接続部の形状は特に限定されないが、ホック部材であることが好ましい。ホック部材の素材は、導電性を有していれば特に限定されない。

上記電気接続部を形成する位置は特に限定されず、上記衣類の前身頃でもよいし、後身頃でもよいが、上記電極に近い方が好ましい。即ち、上記電極を衣類の前身頃に形成する場合は、上記電気接続部も前身頃に形成することが好ましく、上記電極を衣類の後身頃に形成する場合は、上記電気接続部も後身頃に形成することが好ましい。

上記カバー部材を構成する素材は特に限定されず、衣類を構成する生地と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

上記カバー部材を構成する素材としては、例えば、経編みや丸編み、リボン編み、織物等の生地、クロロプレンゴムやウレタンクッションのようなクッション材、ボンディング、ラミネート等によってそれらを組み合わせたものなどを用いることができる。

上記カバー部材は、上記電子ユニット等を固定するために、伸縮性を有することが好ましい。また、運動時の衝突等で周囲の人を傷つけないように、クッション性が高いことが好ましく、例えば、ゴム材やクッション材、ダブルラッセル編物、ダブルトリコット編物など用いることができる。

上記電子ユニット等に通信機能がない場合は、上記カバー部材として、例えば、金属メッシュ、金属箔、導電性繊維を用いた導電性布帛、伸縮性導電層などの導電性素材を用いることができる。導電性素材を用いることによって、電磁ノイズ、静電ノイズをシールドする効果が発揮される。

上記カバー部材の外側には、例えば、絵柄、文字、マーク、ロゴなどを表示してもよい。これにより、衣服にカバー部材がとりつけられている不自然さを解消でき、ファッション性、デザイン性、アピール性を高めることができる。

上記カバー部材の大きさは、上記電気接続部を覆うことができれば特に限定されず、上記電気接続部に取り付けた電子ユニット等が安定するように覆うことのできる大きさであることがより好ましい。具体的には、上記カバー部材は、上記電気接続部が形成されている生地から飛び出ている電極の凸部端縁から少なくとも１ｍｍ離れた位置までの領域を覆っていることが好ましく、より好ましくは上記電気接続部の凸部端縁から３ｍｍ離れた位置までの領域、更に好ましくは上記電気接続部の凸部端縁から５ｍｍ離れた位置までの領域を覆っていることがよい。しかし、上記カバー部材が大きすぎると、電子ユニット等の取り付けが困難になり、また邪魔になる。従って上記カバー部材は、上記電気接続部の凸部端縁から４０ｍｍ離れた位置までの領域を覆っていることが好ましく、より好ましくは３０ｍｍ離れた位置までの領域を覆っていることがよい。

上記カバー部材は、非固定部位が縫製されていないことが好ましい。通常、カバー部材を生地等で作製する場合は、ほつれの発生などを防ぐために非固定部の縁部についても、縫製等を行われることがある。しかし、縫製等を行うと、縫製部の凹凸により、電子ユニット等を挿入しにくくなるため、非固定部位は非縫製であることが好ましい。

上記非固定部位を非縫製とするための上記カバー部材としては、例えば、構成糸の融着効果を利用してカットしてもほつれにくくしたニット素材、クッション材、テトラクロロプレンと生地とを貼り合わせたもの、ボンディング、コーティング、ラミネートなどによって製造された生地、熱処理によって端部をほつれにくくしたもの、織編み組織によって端部をほつれにくくしたものなどを用いることができる。

上記カバー部材は、縫製せずに上記衣類の生地に固定されていることが好ましい。上記カバー部材を縫製によって上記衣類の生地に固定する場合は、縫い糸が上記衣類の生地を貫通するため、上記衣類の内側（即ち、肌側）に形成されている電極や配線等を避けて固定する必要がある。しかし、上記カバー部材を非縫製によって上記衣類の生地に固定すれば、上記電極や配線等の配置位置と関係なく上記カバー部材を固定できる。そのため、上記電極や配線等の配置設計の自由度が高くなる。

上記カバー部材を非縫製によって固定するには、例えば、接着剤やホットメルト剤などを用いることができる。

上記衣類について、図４、図５を用いて具体的に説明する。本発明は図示例に限定される訳ではなく、前記および後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

