WO2018012142A1 - 生体信号検出装具 - Google Patents

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WO2018012142A1
WO2018012142A1 PCT/JP2017/020808 JP2017020808W WO2018012142A1 WO 2018012142 A1 WO2018012142 A1 WO 2018012142A1 JP 2017020808 W JP2017020808 W JP 2017020808W WO 2018012142 A1 WO2018012142 A1 WO 2018012142A1
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WO
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conductive
harness
biological signal
yarn
knitted fabric
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/020808
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中 秀樹
健司 栗原
Original Assignee
グンゼ株式会社
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Priority claimed from JP2016151778A external-priority patent/JP6896967B2/ja
Priority claimed from JP2016221669A external-priority patent/JP6808897B2/ja
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04BKNITTING
    • D04B1/00Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04BKNITTING
    • D04B1/00Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/14Other fabrics or articles characterised primarily by the use of particular thread materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M17/00Producing multi-layer textile fabrics
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/06Extensible conductors or cables, e.g. self-coiling cords
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02Soldered or welded connections
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
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    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/291Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/12Braided wires or the like

Definitions

  • the present invention provides a conductive stretch knitted fabric that has abundant stretchability and flexibility, has a resilience when repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretch.
  • the present invention relates to a human body motion detection wear (an example of a biological signal detection device) as an example in which the conductive harness used is suitably applied.
  • the present invention provides a conductive stretchable knitting that has abundant stretchability and flexibility, has a resilience upon repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretching.
  • the present invention relates to a conductive harness using a ground, a conductive harness structure, and a conductive harness mounting structure.
  • the present invention also relates to a technique for detecting a biological signal from an electrode attached to a living body including a human body and attached to the surface of the living body, and in particular, the position of the biological signal of the first part and the first part differ from each other.
  • the biological signal of the two parts can be easily adjusted even when the distance from the first part to the second part is different due to individual differences in the living body, and the biological signal can be detected with high accuracy.
  • the present invention relates to a signal detection device and a biological signal detection method.
  • Patent Document 1 a sheet that has been knitted or woven by alternately arranging conductive parts and non-conductive parts has been proposed.
  • this sheet one of the options is to knitting or weaving the conductive portion using a metal thread such as gold, silver, or copper. Further, it has been assumed that conductive yarn is used for warp during weaving.
  • Patent Document 2 a fabric in which stretchable transmission lines configured to suppress disconnection and damage to the base fabric even when the fabric is repeatedly stretched.
  • Biometric information is acquired by the sheet disclosed in Patent Document 1 described above, and the telescopic transmission line disclosed in Patent Document 2 is applied to a motion capture system that detects the movement and posture of a human body.
  • a motion capture device for fingers using a magnetic position and orientation sensor for recording and reproducing delicate movements of fingers has been proposed (Patent Document 3).
  • An apparatus that includes a plurality of sensor elements for providing an index related to the position of at least a part of the user's body and that can be worn by the user has been proposed (Patent Document 4).
  • an electrocardiogram signal detection device that easily detects biological information with high accuracy in daily life is disclosed in Japanese Patent No. 5843055 (Patent Document 5).
  • This electrocardiographic signal detection device is electrically connected to each other and is attached in contact with the left and right outer ears, and the first outer ear electrode and the second outer ear electrode, and the upper arm / shoulder electrode attached in contact with the upper arm or the shoulder And an electrocardiographic signal connected to the first outer ear electrode, the second outer ear electrode, and the upper arm / shoulder electrode, and detected by the first outer ear electrode, the second outer ear electrode, and the upper arm / shoulder electrode And measuring means for measuring.
  • a user can measure an electrocardiogram signal while performing daily operations and activities (for example, exercise).
  • Patent Document 5 discloses that it is preferable that the outer ear electrode is attached in contact with a portion including the boundary region between the pinna and the earlobe constituting the outer ear. Further, in the embodiment of Patent Document 5, in order to detect an electrocardiogram signal, a combination of an outer ear electrode and an upper arm electrode (first, second, and third embodiments), a combination of a forehead electrode and an upper arm electrode (first 4 embodiment) and a combination of left and right upper arm electrodes (fifth embodiment).
  • JP 2000-221 A JP 2012-177210 A JP 2007-236602 A JP 2007-181673 A Japanese Patent No. 5843055
  • Patent Document 2 as a method of arranging a wiring member (expandable transmission line) on a cloth (base cloth), (1) an elastic transmission line is attached to the base cloth by sewing, and (2) a cylinder attached to the base cloth The following three types are disclosed: an extension transmission line is provided inside the shaped member, and (3) the extension transmission line is inserted into a woven or knitted fabric structure constituting the base fabric.
  • the stretchable transmission line is repeatedly stretched when the stretchable transmission line is arranged on the fabric by such a method, disconnection of the stretchable transmission line, damage to the base fabric, or separation of the stretchable transmission line from the base fabric can be sufficiently suppressed. It cannot be said that sufficient durability cannot be realized.
  • Patent Document 1 when a wiring member (expandable transmission line) is actually arranged on a fabric (base fabric) and used, the connection technique with an electronic device or the like and the wiring member (expandable) There is no problem, disclosure, or suggestion regarding a problem regarding a transmission line management technique.
  • Patent Document 3 when placing a magnetic position / orientation sensor on a finger, emphasis is placed on being able to be attached regardless of the size of the hand, and the glove that fixes the transmitter and the palm sensor has a stretchable surface fastener.
  • the other sensor is disclosed only as a structure that is mounted by using a taping that is rich in elasticity.
  • Patent Document 4 although a jacket including a sensor is shown, a method for realizing the jacket is a refined fabric in which a conductive fiber is knitted into the jacket, or a mesh or a net that can adhere to a user's skin. It is only disclosed that it is possible to use a probe in the shape of a ring.
  • Patent Document 3 a human body motion detection wear that a person wears by actually arranging a sensor and a controller together with a wiring member (expandable transmission line) on a fabric (base fabric).
  • a wiring member expandable transmission line
  • base fabric base fabric
  • the present invention has been made in view of the above circumstances and has abundant stretchability and flexibility, and also has resilience when repeated stretching, and there is no or no change in electrical resistance even after repeated stretching.
  • An object of the present invention is to provide a human body motion detection wear (an example of a biological signal detection device) as an example to which a conductive harness using a conductive elastic knitted fabric having the above characteristics is suitably applied.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, has abundant stretchability and flexibility, has a resilience upon repeated stretching, and has no change in electrical resistance even after repeated stretching.
  • a conductive harness using a conductive elastic knitted fabric with suppressed characteristics comprising a conductive harness, a conductive harness structure, and a conductive harness mounting structure that can be easily connected to and routed to electronic equipment and the like.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention has been developed in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to detect a biological signal from an electrode attached to a living body including a human body and attached to the surface of the living body.
  • a biological signal detection device that performs a biological signal of a first part and a biological signal of a second part that is different in position from the first part, from the first part to the second part due to individual differences in the living body. It is an object of the present invention to provide a biological signal detection device and a biological signal detection method that can be easily adjusted even when the distances are different and can detect a biological signal with high accuracy.
  • the biological signal detection device is a biological signal detection device that is mounted on a living body and detects a biological signal, and is provided at a position corresponding to the first part in the living body.
  • the conductive harness is joined to a base material layer provided with at least a base material having elasticity.
  • the human body motion detection wear that is an example of the biological signal detection device according to the present invention is a human body motion detection wear that is worn by a person and detects the motion of the human body, and is on the first part of the human body.
  • a first detection means for detecting a first physical quantity for the first part, and a second part of the wear corresponding to the second part via the first part and a joint;
  • a second detection means for detecting a second physical quantity for the second part, a signal output from the first detection means, and a signal output from the second detection means.
  • a conductive harness through which at least one of the signals flows electrically, and the conductive harness is joined to the wear.
  • the second detection means can be configured to detect a second physical quantity using the first physical quantity as a reference. More preferably, the first detecting means detects at least one of an absolute position and an inclination used as the reference plane in order to use the first part as the reference plane of the second part.
  • the second detection means is configured to output a signal for detecting at least one of a relative position and an inclination with respect to the reference plane with respect to the second part. be able to.
  • the conductive harness and at least one of the first detection means, the second detection means, and the control means can be configured to be joined to a fabric constituting the wear. .
  • the garment can be configured to be any one of upper arm clothing, upper body clothing, socks, leg clothing, and lower body clothing.
  • the wear is a glove
  • the first detection means is provided on a back part of the glove and is a signal for detecting at least one of an absolute position and an inclination with the back as a reference plane.
  • the second detection means is provided in a finger part of the glove and outputs a signal for detecting at least one of a relative position and an inclination of the finger with respect to the reference plane.
  • the conductive harness through which a signal output from at least one of the sensors is electrically connected can be configured to be joined to the fabric constituting the glove.
  • the first detection means includes a gyro sensor
  • the second detection means is provided in a first finger part and a second finger part of the glove, respectively, It can be configured to be two acceleration sensors that output signals for detecting at least one of the relative position and inclination of the second finger.
  • the conductive harness includes a conductive portion knitted by mixing conductive yarn and elastic yarn, and a non-conductive portion knitted only by the non-conductive yarn, and the conductive portion is at least the conductive portion.
  • the conductive yarn is provided in the knitted fabric in a zigzag arrangement in the front-to-back direction, and the elastic yarn generates a tightening force along the surface direction of the front and back surfaces of the knitted fabric so that the zigzag arrangement of the conductive yarn is performed.
  • the conductive portion is provided with a configuration path employing a metal wire as the conductive yarn, and the non-conductive portion is provided with a synthetic route employing a synthetic fiber as the non-conductive yarn. Can be configured.
  • the biological signal detection device is a biological signal detection device that is attached to a living body and detects a biological signal of a first part in the living body and a biological signal of a second part having a position different from that of the first part. And an annular base material layer having at least a part of elasticity, and a first biological signal that is provided at a position corresponding to the first part in the ring and detects the first biological signal for the first part.
  • a second detection means that is provided at a position corresponding to the second part in the ring and detects a second biological signal for the second part
  • the first detection means And a conductive harness that is electrically connected to the second detection means and has elasticity such that the signal detected by the first detection means and the signal detected by the second detection means flow electrically Including Use harness is bonded to the substrate layer.
  • the conductive stretchable knitted fabric has a property that is rich in stretchability and flexibility, has a resilience when repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretching.
  • a human body motion detection wear an example of a biological signal detection device
  • a conductive harness that is easy to connect to and handle an electronic device or the like is suitably applied. Can do.
  • the conductive stretch that is rich in stretchability and flexibility, has the resilience when repeated stretching, and has the property that the electrical resistance does not change or is suppressed even after repeated stretching. It is a conductive harness using a knitted fabric, and can provide a conductive harness, a conductive harness structure, and a conductive harness mounting structure that can be easily connected and routed to an electronic device or the like.
  • the biological signal detection device of the present invention in the biological signal detection device that detects a biological signal from an electrode that is attached to a living body including a human body and attached to the surface of the living body, the biological signal of the first part and the first signal The biological signal of the second part whose position is different from that of the part can be easily adjusted even when the distance from the first part to the second part is different due to individual differences in the living body, and with high accuracy. A biological signal can be detected.
  • FIG. 1 is a double-sided stitch diagram of a first embodiment in which a conductive stretchable knitted fabric according to the present invention is smoothly formed in a non-elongated direction in a cross-sectional direction.
  • FIG. 1 is a double-sided stitch diagram of a first embodiment in which a conductive stretchable knitted fabric according to the present invention is formed by a smooth extension in a cross-sectional direction. It is the top view which showed the harness for electrically conductive comprised using the electroconductive elastic stretch fabric which concerns on this invention.
  • FIG. 2 is a double-sided stitch diagram in a cross-sectional direction of a conductive harness structure according to the present invention using the conductive stretchable knitted fabric shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view of the vicinity of a metal pin in the conductive harness structure shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a drawing-substituting photograph (part 1) in the vicinity of a metal pin in the conductive harness structure shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a drawing substitute photograph (part 2) in the vicinity of a metal pin in the conductive harness structure shown in FIG. 7. It is a top view which shows the specific example about the harness mounting structure for electroconductivity which concerns on this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view (No.
  • FIG. 15 is an exploded view of the biological signal measuring headband of FIG. 14.
  • FIG. 15 is a plan view of a conductive harness constituting the biological signal measurement headband of FIG. 14. It is a figure which shows the non-expanded state in the double-sided stitch figure of the cross-sectional direction which comprised the electroconductive part of the electroconductive harness which comprises the headband for biological signal measurement of FIG. 14 by smooth. It is a figure which shows the expansion
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a biological electrode constituting the biological signal measuring headband of FIG. 14.
  • FIG. 1 It is a top view (the 1) of the extraction board
  • FIG. 18 is a plan view (part 4) of the take-out board attached to the conductive harness of FIG. 17.
  • FIG. (1) for demonstrating the procedure which attaches a bioelectrode to the taking-out board
  • FIG. (2) for demonstrating the procedure which attaches a bioelectrode to the taking-out board
  • FIG. 21 is a diagram (part 1) in which the biological signal measuring headband of FIG. 20 is mounted on the head of a human body.
  • FIG. 21 is a diagram (part 2) in which the biological signal measuring headband of FIG. 20 is mounted on the head of a human body.
  • FIG. 21 is a diagram (part 3) in which the biological signal measurement headband of FIG. 20 is mounted on the head of a human body;
  • FIG. 21 is a diagram (part 4) in which the biological signal measurement headband of FIG. 20 is mounted on the head of a human body;
  • FIG. 1 is a double-sided stitch diagram illustrating a first embodiment of a conductive stretchable knitted fabric 1 according to the present invention.
  • the conductive stretch knitted fabric 1 can be used as one of its constituent elements when manufacturing a conductive harness 2 as shown in FIG.
  • the harness 2 shown in FIG. 2 is formed to have a flat and slender band shape, and includes two conductive parts parallel to each other along the longitudinal direction of the band. These two conductive portions are formed by the conductive stretchable knitted fabric 1 according to the present invention (hereinafter referred to as “the knitted fabric 1 of the present invention”).
  • the knitted fabric 1 of the present invention is formed in a strip-like shape and exposed on the front and back surfaces of the harness 2, and the two knitted fabrics 1, 1 are mutually short-circuited. It is assumed that a non-conductive portion 3 is provided to prevent this.
  • a non-conductive portion 4 is also provided outside the band width direction with respect to the knitted fabrics 1 and 1 of the present invention, and when the side edge of the harness 2 comes into contact with another object, Countermeasures are taken to prevent electrical leakage.
  • the non-conductive portions 3 and 4 are all composed as a knitted fabric knitted only with non-conductive yarns such as synthetic fibers (for example, aramid fibers), natural fibers, and a mixture of synthetic fibers and elastic yarns. Like the knitted fabric 1 of the present invention, it is formed so as to be exposed on the front and back surfaces of the harness 2.
  • the knitted fabric 1 of the present invention may be provided with three or more in the band width direction of the harness 2 so that they are separated by the non-conductive portion 3, or one in the band width direction of the harness 2. You may provide only. Further, the non-conductive portion 4 may be provided only on one side of the knitted fabric 1 of the present invention or may not be provided.
  • the knitted fabric 1 of the present invention can be formed in a line shape instead of a band shape, or can be formed as a wide one that forms all of the band width direction and the band longitudinal direction of the harness 2 (these elements). Will be described later). In short, the arrangement and number of the knitted fabric 1 of the present invention are not limited at all.
  • the harness 2 itself is not limited to being formed in the form of a strap, but can be formed in a square such as a square or a rectangle.
  • the knitted fabric 1 (two conductive portions) of the present invention naturally has a conduction characteristic with low electrical resistance at both ends in the belt longitudinal direction.
  • the belt surface and / or the back surface of the belt has a conduction characteristic with low electrical resistance. Therefore, it may be used such that the magnitude of the electrical resistance is set according to the distance between the two points conducted in the longitudinal direction of the belt of the knitted fabric 1 of the present invention, or the length according to the electrical resistance is set on the contrary. .
  • the magnitude of the electric resistance can also be set by selecting whether the width (number of courses) of the knitted fabric 1 of the present invention is wide or narrow.
  • this harness 2 has abundant stretchability along the longitudinal direction of the belt, and the warp and bend in the front and back direction, with the knitted fabric 1 of the present invention and the non-conductive portions 3 and 4 integrated. It has abundant flexibility that can flexibly bend to the left and right along the surface direction, and even torsion. And when the harness 2 is expanded and contracted in the longitudinal direction of the belt in this way, bent or bent in the front and back direction, or bent along the surface direction, and further when these expansion and contraction, warping, and bending are repeated Even so, the electrical resistance has the characteristic of being held in an invariable state.
  • low electrical resistance means that the voltage drop when a current flows is a resistance value that does not affect the function.
  • Specific resistance values vary depending on the application and use conditions. For example, for power supply, it is preferably 10 ⁇ / m or less, more preferably 1 ⁇ / m or less, and further preferably 0.1 ⁇ / m or less. However, the allowable range varies depending on the wiring length and supply current. In general, compared to power supply, signal current is generally low in current, so it can be tolerated to a higher resistance value.
  • “stretchability” refers to non-extension (normal state) This is a characteristic that has both the extension of the image and the immediate restoration by releasing from the extended state.
  • each stretch may be set with the goal of preventing wrinkles and undulations from becoming noticeable as a whole knitted fabric, and suppressing stretchability so that the conductive yarn 10 is not damaged during stretching load. .
  • the degree of elongation (extension) from the non-stretched state is determined by the material and thickness of the material used for knitting (yarn), whether or not the knitting material is mixed, and how it is mixed (covering, plating, and assortment). Etc.), various factors such as the number of mixed use, the band width and band length of the harness 2, and the like can be dealt with by appropriately changing according to a desired place. Needless to say, the degree of elongation can be appropriately changed by selecting the composition. In this case, especially when designing the knitting of the knitted fabric 1 of the present invention, adjustment of the loop length of the conductive yarn 10, the elastic modulus of the elastic yarn 11, and the draft (stretching the short fiber bundle to make it thin), which will be described later. Is a major factor.
  • “Elongation-restore repetition number” can be counted by a repeated tensile fatigue test using a dematcher type repeated fatigue tester.
  • a rectangular specimen having a long side in the course direction is used as the test piece as the harness 2.
  • the dimension of the test piece is 10 cm long and 1.5 cm short.
  • 40th cotton yarn is used for each of the non-conductive portions 3 and 4 that are arranged so as to sandwich the both sides of the conductive portion (knitted fabric 1 of the present invention). Consideration was given not to give (disturbance).
  • Such a harness 2 can be manufactured by adopting, for example, a method described in JP-A-11-279937 (a method of taking out tape fabric from a tubular fabric). That is, when performing knitting of a cylindrical fabric using a circular knitting machine, the non-conductive portion 4 on the outer side in the band width direction, the knitted fabric 1 of the present invention, the non-conductive portion 3 in the center of the band width direction, the knitted fabric 1 of the present invention, Performs piece knitting to knive a total of 5 sections of the non-conductive part 4 on the outer side in the band width direction simultaneously from a plurality of yarn feeders, and inserts tether yarn that melts with heat, water, solvent, etc. between the pieces, This is a method in which the harness 2 is taken out while being spirally separated by performing a process of melting the joining yarn from the tubular fabric obtained after knitting.
  • the conductive yarn 10 is entangled with the conductive yarn old loop 10a on the knitted fabric surface side, and the first loop P1. And move to the back side of the knitted fabric. Then, the second loop P2 is formed by being entangled with the conductive yarn old loop 10b on the back side of the knitted fabric, and thereafter the third loop P3 is similarly formed on the knitted fabric surface side, and the fourth loop P4 is formed on the back side of the knitted fabric. Repeat these things. Therefore, the conductive yarn 10 is provided in a zigzag arrangement in the front-back direction in the knitted fabric of the knitted fabric 1 of the present invention.
  • the elastic yarn 11 is entangled with the elastic yarn old loop 11a on the back side of the knitted fabric to form the first loop R1, and moves to the knitted fabric surface side. Then, the second loop R2 is formed by being entangled with the elastic yarn old loop 11b on the knitted fabric surface side, and thereafter the third loop R3 is similarly formed on the back side of the knitted fabric, and the fourth loop R4 is formed on the knitted fabric surface side.
  • the elastic yarn 11 is also provided in a zigzag arrangement in the front-back direction in the knitted fabric of the knitted fabric 1 of the present invention. As a result, in the knitted fabric, the cross portions 13 of the conductive yarns 10 and the elastic yarns 11 are formed alternately for each loop.
  • the elastic yarn 11 has abundant stretchability, the conductive yarn 10 hardly stretches. Therefore, when the knitted fabric 1 of the present invention is stretched along the surface direction of the front and back surfaces (the left-right direction in FIG. 1A and the same as the “course direction” described later), the elastic yarn 11 is electrically conductive in the cross portion 13. By crossing the yarn 10, the cross angle ⁇ generated on the front and back surfaces of the knitted fabric is gradually enlarged, and only the elastic yarn 11 gradually grows gradually through a situation where the angle becomes obtuse.
  • a behavior occurs in which the conductive yarn 10 is drawn out from the loop to the cross portion 13 by being pulled by the stretch of the elastic yarn 11. Further, when the elongation of the knitted fabric 1 of the present invention is released, only the elastic yarn 11 generates a tightening force due to the contraction in the cross portion 13, and the conductive yarn 10 receives the tightening force from the cross portion 13 to the outer loops. Pushing behavior occurs.
  • the tightening force of the elastic yarn 11 at this time has the effect of retaining the zigzag arrangement of the conductive yarn 10 and having the volume in the thickness direction in the knitted fabric 1 of the present invention when not stretched.
  • the conductive yarn 10 is not only expanded or pushed down from the loop to the cross portion 13 but also made smaller or larger, and the conductive yarn 10 is stretched or contracted together with the expansion and contraction of the elastic yarn 11.
  • the knitted fabric 1 of the present invention has elasticity as shown in FIG. 1B.
  • the conductive yarn 10 does not substantially expand and contract, the total length used in the course direction does not change, and the outer diameter does not change.
  • the conductive yarn 10 does not contact the loops arranged in the course direction, and does not get entangled or contact between the plurality of courses. Therefore, the electrical resistance is also unchanged.
  • the knitted fabric 1 of the present invention it can be said that the same course in the knitted fabric is separated into a constituent path knitted by the conductive yarn 10 and a constituent path knitted by the elastic yarn 11. For this reason, the influence (interference) of the expansion / contraction behaviors in the mutual configuration paths is suppressed and becomes independent of each other. Therefore, the expansion / contraction behaviors having a high degree of freedom are allowed in the respective configuration paths. Thereby, as the knitted fabric 1 of the present invention, abundant stretchability and flexibility are ensured.
  • the electric resistance value of the knitted fabric 1 of the present invention can be set as low as possible.
  • the elastic yarn 11 a large number of elastic yarns 11 can be put in one path. With regard to adding a large amount of elastic yarn 11, this leads to the advantage that the elastic characteristics can be improved.
  • the knitted fabric 1 of the present invention As a method of obtaining a knitted fabric configuration in which the configuration path of the conductive yarn 10 and the configuration path of the elastic yarn 11 are separated, when the knitted fabric 1 of the present invention is knitted, the conductive yarn 10 and the elastic yarn 11 are different knitting points.
  • the method of knitting and forming a separate loop can be presented.
  • the “course direction” is a direction in which a loop connected in the knitting structure is formed, and is the same direction as the “course”.
  • the direction perpendicular to the course direction on the knitted fabric ground is set to “Wale” or “Wale direction”. “Between courses” is between courses adjacent to each other in the wale direction.
  • the conductivity in the course direction is expressed by one course of the conductive yarn 10 (as a continuous conductive yarn 10).
  • the conductive yarn 10 used in one course is increased in the number of conductive yarns 10 by S twist, Z twist, alignment, plating, etc., or low electrical resistance. You can choose the material or make it thicker.
  • the conductive yarn 10 is made of, for example, pure metal such as aluminum, nickel, copper, titanium, magnesium, tin, zinc, iron, silver, gold, platinum, vanadium, molybdenum, tungsten, cobalt, alloys thereof, stainless steel, brass, etc.
  • the formed metal wire can be used.
  • carbon fibers can be used instead of metal wires.
  • the wire diameter is preferably 10 to 200 ⁇ m. In particular, it is desirable to use a bundle of small diameter fibers.
  • the metal wire is not particularly limited as to whether it is easily plastically deformed or whether it has a significant elastic restoring force (spring property).
  • the conductive yarn 10 may be made of a resin fiber (nylon, polyester, polyurethane, fluororesin, etc.) covered.
  • the knitted fabric 1 of the present invention can be provided with functions such as hydrophilicity, water repellency, corrosion resistance / corrosion resistance, and coloring.
  • the conductive yarn 10 can be subjected to a surface treatment by wet or dry coating or plating on resin fibers or metal wires, or an organic or inorganic thin film can be formed by vacuum film formation. is there.
  • the conductive yarn 10 can be formed into a composite yarn by elastic yarn 11 and twisting, covering processing, or drawing.
  • the elastic yarn 11 may be a polyurethane or rubber-based elastomer material, or a covering yarn using polyurethane or elastomer material for the “core” and nylon or polyester for the “cover”.
  • the elastic yarn 11 is selected from materials so that it does not extend beyond the elongation that is the limit of the tensile strength of the conductive yarn 10 (for the purpose of limiting the elongation of the conductive yarn 10).
  • a covering yarn is employed as the elastic yarn 11, it is possible to select a material so that the “cover” has a function of limiting the elongation of the conductive yarn 10.
  • the selection of the material for the elastic yarn 11 itself or “cover” may be performed for the purpose of adapting to the expansion and contraction behavior required for the knitted fabric 1 of the present invention.
  • the elongation (load) of the conductive yarn 10 it may be controlled by the non-conductive portions 3 and 4.
  • the knitted fabric 1 of the present invention is a knitted fabric that is rich in stretchability and flexibility and also has a resilience when it is repeatedly stretched. And has the characteristic that no change in electrical resistance is present or suppressed. For this reason, in the case of wiring between a plurality of substrates, the wiring route has a complicated curve due to the arrangement of each substrate, or the wiring length and wiring route are not determined until the wiring stage. As a suitable wiring member when the boards move after wiring, or when large expansion and contraction fluctuations occur repeatedly in the wiring distance due to the movement of the moving body under the situation of wiring between the board and the moving body, etc. It can be used.
  • the knitted fabric 1 of the present invention causes the conductive yarn 10 to behave between the stretched state and the non-stretched state of the knitted fabric by being accompanied by a tightening force (shrinking force) in the surface direction by the elastic yarn 11. Therefore, in the knitted fabric 1 of the present invention, one of the characteristic points is that a metal wire can be used as the conductive yarn 10 while exhibiting abundant stretchability (for example, 200% or more).
  • the electric resistance can be suppressed much lower than that of the plating yarn, and the energized voltage value and current value can be increased without increasing the thickness of the knitted fabric.
  • suitable can be thin.
  • durability as a conductive part and by extension, the knitted fabric 1 of this invention can be improved.
  • the design can be improved and the development in appearance can be expanded widely.
