JP7289440B2 - 布帛 - Google Patents

Description

本開示は、布帛に関し、特に湿度を検出可能な布帛に関する。

座席や寝具は、クッション性を有する材料の表面をシート状の布帛等で覆うことにより形成されている。着座や仰臥の際には、人体が座席や寝具等の表面を覆う布帛と接触し、これを押圧する。着座又は仰臥の姿勢を長時間続けると、人体から放出される水分及び熱により、人体と布帛との接触部位にいわゆる蒸れが発生する。接触部位における蒸れは、使用者に大きな不快感を及ぼす。また、四肢の自由が効かない場合には、蒸れた状態を自身で解消することができず、皮膚に重篤な炎症を引き起こすおそれもある。

このため、座席や寝具の表面に凹凸等を設け、通気路を確保して蒸れを発生しにくくすることが検討されている。しかし、体重がかかる座席や寝具において、このような方法により蒸れの発生を抑えることは困難である。

座席や寝具の内側に湿度センサを配置し、湿度を監視することにより、蒸れの発生を検知し、蒸れが発生した場合には強制的に排気等を行って蒸れを解消することも検討されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３－４６８８号公報

しかしながら、このような方法では、人体との接触部位ではなく、内側のクッション性を有する材料に湿度センサが配置されるため、蒸れの発生を正確に調べることは困難である。湿度センサを表面に設けることも考えられるが、人体がセンサと直接接触するため、不快感が発生したり、センサが破損しやすくなったりする。また、センサを埋め込むことにより、製造コストが大きく上昇する。

本開示の課題は、座席や寝具の表面を覆う布帛自体により湿度を検出できるようにすることである。

本開示の布帛の一態様は、互いに間隔をおいてそれぞれが第１の方向に延びる複数の第１検知糸と、互いに間隔をおいてそれぞれが第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数の第２検知糸と、複数の第１検知糸同士を接続するように第２の方向に延びる導電性の第１電極糸と、複数の第２検知糸同士を接続するように第１の方向に延びる導電性の第２電極糸とを備え、第１検知糸及び第２検知糸は、導電性の芯糸と、芯糸を被覆する水分を保持することにより導電性を示す鞘部とを有し、第１電極糸は、第１検知糸の芯糸と接し、第２電極糸は、第２検知糸の芯糸と接している。

布帛の一態様において、鞘部は、芯糸を被覆する非導電性からなり且つ吸水性を有する吸水糸とすることができる。

布帛の一態様において、吸水糸は、異形断面を有するポリエステル糸とすることができる。

本開示の座席又は寝具は、本開示の布帛を備えている。

本開示の布帛によれば、座席や寝具等に半導体センサ等を埋め込むことなく湿度を検出することが可能となる。

一実施形態に係る布帛を示す平面図である。 第１検知糸と第２検知糸との交点を示す断面図である。 検知糸の一例を示す斜視図である。 検知糸の一例を示す斜視図である。 布帛の変形例を示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態の布帛１００は、通常の経糸１１１と緯糸１１２と共に、複数の第１検知糸１２１及び第２検知糸１２２と、第１電極糸１３１及び第２電極糸１３２とを有している。第１電極糸１３１及び第２電極糸１３２との間に流れる電流の大きさ又は第１電極糸１３１及び第２電極糸１３２との間の抵抗値等を測定することにより、布帛１００がおかれている雰囲気の湿度の高低を検知し、これにより蒸れの発生を検知することができる。

第１検知糸１２１及び第２検知糸１２２（以下、両方を合わせて検知糸という。）は、図２に示すように、導電性の芯糸１５１と、芯糸１５１を被覆する、水分を保持することにより導電性を示す鞘部１５２とを有する鞘芯構造の糸である。第１検知糸１２１は、互いに間隔をおいて経糸と同じ第１の方向に延びており、第２検知糸１２２は、互いに間隔をおいて緯糸と同じ第２の方向に延びている。このため、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２とは、複数の交点を形成している。

第１電極糸１３１及び第２電極糸１３２（以下、両方を合わせて電極糸という。）は、導電性の糸である。第１電極糸１３１は、緯糸と同じ第２の方向に延び、複数の第１検知糸１２１の芯糸１５１と接続されている。このため、第１電極糸１３１と各第１検知糸１２１の芯糸１５１とが導通している。第２電極糸１３２は、経糸と同じ第１の方向に延び、複数の第２検知糸１２２の芯糸１５１と接続されている。このため、第２電極糸１３２と各第２検知糸１２２の芯糸１５１とが導通している。第１電極糸１３１と第２電極糸１３２とは交差しておらず、第１電極糸１３１は、第２検知糸１２２と交差しておらず、第２電極糸１３２は、第１検知糸１２１と交差していない。

