JP2018104869A - Conductive yarn, elastic wiring, sensor system and wearable device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive yarn, elastic wiring, a sensor system and a wearable device which maintain high level of conductivity, resistance stability, durability and insulation and which are practically applicable.SOLUTION: A conductive yarn 33 comprises a plurality of yarns twisted in one direction. At least one of the plurality of yarns twisted in one direction is a twisted yarn 33a with the number of twists of 100-450 T/m made of metal wire having diameter of 0.01-0.20 mm with metal being exposed on the outer peripheral surface and another one twisted in one direction is a twisted yarn 33b with the number of twists of 200-1000 T/m and 10-150 denier made of natural fiber or chemical fiber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導電糸、伸縮性配線、センサーシステム及びウェアラブルデバイスに関する。   The present invention relates to a conductive yarn, a stretchable wiring, a sensor system, and a wearable device.

近年、伸縮性の配線とセンサーからなる伸縮性エレクトロニクスの研究・開発が進められている。例えば、伸縮性エレクトロニクスを衣服等に形成することで、着用者の動きや、脈拍等の生体情報を得られるウェアラブルデバイスとして活用することが可能になり、注目を集めている。   In recent years, research and development of stretchable electronics consisting of stretchable wiring and sensors has been underway. For example, by forming stretchable electronics on clothes or the like, it can be used as a wearable device that can obtain biological information such as movement of a wearer and pulse, and has attracted attention.

このような伸縮性配線を形成する方法としては、例えば伸縮性基材に導電性インクを直接印刷する方法（特許文献１参照）や、伸縮性基材に導電糸を縫いこみ、又は編みこむ方法（特許文献２参照）が提案されている。また、特許文献３において、配線の導電率を改良する方法として、インタラクティブなテキスタイルに使用可能な導電糸として、導電性コアとして銅線を用い、伸縮性糸と撚ることで導電率と強度を向上した導電糸が提案されている。また、その銅線は絶縁層により被覆されたものとされてないものの両方が提案されている。   As a method for forming such a stretchable wiring, for example, a method of directly printing conductive ink on a stretchable substrate (see Patent Document 1), a method of sewing or knitting a conductive yarn on a stretchable substrate. (See Patent Document 2). Further, in Patent Document 3, as a method of improving the electrical conductivity of wiring, as a conductive yarn that can be used for interactive textiles, a copper wire is used as a conductive core, and the electrical conductivity and strength are obtained by twisting with a stretchable yarn. Improved conductive yarns have been proposed. Both copper wires that have not been covered with an insulating layer have been proposed.

特開２０１６−１３０９４０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-130940 特表２００８−５０４８５６号公報Special table 2008-504856 gazette 米国特許公開２０１６／０２８４４３６号公報US Patent Publication No. 2016/0284436

しかしながら、これらの形成方法は、導電性、抵抗安定性、耐久性、及び絶縁性のバランスが悪く、改良が求められていた。   However, these forming methods have a poor balance of conductivity, resistance stability, durability, and insulating properties, and improvements have been demanded.

具体的には、例えば特許文献１では、導電性インクを基材に印刷することで伸縮性配線を形成しているが、導電性インクは、導電粒子が、樹脂バインダ等の絶縁体中に拡散した構造であるため、通常の配線よりも抵抗が高くなってしまう。また、伸長した際の抵抗変化率も高く、測定性能が安定しない。さらに、印刷の性質上、基材の伸縮に伴う導電性インクの剥離が生じやすく、耐久性も十分ではない。   Specifically, in Patent Document 1, for example, the conductive wiring is formed on the base material to form the stretchable wiring. However, in the conductive ink, the conductive particles are diffused in an insulator such as a resin binder. Because of this structure, the resistance becomes higher than that of normal wiring. In addition, the resistance change rate when stretched is high, and the measurement performance is not stable. Furthermore, due to the nature of printing, the conductive ink is likely to be peeled off due to the expansion and contraction of the base material, and the durability is not sufficient.

他方、特許文献２では、導電性の糸を布帛に縫込むことで伸縮性配線を形成している。この方法によれば、導電性や、伸長時の抵抗変化の安定性、耐久性等は比較的高い水準を確保できるが、縫込まれた導電糸の上下（布帛の表裏方向）は絶縁できても、左右方向（布帛の表面に平行方向）を絶縁することが困難である。従って、水中での使用や、汗等による配線の短絡が生じてしまい、用途が限られてしまう。   On the other hand, in Patent Document 2, a stretchable wiring is formed by sewing a conductive thread into a fabric. According to this method, the conductivity, stability of resistance change when stretched, durability, etc. can be secured at a relatively high level, but the upper and lower sides (in the front and back direction of the fabric) of the sewn conductive yarn can be insulated. However, it is difficult to insulate the left-right direction (the direction parallel to the surface of the fabric). Therefore, the use in water and the short circuit of wiring by sweat etc. will arise, and an application will be limited.

また、従来の導電糸は、ポリウレタン糸等の表面に金属めっきを施したものが一般的に使用されていた。これらの導電糸は、耐久性が高く、形状変化に対する追従性も高い。しかしその一方で、その構造の特性上導電性が十分でなかった。特に、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）方式等の、アドレスを指定してデータの高速送受信を行うことが求められるデジタルセンサーに用いるには、導電率とその安定性が不十分であった。   Moreover, the conventional conductive yarn generally used is a polyurethane yarn or the like having a surface plated with metal. These conductive yarns are highly durable and have high followability to shape changes. However, on the other hand, the conductivity was not sufficient due to the characteristics of the structure. In particular, the electrical conductivity and its stability are insufficient for use in a digital sensor such as an I2C (Inter-Integrated Circuit) system that requires high-speed transmission and reception of data by specifying an address.

また、特許文献３に記載されているような、銅線を絶縁層で被覆する方法は、前述の配線の短絡は改良できる。しかしながら、絶縁層で被覆された銅線同士が接触しても電気が流れないため、例えば複数の銅線を撚った導電糸であっても一本の銅線の一か所が切断するだけで大幅に導電率が低下するという問題があった。また、電子部品の端子に接続する際に絶縁層を除去しなければならないという問題もあった。さらに、長期間の利用によって被覆層が擦過によって摩耗消失してしまう懸念もあった。一方、被覆していない銅線をこの方法で導電糸にした場合、銅線自身が被覆層による機械的な補強を受けていないため、導電糸がミシンで縫製できなかった。   Moreover, the method of covering a copper wire with an insulating layer as described in Patent Document 3 can improve the short circuit of the wiring described above. However, even if the copper wires covered with the insulating layer are in contact with each other, electricity does not flow. For example, even if the conductive yarn is a twist of a plurality of copper wires, only one portion of one copper wire is cut. However, there was a problem that the conductivity was greatly reduced. There is also a problem that the insulating layer must be removed when connecting to the terminals of the electronic component. Furthermore, there is a concern that the coating layer may be worn away by rubbing due to long-term use. On the other hand, when an uncoated copper wire was made into a conductive yarn by this method, the conductive yarn could not be sewn with a sewing machine because the copper wire itself was not mechanically reinforced by the coating layer.

本発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、導電性、抵抗安定性、耐久性、及び絶縁性のいずれにおいても高い水準を保ち、実用化可能な導電糸、並びにこれを用いた、伸縮性配線、センサーシステム及びウェアラブルデバイスを提供することである。   In view of the above problems, the object of the present invention is to maintain a high level of conductivity, resistance stability, durability, and insulation, and to use a practically usable conductive yarn, It is to provide a stretchable wiring, a sensor system and a wearable device.

（１）上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る導電糸は、導電性を有するＺ撚りの導電糸であって、導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含む。第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の第１方向に片撚りされた糸又は少なくとも１本の第２方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸であることを特徴とする。   (1) In order to solve the above-described problem, the conductive yarn according to an embodiment of the present invention is a conductive Z-twisted conductive yarn, and the conductive yarn is a plurality of pieces twisted in the first direction. Of yarn. A single twisted yarn having a twist number of 100 to 450 T / m of at least one of a plurality of yarns twisted in the first direction with a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with a metal exposed on the outer peripheral surface thereof. And at least one other yarn twisted in the first direction or at least one yarn twisted in the second direction is 10 to 10 in terms of the number of twists of 200 to 1000 T / m with natural fibers or chemical fibers. 150 denier single twisted yarn.

（２）また、他の実施形態に係る導電糸は、（１）において、金属線は、銅線であることが好ましい。   (2) Moreover, as for the electrically conductive thread | yarn which concerns on other embodiment, in (1), it is preferable that a metal wire is a copper wire.

（３）また、他の実施形態に係る導電糸は、（１）又は（２）において、導電糸の外周面を、天然繊維または化学繊維による撚糸を用いてＺ撚りでカバーリングした導電糸であることが好ましい。   (3) Moreover, the conductive yarn which concerns on other embodiment is the conductive yarn which covered the outer peripheral surface of the conductive yarn by Z twist using the twisted yarn by a natural fiber or a chemical fiber in (1) or (2). Preferably there is.

（４）また、他の実施形態に係る導電糸は、（１）乃至（３）のいずれかにおいて、第１方向とは逆の第２方向に片撚りされた少なくとも１本の糸をさらに含むことが好ましい。   (4) In addition, the conductive yarn according to another embodiment further includes at least one yarn twisted in a second direction opposite to the first direction in any one of (1) to (3). It is preferable.

（５）また、他の実施形態に係る導電糸は、（４）において、第２方向に片撚りされた糸は、天然繊維または化学繊維による片撚糸であることが好ましい。   (5) In addition, in the conductive yarn according to another embodiment, in (4), the yarn that is one-twisted in the second direction is preferably a single-twisted yarn made of natural fiber or chemical fiber.

（６）また、他の実施形態に係る導電糸は、（１）乃至（３）のいずれかにおいて、導電糸に膨れる片撚りされた糸が、全て第１方向に片撚りされた糸であることが好ましい。   (6) In addition, the conductive yarn according to another embodiment is a yarn in which any one of the twisted yarns swelled in the conductive yarn is twisted in the first direction in any one of (1) to (3). It is preferable.

（７）本発明の他の一実施形態に係る伸縮性配線は、（１）乃至（６）のいずれかに騎士あの導電糸を伸縮性基材に敷設した伸縮性配線であって、導電糸の経路が伸縮性基材の面内で波形状になるようにしていることを特徴とする。   (7) A stretchable wiring according to another embodiment of the present invention is a stretchable wiring in which the conductive yarn of knight in any one of (1) to (6) is laid on a stretchable base material. The path is configured to have a wave shape in the plane of the stretchable substrate.

（８）また、他の実施形態に係る伸縮性配線は、（７）において、伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が、５％以下であることが好ましい。   (8) In the stretchable wiring according to another embodiment, in (7), it is preferable that the resistance change rate when the stretchable wiring is stretched by 50% is 5% or less.