  • FIG. 3 is an organization chart showing a second embodiment of the conductive stretch knitted fabric according to the present invention.
  • cardboard knit is adopted for the knitting structure.
  • the corrugated cardboard knit is a knitted structure in which plain knitting is overlapped on the front and back sides and bonded between them by a tack (arrow T). That is, when the upper surface side of FIG. 3 is set to the knitted fabric surface side and the lower surface side is set to the knitted fabric back surface side, the conductive yarn 10 is tucked with the flat knitted loop 20a on the knitted fabric surface side to be knitted fabric back surface side.
  • the knitted fabric of the knitted fabric 1 of the present invention is provided in a zigzag arrangement in the front-to-back direction by repeating the tucking with the flat knitted loop 20b on the back side of the knitted fabric.
  • the elastic yarn 11 is knitting flat knitting on the knitted fabric surface side and knitted fabric back side. Therefore, the tightening force (shrinkage force) along the surface direction of the front and back surfaces of the elastic yarn 11 causes the zigzag arrangement of the conductive yarn 10 in the knitted fabric 1 of the present invention when not stretched to maintain the thickness.
  • the effect is to have a directional volume.
  • Other configurations and operational effects are substantially the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an organization chart showing a third embodiment of the conductive stretch knitted fabric according to the present invention.
  • the third embodiment also has a knitting structure in which a flat knitting is overlapped on the front and back and bonded to each other, and the conductive yarn 10 is between the knitted fabric surface side and the knitted fabric back side. They are arranged in a zigzag shape in the inter-direction.
  • the difference from the second embodiment is that the conductive yarn 10 is formed in a zigzag manner in the front-to-back direction of the knitted fabric, and the elastic yarn 11 is formed so as to generate a tightening force along the surface direction of the knitted fabric.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the knitted fabric.
  • the loop 21 of the conductive yarn 10 and the loop 20 of the elastic yarn 11 are respectively ridges connected in a hook shape on the front and back surfaces of the knitted fabric. Is forming. Therefore, it does not happen that one of the loops slips out toward the thickness center of the knitted fabric (explained that each other's path is “tangled”).
  • Other configurations and operational effects are substantially the same as those in the first embodiment.
  • Example 1 Using four copper wires with a wire diameter of 50 ⁇ m as the conductive yarn 10 and 235 dt polyurethane as the elastic yarn 11, knitting was performed smoothly (see FIG. 1).
  • Example 2 Using one nickel wire with a wire diameter of 40 ⁇ m as the conductive yarn 10 and 235 dt polyurethane as the elastic yarn 11, the yarn was knitted smoothly (see FIG. 1). Since nickel wire has good weather resistance, it can be said that it is particularly suitable when used in a part where the environment is important.
  • Example 3 As the conductive yarn 10, a composite yarn composed of three copper wires having a wire diameter of 50 ⁇ m and 110 dt polyurethane was used, and 235 dt polyurethane was used for the elastic yarn 11, and knitting was performed smoothly (see FIG. 1).
  • Example 4 Using three copper wires with a wire diameter of 50 ⁇ m as the conductive yarn 10 and 235 dt of polyurethane as the elastic yarn 11, knitting was performed by cardboard knit (see FIG. 3).
  • Example 5 Inlay was performed using three copper wires having a wire diameter of 50 ⁇ m as the conductive yarn 10 and 235 dt polyurethane as the elastic yarn 11, and knitting was performed using a milling inlay (see FIG. 6).
  • Example 6 A plating knitting made of three copper wires having a wire diameter of 50 ⁇ m and 110 dt polyurethane was used as the conductive yarn 10 and knitted by a milling cutter (rubber knitting). Since the knitting structure by the milling cutter has sufficient volume of the knitted fabric, it can be expected to act as the elastic yarn 11 on the polyurethane inserted by the plating knitting.
  • Example 6 the conductive yarn 10 in the knitted fabric has a volume in the front-to-back direction, and has the same configuration as the zigzag arrangement. The durability of 3000 times can be achieved as “the number of repetitive restorations”. In this sense, the effect of the present invention can be obtained.
  • the conductive yarn 10 in the knitted fabric is not arranged in a zigzag shape in the front-back direction, and the elastic yarn 11 is not adopted. Since it was equal, the maximum elongation was small and the restoring force was poor.
  • the amplitude is set to about 1 ⁇ 2 of the maximum elongation in consideration of the influence on the conductive yarn 10. Therefore, it can be said that the maximum elongation shown in Table 1 is preferably one that provides a large numerical value, although it depends on the amplitude setting.
  • a harness 2 according to the present invention (having the configuration shown in FIG. 2) was manufactured as follows.
  • the non-conductive portion 3 in the center in the width direction and the non-conductive portion 4 outside in the width direction have the same number of courses and materials used.
  • two courses each were provided so as to border both side edges in the width direction of the band to improve handling.
  • the conductive path (the knitted fabric 1 of the present invention) is provided with a configuration path employing enameled wire as the conductive yarn 10, and the non-conductive section 4 is configured with aramid fiber as the non-conductive yarn.
  • the conductive path is provided with a configuration path employing enameled wire as the conductive yarn 10
  • the non-conductive section 4 is configured with aramid fiber as the non-conductive yarn.
  • the enameled wire used as the conductive yarn 10 of the conductive part (the knitted fabric 1 of the present invention) is resin-coated, it has the property of ensuring insulation from the surroundings. Moreover, since the aramid fiber used for the non-conductive portions 3 and 4 has excellent heat resistance, it can withstand the heat of soldering when performing electrical wiring. Therefore, the problem that the nonconductive portions 3 and 4 are melted by the soldering heat occurs, and the resin coating of the enameled wire of the conductive yarn 10 is skillfully melted so that the soldering can be surely and easily performed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed according to the embodiments.
  • the knitted fabric 1 of the present invention is not limited to knitting as a cylindrical fabric, and may be knitted as a non-cylindrical sheet. Therefore, knitting can be performed by a general-purpose knitting machine such as a circular knitting machine or a flat knitting machine.
  • the knitted fabric 1 of the present invention may be a smooth knitting described in FIG. 1, a corrugated cardboard knit described in FIG. 3, a knitting structure described in FIG. Knitting can be performed by the knitting structure.
  • a knitting structure described in FIG. Knitting can be performed by the knitting structure.
  • eight locks as shown in FIG. 5 and milling inlays as shown in FIG. 6 and further illustrations, such as Milan Rib, Mock Milan Rib, one side, three steps, cord lane, deer Can do. Warp knitting can also be adopted.
  • the knitted fabric 1 of the present invention has many fields of use such as for clothing (as a wearable material) in addition to the above-mentioned power supply, signal, and medical use.
  • it is necessary to provide at least two courses with the conductive yarns 10 adjacent in the wale direction, but there is no limitation on how much the number of courses is increased. Therefore, the knitted fabric 1 of the present invention can be formed in a linear shape or a wide band shape. Therefore, as the harness 2 as shown in FIG. 2, all of the band width direction and the band longitudinal direction can be formed as the knitted fabric 1 of the present invention.
  • the knitted fabric 1 of the present invention can also be formed as a quadrangle such as a square or a rectangle. In this case, for example, it can be employed as an electrode or the like for sensing and acquiring biological information.
  • a knitting yarn for preventing elongation preferably a non-elastic yarn, but a yarn whose elongation is restricted by twisting or knitting structure
  • the conductive stretch knitted fabric 1 according to the present invention can be used as one of the components when manufacturing the conductive harness 2 as shown in FIG. 2 has many fields of use such as for power supply, for signal, for medical use, and for clothing (as wearable material).
  • FIG. 7 is a figure corresponding to FIG. 1A
  • FIG. 7A is a double-sided stitch diagram in the cross-sectional direction of the conductive harness according to the present invention using the conductive stretchable knitted fabric 1 shown in FIG.
  • FIG. 7B is a double-sided stitch diagram in the cross-sectional direction of the conductive harness structure according to the present invention using the conductive stretchable knitted fabric 1 shown in FIG. 7, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and not only their structures but also their functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
  • the conductive harness according to the present invention is provided with small metal pieces (for example, metal pins 30) joined to the metal wire (conductive thread 10) shown in FIG. 1A penetrating the front and back surfaces of the knitted fabric. It is characterized by being.
  • the conductive harness structure according to the present invention is formed by superposing at least two knitted fabrics shown in FIG. 1A (in this case, the longitudinal direction of the conductive harness is in a different direction as described later.
  • the conductive portion (conductive stretchable knitted fabric 1) is formed long in a band shape, and the nonconductive portion (Non-conductive part 3 and non-conductive part 4) form an insulating part along the strip-like longitudinal direction of the conductive part (conductive stretch knitted fabric 1), and the conductive part and the insulating part alternate in the strip-like short direction. Is formed.
  • the metal piece is not particularly limited as long as it does not straddle adjacent conductive portions, but here, it will be described as a metal pin 30 having a pin shape.
  • the metal wire (conductive yarn 10) in the conductive harness shown in FIG. 7A and the conductive harness structure shown in FIG. 7B is formed of a metal strand covered with an insulating material having solder melting properties (generally enamel).
  • the metal piece (metal pin 30) and the metal strand are (structural (mechanical (mechanical) And electrical). Note that this joining method is not particularly limited and may be joined by an adhesive or the like (other than by soldering), but in the following, a small metal piece (metal pin 30) and a metal wire (conductive thread 10). ) Is assumed to be joined by soldering.
  • the raw material of a metal strand is not limited below, below, it demonstrates as a metal strand is a copper wire.
  • the insulating material (enamel conductor coating material) that forms the conductive yarn 10 by covering the copper wire which is a metal strand is not particularly limited as long as it has high-temperature meltability, In general, thermoplastic synthetic resins such as polyurethane, polyester, polyesterimide, and polyamideimide are preferable. Further, due to the high-temperature melting property of the insulating material (coating material), when the metal piece (metal pin 30) and the metal wire of the metal wire (conductive thread 10) are soldered, the melting temperature of the solder (approximately 170 ° C.).
  • the insulating material (enamel wire covering material) forming the conductive yarn 10 is heated and melted and removed by the heat received from the solder iron (eg, 320 ° C. to 380 ° C.) whose temperature has been raised to 250 ° C. or higher. become.
  • this insulating material (coating material) is required to have non-conductivity. In addition, those having flexibility and stretchability are recommended.
  • thermoplastic resin having a melting point equal to or lower than the melting temperature of the solder. Soldering can be performed in a short time, and the molten non-conductive coating material is surely burned out or shrunk to ensure reliable conduction without interfering with the solder location. In this case, those having a melting point in the low temperature range are suitable.
  • the selection of the insulating material (coating material) is not limited only to the melting point, and the thickness of the insulating material (coating material) covering the conductive yarn is one of the conditions. For example, even if the melting point of the insulating material (covering material) is high, if the coating thickness is thin, it will melt relatively easily during soldering, so that it can be used as an insulating material (covering material). .
  • the melting point of this insulating material is not particularly limited, but the heat At about 180 ° C., which is higher than the melting point of the fusion material (iron temperature of about 150 ° C.) and lower than the melting temperature of the solder (about 170 ° C. to 250 ° C., here about 200 ° C.). Preferably there is.
  • the non-conductive parts are formed of non-conductive yarn having heat resistance against the melting temperature of the solder.
  • the heat resistance required for this non-conductive yarn means that it does not ignite or melt even when contacted with molten solder (or a heated solder iron), and does not easily burn out.
  • the extent to which scorching occurs is within an allowable range (can be used for forming a non-conductive portion). In short, if it has heat resistance to the extent that the shape remains even after soldering, the function is sufficient. In order to assist in preventing the molten solder from penetrating into the non-conductive portion, it is even more preferable to take measures such as making the knitted structure of the non-conductive portion a dense structure.
  • the enamel lead used as the conductive yarn 10 of the conductive portion (the knitted fabric 1 of the present invention) is resin-coated, it has a characteristic that insulation from the surroundings is ensured. Since the fibers (for example, aramid fibers) used for the non-conductive portions 3 and 4 are excellent in heat resistance, they can withstand the heat of soldering when performing electrical wiring. For this reason, there is a problem that the non-conductive portions 3 and 4 are melted by the soldering heat.
  • the resin coating of the enameled wire of the conductive yarn 10 is skillfully melted and soldered reliably and easily (as will be described in detail later, the metal pin Heat of about 150 ° C., which is an iron intermediate temperature, in order to use a heat-bonding tape or a heat-bonding adhesive in a conductive harness mounting structure to be described later. (The heat application time may be only a few seconds), and neither the enamel wire resin coating nor the solder of the conductive yarn 10 is melted.
  • the conductive harness and conductive harness structure employing the heat-resistant fiber (for example, aramid fiber) used for the conductive yarn 10 and the nonconductive portions 3 and 4 having such thermal characteristics, as described above.
  • the metal piece (metal pin 30) and the metal strand of the metal wire (conductive thread 10) are joined by soldering. This will be described in detail.
  • the position of the body 31 of the metal pin 30 with respect to the conductive yarn 10 knitting the conductive stretch knitted fabric 1 is as shown in FIGS. 7A and 7B in (1) side view. As shown in FIG.
  • FIG. 8 a position in contact with different loops (here, the second loop P2 and the third loop P3) of the conductive yarn 10 and (2) in the loop 10R of the conductive yarn 10 as shown in FIG.
  • the metal pin 30 is inserted into the conductive elastic knitted fabric 1 (the conductive yarn 10 for knitting) so as to be the insertion position.
  • 7 and 8 are schematic views, and FIG. 8 only shows an example of milling.
  • FIG. 9 shows a photograph of the surface of the actual conductive stretchable knitted fabric 1 with the metal pin 30 inserted in this manner.
  • FIG. 9 corresponds to FIG. 8, but in FIG. 8 (for convenience of illustration), the conductive yarn 10 is represented by a single formation (configuration like a monofilament), but actually, it is shown in FIG. 9.
  • the conductive yarn 10 is formed of a large number of enamel conductors (configuration like a multifilament).
  • the conductive yarn 10 for knitting the conductive stretchable knitted fabric 1 is formed with the conductive yarn formed for knitting the conductive stretchable knitted fabric 1 in a side view or a plan view.
  • the metal pin 30 is inserted into the conductive stretch knitted fabric 1 so as to maintain the loop of the yarn 10.
  • the elastic yarn 11 for knitting the conductive stretchable knitted fabric 1 is formed for knitting the conductive stretchable knitted fabric 1 in a side view or a plan view.
  • the metal pin 30 is inserted into the conductive elastic knitted fabric 1 so as to maintain the loop of the elastic yarn 11. That is, even if the metal pin 30 is inserted into the conductive stretchable knitted fabric 1, the loop of the conductive yarn 10 and the loop of the elastic yarn 11 are maintained. Mechanical properties and structural (mechanical) properties) are not impaired.
  • soldering is performed from one end of the metal pin 30 (here, the end portion of the head portion 32 and the end portion 33). 33).
  • the heat due to soldering is conducted in the direction indicated by the arrow X in FIG. 7, and this heat raises the temperature of the insulating material (covering material) covering the conductive yarn 10 to melt the resin coating and melt it.
  • Solder is poured along the metal pins 30.
  • region A which is a contact part of metal materials, the trunk
  • the region A in which the body portion 31 of the metal pin 30 and the metal element wire (copper wire) of the conductive yarn 10 are joined by solder in this way they are electrically connected and structurally ( Mechanical) strength is also improved.
  • the body 31 of the metal pin 30 and the metal strand (copper wire) of the conductive yarn 10 are joined by solder in the conductive harness structure shown in FIG. 7B as well as in the conductive harness shown in FIG. 7A.
  • the lengths of the body portions 31 of the metal pins 30 are different in these drawings. If the long metal pin 30 is used for the body 31, the length of the body 31 of the metal pin 30 is the same in both the conductive harness shown in FIG. 7A and the conductive harness structure shown in FIG. 7B. It will be a thing. In particular, it is also preferable to cut the body portion 31 of the unnecessary metal pin 30 after joining in this way. In this case, only the cross section of the small piece head 32 itself or the cut body part 31 appears on the front and back of the conductive stretchable knitted fabric 1.
  • the conductive harness according to the present invention and the electronic device can be easily and reliably connected.
  • the metal pins 30 and the metal strands (copper wires) of the conductive yarns 10 and the metal pins 30 and the input / output terminals of the acceleration sensor may be soldered at a time.
  • the conductive harness 2 before soldering is in a state before soldering in which the metal pin 30 is inserted into (only) the conductive yarn 10 constituting the conductive stretchable knitted fabric 1.
  • the conductive harness or conductive harness structure according to the present invention is a technology for realizing sufficient durability both electrically and structurally (mechanically) and attaching the fabric (fabric, base fabric) to the fabric.
  • the conductive harness mounting structure according to the present invention will be described.
  • the conductive harness mounting structure according to the present invention is characterized in that the conductive harness or conductive harness structure according to the present invention described above is bonded to a cloth, and preferably, the conductive harness or the conductive harness structure.
  • the entire attachment surface of the harness structure is adhered to the cloth and adhered. More specifically, it is characterized in that the entire attachment surface of the conductive harness or the conductive harness structure is adhered and adhered to the fabric with a heat-sealing tape having elasticity.
  • a heat-sealing tape a tape in which polyurethane, polyamide, or the like as an adhesive for heat fusion is applied to a stretchable urethane film material or polyamide film material, and melts at about 150 ° C., which is an iron intermediate temperature.
  • a tape that is fused to the fabric is generally known.
  • the urethane film material itself having a tape shape does not melt at about 150 ° C., which is the iron intermediate temperature.
  • it may be a heat-sealing tape using a non-woven material.
  • such a heat-sealing tape is coated with a heat-bonding adhesive on the entire surface of a tape-like urethane film material or in the form of dots (dots), and a release paper is provided on one surface thereof.
  • fusion tape is as follows. Press the heat-sealable tape with the release paper on it for several seconds to apply heat at the intermediate temperature of the iron by placing the tape surface without the release paper against the mounting surface of the conductive harness or conductive harness structure. When the temperature drops, the release paper is removed, and the surface of the tape from which the release paper has been removed is pressed against the fabric and pressed for a few seconds to apply heat at an intermediate temperature of the iron. When the temperature is lowered, the fabric-heat-seal tape-conductive harness is formed in layers, and the heat-seal tape with elasticity allows the entire mounting surface of the conductive harness or conductive harness structure to adhere to the fabric. Will be glued.
  • FIG. 10 shows the fabric 40 in which the entire mounting surface of the conductive harness or the conductive harness structure is adhered to the fabric in this way.
  • the conductive harness 2 shown in FIG. 10 (and shown in FIG. 11 described later) is provided with four knitted fabrics 1 in the band width direction, and these are separated by the non-conductive portion 3, Further, non-conductive portions 4 are provided on both sides of the knitted fabric 1.
  • the conductive harness 2 is not limited to the one that is linearly bonded to the fabric, and may be bonded to the fabric in a curved shape, or that is bonded to the fabric so as not to overlap.
  • the present invention is not limited thereto, and it may be overlapped and adhered to the fabric.
  • the adhesive for heat fusion may be applied to both sides of the tape-like urethane film material of the heat-sealing tape in a dot shape (dot shape) instead of the entire surface.
  • the entire mounting surface of the conductive harness 2 is adhered to the fabric in a tight manner.
  • heat-bonding adhesive is applied to the entire mounting surface of the conductive harness 2 or in the form of dots (dots), and heat is applied at the iron medium temperature as described above. Then, the entire mounting surface of the conductive harness or the conductive harness structure may be brought into close contact with the cloth.
  • it may be a heat-sealing tape, an adhesive for heat-sealing, or a dot-like (dot-like) shape or a web-like shape (net-like shape).
  • the entire mounting surface of the conductive harness or conductive harness structure according to the present invention is adhered and adhered to the cloth
  • the entire mounting surface is not only the entire part of the mounting surface but also the mounting surface
  • the partial part (dotted part) is also included.
  • the entire mounting surface in the present invention is the This includes not only the entire area, but also a partial area (dot (dot), cobweb, net (network)) on the mounting surface.
  • FIG. 11B is an enlarged view of region B in FIG. 11A.
  • this specific example uses a conductive harness mounting structure according to the present invention for a glove (working glove 50) with open fingertips (5 fingers), and the conductive harness according to the present invention. A structure is attached, and the movement of the hand of the worker wearing the work glove 50 is detected.
  • the object to which the conductive harness or conductive harness structure according to the present invention is attached is not limited to clothes, There are hats and bags.
  • the work glove 50 is provided with a processing unit 70 including a gyro sensor, a power supply unit, a communication unit, a memory unit, and an arithmetic unit for executing a program on the back of the hand of the work glove 50, and a thumb (first
  • the acceleration sensor unit 60 is provided on the (finger) portion and the index finger (second finger) portion.
  • Electronic devices that are attached to the work glove 50 including a gyro sensor and an acceleration sensor are common.
  • the two acceleration sensor units 60 include a sensor 62 and four input / output terminals 64.
  • the input / output terminals 64 are inserted into the corresponding conductive stretchable knitted fabric 1 in the harness 2 and joined by soldering.
  • the pins 30 are electrically and structurally (mechanically) connected by soldering.
  • the harnesses 2 connected to the two acceleration sensor units 60 are connected to the processing unit 70 via a branch (merging) shown in the region B.
  • I2C (Inter-Integrated Circuit) communication is used as a communication method between the two acceleration sensors 60 and the processing unit 70, and even if the data lines are merged, the respective acceleration sensors 60 Can be acquired by the processing unit 70.
  • branching (merging) in the region B is realized by using the conductive harness structure according to the present invention.
  • this conductive harness structure at least two knitted fabrics shown in FIG. 1A are overlapped (here, two), and one metal piece (for example, metal pin 30) becomes the first conductive material.
  • a second conductive harness conductive yarn 10) corresponding to the metal wire (conductive yarn 10) of the harness (upper conductive harness 2U here) and the first conductive harness (upper conductive harness 2U) (
  • the surface of the first conductive harness (upper conductive harness 2U) and the second conductive harness (lower) are joined to the metal wire (conductive thread 10) of the lower conductive harness 2D).
  • the side conductive harness 2D) is provided so as to penetrate through the back surface thereof. In this case, since the longitudinal directions of the conductive harnesses are shifted so as to be directed in different directions, the upper conductive harness 2U and the lower conductive harness 2D intersect each other, and the branch (merging) Aspects can be realized.
  • this conductive harness structure (A) The knitted fabric 1A knitted with the conductive yarn 10 in the upper conductive harness 2U and the knitted fabric 1A knitted with the conductive yarn 10 in the lower conductive harness 2D are joined by the metal pin 30A. (B) The knitted fabric 1B knitted with the conductive yarn 10 in the upper conductive harness 2U and the knitted fabric 1B knitted with the conductive yarn 10 in the lower conductive harness 2D are joined by the metal pin 30B. (C) The knitted fabric 1C knitted with the conductive yarn 10 in the upper conductive harness 2U and the knitted fabric 1C knitted with the conductive yarn 10 in the lower conductive harness 2D are joined by the metal pin 30C.
  • the conductive harness 2 as shown in FIG. 2 and the conductive harness 2 are employed, the conductive harness 2 as the wiring member is actually used as the fabric ( Fabrics that can realize sufficient connection technology (conducting harness), wiring member handling technology (conducting harness structure), and sufficient durability when used on fabrics and base fabrics)
  • the mounting structure (conducting harness mounting structure) has been described. Human body motion detection wear, which is an example of a biological signal detection device according to the present invention, to which the conductive harness 2, the conductive harness structure, and the conductive harness mounting structure are suitably applied will be described in detail.
  • FIG. 11 shows a working glove 50 which is a specific example of the human body motion detection wear according to the present invention
  • FIG. 12 is a control block diagram thereof.
  • Region B in FIG. 12 corresponds to region B in FIG. 11A.
  • this working glove 50 includes a gyro sensor module 72 (first detection means), a power supply unit 74 including a battery charging circuit and a battery, and a communication (wireless) unit.
  • a processing unit 70 control means for controlling the entire work glove 50 including a memory unit 76 and a calculation unit 78 for executing a program is provided on the back of the hand of the work glove 50, and a thumb (first The acceleration sensor module 60F (same as the acceleration sensor unit 60 and the second detection means) in the first finger portion and the acceleration sensor module 60S (the same as the acceleration sensor unit 60 in the second finger) portion and the second Detection means).
  • the acceleration sensor module 60F and the acceleration sensor module 60S are both the same as the acceleration sensor unit 60, and may be collectively referred to as the acceleration sensor module 60 in some cases.
  • the illustrated portion of these electrical devices is connected by the conductive harness 2.
  • the acceleration sensor module 60 (which is at least one) out of the gyro sensor module 72 as the first detection means and the acceleration sensor module 60 as the second detection means and the processing unit 70 are connected to the conductive harness 2.
  • the conductive harness 2 is bonded to the fabric constituting the work glove 50.
  • the acceleration sensor module 60 ⁇ / b> F and the acceleration sensor module 60 ⁇ / b> S are bonded to the fabric constituting the work glove 50 via the conductive harness 2.
  • the acceleration sensor module 60F and the acceleration sensor module 60S are bonded to the fabric constituting the work glove 50, though the conductive harness 2 is interposed.
  • the vertical relationship between the acceleration sensor module 60F and the acceleration sensor module 60S and the conductive harness 2 may be the reverse of the state shown in FIG. 11, and in this case, the cloth and the acceleration sensor constituting the work glove 50 from below.
  • the module 60F, the acceleration sensor module 60S, and the conductive harness 2 are formed, and the acceleration sensor module 60F and the acceleration sensor module 60S are bonded (directly) to the fabric constituting the work glove 50.
  • This work glove 50 is a human body motion detection wear that is worn by a person on his / her hand and detects the motion of a human finger.
  • First detection means provided at the position of the wear corresponding to the first part (here, the back) in the human body (here, the back part of the working glove 50), and detects the first physical quantity for the first part.
  • a gyro sensor 72 which is an example of a sensor that detects an angle, an angular velocity, and an angular acceleration
  • Second detection means here, speed and speed
  • Acceleration sensor module 60F and acceleration sensor module 60S which are examples of sensors for detecting acceleration, signals output from the first detection means, and outputs from the second detection means.
  • the conductive harness 2 through which at least one of the generated signals (here, the signal output from the second detection means) flows electrically, and as described above, the conductive harness 2 is wear. It is adhered to the work glove 50. Although not limited thereto, in this working glove 50, the joint between the first part and the second part is a joint at the base of the finger and has five middle hands on the back of the hand. It is assumed that it is an MP (metacarpal phalangeal joint) joint between a bone and a bone at the base of a finger and five proximal phalanges.
  • MP metalcarpal phalangeal joint
  • the second detection means uses the first physical quantity detected by the first detection means (here, the gyro sensor 72) as a reference (reference).
  • a second physical quantity used as a reference plane is detected.
  • the first detection means here, the gyro sensor 72
  • the first detection means is used as a reference plane in order to use the first portion (here, the back) as the reference plane of the second portion (here, the finger).
  • a signal for detecting at least one of absolute position and tilt is output.