鞘部１５２が水分を保持していない場合は、鞘部１５２は十分に絶縁された非導電性である。このため、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２との交点において電流は流れず、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間にも電流は流れない。湿度が高くなり、鞘部１５２が十分な水分を保持すると、鞘部１５２の電気抵抗が小さくなる。このため、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２との交点において電流が流れ、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間に電流が流れる。

第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間に流れる電流の大きさは、鞘部１５２の吸水度合いによって変化する。また、鞘部１５２の吸水度合いは、布帛１００がおかれている雰囲気の湿度によって変化する。このため、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間に流れる電流の大きさを比較することにより、布帛１００がおかれている雰囲気の湿度の高低を検出することが可能になる。また、電流値の変化を連続的にモニターすれば、湿度の変化を連続的に捕らえることもできる。

第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間に流れる電流の大きさは、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２との交点の数にも依存する。このため、布帛１００に含まれる第１検知糸１２１及び第２検知糸１２２の本数を増やし、交点の密度を高くすることにより、検出感度を高くすることができる。逆に、交点の密度をある程度抑え、検出する電流値に閾値を設けることにより、鞘部１５２が局所的に水分を吸収した場合には、電流値の変化を検出せず、布帛１００の広い面積において鞘部１５２が水分を吸収した場合にのみ、電流値の変化を検出するようにもできる。

なお、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間に流れる電流の大きさは、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間の抵抗値として捉えることもできる。

検知糸の芯糸１５１は、導電性を有する糸であればどのようなものであってもよく、銅、ステンレス若しくは銀等からなる金属繊維又は炭素繊維等とすることができる。また、非導電性の天然繊維又は人工繊維の表面に銅、銀又はニッケル等の金属をコーティングしたコーティング糸を用いることもできる。金属のコーティングは、めっき又は蒸着等により行うことができる。さらに、例えば、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルフォン酸との複合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、及びポリアセチレン等の導電性高分子からなる糸を用いることもできる。

検知糸の鞘部１５２は、材料自体は非導電性であるが、水分を保持することができる多数の空隙を有し、空隙に保持した水分により導電性を示す材料により形成することができる。具体的には、図３に示すように芯糸１５１の廻りに複数の吸水糸１５２Ａを組紐状に巻き付けることにより形成することができる。また、組紐状ではなく、図４に示すような、芯糸１５１の廻りに吸水糸１５２Ａを一方向に巻き付けた、いわゆるカバーリング糸の構成とすることもできる。カバーリング糸とする場合、シングルカバーリングに限らずダブルカバーリング等とすることもできる。

吸水糸１５２Ａは、非導電性の材料からなり且つ吸水性を有する糸であれば特に限定されず、異形断面糸及びマイクロファイバー糸等とすることができる。また、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール又はポリエチレンオキサイト等の親水性ポリマーをブレンドしたポリアミド、アクリル又はポリエステル等を用いた糸とすることもできる。湿度の変化を迅速に検出する観点から、吸水糸１５２Ａは、吸水性を有するだけでなく速乾性を有していることが好ましい。ポリエステルからなる異形断面糸及びマイクロファイバーは、吸水性が高い上に速乾性であり好ましく、中でもポリエステルからなる異形断面糸が好ましい。このような吸水性を有するポリエステルかなる異形断面糸は市販のものを用いることができる。

芯糸１５１の廻りに吸水糸１５２Ａを巻き付けて組紐状にする場合、特に限定されず丸打紐、角打紐及び平打紐等どのような構成としてもよいが、丸打紐とすることが好ましい。また、芯糸１５１を確実に被覆すると共に適度な太さを保つ観点から、吸水糸１５２Ａの本数は４本～１６本程度とすることが好ましく、８本～１２本であることがより好ましい。また、鞘部１５２を構成する糸の一部を吸水糸１５２Ａとし、残りを通常の糸とすることもできる。この場合、鞘部１５２を構成する糸の３分の２以上が吸水糸であることが好ましい。具体的に、鞘部１５２を構成する糸のうち糸吸水糸１５２Ａの本数は４本～１６本程度とすることが好ましく、８本～１２本であることがより好ましい。

鞘部１５２を吸水糸により形成するのではなく、吸水性を有する非導電性の材料を芯糸１５１の外表面にコーティングすることにより形成することもできる。例えば、高吸水性の無機又は有機材料により芯糸１５１の表面をコーティングして鞘部１５２を形成することができる。例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを主成分とするポリマーにより、導電性の芯糸１５１をコーティングして鞘部１５２を形成することができる。この場合、芯糸１５１は、特に限定されないが、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる糸とすることができる。