（９）本発明の他の一実施形態に係るセンサーシステムは、伸縮性配線が布体上に接着されたウェアラブルデバイス上に設けられ、伸縮性配線と接続された複数のセンサーと、コネクタ部を有し、当該コネクタ部を介して伸縮性配線と電気的に接続され、複数のセンサーを一括で制御するコントローラーと、を備える。伸縮性配線は、導電糸が縫込まれた伸縮性を有する基材と、当該基材の布体側の面を覆う第１絶縁層と、を含み、基材の、布体と反対側の面は第２絶縁層で覆われ、導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含む。そして、第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の第１方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸であることを特徴とする。   (9) A sensor system according to another embodiment of the present invention includes a plurality of sensors provided on a wearable device in which stretchable wiring is bonded to a cloth body, and connected to the stretchable wiring, and a connector portion. And a controller that is electrically connected to the stretchable wiring via the connector portion and controls a plurality of sensors at once. The stretchable wiring includes a stretchable base material in which conductive threads are sewn, and a first insulating layer that covers the cloth-side surface of the base material. Is covered with a second insulating layer, and the conductive yarn includes a plurality of yarns uni-twisted in the first direction. And at least one of the plurality of yarns uni-twisted in the first direction has a twist number of 100 to 450 T / m with a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with the metal exposed on the outer peripheral surface thereof. It is a single twisted yarn, and at least one other yarn twisted in the first direction is a single twisted yarn of 10 to 150 denier with a twist number of 200 to 1000 T / m by natural fiber or chemical fiber. .

（１０）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）において、コントローラーは、着脱可能な電源を有するとともに、１つのウェアラブルデバイスに対して１つ設けられていることが好ましい。   (10) Further, in the sensor system according to another embodiment, in (9), it is preferable that the controller has a detachable power supply and that one controller is provided for one wearable device.

（１１）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）又は（１０）において、センサーは、１つの伸縮性配線に対し複数設けられていることが好ましい。   (11) In the sensor system according to another embodiment, in (9) or (10), it is preferable that a plurality of sensors are provided for one stretchable wiring.

（１２）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）乃至（１１）のいずれかにおいて、コントローラーは、複数のコネクタ部を有し、当該複数のコネクタ部のそれぞれは、複数の伸縮性配線と接続されることが好ましい。   (12) In any one of (9) to (11), the sensor system according to another embodiment includes a plurality of connector units, and each of the plurality of connector units includes a plurality of expansion / contractions. It is preferable to be connected to a conductive wiring.

（１３）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、金属線は、銅線であることが好ましい。   (13) In the sensor system according to another embodiment, in any one of (9) to (12), the metal wire is preferably a copper wire.

（１４）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）乃至（１３）のいずれかにおいて、伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が、５％以下であることが好ましい。   (14) In the sensor system according to another embodiment, in any one of (9) to (13), it is preferable that the resistance change rate when the stretchable wiring is stretched by 50% is 5% or less.

（１５）また、他の実施形態に係るセンサーシステムは、（９）乃至（１４）のいずれかにおいて、伸縮性配線が、静電容量１０ｐＦ〜１００μＦのコンデンサを内蔵したデジタルセンサーを搭載した基板に接続されていることが好ましい。   (15) In the sensor system according to another embodiment, in any one of (9) to (14), the stretchable wiring is mounted on a substrate on which a digital sensor including a capacitor having a capacitance of 10 pF to 100 μF is mounted. It is preferable that they are connected.

（１６）本発明の他の一実施形態に係るウェアラブルデバイスは、伸縮性配線が布体上に接着されたウェアラブルデバイスである。伸縮性配線は、Ｚ撚りの導電糸が敷設された伸縮性基材と、当該基材の布体側の面を覆う第１絶縁層を含み、基材の、布体と反対側の面は第２絶縁層で覆われ、導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含む。そして、第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の第１方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸であることを特徴とする。   (16) A wearable device according to another embodiment of the present invention is a wearable device in which stretchable wiring is bonded onto a cloth body. The stretchable wiring includes a stretchable base material on which Z-twisted conductive yarns are laid, and a first insulating layer that covers a surface of the base material on the cloth body side. Covered with two insulating layers, the conductive yarn includes a plurality of yarns that are twisted in the first direction. And at least one of the plurality of yarns uni-twisted in the first direction has a twist number of 100 to 450 T / m with a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with the metal exposed on the outer peripheral surface thereof. It is a single twisted yarn, and at least one other yarn twisted in the first direction is a single twisted yarn of 10 to 150 denier with a twist number of 200 to 1000 T / m by natural fiber or chemical fiber. .

（１７）また、他の実施形態に係るウェアラブルデバイスは、（１６）において、金属線は、銅線であることが好ましい。   (17) In the wearable device according to another embodiment, in (16), the metal wire is preferably a copper wire.

（１８）また、他の実施形態に係るウェアラブルデバイスは、（１６）又は（１７）において、導電糸の外周面を、天然繊維または化学繊維による撚糸を用いてＺ撚りで被覆したことが好ましい。   (18) In the wearable device according to another embodiment, in (16) or (17), it is preferable that the outer peripheral surface of the conductive yarn is covered with Z twist using a twisted yarn of natural fiber or chemical fiber.

（１９）また、他の実施形態に係るウェアラブルデバイスは、（１６）乃至（１８）のいずれかにおいて、伸縮性配線は、導電糸が伸縮性基材の面内で波形状になるように構成されることが好ましい。   (19) In the wearable device according to another embodiment, in any one of (16) to (18), the stretchable wiring is configured such that the conductive yarn has a wave shape in the plane of the stretchable substrate. It is preferred that

（２０）また、他の実施形態に係るウェアラブルデバイスは、（１９）において、伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が５％以下であることが好ましい。   (20) In the wearable device according to another embodiment, in (19), it is preferable that the resistance change rate when the stretchable wiring is stretched by 50% is 5% or less.

（２１）また、他の実施形態に係るウェアラブルデバイスは、（１６）乃至（２０）のいずれかにおいて、伸縮性配線が、静電容量１０μＦ〜１００μＦのコンデンサを内蔵したデジタルセンサーを搭載した基板に接続されていることが好ましい。   (21) A wearable device according to another embodiment is the substrate according to any one of (16) to (20) on which a stretchable wiring is mounted with a digital sensor incorporating a capacitor having a capacitance of 10 μF to 100 μF. It is preferable that they are connected.

本発明の上記構成によれば、導電性、抵抗安定性、耐久性、及び絶縁性のいずれにおいても高い水準を保ち、実用化可能な導電糸、並びにこれを用いた、伸縮性配線、センサーシステム及びウェアラブルデバイスを提供することが可能になる。   According to the above configuration of the present invention, a conductive yarn that maintains a high level of conductivity, resistance stability, durability, and insulation and can be put into practical use, and an elastic wiring and a sensor system using the same And a wearable device can be provided.

本発明の一実施形態に係るセンサーシステムの概略平面図である。1 is a schematic plan view of a sensor system according to an embodiment of the present invention. 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 本発明の一実施形態に係る導電糸を説明する図であり、金属糸３３ａと非金属糸３３ｂとがＺ撚りされている構成を示す模式図である。It is a figure explaining the electrically conductive yarn which concerns on one Embodiment of this invention, and is a schematic diagram which shows the structure by which the metal yarn 33a and the non-metal yarn 33b are Z twisted. 本発明の一実施形態に係る導電糸を説明する図であり、種々の撚糸の構成の一例を示す模式図である。It is a figure explaining the electrically conductive yarn which concerns on one Embodiment of this invention, and is a schematic diagram which shows an example of a structure of various twisted yarn. 本発明の一実施形態に係るセンサーシステムに用いるコントローラーの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller used for the sensor system which concerns on one Embodiment of this invention. 同コントローラーの内部構造を示す平面図である。It is a top view which shows the internal structure of the controller.

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る導電糸、伸縮性配線、センサーシステム及びウェアラブルデバイスについて詳細に説明する。   Hereinafter, a conductive yarn, a stretchable wiring, a sensor system, and a wearable device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係るウェアラブルデバイス１００の構成を示す平面模式図である。ウェアラブルデバイス１００は、その表面に配線３が設けられた伸縮性基材１と、伸縮性基材１上に複数設置されたセンサー２と、複数のセンサー２を一括で制御するコントローラー４とを有する。配線３は、センサー２とコントローラー４とを電気的に接続している。なお、配線３及びセンサー２の上面は保護層３５によって覆われているが、図１においては保護層３５の図示は省略している。なお、本実施の形態においては伸縮性基材１として、衣服等を構成する布体の場合を説明する。伸縮性基材としては、布体以外としては伸縮性フィルム等を使用可能である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a wearable device 100 according to an embodiment of the present invention. The wearable device 100 includes a stretchable base material 1 having wiring 3 provided on the surface thereof, a plurality of sensors 2 installed on the stretchable base material 1, and a controller 4 that controls the plurality of sensors 2 at once. . The wiring 3 electrically connects the sensor 2 and the controller 4. The upper surfaces of the wiring 3 and the sensor 2 are covered with a protective layer 35, but the protective layer 35 is not shown in FIG. In the present embodiment, the case where the stretchable base material 1 is a cloth body constituting clothing or the like will be described. As a stretchable substrate, a stretchable film or the like can be used other than the cloth body.

本明細書において「布体」は、着用可能な衣服類のことを指す。具体的には、上半身に身に着けるもの（長袖、七分丈、半袖、ノースリーブ、タンクトップなど）や、下半身に身に着けるもの（ロング丈、くるぶし丈、七分丈、膝丈など）や、上半身及び下半身一体型のもの（ワンピース、レオタードなど）や、体の一部に身につけるもの（アームバンド、リストバンド、ニーバンド、帽子など）を含む。   In this specification, “cloth” refers to wearable clothing. Specifically, items worn on the upper body (long sleeves, three-quarter length, short sleeves, sleeveless, tank top, etc.) , Including upper body and lower body integrated type (one piece, leotard, etc.) and a part of body (arm band, wristband, knee band, hat, etc.).

これらの衣服類は、衣服類に通常使用される種々の材料から構成され得る。例えば、綿、麻、毛等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン、アクリル等の化学繊維、又はこれらの材料を混合した繊維等を用いることができる。ただし、衣服の着用者の動作を感度良く検知するために、衣服を構成する伸縮性基材１は、できるだけ着用者と密着させることが好ましい。従って、伸縮性基材１は、例えばポリウレタン等の弾性繊維を使用した、大きな伸縮性を有するストレッチ素材からなることが好ましい。   These garments can be composed of various materials commonly used in garments. For example, natural fibers such as cotton, hemp, and hair, chemical fibers such as polyester, nylon, and acrylic, or fibers obtained by mixing these materials can be used. However, in order to detect the operation of the wearer with high sensitivity, it is preferable that the stretchable base material 1 constituting the clothes is in close contact with the wearer as much as possible. Therefore, the stretchable base material 1 is preferably made of a stretch material having a large stretchability using elastic fibers such as polyurethane.