  • the second detection means (here, the acceleration sensor module 60F and the acceleration sensor module 60S) detects at least one of the relative position and the inclination with respect to the reference plane for the second part (here, the finger). The signal is output.
  • At least one of the absolute position and the inclination of the finger is processed by the arithmetic unit 78 so that the back is a plane and the plane is a reference plane, and the reference plane corresponds to the ground plane of the acceleration sensor. Can be detected. This is because the rotation direction of the back cannot be determined only by the acceleration sensor because the rotation cannot be detected by the acceleration sensor, but the rotation direction of the back can be detected by the gyro sensor and the movement of the finger can be detected based on that. become. In this way, it is not necessary to provide an expensive gyro sensor for each finger.
  • the gyro sensor module 72 which is an example of the first detection means, is provided on the back part of the work glove 50 as shown in FIG. 11, and at least any of the absolute position and inclination with the back as a reference plane.
  • a signal indicating an angle, an angular velocity or an angular acceleration for detecting this is output to the arithmetic unit 78 of the processing unit 70.
  • the acceleration sensor module 60 which is an example of the second detection means, is provided on the first finger part (thumb part) and the second finger part (index finger part) of the work glove 50 as shown in FIG. One (two in total) is provided, and a velocity or acceleration for detecting at least one of the relative position and inclination of the first finger (thumb) and the second finger (index finger) with respect to the reference plane is set.
  • the signal shown is output to the arithmetic unit 78 of the processing unit 70.
  • the first finger part (thumb part) and the second finger part (index finger part) in the work glove 50 are both parts on the hand side of the MP joint described above.
  • the gyro sensor module 72 is illustrated as an example of the first detection unit.
  • the first detection unit includes an acceleration sensor module as shown in FIG. May be included. That is, an acceleration sensor is used in combination with the gyro sensor as the first detection means. In this way, the gyro sensor alone cannot determine the initial posture, but the acceleration sensor detects the gravitational acceleration, thereby determining the horizontal plane and calculating the initial posture. Then, a change from the initial posture of the detected reference surface is detected by the gyro sensor, and a relative angle with respect to the reference surface is acquired using the angle detected by the second detection means (the illustrated acceleration sensor module 60). Therefore, at least one of the absolute position and the physical quantity of the inclination of the second part can be detected with high accuracy.
  • the orientation in the horizontal plane can be determined.
  • an error integrated error, etc.
  • the first detection means is not particularly limited as long as it includes a gyro sensor, and even if it is a sensor module including only a gyro sensor, the first detection means includes a gyro sensor and an acceleration sensor.
  • the sensor module is a sensor module configured by a gyro sensor, an acceleration sensor, and a geomagnetic sensor
  • the sensor module is configured by a gyro sensor and a sensor other than the illustrated acceleration sensor and geomagnetic sensor. But it doesn't matter.
  • the first alternative sensor is a stretch sensor using a conductive stretchable knitted fabric having a variable electric resistance characteristic described in Japanese Patent Application No. 2015-140652 filed by the present applicant.
  • This conductive stretch knitted fabric is a knitted fabric in which the direction in which the loops are connected in the knitted structure is defined as the course direction or course, and the loop is formed of conductive yarns and the elastic yarns are tightened in the course direction.
  • the conductive yarn loops adjacent in the course direction are kept in contact with each other by the tightening force of the elastic yarn, while the knitted fabric is stretched in the course direction when the knitted fabric is stretched in the course direction.
  • the loops can be separated from each other against the tightening force of the elastic yarn.
  • the second alternative sensor is a stretch sensor using a conductive stretch yarn described in Japanese Patent Application No. 2016-002803, which is filed by the present applicant.
  • This conductive stretch yarn is composed of a covering yarn using an elastic yarn for the core portion and a conductive yarn for the covering portion covering the core portion, and the electric resistance value of the covering yarn correlates with the elongation rate of the covering yarn. It has variable resistance characteristics that change.
  • the picking worker's picking operation can be detected.
  • the operation of picking by the picking worker is detected by the work glove 50 together with the management of the location of the shelf (the management of the position information of the shelf and the management of the state of the product placed on the shelf).
  • the picking operator can detect the action of picking the product from the shelf, and can detect a picking error from the shelf by comparing with the picking instruction.
  • the picking operator can be notified of the mistake by an alarm or the like.
  • Human body motion detection wear other than such work gloves 50 includes upper body clothing 111, lower body clothing 121 shown in FIG. 13A, upper arm clothing 131, leg clothing 141, socks 151, and the like shown in FIG. 13B. .
  • Any human body motion detection wear has a clothing shape that covers a part of the human body so that at least one joint is included.
  • the number of types and types of joints covered by the human body motion detection wear (especially the degree of freedom of joints), the type of motion to be detected (the type of human body motion realized on the human body end side from the joint), etc.
  • the type, number and position of sensors and the program in the arithmetic unit 78 of the processing unit 70 are appropriately selected.
  • FIG. 13 FIG. 13 (FIGS. 13A and 13B) described above, the human body motion detection wear according to the present invention is described as clothing from the viewpoint of being worn by a person.
  • a conductive stretch knitted fabric that has abundant stretchability and flexibility, has a resilience upon repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretching.
  • Human body motion detection ware as an example to which a conductive harness using a ground, which is easily applied to and connected to an electronic device, etc., a conductive harness structure, and a conductive harness mounting structure Can be realized.
  • the above-described embodiment A is illustrative in all respects and not restrictive.
  • the scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
  • the bonding method is not limited to adhesion or stitching.
  • the first detection means (example of gyro sensor module 72), the second detection means (example of acceleration sensor module 60) and the control means (example of processing unit 70) are applied to the work glove 50.
  • the joining method is not limited to adhesion or stitching, and any joining method may be used.
  • a biological signal measuring headband (hereinafter sometimes simply referred to as a headband), which is an example of a biological signal detection device according to the present invention, is attached to the head of a human body.
  • An apparatus and method for detecting signals (mainly brain waves) will be described, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is intended for living organisms (such as experimental animals) that are not limited to the human body, but are applied to biological parts (upper arms, lower limbs, etc.) that are not limited to being worn on the head and are not limited to brain waves (
  • a biological signal detection device and a biological signal detection method for detecting a heartbeat signal, an electrocardiogram signal, a myoelectric signal, and the like are not limited to brain waves (
  • the description using the drawings the description may be made using the vertical and horizontal directions, but the biological signal detection device according to the present invention is not limited to such a direction.
  • the left-right direction is the left-right direction viewed from the subject wearing the headband 100 on the head.
  • FIG. 14 is a diagram in which the headband 100 is attached to the head H of a human body that is a subject.
  • FIG. 14A is a front perspective view
  • FIG. 14B is a rear perspective view.
  • FIG. 14C is a plan view from the side.
  • 15 is an overall perspective view of the headband 100 alone (not attached to the head H of the subject)
  • FIG. 15A is a perspective view from the front
  • FIG. FIG. FIG. 16 is an exploded top view of the headband 100.
  • the headband 100 is attached to a living body (here, a human body), and the position of the headband 100 is different from that of the first portion S (B) in the living body and the first portion S (B).
  • a biological signal of a different second part S (C) is detected.
  • the headband 100 is provided at a position corresponding to the annular base layer 110 having at least a part of elasticity and the first part S (B) in the ring, and the first part S (B) First detection means 220B for detecting the first biological signal and a second biological signal for the second part S (C) provided at a position corresponding to the second part S (C) in the annular shape.
  • the second detection means 220C to detect, and the signal detected by the first detection means 220B and the second detection means 220C are electrically connected to the first detection means 220B and the second detection means 220C.
  • the conductive harness 200 is stretched, and the conductive harness 200 is joined to the annular base material layer 110.
  • the first biological signal and the second biological signal are bioelectric potential signals (in this case, electroencephalogram potential signals), and the first biological signal for the first region S (B) is the left and right first regions.
  • a potential difference between S (B), and the second biological signal for the second portion S (C) is a potential difference between the left and right second portions S (C) (specifically, these potential differences are respectively Amplified signal).
  • the reference detection means 220A is provided at a position corresponding to the approximate center part of the forehead (not shown, but referred to as the reference part S (A)), and the biological signal (reference biological signal) detected by the reference detection means 220A is: Used as a reference potential during measurement.
  • the reference biological signal flows through the conductive harness 200 electrically.
  • the basic structures of the reference detection unit 220A, the first detection unit 220B, and the second detection unit 220C are the same, they may be described together with the detection unit 220 in some cases.
  • the detection signals detected by the plurality of detection means are taken out of the headband 100 from the take-out board 240 provided at the back of the head via the lead wire 240 and amplified by an amplifier or the like (analog amplification processing).
  • this headband 100 a four-wire type is adopted as the conductive harness 200 (one wire is spare), and the detection circuits are made independent on the left and right sides of the head (part of the terminal block substrate 222A). Are electrically disconnected at the end 202 of the conductive harness 200), and electroencephalogram signals (reference signals are common to both the left and right) are detected at three positions on the left and right.
  • the second part S (C) is a point (a point in the region S) at which the second biological signal (electroencephalogram signal) can be detected with the highest accuracy in the region S corresponding to the root of the pinna Y. ).
  • FIG. 17A is a plan view of this conductive harness 200
  • FIG. 17B is a diagram showing a non-elongated state in a double-sided stitch diagram in the cross-sectional direction in which the conductive portion 1 of the conductive harness 200 is formed smoothly.
  • the figure is shown in FIG. 17C, respectively.
  • the conductive harness 2 described in FIG. 17 (FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D) is the same as the conductive harness 200 described in other figures.
  • This conductive harness 2 has a conductive portion 1 knitted and knitted by mixing conductive yarn 10 and elastic yarn 11, and a non-conductive portion 3 (4) knitted only by a non-conductive yarn, and a conductive portion 1 includes at least the conductive yarn 10 arranged in a zigzag shape in the front-to-back direction in the knitted fabric, and the elastic yarn 11 generates a tightening force along the surface direction of the front and back surfaces of the knitted fabric.
  • a zigzag arrangement is provided to keep the arrangement, the conductive portion 1 is provided with a configuration path employing a metal wire as the conductive yarn 10, and the non-conductive portion 3 (4) is made of synthetic fibers as the non-conductive yarn.
  • the adopted configuration route is provided.
  • FIG. 17A is a plan view showing a conductive harness 2 (hereinafter sometimes simply referred to as “harness 2”) as shown in FIG. 17A.
  • the harness 2 is formed in a flat and slender band shape, and includes two conductive portions 1 and 1 parallel to each other along the longitudinal direction of the band.
  • FIGS. 17B and 17C are double-sided stitch diagrams showing the knitted fabric constituting the conductive portions 1 and 1.
  • the conductive portion 1 is formed in a strip-like shape and exposed on the front and back surfaces of the harness 2 to prevent a short circuit between the two conductive portions 1 and 1.
  • the non-conductive part 3 is provided.
  • a non-conductive portion 4 is also provided on the outer side in the band width direction with respect to the conductive portions 1 and 1, and short-circuiting or electric leakage due to the conductive portion 1 occurs when the side edge portion of the harness 2 comes into contact with another object. It is dealt with so as not to
  • the non-conductive portions 3 and 4 are all composed as a knitted fabric knitted only with non-conductive yarns such as synthetic fibers (for example, aramid fibers), natural fibers, and a mixture of synthetic fibers and elastic yarns. Similar to the conductive portion 1, it is formed in a state of being exposed on the front and back surfaces of the harness 2.
  • three or more conductive portions 1 may be provided in the band width direction of the harness 2 so that they are separated by the non-conductive portion 3, or only one conductive portion 1 may be provided in the band width direction of the harness 2. May be.
  • the non-conductive part 4 may be provided only on one side of the conductive part 1 or may not be provided.
  • the conductive portion 1 can be formed in a line shape instead of a band shape, or can be formed as a wide width that forms all of the band width direction and the band longitudinal direction of the harness 2 (about these) Will be described later). In short, the arrangement and the number of conductive portions 1 are not limited at all.
  • the harness 2 itself is not limited to being formed in the form of a strap, but can be formed in a square such as a square or a rectangle.
  • the two conductive portions 1 and 1 have conduction characteristics with low electrical resistance at both ends in the longitudinal direction of the band.
  • the belt surface and / or the back surface of the belt has a conduction characteristic with low electrical resistance.
  • the electrical resistance may be set according to the distance between the two points conducted in the longitudinal direction of the conductive portion 1, or the length corresponding to the electrical resistance may be set.
  • the magnitude of the electrical resistance can also be set by selecting to widen or narrow the width (number of courses) of the conductive portion 1.
  • the harness 2 has two conductive portions 1 and 1 and non-conductive portions 3 and 4 as one body and has abundant elasticity along the longitudinal direction of the belt, and warps in the front and back directions. It has abundant flexibility to be able to respond freely to bending, bending to the left and right along the surface direction, and twisting. And when the harness 2 is expanded and contracted in the longitudinal direction of the belt in this way, bent or bent in the front and back direction, or bent along the surface direction, and further when these expansion and contraction, warping, and bending are repeated Even so, the electrical resistance has the characteristic of being held in an invariable state.
  • the conductive yarn 10 and the elastic yarn 11 are mixedly used as shown in FIGS. 17B and 17C. As long as the conductive yarn 10 and the elastic yarn 11 are included, it is optional to mix other types of yarn.
  • the knitting structure that can be adopted for the conductive portion 1 is, for example, a smooth knitting (also referred to as double-sided knitting or interlock).
  • the smooth knitting is a knitting structure in which two rubber knitting layers are overlapped to fill each other's uneven grooves. That is, when the upper surface side of FIG. 17B is set to the knitted fabric surface side and the lower surface side is set to the knitted fabric back surface side, the conductive yarn 10 is entangled with the conductive yarn old loop 10a on the knitted fabric surface side, and the first loop P1.
  • the second loop P2 is formed by being entangled with the conductive yarn old loop 10b on the back side of the knitted fabric, and thereafter the third loop P3 is similarly formed on the knitted fabric surface side, and the fourth loop P4 is formed on the back side of the knitted fabric. Repeat these things. Therefore, the conductive yarn 10 is provided in a zigzag arrangement in the knitted fabric of the conductive portion 1 in the front-back direction.
  • the elastic yarn 11 is entangled with the elastic yarn old loop 11a on the back side of the knitted fabric to form the first loop R1, and moves to the knitted fabric surface side. Then, the second loop R2 is formed by being entangled with the elastic yarn old loop 11b on the knitted fabric surface side, and thereafter the third loop R3 is similarly formed on the back side of the knitted fabric, and the fourth loop R4 is formed on the knitted fabric surface side. Repeat that. Accordingly, the elastic yarn 11 is also provided in a zigzag arrangement in the front-back direction in the knitted fabric of the conductive portion 1. As a result, in the knitted fabric, the cross portions 13 of the conductive yarns 10 and the elastic yarns 11 are formed alternately for each loop.
  • the elastic yarn 11 has abundant stretchability, the conductive yarn 10 hardly stretches. Therefore, when the conductive portion 1 is extended along the surface direction of the front and back surfaces (the left-right direction in FIG. 17B and the same as the “course direction” described later), the elastic yarn 11 is connected to the conductive yarn 10 at the cross portion 13.
  • the cross angle ⁇ generated on the front and back sides of the knitted fabric is gradually enlarged by crossing, and only the elastic yarn 11 gradually grows gradually through a situation where the angle becomes obtuse.
  • the conductive yarn 10 is not only expanded or pushed down from the loop to the cross portion 13 but also made smaller or larger, and the conductive yarn 10 is stretched or contracted together with the expansion and contraction of the elastic yarn 11.
  • the conductive portion 1 has elasticity as shown in FIG. 17C.
  • the conductive yarn 10 does not substantially expand and contract, the total length used in the course direction does not change, and the outer diameter does not change.
  • the conductive yarn 10 does not contact the loops arranged in the course direction, and does not get entangled or contact between the plurality of courses. Therefore, the electrical resistance is also unchanged.
  • the conductive portion 1 it can be said that the same course in the knitted fabric is separated into a configuration path knitted by the conductive yarn 10 and a configuration path knitted by the elastic yarn 11. For this reason, the influence (interference) of the expansion / contraction behaviors in the mutual configuration paths is suppressed and becomes independent of each other. Therefore, the expansion / contraction behaviors having a high degree of freedom are allowed in the respective configuration paths. Thereby, as the conductive part 1, abundant elasticity and flexibility are ensured.
  • the conductive portion 1 included in the harness 2 is a knitted fabric that is rich in elasticity and flexibility and has a resilience when it is repeatedly stretched. It has the characteristic that there is no or no change in electrical resistance when it is not stretched. For this reason, in the case of wiring between a plurality of substrates, the wiring route has a complicated curve due to the arrangement of each substrate, or the wiring length and wiring route are not determined until the wiring stage.
  • a suitable wiring member when the boards move after wiring, or when large expansion and contraction fluctuations occur repeatedly in the wiring distance due to the movement of the moving body under the situation of wiring between the board and the moving body, etc. It can be used.
  • the conductive portion 1 causes the conductive yarn 10 to behave between the stretched state and the non-stretched state of the knitted fabric by being accompanied by a tightening force (contraction force) in the surface direction by the elastic yarn 11. For this reason, the conductive portion 1 is characterized in that a metal wire can be used as the conductive yarn 10 while exhibiting abundant stretchability (for example, 200% or more).
  • the biological electrode 20 includes an electrode layer 21 composed of a fiber knitted fabric, and the surface roughness (Ra) of the fiber knitted fabric is 40 ⁇ m or less.
  • the fiber knitted fabric is made of conductive fibers.
  • the heat-bonding fiber or the heat-bonding fiber, and the conductive fiber and the heat-bonding fiber or the heat-bonding fiber are bonded to each other.
  • the electrode layer 21 is formed of the base material layer 22. More preferably, a moisture permeation suppression layer 23 is provided between the electrode layer 21 and the base material layer 22.
  • the biological electrode 20 is shown in FIG. 17D and includes the electrode layer 21 as described above.
  • the electrode layer 21 is composed of a fiber knitted fabric.
  • the fiber knitted fabric constituting the electrode layer 21 has conductivity.
  • the fiber knitted fabric preferably contains conductive fibers. It does not specifically limit as a conductive fiber, A well-known fiber provided with electroconductivity can be used.
  • Specific examples of the conductive fiber include metal plating fiber, conductive polymer fiber, metal fiber, carbon fiber, slit fiber, conductive material-containing fiber, and the like.
  • a conductive fiber may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
  • the metal-plated fiber is not particularly limited, and a known one can be used.
  • the surface of the synthetic fiber is covered with a metal such as silver, copper, gold, or stainless steel, or an alloy containing at least one of them. Fibers that have been removed.
  • the synthetic fiber to which metal plating is applied is preferably nylon fiber or polyester fiber.
  • the conductive polymer fiber is not particularly limited, and known ones can be used.
  • PEDOT poly3,4-ethylenedioxythiophene
  • PSS polystyrenesulfonic acid
  • Examples thereof include PEDOT / PSS fibers using doped PEDOT / PSS, and fibers obtained by combining PEDOT / PSS and a matrix resin.
  • the matrix resin include polyvinyl alcohol (PVA).
  • a synthetic fiber impregnated with a conductive polymer may be used.
  • the synthetic fiber include polyester fiber and nylon fiber.
  • the metal fiber is not particularly limited, and examples thereof include fibers composed of metals such as silver, nickel, copper, iron, and tin, or alloys containing at least one of these metals.
  • a fiber composed of a fiber-forming polymer such as a polyester-based polymer or a polyamide-based polymer in which a conductive substance is uniformly dispersed (that is, a conductive polymer) is useful.
  • conductive materials include conductive carbon blacks such as furnace black, ketjen black, acetylene black, and channel black; simple metals such as silver, nickel, copper, iron, and tin; copper sulfide, zinc sulfide, and copper iodide And metal compounds.
  • the conductive fibers silver-plated nylon fibers, silver-plated polyester fibers, and fibers that are combined with PEDOT / PSS and a matrix resin such as PVA are preferable.
  • the electric resistance value of the conductive fiber is not particularly limited, and examples thereof include about 0.1 to 100,000 ⁇ / 10 cm.
  • the fiber knitted fabric constituting the electrode layer 21 may be composed of only conductive fibers, or may further include other fibers.
  • the other fiber is preferably a heat-bonded fiber or a heat-bonded fiber (hereinafter referred to as a heat-bonded fiber or the like). The difference between the heat-bonded fiber and the heat-bonded fiber may be distinguished by the strength of the bonding force generated by cooling from the semi-molten or softened state.
  • Those with weak strength are heat-bonded fibers.
  • any fiber that can bond the intersections of the fibers by heat treatment may be used.
  • examples of polyurethane fibers as heat-bonding fibers include Mobilon R and Mobilon RL manufactured by Nisshinbo Textile Co., Ltd.
  • Asahi Kasei Examples include Roika SF manufactured by Co., Ltd.
  • the surface smoothness of the electrode layer 21 is improved by heat-pressing the electrode layer 21 containing the conductive fiber and the heat-fusible fiber or the like (that is, The surface roughness (Ra) can be reduced), and the adhesion to the skin (body surface) can be improved.
  • the surface roughness (Ra) can be reduced
  • the adhesion to the skin body surface
  • bioelectric signals can be obtained with higher accuracy.
  • the heat-sealable fiber is not particularly limited as long as the fibers are bonded to each other by, for example, hot pressing at about 80 ° C. or higher, and preferably, a polyurethane fiber, a nylon fiber, a polyester fiber, and the like are used.
  • a polyurethane fiber a nylon fiber, a polyester fiber, and the like are used.
  • One type of heat-sealing fiber or the like may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the surface roughness (Ra) of the fiber knitted fabric is 40 ⁇ m or less.
  • the surface roughness (Ra) of the surface of the fiber knitted fabric constituting the electrode layer 21 has such a small value, and the surface smoothness is very high.
  • the bioelectric signal can be obtained with high accuracy. More specifically, the biological electrode 20 has a very high surface smoothness on the surface of the electrode layer 21, and therefore has high adhesion to the skin. As a result, the contact impedance between the skin and the electrode layer 21 is reduced, and as a result, artifacts are less likely to be captured in the bioelectric signal, and the bioelectric signal can be acquired with high accuracy. Further, even if the body movement is not large, for example, even in a situation where it is difficult to sweat, artifacts are easily taken into the bioelectric signal. However, since the bioelectrode 20 has high adhesion to the skin, Artifacts are less likely to be captured, and bioelectric signals can be acquired with high accuracy.
  • the bioelectrode 20 includes the skin and the electrode layer 21. Since the contact impedance between them is reduced, the sensitivity is high and electrical stimulation can be effectively applied to the living body.
  • the surface roughness (Ra) on the surface of the fiber knitted fabric is preferably 35 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and even more preferably 26 ⁇ m or less. From the same viewpoint, the surface roughness (Ra) is preferably 10 ⁇ m or more.
  • the surface roughness (Ra) on the surface of the fiber knitted fabric is a value measured by a method in accordance with the provisions of JIS B0601-2001.
  • the thickness of the electrode layer 21 is not particularly limited and may be, for example, about 10 to 1,000 ⁇ m, more preferably about 30 to 800 ⁇ m.
  • the electrode layer 21 is preferably provided on the base material layer 22. Thereby, the shape stability and mechanical strength of the biological electrode 20 can be increased.
  • the material constituting the base material layer 22 is not particularly limited, but a material excellent in flexibility is preferable from the viewpoint of improving the adhesion of the bioelectrode 20 to the skin.
  • a material which comprises the base material layer 22 Preferably, rubbers, such as chloroprene rubber, etc., and resin, such as polyester, a polyurethane, and polyethylene, are mentioned.
  • the material constituting the base material layer 22 may be one type or two or more types. From the viewpoint of improving the adhesion of the bioelectrode 20 to the skin, when the base material layer 22 is made of a resin, the resin is preferably sponge-like.
  • the base material layer 22 may be a single layer or a multilayer. Moreover, when the base material layer 22 is a multilayer, the material which comprises each layer may be the same and may differ. Although it does not restrict
  • the biological electrode 20 preferably further includes a moisture permeation suppression layer 23 between the electrode layer 21 and the base material layer 22.
  • the moisture permeation suppressing layer 23 since the moisture permeation suppressing layer 23 is provided, the moisture released from the skin can be more efficiently retained between the skin and the surface of the electrode layer 21. The electric signal can be acquired with higher accuracy.
  • the water permeation suppression layer 23 is not particularly limited as long as it can suppress the water permeation of the biological electrode 20, and can be formed of a resin film, a nonwoven fabric, or the like.
  • the material constituting the moisture permeation suppression layer 23 include polyurethane, polyethylene terephthalate, acrylic resin, polyethylene, polypropylene, and nylon.
  • the moisture permeation suppression layer 23 can be formed of a nonwoven fabric.
  • the moisture permeation suppression layer 23 may be a single layer or a multilayer. Moreover, when the moisture permeation suppression layer 23 is a multilayer, the materials constituting each layer may be the same or different.
  • the moisture permeability of the moisture permeation suppressing layer 23 is not particularly limited, preferably 200g / m 2 / h or less, or more preferably less 150g / m 2 / h.
  • the moisture permeability of the moisture permeation suppression layer 23 is a value measured by the method of JIS L1099 (A-1 method).
  • the thickness of the moisture permeation suppression layer 23 is not particularly limited and may be, for example, about 1 to 500 ⁇ m, more preferably about 10 to 200 ⁇ m.
  • the method of laminating the electrode layer 21, the base material layer 22 and the moisture permeation suppression layer 23 is not particularly limited, and examples thereof include a hot press and a method of providing the adhesive layer 24.
  • a hot press and a method of providing the adhesive layer 24.
  • the hot pressing may be performed under conditions of a temperature of about 80 to 200 ° C., a pressure of about 0.01 to 10 MPa, and a time of about 5 to 120 seconds. preferable.
  • examples of the method for providing the adhesive layer 24 include a method in which a urethane non-woven fabric, a nylon non-woven fabric or the like is disposed between the layers and thermocompression bonded, or a method using an adhesive such as a modified silicone polymer.
  • the thickness of the adhesive layer 24 is not particularly limited, and may be about 1 to 300 ⁇ m, more preferably about 10 to 200 ⁇ m, for example.
  • the biological electrode 20 may further be provided with layers other than these layers as necessary.
  • the total thickness of the biological electrode 20 is not particularly limited, and may be about 0.1 to 12 mm, and more preferably about 1 to 10 mm.
  • the bioelectrode 20 can be used by repeatedly washing, unlike a conventional bioelectrode using, for example, a conductive adhesive layer as an electrode.
  • the conductive harness 200 is provided with two or more electrically independent paths (here, 4 but 1 may be 3 because 1 is a spare), and the detection means 220 is provided. Is selected from these four constituent paths so as to be different in the reference part S (A), the first part S (B), and the second part S (C), and is electrically connected to the biological electrode 230. including.
  • the detection means 220 is selected from the four constituent paths so as to be different in the reference part S (A), the first part S (B), and the second part S (C). And three terminal block substrates 222 connected to the conductive harness 200 and the bioelectrode 230 electrically connected to the terminals of the terminal block substrate 222.
