WO2019230730A1 - 電極配線付き布材 - Google Patents

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Abstract

布材本体と、前記布材本体の表面又は内部に設けられ、導電性線状体を含む電極部と、前記布材本体の表面又は内部に、前記電極部に隣接して設けられ、導電性線状体を含む配線部と、を有し、前記電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と前記配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とが、同じ１本の導電性線状体である電極配線付き布材。

Description

電極配線付き布材
　本開示は、電極配線付き布材に関する。
　従来、生体信号計測器等のウェアラブルデバイスに利用する布材としては、例えば、生体接触用又はセンサー接続用の電極部と、それに接続する配線部とを備えた布材が利用される（例えば、特許文献１参照等）。
特開２０１７－７０５９９号
　しかしながら、電極部および配線部を備える布材においては、電極部と配線部とを別個に設け、接続材料（ハンダ、導電性ペースト等）又は接続部材（かしめ、コネクタ等）により接続している。
　特に、布材に生体接触用電極部を設ける場合、生体接触用電極部は露出する必要がある一方で、配線部は絶縁のため絶縁材で被覆する必要があるため、電極部と配線部を個別に作製し、接続材料又は接続部材で接続する構成を採用する傾向がある。
　そのため、布材の繰り返しの変形（例えば、捩れ、折り曲げ、伸長等）により、電極部と配線部との接続部が劣化することがある。具体的には、例えば、接続材料又は接続部材により電極部と配線部とを接続すると、繰り返しの布材の変形により、接続材料又は接続部材の割れが生じる。そして、接続部の劣化が進行すると、電極部と配線部との接続不良が生じる。
　加えて、電極部に含む導電性線状体と配線部に含む導電性線状体とを、接続部材により接続した構造は、接続材料により接続した構造に比べ、繰り返しの布材の変形に対する耐久性は高いが、接続部の柔軟性に劣り、柔軟性を有する布材としての利用価値が低下する。
　そこで、本開示の課題は、布材としての柔軟性を有しつつ、繰り返しの変形による電極部と配線部との接続不良を抑制する電極配線付き布材を提供することである。
　上記課題は、以下の手段により解決される。
＜１＞
　布材本体と、
　前記布材本体の表面又は内部に設けられ、導電性線状体を含む電極部と、
　前記布材本体の表面又は内部に、前記電極部に隣接して設けられ、導電性線状体を含む配線部と、
　を有し、
　前記電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と前記配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とが、同じ１本の導電性線状体である電極配線付き布材。
＜２＞
　伸縮性を有する＜１＞に記載の電極配線付き布材。
＜３＞
　電極配線付き布材の伸長前における前記配線部の抵抗に対する、最大伸長の５０％で電極配線付き布材を伸長したときにおける前記配線部の抵抗変化率が１０％以下である＜２＞に記載の電極配線付き布材。
＜４＞
　前記電極部において、前記導電性線状体の一部が前記布材本体の糸で拘束されている＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
＜５＞
　前記電極部において、前記導電性線状体が前記布材本体に、織り込まれている、編み込まれている、若しくは刺繍されている、又は前記電極部が前記導電性線状体により縫い付けられている＜４＞に記載の電極配線付き布材。
＜６＞
　前記電極部が、前記布材本体の表面に設けられている＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
＜７＞
　前記電極部が、生体接触用電極部である＜６＞に記載の電極配線付き布材。
＜８＞
　前記配線部において、前記導電性線状体の一部が前記布材本体の糸で拘束されている＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
＜９＞
　前記配線部において、前記導電性線状体が前記布材本体に、織り込まれている、編み込まれている、若しくは刺繍されている、又は前記配線部が前記導電性線状体により縫い付けられている＜８＞に記載の電極配線付き布材。
＜１０＞
　前記配線部が、前記布材本体の内部に設けられている＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
＜１１＞
　前記電極部および前記配線部に含む導電性線状体が、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体である＜１＞～＜１０＞のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