伸縮性基材１上には、複数のセンサー２が配置されている。センサー２は、肩、肘、背中、胴などに対応する伸縮性基材１上の位置に配置され、着用者の動作を感知する。センサー２の個数としては、ウェアラブルデバイス１００の使用目的に応じて適切な個数や位置が選択される。   A plurality of sensors 2 are arranged on the stretchable substrate 1. The sensor 2 is disposed at a position on the stretchable base material 1 corresponding to the shoulder, elbow, back, torso, etc., and senses the wearer's movement. As the number of sensors 2, an appropriate number and position are selected according to the purpose of use of the wearable device 100.

センサー２には、例えばフォトダイオード、温度センサー、歪みセンサー、圧力センサーや加速度センサー等を用いることができる。また場所毎に異なる任意のセンサー２を用いてもよい。   As the sensor 2, for example, a photodiode, a temperature sensor, a strain sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, or the like can be used. Moreover, you may use the arbitrary sensors 2 which differ for every place.

センサー２は、物理量の変化に応じてセンサー２を流れる電流、センサー２に印加される電圧、センサー２の抵抗及び／またはセンサー２の容量が変化するものであれば特に制限はされないが、回路の簡便さなどから物理量によって抵抗が変化し、センサー２の両端に印加される電圧が変化する可変抵抗型センサーが望ましい。また、高速度通信に対する要請から、デジタルセンサーを用いることが好ましい。物理量としては、音、光、温度、圧力、歪みからなる群の少なくとも１つを好適に用いることができる。この際、センサー２の抵抗値は配線３の抵抗値の５０倍以上であることが好ましい。   The sensor 2 is not particularly limited as long as the current flowing through the sensor 2, the voltage applied to the sensor 2, the resistance of the sensor 2, and / or the capacitance of the sensor 2 change according to the change in physical quantity. A variable resistance type sensor in which the resistance changes depending on the physical quantity and the voltage applied to both ends of the sensor 2 changes is desirable for simplicity and the like. Moreover, it is preferable to use a digital sensor from the request | requirement with respect to high speed communication. As the physical quantity, at least one of the group consisting of sound, light, temperature, pressure, and strain can be suitably used. At this time, the resistance value of the sensor 2 is preferably 50 times or more the resistance value of the wiring 3.

また、センサー２には、インクを用いたセンサーを用いることが好ましい。インクを用いたセンサーとは、導電性粒子をエラストマーの溶液もしくは分散物に混合したインクを用いて作製されたセンサーである。このインクを印刷、乾燥することにより、導電性粒子がエラストマーのフィルムにランダムに分散したセンサーが得られる。このセンサーは、引っ張りや圧縮、温度変化による熱膨張・収縮によって導電性粒子間距離が変化することにより、センサー両端の抵抗が変化する。インクを用いたセンサーは非常に薄く、測定対象に対する追従性が高い。そのため、正確かつ安定的な測定を行うことができる。   The sensor 2 is preferably a sensor using ink. The sensor using ink is a sensor manufactured using ink in which conductive particles are mixed in an elastomer solution or dispersion. By printing and drying this ink, a sensor in which conductive particles are randomly dispersed in an elastomer film can be obtained. In this sensor, the resistance between both ends of the sensor changes as the distance between the conductive particles changes due to thermal expansion / contraction due to tension, compression, and temperature change. The sensor using ink is very thin and has high followability to the measurement object. Therefore, accurate and stable measurement can be performed.

複数のセンサー２間は、配線３によって接続されている。配線３は後述するように、導電糸が伸縮性基材に縫込まれてなる配線層、及び伸縮性基材１と配線層との間に設けられる短絡防止層を含む。   A plurality of sensors 2 are connected by wiring 3. As will be described later, the wiring 3 includes a wiring layer in which conductive yarn is sewn into a stretchable base material, and a short-circuit prevention layer provided between the stretchable base material 1 and the wiring layer.

センサー２と接続された配線３は、コントローラー４と接続される。コントローラー４は、後述するように、配線３と接続されるコネクタ部、及び種々の回路が実装された回路基板を有する。これらの回路の機能により、コントローラー４は、センサー２で感知した情報を集約し、外部に送信したり、記録媒体に記録させたりする。なお、図１においては、１本の配線３は、２つのセンサー２と１つのコントローラー４との間を接続しているが、１本の配線３で１つのセンサー２をコントローラー４と接続させることも可能であり、また、１本の配線３で３つ以上のセンサー２をコントローラー４と接続させてもよい。ただし、後述するように、充電等の手間や重量等の関係から、コントローラー４の個数は１つであることが好ましい。   The wiring 3 connected to the sensor 2 is connected to the controller 4. As will be described later, the controller 4 includes a connector portion connected to the wiring 3 and a circuit board on which various circuits are mounted. With the function of these circuits, the controller 4 collects information sensed by the sensor 2 and transmits it to the outside or records it on a recording medium. In FIG. 1, one wiring 3 connects two sensors 2 and one controller 4, but one wiring 3 connects one sensor 2 to the controller 4. In addition, three or more sensors 2 may be connected to the controller 4 by one wiring 3. However, as will be described later, it is preferable that the number of the controllers 4 is one because of the troubles such as charging and the weight.

図２及び図３は、それぞれ図１に示すウェアラブルデバイス１００のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線に沿った、センサー２を含む部分の断面図の一例である。図２及び図３に示すように、配線３は、伸縮性基材１上に設けられた、短絡防止層３１及び配線層３４の積層構造を含む。また、本実施の形態においては、センサー２は、配線層３４上に設けられる。さらに、配線層３４の上面及びセンサー２の上面を覆うように保護層３５が設けられる。なお、図２及び図３においては、伸縮性基材１と短絡防止層３１、短絡防止層３１と配線層３４、及び配線層３４とセンサー２とは、各層の積層構造等の理解の助けのために一部離して図示しているが、実際はそれぞれ接触している。   2 and 3 are examples of cross-sectional views of a portion including the sensor 2 along the A-A ′ line and the B-B ′ line of the wearable device 100 shown in FIG. 1, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3, the wiring 3 includes a laminated structure of a short-circuit prevention layer 31 and a wiring layer 34 provided on the stretchable substrate 1. In the present embodiment, the sensor 2 is provided on the wiring layer 34. Further, a protective layer 35 is provided so as to cover the upper surface of the wiring layer 34 and the upper surface of the sensor 2. 2 and 3, the stretchable base material 1 and the short-circuit prevention layer 31, the short-circuit prevention layer 31 and the wiring layer 34, and the wiring layer 34 and the sensor 2 help to understand the laminated structure of each layer. For the sake of illustration, they are partly separated, but are actually in contact with each other.

配線層３４は、伸縮性フィルム３２、及び伸縮性フィルム３２にジグザグ状に縫い付けられた導電糸３３からなる。伸縮性フィルム３２は、接着層３２ａ及び絶縁層３２ｂからなる。接着層３２ａは、熱可塑性接着層であることが好ましく、熱可塑性接着層としては、公知のホットメルトフィルム等が挙げられるが、伸縮性を有するホットメルトフィルムであることが好ましい。これにより、伸縮性基材１を伸縮させたときの、配線層３４の伸縮性基材１に対する追随性が向上する。伸縮性を有するホットメルトとしては、ポリウレタンを主成分とするホットメルト等が挙げられる。また、絶縁層３２ｂは、ポリウレタンフィルム等の、伸縮性及び絶縁性を有するフィルムを用いることができる。   The wiring layer 34 includes a stretchable film 32 and conductive yarns 33 sewn in a zigzag manner on the stretchable film 32. The stretchable film 32 includes an adhesive layer 32a and an insulating layer 32b. The adhesive layer 32a is preferably a thermoplastic adhesive layer, and examples of the thermoplastic adhesive layer include known hot melt films and the like, and a hot melt film having stretchability is preferable. Thereby, the followability with respect to the elastic base material 1 of the wiring layer 34 when the elastic base material 1 is extended-contracted improves. Examples of the hot melt having elasticity include a hot melt mainly composed of polyurethane. The insulating layer 32b can be a stretchable and insulating film such as a polyurethane film.

前述のように、本実施の形態においては、伸縮性フィルム３２には、導電糸３３がジグザグ状に縫い付けられている。ここで、本実施の形態において「ジグザグ状」とは、図５及び図６に示すように、伸縮性フィルム３２の、センサー２側の面及び短絡防止層３１側の面の双方に交互に向かうように導電糸３３が配されることを指す。また、本実施の形態においては導電糸３３が縫い付けられている場合を説明しているが、これ以外にも、刺繍、ニット編み、又は織りのいずれかの方法によってジグザグ状に配されてもよい。   As described above, in the present embodiment, the conductive yarn 33 is sewn in a zigzag shape on the stretchable film 32. Here, in the present embodiment, the “zigzag” is alternately directed to both the surface on the sensor 2 side and the surface on the short-circuit prevention layer 31 side of the stretchable film 32 as shown in FIGS. 5 and 6. In this way, the conductive yarn 33 is arranged. In the present embodiment, the case where the conductive thread 33 is sewn has been described. However, the conductive thread 33 may be arranged in a zigzag manner by any one of embroidery, knit knitting, and weaving methods. Good.

また、導電糸３３は、伸縮性フィルム３２の少なくともセンサー２側の面から露出している。この構成により、導電糸３３とセンサー２との間の電気的接続を得ることができる。なお、本実施の形態においては、導電糸３３は、伸縮性フィルム３２の短絡防止層３１側の面からも露出しているが、こちらの面に関しては必ずしも導電糸３３を露出させる必要はない。   The conductive yarn 33 is exposed from at least the surface of the stretchable film 32 on the sensor 2 side. With this configuration, an electrical connection between the conductive yarn 33 and the sensor 2 can be obtained. In this embodiment, the conductive yarn 33 is also exposed from the surface of the stretchable film 32 on the short-circuit prevention layer 31 side, but it is not always necessary to expose the conductive yarn 33 with respect to this surface.