図４、図５は、前身頃２に、電気接続部としてホック部材を形成したときの断面図であり、該電気接続部を覆うカバー部材１２が上下位置で固定されている。

図４、図５において、２１はホック部材のゲンコ、２３は生地止めパッキン、２４は導電性パッキン、２５はホック部材のホソ、２６は接続部カバー、２７は電極配線、２８は保護部（絶縁部）を示している。図４において２９は縫い糸、図５において３０は接着剤を示している。

図４、図５に示すように、前身頃２の外側（図の右側）に、電気接続部としてホック部材が形成されており、前身頃２の内側（図の左側）には、該電気接続部と電極配線２７が電気的に接続されている。

図４では、電気接続部を覆うカバー部材１２を縫製によって前身頃２に固定している。そのため、縫い糸２９が、前身頃２の内側に形成された電極配線２７等を避けるように、大きめのカバー部材１２を準備し、前身頃２に固定している。

一方、図５では、電気接続部を覆うカバー部材１２を、接着剤３０を用いて非縫製によって前身頃２に固定している。非縫製とすることによって、上記電極配線２７の配置位置を考慮する必要がないため、カバー部材１２を、電気接続部に近い位置で固定できる。

上記衣類は、前身頃と後身頃の生地が異なっても良く、同じであってもよい。

上記衣類を構成する前身頃および後身頃の生地（以下、まとめて単に生地ということがある）は、生地の緯方向に伸長特性を付与するために、伸縮性を有する糸（以下、伸縮糸ということがある）を用いることが好ましい。伸縮糸としては、弾性糸、仮撚捲縮加工糸、潜在捲縮糸等を用いることができる。また、これらの伸縮糸を一般の繊維と混用した伸縮性複合糸を用いてもよい。

上記弾性糸としては、例えば、ポリウレタン系弾性糸、ポリエステル系弾性糸、ポリオレフィン系弾性糸、天然ゴム、合成ゴム、伸縮性を有する複合繊維などが挙げられる。中でも、ポリウレタン系弾性糸が好ましく、糸の弾性、熱セット性、耐薬品性などの点で優れている。

上記仮撚捲縮加工糸とは、長繊維に撚加工や賦形法等で捲縮を与えた加工糸を意味する。

仮撚捲縮加工糸を用いることによって、染色加工中の熱や柔布の力によって捲縮が発現し、見掛け上、布帛を収縮させることができるため、生地の伸長力や伸長弾性率を一層高めることができる。

仮撚捲縮加工糸の捲縮伸長率は、２０～６０％が好ましい。捲縮伸長率がこの範囲であると、生地の伸長力を確保できる。仮撚捲縮加工糸の捲縮伸長率は、より好ましくは２５～５５％、更に好ましくは３０～５０％である。

仮撚捲縮加工糸の捲縮復元率は、１０～３０％が好ましい。仮撚捲縮加工糸の捲縮復元率は、より好ましくは１０～２５％、更に好ましくは１５～２５％である。

上記潜在捲縮糸とは、二種類のポリマーを用いて製造されたバイコン型繊維からなる糸、または収縮率の異なる糸を組み合わせて製造された異収縮混織糸を意味する。

潜在捲縮糸を用いることによって、染色加工中の熱や柔布の力によって捲縮が発現し、見掛け上、布帛を収縮させることができるため、生地の伸長力や伸長弾性率を一層高めることができる。

潜在捲縮糸の捲縮伸長率は、２０～６０％が好ましい。捲縮伸長率がこの範囲であると、生地の伸長力を確保しやすくなる。潜在捲縮糸の捲縮伸長率は、より好ましくは２５～５５％、更に好ましくは３０～５０％である。

潜在捲縮糸の捲縮復元率は、１０～３０％が好ましい。潜在捲縮糸の捲縮復元率は、より好ましくは１０～２５％、更に好ましくは１５～２５％である。

上記生地に含まれる伸縮糸または伸縮性複合糸の混率は、２～１００質量％が好ましい。混率が２質量％を下回ると生地の伸縮性が得られにくくなり、着用者が動作中に圧迫感を受けやすくなる。従って混率は、２質量％以上が好ましく、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である。

上記衣類を構成する生地は、生地の緯方向に上述した伸長特性を有する布帛であれば、その形態は特に限定されず、編物、織物のいずれでもよい。また、編物や織物の組織も特に限定されない。