  • the terminal block substrate 222 is attached to the conductive harness 200, and the conductive harness 200 to which the terminal block substrate 222 is attached is joined to the annular base material layer 110. .
  • FIG. 16 and FIG. 18 FIG. 18A, FIG. 18B, FIG. 18C, FIG. 18D
  • FIG. 19 FIG. 19A, 19B, 19C, and 19D
  • the annular base material layer 110 can be diverted from a known sports headband or the like, and has an anti-slip ring 112 made of anti-slip silicone gel or the like inside. It is also preferable to provide.
  • the annular base material layer 110 is not particularly limited as long as it has an annular shape having at least a part of elasticity, and the ratio of the elasticity is 50% with respect to the entire circumference. Above, preferably 80% or more. With this ratio, when the headband 100 is worn on the head H, the biological electrode 230 is brought into close contact with the skin, and a biological signal (electroencephalogram signal) can be detected with high accuracy.
  • the distance from the first part S (B) to the second part S (C) is different due to individual differences between living bodies (even if the size of the head is substantially the same).
  • the modification which can be mentioned later is prepared, the cyclic
  • a four-wire type is adopted for the conductive harness 200 (one line is a spare), and the detection circuits are made independent on the left and right sides of the head (electrically between the terminal block board 222A and the end 202 of the conductive harness 200). 16), the four electroconductive portions of the conductive harness 200 are detected as shown in FIG. 16 and FIG. A predetermined terminal of the terminal block substrate 222 is electrically connected (soldered) to one of the terminals 1, and the three terminals of the extraction substrate 240 are electrically connected to the three wires to which the terminal block substrate 222 is soldered. Connected (soldered).
  • the conductive harness 200 is electrically disconnected at the rear side portion of the terminal block substrate 222A at the center of the forehead and the end portion 202 near the center of the back of the head, the conductive harness 200 is left and right of the annular base material layer 110. It is cut structurally (physically) in half. Since the symmetrical conductive harness 200 is joined to the annular base material layer 110 in this manner, it is preferable in that the diameter of the headband 100 is uniformly expanded.
  • the terminal block substrate 222 has a metal snap button male side (male snap 230A) attached to an insulating substrate.
  • a metal snap button male side male snap 230A
  • the female side female side
  • the male and female sides of the snap button may be reversed).
  • the snap button is a holding tool (a so-called button) used for clothing or the like configured by a male (convex) side on the male side and a spring (concave) side on the female side, and is an elastic member (here, If it is a fitting member provided with the recessed part containing a spring) and the convex part fitted to the recessed part and a fitting state is hold
  • the biological signal detection device according to the present invention is not limited to such a snap button and the above-described fitting member, but can be held so as to be detectable when a biological signal is detected, and can be replaced when a biological signal is not detected.
  • a hook-and-loop fastener that can be easily removed may be used.
  • the terminal 222T1 and the terminal 222T5 are electrically connected to the male snap 230A, and the terminal 222T1 and the terminal 222T5 are It is electrically connected (soldered) to the conductive portion 1A of the conductive harness 200.
  • the terminal block substrate 222B shown in FIG. 18B (for the first detection means 220B) has the terminals 222T2 and 222T6 electrically connected to the male snap 230A, and the terminals 222T2 and 222T6. Is electrically connected (soldered) to the conductive portion 1B of the conductive harness 200.
  • the terminal block substrate 222C shown in FIG. 18C has the terminals 222T6 and 222T2 electrically connected to the male snap 230A, and the terminals 222T6 and 222T2 are electrically connected. Is electrically connected (soldered) to the conductive portion 1C of the conductive harness 200.
  • the terminal block substrate 222C can be used upside down of the terminal block substrate 222B, and the spare terminal block substrate 222 can be used upside down of the terminal block substrate 222A.
  • the take-out substrate 240 is provided on the insulating substrate, the terminal 240T1 and the terminal 240T5, the terminal 240T2 and the terminal 240T6, the terminal 240T3 and the terminal 240T7, the terminal 240T4 and the terminal 240T8, Are electrically connected (soldered), the terminal 240T1 is connected to the conductive portion 1A of the conductive harness 200, the terminal 240T2 is connected to the conductive portion 1B of the conductive harness 200, and the terminal 240T3 is connected to the conductive portion 1C of the conductive harness 200. Are electrically connected (soldered). Then, as shown in FIG.
  • three lead wires 242 (6 in total on the left and right sides) are connected to the take-out substrate 240 as a terminal 240T1 (or terminal 240T5), a terminal 240T2 (or terminal 240T6), and a terminal 240T3.
  • a terminal 240T1 or terminal 240T5
  • a terminal 240T2 or terminal 240T6
  • a terminal 240T3. Or terminal 240T7 is electrically connected (soldered), and the lead wire 242 is connected to an amplifier outside the headband 100, and the biological signal detected by the amplifier is amplified.
  • the conductive harness 200 in which the terminal block substrate 222 and the take-out substrate 240 are electrically connected (soldered) in this manner is joined to the annular base material layer 110.
  • the detection circuits on the right side (R side) and the left side (L side) are made independent (electrically (structurally and physically) between the terminal block board 222A and the end 202 of the conductive harness 200).
  • the conductive harness 200 is bonded to the annular base material layer 110 with a heat-sealing tape (a heat-welding tape, a heat-sealing tape, or the like).
  • the entire circumference of the annular base material layer 110 and the length of the conductive harness 200 in the unstretched state is made substantially the same, and the conductive harness 200 is joined to the entire circumference of the annular base material layer 110, but the conductive harness 200 is joined to a part of the annular base material layer 110.
  • the conductive harness 200 is bonded to the annular base material layer 110 at the positions of the terminal block substrate 222 and the take-out substrate 240.
  • the take-out substrate 240 is provided on the portion of the conductive harness 200 joined to the periphery of the annular base material layer 110.
  • the end 202 in FIG. Alternatively, the take-out substrate 240 may be provided.
  • the take-out substrate 240 can be provided far away from the human body (head H), for example, when detecting a biological signal (electroencephalogram) at bedtime, even if the human body turns over, a hard lead wire is formed. Since it is not on the subject's head, it is possible to obtain a biological signal (electroencephalogram) with high accuracy even overnight, without feeling uncomfortable.
  • FIG. 19A shows a state immediately before the biological electrode 230 is attached to the terminal block substrate 222
  • FIG. 19B shows a state in which the biological electrode 230 is being attached to the terminal block substrate 222
  • FIG. 19C shows an attachment of the biological electrode 230 to the terminal block substrate 222.
  • FIG. 19D is a perspective view of the plane P shown in FIG. 19C as viewed from the direction indicated by the arrow X.
  • the fiber knitted fabric 232 constituting the electrode layer 21 included in the biological electrode 230 is paired with one side (here, the male side) provided on the terminal block substrate 222.
  • a metal snap button (female snap 230B) on the other side (the female side in this case) is provided, and a hole 236 corresponding to the size of the male part 230A1 is provided, and the male snap button is passed through the hole 236.
  • the male electrode 230 ⁇ / b> A and the female snap button (female snap 230 ⁇ / b> B) are fitted, and the bioelectrode 230 is attached to the terminal block substrate 222.
  • the side (front side) in contact with the skin of the biological electrode 230 must be constituted by the fiber knitted fabric 232 constituting the electrode layer 21.
  • the pair of snap buttons of the male snap 230A and the female snap 230B is made of metal and the female snap 230B is provided on the fiber knitted fabric 232 constituting the electrode layer 21, the male snap 230A and the female snap After the fitting with 230B, the electrode layer 21, the female snap 230B, the male snap 230A, the predetermined terminal 222T of the terminal block substrate 222, and the predetermined conductive portion 1 of the conductive harness 200 are electrically connected.
  • a buffer body 234 having elasticity such as a sponge is provided on the back side of the biological electrode 230.
  • the buffer 234 allows the fiber knitted fabric 232 constituting the electrode layer 21 to be in close contact with the skin, so that a biological signal (electroencephalogram) can be obtained with high accuracy.
  • the vertical length of the biological electrode 230 is about 3 to 4 times the vertical length of the annular base material layer 110, and the biological electrode 230 is attached to the terminal block substrate 222 as shown in FIG. 19D.
  • the buffer body 234 is provided on the back side of the biological electrode 230 by sticking or the like so as to come to a portion inside the annular base material layer 110 and including the center in the vertical direction.
  • the back side (the mounting surface of the buffer 234) of the biological electrode 230 is opposed to the terminal block substrate 222 (here, referred to as the terminal block substrate 222A), and the male portion 230A1 of the male snap 230A is a hole. It is made to oppose the part 236.
  • the female snap 230B extends from the front surface (outside) to the back surface (inside) of the annular base material layer 110.
  • the biological electrode 230 is made to go to the position.
  • the biological electrode 230 is circulated from the upper side to the lower side with respect to the annular base material layer 110, but conversely, the biological electrode 230 may be circulated from the lower side to the upper side.
  • the biological electrode 230 is attached to the terminal block substrate 222 by fitting the female snap 230B to the male snap 230A through the hole portion 236 and fixing.
  • the size of the biological electrode 230 (particularly the length in the vertical direction), the size and position of the buffer 234, the positions of the male snap 230A and the female snap 230B, and the hole so as to have the structure shown in FIG. 19D
  • the size and position of 236 are set.
  • the annular base material layer 110 of the headband 100 and the conductive harness 200 joined to the annular base material layer 110 are artificially expanded in an annular diameter (expansion step).
  • the artificial expansion is stopped and the headband 100 is mounted on the human head H (mounting step).
  • the headband 100 is securely attached to the head H of the human body due to the stretchability of the annular base material layer 110 (and the conductive harness 200) (the detection region is caused by the stretchability of the annular base material layer 110). It is preferable to select the type (size) of the headband 100 as appropriate.
  • the position of the first detection means 220B is aligned with the position of the forehead of the head H of the human body (first part S (B)) (first part determination step),
  • the position of the detection means 220C is adjusted to the position of the base of the auricle of the human body (second part S (C)), which is a predetermined position in the region S (second part determination step).
  • the annular base material layer 110 and the conductive harness 200 of the headband 100 have elasticity, the position can be changed even when the distance from the first part to the second part is different due to individual differences between living bodies. Easy to adjust.
  • the position of the reference detection means 220A for detecting the reference biological signal is positioned at the reference part S (A) at the approximate center of the forehead.
  • the potential difference between the left and right first parts S (B), which is the first biological signal, in the forehead that is the first part (S (B)), and the second part A potential difference between the left and right second portions S (C) which is the second biological signal in the outer ear which is (S (C)) is detected via an amplifier (detection step).
  • the biological signal of the first part and the biological signal of the second part whose position is different from the first part can be detected with one appliance, it can be easily adjusted, and A biological signal can be detected with high accuracy.
  • the headband 100 when a biological signal is detected from a biological electrode attached to the human body and attached to the human body surface, the first part ( The distance from the first part to the second part of the biological signal (brain wave) of the forehead) and the biological signal (brain wave) of the second part (ear) whose position is different from that of the first part Even if they are different, it is possible to adjust easily and detect a biological signal with high accuracy.
  • the biological signal detection device according to the present invention is modified.
  • An example of the headband 101 will be described.
  • the headband 101 is different in that it further includes two terminal block substrates 222C in addition to the configuration of the headband 100 according to the above-described embodiment.
  • Other structures that are the same as those in the above-described embodiment are given the same reference numerals. Since the description thereof is the same as that described above, it will not be repeated here.
  • the headband 101 has a different distance L from the first part (S (B)) to the second part (S (C)) due to individual differences between living bodies (L (1) ⁇ L (in FIG. 21D). 2)), at least one of the first detection means 220B and the second detection means 220C (second detection means 220C in the headband 101) is attached to the conductive harness 200.
  • a plurality (three in this case) of terminal block substrates 222C are provided, and the bioelectrode 230 is electrically connected to one of the plurality of terminal block substrates 222C.
  • the headband 101 is worn on the head of a human body, detects a biological signal in the forehead (first part (S (B))) as a first biological signal, and as a second biological signal.
  • the terminal block board 222C constituting the second detection means 220C for detecting the biological signal at the base of the auricle (second part (S (C)) and detecting the biological signal at the base of the auricle is a conductive harness.
  • the biological electrode 230 is adapted to the position of the root of the auricle among the plurality of terminal block substrates 222C constituting the second detection means 220C. It is electrically connected to any one of the terminal block substrates 222C.
  • this headband 101 is one terminal block substrate before and after the terminal block substrate 222C of the headband 100 shown in FIG. 16 (front and rear in the circumferential direction of the annular base material layer 110). 222C is further provided.
  • the headband 101 is not limited to one in which the terminal block substrates 222C are added before and after the terminal block substrate 222C of the headband 100, and is not limited to the three terminal block substrates 222C. .
  • the headband 101 may be provided with two or more terminal block substrates 222C with respect to the headband 100, and the position and number of the terminal block substrates 222C to be added may be arbitrary (the number to be added is 1 or more), they may be provided continuously, may be provided with an interval, or the intervals may be inconsistent.
  • the number of added terminal block substrates 222C increases, it is preferable to reduce the stretchability of the annular base material layer 110 (since the conductive harness 200 expands and contracts, the terminal block substrate basically does not expand and contract). Absent.
