JP2020076185A - センサ付き衣類、複合モジュール付き衣類及び呼吸解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】身に着けていても快適で、拘束力の少ないセンサ付きの衣類を提供すること。【解決手段】個体に着用させる伸縮性を有する衣類２０と、前記衣類２０に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサ３０と、を備えるセンサ付き衣類１１について、前記センサ３０の長さが、前記個体における検出対象とする体変位の１０〜２０００％の長さであることを特徴とするセンサ付き衣類とした。【選択図】図１

Description

本発明は、個体に着用着させる衣類に、その衣類の伸縮を検知できるセンサを設けたセンサ付き衣類、及び複合モジュール付き衣類、並びにこれらの衣類を用いて呼吸を解析する呼吸解析方法に関する。

個体の肺機能又は心臓機能などの生理的機能を測定するため、あるいはまた個体の動作又は運動などの運動的機能を測定するために、個体に着用させる衣類型のデバイスが知られている。例えば、特開２０１１−１３６１８２号公報（特許文献１）には、インダクタンス変化から呼吸量、呼吸速度等の各種生理的パラメータを測定することが可能な袖なしシャツの形態にセンサベルトを巻き付けたデバイスが記載されている。また、特開２０１７−１４１５３８号公報（特許文献２）には、個体の運動パフォーマンスを効果的に追跡できるようにハーネスを含んだセンサ衣服が記載されている。

特開２０１１−１３６１８２号公報 特開２０１７−１４１５３８号公報

しかしながらこうしたデバイスは、個体の動きがつぶさに反映されるように個体に密着して用いられる。そして、個体からの生理的、動的な指標を検出するために、計測に付随する衣類以外の部材が使われている。こうした理由から従来のデバイスは、着心地が必ずしも良いとはいえず、着用時の快適性が損なわれていた。したがって、計測のためとはいえ常時装着するには被験者の心理的な負担が大きかった。そこで本発明は、身に着けていても快適で、拘束力の少ないセンサ付きの衣類を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様のセンサ付き衣類は以下のとおり構成される。即ち、本発明の一態様は、個体に着用させる伸縮性を有する衣類と、前記衣類に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサと、を備えるセンサ付き衣類について、前記センサの長さが、前記個体における検出対象とする体変位の１０〜２０００％の長さであることを特徴とするセンサ付き衣類を提供する。

センサ付き衣類について、個体に着用させる伸縮性を有する衣類と、前記衣類に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサと、を備えるため、個体がかかる衣類を着用することで、その着用時の身体の変化に応じた衣類の伸縮変化をセンサで検知することができる。したがって、その検知した衣類の伸縮から個体の呼吸や心肺等の生理的現象、又は個体の動作や運動等の動的現象を解析することができる。また、センサ付き衣類について、前記センサの長さが、前記個体における検出対象とする体変位の１０〜２０００％の長さとしたため、センサの長さを短くすることができる。

一般に衣類に用いられる生地は、快適な着心地を与えるために、過剰な締め付け感とならないように伸長荷重が小さくなるように調整されている。しかしながら従来のセンサ付き衣類では、センサ部分の伸縮性が乏しいため、そのセンサ部分では衣類の伸縮性が損なわれていた。そうした従来の技術に比べて、本発明の一態様は、センサを短くできるため、換言すれば、センサが装着されない広い部分の面積を衣類に備えるため、衣類本来の伸張性を備える部分を広く保持することができる。したがって、本発明の一態様は、衣類本来の伸び易い部分を充分に備えることで、その衣類が備える快適性を損なわずに済むことができる。

したがって、本発明の一態様によれば、衣類による個体の締め付け感が過剰に大きくなく、あるいは、衣類を装着した状態で個体を動作させたときに、衣類による拘束力が過剰に大きくない。そのため、個体にとって「快適」であり、個体に対して「快適性」のある衣類である。