（編物）
上記生地に緯編（丸編）を用いるときの編組織としては、例えば、平編（天竺編）、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が挙げられる。緯編の場合、編込む伸縮糸の糸長は、編機ゲージや編組織、糸の太さに基づいて適宜調整すればよい。弾発性や伸長回復性を効果的に発現させるために、伸縮糸の糸長は、１００ウェール当り２００～６００ｍｍが好ましく、より好ましくは２３０～５５０ｍｍ、更に好ましくは２５０～５００ｍｍである。

上記生地に経編を用いるときの編組織としては、例えば、シングルデンビー編、開目デンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフ編、ハーフベース編、サテン編、トリコット編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等が挙げられる。これらの中で好ましい編組織は、ハーフ編、開目デンビー編などである。経編の場合、編込む糸の糸長は、ランナーで定義される。ランナーとは１ラック（４８０コース）編むのに必要な糸長である。編込む糸の糸長は、編機ゲージや編組織、糸の太さに基づいて適宜調整すればよい。弾発性や伸長回復性を効果的に発現させるために、伸縮糸の糸長は、ラック当り６００～２２００ｍｍが好ましく、より好ましくは７００～２１００ｍｍ、更に好ましくは７５０～２０００ｍｍである。

（織物）
上記織物の組織としては、例えば、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロード組織などが挙げられる。これらの中でも織物の好ましい組織は、平織および綾織である。平織としては、例えば、ブロード（ポプリン）、トロピカルなどが挙げられる。綾織としては、例えば、カシミヤなどが挙げられる。

上記織物の場合は、伸縮糸は少なくとも緯方向に用いればよく、経緯両方に用いてもよい。但し、経方向のみに用いると、緯方向の伸縮性を調整しにくくなる。

上記織物のカバーファクター（ＣＦ）は、例えば、１０００～２５００が好ましい。織物のＣＦが１０００を下回ると、織物のキックバック性や伸長回復性が低下しやすい。従って織物のＣＦは、１０００以上が好ましく、より好ましくは１１００以上、更に好ましくは１２００以上である。しかし、織物のＣＦが２５００を超えると、織物の伸長性が低下しやすくなる。従って織物のＣＦは２５００以下が好ましく、より好ましくは２３００以下、更に好ましくは２１００以下である。織物のＣＦは、下記式で算出できる。
ＣＦ＝√［経糸の繊度（ｄｔｅｘ）×経糸の密度（本／ｉｎｃｈ）］＋√［緯糸の繊度（ｄｔｅｘ）×緯糸の密度（本／ｉｎｃｈ）］

本発明の衣類は、着用者の肌に接触する電極が内側に形成されていればよく、その形態は特に限定されず、例えば、スポーツインナー、Ｔシャツ、ポロシャツ、キャミソール、肌着、下着、病衣、または寝間着などが挙げられる。また、上記衣類が袖を有する場合は、半袖、五分袖、七分袖、長袖等のいずれであってもよく、袖の形状は、ラグラン袖であってもよい。

次に、上記衣類に設ける電極について説明する。

上記電極は、被測定者の運動動作に追従できるように伸縮性を有することが好ましい。

上記伸縮性を有する電極としては、例えば、導電性ファブリックで構成されている電極や、導電性フィラーと伸縮性を有する樹脂を含む導電性組成物を用いて形成されたシート状の電極が挙げられる。上記導電性ファブリックで構成されている電極としては、例えば、基材繊維に導電性高分子を被覆した導電性繊維または導電糸、あるいは銀、金、銅、ニッケルなどの導電性金属によって表面を被覆した繊維、導電性金属の微細線からなる導電糸、導電性金属の微細線と非導電性繊維とを混紡した導電糸などからなる織物、編物、不織布、あるいはこれら導電性の糸を非導電性の布帛に刺繍した物を導電性ファブリックからなる電極として用いることができる。

上記電極は、生体の電気的情報を検知できる導電層を含み、更に肌とは逆側、即ち、導電層の衣類側に絶縁層を有することが好ましい。以下、衣類側の絶縁層を、第一絶縁層ということがある。

また、上記衣類は、電極および電気接続部の他、配線を有していてもよい。上記配線は、導電層を含み、更に肌とは逆側、即ち、導電層の衣類側に絶縁層（第一絶縁層）を有することが好ましい。上記配線は、導電層の肌側にも絶縁層を有することが好ましい。以下、肌側の絶縁層を、第二絶縁層ということがある。