  • the annular base material layer 110 of the headband 100 and the conductive harness 200 joined to the annular base material layer 110 are artificially expanded in an annular diameter (expansion step).
  • the artificial expansion is stopped and the headband 100 is mounted on the human head H (mounting step).
  • the headband 100 is securely attached to the head H of the human body due to the stretchability of the annular base material layer 110 (and the conductive harness 200) (the detection region is caused by the stretchability of the annular base material layer 110). It is preferable to select the type (size) of the headband 100 as appropriate.
  • the position of the first detection means 220B is adjusted to the position of the forehead of the human head H (first part S (B)) (first part determination step).
  • the position of the reference detection means 220A for detecting the reference biological signal is positioned at the reference portion S (A) at the center of the forehead.
  • one of the terminal block substrates 222C that best fits the position of the base of the auricle is selected. Select (selection step).
  • the biological electrode 230 is electrically connected to the selected terminal block substrate 222C by the procedure described with reference to FIG. 19 (connection step).
  • connection step When detection preparation is completed in this way, the potential difference between the left and right first parts S (B), which is the first biological signal, in the forehead that is the first part (S (B)), and the second part A potential difference between the left and right second portions S (C) which is the second biological signal in the outer ear which is (S (C)) is detected via an amplifier (detection step).
  • FIG. 21C is the same view (same subject) as FIG. 14C, and has a length H (1) and a length L (1) as symbols.
  • FIG. 21D is a subject different from FIG. 14C, and a length L (2) is added to the reference numeral of FIG. 21C.
  • the subject shown in FIG. 21C and the subject shown in FIG. 21D have the same length H (1) indicating the size of the head (if this length H (1) is different, the headbands of different sizes are used.
  • the test subject shown in FIG. 21D has a length L (2) ( ⁇ L (1)).
  • the second detection means 220C When the headband 100 is attached to the subject shown in FIG. 21C, the second detection means 220C is positioned at an appropriate position of the second part S (C), but the headband 100 is placed on the subject shown in FIG. 21D. Is attached, the second detection means 220C is not positioned at an appropriate position of the second part S (C). Thus, the subject shown in FIG. 21D cannot detect the biological signal with high accuracy by the detection method using the headband 100.
  • the headband 101 for the subject shown in FIG. 21D, in the plurality of terminal block substrates 222C constituting the second detection means 220C in the selection step described above.
  • the biological signal can be detected with high accuracy.
  • any one terminal block substrate 222C is selected from among the plurality of terminal block substrates 222C, and the biological electrode 230 is connected to the selected terminal block substrate 222C by a snap button, it is electrically connected. The adjustment is very simple.
  • the headband 101 in the case where a biological signal is detected from the biological electrode attached to the human body head and attached to the human body surface, the first part (the forehead) ) And the biological signal (electroencephalogram) of the second part (ear) whose position is different from that of the first part, the distance L from the first part to the second part due to individual differences in the living body. Even if they are different, it is possible to adjust easily and detect a biological signal with high accuracy.
  • the fiber knitted fabric 232 constituting the electrode layer 21 is in contact with the skin via the buffer 234.
  • the male part 230A1 of the male snap 230A may be in contact with the skin, or (2) the surface 230B1 of the female snap 230B may be in contact with the skin.
  • the present invention provides a conductive stretch knitted fabric that has abundant stretchability and flexibility, has a resilience when repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretch.
  • Wiring member, sensor and controller for realizing human body motion detection wear an example of a biological signal detection device as an example to which the conductive harness used is preferably applied, and realizing human body motion detection wear worn by a person Is particularly preferable in that it can be attached to the wear without obstructing human body movement.
  • the present invention provides a conductive stretchable knitting that has abundant stretchability and flexibility, has a resilience upon repeated stretching, and has no or no change in electrical resistance even after repeated stretching. It is preferable for a conductive harness using a ground, and particularly preferable for a conductive harness, a conductive harness structure, and a conductive harness mounting structure that can be easily connected and routed to an electronic device or the like. Further, the present invention is preferably applied to a technique for detecting a biological signal from an electrode attached to a living body including a human body and attached to the surface of the living body, and the position is different from the biological signal of the first part and the first part. The biological signal of the second part is particularly preferably applied to a technique for detecting the biological signal with high accuracy even when the distance from the first part to the second part is different due to individual differences between living bodies.

Abstract

編地を用いた導電用ハーネスを適用した人体動作検出用ウェアを提供する。 この人体動作検出用ウェアの一例である作業グローブ(50)は、人がその手に着用して、人体の手指の動作を検出する。人体における第1の部位に対応する作業用グローブ(50)の手甲部に設けられ、第1の部位についての第1の物理量(角速度、角加速度)を検出するジャイロセンサモジュールと、第1の部位と関節を介した第2の部位に対応する作業用グローブ(50)の親指部および人差し指部に設けられ、第2の部位についての第2の物理量(速度、加速度)を検出する加速度センサモジュール(60)と、これらのセンサから出力された信号が電気的に流れる導電用ハーネス(2)とを含み、この導電用ハーネス(2)がウェアである作業用グローブ(50)に接着されている。

Description

生体信号検出装具
 本発明は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスを好適に適用した一例としての人体動作検出用ウェア(生体信号検出装具の一例)に関する。
 また、本発明は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネス、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造に関する。
 また、本発明は、人体を含む生体に装着されて生体表面に取り付けられた電極から生体信号を検出する技術に関し、特に、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出可能な、生体信号検出装具および生体信号検出方法に関する。
 従来、導電性を有する部位と非導電性を有する部位とを交互に配置して製編又は製織したシーツが提案されている(特許文献1)。このシーツにおいて、導電性を有する部位は、金、銀、銅などの金属糸を用いて製編又は製織することが選択肢の一つとされていた。また、製織の際には導電糸を経糸に用いることが想定されていた。
 一方、布帛を繰り返し伸縮させても断線や基布損傷を抑制できるように構成した伸縮伝送線が配置された布帛が提案されている(特許文献2)。この布帛において、伸縮伝送線には、直径0.03mmの銅線100本を束ねた集合線4本を直径1.8mmの組紐まわりに撚り合わせ、更にそのまわりに仮撚加工糸を二重(二層)に撚り合わせることで構成させたもののみが例示されている。
 上述した特許文献1に開示されたシーツにより生体情報が取得されたり、特許文献2に開示された伸縮伝送線が人体の動作や姿勢を検出するモーションキャプチャーシステムに適用されたりする。このような人体の動作や姿勢を検出する技術として、手指の繊細な動きを記録・再現するための磁気式位置姿勢センサを用いた手指用モーションキャプチャ装置が提案されており(特許文献3)、ユーザの身体の少なくとも一部分の位置に関する指標を提供するための複数のセンサ素子を備え、ユーザによる着用が可能な装置が提案されている(特許文献4)。
 また、近年、健康の維持またはその増進に対する人々の関心が高まっている。そこで、健康管理のために、日常生活の中で、人々がより手軽に、たとえば、心拍信号、心電信号、脳波信号(脳活動によって生じる電気(電位)信号)、筋電信号(筋肉を動かすときに生じる電気(電位)信号)などの生体情報を精度高く検出することが望まれている。また、健康管理に限らず、疾患の診断および治療に上述したような生体情報を精度高く検出することが望まれたり、さらに人体に限らず動物実験等においても、上述したような生体情報を精度高く検出することが望まれたりしている。
 たとえば、日常生活の中で手軽に生体情報を精度高く検出する心電信号検出装置が特許第5843005号公報(特許文献5)に開示されている。この心電信号検出装置は、お互いに電気的に接続され、左右それぞれの外耳に接触させて取り付けられる第1外耳電極および第2外耳電極と、上腕または肩に接触させて取り付けられる上腕/肩電極と、前記第1外耳電極、前記第2外耳電極、および前記上腕/肩電極と接続され、前記第1外耳電極、前記第2外耳電極と、前記上腕/肩電極とにより検出される心電信号を計測する計測手段とを備えることを特徴とする。この心電信号検出装置によると、使用者が日常の動作・活動(たとえば運動等)をしながら心電信号を計測できる。
 さらに、この特許文献5には、外耳電極が、外耳を構成する耳介と耳朶との境界領域を含む部位に接触させて取り付けられることが好ましいことが開示されている。また、この特許文献5の実施形態には、心電信号を検出するために、外耳電極と上腕電極との組合せ(第1、2、3実施形態)、額電極と上腕電極との組合せ(第4実施形態)、および、左右2つの上腕電極の組合せ(第5実施形態)が開示されている。
特開2000-221号公報 特開2012-177210号公報 特開2007-236602号公報 特開2007-181673号公報 特許第5843005号公報
 特許文献1のシーツにおいて、導電性を有する部位に金、銀、銅などの金属糸を用いたり、製織の際に導電糸を経糸に用いたりすると、ゴワツキ性が強く出て柔軟性を豊富にすることが困難となる。また、シーツを伸縮させるような使用をすると金属糸が塑性変形を繰り返し起こすことになり、断線の危険性が高まる懸念が生じる。のみならず、伸長に対する復元性が低いため、伸縮性が得られる使用期間は制限されたものとなり、伸縮性を期待される用途としては不向きな一面を有していた。
 一方、特許文献2の布帛において、伸縮伝送線は銅の集合線だけでも直径換算で1~2mmほどにも匹敵するのではないかと推測され、加えて、芯となる直径1.8mmの組紐や更には仮撚加工糸による二重(二層)の被覆層をも必要とすることで、全体として相当に太いものとなっている。それ故、仮に伸縮による断線が抑制されるものであったとしても、伸縮性の豊富さ、柔軟性の豊富さ、伸長に対する復元性などにおいて、何ら期待できるものではないと言わざるを得ない。
 このように特許文献1のシーツであれ、また特許文献2の布帛であれ、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えさせることに関しては、着眼していなかったと言うことができる。また、複数の基板間を配線するような場合にあって、各基板の配置により配線経路が複雑な曲がりを有するものとなっていたり、配線する段階まで配線長さや配線経路が確定していなかったり、基板同士が配線後に移動したりするとき等には、これら特許文献1のシーツや特許文献2の布帛を配線部材として用いるのは不向きであった。
 さらに、特許文献2は、配線部材(伸縮伝送線)を布帛(基布)に配する方法として、(1)縫製により伸縮伝送線を基布に装着、(2)基布に取り付けられた筒状部材の内側に伸縮伝送線を内装、(3)伸縮伝送線が基布を構成する織編物組織中に挿入、の3つを開示する。しかしながら、このような方法により伸縮伝送線を布帛に配した場合に繰返し伸縮を受けると、伸縮伝送線の断線、基布の損傷または基布からの伸縮伝送線の剥離を、十分に抑制できるとは言えず、十分な耐久性を実現することができない。さらに、いずれの特許文献1および特許文献2にも、実際に配線部材(伸縮伝送線)を布帛(基布)に配して使用する場合における、電子機器等との接続技術および配線部材(伸縮伝送線)の取り回し技術についての課題についても解決手段についても開示も示唆もない。
 なお、特許文献3においては、手指に磁気式位置姿勢センサを設けるにあたり、手の大きさに関わらず装着できることを重視し、トランスミッタと手掌部のセンサを固定するグローブは伸縮性のある面ファスナーを巻きつけて装着し、その他のセンサは伸縮性に富むテーピングを用いて装着する構造としか開示していない。さらに、特許文献4においては、センサを含むジャケットが示されているものの、その実現方法は、センサがジャケットに導電性の繊維を編み込んだ洗練された織物またはユーザの肌に密着し得るメッシュ又はネット状のプローブを使用することも可能であるとしか開示していない。すなわち、いずれの特許文献3および特許文献4においても、実際に配線部材(伸縮伝送線)とともにセンサおよびコントローラを布帛(基布)に配して人が着用する人体動作検出用ウェアを実現する場合における、配線部材、センサおよびコントローラをウェアに取り付ける場合の課題についても解決手段についても開示も示唆もない。
 また、特許文献5に開示された心電信号計測装置によると、外耳/額と上腕とに心電電極(外耳電極/額電極および上腕電極)が取り付けられるため、心電電極の着脱時に衣服を脱ぐ必要がなく、着脱に手間がかからず、外耳/額と上腕とに心電電極が取り付けられるため、両手が塞がれることがなく、他の動作(たとえば運動等)をしながらでも心電信号を計測することができる。
 しかしながら、特許文献5に開示された心電信号計測装置では、位置が大ききく異なる少なくとも2つの人体の部位(外耳電極と上腕電極との2部位、左右の上腕電極の2部位または額電極と上腕電極との2部位)に心電電極を取り付けなければならないので、上述したように着脱に手間がかからないとはいえ、その位置調整を含めると相当な手間がかかる。特に、生体に取り付けられる心電電極を含む生体電極は、その取付位置により検出精度が大きく異なるために、その位置調整には相当な手間がかかる。さらに、生体の個体差(体格の違い)により好ましい生体電極の取付位置が異なるために、その位置調整には相当な手間がかかる。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスを好適に適用した一例としての人体動作検出用ウェア(生体信号検出装具の一例)を提供することを目的とする。
 また、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスであって、電子機器等との接続およびその取り回しが容易な導電用ハーネス、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造を提供することを目的とする。
 また、本発明は、従来技術の上述の問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、人体を含む生体に装着されて生体表面に取り付けられた電極から生体信号を検出する生体信号検出装具であって、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出可能な、生体信号検出装具および生体信号検出方法を提供することである。
 前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
 即ち、本発明に係る生体信号検出装具は、生体に装着されて生体信号を検出する生体信号検出装具であって、前記生体における第1の部位に対応する位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の生体信号を検出する第1の検出手段と、前記第1の部位とは位置が異なる第2の部位に対応する位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の生体信号を検出する第2の検出手段と、前記第1の生体信号および前記第2の生体信号の少なくともいずれかの信号が電気的に流れる伸縮性を備えた導電用ハーネスとを含み、前記装具が具備する基材層であって、少なくとも一部に伸縮性を備えた基材層に、前記導電用ハーネスが接合されている。
 また、本発明に係る生体信号検出装具の一例である人体動作検出用ウェアは、人が着用して、人体の動作を検出する人体動作検出用ウェアであって、前記人体における第1の部位に対応するウェアの位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の物理量を検出する第1の検出手段と、前記第1の部位と関節を介した第2の部位に対応する前記ウェアの位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の物理量を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段から出力された信号および前記第2の検出手段から出力された信号の少なくともいずれかの信号が電気的に流れる導電用ハーネスとを含み、前記導電用ハーネスが前記ウェアに接合されている。
 好ましくは、前記第2の検出手段は、前記第1の物理量が基準として用いられる、第2の物理量を検出するように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記第1の検出手段は、前記第2の部位の基準面として前記第1の部位を用いるために、前記基準面として用いられる、絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力し、前記第2の検出手段は、前記第2の部位について、前記基準面に対する相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力するように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段の少なくともいずれかと前記導電性ハーネスにより接続され、前記人体動作検出用ウェアを制御する制御手段をさらに含むように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記導電用ハーネスと、前記第1の検出手段、前記第2の検出手段および前記制御手段の少なくともいずれかとが、前記ウェアを構成する布帛に接合されるように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記ウェアが、上腕用衣類、上半身用衣類、靴下、脚用衣類、下半身用衣類のいずれかであるように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記ウェアは手袋であって、前記第1の検出手段は、前記手袋の手甲部に設けられ、手甲を基準面として絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力するセンサであって、前記第2の検出手段は、前記手袋の手指部に設けられ、前記基準面に対する手指についての相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力するセンサであって、少なくともいずれかのセンサから出力された信号が電気的に流れる導電用ハーネスが、前記手袋を構成する布帛に接合されるように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記第1の検出手段は、ジャイロセンサを含み、前記第2の検出手段は、前記手袋の第1手指部および第2手指部にそれぞれ設けられ、前記基準面に対する第1手指および第2手指についての相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力する2個の加速度センサであるように構成することができる。
 さらに好ましくは、前記導電用ハーネスは、導電糸と弾性糸とを混用して製編された導電部と非導電糸のみによって製編された非導電部とを有し、前記導電部は少なくとも前記導電糸が編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられていると共に前記弾性糸が編地の表裏面の面方向に沿って引き締め力を生じて前記導電糸のジグザグ状配置を保形する配置で設けられており、前記導電部には前記導電糸として金属線を採用した構成経路が設けられ、前記非導電部には前記非導電糸として合成繊維を採用した構成経路が設けられているように構成することができる。
 また、生体信号検出装具は、生体に装着されて前記生体における第1の部位の生体信号および前記第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を検出する生体信号検出装具であって、少なくとも一部に伸縮性を備えた環状の基材層と、前記環状における前記第1の部位に対応する位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の生体信号を検出する第1の検出手段と、前記環状における前記第2の部位に対応する位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の生体信号を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段に電気的に接続され、前記第1の検出手段により検出された信号および前記第2の検出手段により検出された信号が電気的に流れる伸縮性を備えた導電用ハーネスとを含み、前記導電用ハーネスが前記基材層に接合されている。
 本発明によると、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスであって、電子機器等との接続およびその取り回しが容易な導電用ハーネスを好適に適用した一例としての人体動作検出用ウェア(生体信号検出装具の一例)を提供することができる。
 また、本発明によると、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスであって、電子機器等との接続およびその取り回しが容易な導電用ハーネス、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造を提供することができる。
 また、本発明に係る生体信号検出装具によると、人体を含む生体に装着されて生体表面に取り付けられた電極から生体信号を検出する生体信号検出装具において、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出可能となる。
本発明に係る導電性伸縮編地をスムースにより構成した第1実施形態の断面方向の非伸長時の両面編目図である。 本発明に係る導電性伸縮編地をスムースにより構成した第1実施形態の断面方向の伸長時の両面編目図である。 本発明に係る導電性伸縮編地を用いて構成した導電用のハーネスを示した平面図である。 本発明に係る導電性伸縮編地をダンボールニットにより構成した第2実施形態を示した組織図である。 本発明に係る導電性伸縮編地の第3実施形態を示した組織図である。 本発明に係る導電性伸縮編地をエイトロックにより構成した実施形態の組織図である。 本発明に係る導電性伸縮編地をフライスインレイにより構成した実施形態の組織図である。 図1に示す導電性伸縮編地を用いた本発明に係る導電用ハーネスの断面方向の両面編目図である。 図1に示す導電性伸縮編地を用いた本発明に係る導電用ハーネス構造の断面方向の両面編目図である。 図7に示す導電用ハーネス構造における金属ピン近傍の平面拡大図である。 図7に示す導電用ハーネス構造における金属ピン近傍の図面代用写真(その1)である。 図7に示す導電用ハーネス構造における金属ピン近傍の図面代用写真(その2)である。 本発明に係る導電用ハーネス取付構造についての具体例を示す平面図である。 本発明に係る導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造についての具体例を示す斜視図(その1)である。 本発明に係る導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造についての具体例を示す斜視図(その2)である。 本発明に係る人体動作検出用ウェアの具体例である図11に示す作業用グローブの制御ブロック図である。 本発明に係る導電用ハーネスを好適に適用した人体動作検出用ウェアの他の具体例を示す斜視図(その1)である。 本発明に係る導電用ハーネスを好適に適用した人体動作検出用ウェアの他の具体例を示す斜視図(その2)である。 本発明に係る生体信号検出装具の一例である生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その1)である。 本発明に係る生体信号検出装具の一例である生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その2)である。 本発明に係る生体信号検出装具の一例である生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その3)である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドの全体斜視図(その1)である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドの全体斜視図(その2)である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドの分解図である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドを構成する導電用ハーネスの平面図である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドを構成する導電用ハーネスの導電部をスムースにより構成した断面方向の両面編目図における非伸長状態を示す図である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドを構成する導電用ハーネスの導電部をスムースにより構成した断面方向の両面編目図における伸長状態を示す図である。 図14の生体信号測定用ヘッドバンドを構成する生体電極の略図的断面図である。 図17の導電用ハーネスに取り付けられる取り出し基板の平面図(その1)である。 図17の導電用ハーネスに取り付けられる取り出し基板の平面図(その2)である。 図17の導電用ハーネスに取り付けられる取り出し基板の平面図(その3)である。 図17の導電用ハーネスに取り付けられる取り出し基板の平面図(その4)である。 図18の取り出し基板に生体電極を取り付ける手順を説明するための図(その1)である。 図18の取り出し基板に生体電極を取り付ける手順を説明するための図(その2)である。 図18の取り出し基板に生体電極を取り付ける手順を説明するための図(その3)である。 図18の取り出し基板に生体電極を取り付ける手順を説明するための図(その4)である。 本発明に係る生体信号検出装具の変形例である生体信号測定用ヘッドバンドの分解図である。 図20の生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その1)である。 図20の生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その2)である。 図20の生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その3)である。 図20の生体信号測定用ヘッドバンドを人体の頭部に装着した図(その4)である。
<実施の形態A>
 以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。なお、以下においては、導電性伸縮編地1自体も、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造も、本発明に係る物に含めて説明する。
 図1(図1A、図1B)は、本発明に係る導電性伸縮編地1の第1実施形態を示した両面編目図である。この導電性伸縮編地1は、例えば図2に示すような導電用ハーネス2(単にハーネス2と記載する場合がある)を製造する際において、その構成要素の一つとして使用することができる。
 図2に示したハーネス2は偏平で細長い帯紐状を呈して形成され、帯長手方向に沿って互いに平行な2本の導電部を備えたものとしてある。これら2本の導電部が、本発明に係る導電性伸縮編地1(以下、「本発明編地1」と言う)によって形成されている。
 図2に示した例では本発明編地1が細帯状であって且つハーネス2の表裏面に露出する状態に形成され、2本の本発明編地1,1の相互間には互いの短絡を防止するための非導電部3が設けられたものとしてある。
 また、これら本発明編地1,1に対する帯幅方向の外側にも非導電部4が設けられており、ハーネス2の側縁部が他物と接触したときに本発明編地1による短絡や漏電等が起こらないように対処してある。非導電部3,4は、いずれも合成繊維(例えばアラミド繊維)や天然繊維、合成繊維と弾性糸とを混用した素材等の非導電糸のみによって製編された編地として組成されており、本発明編地1と同様にハーネス2の表裏面に露出する状態に形成されている。
 なお、本発明編地1は、ハーネス2の帯幅方向の中に3本以上設けてそれらを非導電部3で区分けするようにしてもよいし、ハーネス2の帯幅方向の中に1本だけ設けてもよい。また非導電部4については本発明編地1の片側だけとしたり、設けなかったりしてもよい。