センサ付き衣類は、前記センサを、前記衣類における前記個体の胴囲の周内に配置し、胴囲の周長の変化を検出するものと構成することができる。センサ付き衣類では、前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲の周内に配置し、胴囲の周長の変化を検出するため、個体の生理的、又は動的な胴囲の動きを検知することができる。なお、ここで「胴囲」とは、胸囲、ウエスト周り、腹囲、ヒップ周りなどの個体の任意の高さ位置における周方向の長さを意味するものとする。

センサ付き衣類は、前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲の周内に配置し、胴囲の周長の変化を検出するものと構成することができる。センサ付き衣類では、前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲の周内に配置し、胴囲の周長の変化を検出するため、複数のセンサごとに胴囲全体ではないセンサを配置した部分の部分的な伸長を測定することができ、複数部位の伸び率や伸びの周期の違いから、呼吸時の肺の３次元的な動き等の従来判別できなかった事象の違いを判別し分析することができる。

このとき、センサは、前記衣類の前記胸部、前記腹部、前記肩部、前記肘部、前記首部、前記脇下部、前記脇腹部、及び前記背部の少なくとも何れかに伸縮性を有する導電性物質を含む導電層を形成することによって構成される導電帯であることとしてもよい。また、センサ付き衣類は、前記センサを前記衣類における前記個体の胸部、腹部、肩部、肘部、首部、脇下部、脇腹部、及び背部の少なくとも何れかに配置し、前記センサが前記個体における検出対象とする体変位を検出することが好ましい。例えば、センサ付き衣類は、前記センサを前記衣類における前記個体の胸部に配置するものと構成することができる。センサ付き衣類では、前記センサを前記衣類における前記個体の胸部に配置するため呼吸の計測に好適である。また、胸部に設けたセンサは姿勢の変化を検出し易い。

センサ付き衣類は、前記センサの長さが前記衣類の胸囲に対して０．５〜１３％の長さであるものと構成することができる。センサ付き衣類では、前記センサの長さを前記衣類の胸囲に対して０．５〜１３％の長さとしたため、センサの長さが短く個体の呼吸に伴う動きを妨げることがなく、胸囲の変化に伴う体変位を個体にとって快適に計測できる。また、本発明の一態様は、このような長さのセンサを有する他のセンサ付き衣類を提供する。即ち、本発明の一態様は、個体に着用させる伸縮性を有する衣類と、前記衣類に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサと、を備えるセンサ付き衣類について、前記センサの長さが、前記衣類の胸囲に対して０．５〜１３％の長さであることを特徴とする。

また、センサ付き衣類は、前述したように、前記センサを前記衣類における前記個体の胸部、腹部、肩部、肘部、首部、脇下部、脇腹部、及び背部の少なくとも何れかに配置し、前記センサが前記個体における検出対象とする体変位を検出することが好ましい。例えば、センサ付き衣類は、前記センサを前記衣類における前記個体の腹部に配置する構成とすることができる。センサ付き衣類では、前記センサを前記衣類における前記個体の腹部に配置したため、腹式呼吸の計測に好適である。また、腹部に設けたセンサからは個体の姿勢が変化しても安定して呼吸を検知することができる。

センサ付き衣類は、前記センサの長さが前記衣類の腹囲に対して０．５〜１３％の長さであるものと構成することができる。センサ付き衣類では、前記センサの長さを前記衣類の腹囲に対して０．５〜１３％の長さとしたため、センサの長さが短く個体の呼吸に伴う動きを妨げることがなく、腹囲の変化に伴う体変位を個体にとって快適に計測できる。また、本発明の一態様は、このような長さのセンサを有する他のセンサ付き衣類を提供する。即ち、本発明の一態様は、個体に着用させる伸縮性を有する衣類と、前記衣類に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサと、を備えるセンサ付き衣類について、前記センサの長さが、前記衣類の腹囲に対して０．５〜１３％の長さであることを特徴とする。