以下、導電層、第一絶縁層、第二絶縁層について具体的に説明する。

（導電層）
導電層は、導通を確保するために必要である。

上記導電層は、導電性フィラーと伸縮性を有する樹脂を含むことが好ましく、各成分を有機溶剤に溶解または分散させた組成物（以下、導電性ペーストということがある）を用いて形成できる。

上記導電性フィラーとしては、例えば、金属粉、金属ナノ粒子、金属粉以外の導電材料などを用いることができる。上記導電性フィラーは、１種でも良いし、２種以上でもよい。

上記金属粉としては、例えば、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、アルミニウム粉、真鍮粉等の卑金属粉、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、卑金属と銀等の貴金属で合金化した合金化卑金属粉等が挙げられる。これらの中でも、銀粉および／または銅粉が好ましく、低コストで、高い導電性を発現させることができる。上記銀粉および／または銅粉は、導電性フィラーとして用いる金属粉の主成分であることが好ましく、主成分とは、合計で５０質量％以上を意味する。

上記導電性フィラーに占める金属粉の割合は、２０体積％以下が好ましく、より好ましくは１５体積％以下、更に好ましくは１０体積％以下である。金属粉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金属粉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。

上記金属ナノ粒子としては、上述した金属粉のうち、粒子径が数ナノ～数十ナノの粒子を意味する。

上記導電性フィラー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、更に好ましくは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。

上記金属粉以外の導電材料としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素系材料が挙げられる。上記金属粉以外の導電材料は、表面に、メルカプト基、アミノ基、ニトリル基を有するか、表面が、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、金属粉以外の導電材料自体は凝集力が強く、アスペクト比が高い金属粉以外の導電材料は、樹脂中への分散性が悪くなるが、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って、樹脂に対する親和性が増して、分散し、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。

上記導電性フィラーに占める金属粉以外の導電材料の割合は、２０体積％以下が好ましく、より好ましくは１５体積％以下、更に好ましくは１０体積％以下である。金属粉以外の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金属粉以外の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。

上記導電層は、導電性フィラーの種類や、導電性フィラーの添加量等を変化させた２種類以上の導電層を積層したり、配列させて、複数の導電層を一体化したものであっても構わない。

上記導電層に占める上記導電性フィラー（換言すれば、導電層形成用の導電性ペーストの全固形分に占める導電性フィラー）は、１５～４５体積％が好ましく、より好ましくは２０～４０体積％である。導電性フィラーが少なすぎると、導電性が不充分になる虞がある。一方、導電性フィラーが多すぎると、導電層の伸縮性が低下する傾向があるため、電極および配線を伸長したときにクラック等が発生し、良好な導電性を保持できない虞がある。

上記伸縮性を有する樹脂としては、例えば、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むことが好ましい。硫黄原子やニトリル基は、導電性フィラー（特に、金属粉）との親和性が高く、またゴムは伸縮性が高いため、電極および配線の１０％伸長時にかかる単位幅当りの荷重を低減でき、伸長時にもクラック等の発生を回避できる。また、電極および配線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できるため、２０％伸長時における電気抵抗の変化倍率を小さくすることができ、優れた導電性を発現させることができる。また、電極および配線の厚みを薄くしても、優れた導電性を発現させることができる。これらの中でも、ニトリル基を含有するゴムがより好ましく、２０％伸長時における電気抵抗の変化倍率を一段と低減できる。

上記硫黄原子を含有するゴムとしては、硫黄原子を含有するゴムの他、エラストマーでもよい。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。

上記硫黄原子を含有するゴムとしては、例えば、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。

上記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、例えば、液状多硫化ゴムである東レ・ファインケミカル製の「チオコール（登録商標）ＬＰ」等が好ましく挙げられる。

上記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。

また、硫黄原子を含有しないゴムに、例えば、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。

上記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の他、エラストマーでもよい。特に、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。

上記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、日本ゼオン製の「Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１０４２」等が好ましく挙げられる。

上記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、より好ましくは２０～４５質量％、更に好ましくは２８～４１質量％である。特に、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くなり過ぎると、導電性フィラー、特に、金属粉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。

上記導電層を形成する伸縮性を有する樹脂は、１種でもよいし、２種以上でもよい。即ち、上記導電層を形成する伸縮性を有する樹脂は、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に、伸縮性を有する樹脂を含んでいてもよい。