　本開示によれば、布材としての柔軟性を有しつつ、繰り返しの変形による電極部と配線部との接続不良を抑制する電極配線付き布材が提供できる。
本実施形態に係る電極配線付き布材を示す概略平面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材を示す概略断面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材において、導電性線状体を織り込んだ一例を示す概略平面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材において、導電性線状体を編み込んだ一例を示す概略平面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材において、導電性線状体を刺繍した一例を示す概略平面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材の第１の変形例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る電極配線付き布材の第２の変形例を示す概略平面図である。
　以下、本開示の一例である実施形態について詳細に説明する。
　なお、本明細書において、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
　「～」を用いた数値範囲は、「～」の前後で示された数値が各々最小値及び最大値として含まれる数値範囲を意味する。
　段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
　本実施形態に係る電極配線付き布材は、布材本体と、布材本体の表面又は内部に設けられ、導電性線状体を含む電極部と、布材本体の表面又は内部に、前記電極部に隣接して設けられ、導電性線状体を含む配線部と、を有する。
　そして、電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とは、同じ１本の導電性線状体である。
　なお、同じ１本の導電性線状体とは、導電性線状体の端部同士を、線状体以外の他の接続材料（ハンダ、導電性ペースト等）又は接続部材（かしめ、コネクタ等）を利用することなく、結び又は撚り継ぎ等により結合した線状体も含む。
　本実施形態に係る電極配線付き布材では、電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とを、同じ１本の導電性線状体としている。つまり、電極部と配線部とは、同じ１本の導電性線状体で連結されていることから、布材の繰り返しの変形〔例えば、捩れ、折り曲げ、伸長等）により、電極部と配線部との接続部が劣化することが抑制される。その結果、電極部と配線部との接続不良が抑制される。そして、布材としての柔軟性も保たれる。
　ここで、「布材本体」とは、導電性線状体が設けられる対象となる布材を示す。
　「電極部又は配線部が布材本体の表面に設けられる」とは、布材本体の表裏面を構成する布材層（部分的に表裏面を構成する布材層も含む）に、電極部又は配線部（つまり、導電性線状体）が設けられていることを示す。言い換えれば、「電極部又は配線部が布材本体の表面に設けられる」とは、布材本体から電極部および配線部を構成する導電性線状体の少なくとも一部が露出した状態で、電極部又は配線部（つまり、導電性線状体）が設けられていることを示す。
　「電極部又は配線部が布材本体の内部に設けられる」とは、布材本体の内層に、例えば、布材本体の内層となる布材層中又は布材層間に、電極部又は配線部（つまり、導電性線状体）が設けられていることを示す。
　「電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とが、同じ１本の導電性線状体である」とは、配線部が、電極部に含まれる少なくとも１本の導電性線状体が延在した導電性線状体を含むこと（言い換えれば、電極部が、配線部に含まれる少なくとも１本の導電性線状体が延在した導電性線状体を含むこと）を意味する。
　以下、本実施形態に係る電極配線付き布材の一例について、図面を参照しつつ説明する。
　本実施形態に係る電極配線付き布材１００は、図１～図２に示すように、例えば、布材本体１０と、電極部２０と、配線部３０と、を有している。
（布材本体）
　布材本体１０は、例えば、表面を構成する表面布材層１０Ａと、裏面を構成する裏面布材層１０Ｂと、表面布材層１０Ａ及び裏面布材層１０Ｂの間に有する中間布材層１０Ｃと、の３重の布材層で構成されている。
　布材本体１０は、３重の布材層以外に、例えば、１重、２重、又は４重以上の布材層で構成されていてもよい。
　なお、２層以上の布材層で構成された多重の布材本体１０は、例えば、各布材層を作製した後、縫い合わせる手法で作製してもよいし、織編機により一括して多重の布材本体１０を作製してもよい。
　布材本体１０としては、例えば、織編物が代表的に挙げられる。布材本体１０は不織布であってもよい。