センサ付き衣類は、前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲方向とは交差方向に配置して、前記交差方向の前記衣類の伸縮を検知するものと構成することができる。前記センサ付き衣類では、前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲方向とは交差方向に配置して、前記交差方向の前記衣類の伸縮を検知するため、胴囲方向に対する垂直方向を含む交差方向の個体の体変位を効果的に計測することができる。また、胴囲方向との組合せで、胴囲方向をｘ方向とすれば、胴囲に対する垂直方向となるｙ方向への２次元的な動きを検出できる。

本発明の一態様は、また、上記何れかのセンサ付き衣類と、前記センサに電圧を印加するとともに、前記センサの出力を検知する制御モジュールと、前記検知されたセンサ出力を外部に送信可能な通信モジュールと、を備える複合モジュール付き衣類として構成できる。本発明の一態様は、上記何れかのセンサ付き衣類と、前記センサに電圧を印加するとともに、前記センサの出力を検知する制御モジュールと、前記検知されたセンサ出力を外部に送信可能な通信モジュールと、を備える複合モジュール付き衣類として構成したため、導電帯に電圧を印加して電流を読み取ることで導電帯の伸縮の程度を検出し、出力し、その出力を外部機器に無線で送信することができる。

複合モジュール付き衣類は、前記制御モジュールがセンサ付き衣類から着脱可能であるものとして構成できる。前記複合モジュール付き衣類では、前記制御モジュールがセンサ付き衣類から着脱可能な制御モジュールであるため、メンテナンスが容易である。また、制御モジュールをセンサ付き衣類から取り外すことで、センサ付き衣類の洗濯が可能となり衛生的である。あるいはまた、センサ付き衣類は、使い捨て、又は消耗品として考えたときに制御モジュールを継続使用することができ、ランニングコストを抑えることができる。

本発明の一態様は、さらにまた、前記何れかのセンサ付き衣類における複数の前記センサごとに時間経過に伴う体変位データを検出し、前記体変位データを対比して呼吸周期のずれを分析する呼吸解析方法として構成することができる。本発明の一態様は、前記何れかのセンサ付き衣類における複数の前記センサごとに時間経過に伴う体変位データを検出し、前記体変位データを対比して呼吸周期のずれを分析する呼吸解析方法としたため、個体の３次元的な動きを解析でき、奇異性呼吸か否かの判別を行うことができる。

本発明の一態様のセンサ付き衣類、複合モジュール付き衣類及び呼吸解析方法によれば、衣類を着用する個体の感じる着心地を悪化させずに、その個体の生理的又は動的データを検出することができる。

本発明の第１実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図１（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図１（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。 図１のセンサ付き衣類の導電帯を設けた部分の部分拡大断面図である。 変形例のセンサ付き衣類の図２相当の部分拡大断面図であり、分図３（ａ）は、変形例１のセンサ付き衣類であり、分図３（ｂ）は、変形例２のセンサ付き衣類であり、分図３（ｃ）は変形例３のセンサ付き衣類である。 変形例４のセンサ付き衣類の図２相当の部分拡大断面図である。 変形例５のセンサ付き衣類の図２相当の部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図６（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図６（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。 本発明の第３実施形態であるセンサ付き衣類の模式正面図である。 本発明の第４実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図８（ａ）はこのセンサ付き衣類の模式正面図、分図８（ｂ）はこのセンサ付き衣類の模式背面図である。 本発明の第５実施形態であるセンサ付き衣類の要部拡大図であり、分図９（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式要部正面図、分図９（ｂ）は、このセンサ付き衣類の一変形例の模式要部正面図、分図９（ｂ）は、このセンサ付き衣類の他の変形例の模式要部正面図である。 本発明の第６実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図１０（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図１０（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。 本発明の第７実施形態であるセンサ付き衣類の模式正面図である。 本発明の第８実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図１２（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図１２（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。 本発明の第９実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図１３（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図１２（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。 本発明の第１０実施形態であるセンサ付き衣類であり、分図１４（ａ）は、このセンサ付き衣類の模式正面図、分図１４（ｂ）は、このセンサ付き衣類の模式背面図である。