伸縮性を有する他の樹脂を含む場合、全樹脂中、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の合計量は、９５質量％以上が好ましく、より好ましくは９８質量％以上、更に好ましくは９９質量％以上である。

上記導電層に占める上記伸縮性を有する樹脂（換言すれば、導電層形成用の導電性ペーストの全固形分に占める伸縮性を有する樹脂固形分）は、５５～８５体積％が好ましく、より好ましくは５８～８３体積％、更に好ましくは６０～８０体積％である。伸縮性を有する樹脂が少なすぎると、導電性は高くなるが、伸縮性が悪くなる傾向がある。一方、伸縮性を有する樹脂が多すぎると、導電層の伸縮性は良くなるが、導電性は低下する傾向がある。

上記導電層は、上述した各成分を有機溶剤に溶解または分散させた組成物（導電性ペースト）を用い、後述する第一絶縁層上に直接形成するか、所望のパターンに塗布または印刷して塗膜を形成し、該塗膜に含まれる有機溶剤を揮散させて乾燥させることによって形成できる。上記導電層は、上記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、該塗膜に含まれる有機溶剤を揮散させて乾燥させることによって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後述する第一絶縁層上に積層して形成してもよい。

上記導電性ペーストは、粉体を液体に分散させる従来公知の方法を採用して調製すればよく、伸縮性を有する樹脂中に導電性フィラーを均一に分散することによって調製できる。例えば、金属粉、金属ナノ粒子、金属粉以外の導電材料などと、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用いることができる。

上記導電性ペーストを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できる。

上記導電層の乾燥膜厚は、１０～１５０μｍが好ましく、より好ましくは２０～１３０μｍ、更に好ましくは３０～１００μｍである。上記導電層の乾燥膜厚が薄すぎると、電極および配線が、繰り返し伸縮を受けて劣化しやすく、導通が阻害ないし遮断される虞がある。一方、上記導電層の乾燥膜厚が厚すぎると、伸縮性が阻害され、また、電極および配線が厚くなりすぎ、着心地が悪くなる虞がある。

（第一絶縁層）
上記第一絶縁層は、絶縁層として作用する他、電極および配線の導電層を生地に形成するための接着層として作用すると共に、着用時に第一絶縁層が積層された生地の反対側（即ち、衣類の外側）からの水分が導電層に達することを防ぐ止水層としても作用する。また、導電層の衣類側に第一絶縁層を設けることによって、第一絶縁層が、生地の伸びを抑制し、導電層が過度に伸長されるのを防ぐことができる。その結果、第一絶縁層にクラックが発生することを防止できる。これに対し、上述したように、上記導電層は、良好な伸長性を有するものであるが、生地が導電層の伸長性を超えた伸び性に富む素材の場合、生地表面に導電層を直接形成すると、生地の伸びに追随して導電層が伸ばされ過ぎ、その結果、導電層にクラックが発生すると考えられる。

上記第一絶縁層は、絶縁性を有する樹脂で構成すればよく、樹脂の種類は特に制限されない。

上記樹脂としては、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、ポリエステルエラストマー等を好ましく用いることができる。これらの中でも、ポリウレタン系樹脂がより好ましく、導電層との接着性が一層良好となる。

上記第一絶縁層を構成する樹脂は、１種のみでもよいし、２種以上でもよい。

上記第一絶縁層の形成方法は特に限定されないが、例えば、絶縁性を有する樹脂を、溶剤（好ましくは水）に溶解または分散させて、離型紙または離型フィルム上に塗布または印刷し、塗膜を形成し、該塗膜に含まれる溶剤を揮発させて乾燥させることによって形成できる。また、市販されている樹脂シートまたは樹脂フィルムを用いることもできる。

上記第一絶縁層の平均膜厚は１０～２００μｍが好ましい。上記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充分になることがある。従って上記第一絶縁層の平均膜厚は１０μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは４０μｍ以上である。しかし、上記第一絶縁層が厚すぎると、電極および配線の伸縮性が阻害されることがある。また、電極および配線が分厚くなりすぎ、着心地が悪くなるおそれがある。従って上記第一絶縁層の平均膜厚は２００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１８０μｍ以下、更に好ましくは１５０μｍ以下である。