　織編物としては、平織り、綾織り、朱子織り、周知の応用織り等の織物；緯編み、経編み、レース編み、周知の応用編み等の編物が挙げられる。
　布材本体１０を構成する糸（線状体）は、絶縁性の糸とする。絶縁性の糸とは、線抵抗が１．０×１０６Ω／ｃｍ以上の糸を示す。絶縁性の糸の線抵抗は、後述する導電性線状体の線抵抗と同じ方法で測定される線抵抗である。
　布材本体１０を構成する糸（線状体）としては、例えば、周知の繊維の糸が挙げられる。
　周知の繊維の糸は、合成繊維の糸であってもよいし、天然繊維の糸であってもよい。
　合成繊維の糸としては、ポリウレタン繊維、ポリエステル繊維（ポリアルキレンテレフタレート繊維、ポリアリレート繊維等）、ポリアミド繊維（ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ナイロン４６繊維等）、芳香族ポリアミド繊維（パラフェニレンテレフタルアミドと芳香族エーテルとの共重合体等）、ビニロン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリオレフイン繊維（レーヨン繊維、超高分子量ポリエチレン等）、ポリオキシメチレン繊維；サルフォン系繊維（パラフェニレンサルフォン繊維、ポリサルフォン繊維等）、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリイミド繊維等の糸が挙げられる。
　天然繊維の糸としては、綿、絹、麻、羊毛等の繊維の糸が挙げられる。
　ここで、布材本体１０は、伸縮性を有する布材であることがよい。つまり、電極配線付き布材１００は、伸縮性を有することがよい。特に、電極配線付き布材１００が伸縮性を有すると、繰り返しの伸縮により、電極部２０と配線部３０との接続部が劣化し、接続不良が生じやすい。しかし、本実施形態に係る電極配線付き布材１００の構成を採用することで、電極部２０と配線部３０との接続不良が抑制される。
　伸縮性を有する布材本体１０は、弾性糸を利用した織編物を適用することで実現できる。
　弾性糸としては、例えば、弾性糸の外周に非弾性糸をコイル状に巻き付けたカバードヤーン（シングルカバードヤーン又はダブルカバードヤーン）、弾性糸と非弾性糸とを精紡交撚したコアースパンヤーン、圧空ノズルを用いて弾性糸の外周に非弾性糸を巻き付けたエアー交絡カバードヤーン、弾性糸と非弾性糸とを撚糸してなるツイステッドヤーン等が挙げられる。
　弾性糸としては、ポリウレタン弾性繊維、ポリエステル弾性繊維、ポリアミド弾性繊維等、いわゆるゴム状弾性を示す繊維の糸が挙げられる。
　非弾性糸としては、合成繊維（ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維）、天然繊維（綿、絹、麻、羊毛等の繊維）の糸が挙げられる。
（電極部および導電部）
　電極部２０は、第一電極部２０Ａと、第二電極部２０Ｂと、を有する。電極部２０は、目的に応じて、一つ又は３つ以上設けてもよい。
　ここで、例えば、電極配線付き布材１００を、生体信号計測器等のウェアラブルデバイスに利用する場合、電極部２０の少なくとも一つは、生体接触用電極部とすることがよい。具体的には、例えば、電極部２０のうち、第一電極部２０Ａを生体接触用電極部とし、第二電極部２０Ｂをその他の機器接続用（送信機器接続用、外部機器接続用等）電極部とする。第一電極部２０Ａは、生体接触用電極部に限られず、センサー接続用電極部としてもよい。また、３つ以上の電極部２０を設けて、３つ以上の電極部２０のうち、２つ以上の電極部を生体接触用電極部およびセンサー接続用電極部の双方としてもよい。
　電極部２０は、布材本体１０の表面布材層１０Ａに設けられている。つまり、電極部２０は、布材本体１０の表面に設けられている。
　なお、電極部２０は、布材本体１０の中間布材層１０Ｃに設けられていてもよい。つまり、電極部２０は、布材本体１０の内部に設けられていてもよい。
　ここで、例えば、生体接触用電極部（つまり、生体接触用電極部を構成する導電性線状体４０）は電極配線付き布材１００から露出している必要がある。一方で、センサー接続用電極部およびその他の機器接続用（送信機器接続用、外部機器接続用等）電極部（つまり、センサー接続用電極部およびその他の機器接続用電極部を構成する導電性線状体４０）は電極配線付き布材１００から露出する必要はない。布材本体１０の内部にセンサー接続用電極部およびその他の機器接続用電極部が設けられていても、ピン状の電極等により接続が可能なためである。
　一方、配線部３０は、第一電極部２０Ａと第二電極部２０Ｂと隣接して、一つ設けられている。つまり、配線部３０は、第一電極部２０Ａと第二電極部２０Ｂとを連結するように、一つ設けられている。配線部３０は、電極部２０の数に応じて、２つ以上設けてもよい。
　配線部３０は、布材本体１０の内部に設けられている。具体的には、例えば、３層の布材層で構成された布材本体１０の内層の布材層（部分的に内層となる布材層も含む）である中間布材層１０Ｃに、配線部３０が設けられていることにより、配線部３０を布材本体１０の内部に設けることができる。また、例えば、２層の布材層で構成された布材本体１０の布材層の間に、配線部３０となる導電性線状体４０を設けてもよい。