ここで、本実施の形態においては、導電糸３３として、絶縁層による被覆のない金属線を用いた撚糸を採用している。換言すれば、導電糸３３に用いる金属線は、その外周面に金属が露出している。導電糸３３としてこのような撚糸を用いることにより、従来用いていた、化合繊維等の表面に、銀等の金属をめっきすることで導電性を付与した糸と比べて、２桁程度のオーダーでの低抵抗化を実現することができる。また、被覆金属線と比べて、部分的な破断による大幅な導電率低下を防ぐことができる。導電糸３３の撚糸の具体的な構成については後述する。   Here, in the present embodiment, as the conductive yarn 33, a twisted yarn using a metal wire not covered with an insulating layer is employed. In other words, the metal wire used for the conductive yarn 33 has a metal exposed on its outer peripheral surface. By using such a twisted yarn as the conductive yarn 33, it is on the order of about two orders of magnitude compared to a conventionally used yarn imparted with conductivity by plating a metal such as silver on the surface of a compound fiber or the like. Can be achieved. Moreover, compared with the covered metal wire, it is possible to prevent a significant decrease in conductivity due to partial breakage. A specific configuration of the twisted yarn of the conductive yarn 33 will be described later.

また、導電糸３３は、伸縮性フィルム３２の表面と平行な方向（紙面と垂直な方向）から見て波形状になるように形成することが好ましい。導電糸３３を波形状に形成することで、伸縮性フィルム３２が水平方向に伸張する際に、導電糸３３が波形状から直線状に近づく向きに変形する（伸びる）マージンを大きく確保することができるため、伸縮性フィルム３２の伸張に対する追従性を高めることができる。また、導電糸３３は、波形状以外にも、蛇行、ジグザク、馬蹄形等、種々の形状をとることができる。   The conductive yarn 33 is preferably formed to have a wave shape when viewed from a direction parallel to the surface of the stretchable film 32 (a direction perpendicular to the paper surface). By forming the conductive yarn 33 in a wave shape, when the stretchable film 32 is stretched in the horizontal direction, it is possible to secure a large margin for the conductive yarn 33 to be deformed (elongated) from the wave shape toward a straight line. Therefore, the followability with respect to the stretching of the stretchable film 32 can be enhanced. In addition to the wave shape, the conductive yarn 33 can take various shapes such as meandering, zigzag, and horseshoe shape.

上記のように、接着層３２ａ及び絶縁層３２ｂを伸縮性の層とすることで、伸縮性フィルム３２が伸縮可能になる。さらに、導電糸３３を伸縮性フィルム３２に波形状に縫込むことにより、配線層３４が高い伸縮性を有することになる。これにより、着用者が運動することにより生じる伸び、曲げ等の変形に対して追従可能なウェアラブルデバイス１を得ることができる。ここで、配線層３４の伸縮性は、初期状態に対して許容される形状変化量が３０％以上あることが好ましく、５０％以上あることがより好ましく、１００％以上あることが特に好ましい。ここで、「許容される形状変化量」とは、形状変化の前後で、配線特性がウェアラブルデバイスの要求するスペックの範囲内に収まるような伸縮量の範囲を指す。さらに、伸縮性基材１の伸縮性及び／又はセンサー２の伸縮性との差が、一定以上ある場合には、それぞれの伸張が妨げられたり、センサーの感知感度が低下してしまったりするため、これらの伸縮性の差異は一定の範囲内にあることが好ましい。   As described above, the stretchable film 32 can be stretched by using the adhesive layer 32a and the insulating layer 32b as stretchable layers. Furthermore, by sewing the conductive yarn 33 into the elastic film 32 in a wave shape, the wiring layer 34 has high elasticity. Thereby, the wearable device 1 which can follow deformation | transformation, such as expansion | extension and bending produced by a wearer's exercise | movement, can be obtained. Here, the stretchability of the wiring layer 34 is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and particularly preferably 100% or more, with respect to the initial shape change. Here, the “allowable shape change amount” refers to a range of expansion / contraction amount that allows the wiring characteristics to fall within the specification range required by the wearable device before and after the shape change. Furthermore, if the difference between the stretchability of the stretchable base material 1 and / or the stretchability of the sensor 2 is more than a certain value, each stretch may be hindered or the sensor's sensitivity may be reduced. The difference in stretchability is preferably within a certain range.

伸縮性フィルム３２の厚みは特に限定されるものではないが、５μｍ〜３００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。伸縮性フィルム３２の厚みがこの範囲であれば、高い伸縮性と強度を両立することができる。   The thickness of the stretchable film 32 is not particularly limited, but is preferably 5 μm to 300 μm, and more preferably 10 μm to 100 μm. If the thickness of the stretchable film 32 is within this range, both high stretchability and strength can be achieved.

なお、伸縮性フィルム３２は、上記態様に限られない。例えば、伸縮性フィルム３２がポリウレタンフィルムからなる絶縁層３２ｂのみからなってもよいし、絶縁層３２ｂの両面に接着層が形成されていてもよい。また、伸縮性フィルム３２が、接着層３２ａのみからなっていてもよい。   In addition, the elastic film 32 is not restricted to the said aspect. For example, the stretchable film 32 may consist only of the insulating layer 32b made of a polyurethane film, or an adhesive layer may be formed on both surfaces of the insulating layer 32b. Moreover, the elastic film 32 may consist only of the adhesive layer 32a.

また、図２及び図３においては、配線層３４とセンサー２とは直接接触しており、なおかつ導電糸３３は配線層３４のセンサー２側の面に露出しているためセンサー２と導電糸３３とは直接接触している。しかし、センサー２と導電糸３３とが接触している部分に対し、導電性の金属粒子を含む導電性のホットメルトを付加してもよい。これにより、センサー２と導電糸３３との間の電気的な接続を強化し、接触抵抗を低下させることができる。導電性のホットメルトで用いる導電性の金属微粒子としては、銀、金、銅、白金、アルミニウムが好ましく、銀、金、銅がより好ましく、銀が最も好ましい。また、フレーク状の金属微粒子を用いることで、少ない含有量で高い導電性を付与することができる。前記導電性のホットメルトはポリウレタンを主成分とするホットメルトを含むことが好ましい。これにより、伸縮性基材１の伸縮時にかかる歪みでセンサー２もしくは導電糸３３からホットメルトが剥離することを抑制することができる。   2 and 3, the wiring layer 34 and the sensor 2 are in direct contact, and the conductive yarn 33 is exposed on the surface of the wiring layer 34 on the sensor 2 side. Is in direct contact. However, a conductive hot melt containing conductive metal particles may be added to the portion where the sensor 2 and the conductive yarn 33 are in contact. Thereby, the electrical connection between the sensor 2 and the conductive yarn 33 can be strengthened, and the contact resistance can be reduced. As the conductive metal fine particles used in the conductive hot melt, silver, gold, copper, platinum and aluminum are preferable, silver, gold and copper are more preferable, and silver is most preferable. Further, by using flaky metal fine particles, high conductivity can be imparted with a small content. The conductive hot melt preferably includes a hot melt mainly composed of polyurethane. Thereby, it is possible to prevent the hot melt from being peeled off from the sensor 2 or the conductive yarn 33 due to strain applied when the stretchable base material 1 is stretched.

本実施の形態においては、配線層３４と伸縮性基材１との間には、短絡防止層３１が設けられている。短絡防止層３１は、配線層３４側から、接着層３１ａ、絶縁層３１ｂ、及び接着層３１ｃが積層された構成を有する。短絡防止層３１は、配線層３４の、伸縮性基材１側の面を絶縁保護することを目的として設けられるものであり、少なくとも絶縁性を有している。   In the present embodiment, a short-circuit prevention layer 31 is provided between the wiring layer 34 and the stretchable substrate 1. The short-circuit prevention layer 31 has a configuration in which an adhesive layer 31a, an insulating layer 31b, and an adhesive layer 31c are stacked from the wiring layer 34 side. The short-circuit prevention layer 31 is provided for the purpose of insulating and protecting the surface of the wiring layer 34 on the stretchable base material 1 side, and has at least insulation.

短絡防止層３１の絶縁性を担保する絶縁層３１ｂは、絶縁性のフィルム等からなる。絶縁層３１ｂを設けることにより、配線層３４の、伸縮性基材１側の面から露出する導電糸３３を包埋することができ、配線層３４の伸縮性基材１側の絶縁性を確保することができる。これにより、ウェアラブルデバイス１が、汗等により短絡することを抑制することができる。また、水中等での使用も可能になる。さらに、短絡防止層３１を有することで、配線３全体の強度をより高めることができる。絶縁層３１ｂを構成する絶縁性フィルムとしては、例えばポリウレタンフィルムを用いることが好ましい。これにより、高い絶縁性を確保できるとともに、伸縮性基材１を伸縮させたときの短絡防止層３１の追随性が向上する。   The insulating layer 31b that ensures the insulation of the short-circuit prevention layer 31 is made of an insulating film or the like. By providing the insulating layer 31b, the conductive yarn 33 exposed from the surface of the wiring layer 34 on the side of the stretchable base material 1 can be embedded, and the insulation of the wiring layer 34 on the side of the stretchable base material 1 is ensured. can do. Thereby, it is possible to prevent the wearable device 1 from being short-circuited due to sweat or the like. Also, it can be used underwater. Furthermore, the strength of the entire wiring 3 can be further increased by having the short-circuit prevention layer 31. As an insulating film constituting the insulating layer 31b, for example, a polyurethane film is preferably used. Thereby, while being able to ensure high insulation, the followability of the short circuit prevention layer 31 when the elastic base material 1 is extended-contracted improves.

また、短絡防止層３１は、絶縁層３１ｂの両面に設けられた接着層３１ａ及び３１ｃを有する。接着層３１ａ及び３１ｃを設けることにより、短絡防止層３１は、伸縮性基材１と配線層３４とを接着する機能も有する。   The short-circuit prevention layer 31 includes adhesive layers 31a and 31c provided on both surfaces of the insulating layer 31b. By providing the adhesive layers 31 a and 31 c, the short-circuit prevention layer 31 also has a function of adhering the stretchable base material 1 and the wiring layer 34.

接着層３１ａ及び３１ｃには熱可塑性接着層を用いることが好ましい。熱可塑性接着層としては、公知のホットメルトフィルム等が挙げられるが、伸縮性を有するホットメルトフィルムであることが好ましい。伸縮性を有するホットメルトフィルムとしては、ポリウレタンを主成分とするホットメルトフィルム等が挙げられる。これにより、伸縮性基材１を伸縮させたときの追随性が向上するとともに、伸縮性基材１と配線層３４とを強固に接着することができる。さらに、この構成により、伸縮性基材１と配線層３４とが強固に接着されるため、洗濯等の、水を用いた処理を行った際でも、短絡防止層３１が伸縮性基材１から剥離することを防止することができる。   It is preferable to use a thermoplastic adhesive layer for the adhesive layers 31a and 31c. Examples of the thermoplastic adhesive layer include known hot melt films, and a hot melt film having stretchability is preferable. Examples of the stretchable hot melt film include a hot melt film mainly composed of polyurethane. Thereby, the followability when the stretchable base material 1 is stretched is improved, and the stretchable base material 1 and the wiring layer 34 can be firmly bonded. Furthermore, since the stretchable base material 1 and the wiring layer 34 are firmly bonded to each other by this configuration, the short-circuit prevention layer 31 is separated from the stretchable base material 1 even when processing such as washing is performed using water. Peeling can be prevented.