 また本発明編地1は、帯状とせず、線状に形成することも可能であるし、ハーネス2の帯幅方向及び帯長手方向の全部を形成する広幅のものとして形成することもできる(これらについては後述する)。要は、本発明編地1の配置や形成数は何ら限定されるものではない。またハーネス2自体も、そもそも帯紐状に形成することが限定されるものではなく、正方形や長方形などの四角形に形成すること等も可能である。
 図2で示したハーネス2では、当然に、本発明編地1(2本の導電部)が帯長手方向の両端部で電気抵抗の低い導通特性を有したものとされている。のみならず、帯長手方向の任意位置であっても、帯表面及び/又は帯裏面において電気抵抗の低い導通特性を有したものとされている。従って、本発明編地1の帯長手方向において導通させる2点間距離に応じて電気抵抗の大小を設定したり、反対に電気抵抗に応じた長さを設定したりするといった使い方をすればよい。或いはまた、本発明編地1の帯幅(コース数)を幅広にしたり幅狭にしたりすることの選択によっても電気抵抗の大小を設定することができる。
 また、このハーネス2は、本発明編地1及び非導電部3,4が一体となって帯長手方向に沿った豊富な伸縮性を有していると共に、表裏方向へ向けた反りや曲がり、面方向に沿った左右への曲がり、更には捻りなどに自由に対応できるだけの豊富な柔軟性を有している。そして、このようにハーネス2を帯長手方向に伸縮させたときや、表裏方向へ反らせたり曲げたり、或いは面方向に沿って曲げたりしたとき、更にはこれらの伸縮や反り、曲げを繰り返したときであっても、電気抵抗は不変状態に保持される特性を有している。
 ここにおいて「電気抵抗の低い」とは、電流を流した際の電圧降下が機能に影響を与えない抵抗値であることを言う。具体的な抵抗値は、用途や使用条件によって種々に異なっている。例えば、給電用であれば10Ω/m以下、より好ましくは1Ω/m以下、さらには0.1Ω/m以下が望ましいが、配線長や供給電流により許容範囲は異なる。
 一般に、給電用と比較して、信号用の場合は電流が低いことが一般的であるので、より高抵抗値まで許容可能である
 一方、「伸縮性」とは、非伸長時(常態)からの伸長と、この伸長状態からの解放による即時復元との両方を備えた特性を言う。本発明編地1と非導電部3,4とで、伸縮性を同じ強度にするか強弱の差をつけるかは適宜変更可能である。例えば、編地全体としてシワや波打ち等が目立たないようにしたり、伸張負荷時に導電糸10がダメージを受けないように伸縮性を抑えたりすることを目標として、それぞれの伸縮性を設定すればよい。
 非伸長状態からどれだけ伸長するかの度合い(伸長度)については、製編に用いる材料(糸)の材質や太さ、製編材料の混用の有無や混用方法(カバリング、プレーティング、引き揃え等)、混用数、ハーネス2としての帯幅や帯長さ等といった様々なファクターを、所望されるところに応じて適宜変更することで対応することができる。
 また組成組織の選択によっても伸長度を適宜変更することができることは言うまでもない。この場合、殊に本発明編地1の編みを設計する際には、後述する導電糸10のループ長と弾性糸11の弾性率、ドラフト(短繊維束を引き伸ばして細くすること)との調整が大きな要因となる。
 なお、復元に関しては非伸長時の長さに100%回復することが理想である。しかし、必ずしも100%回復が限定されるものではなく、伸長と復元との繰り返し数を規定したうえで、この規定数以内のときは80%以上回復するような特性を備えるものであれば「良」と見なすなど、用途に応じた性能を設定すればよい。この「伸長-復元繰り返し数」が1000回に満たない場合は、実質上、実用に向かないと言わざるを得ない。
 「伸長-復元繰り返し数」は、デマッチャ式繰返疲労試験機を用いた繰返し引っ張り疲労試験により、計数することができる。この場合、ハーネス2としての試験片にはコース方向を長辺とする長方形のものを用いる。本実施形態では試験片の寸法を長辺10cm、短辺1.5cmとした。また、試験片の中で、導電部(本発明編地1)の両側を挟む配置となる非導電部3,4にはそれぞれ40番手の綿糸を用いるものとし、これによって導電部に伸びの影響(外乱)を与えないように配慮した。
 試験片には非伸長時の5cm間隔おきにマーキングしておく。そしてこのマーキングの間隔が伸長時に10cmになることを目安にストローク(伸長度)を調整した。試験は室温下で行い、60回/分の速度で伸長と復元とを3000回、及び1万回繰り返し実行し、その後のマーキング間隔及びマーキング間の抵抗値を測定して、規定の結果が得られていることを確認することにより、その繰り返し数の達成と見なした。
 このようなハーネス2は、例えば特開平11―279937号に記載の方法(筒状生地からテープ生地を取り出す方法)等を採用して製造することができる。すなわち、丸編機を用いた筒状生地の製編を行うに際して、帯幅方向外側の非導電部4、本発明編地1、帯幅方向中央の非導電部3、本発明編地1、帯幅方向外側の非導電部4、の合計5区分を複数の給糸口から同時進行で製編するピース編みを行うと共に、ピース間に熱、水、溶剤などで溶ける繋ぎの糸を入れ、製編後に得られた筒状生地からこの繋ぎの糸を溶かす処理を行うことにより、ハーネス2を螺旋状に分離しつつ取り出すという方法である。
 本発明編地1の製編時には、図1に示すように導電糸10と弾性糸11とを混用させる。導電糸10と弾性糸11とが含まれていれば、その他に別種の糸を混用させることは任意である。
 本発明編地1に採用し得る編組織は、例えばスムース編(両面編又はインターロックとも言う)とする。スムース編は、ゴム編を2枚重ね合わせてお互いの凹凸の溝を埋め合ったような編組織である。すなわち、図1Aの上面側を編地表面側とおき、同下面側を編地裏面側とおいて説明すると、導電糸10は、編地表面側の導電糸オールドループ10aと絡んで第1ループP1を形成し、編地裏面側へ移行する。そして編地裏面側の導電糸オールドループ10bと絡んで第2ループP2を形成し、以後同様に編地表面側で第3ループP3を形成し、編地裏面側で第4ループP4を形成するといったことを繰り返す。従って導電糸10は、本発明編地1の編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
 これに対して弾性糸11は、編地裏面側の弾性糸オールドループ11aと絡んで第1ループR1を形成し、編地表面側へ移行する。そして、編地表面側の弾性糸オールドループ11bと絡んで第2ループR2を形成し、以後同様に編地裏面側で第3ループR3を形成し、編地表面側で第4ループR4を形成するといったことを繰り返す。従って弾性糸11も、本発明編地1の編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。その結果、編地中には、導電糸10と弾性糸11とのクロス部13がループ毎に交互配置で形成されることになる。
 但し、弾性糸11は豊富な伸縮性を有しているのに対して導電糸10は殆ど伸縮しない。そのため、本発明編地1をその表裏面の面方向(図1Aの左右方向であり後述する「コース方向」と同じである)に沿って伸長させると、クロス部13では、弾性糸11が導電糸10と交差することで編地の表裏面側に生じさせているクロス角θを徐々に拡大させ、鈍角となる状況を経て、次第に弾性糸11だけがよく伸びてゆくようになる。
 次に、この弾性糸11の伸びに引っ張られるようにして導電糸10がそのループからクロス部13へと繰り出される挙動が生じる。
 また、本発明編地1の伸長を解除すると、クロス部13では弾性糸11だけが収縮による引き締め力を生じ、この引き締め力を受けて導電糸10がクロス部13からその両外側のループへと押し込める挙動が生じる。このときの弾性糸11による引き締め力が、非伸縮時の本発明編地1において、導電糸10のジグザグ状配置を保形させ、厚さ方向のボリュウムを持たせる作用を奏することになる。
 このように導電糸10は、ループからクロス部13への繰り出しや押し込みによってループを小さくさせたり大きくさせたりするだけでありながら、弾性糸11の伸縮に合わせて一緒に伸び縮みをしているかのようになり、本発明編地1は図1Bに示すような伸縮性を有するものとなっている。
 この説明から明らかなように、導電糸10は実質的に伸縮するものではないので、コース方向で使用された全長は変化せず、もとよりその外径も変化しない。のみならず、導電糸10はコース方向に並ぶループ同士が接触することがなく、複数のコース間で絡まったり接触したりすることもない。従って、電気抵抗も不変となるものである。
 また、本発明編地1では、編地中の同一コース内が導電糸10により製編された構成経路と、弾性糸11により製編された構成経路とに分離されたものであると言える。そのため、互いの構成経路における伸縮挙動の互いへの影響(干渉)が抑制され、各独立したものとなるので、各構成経路ではそれぞれ自由度の高い伸縮挙動が許容されることになる。これにより、本発明編地1として、豊富な伸縮性及び柔軟性が確保される。
 なお、このように導電糸10の構成経路と弾性糸11の構成経路とが分離する編地構成では、導電糸10の構成経路中に1経路あたり多くの導電糸10を入れられることになる。そのため、本発明編地1の電気抵抗値を可及的に低く設定することが可能となる。弾性糸11の場合も、1経路あたり多くの弾性糸11を入れられることは同様である。弾性糸11を多く入れることに関しては弾性特性を良好にできるという利点に繋がる。
 導電糸10の構成経路と弾性糸11の構成経路とが分離する編地構成を得る方法としては、本発明編地1を製編するに際し、導電糸10と弾性糸11とを異なるニッティングポイントで製編し、各別のループを形成させる方法を提示できる。
 なお、「コース方向」は編組織において繋がったループを形成しつつ進む方向であって「コース」と同じ方向とおく。編地地面上でコース方向と垂直に交差する方向は「ウエール」又は「ウエール方向」とおく。また「コース間」はウエール方向で隣接するコースとコースとの間である。
 このようなことから、本発明編地1において、コース方向の導電性は、1コースの導電糸10によって(一筋の連続した導電糸10として)発現されることが明らかである。なお、1コースの電気抵抗値を小さくするには、1コースに用いる導電糸10について、S撚りやZ撚り、引き揃えやプレーティング等により導電糸10の本数を多くしたり、或いは低電気抵抗の素材を選んだり、太くしたりすればよいことになる。
 また、より伸縮性を豊富なものとさせるには、太いポリウレタン糸、伸長に対する復元力(キックバック)の強い高弾性率のポリウレタン糸をドラフト高く(ループ長を短く)使用する方法もある。更に、導電糸10の経路に補助的に比較的細い弾性糸11(ポリウレタン等)を同給糸したり、カバリング糸(「芯」にポリウレタン等の弾性糸11を用い「カバー」に導電糸10を用いたもの)を使用したりするなどの方法もある。ただ、これらの方法は、あくまでも伸縮挙動の補助的な役割とする。
 導電糸10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、真鍮等により形成された金属線を用いることができる。場合によっては、金属線の代わりに炭素繊維を採用することも可能である。線径は、10~200μmのものとするのが好適である。殊に、細径の繊維を束ねて使うのが望ましい。このように金属線に関しては、塑性変形しやすいものであるか否か、或いは、顕著な弾性復元力(バネ性)を備えたものであるか否かなどについて、特に限定されるものではない。
 なお、導電糸10には、樹脂繊維(ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、フッ素樹脂など)をカバリングしたものを使用することもできる。このようにすることで、本発明編地1に親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を持たせることができる。また、導電糸10は、樹脂繊維や金属線に対して湿式や乾式のコーティング、又はメッキなどで表面処理を施したり、真空成膜により有機又は無機の薄膜を成膜したりすることが可能である。
 更に導電糸10は、弾性糸11と撚糸、カバリング加工、又は引き揃えにより複合糸とすることもできる。
 弾性糸11には、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料、或いは「芯」にポリウレタンやエラストマー材料を用い「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。
 なお、弾性糸11は、導電糸10の引張強度限界となる伸長度を超えて伸長することがないように(導電糸10の伸長を制限する目的で)、素材選びすることが推奨される。弾性糸11としてカバリング糸を採用する場合は、「カバー」において、導電糸10の伸長制限作用を持たせるような素材選びをすることも可能である。またこのような、弾性糸11自体、或いは「カバー」の素材選びは、本発明編地1に要求される伸縮挙動に適応させる目的で行うものとしてもよい。また、導電糸10の伸長(負荷)を制限する目的では非導電部3,4で制御することもあり得る。
 例えば、伸長からの復元(戻り)が急峻で勢いの強い挙動となるように要求される場合であれば、比較的太くて強弾性の弾性糸11を選択する。反対に、伸長からの復元がじわじわとゆっくりした挙動となるように要求される場合であれば、比較的細くて弱弾性の弾性糸11を選択するといった具合である。
 以上、詳説したところから明らかなように、本発明編地1は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えている。そのため、複数の基板間を配線するような場合にあって、各基板の配置により配線経路が複雑な曲がりを有するものとなっていたり、配線する段階まで配線長さや配線経路が確定していなかったり、基板同士が配線後に移動したりするとき、或いは基板と動体との間に配線する状況下において動体の動作で配線距離に大きな伸縮変動が繰り返し起こったりするとき等にも、好適な配線部材として使用可能である。
 また、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が不変であるので、外乱を嫌う信号線としても好適に使用できることになる。
 本発明編地1は、弾性糸11による面方向の引き締め力(収縮力)に付随させることにより、編地の伸長状態と非伸長状態との間で導電糸10を挙動させるものである。そのため本発明編地1では、豊富な伸縮性(例えば200%以上)を発現させながらも導電糸10として金属線を使用することができる点が、特徴点の一つである。
 このように導電糸10に金属線を用いた場合、メッキ糸などに比べて電気抵抗を遥かに低く抑えることができ、編地厚を分厚くすることなく、通電可能な電圧値や電流値を高めるのにも適している(薄地にできる)。また導電部、ひいては本発明編地1としての耐久性を高めることができるといった利点がある。更に、デザイン性を高めることができると共に、外観面での展開を広範に拡大させることができる。
 図3は、本発明に係る導電性伸縮編地の第2実施形態を示した組織図である。本第2実施形態では、編組織にダンボールニットを採用している。ダンボールニットは、平編を表裏に重ね合わせてそれらの間をタック(矢符T)により結合させたような編組織である。すなわち、図3の上面側を編地表面側とおき、同下面側を編地裏面側とおいて説明すると、導電糸10は、編地表面側の平編ループ20aとタックして編地裏面側へ移行し、編地裏面側の平編ループ20bとタックすることを繰り返して、本発明編地1の編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
 これに対して弾性糸11は、編地表面側及び編地裏面側の平編を製編している。従って、この弾性糸11が発現する表裏面の面方向に沿った引き締め力(収縮力)により、非伸縮時の本発明編地1において、導電糸10のジグザグ状配置を保形させ、厚さ方向のボリュウムを持たせる作用を奏する。その他の構成及び作用効果については第1実施形態と略同様である。
 図4は、本発明に係る導電性伸縮編地の第3実施形態を示した組織図である。本第3実施形態についても、平編を表裏に重ね合わせてそれらの間を結合させたような編組織であって、導電糸10が、編地表面側と編地裏面側との間で表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
 第2実施形態との違いは、導電糸10によって編地の表裏間方向にジグザグ状に形成された経路と、弾性糸11によって編地の面方向に沿って引き締め力を生じるように形成された経路とが絡まって、これら導電糸10と弾性糸11とが互いに移動自在(伸縮動作を自由に許容される状態)で、収縮側で保持されている点にある。この図4は編地の断面構造を示したものであり、実際には、導電糸10のループ21や弾性糸11のループ20は、それぞれ編地の表面や裏面で畦状に繋がった突条を形成している。そのため、いずれかのループが編地の肉厚中央へ向けてすっぽ抜けるようなことは起こらない(これを互いの経路が「絡まって」いると説明した)。
 その他の構成及び作用効果については第1実施形態と略同様である。
[実施例]
 以下に、本発明編地1の実施例を例示するが、これらは技術的な理解を助けるために開示するものであり、本発明の技術的範囲は以下の例示に限定されるものではない。
(実施例1)
 導電糸10として線径50μmの銅線4本を用い、弾性糸11として235dtのポリウレタンを用いて、スムース(図1参照)により製編した。
(実施例2)
 導電糸10として線径40μmのニッケル線1本を用い、弾性糸11として235dtのポリウレタンを用いて、スムース(図1参照)により製編した。ニッケル線は耐候性がよいために、特に、環境が重視される部分で使用する場合に適したものであると言うことができる。
(実施例3)
 導電糸10として線径50μmの銅線3本と110dtのポリウレタンとによる複合糸を用い、弾性糸11に235dtのポリウレタンを用いて、スムース(図1参照)により製編した。
(実施例4)
 導電糸10として線径50μmの銅線3本を用い、弾性糸11として235dtのポリウレタンを用いて、ダンボールニット(図3参照)により製編した。
(実施例5)
 導電糸10として線径50μmの銅線3本を用い、弾性糸11として235dtのポリウレタンを用いてインレイを行い、フライスインレイ(図6参照)により製編した。
(実施例6)
 導電糸10として線径50μmの銅線3本と110dtのポリウレタンとによるプレーティング編を用い、フライス(ゴム編)により製編した。フライスによる編組織は編地厚のボリュウムが十分あるので、プレーティング編により挿入したポリウレタンに弾性糸11としての作用を期待することができる。
(比較例)
 導電糸10として線径50μmの銅線3本と110dtのポリウレタンとによるプレーティング編を用い、シングル(平編)により製編した。シングルによる編組織は編地厚としてボリュウムが不十分であるので、プレーティング編により挿入したポリウレタンに弾性糸11としての作用を期待することはできない。すなわち、この比較例は、弾性糸11を不採用としたものであると言うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、実施例1~5では、250~300%の最大伸びを実現させることができ、この最大伸びに対して10000回に及ぶ伸縮を繰り返しても、実用に耐え得るだけの強い復元力が保持されていることが確かめられた。実施例6で採用しているフライス(ゴム編)では、編地中の導電糸10が表裏間方向にボリュウムを持ったものとなり、ジグザグ状配置と同等の構成となっているので、「伸長-復元繰り返し数」として3000回の耐久性を達成し得るものであった。この意味で本発明効果を得られるものであった。
 これに対して比較例では、シングル(平編)を採用しているので、編地中の導電糸10が表裏間方向にジグザグ状配置と成らず、また弾性糸11を不採用としているのに等しいために最大伸びが小さく、且つ復元力も乏しいために、実用には不向きであることが判明した。
 なお、伸縮動作を繰返し行う場合では、導電糸10に与える影響を考慮して、その振幅を最大伸びの1/2程度として行うのが好ましい。そのため、表1中に示した最大伸びについては、振幅の設定にもよるが、大きい数値が得られるものが好ましいと言うことができる。
 一方、スムース組織(図1参照)の本発明編地1を導電部に使用して、本発明に係るハーネス2(図2に示した構成のもの)を以下の通り製造した。
 なお、帯幅方向中央の非導電部3と帯幅方向外側の非導電部4とは、コース数及び使用素材を同じとした。また帯幅方向の両側縁部を縁取るように、それぞれ2コースずつ、溶着ポリウレタンによる被覆コースを設けて、取り扱い性の向上を図った。
 また、導電部(本発明編地1)には、導電糸10としてエナメル線を採用した構成経路が設けられたものとし、非導電部4には、非導電糸としてアラミド繊維を採用した構成経路が設けられたものとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 導電部(本発明編地1)の導電糸10として用いたエナメル線は樹脂コーティングされているので、周囲との絶縁が確保されるという特性を備える。また、非導電部3,4に用いたアラミド繊維は耐熱性に優れているので、電気的配線を行う際の半田付けの熱に耐えることができる。そのため、半田熱により非導電部3,4が溶けてしまうといった不具合は起こらす、導電糸10のエナメル線の樹脂コーティングを巧く溶かして確実且つ容易に半田付けができるものとなった。
 ところで、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
 例えば、本発明編地1は筒状生地として製編することが限定されるものではなく、非筒のシート状として製編してもよい。従って、丸編機や横編機など、汎用の編機によって製編することができる。
 本発明編地1は、図1で説明したスムース編や図3で説明したダンボールニット、図4で説明した編構造などの他、ゴム編としてもよいし、又はそれらの変形組織のいずれかの編組織により製編することができる。例えば、図5に示すようなエイトロックや図6に示したようなフライスインレイ、更には図示は省略するが、ミラノリブ、モックミラノリブ、片畦、三段両面、コードレーン、鹿の子などを例示することができる。経編を採用することもできる。
 本発明編地1は、前記した給電用、信号用、医療用など以外にも、衣料用(ウエアラブル素材等として)など、多くの利用分野を有する。
 本発明編地1は、導電糸10をウエール方向で隣接させて少なくとも2コース設けることが必要であるが、コース数をどの程度に増やすかの限定は一切ない。そのため、本発明編地1として、線状に形成することも可能であるし幅広の帯状に形成することも可能である。従って、図2に示したようなハーネス2として、その帯幅方向及び帯長手方向の全部を本発明編地1として形成することもできる。
 また、本発明編地1は正方形や長方形などの四角形として形成することもできる。この場合、例えば生体情報をセンシングして取得するための電極等として採用することができる。
 その他、導電糸10及び弾性糸11とは別に、伸び止め用の編糸(非弾性糸とすることが好ましいが撚りや編組織により伸長を制限させた糸としてもよい)を混用することも可能である。非導電部3,4の編糸、編設計で伸び止めをするのがよい。
 編地中の同一コース内を、導電糸10により製編された構成経路と弾性糸11により製編された構成経路とに分離する場合にあって、導電糸10の一部又は全部に非導電性の他の糸素材を引き揃えるようにしたり、或いは弾性糸11の一部又は全部に導電性の他の糸素材を引き揃えるようにしたりすることが可能である。
 上述したように、本発明に係る導電性伸縮編地1は、図2に示すような導電用ハーネス2を製造する際において、その構成要素の一つとして使用することができ、この導電用ハーネス2は、給電用、信号用、医療用などを含めて、衣料用(ウエアラブル素材等として)など、多くの利用分野を有する。以下においては、このような利用分野において、この導電用ハーネス2を採用するにあたって、実際に配線部材としての導電用ハーネス2を生地(布帛、基布)に配して使用する場合における、電子機器等との接続技術(導電用ハーネス)、配線部材の取り回し技術(導電用ハーネス構造)、十分な耐久性を実現することができる生地への取付構造(導電用ハーネス取付構造)について、詳しく説明する。
 図7(図7A、図7B)は図1Aに対応する図であって、図7Aは図1に示す導電性伸縮編地1を用いた本発明に係る導電用ハーネスの断面方向の両面編目図であり、図7Bは図1に示す導電性伸縮編地1を用いた本発明に係る導電用ハーネス構造の断面方向の両面編目図である。図7において図1と同じ構成については同じ参照符号を付してあり、その構造のみならず機能も同じであるので、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
 図7Aに示すように、本発明に係る導電用ハーネスは、図1Aに示す金属線(導電糸10)と接合された金属小片(たとえば金属ピン30)が編地の表裏面を貫通して設けられていることを特徴とする。そして、図7Bに示すように、本発明に係る導電用ハーネス構造は、図1Aに示す編地を少なくとも2つ重ね合わせて(この場合において後述するように導電用ハーネスの長手方向は異なる方向に向くようにずらしている)1の金属小片(たとえば金属ピン30)が、第1の導電用ハーネスの金属線(導電糸10)と第1の導電用ハーネスの金属線(導電糸10)に対応する第2の導電用ハーネスの金属線(導電糸10)とに接合されるようにして、第1の導電用ハーネスの表面と第2の導電用ハーネスの裏面とを貫通して設けられていることを特徴とする。
 そして、これらの本発明に係る導電用ハーネスおよび導電用ハーネス構造は、たとえば、図2に示したように、導電部(導電性伸縮編地1)は帯状に長く形成されており、非導電部(非導電部3および非導電部4)は導電部(導電性伸縮編地1)の帯状の長手方向に沿った絶縁部を形成し、導電部と絶縁部とが帯状の短手方向に交互に形成されている。そして、金属小片は、隣接する導電部を跨がない形状であれば特に限定されるものではないが、ここではピン形状を備える金属ピン30であるとして説明する。
 以下において、本発明に係る導電用ハーネスおよび導電用ハーネス構造を詳しく説明する。
 図7Aに示す導電用ハーネスおよび図7Bに示す導電用ハーネス構造における金属線(導電糸10)は、半田溶融性を備えた絶縁材で被覆された金属素線で形成され(一般的にはエナメル導線または上述したエナメル線と呼ばれることが多い)、図7Aに示す導電用ハーネスおよび図7Bに示す導電用ハーネス構造においては、金属小片(金属ピン30)と金属素線とが(構造的(機械的)にも電気的にも)接合されていることを特徴とする。なお、この接合方法は特に限定されるものではなく接着剤等による(半田付け以外による)接合であっても構わないが、以下においては、金属小片(金属ピン30)と金属線(導電糸10)の金属素線とは半田付けにより接合されているとして説明する。また、以下においては、金属素線の素材は限定されるものではないが、以下においては、金属素線は銅線であるとして説明する。
 ここで、金属素線である銅線を被覆して導電糸10を形成する絶縁材(エナメル導線の被覆材)は、高温溶融性を備えたものであれば特に限定されるものではないが、一般的にはポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド等の熱可塑性の合成樹脂が好ましい。さらに、この絶縁材(被覆材)の高温溶融性により、金属小片(金属ピン30)と金属線(導電糸10)の金属素線とを半田付けする際に、半田の溶融温度(おおよそ170℃~250℃)以上に温度上昇された半田鏝(たとえば320℃~380℃)から受ける熱により導電糸10を形成する絶縁材(エナメル導線の被覆材)が加熱されて溶融して除去されることになる。これに加え、この絶縁材(被覆材)は、非導電性を有していることが必要とされる。また、柔軟性や伸縮牲を備えているものが推奨される。
 すなわち、この絶縁材(被覆材)には、半田の溶融温度に比べて同等以下の融点を有する熱可塑性樹脂を使用するのが好適である。半田付けが短時間で行え、しかも溶融した非導電被覆材が確実に焼失又は収縮して半田箇所を邪魔することなく、確実な導通が得られるようにするうえでは、半田の溶融温度の範囲内において、低温域に融点があるものが好適と言える。
 とは言え、絶縁材(被覆材)の選出には融点だけが条件とされるものではなく、絶縁材(被覆材)が導電糸を被覆する厚さ等についても条件の一つとされる。例えば、絶縁材(被覆材)の融点が高めであったとしても、被覆厚が薄ければ、半田付け時に比較的容易に溶融することになるので、絶縁材(被覆材)として使用可能となる。
 さらには、後述する導電用ハーネス取付構造において熱融着テープまたは熱融着接着剤が用いられる場合には、この絶縁材(被覆材)の融点は、特に限定されるものではないが、その熱融着素材の融点(アイロン中温である150℃程度)よりも高く、かつ、半田の溶融温度(おおよそ170℃~250℃であってここでは200℃程度とする)よりも低い、180℃程度であることが好ましい。
 なお、非導電部(非導電部3および非導電部4)は、半田の溶融温度に対する耐熱性を備えた非導電糸により形成されている。ここにおいて、この非導電糸に要求される耐熱性は、溶融した半田(又は加熱状態の半田鏝)との接触によっても発火や溶損などを起こさず、また簡単に焼失しないことを言う。但し、焦げが生じる程度は許容範囲(非導電部の形成用に採用可能)とする。要は、半田付けをすることでも形体が残る程度の耐熱性を有するものであれば、機能としては十分である。溶融した半田を非導電部へ浸透させない作用を補助するうえで、非導電部の編組織を緻密構造にする等の対策を加えるとなお一層好ましい。
 すなわち、導電部(本発明編地1)の導電糸10として用いたエナメル導線は樹脂コーティングされているので、周囲との絶縁が確保されるという特性を備える。非導電部3,4に用いた繊維(たとえばアラミド繊維)は耐熱性に優れているので、電気的配線を行う際の半田付けの熱に耐えることができる。そのため、半田熱により非導電部3,4が溶けてしまうといった不具合は起こらす、導電糸10のエナメル線の樹脂コーティングを巧く溶かして確実且つ容易に半田付け(詳しくは後述するように金属ピン30と導電糸10とを接合するための半田付け)ができ、かつ、後述する導電用ハーネス取付構造において熱融着テープまたは熱融着接着剤を用いるためにアイロン中温である150℃程度の熱を加えても(さらに熱付与時間としては数秒程度プレスするだけであることもあって)導電糸10のエナメル線の樹脂コーティングも半田も溶融することがない。
 このような熱特性を備えた導電糸10および非導電部3,4に用いた耐熱性繊維(たとえばアラミド繊維)を採用した本発明に係る導電用ハーネスおよび導電用ハーネス構造においては、上述したように、金属小片(金属ピン30)と金属線(導電糸10)の金属素線とは半田付けにより接合されている。これについて、詳しく説明する。
 まず、導電糸10と金属ピン30との位置関係について説明する。導電性伸縮編地1を編成する(側面視でも平面視でもループを形成する)導電糸10に対して金属ピン30の胴部31の位置が、(1)側面視では図7Aおよび図7Bに示すように導電糸10の異なるループ(ここでは、第2ループP2および第3ループP3)に接触する位置、かつ、(2)平面視では図8に示すように導電糸10のループ10R内に挿入する位置、であるように、導電性伸縮編地1(を編成する導電糸10)に金属ピン30が挿入される。なお、図7および図8は模式的な図であって、さらに、図8はフライス編みの場合の一例を示しているに過ぎない。
 このように金属ピン30が挿入された実際の導電性伸縮編地1の表面を撮影した写真を図9(図9A、図9B)に示す。図9は図8に対応するが、図8においては導電糸10を(図示の都合上)1本で形成(モノフィラメントのような構成)で表現しているが、実際には、図9に示すように導電糸10は多数のエナメル導線で形成されている(マルチフィラメントのような構成)。
 これらの図7~図9に示すように、導電性伸縮編地1を編成する導電糸10に対して、側面視でも平面視でも、導電性伸縮編地1を編成するために形成された導電糸10のループを維持するようにして、導電性伸縮編地1に金属ピン30が挿入される。さらに、いずれの図7~図9であっても、導電性伸縮編地1を編成する弾性糸11については、側面視でも平面視でも、導電性伸縮編地1を編成するために形成された弾性糸11のループを維持するようにして、導電性伸縮編地1に金属ピン30が挿入される。すなわち、このように、導電性伸縮編地1に金属ピン30が挿入されても、導電糸10のループおよび弾性糸11のループが維持されるので、導電性伸縮編地1自体の特性(電気的特性および構造的(機械的)特性)が損なわれることがない。
 そして、このように導電性伸縮編地1に金属ピン30が挿入された後に、金属ピン30のいずれか一方端から半田付けを実施する(ここでは頭部32および端部33のうちの端部33から半田付けを実施するとする)。このとき、半田付けによる熱は図7の矢示X方向へ熱伝導して、この熱により、導電糸10を被覆する絶縁材(被覆材)の温度が上昇して樹脂コーティングを溶かすとともに、溶けた半田が金属ピン30に沿って流し込まれていく。そして、金属素材どうしの接触部位である領域Aにおいて、金属ピン30の胴部31と導電糸10の金属素線(銅線)とが半田により接合される。なお、このように金属ピン30の胴部31と導電糸10の金属素線(銅線)とが半田により接合された領域Aにおいては、電気的に接続されることになるとともに、構造的(機械的)強度が向上することにもなる。
 このように金属ピン30の胴部31と導電糸10の金属素線(銅線)とが半田により接合される態様は、図7Aに示す導電用ハーネスにおいても図7Bに示す導電用ハーネス構造においても同じであり、これらの図においては金属ピン30の胴部31の長さが異なる。なお、胴部31が長めの金属ピン30を用いるようにすれば、図7Aに示す導電用ハーネスにおいても図7Bに示す導電用ハーネス構造においても、金属ピン30の胴部31の長さは同じものとなる。特に、このように接合した後に、不要な金属ピン30の胴部31については切断することも好ましい。この場合には、導電性伸縮編地1の表裏に、金属小片の頭部32自体または切断された胴部31の断面のみが現れていることになる。
 このようにして、導電性伸縮編地1の表裏に金属小片(金属ピン30の頭部32、端部33または切断された胴部31)が現れている導電用ハーネス2を用いて電子機器等(たとえば加速度センサ)と接続する場合には、この導電性伸縮編地1の表裏に現れた金属小片と加速度センサの入出力端子とを電気的に接続(半田付け)すればよいだけであって、本発明に係る導電用ハーネスと電子機器等とを容易にかつ確実に接続することができる。
 なお、金属ピン30および導電糸10の金属素線(銅線)の半田付けと、金属ピン30および加速度センサの入出力端子の半田付けとを、一度に行うようにしても構わない。この場合においては、半田付け前の導電用ハーネス2は、導電性伸縮編地1を構成する導電糸10に金属ピン30が挿入された(だけの)半田付けされる前の状態である。
 次に、本発明に係る導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造を、電気的にも構造的(機械的)にも十分な耐久性を実現して生地(布帛、基布)に取り付ける技術である、本発明に係る導電用ハーネス取付構造について説明する。
 本発明に係る導電用ハーネス取付構造は、上述した本発明に係る導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造を、生地に接着したことを特徴とするものであって、好ましくは、導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体を生地に密着させて接着したことを特徴とする。より具体的には、伸縮性を備えた熱融着テープにより導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体を生地に密着させて接着したことを特徴とする。
 このような熱融着テープとして、伸縮性のあるウレタンフィルム素材やポリアミドフィルム素材に熱融着用接着剤としてのポリウレタンやポリアミド等が塗布されたテープであって、アイロン中温である150℃程度で溶融して生地に融着するテープ、が一般的に知られている。当然であるが、テープの形状を備えたウレタンフィルム素材自体は、アイロン中温である150℃程度で溶融しない。また、フィルム素材以外に、不織布素材が採用された熱融着テープであっても構わない。
 たとえば、このような熱融着テープは、テープ状のウレタンフィルム素材の両面の全面的にまたは点状(ドット状)に熱融着用接着剤が塗布されて、その一方面に剥離紙が設けられている。限定されるものではないが、このような熱融着テープの使用方法は、以下の通りである。
 剥離紙を付けたままの熱融着テープを、剥離紙が設けられていないテープ面を導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面に当ててアイロン中温で熱を付与するために数秒程度プレスして、温度が下がったら剥離紙を取り外して、剥離紙を取り外したテープ面を生地に当ててアイロン中温で熱を付与するために数秒程度プレスする。温度が下がると、生地-熱融着テープ-導電用ハーネスが層状に形成されて、伸縮性を備えた熱融着テープにより、導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体が生地に密着されて接着されていることになる。
 このように導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体を生地に密着させた生地40を図10に示す。ここで、この図10(および後述する図11に示す)導電用ハーネス2は、その帯幅方向の中に4本の編地1を設けてそれらを非導電部3で区分けするようにして、さらに、編地1の両側に非導電部4を設けている。図10に示すように、導電用ハーネス2は、直線状に生地に接着されるものに限定されず曲線状に生地に接着されていても構わないし、重なりがないように生地に接着されるものに限定されず重なりを有して、生地に接着されていても構わない。