検知糸の太さは特に限定されないが、強度と風合いとの観点から５００デシテックス程度～１００００デシテックス程度とすることが好ましい。

第１電極糸１３１及び第２電極糸１３２は、導電性の糸であればよい。例えば、検知糸の芯糸１５１と同じものを電極糸として用いることができる。電極糸は検知糸の芯糸１５１との導通を確保するために、鞘部１５２を貫通させて、芯糸１５１と直接接するようにすることが好ましい。

布帛１００に含まれる第１検知糸１２１と第２検知糸１２２との交点の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定することができる。少なくとも、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２とを２本ずつとし、４つの交点を設ければ、布帛１００がおかれている雰囲気の湿度変化を検出可能である。布帛１００を座席のシートとして用い、人体との接触面における蒸れを検出するような場合には、接触面全体に亘って、５ｍｍ～１００ｍｍ程度の間隔で交点が形成されるように、第１検知糸１２１及び第２検知糸１２２を配置することが好ましい。なお、全ての交点の間隔が同じである必要はなく、交点の間隔が広い部分と狭い部分とを形成することもできる。また、第１検知糸１２１と第２検知糸１２２とが正方格子を形成している必要はなく、長方格子となっていたり、歪んだ格子となっていたりしてもよい。

布帛１００の、検知糸及び電極糸以外の部分は、通常の非導電性の糸で織られた通常の布帛とすることができる。布帛の織り方は特に限定されず、平織、綾織及び朱子織等とすることができる。本実施形態において、第１検知糸１２１が通常の経糸１１１と同じ方向に延び、第２検知糸１２２が通常の緯糸１１２と同じ方向に延びている例を示した。このようにすれば、通常の経糸１１１及び緯糸１１２と検知糸とを組み合わせて一度に布帛を織り上げることができる。但し、通常の経糸１１１及び緯糸１１２を用いて形成した布帛に、検知糸を縫い込むことも可能である。この場合、検知糸が延びる方向と、通常の糸が延びる方向とは一致していなくてもよい。

検知糸を縫い込む場合、検知糸は直線状に延びていなくてもよい。例えば、第１検知糸１２１を同心円状に複数配置し、第２検知糸１２２を放射状に配置することもできる。この場合、第１電極糸１３１は、各第１検知糸１２１を横切るように配置することができる。また、第２電極糸１３２は、第１検知糸１２１と同心円状に配置することができる。各第２検知糸１２２の芯糸１５１を中心において接続しておけば、別途第２電極糸１３１を設けなくても、第２検知糸１２２の芯糸１５１を第２電極糸としても機能させることができる。この場合、第１電極糸１３１といずれかの第２検知糸１２２の芯糸１５１との間に流れる電流値を測定すればよい。

図５に示すように、第１の検知糸１３１及び第２の検知糸１３２の少なくとも一方を、複数の部分に分割することにより、布帛１００を複数の領域に分割し、領域ごとに湿度の変化を検出することが可能となる。

本実施形態の布帛１００は、湿度の高低の検出が求められるあらゆる用途に用いることができる。例えば、自動車等の長時間座り続けるような座席の表面シート又は座席を覆うカバー等として用いることができる。また、通常の又は介護用のベッドマットの表面シート又はベッドシーツ等として用いることもできる。これらの場合、例えば、第１電極糸１３１と第２電極糸１３２との間の抵抗値が所定の値を下回った場合に、蒸れの発生を知らせるようにできる。また、エアコンを作動させたり、座席やベッド等に取り付けたファンを作動させたりして蒸れの解消を行うようにすることもできる。さらに、本実施形態の布帛から得られる情報に、温度情報等を組み合わせて利用することもできる。

以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例は例示であり、本発明を限定するものではない。

＜布帛の形成＞
第１検知糸及び第２検知糸は、芯糸に８本の吸水糸を巻き付けて形成したものを用いた。芯糸には、銀めっき糸（大阪電気工業株式会社製、ｏｄｅｘ、７０ｄ×３）を用い、吸水糸には、ポリエステル異形断面糸（帝人フロンティア株式会社製、カルキュロ１６７Ｔ４８）を用いた。第１電極糸及び第２電極糸は、銀めっき糸（大阪電気工業株式会社製、ｏｄｅｘ、７０ｄ×３）を用いた。検知糸以外の経糸及び緯糸には、２００デニールのポリエステル糸を用いた。

経方向に延びる第１検知糸を緯方向に２０ｍｍ間隔で１本、緯方向に延びる第２検知糸を経方向１０ｍｍ中に９本織り込んで、３０ｃｍ角の布帛を形成した。第１電極糸及び第２電極糸は、それぞれ、端部から１ｃｍの位置に埋め込んだ。

＜実験１＞
形成した布帛を、所定の温度及び湿度の恒温槽内に拡げて放置し、第１電極糸と第２位電極糸との間の抵抗値を測定した。なお、恒温槽に入れる前の抵抗値は、いずれも検出範囲外（ＯＬ）であった。