なお、図２及び図３においては、配線層３４において、導電糸３３が、伸縮性フィルム３２の伸縮性基材１側の面から露出している場合を図示しているが、上述のように、導電糸３３は、伸縮性フィルム３２の伸縮性基材１側の面から露出しない場合もある。そのような場合には、伸縮性フィルム３２の伸縮性基材１側の面は、絶縁性のフィルムからなる絶縁層３２ｂであり、既に絶縁性が確保される。従って、この場合の短絡防止層３１は、絶縁層３１ｂを設けずに接着層のみからなる構造とすることができる。そして、短絡防止層３１は、伸縮性基材１と配線層３４とを接着させる機能を有する。   2 and 3, the conductive layer 33 is exposed from the surface of the stretchable film 32 on the stretchable base material 1 side in the wiring layer 34, but as described above. The conductive yarn 33 may not be exposed from the surface of the stretchable film 32 on the stretchable substrate 1 side. In such a case, the surface of the stretchable film 32 on the stretchable base material 1 side is an insulating layer 32b made of an insulating film, and insulation is already ensured. Therefore, the short-circuit prevention layer 31 in this case can be configured to include only the adhesive layer without providing the insulating layer 31b. The short-circuit prevention layer 31 has a function of bonding the stretchable base material 1 and the wiring layer 34 together.

短絡防止層３１の厚みは特に限定されるものではないが、１０μｍ〜８００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜３００μｍであることがより好ましい。短絡防止層３１の各構成としては、絶縁層３１ｂの厚みが５μｍ〜３００μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。絶縁層３１ｂの厚みがこの範囲であれば、高い伸縮性と強度を維持することができる。接着層３１ａ及び３１ｃの厚みは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。特に、接着層３１ｃの厚みがこの範囲であれば、伸縮性基材１と配線層３４との間の接着強度を十分に確保することが可能になる。   Although the thickness of the short circuit prevention layer 31 is not specifically limited, It is preferable that they are 10 micrometers-800 micrometers, and it is more preferable that they are 30 micrometers-300 micrometers. As each structure of the short circuit prevention layer 31, it is preferable that the thickness of the insulating layer 31b is 5 micrometers-300 micrometers, and it is more preferable that it is 10-100 micrometers. If the thickness of the insulating layer 31b is within this range, high stretchability and strength can be maintained. The thickness of the adhesive layers 31a and 31c is preferably 10 μm to 200 μm, and more preferably 30 μm to 100 μm. In particular, when the thickness of the adhesive layer 31c is within this range, it is possible to sufficiently secure the adhesive strength between the stretchable substrate 1 and the wiring layer 34.

短絡防止層３１は、上記構成以外にも、種々の構成をとることができる。例えば、種類の異なる複数の絶縁層を設けてもよい。   The short-circuit prevention layer 31 can take various configurations other than the above configuration. For example, a plurality of different insulating layers may be provided.

上記で説明した短絡防止層３１及び配線層３４の積層構造によって配線３が構成される。配線３の電気抵抗は、０．００５〜０．５（Ω／ｃｍ）であることが好ましく、０．００５〜０．２（Ω／ｃｍ）であることがさらに好ましく、また０．００５〜０．１（Ω／ｃｍ）であることがさらに好ましい。そして、この配線３を初期状態から５０％伸長した際の抵抗変化率が、伸長する前の抵抗に対して５％以下であることが好ましい。   The wiring 3 is configured by the laminated structure of the short-circuit prevention layer 31 and the wiring layer 34 described above. The electrical resistance of the wiring 3 is preferably 0.005 to 0.5 (Ω / cm), more preferably 0.005 to 0.2 (Ω / cm), and 0.005 to 0 .1 (Ω / cm) is more preferable. And it is preferable that the resistance change rate when this wiring 3 is extended 50% from the initial state is 5% or less with respect to the resistance before the extension.

配線層３の上層部分である配線層３４の上面には、センサー２が配置され、さらにその上面に保護層３５が設けられる。保護層３５の、センサー２と反対側の面は、ウェアラブルデバイス１００の使用態様時における最上面になる。すなわち、配線層３４及びセンサー２を保護層３５で覆うことで、センサー２及び配線層３４の表面を、外気から遮断することができる。本実施の形態においては、保護層３５は絶縁性を有しており、その結果、ウェアラブルデバイス１００の使用時における汗等による侵食からセンサー２及び配線３を保護することができる。また水中等での使用も可能となる。   The sensor 2 is disposed on the upper surface of the wiring layer 34 that is the upper layer portion of the wiring layer 3, and a protective layer 35 is further provided on the upper surface. The surface of the protective layer 35 opposite to the sensor 2 is the uppermost surface when the wearable device 100 is used. That is, by covering the wiring layer 34 and the sensor 2 with the protective layer 35, the surfaces of the sensor 2 and the wiring layer 34 can be blocked from the outside air. In the present embodiment, the protective layer 35 has an insulating property, and as a result, the sensor 2 and the wiring 3 can be protected from erosion due to sweat or the like when the wearable device 100 is used. It can also be used underwater.

保護層３５は、上述のようにウェアラブルデバイスとして使用する際の最上面となる部分である。そのため、保護層３５は、絶縁性と共に、伸縮性を有していることが好ましい。具体的には、保護層３５は、例えばポリウレタンからなる層であることが好ましい。   As described above, the protective layer 35 is a portion that becomes the uppermost surface when used as a wearable device. Therefore, it is preferable that the protective layer 35 has elasticity as well as insulation. Specifically, the protective layer 35 is preferably a layer made of polyurethane, for example.

保護層３５の厚みは、５μｍ〜３００μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。保護層３５の厚みがこの範囲であれば、高い伸縮性と強度を維持することができる。   The thickness of the protective layer 35 is preferably 5 μm to 300 μm, and more preferably 10 to 100 μm. If the thickness of the protective layer 35 is within this range, high stretchability and strength can be maintained.

図３に示すように、保護層３５及び配線３（短絡防止層３１及び配線層３４）は、センサー２の上面を覆う必要最低限の部分のみに設けられていることが好ましい。この構成により、伸縮性基材１上に何も付設されていない空間５が形成される。空間５があることで、ウェアラブルデバイス１の通気性及びフレキシブル性をより高めることができる。   As shown in FIG. 3, it is preferable that the protective layer 35 and the wiring 3 (short-circuit prevention layer 31 and wiring layer 34) are provided only in the minimum necessary portion that covers the upper surface of the sensor 2. With this configuration, a space 5 in which nothing is provided on the stretchable base material 1 is formed. The presence of the space 5 can further enhance the breathability and flexibility of the wearable device 1.

ここで、センサー２の上面を覆う必要最低限部の部分とは、平面視でセンサー２及び配線３の外周から０．１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることが好ましく、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることがより好ましい。センサー２の上面を覆う部分が大きすぎると不要部が多くなり、ウェアラブルデバイス１の通気性が阻害される。これに対しセンサー２の上面を覆う部分が狭すぎると、センサー２及び配線３との間の段差によってセンサー２及び配線３の一部が外部に露出する可能性が高まり、短絡の可能性が高まる。   Here, the minimum necessary part covering the upper surface of the sensor 2 is preferably in the range of 0.1 mm to 100 mm from the outer periphery of the sensor 2 and the wiring 3 in plan view, and is 0.5 mm to 5 mm. Is more preferable. If the portion covering the upper surface of the sensor 2 is too large, unnecessary portions increase, and the air permeability of the wearable device 1 is hindered. On the other hand, if the portion covering the upper surface of the sensor 2 is too narrow, the step between the sensor 2 and the wiring 3 increases the possibility that a part of the sensor 2 and the wiring 3 is exposed to the outside, and the possibility of a short circuit increases. .

次に、本発明の一実施形態に係る導電糸３３について図４Ａを用いて説明する。本実施の形態において用いる導電糸３３は、図４Ａに示すように、少なくとも片撚りの金属糸３３ａと、一般的に用いられる片撚りの非金属糸３３ｂ（天然繊維や化学繊維）等を撚り合わせてなる。金属糸３３ａ及び非金属糸３３ｂの撚りの方向は、Ｚ撚りまたはＳ撚りのいずれでもよく、これら２本の糸の撚りの方向は同じでも、反対でも構わない。導電糸３３としては片撚りの糸同士を撚った諸撚りだけでなく、片撚糸と撚ってない糸とを組み合わせた壁撚りの糸や、最外層に糸を巻きつけたカバーリング糸、あるいは繰り返し撚りを行った糸でもよい。また、この導電糸３３の最後の撚りとなる最外層はＺ撚りであることが好ましい。これは、導電糸３３は、ウェアラブルデバイス１に用いる際に、ミシンを用いて縫製することが多いためである。なお、図４Ａにおいては、説明のために、導電糸３３に含まれる糸のうち、金属糸３３ａと非金属糸３３ｂのみ図示しているが、後に図４Ｂを用いて説明するように、導電糸３３は、３本以上の糸を撚り合わせて形成される場合もある。   Next, the conductive yarn 33 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A. As shown in FIG. 4A, the conductive yarn 33 used in the present embodiment is formed by twisting at least a piece of metal yarn 33a and a commonly used piece of non-metal yarn 33b (natural fiber or chemical fiber). It becomes. The twist direction of the metal yarn 33a and the non-metal yarn 33b may be either Z twist or S twist, and the twist directions of these two yarns may be the same or opposite. As the conductive yarn 33, not only various twists obtained by twisting one-twisted yarns, but also a wall-twisted yarn combining a single-twisted yarn and a non-twisted yarn, a covering yarn in which a yarn is wound around the outermost layer, Alternatively, the yarn may be twisted repeatedly. Moreover, it is preferable that the outermost layer to be the final twist of the conductive yarn 33 is a Z twist. This is because the conductive thread 33 is often sewn using a sewing machine when used in the wearable device 1. In FIG. 4A, only the metal thread 33a and the non-metal thread 33b are illustrated for the purpose of explanation, but the conductive thread 33 is described later with reference to FIG. 4B. 33 may be formed by twisting three or more yarns together.