実施形態に即してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一の材質、組成、製法、作用、効果等については重複説明を省略する。

第１実施形態［図１］：

本発明の第１実施形態に係るセンサ付き衣類１１について、図面を用いながら説明する。図１には、第１実施形態となるセンサ付き衣類１１の正面図と背面図を示す。このセンサ付き衣類１１は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を、衣類２０に備えるものである。センサ付き衣類１１を構成する各部位について説明する。

衣類２０は、織物や編物、不織布等の布帛（布）からなる繊維シートを人間及びその他の動物である個体が身につけられるように縫製したものである。衣類２０に用いる繊維の種類は限定されず、一般的な天然繊維や合成繊維を用いることができ、また、ガラス繊維のような無機繊維を用いることができる。身体に身につけることから、絶縁性があり、しなやかな性質を持つ綿、ウール、レーヨン、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維等が好ましい。

繊維シートを構成する撚糸の直径は、０．０１〜１．０ｍｍ程度が好ましい。ニットの場合には、１．０ｍｍよりも太ければ生じる編み目の空隙が大きくなり導電層を形成し難くなる。また、０．０１ｍｍよりも細くても良いが、擦れに弱くなり、衣類の耐久性が低くなるおそれがある。

本実施形態におけるセンサ付き衣類１１では、後述するように個体の呼吸時における胸囲の長さ変化等をセンシングするため、身体にフィットする衣類であることが好ましい。

本実施形態でのセンサは、導電帯３０であり、衣類２０の所定箇所に導電層を所定の大きさに形成したものである。導電層は、少なくとも導電性物質を含むことで導電性を有し、ある程度の伸縮性を有する部分である。また、導電層は、伸張によって抵抗値変化を起こすものとして用いている。導電層の一態様としては、導電性を発現させる導電性充填材と導電性充填材を保持する高分子マトリクスとを主成分としてなる薄膜状部位を挙げることができる。高分子マトリクスが伸張性を有するものであれば、後述の下地層６０を設けずに衣類２０上に直接導電層を設けることもできる。

伸張性を備えた高分子マトリクスとしては、架橋ゴムや熱可塑性エラストマが挙げられる。シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の架橋ゴムや、スチレン系熱可塑性エラストマ、オレフィン系熱可塑性エラストマ、エステル系熱可塑性エラストマ、ウレタン系熱可塑性エラストマ、アミド系熱可塑性エラストマ、塩化ビニル系熱可塑性エラストマ、フッ素系熱可塑性エラストマなどの熱可塑性エラストマが例示できる。これらの材質の中でも、シリコーンゴムは極めて柔軟な導電層を形成することができ、比較的耐候性が高いため好適である。

高分子マトリクスの硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３で規定されるＡ硬度で５〜８０の範囲が好ましい。Ａ５未満では、柔軟すぎるため耐久性の点で懸念が生じる。一方、Ａ８０を越えると硬くなり伸張し難くなる。なお、人に対するやさしい触感が求められる場合には、この範囲内でも柔軟な素材を用いることがより好ましい。

導電性充填材としては、カーボンや金属等の導電性粉末を用いることできる。金属粉末の中では、ある程度の耐候性と極めて低い抵抗値を有する銀粉末が好適であるが、伸縮による抵抗値変化の大きな導電層を形成するため、カーボン粉末を用いることが好ましい。導電性充填材の形状は、特に限定されないが、繊維状のものやフレーク状のもの、あるいは凝集力が大きくストラクチャーを構成しやすいケッチェンブラックが好ましい。また、特に、フレーク状粉末とケッチェンブラックを併用することで、伸張したときに断線し難い導電層とすることができる。