温度が２０℃の場合、湿度が４０％、６０％及び８０％において、恒温槽内に入れた直後の抵抗値は、それぞれＯＬ、１１ＭΩ、１．５ＭΩであり、６０分間放置した後の抵抗値は、それぞれＯＬ、１１ＭΩ、０．３５ＭΩであった。

温度が４０℃の場合、湿度が４０％、６０％及び８０％において、恒温槽内に入れた直後の抵抗値は、それぞれＯＬ、３８ＭΩ、０．３ＭΩであり、６０分間放置した後の抵抗値は、それぞれＯＬ、３３ＭΩ、０．０１ＭΩであった。

表１に実験１の結果をまとめて示す。布帛がおかれた雰囲気の湿度及び温度により、抵抗値が変化し、湿度の指標が得られることが確認された。また、高温多湿の環境においては経時変化も大きく、単なる湿度指標ではなく、より体感的な快不快を検出することができる。

＜実験２＞
室温において、手のひらの水分率をモイスチャーチェッカー（スカラ株式会社製、ＭＹ－８０８Ｓ）により測定した後、手のひらを布帛に当て、３秒後に第１電極糸と第２位電極糸との間の抵抗値を測定した。手のひらを当てる前の抵抗値は、いずれも測定範囲外（ＯＬ）であった。また、手のひらを離して５秒後の抵抗値は、いずれもＯＬであった。

水分率２１，５％の場合には３９ＭΩ、水分率２３．２％の場合にはＯＬ、２８．１％場合には３ＭΩ、水分率３２．５％の場合には０．１６ＭΩ、水分率３５．８％の場合には１ＭΩであった。なお、手のひらに代えて１０ｃｍ角のプラスチック板及び銅板を布帛に当てた場合には、抵抗値はＯＬのまま変化しなかった。

表２に実験２の結果をまとめて示す。布帛に水分率が高い人体が接することにより、抵抗値が低下することが確認された。

＜実験３＞
第１検知糸を横方向に１０ｍｍ間隔で１本、第２検知糸を縦方向１０ｍｍ間隔で１本織り込んだ２０ｃｍ角の布帛を使用した。第１電極糸及び第２電極糸の埋め込み位置は、それぞれ、端部から１ｃｍとした。

所定の数の交点が指又は手のひらにより覆われるようにして、１０秒後に第１電極糸と第２位電極糸との間の抵抗値を測定した。指又は手のひらを当てる前の抵抗値は、いずれもＯＬであった。また、指又は手のひらを離して５秒後の抵抗値は、いずれもＯＬであった。

覆われる交点数が１及び２の場合には抵抗値はＯＬであった。覆われる交点数が３の場合は２０ＭΩ、４の場合は１８ＭΩ、６の場合は８．４ＭΩ、１２の場合は１０ＭΩ、２０の場合は８．０ＭΩ、３２の場合は２．０ＭΩであった。

表３に実験３の結果をまとめて示す。人体と接する交点数が多いほど、抵抗値が速やかに低下することが確認された。なお、第１検知糸及び第２検知糸の鞘部を４本の吸水糸と４本の通常のポリエステル糸とした布帛の場合には、交点をどのように覆っても第１電極糸と第２位電極糸との間の抵抗値はＯＬのままであった。

本開示の布帛は、布帛自体により湿度を検知でき、座席や寝具等の表面を覆うシート等として有用である。

１００ 布帛
１１１ 経糸
１１２ 緯糸
１２１ 第１検知糸
１２２ 第２検知糸
１３１ 第１電極糸
１３２ 第２電極糸
１５１ 芯糸
１５２ 鞘部
１５２Ａ 吸水糸

Claims (5)

1. 互いに間隔をおいてそれぞれが第１の方向に延びる複数の第１検知糸と、
   互いに間隔をおいてそれぞれが前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数の第２検知糸と、
   複数の前記第１検知糸同士を接続するように前記第２の方向に延びる導電性の第１電極糸と、
   複数の前記第２検知糸同士を接続するように前記第１の方向に延び、前記第１電極糸と交差しない導電性の第２電極糸とを備え、
   前記第１検知糸及び前記第２検知糸は、導電性の芯糸と、前記芯糸を被覆する水分を保持することにより導電性を示す鞘部とを有し、
   前記第１電極糸は、前記第１検知糸の前記芯糸と接し、
   前記第２電極糸は、前記第２検知糸の前記芯糸と接している、布帛。
2. 前記鞘部は、前記芯糸を被覆する非導電性の材料からなり且つ吸水性を有する吸水糸である、請求項１に記載の布帛。
3. 前記吸水糸は、異形断面を有するポリエステル糸である、請求項２に記載の布帛。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の布帛を備えている、座席。
5. 請求項１～３のいずれか１項に記載の布帛を備えている、寝具。

Images