導電糸として、従来のように、非金属糸の表面に金属めっきしたものを用いた場合、導電糸の中で、導電性を有する部分は、導電糸の表面を覆う金属めっきの部分のみとなる。すなわち、導電糸の断面積の大部分を、抵抗率の非常に高い非金属糸が占めることとなるため、導電糸全体としての抵抗率も高くなってしまう。一方、本実施の形態のように、導電糸３３として金属糸３３ａと非金属糸３３ｂとを撚り合わせたものを用いると、金属糸３３ａの太さと非金属糸３３ｂの断面積が同程度であると仮定した場合、導電糸３３の断面積の半分程度を、金属糸３３ａが占めることになり、抵抗率が非常に低くなる。従って、配線を流れる信号の伝送速度が飛躍的に向上し、良質な配線を得ることが可能になる。当然、金属糸３３ａ自体の比抵抗も、十分に低い範囲であることが求められる。   In the case where a conductive metal thread is used that has been plated with metal on the surface of the non-metallic thread as in the prior art, the conductive part of the conductive thread is only the part of the metal plating that covers the surface of the conductive thread. . That is, most of the cross-sectional area of the conductive yarn is occupied by the non-metallic yarn having a very high resistivity, so that the resistivity of the entire conductive yarn is also increased. On the other hand, as in the present embodiment, when the conductive yarn 33 formed by twisting the metal yarn 33a and the non-metal yarn 33b is used, the thickness of the metal yarn 33a and the cross-sectional area of the non-metal yarn 33b are approximately the same. Assuming that the metal yarn 33a occupies about half of the cross-sectional area of the conductive yarn 33, the resistivity becomes very low. Therefore, the transmission speed of the signal flowing through the wiring is dramatically improved, and a high-quality wiring can be obtained. Naturally, the specific resistance of the metal yarn 33a itself is also required to be in a sufficiently low range.

また、導電糸３３は、伸縮性配線３２の伸縮に伴って伸縮するが、伸縮性基材１が大きく伸長した際に、導電糸３３を構成する金属糸３３ａが破断してしまうと、配線としての機能が牛慣れてしまう。従って、伸縮性配線３２の伸長時において金属糸３３ａが破断しないようにしなければならない。具体的には、金属糸３３ａの破断伸びが一定以上の値を示すことが必要である。破断伸びとは、ある金属材料の引張試験に際し、試験片の破断後の永久伸びを原評点距離に対して百分率で表した値である。また、金属糸３３ａの撚り数は、１００〜４５０Ｔ／ｍであることが好ましい。   The conductive thread 33 expands and contracts with the expansion and contraction of the stretchable wiring 32. When the metal thread 33a constituting the conductive thread 33 breaks when the stretchable base material 1 is greatly stretched, the conductive thread 33 becomes a wiring. The function of become familiar with cows. Therefore, it is necessary to prevent the metal thread 33a from breaking when the stretchable wiring 32 is extended. Specifically, it is necessary that the elongation at break of the metal thread 33a be a certain value or more. The elongation at break is a value expressed as a percentage of the permanent elongation after fracture of a test piece with respect to the original rating distance in a tensile test of a certain metal material. Further, the number of twists of the metal yarn 33a is preferably 100 to 450 T / m.

また、導電糸３３は、上述のように伸縮性フィルム３２に縫込まれる。ここで、伸縮性フィルム３２を、一般的に用いられるミシン針のような太い針を用いてミシンで縫製すると、針が開ける穴が大きくなってしまい破れてしまう虞がある。従って、導電糸３３自体は、伸縮性フィルム３２が破れない程度に細くすることが必要である。具体的には、非金属糸３３ｂが、２００〜１０００Ｔ／ｍの撚り数且つ１０〜１５０デニールの細さを有し、且つ十分な強度を有することが好ましい。   Further, the conductive yarn 33 is sewn into the stretchable film 32 as described above. Here, if the stretchable film 32 is sewn with a sewing machine using a thick needle such as a generally used sewing needle, a hole through which the needle opens may be enlarged and broken. Therefore, the conductive yarn 33 itself needs to be thin enough to prevent the stretchable film 32 from being broken. Specifically, it is preferable that the non-metallic yarn 33b has a twist number of 200 to 1000 T / m, a fineness of 10 to 150 denier, and sufficient strength.

上記のように、導電糸３３に用いる金属糸３３ａとしては、少なくとも導電率（比抵抗）が一定の条件を満たすことが要求される。更にその上で、加工難度やコスト、耐久性等種々の条件を勘案して選択される。配線として使用され得る各種金属の比抵抗の値を表１に示す。表中の評価とは、それぞれの金属が、配線として使用に適した比抵抗を有しているか否かを示したものであり、「優」が使用に非常に適していること、「良」が使用に適していること、「可」が使用にやや適していること、「不可」が使用に不適であることを示している。   As described above, the metal yarn 33a used for the conductive yarn 33 is required to satisfy at least a certain condition of conductivity (specific resistance). Furthermore, it is selected in consideration of various conditions such as processing difficulty, cost, and durability. Table 1 shows specific resistance values of various metals that can be used as wiring. The evaluation in the table indicates whether each metal has a specific resistance suitable for use as a wiring. “Excellent” is very suitable for use, “Good”. Indicates that it is suitable for use, “possible” is somewhat suitable for use, and “impossible” is unsuitable for use.

上記の表に示したように金属糸３３ａを構成する金属線としては、アルミニウム、胴、銀、タングステン、又は金である。さらに、上述した加工難度やコスト、耐久性等の要素を総合すると、銅を用いることが特に好ましい。また、これらの合金を用いることも可能である。合金を用いる場合には、比抵抗が、上記の「可」の範囲内であることが好ましく、「良」の範囲内であることがより好ましく、「優」の範囲内であることが最も好ましい。具体的には、比抵抗は、５．００（×１０^−６Ω・ｃｍ）以下であることが好ましく、３．００（１０^−６Ω・ｃｍ）以下であることが更に好ましく、２．００（×１０^−６Ω・ｃｍ）であることが最も好ましい。なお、合金の具体例としては、例えばベリリウム銅、ジルコニウム銅、真鍮、青銅、りん青銅、チタン銅、白銅などがある。また、これらの金属線にメッキを施すことも可能である。メッキに用いる金属の具体例としては、スズ、亜鉛、銅、銀、ニッケル、アルミ、チタン、白金、金およびこれらの合金などがある。 As shown in the above table, the metal wire constituting the metal thread 33a is aluminum, a trunk, silver, tungsten, or gold. Furthermore, it is particularly preferable to use copper in view of the above-described factors such as processing difficulty, cost, and durability. It is also possible to use these alloys. In the case of using an alloy, the specific resistance is preferably within the range of “good”, more preferably within the range of “good”, and most preferably within the range of “excellent”. . Specifically, the specific resistance is preferably 5.00 (× 10 ⁻⁶ Ω · cm) or less, more preferably 3.00 (10 ⁻⁶ Ω · cm) or less, and 2.00. (× 10 ⁻⁶ Ω · cm) is most preferable. Specific examples of the alloy include beryllium copper, zirconium copper, brass, bronze, phosphor bronze, titanium copper, and white copper. It is also possible to plate these metal wires. Specific examples of metals used for plating include tin, zinc, copper, silver, nickel, aluminum, titanium, platinum, gold, and alloys thereof.

また、金属糸３３ａを構成する金属線の太さは、０．０１〜０．２０（ｍｍ）であることが好ましく、０．０２〜０．１０（ｍｍ）がさらに好ましい。特に、金属糸３３ａを構成する金属線として銅線を用いた場合には、０．０２５〜０．０８（ｍｍ）であることが非常に好ましい。   Moreover, it is preferable that the thickness of the metal wire which comprises the metal thread | yarn 33a is 0.01-0.20 (mm), and 0.02-0.10 (mm) is still more preferable. In particular, when a copper wire is used as the metal wire constituting the metal yarn 33a, it is very preferably 0.025 to 0.08 (mm).

非金属糸３３ｂについては、従来用いていた、天然繊維や化学繊維等を使用することができるが、特にポリウレタン糸やポリエステル糸を用いることが好ましい。非金属糸３３ｂの太さについては、１０〜１５０デニールであることが好ましい。   As the non-metallic yarn 33b, natural fibers and chemical fibers that have been conventionally used can be used, and it is particularly preferable to use polyurethane yarn or polyester yarn. The thickness of the non-metallic yarn 33b is preferably 10 to 150 denier.

また、導電糸３３の撚り数としては、多ければ多いほど、単位長さに対する金属糸３３ａの長さが長く確保できるため、伸長時の、金属糸にかかる負担を軽減でき、金属疲労を抑制できる。具体的な撚り数としては、１００〜４５０（Ｔ／ｍ）が好ましく、２００〜４００（Ｔ／ｍ）がさらに好ましい。   Further, as the number of twists of the conductive yarn 33, the larger the length of the metal yarn 33a with respect to the unit length, the longer the length of the metal yarn 33a can be secured. . The specific number of twists is preferably 100 to 450 (T / m), and more preferably 200 to 400 (T / m).

また、導電糸３３の撚り姿については、片撚糸（１本または２本以上の糸を引きそろえ撚りをかけたもの）、諸撚糸（甘撚または中撚の片撚糸を２本以上引きそろえ、さらに片撚りと反対方向の撚りをかけたもの）、駒撚糸（強撚の片撚糸を２本以上引きそろえ、さらに片撚りと反対方向の撚りをかけたもの）、又は壁撚糸（片撚りした太い糸と、撚りをかけていない細い糸を引きそろえ、片撚りと反対方向の撚りをかけたもの）等任意の種類を採用できる。また、導電糸に含まれる複数の糸の撚り方向が全て同一でも構わない。   In addition, as for the twisted form of the conductive yarn 33, one twisted yarn (one or two or more yarns arranged and twisted), various twisted yarns (sweet or medium twisted two or more twisted yarns, Furthermore, a piece twisted in the opposite direction to the single twist), a piece twisted yarn (two or more strong twisted single twisted yarns, and a twist in the opposite direction to the single twisted), or a wall twisted yarn (single twisted) Arbitrary types such as a thick thread and a thin thread that has not been twisted are twisted in the opposite direction to a single twist). Further, the twist directions of the plurality of yarns included in the conductive yarn may all be the same.

図４Ｂは、上記で述べた導電糸３３の撚り姿についてのいくつかの具体例を示す模式図である。図４Ｂ（ａ）は２本片撚り、図４Ｂ（ｂ）は３本駒撚り、図４Ｂ（ｃ）は４本撚り、図４Ｂ（ｄ）は壁撚りを示す。これらの図から理解される通り、導電糸３３を、複数の糸を用いて多段階で撚る際は、何本かの糸の撚方向を逆にすることにより、ミシンなどの機械で糸を搬送するときに撚りがほぐれず、安定して糸を送ることができる。特にミシンのような機械縫いでは、最外層はＺ撚りであることが望ましい。   FIG. 4B is a schematic diagram illustrating some specific examples of the twisted shape of the conductive yarn 33 described above. FIG. 4B (a) shows a two-piece twist, FIG. 4B (b) shows a three-piece twist, FIG. 4B (c) shows a four-piece twist, and FIG. 4B (d) shows a wall twist. As understood from these figures, when the conductive yarn 33 is twisted in multiple stages using a plurality of yarns, the yarns are twisted by a machine such as a sewing machine by reversing the twisting direction of some yarns. The twist is not unraveled during conveyance, and the yarn can be sent stably. In particular, in machine sewing such as a sewing machine, it is desirable that the outermost layer be Z-twisted.