　なお、配線部３０は、布材本体１０の表面に設けられていてもよい。例えば、配線部３０は、３層の布材層で構成された布材本体１０の表面布材層１０Ａ又は裏面布材層１０Ｂに設けられていてもよい。ただし、配線部３０は、布材本体１０による外部との絶縁化を図る観点から、布材本体１０の内部に設けることがよい。
　電極部２０および／又は配線部３０において、導電性線状体４０の少なくとも一部は、布材本体１０の糸で拘束されている。このような形態は、電極部２０又は配線部３０の導電材料として機能する導電性線状体４０を、電極部２０又は配線部３０を布材本体１０に固定する手段としても用いることができるという観点から好ましい。布材本体１０に拘束されている導電性線状体４０は、電極部２０および配線部３０の両方に含まれる同じ１本の導電性線状体４０であってもよいし、電極部２０又は配線部３０のいずれか一方のみに含まれる別の導電性線状体４０であってもよい。なお、電極部２０または配線部３０において、導電性線状体４０は布材本体１０の糸で拘束されていなくてもよい。例えば、電極部２０又は配線部３０が接着剤により布材本体１０に固定されている場合、又は、電極部２０又は配線部３０が絶縁性の糸により布材本体１０に縫い付けられている場合には、導電性線状体４０が布材本体１０の糸で拘束されていなくても、電極部２０又は配線部３０を布材本体１０に固定可能である。
　例えば、導電性線状体４０を１８０°に繰り返し屈曲又は湾曲して配置した矩形の領域を形成する。この矩形の領域は、布材本体１０の表面布材層１０Ａの糸に導電性線状体４０の一部を拘束させて形成する。そして、この矩形の領域を面状の電極部２０とする。
　なお、導電性線状体４０を渦巻状に配置した領域を、電極部２０とてもよい。また、導電性線状体４０を屈曲又は湾曲して配置した任意の面形状（多角形、円形等）を、電極部２０としてもよい。
　一方、電極部２０（第一電極部２０Ａおよび第二電極部２０Ｂ）の導電性線状体４０を、電極部２０間に波線形状に延在させ、波線形状の領域を形成する。波線形状の領域は、布材本体１０の中間布材層１０Ｃの糸に導電性線状体４０の一部を拘束させて形成する。そして、波線形状の領域を配線部３０とする。
　なお、導電性線状体４０を直線形状に配置した直線形状の領域を、配線部３０としてもよい。ただし、電極配線付き布材１００の伸長による電極部２０と配線部３０との接続不良を抑制する観点から、配線部３０は波線形状の領域（つまり、波線形状に導電性線状体４０を配置した領域）とすることがよい。
　具体的には、布材本体１０が織物の場合、図３に示すように、経糸及び緯糸で織られた織物の織組織に、導電性線状体４０を織り込んで電極部２０および／又は配線部３０を構成することが、布材本体１０を織布により形成する際に、電極部２０および／又は配線部３０を同時に形成可能であるという観点、布材本体１０電極部２０および／又は配線部３０の一体性の向上という観点から好ましい。
　布材本体１０が編物の場合、図４に示すように、ループ状の糸が編み込まれた編物の編組織に、上記形状で導電性線状体４０を編み込んで電極部２０および／又は配線部３０を構成することが、布材本体１０を編むことにより形成する際に、電極部２０および／又は配線部３０を同時に形成可能であるという観点、布材本体１０電極部２０および／又は配線部３０の一体性の向上という観点から好ましい。編物の網組織に導電性線状体４０を編み込む場合、例えば、引き揃え編み、プレーティング編み、インレイ編みなどを採用できる。図４は、インレイ編みを採用して導電性線状体４０を編み込んだ例を示している。
　また、図５に示すように、布材本体１０に対して、上記形状で導電性線状体４０を刺繍して、電極部２０および／又は配線部３０を構成することが、電極部２０および／又は配線部３０を形成する際に、同時に電極部２０および／又は配線部３０の布材本体１０への固定も行うことが可能であるという観点から好ましい。刺繍の手法は、例えば、ランニングステッチ、コーチングステッチ、バックステッチ、チェーンステッチ、アウトラインステッチ等の周知のステッチを採用できる。図５は、チェーンステッチを採用して導電性線状体４０を刺繍した例を示している。
　また、布材本体１０に対して、電極部２０および／又は配線部３０を導電性線状体４０で縫い付けて固定することが、電極部２０および／又は配線部３０を構成する導電性線状体４０と、電極部２０および／又は配線部３０を固定する導電性線状体４０を共通するものにすることができるという観点から好ましい。
　例えば、電極部２０および／又は配線部３０を導電性線状体４０で縫い付けて固定されている態様としては、導電性線状体４０を織り込んだ織物又は導電性線状体を編み込んだ編物から電極部２０および配線部３０を連続的に形成し、その電極部２０および配線部３０を導電性線状体４０で布材本体１０に縫い付けた態様が挙げられる。