 さらに、熱融着テープのテープ状のウレタンフィルム素材の両面に、全面的ではなく点状(ドット状)に熱融着用接着剤が塗布されていても構わないが、このような点状(ドット状)であっても導電用ハーネス2の取付面の全体が生地に密着させて接着されている。
 また、熱融着テープではなく、熱融着用接着剤を導電用ハーネス2の取付面の全体的にまたは点状(ドット状)に塗布して、上述と同じように、アイロン中温で熱を付与してプレスして導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体を生地に密着させるようにしても構わない。さらに、熱融着テープであっても熱融着用接着剤であっても、点状(ドット状)に加えて、クモの巣状やネット状(網目状)であっても構わない。
 本発明において、本発明に係る導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の取付面の全体を生地に密着させて接着する場合における取付面の全体とは、取付面の全面的な部位のみならず取付面の部分的な部位(点状の部位)も含むものである。すなわち、本発明に係る導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造を生地に接着した後に繰返し伸縮を受けても、導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の断線、生地(基布)の損傷、ならびに、生地(基布)からの導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造の剥離、の3つが十分に抑制でき十分な耐久性を実現することができる限りにおいては、本発明における取付面の全体とは、取付面の全面的な部位のみならず取付面の部分的な部位(点状(ドット状)、クモの巣状、ネット状(網目状)の部位)も含むものである。
 次いで、図11(図11A、図11B)を参照して、本発明に係る導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造についてさらに具体的に説明する。図11Bは図11Aにおける領域Bの拡大図である。
 図11に示すように、この具体例は、指先(5指とも)の開いた手袋(作業用グローブ50)に、本発明に係る導電用ハーネス取付構造を用いて、本発明に係る導電用ハーネス構造を取り付けたものであって、作業用グローブ50を装着した作業者の手の動きを検出する。このような手袋の他に、本発明に係る導電用ハーネス取付構造を用いて、本発明に係る導電用ハーネスまたは導電用ハーネス構造を取り付ける対象物としては、限定されるものではないが、衣服、帽子、カバン等がある。
 この作業用グローブ50には、ジャイロセンサ、電源ユニット、通信ユニット、メモリユニットおよびプログラムを実行する演算ユニットを含む処理ユニット70が作業用グローブ50の手の甲部分に設けられているとともに、親指(第1指)部分および人差し指(第2指)部分に加速度センサユニット60が設けられている。ジャイロセンサおよび加速度センサを含めてこの作業用グローブ50に取り付けられる電子機器は一般的なものである。
 2つの加速度センサユニット60は、センサ62と4つずつの入出力端子64とを含み、入出力端子64は、ハーネス2において対応する導電性伸縮編地1に挿入され半田付けで接合された金属ピン30と、半田付けにより電気的にも構造的(機械的)にも接続されている。2つの加速度センサユニット60にそれぞれ接続されたハーネス2は領域Bに示す分岐(合流)を経て処理ユニット70に接続されている。なお、この場合において、2つの加速度センサ60と処理ユニット70との間における通信方式にはI2C(Inter-Integrated Circuit)通信が用いられており、データ線を合流させてもそれぞれの加速度センサ60からのデータを処理ユニット70により取得することができる。このため、さらに詳しく図11Bに示すように、領域Bにおける分岐(合流)を、本発明に係る導電用ハーネス構造を用いて実現している。
 図11Bに示すように、この導電用ハーネス構造は、図1Aに示す編地を少なくとも2つ重ね合わせて(ここでは2つ)1の金属小片(たとえば金属ピン30)が、第1の導電用ハーネス(ここでは上側導電用ハーネス2U)の金属線(導電糸10)と第1の導電用ハーネス(上側導電用ハーネス2U)の金属線(導電糸10)に対応する第2の導電用ハーネス(ここでは下側導電用ハーネス2D)の金属線(導電糸10)とに接合されるようにして、第1の導電用ハーネス(上側導電用ハーネス2U)の表面と第2の導電用ハーネス(下側導電用ハーネス2D)の裏面とを貫通して設けられていることを特徴とする。この場合において、導電用ハーネスの長手方向は互いに異なる方向に向くようにずらしているので、上側導電用ハーネス2Uと下側導電用ハーネス2Dとが交差していることになり、分岐(合流)の態様を実現することができる。
 より詳しくは、この導電用ハーネス構造は、
(A)金属ピン30Aにより上側導電用ハーネス2Uにおいて導電糸10により編成された編地1Aと下側導電用ハーネス2Dにおいて導電糸10により編成された編地1Aとが接合されるように、
(B)金属ピン30Bにより上側導電用ハーネス2Uにおいて導電糸10により編成された編地1Bと下側導電用ハーネス2Dにおいて導電糸10により編成された編地1Bとが接合されるように、
(C)金属ピン30Cにより上側導電用ハーネス2Uにおいて導電糸10により編成された編地1Cと下側導電用ハーネス2Dにおいて導電糸10により編成された編地1Cとが接合されるように、
(D)金属ピン30Dにより上側導電用ハーネス2Uにおいて導電糸10により編成された編地1Dと下側導電用ハーネス2Dにおいて導電糸10により編成された編地1Dとが接合されるように、
上側導電用ハーネス2Uの表面と下側導電用ハーネス2Dの裏面とを貫通して、金属ピン30A、30B、30C、30Dが、それぞれ上側導電用ハーネス2Uおよび下側導電用ハーネス2Dに設けられている。
 上述のように、本発明に係る導電性伸縮編地1、図2に示すような導電用ハーネス2、この導電用ハーネス2を採用するにあたって、実際に配線部材としての導電用ハーネス2を生地(布帛、基布)に配して使用する場合における、電子機器等との接続技術(導電用ハーネス)、配線部材の取り回し技術(導電用ハーネス構造)、十分な耐久性を実現することができる生地への取付構造(導電用ハーネス取付構造)について説明した。このような導電用ハーネス2、導電用ハーネス構造、導電用ハーネス取付構造を好適に適用した、本発明に係る生体信号検出装具の一例である人体動作検出用ウェアについて詳しく説明する。
 なお、この人体動作検出用ウェアは、図11に示す作業用グローブ50をその一例として説明する。ここで、この作業用グローブ50における導電用ハーネス2、導電用ハーネス構造、導電用ハーネス取付構造については上述した通りであるので、それ以外の構造について以下において詳しく説明する。
 図11は、本発明に係る人体動作検出用ウェアの具体例である作業用グローブ50を示し、図12は、その制御ブロック図である。これらの図を参照して、人体動作検出用ウェアとしての作業用グローブ50を説明する。図12の領域Bは図11Aの領域Bに対応する。
 図11および図12を参照して、この作業用グローブ50には、ジャイロセンサモジュール72(第1の検出手段)と、バッテリ充電回路およびバッテリから構成される電源ユニット74と、通信(無線)ユニット76と、メモリユニットおよびプログラムを実行する演算ユニット78とを含む処理ユニット70(この作業用グローブ50全体を制御する制御手段)が作業用グローブ50の手の甲部分に設けられているとともに、親指(第1指)部分に加速度センサモジュール60F(加速度センサユニット60と同じであって第2の検出手段)および人差し指(第2指)部分に加速度センサモジュール60S(加速度センサユニット60と同じであって第2の検出手段)が設けられている。以下において、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sはともに加速度センサユニット60と同じであって、これらを纏めて加速度センサモジュール60と記載する場合がある。
 なお、上述したように、これらの電気機器間のうちの図示した部分が導電用ハーネス2により接続されている。ここで、第1の検出手段であるジャイロセンサモジュール72および第2の検出手段である加速度センサモジュール60のうちの(少なくとも1つである)加速度センサモジュール60と処理ユニット70とが導電性ハーネス2により接続されている。そして、導電用ハーネス2は作業用グローブ50を構成する布帛に接着されている。そして、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sは、導電用ハーネス2を介して作業用グローブ50を構成する布帛に接着されている。
 本発明においては、導電用ハーネス2を介しているものの、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sは作業用グローブ50を構成する布帛に接着されているものとする。なお、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sと導電用ハーネス2との上下関係は図11の状態の逆であっても構わず、この場合、下から作業用グローブ50を構成する布帛、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60S、導電用ハーネス2となり、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sは、作業用グローブ50を構成する布帛に(直接)接着されていることになる。
 また、ジャイロセンサモジュール72、加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60Sは、3軸のセンサであって、公知のセンサである。そのため、これらのセンサ自体についてはここでは詳細に説明しない。
 この作業用グローブ50は、人がその手に着用して、人体の手指の動作を検出する人体動作検出用ウェアである。人体における第1の部位(ここでは手甲)に対応するウェアの位置(ここでは作業用グローブ50の手甲部)に設けられ、第1の部位についての第1の物理量を検出する第1の検出手段(ここでは角度、角速度および角加速度を検出するセンサの一例であるジャイロセンサ72)と、第1の部位と関節を介した第2の部位(ここでは第1手指(親指)および第2手指(人差し指))に対応するウェアの位置(ここでは作業用グローブ50の親指部および人差し指部)に設けられ、第2の部位についての第2の物理量を検出する第2の検出手段(ここでは速度および加速度を検出するセンサの一例である加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60S)と、第1の検出手段から出力された信号および第2の検出手段から出力された信号の少なくともいずれかの信号(ここでは第2の検出手段から出力された信号)が電気的に流れる導電用ハーネス2とを含み、上述したように、この導電用ハーネス2がウェアである作業用グローブ50に接着されている。なお、限定されるものではないが、この作用用グローブ50においては、第1の部位と第2の部位との間にある関節は、指の根元の関節であって手の甲に5本ある中手骨と指の根元の骨であって5本ある基節骨との間のMP(metacarpal phalangeal joint)関節であるとする。
 詳しくは後述するが、第2の検出手段(ここでは加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60S)は、第1の検出手段(ここではジャイロセンサ72)により検出される第1の物理量が基準(基準面である場合も基準軸である場合も含む)として用いられる、第2の物理量を検出する。
 さらに詳しくは、第1の検出手段(ここではジャイロセンサ72)は、第2の部位(ここでは手指)の基準面として第1の部位(ここでは手甲)を用いるために、基準面として用いられる、絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力する。そして、第2の検出手段(ここでは加速度センサモジュール60Fおよび加速度センサモジュール60S)は、第2の部位(ここでは手指)について、基準面に対する相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力する。
 この場合において、手甲を平面としてその平面を基準面として、その基準面が加速度センサの接地面に対応させるように、演算ユニット78により処理されることにより手指の絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかが検出できることになる。これは、加速度センサでは回転を検出できないために手甲の回転方向が加速度センサのみでは判定できないが、ジャイロセンサで手甲の回転方向を検出して、それを基準として手指の動作を検出することができることになる。このようにすると、手指のそれぞれに、高価なジャイロセンサを設ける必要がない。
 以下において、さらに具体的にこの作業用グローブ50について説明する。
 上述したように第1の検出手段の一例であるジャイロセンサモジュール72は、図11に示すように作業用グローブ50の手甲部に設けられ、手甲を基準面として絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための角度、角速度または角加速度を示す信号を処理ユニット70の演算ユニット78に出力する。
 また、上述したように第2の検出手段の一例である加速度センサモジュール60は、図11に示すように作業用グローブ50の第1手指部(親指部)および第2手指部(人差し指部)にそれぞれ1個ずつ(合わせて2個)設けられ、基準面に対する第1手指(親指)および第2手指(人差し指)についての相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための速度または加速度を示す信号を処理ユニット70の演算ユニット78に出力する。なお、作業用グローブ50における第1手指部(親指部)および第2手指部(人差し指部)は、いずれも上述したMP関節よりも手先側の位置にある部分である。
 上述したように、第1の検出手段の一例としてジャイロセンサモジュール72を例示したが、第1の検出手段は、このようなジャイロセンサモジュール72に加えて、図12に示すように、加速度センサモジュールを含むものであっても構わない。すなわち、第1の検出手段として、ジャイロセンサに加えて加速度センサを併用する。このようにすると、ジャイロセンサ単独では初期姿勢を定めることができないが、加速度センサにより重力加速度を検出して、これにより水平面を定めることができ初期姿勢を算出することができる。そして、検出した基準面の初期姿勢からの変化をジャイロセンサにより検出し、第2の検出手段(例示された加速度センサモジュール60)により検出される角度を用いてこの基準面に対する相対角度を取得することができるので、第2の部位について絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかの物理量を高精度で検出することができる。
 さらに、第1の検出手段として地磁気センサを併用すれば、水平面内の方位を定めることができる。このように、ジャイロセンサに加速度センサおよび地磁気センサを併用することにより、ジャイロセンサのドリフト等による誤差(積分誤差等)を補正することができ、高い測定精度を実現することができる。
 以上のように、第1の検出手段は、ジャイロセンサを含むものであれば特に限定されるものではなく、ジャイロセンサのみで構成されるセンサモジュールであっても、ジャイロセンサと加速度センサとにより構成されるセンサモジュールであっても、ジャイロセンサと加速度センサと地磁気センサとにより構成されるセンサモジュールであっても、ジャイロセンサとこれら例示した加速度センサおよび地磁気センサ以外のセンサとにより構成されるセンサモジュールであっても、構わない。
 ここで、加速度センサモジュール60に替えて、以下のようなセンサであっても構わない。
 第1番目の代替センサは、本出願人の出願に係る特願2015-140652号に記載した電気抵抗の可変特性を備えた導電性伸縮編地を用いたストレッチセンサである。この導電性伸縮編地は、編組織においてループが繋がって進む方向をコース方向又はコースと定義する編地であって、ループが導電糸によって形成されていると共に、弾性糸がコース方向で引き締め力を生じる配置で設けられており、編地の非伸長時には弾性糸による引き締め力によりコース方向で隣接する導電糸のループ同士が接触状態を保持する一方で編地のコース方向への伸長時には導電糸のループ同士が弾性糸による引き締め力に抗して離反可能となっていることを特徴とする。
 第2番目の代替センサは、本出願人の出願に係る特願2016-002803号に記載した導電性伸縮糸を用いたストレッチセンサである。この導電性伸縮糸は、芯部に弾性糸を用い、芯部を被覆する被覆部に導電糸を用いたカバリング糸で構成され、カバリング糸の電気抵抗値がカバリング糸の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性を備えている。
 このような作業用グローブ50を物流センターのピッキング作業員が着用するとピッキング作業者の摘む動作を検出できる。たとえば、棚のロケーション管理(棚の位置情報の管理とその棚に載置された商品状態の管理)とともに、この作業用グローブ50によりピッキング作業者の摘む動作を検出する。このようにすると、棚から指定された商品をピッキングする際に、ピッキング作業者が商品を棚から摘む動作を検出でき、ピッキング指示と比較することにより棚からのピッキングミスを検出することができ、ピッキング作業者にそのミスを警報等で知らせることができる。
 このような作業用グローブ50以外の人体動作検出用ウェアとしては、図13Aに示す上半身用衣類111、下半身用衣類121、図13Bに示す上腕用衣類131、脚用衣類141、靴下151等がある。いずれの人体動作検出用ウェアにおいても、少なくとも1つの関節が含まれるように人体の一部を覆う衣類の形状を備える。なお、人体動作検出用ウェアにより覆われる関節の個数および種類(特に関節の自由度)、検出したい動作の種類(関節より人体末端側で実現される人体動作の種類)等により、検出手段であるセンサの種類、個数および位置ならびに処理ユニット70の演算ユニット78におけるプログラムが適宜選択される。また、上述した図13(図13A、図13B)の説明においては、本発明に係る人体動作検出用ウェアについて、人が着用する観点において衣類と記載している。
 以上のようにして、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスであって、電子機器等との接続およびその取り回しが容易な導電用ハーネス、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造を好適に適用した一例としての人体動作検出用ウェアを実現することができる。
 なお、上述してきた実施の形態Aはすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 たとえば、上述したように導電用ハーネス2がウェアである作業用グローブ50に接着されていると説明したが、導電用ハーネスがウェアに接合されていればよく、接着であっても縫合等の他の接合方法であっても構わず、接着にも縫合にも限定されるものではない。また、第1の検出手段(ジャイロセンサモジュール72を例示)、第2の検出手段(加速度センサモジュール60を例示)および制御手段(処理ユニット70を例示)についてのウェアである作業用グローブ50への接合方法も、接着にも縫合にも限定されるものではなく、どのような接合方法であっても構わない。
<実施の形態B>
 以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る生体信号検出装具の一例である生体信号測定用ヘッドバンド(以下において単にヘッドバンドと記載する場合がある)を人体の頭部に装着して生体信号(主として脳波)を検出する装具および方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。このため、本発明は、人体に限定されない生体(実験動物等)を対象として、頭部に装着することに限定されない生体の部位(上腕、下肢等)に装着され、脳波に限定されない生体信号(心拍信号、心電信号、筋電信号等)を検出する生体信号検出装具および生体信号検出方法を含む。また、図を用いた説明において、上下左右方向を用いて説明する場合があるが、本発明に係る生体信号検出装具は、このような方向に限定されるものではない。ここで、左右方向は、このヘッドバンド100を頭部に装着した被験者から見た左右方向である。
 まず、図14~図16を参照して、本実施の形態に係るヘッドバンド100の概略構造を説明した後に、各部の詳細な構造およびヘッドバンド100を用いた生体信号検出方法について説明する。
<ヘッドバンドの概略構造>
 図14(図14A、図14B、図14C)はヘッドバンド100を被験者である人体の頭部Hに装着した図であって、図14Aは前方からの斜視図、図14Bは後方からの斜視図、図14Cは側方からの平面図である。図15(図15A、図15B)はヘッドバンド100単体の状態(被験者の頭部Hに装着していない状態)における全体斜視図であって、図15Aは前方からの斜視図、図15Bは後方からの斜視図である。図16は、ヘッドバンド100を分解した上面図である。
 これらの図に示すように、このヘッドバンド100は、生体(ここでは人体)に装着されて生体における第1の部位S(B)の生体信号および第1の部位S(B)とは位置が異なる第2の部位S(C)の生体信号を検出する。このヘッドバンド100は、少なくとも一部に伸縮性を備えた環状基材層110と、環状における第1の部位S(B)に対応する位置に設けられ、第1の部位S(B)についての第1の生体信号を検出する第1の検出手段220Bと、環状における第2の部位S(C)に対応する位置に設けられ、第2の部位S(C)についての第2の生体信号を検出する第2の検出手段220Cと、第1の検出手段220Bおよび第2の検出手段220Cに電気的に接続され、第1の検出手段220Bにより検出された信号および第2の検出手段220Cにより検出された信号が電気的に流れる伸縮性を備えた導電用ハーネス200とを含み、導電用ハーネス200が環状基材層110に接合されている。
 なお、第1の生体信号および第2の生体信号は生体電位信号(ここでは脳波電位信号)であって、第1の部位S(B)についての第1の生体信号は左右の第1の部位S(B)間の電位差であって、第2の部位S(C)についての第2の生体信号は左右の第2の部位S(C)間の電位差である(詳しくはこれらの電位差をそれぞれ増幅した信号)。ここで、額略中央部(図示しないが基準部位S(A)とする)に対応する位置に基準検出手段220Aが設けられ、基準検出手段220Aにより検出された生体信号(基準生体信号)は、計測時の基準電位として使用される。そして、導電用ハーネス200には、第1の生体信号および第2の生体信号に加えて、この基準生体信号が電気的に流れる。ここで、基準検出手段220A、第1の検出手段220Bおよび第2の検出手段220Cの基本的な構造は同じであるため、これらを検出手段220と纏めて記載する場合がある。これらの複数の検出手段により検出された検出信号は、後頭部に設けられた取り出し基板240からリード線240を介してヘッドバンド100の外部へ取り出されてアンプ等により増幅される(アナログ増幅処理)。
 詳しくは後述するが、このヘッドバンド100においては、導電用ハーネス200として4線タイプを採用して(1線は予備)、頭部の左右で検出回路を独立させて(端子台基板222Aの部分と導電用ハーネス200の端部202とにおいて電気的に切断しておいて)、左右3箇所ずつの脳波信号(基準信号は左右で共通)を検出している。また、第2の部位S(C)は、耳介Yの付け根に対応する領域S内において、第2の生体信号(脳波信号)を最も精度高く検出することができるポイント(領域S内の点)である。
 このようなヘッドバンド100の各部の詳細な構造について、以下に詳しく説明する。
<ヘッドバンドの詳細構造>
・導電用ハーネス
 まず、検出信号が流れる導電用ハーネス200について説明する。この導電用ハーネス200の平面図を図17Aに、その導電用ハーネス200の導電部1をスムースにより構成した断面方向の両面編目図における非伸長状態を示す図を図17Bに、その伸長状態を示す図を図17Cに、それぞれ示す。なお、図17(図17A、図17B、図17C、図17D)において記載している導電用ハーネス2と他の図において記載している導電用ハーネス200とは同一のものである。
 この導電用ハーネス2は、導電糸10と弾性糸11とを混用して製編された導電部1と非導電糸のみによって製編された非導電部3(4)とを有し、導電部1は少なくとも導電糸10が編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられていると共に弾性糸11が編地の表裏面の面方向に沿って引き締め力を生じて導電糸10のジグザグ状配置を保形する配置で設けられており、導電部1には導電糸10として金属線を採用した構成経路が設けられ、非導電部3(4)には非導電糸として合成繊維を採用した構成経路が設けられていることを特徴とする。
 図17Aに示すように、導電用ハーネス2(以下、単に「ハーネス2」と記載する場合がある)を示した平面図である。このハーネス2は偏平で細長い帯紐状を呈して形成され、帯長手方向に沿って互いに平行な2本の導電部1,1を備えたものとしてある。また、図17Bおよび図17Cは導電部1,1を構成している編地を示した両面編目図である。
 図17Aに示した例では導電部1が細帯状であって且つハーネス2の表裏面に露出する状態に形成され、2本の導電部1,1の相互間には互いの短絡を防止するための非導電部3が設けられたものとしてある。
 また、これら導電部1,1に対する帯幅方向の外側にも非導電部4が設けられており、ハーネス2の側縁部が他物と接触したときに導電部1による短絡や漏電等が起こらないように対処してある。非導電部3,4は、いずれも合成繊維(例えばアラミド繊維)や天然繊維、合成繊維と弾性糸とを混用した素材等の非導電糸のみによって製編された編地として組成されており、導電部1と同様にハーネス2の表裏面に露出する状態に形成されている。
 なお、導電部1は、ハーネス2の帯幅方向の中に3本以上設けてそれらを非導電部3で区分けするようにしてもよいし、ハーネス2の帯幅方向の中に1本だけ設けてもよい。また非導電部4については導電部1の片側だけとしたり、設けなかったりしてもよい。
 また導電部1は、帯状とせず、線状に形成することも可能であるし、ハーネス2の帯幅方向及び帯長手方向の全部を形成する広幅のものとして形成することもできる(これらについては後述する)。要は、導電部1の配置や形成数は何ら限定されるものではない。またハーネス2自体も、そもそも帯紐状に形成することが限定されるものではなく、正方形や長方形などの四角形に形成すること等も可能である。
 図17Aで示したハーネス2では、当然に、2本の導電部1,1が帯長手方向の両端部で電気抵抗の低い導通特性を有したものとされている。のみならず、帯長手方向の任意位置であっても、帯表面及び/又は帯裏面において電気抵抗の低い導通特性を有したものとされている。従って、導電部1の帯長手方向において導通させる2点間距離に応じて電気抵抗の大小を設定したり、反対に電気抵抗に応じた長さを設定したりするといった使い方をすればよい。或いはまた、導電部1の帯幅(コース数)を幅広にしたり幅狭にしたりすることの選択によっても電気抵抗の大小を設定することができる。
 また、このハーネス2は、2本の導電部1,1及び非導電部3,4が一体となって帯長手方向に沿った豊富な伸縮性を有していると共に、表裏方向へ向けた反りや曲がり、面方向に沿った左右への曲がり、更には捻りなどに自由に対応できるだけの豊富な柔軟性を有している。そして、このようにハーネス2を帯長手方向に伸縮させたときや、表裏方向へ反らせたり曲げたり、或いは面方向に沿って曲げたりしたとき、更にはこれらの伸縮や反り、曲げを繰り返したときであっても、電気抵抗は不変状態に保持される特性を有している。
 導電部1の製編時には、図17Bおよび図17Cに示すように導電糸10と弾性糸11とを混用させる。導電糸10と弾性糸11とが含まれていれば、その他に別種の糸を混用させることは任意である。
 導電部1に採用し得る編組織は、例えばスムース編(両面編又はインターロックとも言う)とする。スムース編は、ゴム編を2枚重ね合わせてお互いの凹凸の溝を埋め合ったような編組織である。すなわち、図17Bの上面側を編地表面側とおき、同下面側を編地裏面側とおいて説明すると、導電糸10は、編地表面側の導電糸オールドループ10aと絡んで第1ループP1を形成し、編地裏面側へ移行する。そして編地裏面側の導電糸オールドループ10bと絡んで第2ループP2を形成し、以後同様に編地表面側で第3ループP3を形成し、編地裏面側で第4ループP4を形成するといったことを繰り返す。従って導電糸10は、導電部1の編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
 これに対して弾性糸11は、編地裏面側の弾性糸オールドループ11aと絡んで第1ループR1を形成し、編地表面側へ移行する。そして、編地表面側の弾性糸オールドループ11bと絡んで第2ループR2を形成し、以後同様に編地裏面側で第3ループR3を形成し、編地表面側で第4ループR4を形成するといったことを繰り返す。従って弾性糸11も、導電部1の編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。その結果、編地中には、導電糸10と弾性糸11とのクロス部13がループ毎に交互配置で形成されることになる。
 但し、弾性糸11は豊富な伸縮性を有しているのに対して導電糸10は殆ど伸縮しない。そのため、導電部1をその表裏面の面方向(図17Bの左右方向であり後述する「コース方向」と同じである)に沿って伸長させると、クロス部13では、弾性糸11が導電糸10と交差することで編地の表裏面側に生じさせているクロス角θを徐々に拡大させ、鈍角となる状況を経て、次第に弾性糸11だけがよく伸びてゆくようになる。
 次に、この弾性糸11の伸びに引っ張られるようにして導電糸10がそのループからクロス部13へと繰り出される挙動が生じる。
 また、導電部1の伸長を解除すると、クロス部13では弾性糸11だけが収縮による引き締め力を生じ、この引き締め力を受けて導電糸10がクロス部13からその両外側のループへと押し込める挙動が生じる。このときの弾性糸11による引き締め力が、非伸縮時の導電部1において、導電糸10のジグザグ状配置を保形させ、厚さ方向のボリュウムを持たせる作用を奏することになる。
 このように導電糸10は、ループからクロス部13への繰り出しや押し込みによってループを小さくさせたり大きくさせたりするだけでありながら、弾性糸11の伸縮に合わせて一緒に伸び縮みをしているかのようになり、導電部1は図17Cに示すような伸縮性を有するものとなっている。
 この説明から明らかなように、導電糸10は実質的に伸縮するものではないので、コース方向で使用された全長は変化せず、もとよりその外径も変化しない。のみならず、導電糸10はコース方向に並ぶループ同士が接触することがなく、複数のコース間で絡まったり接触したりすることもない。従って、電気抵抗も不変となるものである。
 また、導電部1では、編地中の同一コース内が導電糸10により製編された構成経路と、弾性糸11により製編された構成経路とに分離されたものであると言える。そのため、互いの構成経路における伸縮挙動の互いへの影響(干渉)が抑制され、各独立したものとなるので、各構成経路ではそれぞれ自由度の高い伸縮挙動が許容されることになる。これにより、導電部1として、豊富な伸縮性及び柔軟性が確保される。
 このように詳説したところから明らかなように、ハーネス2が備える導電部1は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えている。そのため、複数の基板間を配線するような場合にあって、各基板の配置により配線経路が複雑な曲がりを有するものとなっていたり、配線する段階まで配線長さや配線経路が確定していなかったり、基板同士が配線後に移動したりするとき、或いは基板と動体との間に配線する状況下において動体の動作で配線距離に大きな伸縮変動が繰り返し起こったりするとき等にも、好適な配線部材として使用可能である。
 また、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が不変であるので、外乱を嫌う信号線としても好適に使用できることになる。
 導電部1は、弾性糸11による面方向の引き締め力(収縮力)に付随させることにより、編地の伸長状態と非伸長状態との間で導電糸10を挙動させるものである。そのため導電部1では、豊富な伸縮性(例えば200%以上)を発現させながらも導電糸10として金属線を使用することができる点が、特徴点の一つである。
 このように導電糸10に金属線を用いた場合、メッキ糸などに比べて電気抵抗を遥かに低く抑えることができ、編地厚を分厚くすることなく、通電可能な電圧値や電流値を高めるのにも適している(薄地にできる)。また導電部、ひいては導電部1としての耐久性を高めることができるといった利点がある。更に、デザイン性を高めることができると共に、外観面での展開を広範に拡大させることができる。
・生体電極
 次に、検出部位の体表面に密着させて生体電気信号を検出する生体電極20について説明する。この生体電極20の略図的断面図を図17Dに示す。なお、図17において記載している生体電極20と他の図において記載している生体電極230とは同一のものである。
 この生体電極20は、繊維編地により構成された電極層21を備えており、繊維編地の表面粗さ(Ra)が、40μm以下であり、好ましくは、繊維編地が、導電性繊維と、熱融着繊維または熱合着繊維とを含んでおり、導電性繊維と熱融着繊維または熱合着繊維とが結合されており、さらに好ましくは、電極層21が、基材層22の上に設けられており、さらに好ましくは、電極層21と基材層22との間に、水分透過抑制層23を有する。
 この生体電極20は、図17Dに示され、上述したように、電極層21を備えている。電極層21は、繊維編地により構成されている。
 電極層21を構成する繊維編地は、導電性を備えている。繊維編地に導電性を付与する観点から、繊維編地は、導電性繊維を含んでいることが好ましい。導電性繊維としては、特に限定されず、導電性を備える公知の繊維を用いることができる。導電性繊維の具体例としては、金属めっき繊維、導電性高分子繊維、金属繊維、炭素繊維、スリット繊維、導電材含有繊維などが挙げられる。導電性繊維は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
 金属めっき繊維としては、特に制限されず、公知のものが使用でき、例えば、銀、銅、金、ステンレスなどの金属、またはこれらのうち少なくとも1種を含む合金などにより、合成繊維の表面が被覆された繊維が挙げられる。金属めっきが施される合成繊維としては、好ましくはナイロン繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。
 導電性高分子繊維としては、特に制限されず、公知のものが使用でき、例えば、ポリ3、4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)にポリスチレンスルホン酸(ポリ4-スチレンサルフォネート;PSS)をドープしたPEDOT/PSSを用いたPEDOT/PSS繊維、また、PEDOT/PSSとマトリックス樹脂を複合化した繊維などが挙げられる。マトリックス樹脂としては、ポリビニルアルコール(PVA)などが挙げられる。また、導電性高分子を合成繊維に含浸させたものであってもよい。合成繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。
 金属繊維としては、特に制限されず、銀、ニッケル、銅、鉄、錫などの金属、またはこれらの金属のうち少なくとも1種を含む合金などにより構成された繊維が挙げられる。
 導電材含有繊維としては、ポリエステル系ポリマーやポリアミド系ポリマーなどの繊維形成性ポリマーに導電性物質を均一分散したもの(つまり、導電性ポリマー)を用いて構成されるものが有用である。導電性物質としては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックなどの導電性カーボンブラック;銀、ニッケル、銅、鉄、錫などの金属単体;硫化銅、硫化亜鉛、ヨウ化銅などの金属化合物などが挙げられる。
 導電性繊維の中でも、銀めっきナイロン繊維、銀めっきポリエステル繊維、PEDOT/PSSにPVA等のマトリックス樹脂と複合化した繊維が好ましい。
 導電性繊維の電気抵抗値としては、特に制限されないが、例えば、0.1~100,000Ω/10cm程度が挙げられる。
 電極層21を構成する繊維編地は、導電性繊維のみにより構成されていてもよいし、他の繊維をさらに含んでいてもよい。他の繊維としては、好ましくは熱融着繊維または熱合着繊維(以下、熱融着繊維等という。)が挙げられる。熱融着繊維と熱合着繊維との差異は、半溶融または軟化状態からの冷却により生じる結合力の強弱によって区別すればよく、結合力が強いものは熱融着繊維とし、これよりも結合力が弱いものは熱合着繊維とする。この区別は明確とは言えず曖昧模糊とした部分を含むが、要は、熱処理によって繊維同士の交差部を結合できる繊維であればよいものとする。たとえば熱融着繊維としてのポリウレタン繊維の例としては日清紡テキスタイル株式会社製のモビロンR、モビロンR-L等が例示でき、熱融着繊維とも熱合着繊維ともされるポリウレタン繊維の例としては旭化成株式会社製のロイカSF等が例示できる。繊維編地が熱融着繊維等をさらに含んでいる場合、導電性繊維と熱融着繊維等とを含む電極層21を熱プレス処理することにより、電極層21の表面平滑性を向上(すなわち、表面粗さ(Ra)を小さく)させて、皮膚(体表面)への密着性を向上することができる。生体電極20の皮膚への密着性が高められることにより、生体電気信号をより一層精度高く取得し得る。