このように、導電糸３３を、金属糸３３ａと非金属糸３３ｂとの撚糸にすることによって、既に述べたように従来の、非金属糸に金属めっきを施した導電糸に比べて導電性が大幅に向上する。また、金属線同士の接触が増加するため、変形時及び一本の金属線の切断時における抵抗の増加を大幅に抑えることができる。これにより、従来は困難であった、デジタルセンサーを用いるＩ２Ｃ等の通信方式においても使用することが可能になる。   Thus, by making the conductive yarn 33 a twisted yarn of the metal yarn 33a and the non-metal yarn 33b, the conductivity is higher than that of the conventional conductive yarn in which the non-metal yarn is metal-plated as described above. Greatly improved. Moreover, since the contact between metal wires increases, an increase in resistance during deformation and cutting of one metal wire can be significantly suppressed. As a result, it can be used in a communication method such as I2C using a digital sensor, which has been difficult in the past.

上記のＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）通信とは、同じ基板内などのように近距離で直結したデバイスと、１００ｋｂｐｓまたは４００ｋｂｐｓの高速度でシリアル通信を行う通信方式であり、主にＥＥＰＲＯＭメモリＩＣなどとの高速通信を実現する方式である。このＩ２Ｃ通信においては、高速通信を行う必要があるため、十分に導電性の高い配線を用いる必要がある。この点において、本実施の形態に用いる伸縮性配線は、既に説明した通り配線として銅線等の金属線を使用した配線を用いている。このため、従来の、化学繊維等に金属メッキを施した導電糸よりも、導電率が飛躍的に向上し、Ｉ２Ｃ通信を行うだけの導電性を確保することが可能になる。   The above-mentioned I2C (Inter-Integrated Circuit) communication is a communication method that performs serial communication at a high speed of 100 kbps or 400 kbps with a device directly connected at a short distance such as in the same substrate, and mainly includes an EEPROM memory IC, etc. It is a method that realizes high-speed communication with. In this I2C communication, since it is necessary to perform high-speed communication, it is necessary to use wiring with sufficiently high conductivity. In this regard, the stretchable wiring used in the present embodiment uses a wiring using a metal wire such as a copper wire as the wiring as already described. For this reason, compared to the conventional conductive yarn obtained by metal-plating chemical fibers or the like, the conductivity is dramatically improved, and it is possible to ensure conductivity sufficient for performing I2C communication.

さたにデジタルセンサーの安定性を高めるために、センサーに投入される電流量が安定するよう、電圧降下防止のためのコンデンサを用いることができる。コンデンサの容量としては、１０μＦ〜１００μＦの範囲が好ましく、０．１μＦ〜１０μＦの範囲がより好ましい。   Furthermore, in order to increase the stability of the digital sensor, a capacitor for preventing a voltage drop can be used so that the amount of current supplied to the sensor is stabilized. The capacitance of the capacitor is preferably in the range of 10 μF to 100 μF, and more preferably in the range of 0.1 μF to 10 μF.

次に、本発明の一実施形態に係るセンサーシステムに用いるコントローラー４について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係るセンサーシステムで用いるコントローラー４の構成を示すブロック図である。図６は、コントローラー４の、コネクタ部を含む内部構造を示す概略平面図である。なお、図５においては、センサー２の一例として歪センサーを用いた場合を説明する。   Next, the controller 4 used in the sensor system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the controller 4 used in the sensor system according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic plan view showing the internal structure of the controller 4 including the connector portion. In FIG. 5, a case where a strain sensor is used as an example of the sensor 2 will be described.

図５に示すように、コントローラー４は、センサー２の測定結果を受信し処理するＣＰＵを備える。センサー２（歪センサー）で検知した信号は、ＡＤコンバータ４２で変換され、ＣＰＵ４１に送信される。   As shown in FIG. 5, the controller 4 includes a CPU that receives and processes the measurement result of the sensor 2. A signal detected by the sensor 2 (distortion sensor) is converted by the AD converter 42 and transmitted to the CPU 41.

コントローラー４はまた、９軸センサー４３を備える。９軸センサー４３は、一例として角速度（回転速度）を検出する３軸ジャイロセンサーと、加速度を検出する３軸加速度センサーと、地磁気を検出して絶対方向を検出する３軸地磁気センサーと、を含む。９軸センサー４３が機能することによって、着用者自身の回転動作や水平・鉛直方向の移動動作を検知することが可能になる。   The controller 4 also includes a 9-axis sensor 43. The 9-axis sensor 43 includes, as an example, a 3-axis gyro sensor that detects angular velocity (rotational speed), a 3-axis acceleration sensor that detects acceleration, and a 3-axis geomagnetic sensor that detects geomagnetism and detects an absolute direction. . The function of the 9-axis sensor 43 makes it possible to detect the wearer's own rotation and horizontal / vertical movement.

コントローラー４はまた、音声情報の符号化／復号化を行うオーディオコーデック４４ａを備える。オーディオコーデック４４ａは、ウェアラブルデバイスにマイクロフォン４４ｂを備え付けた場合に、マイクロフォン４４ｂを通じて集音された着用者の音声や息使い等を符号化してデータとしてＣＰＵに送信する。また、オーディオコーデック４４ａは、ウェアラブルデバイスにスピーカ４４ｃを備え付けた場合に、ＣＰＵを操作する側から、移動距離や経過時間等の各種データを音声データに復号化し、スピーカ４４ｃを通じて着用者に伝達する。   The controller 4 also includes an audio codec 44a for encoding / decoding audio information. When the wearable device is equipped with the microphone 44b, the audio codec 44a encodes the wearer's voice, breath, etc. collected through the microphone 44b and transmits the encoded data to the CPU. Further, when the wearable device is provided with the speaker 44c, the audio codec 44a decodes various data such as a moving distance and an elapsed time from the CPU operating side into voice data, and transmits it to the wearer through the speaker 44c.

コントローラー４はまた、ウェアラブルデバイスに振動モータ４５ｂを備え付けた場合に、いわゆる触覚フィードバックを制御するハプティクス・ドライバ４５ａを備える。ハプティクス・ドライバ４５ａは、例えば振動モータ４５ｂを通じて着用者の心拍数を計測する。着用者振動モータ４５ｂは、例えば偏心モータ、リニア・バイブレータ、又はピエゾ素子からなり、ハプティクス・ドライバ４５ａはこれらに応じたドライバＩＣを備える。   The controller 4 also includes a haptic driver 45a that controls so-called tactile feedback when the wearable device includes the vibration motor 45b. The haptic driver 45a measures the wearer's heart rate through the vibration motor 45b, for example. The wearer vibration motor 45b is formed of, for example, an eccentric motor, a linear vibrator, or a piezo element, and the haptic driver 45a includes a driver IC corresponding thereto.

コントローラー４はまた、着脱可能なバッテリ４６ａと、バッテリ４６ａと接続され高電圧を低電圧に変換するＤＣ／ＤＣダウンコンバータ４６ｂを備える。バッテリ４６ａは、充電回路４６ｃを介してＭｉｃｒｏＵＳＢコネクタ４７と接続される。バッテリ４６ａは、コントローラー４に搭載した状態でも、取り外した状態でも充電が可能である。   The controller 4 also includes a detachable battery 46a and a DC / DC down converter 46b that is connected to the battery 46a and converts a high voltage into a low voltage. The battery 46a is connected to the MicroUSB connector 47 via the charging circuit 46c. The battery 46a can be charged both when it is mounted on the controller 4 and when it is removed.

コントローラー４はまた、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール４８を備えている。ＣＰＵ４１での処理結果を、このモジュール４８を介して外部に送信することが可能になる。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール４８の代わりに、又はこれに加えて記録媒体スロット（図５においてはＭｉｃｒｏＳＤカードスロット４９）を設けて、記録媒体に直接データを記録することも可能である。なお、図５では、外部との通信手段としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を図示しているが、これに限られず、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格を用いることができる。また、有線を用いた通信を採用することもできる。   The controller 4 also includes a Bluetooth (registered trademark) module 48. The processing result in the CPU 41 can be transmitted to the outside through this module 48. It is also possible to provide a recording medium slot (MicroSD card slot 49 in FIG. 5) instead of or in addition to the Bluetooth module 48 and directly record data on the recording medium. In FIG. 5, Bluetooth (registered trademark) is illustrated as a means for communication with the outside, but is not limited thereto, and communication standards such as Zigbee (registered trademark) and Wi-Fi (registered trademark) may be used. it can. In addition, communication using wired communication can be employed.

図６に示すように、本実施の形態におけるコントローラー４は、回路基板４１０と、回路基板４１０上に設けられた４つのコネクタ部４１１を有している。コネクタ部４１１は、一例としてそれぞれ３本の配線３と接続されている。   As shown in FIG. 6, the controller 4 in the present embodiment has a circuit board 410 and four connector portions 411 provided on the circuit board 410. As an example, the connector part 411 is connected to three wires 3.

回路基板４１０は、様々な部分に付設されたセンサー２からの情報を集約する部分であり、図５を用いて説明した各種回路を備えている。回路基板４１０は、公知のものを用いることができる。例えば、フレキシブルプリント基板等を用いることができる。   The circuit board 410 is a part that collects information from the sensors 2 attached to various parts, and includes various circuits described with reference to FIG. A known circuit board 410 can be used. For example, a flexible printed circuit board can be used.

コネクタ部４１１は、センサー２で検知した結果である電気情報を、回路基板４１０へと伝達させる。本実施の形態においては、コネクタ部４１１は４つ配置され、それぞれに３本の配線３が接続されているが、コネクタ部４１１の個数及び接続される配線３の本数についてこの態様に限られないことはいうまでもない。   The connector unit 411 transmits electrical information as a result detected by the sensor 2 to the circuit board 410. In the present embodiment, four connector portions 411 are arranged and three wires 3 are connected to each. However, the number of connector portions 411 and the number of wires 3 to be connected are not limited to this mode. Needless to say.

なお、コントローラー４は、充電の手間、従量バランス、コスト等の観点から、１つのウェアラブルデバイスにつき１つのみ設けることが好ましい。   In addition, it is preferable to provide only one controller 4 for each wearable device from the viewpoints of charging effort, usage-amount balance, cost, and the like.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、配置するセンサー２の個数や、配線３の配置（左右対称／非対称等）、１本の配線３に接続するセンサー２の個数、コントローラー４の形状又は構成等、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the number of sensors 2 to be disposed and the arrangement of wirings 3 (symmetric / The design can be changed without departing from the spirit of the invention, such as the number of sensors 2 connected to one wiring 3 and the shape or configuration of the controller 4.