　図３中、１２は布材本体１０（織物）を構成する経糸、１４は布材本体１０（織物）を構成する緯糸を示す。図４中、１６は、布材本体１０（織物）を構成する糸を示す。
　電極部２０および配線部３０は、同じ１本の導電性線状体４０で構成した形態以外に、同じ２本以上の導電性線状体で構成されていてもよい。
　また、電極部２０および配線部３０は、各々、複数本の導電性線状体４０で構成されていてもよい。ただし、複数本の導電性線状体４０のうち、少なくとも１本の導電性線状体４０は、電極部２０および配線部３０を共に構成する導電性線状体４０とする。
　また、電極部２０を複数有する場合、少なくとも一つの電極部２０に含む少なくとも１本の導電性線状体と、それに隣接して設けられる配線部３０に含む少なくとも１本の導電性線状体とを、同じ１本の導電性線状体４０とする。
　なお、布材本体１０を構成する糸として弾性糸を採用する場合、弾性糸を伸長した状態で、織編物を形成しつつ、導電性線状体を布材本体１０に、織り込む又は編み込むことがよい。
（導電性線状体）
　電極部２０および配線部３０を構成する導電性線状体は、導電性を有するものであれば、特に制限はないが、金属ワイヤーを含む線状体、導電性糸を含む線状体等が挙げられる。導電性線状体４０は、金属ワイヤー及び導電性糸を含む線状体（金属ワイヤーと導電性糸を撚った線状体等）であってもよい。
　金属ワイヤーを含む線状体、及び導電性糸を含む線状体は、共に、高い伝導性及び高い電気伝導性を有するため、導電性線状体４０として適用すると、電極部２０および配線部３０の抵抗を低減することが容易となる。
　金属ワイヤーとしては、銅、アルミニウム、タングステン、鉄、モリブデン、ニッケル、チタン、銀、金等の金属、又は、金属を２種以上含む合金（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼鉄、真鍮、りん青銅、ジルコニウム銅合金、ベリリウム銅、鉄ニッケル、ニクロム、ニッケルチタン、カンタル、ハステロイ、レニウムタングステン等）を含むワイヤーが挙げられる。また、金属ワイヤーは錫、亜鉛、銀、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金、はんだ等でめっきされたものであってもよく、後述する炭素材料やポリマーにより表面が被覆されたものであってもよい。
　金属ワイヤーとしては、炭素材料で被覆された金属ワイヤーも挙げられる。金属ワイヤーは、炭素材料で被覆されていると、金属腐食が抑制される。
　金属ワイヤーを被覆する炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン、メソポーラスカーボン、カーボンファイバー等の非晶質炭素；グラファイト；フラーレン；グラフェン；カーボンナノチューブ等が挙げられる。
　一方、導電性糸を含む線状体は、１本の導電性糸からなる線状体であってもよいし、複数本の導電性糸を撚った線状体であってもよい。また、導電性糸と絶縁性の糸を撚ったものであってもよい。導電性糸を含む線状体は、金属ワイヤーを含む線状体に比べ、柔軟性が高く、布材本体１０への織り込み、編み込み若しくは刺繍又は布材本体１０への縫い付けによる断線が生じ難いといる利点がある。
　導電性糸としては、導電性繊維（金属繊維、炭素繊維、イオン導電性ポリマーの繊維等）を含む糸、導電性微粒子（カーボンナノ粒子等）を含む糸、表面に金属（銅、銀、ニッケル等）をめっき又は蒸着した糸、金属酸化物を含浸させた糸等が挙げられる。
　導電性糸を含む線状体としては、特に、カーボンナノ粒子として、カーボンナノチューブを含む糸（カーボンナノチューブ糸）を含む線状体（以下「カーボンナノチューブ線状体」とも称する）が好適に挙げられる。
　カーボンナノチューブ線状体は、例えば、カーボンナノチューブフォレスト（カーボンナノチューブを、基板に対して垂直方向に配向するよう、基板上に複数成長させた成長体のことであり、「アレイ」と称される場合もある）の端部から、カーボンナノチューブをシート状に引出し、引き出したカーボンナノチューブシートを束ねた後、カーボンナノチューブの束を撚ることにより得られる。このような製造方法において、撚りの際に捻りを加えない場合には、リボン状のカーボンナノチューブ線状体が得られ、捻りを加えた場合には、糸状の線状体が得られる。リボン状のカーボンナノチューブ線状体は、複数のカーボンナノチューブの集合が捻られた構造を有しない線状体である。このほか、カーボンナノチューブの分散液から、紡糸をすること等によっても、カーボンナノチューブ線状体を得ることができる。紡糸によるカーボンナノチューブ線状体の製造は、例えば、米国公開公報ＵＳ　２０１３／０２５１６１９（日本国特開２０１１－２５３１４０号公報）に開示されている方法により行うことができる。カーボンナノチューブ線状体の直径の均一さが得られる観点からは、糸状のカーボンナノチューブ線状体を用いることが望ましく、純度の高いカーボンナノチューブ線状体が得られる観点からは、カーボンナノチューブシートを撚ることによって糸状のカーボンナノチューブ線状体を得ることが好ましい。カーボンナノチューブ線状体は、２本以上のカーボンナノチューブ線状体同士が撚られた線状体であってもよい。