こうした導電性充填材は、導電層中で１５〜５０体積％を占めるように配合することが好ましい。１５体積％未満では、抵抗値が高くなりすぎるおそれがあり、５０体積％を超えると、導電性充填材を保持する高分子マトリクスの割合が少なくなりすぎ、伸張したときに導電層に亀裂等が生じて断線するおそれが高まる。

伸縮による抵抗値変化の大きな導電層の一例としては、シリコーン１００質量部に対して、ケッチェンブラックを３．８〜１５質量部（導電層中で３．６〜２３体積％）、黒鉛を０〜４５質量部（導電層中で０〜４８体積％）含む導電性樹脂からなる導電層を挙げることができる。ケッチェンブラックの添加量が３．８質量部よりも少ないと所望の導電性や耐久性が得られ難い。また、１５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また導電層を伸張したときにクラックが生じ易くなる。また、黒鉛の添加量が３０質量部よりも少ないと導電層の伸張に伴う適度な抵抗変化率が得られ難い。また、４５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また、導電層の伸張に対する耐久性が悪くなる。

導電層は、液状の導電性ペーストから印刷形成することが好ましい。この導電性ペーストには、前記高分子マトリクスとなるバインダーと導電性充填材とを含む液状組成物を挙げることができる。液状組成物の具体例としては、前述の導電性粉末を硬化可能な液状樹脂であるアルケニル基含有ポリオルガノシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンの組合せや、ポリウレタンポリオールとイソシアネートの組合せたもの、各種ゴムやエラストマを溶剤に溶かしたものに分散したものとすることができる。また、導電性ペーストには、溶剤を含むことができる。溶剤を用いることで黒鉛やケッチェンブラックの分散性、基材表面への塗布性、そして粘度を調整することができる。

導電性ペーストを形成するには、微粒子導電性粉末、繊維状導電性粉末、鱗片状導電性粉末のうち少なくとも１種の導電性粉末を含むことが好ましい。その理由は、これらの何れか１種を含むことで、所定の導電性ペーストのチキソ比を３〜３０に調整することができ、しかも固化後には所定の抵抗値範囲の導電層が得られるためである。特に、チキソ比をこの範囲にすることで、導電性ペーストが必要以上に衣類２０に浸み込むことを抑制できるため、高品位なパターニングが可能となる。なお、チキソ比は、粘度計の回転速度１０ｒｐｍにおける測定値μ_{１０ｒｐｍ}と、回転速度１００ｒｐｍにおける測定値μ_{１００ｒｐｍ}の比（μ_{１０ｒｐｍ}／μ_{１００ｒｐｍ}）である。

導電性ペーストの粘度は、粘度計（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ回転粘度計ＤＶ−Ｅ）でスピンドルＳＣ４−１４の回転子を用い、回転速度１０ｒｐｍで測定した２５℃における粘度が、１〜３００Ｐａ・ｓであることが好ましい。１Ｐａ・ｓよりも低いと、所望の層厚に形成することが困難になり、３００Ｐａ・ｓよりも大きいと、印刷形成が困難になる。

導電性ペースト又は導電層には、生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含むことができる。そうした添加材を例示すれば、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、難燃剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤など、種々の機能性向上剤が挙げられる。

こうした導電層は、所定の抵抗値特性を有することが好ましい。例えば、端子間の抵抗値が数ｋΩであり、伸縮率に対する抵抗値変化率は、１．５〜１０倍である導電層が好ましい。前記抵抗値変化率の倍率は、具体的には、導電層を１．５倍に伸ばしたとき（伸縮率５０％）の抵抗値が１．５〜１０倍（抵抗値変化率としては７５〜５００％）となるこという。