（第二絶縁層）
上記配線は、前記導電層の上に、第二絶縁層が形成されていることが好ましい。第二絶縁層を設けることによって、例えば、雨、雪、汗などの水分が導電層に接触することを防止できる。

上記第二絶縁層を構成する樹脂としては、上述した第一絶縁層を構成する樹脂と同様のものが挙げられ、好ましく用いられる樹脂も同じである。

上記第二絶縁層を構成する樹脂も、１種のみでもよいし、２種以上でもよい。

上記第二絶縁層を構成する樹脂は、上記第一絶縁層を構成する樹脂と、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。同じ樹脂を用いることによって、導電層の被覆性および配線の伸縮時における応力の偏りによる導電層の損傷を低減できる。

上記第二絶縁層は、上記第一絶縁層と同じ形成方法で形成できる。また、市販されている樹脂シートまたは樹脂フィルムを用いることもできる。

上記第二絶縁層の平均膜厚は１０～２００μｍが好ましい。上記第二絶縁層が薄すぎると、繰り返し伸縮したときに劣化しやすく、絶縁効果が不充分になることがある。従って上記第二絶縁層の平均膜厚は１０μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは４０μｍ以上である。しかし、上記第二絶縁層が厚すぎると、配線の伸縮性が阻害され、また配線の厚みが厚くなりすぎて着心地が悪くなる虞がある。従って上記第二絶縁層の平均膜厚は２００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１８０μｍ以下、更に好ましくは１５０μｍ以下である。

上記電極および配線は、１０％伸長時にかかる単位幅当りの荷重が、１００Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。１０％伸長時にかかる単位幅当りの荷重が１００Ｎ／ｃｍを超えると、電極および配線の伸長が、生地の伸長に追従し難くなり、衣類を着用したときの着心地を阻害することがある。従って１０％伸長時にかかる単位幅当りの荷重は、１００Ｎ／ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは８０Ｎ／ｃｍ以下、更に好ましくは５０Ｎ／ｃｍ以下である。

上記電極および配線は、２０％伸長時における電気抵抗の変化倍率が５倍以下であることが好ましい。２０％伸長時における電気抵抗の変化倍率が５倍を超えると、導電性の低下が著しくなる。従って２０％伸長時における電気抵抗の変化倍率は５倍以下であることが好ましく、より好ましくは４倍以下、更に好ましくは３倍以下である。

上記電極と配線は、異なる材料で構成されていてもよいが、同じ材料で構成されていることが好ましい。

上記電極と配線を同じ材料で構成する場合は、配線の幅は１ｍｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは３ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上である。配線幅の上限は特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは９ｍｍ以下、更に好ましくは８ｍｍ以下である。

上記電極面の電気抵抗値は、１０００Ω／ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３００Ω／ｃｍ以下、更に好ましくは２００Ω／ｃｍ以下、特に好ましくは１００Ω／ｃｍ以下である。特に、上記電極の形態がシート状の場合は、電極面の電気抵抗値を、通常、３００Ω／ｃｍ以下に抑えることができる。

上記電極の形態は、シート状が好ましい。電極をシート状にすることによって、電極面を広くできるため、着用者の肌との接触面積を確保できる。上記シート状の電極は、曲げ性が良好であるものが好ましい。また、上記シート状の電極は、伸縮性を有するものが好ましい。

上記シート状の電極の大きさは、身体からの電気信号を計測できれば特に限定されないが、電極面の面積は５～１００ｃｍ²であり、電極の平均厚みは１０～５００μｍが好ましい。

上記電極面の面積は、より好ましくは１０ｃｍ²以上、更に好ましくは１５ｃｍ²以上である。上記電極面の面積は、より好ましくは９０ｃｍ²以下、更に好ましくは８０ｃｍ²以下である。

上記電極が薄すぎると導電性が不充分になることがある。従って平均厚みは１０μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは５０μｍ以上である。しかし、厚くなり過ぎると、着用者に異物感を感じさせ、不快感を与えることがある。従って平均厚みは５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは４５０μｍ以下、更に好ましくは４００μｍ以下である。

上記電極の形状は、電極を配置する位置に相当する身体の曲線に沿い、且つ身体の動きに追随して密着しやすい形状であれば特に限定されず、例えば、四角形、三角形、五角形以上の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。電極の形状が多角形の場合は、頂点に丸みを付け、肌を傷付けないようにしてもよい。