　カーボンナノチューブ線状体は、カーボンナノチューブと金属や導電性高分子、グラフェン等のカーボンナノチューブ以外の導電性材料とを含む線状体（以下「複合線状体」とも称する）であってもよい。複合線状体は、カーボンナノチューブ線状体の上述した特徴を維持しつつ、線状体の導電性が向上しやすくなる。
　複合線状体としては、例えば、カーボンナノチューブと金属とを含む線状体を例とすると、（１）カーボンナノチューブフォレストの端部から、カーボンナノチューブをシート状に引出し、引き出したカーボンナノチューブシートを束ねた後、カーボンナノチューブの束を撚るカーボンナノチューブ線状体を得る過程において、カーボンナノチューブのフォレスト、シート若しくは束、又は撚った線状体の表面に、金属単体又は金属合金を蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、湿式めっき等により担持させた複合線状体、（２）金属単体の線状体若しくは金属合金の線状体又は複合線状体と共に、カーボンナノチューブの束を撚った複合線状体、（３）金属単体の線状体若しくは金属合金の線状体又は複合線状体と、カーボンナノチューブ線状体又は複合線状体とを撚った複合線状体等が挙げられる。なお、（２）の複合線状体においては、カーボンナノチューブの束を撚る際に、（１）の複合線状体と同様にカーボンナノチューブに対して金属を担持させてもよい。また、（３）の複合線状体は、２本の線状体を編んだ場合の複合線状体であるが、少なくとも１本の金属単体の線状体若しくは金属合金の線状体又は複合線状体が含まれていれば、カーボンナノチューブ線状体又は金属単体の線状体若しくは金属合金の線状体若しくは複合線状体の３本以上を編み合わせてあってもよい。
　複合線状体の金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、クロム、スズ、亜鉛等の金属単体、これら金属単体の少なくとも一種を含む合金（銅－ニッケル－リン合金、銅－鉄－リン－亜鉛合金等）が挙げられる。
　これら、導電性線状体４０の中でも、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体（特に、カーボンナノチューブ糸のみを含む導電性線状体や、カーボンナノチューブ糸と非金属系導電性材料とを含む導電性線状体）が好ましい。
　例えば、表面に金属（銅、銀、ニッケル等）をめっき又は蒸着した糸、金属酸化物を含浸させた糸は、伸縮が繰り返されると金属又は金属酸化物に割れが生じ易く、耐久性が低い。この点、カーボンナノチューブ線状体は、屈曲への耐性が強く、電極配線付き布材１００が伸縮を繰り返しても、配線部の抵抗値が変化しにくい。また、カーボンナノチューブ線状体は、耐食性も高いという利点もある。
　ここで、導電性線状体４０の線抵抗は、５．０×１０－３Ω／ｃｍ～１．０×１０３Ω／ｃｍが好ましく、１．０×１０－２Ω／ｃｍ～５．０×１０２Ω／ｃｍがより好ましい。
　導電性線状体４０の線抵抗の測定は、次の通りである。まず、導電性線状体４０の両端に銀ペーストを塗布し、銀ペースト間の部分の抵抗を測定し、導電性線状体４０の抵抗値（単位：Ω）を求める。そして、得られた抵抗値を、銀ペースト間の距離（ｃｍ）で除して、導電性線状体４０の線抵抗を算出する。
（その他特性）
　電極配線付き布材１００の伸長前における配線部３０の抵抗に対する、最大伸長の５０％で電極配線付き布材１００を伸長したときにおける配線部３０の抵抗変化率は、１０％以下（好ましくは５％以下）がよい。
　なお、配線部３０の抵抗とは、測定対象となる配線部３０の一端に、同じ１本の導電性線状体４０を共通化して配置した一つの電極部２０のみを有する場合、電極部２０と配線部３０の他端（配線部３０における電極部２０と隣接しない側の端部）との間の抵抗を意味する。この場合、電極配線付き布材１００の伸長方向は、一つの電極部２０の中心と配線部３０の他端とを結んだ仮想線が延びる方向とする。
　また、配線部３０の抵抗とは、測定対象となる配線部３０の両端に、同じ１本の導電性線状体４０を共通化して配置した２つ電極部２０（例えば第一電極部２０Ａおよび第二電極部２０Ｂ）を有する場合、２つの電極部２０間の抵抗を意味する。この場合、電極配線付き布材１００の伸長方向は、二つの電極部２０の中心を結んだ仮想線が延びる方向とする。
　配線部３０の抵抗変化率が少ないと、布材の伸長に対する、ウェアラブルデバイス（生体信号計測器等）等の伸縮性のデバイスの動作の安定性が高まる。電極配線付き布材１００を伸長する度合いが大きい用途においてもデバイスの動作の安定性を高める観点から、最大伸長まで電極配線付き布材１００を伸長したときにおける配線部３０の抵抗変化率は、１０％以下（好ましくは５％以下）がよい。
　最大伸長の５０％伸長時または最大伸長時の配線部３０の抵抗変化率を１０％以下とするには、例えば、前述した、布材本体１０を構成する糸として弾性糸を採用し、弾性糸を伸長した状態で、織編物を形成しつつ、導電性線状体を布材本体１０に、織り込む又は編み込む方法を用いることにより実現することができる。