導電層は、所定の大きさで、衣類２０の所定箇所に配置することで導電帯３０を形成する。本実施形態のセンサ付き衣類１１では、図１で示すように、衣類２０の胸部に導電帯３０を設けて胸部センサ３１を形成し、また、衣類２０の腹部に導電帯３０を設けて腹部センサ３２を形成している。胸部センサ３１は、個体の肺の位置にあって、呼吸に基づく胸囲の変動を検出することができる。一方、腹部センサ３２は、個体の腹の位置にあって、腹式呼吸の際の個体の呼吸に基づく腹囲の変動を検出することができ、個体の姿勢が変化しても、安定して呼吸を検知し易いという特徴がある。

導電帯３０の幅は、必要に応じて適切な大きさに形成できるが、０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、導電帯３０の幅が細すぎ、所望の導電性が得られにくいだけでなく、破断する可能性が高まるからである。一方で導電帯３０の幅が１０ｍｍを超えると導電帯３０を伸ばす応力が大きくなるおそれがあり、着心地にも影響するおそれがある。

導電帯３０の長さは、個体の体変位の１０〜２０００％の長さであるものとすることができる。また、好ましくは２５〜５００％とすることができる。１０％よりも短いと十分に体変位の大きさを検出できないおそれがあり、２０００％よりも長いと着心地に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。個体の体変位とは、ヒトの呼吸という観点で捉えると、呼吸の際に息を吸って肺が大きくなり、息を吐いて肺が小さくなる繰り返しにおける身体の変化である。例えば、息を吐いて肺が最も小さくなったときの胸囲が８９ｃｍであり、息を吸って肺が最も大きくなったときの胸囲が９１ｃｍであるとすれば、呼吸に関わる胸囲の体変位は２ｃｍであるということができる。同様に、息を吐いて肺が最も小さくなったときの腹囲が７９．５ｃｍであり、息を吸って肺が最も大きくなったときの腹囲が８０．５ｃｍであるとすれば、呼吸に関わる腹囲の体変位は１ｃｍであるということができる。また、胸囲や腹囲のように周長を測定できる場合には、上記の方法でよいが、周長を測定できない場合には、以下のようにして体変位を求めることができる。例えば、腹部において周方向とは、垂直方向（すなわち上下方向）の体変位は、胸部から腰部までの長さの変化を測定することで前記箇所の体変位を求めることができる。

一方、個体の身体にフィットする衣類２０のサイズから単純にセンササイズを求める方法を採用することもできる。例えば、導電帯３０の長さを衣類２０の胸囲に対して０．５〜１３％とし、衣類の腹囲に対して０．５〜１３％とすることができる。また、好ましくは、胸囲に対して１〜６％とし、腹囲に対して１〜７％とすることができる。胸囲については、１３％よりも長いと衣類２０の拘束力が高まり、個体が感じる快適性を損なうおそれがあり、０．５％より短いと伸縮による充分な出力変化が検出できないおそれがあり、また、低抵抗となり消費電力が大きくなるおそれがある。腹囲については、１３％よりも長いと衣類２０の拘束力が高まり、個体が感じる快適性を損なうおそれがあり、０．５％より短いと伸縮による充分な出力変化が検出できないおそれがあり、また、低抵抗となり消費電力が大きくなるおそれがある。したがって、例えば、衣類２０の胸囲が９０ｃｍの男性が着用するシャツには５〜１００ｍｍの長さの導電帯３０を胸部センサ３１として設けることが好ましい。また、衣類２０の腹囲が８０ｃｍの男性が着用するシャツには、４〜９０ｍｍの長さの導電帯３０を腹部センサ３２として設けることが好ましい。

センサ部分の柔軟性は、センサ部分の伸長荷重によって判断することができる。このセンサ部分の伸長荷重とは、衣類２０上に形成された導電帯３０を衣類２０ごと伸長させたときの荷重であって、初期状態の長さから２００％の長さにまで伸ばした際の荷重（伸長荷重（Ｆｓ））として規定することができる。より具体的には、衣類２０の原料となる幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの繊維シートに導電帯３０を設けた試験片について、伸長部分の長さが２５ｍｍとなるように試験機に装着して、１００ｍｍ／分で伸長し、２００％（伸長部分が５０ｍｍ）の長さになるまで伸ばした直後の荷重を測定する。