 熱融着繊維等としては、例えば80℃以上程度の熱プレスによって、繊維同士が結合するものであれば、特に制限されないが、好ましくはポリウレタン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。熱融着繊維等は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
 この生体電極20においては、繊維編地の表面粗さ(Ra)が40μm以下である。電極層21を構成している繊維編地表面の表面粗さ(Ra)が、このような小さな値を有しており、表面平滑性が非常に高いことから、体動が大きい状況など、生体電気信号中にアーチファクトが取り込まれやすい状況においても、生体電気信号を高い精度で取得することが可能となる。より具体的には、この生体電極20は、電極層21表面の表面平滑性が非常に高いことから、皮膚に対する密着性が高い。これにより、皮膚と電極層21との間の接触インピーダンスが低減し、結果として、生体電気信号中にアーチファクトが取り込まれにくくなり、生体電気信号を精度高く取得することが可能となる。また、体動が大きくなくとも、例えば汗をかきにくい状況においても、生体電気信号中にアーチファクトが取り込まれやすいが、この生体電極20は、皮膚に対する密着性が高いことから、生体電気信号中にアーチファクトが取り込まれにくくなり、生体電気信号を精度高く取得することが可能となる。
 また、従来の生体電極では、電気刺激を付与する場合にも、生体電極20の感度が悪くなり、電気刺激を付与しにくくなる場合があったが、この生体電極20は、皮膚と電極層21との間の接触インピーダンスが低減しているため、感度が高く、生体に対して効果的に電気刺激を付与することもできる。
 生体電気信号をより一層精度高く取得する観点から、繊維編地の表面における表面粗さ(Ra)としては、好ましくは35μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは26μm以下が挙げられる。同様の観点から、表面粗さ(Ra)としては、好ましくは10μm以上が挙げられる。
 繊維編地の表面における表面粗さ(Ra)は、JIS B0601-2001の規定に準拠した方法により測定した値である。
 電極層21の厚みとしては、特に制限されず、例えば10~1,000μm程度、より好ましくは30~800μm程度が挙げられる。
 この生体電極20において、例えば図17Dに示されるように、電極層21は、基材層22の上に設けられていることが好ましい。これにより、この生体電極20の形状安定性、機械的強度を高めることが可能となる。
 基材層22を構成する素材としては、特に制限されないが、生体電極20の皮膚への密着性を向上させる観点からは、柔軟性に優れた素材が好ましい。基材層22を構成する素材としては、好ましくは、クロロプレンゴムなどのゴムなどや、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。基材層22を構成する素材は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。生体電極20の皮膚への密着性を向上させる観点から、基材層22が樹脂により構成されている場合、樹脂はスポンジ状であることが好ましい。
 基材層22は、単層であってもよいし、複層であってもよい。また、基材層22が複層である場合、各層を構成する素材は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 基材層22の厚みとしては、特に制限されないが、生体電極20の形状安定性、機械的強度を高めつつ、生体電極20の皮膚への密着性を向上させる観点からは、好ましくは0.1~10mm程度、より好ましくは1~8mm程度が挙げられる。
 この生体電極20において、例えば図17Dに示されるように、電極層21と基材層22との間に、水分透過抑制層23をさらに有することが好ましい。この生体電極20においては、水分透過抑制層23が設けられていることにより、皮膚から放出された水分を、皮膚と電極層21表面との間に、より効率的に留めることが可能となり、生体電気信号をより一層精度高く取得し得る。
 水分透過抑制層23は、生体電極20の水分透過を抑制できるものであれば、特に制限されず、樹脂フィルム、不織布などにより構成することができる。水分透過抑制層23を構成する素材としては、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなどが挙げられる。また、水分透過抑制層23を不織布により構成することができる。水分透過抑制層23は、単層であってもよいし、複層であってもよい。また、水分透過抑制層23が複層である場合、各層を構成する素材は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 水分透過抑制層23の水分透過率としては、特に制限されないが、好ましくは200g/m2/h以下、より好ましくは150g/m2/h以下が挙げられる。なお、水分透過抑制層23の水分透過率は、JIS L1099(A-1法)の方法により測定した値である。
 水分透過抑制層23の厚みとしては、特に制限されず、例えば1~500μm程度、より好ましくは10~200μm程度が挙げられる。
 電極層21と、基材層22や水分透過抑制層23とを積層する方法としては、特に制限されず、熱プレスや、接着層24を設ける方法などが挙げられる。例えば、電極層21と基材層22とを熱プレスにより接着する場合、温度80~200℃程度、圧力0.05~20MPa程度、1~60秒程度の条件で熱プレスすることが好ましい。また、電極層21と水分透過抑制層23とを熱プレスにより接着する場合、温度80~200℃程度、圧力0.01~10MPa程度、5~120秒程度の条件で熱プレスすることが好ましい。また、基材層22と水分透過抑制層23とを熱プレスにより接着する場合、温度80~200℃程度、圧力0.01~10MPa程度、5~120秒秒程度の条件で熱プレスすることが好ましい。
 また、接着層24を設ける方法としては、例えば、ウレタン不織布、ナイロン不織布などを各層の間に配置して、熱圧着させる方法や、変性シリコーンポリマーなどの接着剤を用いる方法が挙げられる。接着層24を設ける場合、接着層24の厚みとしては、特に制限されず、例えば1~300μm程度、より好ましくは10~200μm程度が挙げられる。
 この生体電極20には、必要に応じて、これらの層以外の層をさらに設けてもよい。この生体電極20の総厚みとしては、特に制限されず、例えば0.1~12mm程度、より好ましくは1~10mm程度が挙げられる。
 この生体電極20と、生体電気信号を記録する機器とを、後述するように、配線などで接続することにより、心電図、筋電図、脳波、心拍変動などの生体電気信号の取得・記録が可能となる。
 この生体電極20は、電極層21が繊維編地により構成されているため、例えば導電性の粘着性層を電極とした従来の生体電極と異なり、繰り返し洗濯して使用することもできる。
・ヘッドバンドの詳細構造(導電用ハーネスの基材層への取付構造)
 上述したように、導電用ハーネス200は電気的に独立した2以上(ここでは4であるが1は予備であるので3であっても構わない)の構成経路が設けられており、検出手段220はこれら4の構成経路の中から基準部位S(A)と第1の部位S(B)と第2の部位S(C)とで異なるように選択されて電気的に接続された生体電極230を含む。さらに詳しくは、検出手段220は、これら4の構成経路の中から基準部位S(A)と第1の部位S(B)と第2の部位S(C)とで異なるように選択されて電気的に接続され導電用ハーネス200に取り付けられた3つの端子台基板222と、端子台基板222の端子に電気的に接続された生体電極230とを含む。
 図16に示すように、このヘッドバンド100においては、導電用ハーネス200に端子台基板222が取り付けられ、端子台基板222が取り付けられた導電用ハーネス200が環状基材層110に接合されている。以下においては、図16および図18(図18A、図18B、図18C、図18D)を参照して、導電用ハーネス200への端子台基板222の取り付け、および、環状基材層110への(端子台基板222が取り付けられた)導電用ハーネス200の接合について説明し、その後、図19(図19A、図19B、図19C、図19D)を参照して、生体電極230の端子台基板222への取り付けを説明する。
 図16に示すように、環状基材層110は、公知のスポーツ用ヘッドバンド等を流用することが可能であって、内側には滑り防止用のシリコーンゲル等で構成された滑り止め環112を備えることも好ましい。この環状基材層110は、少なくとも一部に伸縮性を備えた環状の形状を備えるものであれば特に限定されるものではなく、その伸縮性を備える比率は、全周長に対して50%以上、好ましくは80%以上であることが好ましい。この比率であると、このヘッドバンド100を頭部Hに装着した場合に、生体電極230を皮膚に密着させて生体信号(脳波信号)を精度高く検出することができる。
 ここで、生体の個体差により(頭部の大きさは略同じであっても)第1の部位S(B)から第2の部位S(C)までの距離が異なることを容易に調整することのできる変形例を後述するが、そもそも頭部の大きさが異なる人体であってもこのヘッドバンド100で対応できるように、周囲長(径)の異なる環状基材層110を準備して(たとえば、S、M、L等の3種類のスポーツ用ヘッドバンド)、伸張させていない状態で大きさ(径)が異なる3種類のヘッドバンド100を製作することも好ましい。
 導電用ハーネス200には4線タイプが採用され(1線は予備)、頭部の左右で検出回路を独立させて(端子台基板222Aの部分と導電用ハーネス200の端部202とにおいて電気的に切断しておいて)、左右3箇所ずつの脳波信号(基準信号は左右で共通)を検出しているために、図16および図18に示すように、導電用ハーネス200の4つの導電部1のいずれかに端子台基板222の所定の端子が電気的に接続(半田付け)されているとともに、端子台基板222が半田付けされた3線に対して取り出し基板240の3つの端子が電気的に接続(半田付け)されている。ここで、導電用ハーネス200は、額略中央の端子台基板222Aの裏側部分と後頭部中央近傍の端部202とにおいて電気的に切断するために、導電用ハーネス200が環状基材層110の左右略半分ずつで構造的(物理的)に切断されている。このように左右対称の導電用ハーネス200を環状基材層110に接合しているために、均一にこのヘッドバンド100の径が拡張される点で好ましい。
 図18A~図18C(および後述する図19)に示すように、端子台基板222は、絶縁基板に金属製のスナップボタンのオス側(オススナップ230A)が取り付けられている。なお、オス側(オススナップ230A)およびメス側(メススナップ230B)で一対の金属製のスナップボタンのいずれか一方側が絶縁基板に取り付けられていれば良い(本実施の形態に係るヘッドバンド100のスナップボタンのオス側とメス側とが逆でも構わない)。
 ここで、スナップボタンとは、オス側のゲンコ(凸)側とメス側のバネ(凹)側とで構成される衣料等に用いられる保持具(いわゆるボタン)であって、弾性部材(ここではバネ)を含む凹部とその凹部へ嵌合され弾性部材により嵌合状態が保持される凸部とを備えた嵌合部材であれば、スナップボタンに限定されるものではない。さらに、本発明に係る生体信号検出装具においては、このようなスナップボタンおよび上述した嵌合部材に限定されるものではなく、生体信号検出時に検出可能に保持できて生体信号非検出時に取り替え可能に容易に取り外しできる面ファスナー等であっても構わない。
 端子台基板222のうちの図18Aに示す(基準検出手段220A用の)端子台基板222Aにおいては、このオススナップ230Aに端子222T1および端子222T5が電気的に接続され、端子222T1および端子222T5が、導電用ハーネス200の導電部1Aに電気的に接続(半田付け)されている。
 端子台基板222のうちの図18Bに示す(第1の検出手段220B用の)端子台基板222Bにおいては、このオススナップ230Aに端子222T2および端子222T6が電気的に接続され、端子222T2および端子222T6が、導電用ハーネス200の導電部1Bに電気的に接続(半田付け)されている。
 端子台基板222のうちの図18Cに示す(第2の検出手段220C用の)端子台基板222Cにおいては、このオススナップ230Aに端子222T6および端子222T2が電気的に接続され、端子222T6および端子222T2が、導電用ハーネス200の導電部1Cに電気的に接続(半田付け)されている。
 図示したように、端子台基板222Cは端子台基板222Bの上下方向逆使いであって、予備用の端子台基板222は端子台基板222Aの上下方向逆使いが可能である。
 また、図18Dに示すように、取り出し基板240は、絶縁基板に設けられた、端子240T1と端子240T5とが、端子240T2と端子240T6とが端子240T3と端子240T7とが、端子240T4と端子240T8とが、それぞれ電気的に接続(半田付け)され、端子240T1が導電用ハーネス200の導電部1Aに、端子240T2が導電用ハーネス200の導電部1Bに、端子240T3が導電用ハーネス200の導電部1Cに、それぞれ電気的に接続(半田付け)されている。そして、この取り出し基板240に対して、図15Bに示すように、3本のリード線242(左右で合計6本)が、端子240T1(または端子240T5)、端子240T2(または端子240T6)および端子240T3(または端子240T7)に、それぞれ電気的に接続(半田付け)されて、ヘッドバンド100の外部のアンプへリード線242が接続されて、アンプにより検出された生体信号が増幅される。
 図16に示すように、このように端子台基板222および取り出し基板240が電気的に接続(半田付け)された導電用ハーネス200が、環状基材層110に接合される。この場合において、右側(R側)と左側(L側)の検出回路を独立させて(端子台基板222Aの部分と導電用ハーネス200の端部202とにおいて電気的(構造的、物理的)に切断しておいて)導電用ハーネス200が環状基材層110に熱融着テープ(熱溶着テープ、熱合着テープ等)により接合されている。
 ここで、本実施の形態に係るヘッドバンド100においては、伸張させていない状態における環状基材層110の全周長と導電用ハーネス200の長さ(図16の右側の端部202から左側の端部202までの長さ)とを略同じにして、環状基材層110の全周に導電用ハーネス200を接合しているが、環状基材層110の一部に導電用ハーネス200を接合するものであっても構わない(環状基材層110の全周に導電用ハーネス200が接合されるヘッドバンドに限定されない)。ただし、この場合においても、端子台基板222および取り出し基板240の位置においては、環状基材層110に導電用ハーネス200が接合されていることが好ましい。
 さらに、このヘッドバンド100においては取り出し基板240を環状基材層110の周囲に接合された導電用ハーネス200の部分に設けているが、図16における端部202をさらに延長して、延長した部分に取り出し基板240を設けるようにしても構わない。この場合、取り出し基板240を人体(の頭部H)から遠く離隔させて設けることもできるので、たとえば就寝時の生体信号(脳波)を検出する場合に人体が寝返りしても、硬いリード線が被検者の頭部にないので就寝中であっても違和感なく、一晩中でも生体信号(脳波)を精度高く取得することができる。
・生体電極の詳細構造(生体電極の端子台基板への取付構造)
 上述したように、端子台基板222および取り出し基板240が電気的に接続された導電用ハーネス200が環状基材層110へ接合された状態のヘッドバンド100について、図19を参照して、生体電極230の端子台基板222への取り付けを説明する。なお、図19Aは生体電極230を端子台基板222への取り付け直前を、図19Bは生体電極230を端子台基板222への取り付け途中を、図19Cは生体電極230を端子台基板222への取り付け後を、図19Dは図19Cに図示した平面Pを矢示X方向から見た、それぞれ斜視図である。
 図18A~図18Cおよび図19に示すように、生体電極230が備える電極層21を構成する繊維編地232には、端子台基板222に設けられた一方側(ここではオス側)と対をなす他方側(ここではメス側)の金属製のスナップボタン(メススナップ230B)が設けられるとともに、オス部230A1の大きさに対応する穴部236が設けられ、穴部236を通してオス側のスナップボタン(オススナップ230A)とメス側のスナップボタン(メススナップ230B)とが嵌合されて、端子台基板222に生体電極230が取り付けられる。ここで、生体電極230の少なくとも肌に当接する側(表側)は、電極層21を構成する繊維編地232により構成されていなければならない。また、オススナップ230Aとメススナップ230Bとで一対のスナップボタンは金属製であって、メススナップ230Bが電極層21を構成する繊維編地232に設けられているために、オススナップ230Aとメススナップ230Bとが嵌合した後には、電極層21、メススナップ230B、オススナップ230A、端子台基板222の所定の端子222Tおよび導電用ハーネス200の所定の導電部1が電気的に導通される。
 この生体電極230の裏側にはスポンジ等の弾力性を備えた緩衝体234が設けられている。図19Dに示すように、この緩衝体234により、電極層21を構成する繊維編地232が肌に密着されて、生体信号(脳波)を精度高く取得することができる。なお、生体電極230の上下方向長さは、環状基材層110の上下方向長さの3倍~4倍程度であって、図19Dに示すように生体電極230を端子台基板222に取り付けた場合に環状基材層110の内側であって上下方向の中央を含む部分に来るように緩衝体234が生体電極230の裏側に貼付等により設けられている。
 以下において、図19A~図19Cを参照して、生体電極230の端子台基板222への取り付け手順を説明する。
 図19Aに示すように、生体電極230の裏側(緩衝体234取り付け面)が端子台基板222(ここでは端子台基板222Aとする)に対向させて、かつ、オススナップ230Aのオス部230A1が穴部236に対向させる。
 次いで、図19Bに示すように、オススナップ230Aのオス部230A1を穴部236に貫通させてから、環状基材層110の表面(外側)から裏面(内側)へ、メススナップ230Bがオススナップ230Aの位置まで生体電極230を回り込ませる。なお、この図19Bにおいては環状基材層110に対して生体電極230を上側から下側へ回り込ませているが、逆に生体電極230を下側から上側に回り込ませても構わない。
 次いで、図19Cに示すように、メススナップ230Bをオススナップ230Aへ穴部236を介して嵌合させて固定することにより、端子台基板222に生体電極230を取り付ける。このとき、図19Dに示す構造になるように、生体電極230の大きさ(特に上下方向長さ)、緩衝体234の大きさおよび位置、オススナップ230Aおよびメススナップ230Bの位置、ならびに、穴部236の大きさおよび位置が設定されている。
 <ヘッドバンドによる生体信号検出方法>
 このようにして、端子台基板222および取り出し基板240が導電用ハーネス200に電気的に接続され、導電用ハーネス200が環状基材層110へ接合され、生体電極230が端子台基板222への電気的に接続されて、図14および図15に示すヘッドバンド100が完成する。以下において、このヘッドバンド100を用いた生体信号検出方法を図14を参照して説明する。
 まず、ヘッドバンド100の環状基材層110および環状基材層110に接合された導電用ハーネス200を、その環状の径を人為的に拡張させる(拡張ステップ)。
 次に、環状の径が拡張させた状態のヘッドバンド100を人体の頭部Hに嵌めた後に、人為的な拡張を取り止めてヘッドバンド100を人体の頭部Hに装着する(装着ステップ)。なお、このとき、ヘッドバンド100が環状基材層110(および導電用ハーネス200)の伸縮性により人体の頭部Hに確実に装着されるように(環状基材層110の伸縮性により検出部位がずれないように)ヘッドバンド100の種類(サイズ)が適宜選択されることが好ましい。
 次に、図14Cに示すように、第1の検出手段220Bの位置を人体の頭部Hの額の位置(第1の部位S(B))に合わせ(第1部位決定ステップ)、第2の検出手段220Cの位置を、領域S内の所定の位置である、人体の耳介の付け根の位置(第2の部位S(C))に合わせる(第2部位決定ステップ)。このとき、ヘッドバンド100の環状基材層110および導電用ハーネス200が伸縮性を備えるので、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても位置を調整しやすい。また、このように部位調整ステップが終わったときには、基準生体信号を検出する基準検出手段220Aの位置は、額略中央部の基準部位S(A)に位置決めされている。
 このように検出準備が終わると、第1の部位(S(B))である額における第1の生体信号である左右の第1の部位S(B)間の電位差、および、第2の部位(S(C))である外耳における第2の生体信号である左右の第2の部位S(C)間の電位差をアンプを介して検出する(検出ステップ)。
 このようにして、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、1つの装具で検出できるようにしたので、容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出することができる。
 なお、このような生体信号検出方法を繰り返した場合、生体電極230が備える電極層21を構成する繊維編地232が人体の肌の皮脂等により汚損すると、精度高く生体信号を検出することが困難になる。このような場合には、生体電極230と端子台基板222とがスナップボタンで取り付けられているので、容易に交換することが可能である。
 <本実施の形態に係るヘッドバンドの作用効果>
 以上のようにして、本実施の形態に係るヘッドバンド100によると、人体の頭部に装着されて人体の体表面に取り付けられた生体電極から生体信号を検出する場合において、第1の部位(額)の生体信号(脳波)および第1の部位とは位置が異なる第2の部位(耳)の生体信号(脳波)を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出することができる。
 <変形例>
 以下において、上述した図16に対応する図20および上述した図14に対応する図21(図21A、図21B、図21C、図21D)を参照して、本発明に係る生体信号検出装具の変形例であるヘッドバンド101について説明する。なお、このヘッドバンド101は、上述した実施の形態に係るヘッドバンド100の構成に加えてさらに2つの端子台基板222Cを備える点が異なる。それ以外の構造であって上述した実施の形態と同じ構造については同じ符号を付している。それらについての説明は、上述した説明と重複するために、ここでは繰り返して説明しない。
 このヘッドバンド101は、生体の個体差により第1の部位(S(B))から第2の部位(S(C))までの距離Lが異なること(図21DにおけるL(1)≠L(2))を調整するために、第1の検出手段220Bおよび第2の検出手段220Cの少なくともいずれかは(このヘッドバンド101においては第2の検出手段220C)、導電用ハーネス200に取り付けられた複数(ここでは3)の端子台基板222Cを備え、生体電極230は、複数の端子台基板222Cのいずれかに電気的に接続される。
 さらに好ましくは、このヘッドバンド101は、人体の頭部に装着されて、第1の生体信号として額(第1の部位(S(B))における生体信号を検出するとともに第2の生体信号として耳介の付け根(第2の部位(S(C))における生体信号を検出し、耳介の付け根における生体信号を検出する第2の検出手段220Cを構成する端子台基板222Cは、導電用ハーネス200に複数(ここでは3)備えられ、第2の検出手段220Cにおいて、生体電極230は、第2の検出手段220Cを構成する複数の端子台基板222Cの中で耳介の付け根の位置に適合するいずれか1つの端子台基板222Cに電気的に接続される。
 より詳しくは、図20に示すように、このヘッドバンド101は、図16に示すヘッドバンド100の端子台基板222Cの前後(環状基材層110の周囲方向における前後)に1つずつ端子台基板222Cをさらに設けている。なお、ヘッドバンド101は、ヘッドバンド100の端子台基板222Cの前後に端子台基板222Cを1つずつ追加するものに限定されるものではなく、3つの端子台基板222Cに限定されるものでもない。すなわち、ヘッドバンド101は、ヘッドバンド100に対して、2以上の端子台基板222Cを備えれば構わず、追加される端子台基板222Cの位置および個数は任意で構わず(追加される個数は1以上)、それらが連続して設けられていても構わず、間隔を備えて設けられていても構わず、それらの間隔が不一致でも構わない。ただし、追加される端子台基板222Cの個数が多くなると、環状基材層110の伸縮性を低下させるために(導電用ハーネス200は伸縮しても端子台基板は基本的に伸縮しないので)好ましくない。
 以上のような構造を備えたヘッドバンド101を用いた生体信号検出方法を図21を参照して説明する。
 まず、ヘッドバンド100の環状基材層110および環状基材層110に接合された導電用ハーネス200を、その環状の径を人為的に拡張させる(拡張ステップ)。
 次に、環状の径が拡張させた状態のヘッドバンド100を人体の頭部Hに嵌めた後に、人為的な拡張を取り止めてヘッドバンド100を人体の頭部Hに装着する(装着ステップ)。なお、このとき、ヘッドバンド100が環状基材層110(および導電用ハーネス200)の伸縮性により人体の頭部Hに確実に装着されるように(環状基材層110の伸縮性により検出部位がずれないように)ヘッドバンド100の種類(サイズ)が適宜選択されることが好ましい。
 次に、図21Cまたは図21Dに示すように、第1の検出手段220Bの位置を人体の頭部Hの額の位置(第1の部位S(B))に合わせる(第1部位決定ステップ)。このとき、基準生体信号を検出する基準検出手段220Aの位置は、額略中央部の基準部位S(A)に位置決めされる。
 次に、第2の検出手段220Cを構成する複数の端子台基板222Cの中で耳介の付け根の位置(第2の部位S(C))に最も適合するいずれか1つの端子台基板222Cを選択する(選択ステップ)。
 次に、図19を参照して説明した手順で、選択された端子台基板222Cに生体電極230を電気的に接続する(接続ステップ)。
 このように検出準備が終わると、第1の部位(S(B))である額における第1の生体信号である左右の第1の部位S(B)間の電位差、および、第2の部位(S(C))である外耳における第2の生体信号である左右の第2の部位S(C)間の電位差をアンプを介して検出する(検出ステップ)。
 このようにして、ヘッドバンド101はヘッドバンド100と同様に、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、1つの装具で検出できるようにしたので、容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出することができることに加えて、以下のような作用効果を備える。
 図21Cは、図14Cと同じ図(同じ被験者)であって、符号としての長さH(1)および長さL(1)を付している。図21Dは、図14Cと異なる被験者であって、図21Cの符号に加えて長さL(2)を付している。図21Cに示す被験者と図21Dに示す被験者とでは頭の大きさを示す長さH(1)は同じであっても(この長さH(1)が異なる場合にはサイズ違いのヘッドバンドを選択することになる)頭蓋に対する外耳の相対的な位置が異なるために、第1の部位S(B)と第2の部位S(C)との距離Lが異なり、図21Cに示す被験者は長さL(1)であって、図21Dに示す被験者は長さL(2)(<L(1))である。
 図21Cに示す被験者にヘッドバンド100を装着した場合には、第2の部位S(C)の適正な位置に第2の検出手段220Cが位置決めされるが、図21Dに示す被験者にヘッドバンド100を装着した場合には、第2の部位S(C)の適正な位置には第2の検出手段220Cが位置決めされない。これでは、図21Dに示す被験者はヘッドバンド100を使用した検出方法では精度高く生体信号を検出することができない。
 これに対して、本変形例に係るヘッドバンド101においては、図21Dに示す被験者に対しては、上述した選択ステップにて、第2の検出手段220Cを構成する複数の端子台基板222Cの中で耳介の付け根の位置(第2の部位S(C))に最も適合するいずれか1つの端子台基板222Cを選択するために(ここでは一番前側の端子台基板222Cが選択される)、精度高く生体信号を検出することができる。しかも、複数の端子台基板222Cの中からいずれか1つの端子台基板222Cを選択して、選択された端子台基板222Cに生体電極230をスナップボタンにより接続するだけにより電気的に接続されるので、その調整が極めて簡単である。
 以上のようにして、本変形例に係るヘッドバンド101によると、人体の頭部に装着されて人体の体表面に取り付けられた生体電極から生体信号を検出する場合において、第1の部位(額)の生体信号(脳波)および第1の部位とは位置が異なる第2の部位(耳)の生体信号(脳波)を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離Lが異なる場合であっても容易に調整可能で、かつ、精度高く生体信号を検出することができる。
 なお、上述してきた実施の形態Bはすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 たとえば、上述した実施の形態に係るヘッドバンド100もその変形例に係るヘッドバンド101も、緩衝体234を介して電極層21を構成する繊維編地232が肌に当接していたが、(1)オススナップ230Aのオス部230A1が肌に当接するようにしても、(2)メススナップ230Bの表面230B1が肌に当接するようにしても、構わない。
 本発明は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスを好適に適用した一例としての人体動作検出用ウェア(生体信号検出装具の一例)に好ましく、人が着用する人体動作検出用ウェアを実現する場合における、配線部材、センサおよびコントローラを人体動作を阻害することなくウェアに取り付けることができる点で特に好ましい。
 また、本発明は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備え、伸長を繰り返した後も電気抵抗の変化が皆無又は抑制される特性を備えた導電性伸縮編地を用いた導電用ハーネスに好ましく、電子機器等との接続およびその取り回しが容易な導電用ハーネス、導電用ハーネス構造および導電用ハーネス取付構造に特に好ましい。
 また、本発明は、人体を含む生体に装着されて生体表面に取り付けられた電極から生体信号を検出する技術に好ましく適用され、第1の部位の生体信号および第1の部位とは位置が異なる第2の部位の生体信号を、生体の個体差により第1の部位から第2の部位までの距離が異なる場合であっても精度高く生体信号を検出する技術に特に好ましく適用される。

Claims (11)

  1.  生体に装着されて生体信号を検出する生体信号検出装具であって、
     前記生体における第1の部位に対応する位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の生体信号を検出する第1の検出手段と、
     前記第1の部位とは位置が異なる第2の部位に対応する位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の生体信号を検出する第2の検出手段と、
     前記第1の生体信号および前記第2の生体信号の少なくともいずれかの信号が電気的に流れる伸縮性を備えた導電用ハーネスとを含み、
     前記装具が具備する基材層であって、少なくとも一部に伸縮性を備えた基材層に、前記導電用ハーネスが接合された、生体信号検出装具。
  2.  前記生体信号検出装具は、人が着用して、人体の動作を検出する人体動作検出用ウェアであって、
     前記第1の検出手段は、前記人体における第1の部位に対応するウェアの位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の物理量を検出し、
     前記第2の検出手段は、前記第1の部位と関節を介した第2の部位に対応する前記ウェアの位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の物理量を検出し、
     前記導電用ハーネスは、前記第1の検出手段から出力された第1の物理量に対応する信号および前記第2の検出手段から出力された第2の物理量に対応する信号の少なくともいずれかの信号が電気的に流れ、
     前記導電用ハーネスが前記ウェアに接合された、請求項1に記載の生体信号検出装具。
  3.  前記第2の検出手段は、前記第1の物理量が基準として用いられる、第2の物理量を検出する、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  4.  前記第1の検出手段は、前記第2の部位の基準面として前記第1の部位を用いるために、前記基準面として用いられる、絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力し、
     前記第2の検出手段は、前記第2の部位について、前記基準面に対する相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力する、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  5.  前記第1の検出手段および前記第2の検出手段の少なくともいずれかと前記導電性ハーネスにより接続され、前記人体動作検出用ウェアを制御する制御手段をさらに含む、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  6.  前記導電用ハーネスと、前記第1の検出手段、前記第2の検出手段および前記制御手段の少なくともいずれかとが、前記ウェアを構成する布帛に接合された、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  7.  前記ウェアが、上腕用衣類、上半身用衣類、靴下、脚用衣類、下半身用衣類のいずれかである、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  8.  前記ウェアは手袋であって、
     前記第1の検出手段は、前記手袋の手甲部に設けられ、手甲を基準面として絶対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力するセンサであって、
     前記第2の検出手段は、前記手袋の手指部に設けられ、前記基準面に対する手指についての相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力するセンサであって、
     少なくともいずれかのセンサから出力された信号が電気的に流れる導電用ハーネスが、前記手袋を構成する布帛に接合された、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  9.  前記第1の検出手段は、ジャイロセンサを含み、
     前記第2の検出手段は、前記手袋の第1手指部および第2手指部にそれぞれ設けられ、前記基準面に対する第1手指および第2手指についての相対的な位置および傾きの少なくともいずれかを検出するための信号を出力する2個の加速度センサである、請求項8に記載の生体信号検出装具。
  10.  前記導電用ハーネスは、
     導電糸と弾性糸とを混用して製編された導電部と非導電糸のみによって製編された非導電部とを有し、
     前記導電部は少なくとも前記導電糸が編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられていると共に前記弾性糸が編地の表裏面の面方向に沿って引き締め力を生じて前記導電糸のジグザグ状配置を保形する配置で設けられており、
     前記導電部には前記導電糸として金属線を採用した構成経路が設けられ、
     前記非導電部には前記非導電糸として合成繊維を採用した構成経路が設けられている、請求項2に記載の生体信号検出装具。
  11.  前記生体信号検出装具は、少なくとも一部に伸縮性を備えた環状の基材層を含み、
     前記第1の検出手段は、前記環状における前記第1の部位に対応する位置に設けられ、前記第1の部位についての第1の生体信号を検出し、
     前記第2の検出手段は、前記環状における前記第2の部位に対応する位置に設けられ、前記第2の部位についての第2の生体信号を検出し、
     前記導電用ハーネスは、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段に電気的に接続され、前記第1の検出手段により検出された信号および前記第2の検出手段により検出された信号が電気的に流れ、
     前記導電用ハーネスが前記基材層に接合された、請求項1に記載の生体信号検出装具。
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