　配線部３０の抵抗変化率は、次の通り測定される。
　配線部３０の抵抗を連続測定しながら、速度１ｍｍ／ｓで、電極配線付き布材１００の配線部に該当する部分を最大伸長まで伸長させた後、同じ速度で元に戻るまで収縮させる。このとき、電極配線付き布材１００の伸長前における配線部３０の抵抗値ＲＡ（Ω）、および所定の伸長度合い（例えば、最大伸長の５０％や、最大伸長（１００％））で電極配線付き布材１００を伸長したときにおける配線部３０の抵抗値ＲＢ（Ω）を測定する。
　そして、式；配線部３０の抵抗変化率＝（ＲＢ－ＲＡ）／ＲＡ×１００により、配線部３０の抵抗変化率を算出する。なお、配線部３０の抵抗変化率は絶対値である。
　ここで、電極配線付き布材１００の最大伸長とは、次の通り定義されるものである。
　電極配線付き布材１００の最大伸長は、電極配線付き布材１００を適切な張力で伸長した際に、それ以上伸びなくなる時の長さである。つまり、電極配線付き布材１００を伸長が停止する張力で伸長させたときの長さを、電極配線付き布材１００の最大伸長とする。
（変形例）
　本実施形態に係る電極配線付き布材１００は、上記形態に限定されず、変形、又は改良してもよい。以下、本実施形態に係る電極配線付き布材１００の変形例について説明する。以下の説明では、本実施形態に係る電極配線付き布材１００は、上記形態について説明した部材と同一であれば、図中に、同一符号を付してその説明を省略または簡略する。
－第１の変形例－
　本実施形態に係る電極配線付き布材１００は、例えば、図６に示す電極配線付き布材１０１であってもよい。具体的には、図６に示すように、電極配線付き布材１０１は、表面布材層１０Ａ、中間布材層１０Ｃおよび裏面布材層１０Ｂを有する３重の布材本体１０を有する。中間布材層１０Ｃには、導電性線状体４０を含む電極部２０（第一電極部２０Ａおよび第二電極部２０Ｂ）と、電極部２０に含む導電性線状体４０が延在した導電性線状体４０を含む配線部３０と、が共に設けられている。そして、中間布材層１０Ｃに設けた配線部３０のみを表面布材層１０Ａで覆われている。
－第２の変形例－
　本実施形態に係る電極配線付き布材１００は、例えば、図７に示す電極配線付き布材１０２であってもよい。具体的には、図７に示すように、電極配線付き布材１００は、電極部２０のうち、第一電極部２０Ａを複数有している。なお、図７中、第一電極部２０Ａとして、第一電極部２０Ａ－１、第一電極部２０Ａ－２の２つの電極部を有する態様を示している。
　本態様の場合、例えば、第一電極部２０Ａ－１、配線部３０および第二電極部２０Ｂに同じ１本の導電性線状体４０Ａを共通化して配置し、第一電極部２０Ａ－２、配線部３０および第二電極部２０Ｂに同じ１本の導電性線状体４０Ｂを共通化して配置している。
（用途）
　電極配線付き布材１００は、生体信号計測器等のウェアラブルデバイスに利用できる。例えば、所定の機器を取り付けた電極配線付き布材１００を裁断および加工して、ウェアラブルデバイス付きの衣類としてもよい。また、所定の大きさに裁断した電極配線付き布材１００を、衣類に取り付けてもよい。
　また、電極配線付き布材１００は、被服に適用するものではない非ウェアラブルの生体用デバイス（センサー等）、カーペット、カーテン、クッションカバー、寝具用テキスタイル、テントやタープの布地等にも利用できる。
　以下、本開示を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本開示を制限するものではない。
[実施例１]
　シリコンウエハ上に形成されたマルチウォールカーボンナノチューブフォレストを準備した。カーボンナノチューブフォレストの側面からカーボンナノチューブのリボンを引き出しつつ、リボンに撚りを加えることにより、直径３０μｍのカーボンナノチューブ糸を得た。このカーボンナノチューブ糸を８本撚り合わせて、一本の撚り合わせカーボンナノチューブ糸を得た。
　一方、ポリエステルでカバーリングされたポリウレタン繊維の弾性糸（伸縮性を有する糸）を引き伸ばしながら、編む手法により２重の布材に加工した。この布材を編む工程において、撚り合わせカーボンナノチューブ糸を、２層の布材層の間に、布の編みの方向に進行して略直線状に編み込んだ。この波形のカーボンナノチューブ糸が編み込まれた領域を配線部とした。
　また、布材の編みの方向における、略直線状に編み込むカーボンナノチューブ糸の両端部においては、布材の同じ表面（表面布材層）に、編み込むカーボンナノチューブ糸と同じカーボンナノチューブ糸を、四角形状となるように繰り返し屈曲させて編み込んだ。この四角形状のカーボンナノチューブ糸が編み込まれた領域を、各々、生体接触用電極部（第一電極部）および機器接続用電極部（第二電極部）とした。
　以上の工程を経て、電極配線付き布材（図１参照）を得た。得られた布材の特性は次の通りである、
－電極配線付き布材の特性－
・電極配線付き布材のサイズ：幅２０ｍｍ×長さ１１０ｍｍ