上記配線の平均厚みは、１０～５００μｍが好ましい。厚みが薄すぎると導電性が不充分になることがある。従って平均厚みは１０μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは５０μｍ以上である。しかし、厚みが厚くなり過ぎると、着用者に異物感を感じさせ、不快感を与えることがある。従って平均厚みは５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは２００μｍ以下である。

上記電極および配線は、衣類を構成する生地に直接形成することが好ましい。

上記電極および配線を生地に形成する方法としては、電極および配線の伸縮性を妨げない方法であれば特に限定されず、着用時の身体へのフィット性や運動時、動作時の追従性などの観点から、例えば、接着剤による積層や熱プレスによる積層など、公知の方法が採用できる。

上記電極を形成する位置は、衣類の内側であれば特に限定されず、衣類の前身頃または後身頃であることが好ましい。

上記電極を前身頃に形成する場合は、衣類の胸郭部または胸郭下腹部に設けられていることが好ましい。上記電極を、衣類の胸郭部または胸郭下腹部に設けることによって、生体情報を精度良く測定できる。上記電極は、衣類のうち、着用者の第七肋骨上端と第九肋骨下端との間の肌に接触する領域に設けることがより好ましい。

上記電極は、衣類のうち、着用者の左右の後腋窩線に平行な線であって、着用者の後腋窩線から着用者の背面側に１０ｃｍ離れた場所に引いた線同士で囲まれる着用者の腹側の領域に設けることが好ましい。

上記電極は、着用者の胴回りに沿って、円弧状に設けることが好ましい。

上記電極を後身頃に形成する場合は、着用者の第七肋骨上端と第九肋骨下端との間の肌に接触する領域に設けることがより好ましい。

上記衣類に設ける電極の数は、少なくとも２つであり、２つの電極を、衣類の胸郭部または胸郭下腹部に設けることが好ましく、２つの電極を、着用者の左右の後腋窩線に平行な線であって、着用者の後腋窩線から着用者の背面側に１０ｃｍ離れた場所に引いた線同士で囲まれる着用者の腹側の領域に設けることが好ましい。なお、電極を３つ以上設ける場合は、３つ目以降の電極を設ける位置は特に限定されず、例えば、後身頃に設けてもよい。

上記衣類は、電極で取得した電気信号を演算する機能を有する電子ユニット等を備えていることが好ましい。上記電子ユニット等において、電極で取得した電気信号を演算、処理することによって、例えば、心電、心拍数、脈拍数、呼吸数、血圧、体温、筋電、発汗などの生体情報が得られる。

上記電子ユニット等は、上記電気接続部を介して衣類に着脱できる。

上記電子ユニット等は、更に、表示手段、記憶手段、通信手段、ＵＳＢコネクタなどを有することが好ましい。

上記電子ユニット等は、例えば、気温、湿度、気圧などの環境情報を計測できるセンサや、ＧＰＳを用いた位置情報を計測できるセンサなどを備えてもよい。

上記衣類を用いることにより、人の心理状態や生理状態を把握する技術への応用もできる。例えば、リラックスの度合いを検出してメンタルトレーニングしたり、眠気を検出して居眠り運転を防止したり、心電図を計測してうつ病やストレス診断等を行うことができる。

１Ｔシャツ
２前身頃
３後身頃
１１電気接続部
１２カバー部材
２１ホック部材のゲンコ
２３生地止めパッキン
２４導電性パッキン
２５ホック部材のホソ
２６接続部カバー
２７電極配線
２８保護部（絶縁部）

Claims

着用者の肌に接触する電極が内側に形成されており、該電極と電気的に接続されている電気接続部が外側に形成されている衣類であって、
前記衣類の生地には、前記電気接続部を覆うカバー部材が固定されており、
該カバー部材は、上下位置で前記衣類の生地に固定されており、左右位置は非固定であることを特徴とする衣類。
前記カバー部材は、前記電気接続部の凸部端縁から少なくとも１ｍｍ離れた位置までの領域を覆っている請求項１に記載の衣類。
前記電気接続部が、ホック部材である請求項１または２に記載の衣類。
前記衣類は、スポーツインナー、Ｔシャツ、ポロシャツ、キャミソール、肌着、下着、病衣、または寝間着のいずれかである請求項１～３のいずれかに記載の衣類。