１…伸縮性基材 ２…センサー ３…配線 ４…コントローラー ５…空間 ３１…短絡防止層 ３１ａ、３１ｃ、３２ａ…接着層 ３１ｂ、３２ｂ…絶縁層 ３２…伸縮性フィルム ３３…導電糸 ３３ａ…金属糸 ３３ｂ…非金属糸 ３３ｃ〜３３ｑ…糸 ３４…配線層 ３５…保護層 ４１…ＣＰＵ ４２…ＡＤコンバータ ４３…９軸センサ ４４ａ…オーディオコーデック ４４ｂ…マイクロフォン ４４ｃ…スピーカ ４５ａハプティクス・ドライバ ４５ｂ…振動モータ ４６ａ…バッテリ ４６ｂ…ＤＣ／ＤＣ ４６ｃ…充電回路 ４７…ＭｉｃｒｏＵＳＢコネクタ ４８…Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール ４９…ＭｉｃｒｏＳＤカードユニット １００…ウェアラブルデバイス ４１０…回路基板 ４１１…コネクタ部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Elasticity base material 2 ... Sensor 3 ... Wiring 4 ... Controller 5 ... Space 31 ... Short-circuit prevention layer 31a, 31c, 32a ... Adhesive layer 31b, 32b ... Insulating layer 32 ... Elastic film 33 ... Conductive thread 33a ... Metal thread 33b ... Non-metallic thread 33c to 33q ... Thread 34 ... Wiring layer 35 ... Protective layer 41 ... CPU 42 ... AD converter 43 ... 9-axis sensor 44a ... Audio codec 44b ... Microphone 44c ... Speaker 45a haptic driver 45b ... Vibration motor 46a ... Battery 46b ... DC / DC 46c ... Charging circuit 47 ... MicroUSB connector 48 ... Bluetooth module 49 ... MicroSD card unit 100 ... Wearable device 410 ... Circuit board 411 ... Connector part

Claims (21)

導電性を有するＺ撚りの導電糸であって、
前記導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含み、
前記第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の前記第１方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸である、
導電糸。 Conductive Z-twisted conductive yarn,
The conductive yarn includes a plurality of yarns that are twisted in the first direction,
At least one of the plurality of yarns twisted in the first direction is a piece having a twist number of 100 to 450 T / m by a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with a metal exposed on the outer peripheral surface thereof. A twisted yarn, and at least one other yarn twisted in the first direction is a single twisted yarn of 10 to 150 denier with a natural fiber or chemical fiber twist number of 200 to 1000 T / m,
Conductive yarn. 前記金属線は、銅線である
請求項１に記載の導電糸。 The conductive yarn according to claim 1, wherein the metal wire is a copper wire. 前記導電糸の外周面を、天然繊維または化学繊維による撚糸を用いてＺ撚りでカバーリングした
請求項１または２に記載の導電糸。 The conductive yarn according to claim 1 or 2, wherein an outer peripheral surface of the conductive yarn is covered with a Z twist using a twisted yarn of natural fiber or chemical fiber. 前記第１方向とは逆の第２方向に片撚りされた少なくとも１本の糸をさらに含む
請求項１乃至３のいずれかに記載の導電糸。 The conductive yarn according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one yarn that is twisted in a second direction opposite to the first direction. 前記第２方向に片撚りされた糸は、天然繊維または化学繊維による片撚糸である
請求項４に記載の導電糸。 The conductive yarn according to claim 4, wherein the yarn that is twisted in the second direction is a twisted yarn made of natural fiber or chemical fiber. 前記導電糸に膨れる片撚りされた糸が、全て前記第１方向に片撚りされた糸である
請求項１乃至３のいずれかに記載の導電糸。 4. The conductive yarn according to claim 1, wherein all of the single-twisted yarn swelled in the conductive yarn is a single-twisted yarn in the first direction. 請求項１乃至６に記載の導電糸を伸縮性基材に敷設した伸縮性配線であって、
前記導電糸の経路が前記伸縮性基材の面内で波形状になるようにしている伸縮性配線。 A stretchable wiring in which the conductive yarn according to claim 1 is laid on a stretchable base material,
A stretchable wiring configured such that a path of the conductive yarn has a wave shape in a plane of the stretchable base material. 前記伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が、５％以下である
請求項７に記載の伸縮性配線。 The stretchable wiring according to claim 7, wherein a rate of change in resistance at the time of 50% elongation of the stretchable wiring is 5% or less. 伸縮性配線が布体上に接着されたウェアラブルデバイス上に設けられ、前記伸縮性配線と接続された複数のセンサーと、
コネクタ部を有し、当該コネクタ部を介して前記伸縮性配線と電気的に接続され、前記複数のセンサーを一括で制御するコントローラーと、
を備えるセンサーシステムであって、
前記伸縮性配線は、導電糸が縫込まれた伸縮性を有する基材と、当該基材の前記布体側の面を覆う第１絶縁層と、を含み、
前記基材の、前記布体と反対側の面は第２絶縁層で覆われ、
前記導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含み、
前記第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の前記第１方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸である
センサーシステム。 A plurality of sensors provided on a wearable device in which stretchable wiring is bonded onto a cloth body, and connected to the stretchable wiring;
A controller having a connector, electrically connected to the stretchable wiring through the connector, and controlling the plurality of sensors at once;
A sensor system comprising:
The stretchable wiring includes a stretchable base material in which conductive threads are sewn, and a first insulating layer that covers the cloth body side surface of the base material,
The surface of the substrate opposite to the cloth body is covered with a second insulating layer,
The conductive yarn includes a plurality of yarns that are twisted in the first direction,
At least one of the plurality of yarns twisted in the first direction is a piece having a twist number of 100 to 450 T / m by a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with a metal exposed on the outer peripheral surface thereof. A sensor system, wherein the yarn is a twisted yarn, and at least one other yarn twisted in the first direction is a single twisted yarn having a twist number of 200 to 1000 T / m and a denier of 10 to 150 denier with natural fibers or chemical fibers. 前記コントローラーは、着脱可能な電源を有するとともに、１つの前記ウェアラブルデバイスに対して１つ設けられている
請求項９に記載のセンサーシステム。 The sensor system according to claim 9, wherein the controller has a detachable power source, and one controller is provided for each of the wearable devices. 前記センサーは、１つの前記伸縮性配線に対し複数設けられている
請求項９または１０に記載のセンサーシステム。 The sensor system according to claim 9 or 10, wherein a plurality of the sensors are provided for one stretchable wiring. 前記コントローラーは、複数の前記コネクタ部を有し、当該複数のコネクタ部のそれぞれは、複数の前記伸縮性配線と接続される
請求項９乃至１１のいずれかに記載のセンサーシステム。 The sensor system according to claim 9, wherein the controller includes a plurality of connector portions, and each of the plurality of connector portions is connected to a plurality of the stretchable wires. 前記金属線は、銅線である
請求項９乃至１２のいずれかに記載のセンサーシステム。 The sensor system according to claim 9, wherein the metal wire is a copper wire. 前記伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が、５％以下である
請求項９乃至１３のいずれかに記載のセンサーシステム。 The sensor system according to any one of claims 9 to 13, wherein a rate of change in resistance when the stretchable wiring is 50% elongated is 5% or less. 前記伸縮性配線が、静電容量１０ｐＦ〜１００μＦのコンデンサを内蔵したデジタルセンサーを搭載した基板に接続されている
９乃至１４のいずれかに記載のセンサーシステム。 The sensor system according to any one of 9 to 14, wherein the stretchable wiring is connected to a substrate on which a digital sensor having a capacitor with a capacitance of 10 pF to 100 μF is mounted. 伸縮性配線が布体上に接着されたウェアラブルデバイスであって、
前記伸縮性配線は、Ｚ撚りの導電糸が敷設された伸縮性基材と、当該基材の前記布体側の面を覆う第１絶縁層を含み、
前記基材の、前記布体と反対側の面は第２絶縁層で覆われ、
前記導電糸は、第１方向に片撚りされた複数本の糸を含み、
前記第１方向に片撚りされた複数本の糸のうち少なくとも一本が、その外周面に金属が露出した直径０．０１〜０．２０ｍｍの金属線による撚り数が１００〜４５０Ｔ／ｍの片撚糸であり、他の少なくとも一本の前記第１方向に片撚りされた糸が天然繊維または化学繊維による撚り数が２００〜１０００Ｔ／ｍで１０〜１５０デニールの片撚糸である
ウェアラブルデバイス。 A wearable device in which stretchable wiring is bonded onto a cloth body,
The stretchable wiring includes a stretchable base material on which Z-twisted conductive yarns are laid, and a first insulating layer that covers the cloth body side surface of the base material,
The surface of the substrate opposite to the cloth body is covered with a second insulating layer,
The conductive yarn includes a plurality of yarns that are twisted in the first direction,
At least one of the plurality of yarns twisted in the first direction is a piece having a twist number of 100 to 450 T / m by a metal wire having a diameter of 0.01 to 0.20 mm with a metal exposed on the outer peripheral surface thereof. A wearable device, which is a twisted yarn, and at least one other yarn twisted in the first direction is a twisted yarn of 200 to 1000 T / m and a twist of 10 to 150 denier with natural fibers or chemical fibers. 前記金属線は、銅線である
請求項１６に記載のウェアラブルデバイス。 The wearable device according to claim 16, wherein the metal wire is a copper wire. 前記導電糸の外周面を、天然繊維または化学繊維による撚糸を用いてＺ撚りで被覆した
請求項１６又は１７に記載のウェアラブルデバイス。 The wearable device according to claim 16 or 17, wherein an outer peripheral surface of the conductive yarn is covered with a Z twist using a twisted yarn of natural fiber or chemical fiber. 前記伸縮性配線は、前記導電糸が前記伸縮性基材の面内で波形状になるように構成される
請求項１６乃至１８のいずれかに記載のウェアラブルデバイス。 The wearable device according to any one of claims 16 to 18, wherein the stretchable wiring is configured such that the conductive yarn has a wave shape in a plane of the stretchable base material. 前記伸縮性配線の５０％伸長時の抵抗変化率が５％以下である
請求項１９に記載のウェアラブルデバイス。 The wearable device according to claim 19, wherein a rate of change in resistance when the stretchable wiring is 50% elongated is 5% or less. 前記伸縮性配線が、静電容量１０μＦ〜１００μＦのコンデンサを内蔵したデジタルセンサーを搭載した基板に接続されている
請求項１６乃至２０のいずれかに記載のウェアラブルデバイス。



The wearable device according to any one of claims 16 to 20, wherein the stretchable wiring is connected to a substrate on which a digital sensor including a capacitor having a capacitance of 10 µF to 100 µF is mounted.