・電極配線付き布材の厚さ：約５００μｍ
・機器接続用電極部のサイズ：８ｍｍ×８ｍｍ
・生体接触用電極部のサイズ：８ｍｍ×８ｍｍ
・配線部でつながれた両電極間の距離：７０ｍｍ
［実施例２］
　カーボンナノチューブ糸に代えて、銀をめっきしたポリエステル糸（大阪電気工業株式会社が販売するＯＤＥＸ４０／２）を使用した以外は、実施例１と同様にして、電極配線付き布材（図１参照）を得た。
[配線部の抵抗変化率]
　既述の方法に従って、伸長前および最大伸長の５０％で電極配線付き布材を伸長したときにおける配線部の抵抗変化率を測定した。なお、伸長は配線部でつながれた両電極間の部分について行った。実施例１および２で作製した電極配線付き布材の最大伸長は、いずれも５６ｍｍであり、最大伸長の５０％である２８ｍｍ伸長した場合と、最大伸長での抵抗を測定し、抵抗変化率を計算した。
[繰り返し伸縮操作後の耐久性評価]
　電極配線付き布材に対して、最大伸長まで、往復周期１Ｈｚの状態で、１０万回の繰り返し伸縮操作を行い、伸縮操作前後の配線部の抵抗値を測定した。なお、配線部の抵抗値としては、繰り返し伸縮操作前については、非伸長時の抵抗値を求め、繰り返し伸縮操作後については、最大伸長で電極配線付き布材１００を伸長したときにおける配線部の抵抗値を求めた。この配線部の抵抗値は、配線部３０の抵抗変化率と同様の手法により求めた。そして、伸縮操作前の配線部の抵抗に対する伸縮操作後の配線部の抵抗変化率を求め、下記基準で評価した。
ＯＫ：配線部の抵抗変化率が±１０％以下
ＮＧ：配線部の抵抗変化率が±１０％超え
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
　ただし、実施例２では、繰り返し伸縮操作後の耐久性評価について、５０回の繰り返し伸縮操作までは、ＯＫ評価であった。
　上記結果から、本実施例の電極配線付き布材は、繰り返しの変形による電極部と配線部との接続不良を抑制できることがわかる。
　符号の説明は、次の通りである。
１０ 布材本体
１０Ａ 表面布材層
１０Ｂ 裏面布材層
１０Ｃ 中間布材層
２０ 電極部
３０ 配線部
４０ 導電性線状体
１００ 電極配線付き布材
１０１ 電極配線付き布材
１０２ 電極配線付き布材
　なお、日本国特許出願第２０１８－１０３８７４号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (11)

  1. 　布材本体と、
    　前記布材本体の表面又は内部に設けられ、導電性線状体を含む電極部と、
    　前記布材本体の表面又は内部に、前記電極部に隣接して設けられ、導電性線状体を含む配線部と、
    　を有し、
    　前記電極部に含む少なくとも１本の導電性線状体と前記配線部に含む少なくとも１本の導電性線状体とが、同じ１本の導電性線状体である電極配線付き布材。
  2. 　伸縮性を有する請求項１に記載の電極配線付き布材。
  3. 　電極配線付き布材の伸長前における前記配線部の抵抗に対する、最大伸長の５０％で電極配線付き布材を伸長したときにおける前記配線部の抵抗変化率が１０％以下である請求項２に記載の電極配線付き布材。
  4. 　前記電極部において、前記導電性線状体の一部が前記布材本体の糸で拘束されている請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
  5. 　前記電極部において、前記導電性線状体が前記布材本体に、織り込まれている、編み込まれている、若しくは刺繍されている、又は前記電極部が前記導電性線状体により縫い付けられている請求項４に記載の電極配線付き布材。
  6. 　前記電極部が、前記布材本体の表面に設けられている請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
  7. 　前記電極部が、生体接触用電極部である請求項６に記載の電極配線付き布材。
  8. 　前記配線部において、前記導電性線状体の一部が前記布材本体の糸で拘束されている請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
  9. 　前記配線部において、前記導電性線状体が前記布材本体に、織り込まれている、編み込まれている、若しくは刺繍されている、又は前記配線部が前記導電性線状体により縫い付けられている請求項８に記載の電極配線付き布材。
  10. 　前記配線部が、前記布材本体の内部に設けられている請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
  11. 　前記電極部および前記配線部に含む導電性線状体が、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体である請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の電極配線付き布材。
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