このセンサ部分の伸長荷重（Ｆｓ）は、導電帯３０を設けずに衣類２０となる生地のみを、前記試験片と同じ大きさと条件で測定したときの値（Ｆｂ）を１として、１〜２０とすることが好ましい。２０よりも大きくなると荷重が大きく着心地に影響を与える可能性があるからである。このＦｓ／Ｆｂの関係は、さらに１〜１０未満がより好ましく、１に近づくほど好ましい。内側がサラサラで肌との摩擦が小さい衣類、又は比較的フィット感が小さい衣類、重ね着した場合などは、周囲の伸びによる伸長の緩和が大きくなるおそれがあるため、こうした場合には、１０未満とすることが好ましい。１に近いほど好ましい理由は、１に近いほどセンサを備えない衣類と同等の着心地が得られるからである。また、測定部位によっては伸長の検出が難しくなるおそれがあるからである。

また、伸長荷重の値（Ｆｓ）は、１０Ｎ以下であることが好ましく、３Ｎ以下であることがより好ましい。１０Ｎよりも大きいと、伸縮に過大な力が必要となり、衣類用のセンサとして適合しないおそれがあるからである。なお、衣類２０単独での伸長荷重（Ｆｂ）は、通常のアンダーウェアなどは値が小さめで０．５〜３Ｎ程度であり、サポータやコンプレッションウェアなどは値が大きめで５〜１０Ｎ程度である。

胸部センサ３１及び腹部センサ３２の両端には、導電糸等から形成された配線４０が伸び、衣類２０の下部に設けた複合モジュール５０に接続している。配線４０は、センサである導電帯３０と複合モジュール５０とを導電接続する部位である。複合モジュール５０は、導電帯３０を伸縮センサとして機能させるための電子部品複合体である。以下、これらの部位について説明する。

導電糸から形成する配線４０は、ロックミシンによって縫製することができ、ギザギザ縫い又は半返し縫いとすることが好ましい。これらの縫い方であれば、糸自体を伸長させずに衣類２０の伸長に追従させることができるからである。ギザギザ縫いなどで形成した配線４０の伸縮荷重は導電帯３０の伸長荷重よりも小さく構成することができる。

配線４０には、導電糸を用いる場合の他、導電性ペーストを用いて形成することもできる。導電性ペーストによって配線４０を形成する場合は、導電帯３０の抵抗値よりも充分に小さな抵抗値となるように、良導電性のフィラーを配合した導電性ペーストであることが好ましい。また、配線４０を伸ばしすぎると、衣類２０の伸長を阻害して快適性が損なわれるおそれがあるため、配線４０の長さができるだけ短くなるように設計することが好ましい。導電性ペーストによって形成した配線４０は、ジグザグや波状のパターンに印刷することで、衣類２０の伸長の阻害を低減することができる。

配線４０の配置は、導電帯３０の伸長方向の延長線上で、導電帯３０の伸長方向に沿う向きに設けないことが好ましい。導電帯３０の伸長がこうした配線４０の配置によって妨げられるおそれがあるためである。導電帯３０の近傍では、導電帯３０の伸長方向に対して４５°以上の角度に配線４０を設けることが好ましく、略垂直方向へ向かう配線４０を設けることがより好ましい。また、着心地に影響を与えない範囲で、センサの伸長領域以外の部分に伸び難い配線４０を配置し、衣類２０の伸長する箇所をセンサ部分に集中させるようにすることも場合により可能である。

配線４０は、衣類２０の伸縮によらず、抵抗値の変化が小さいことが好ましい。また、抵抗値変化が導電帯３０の抵抗値変化の１／１０以下であることが好ましい。配線４０は、導電帯３０と複合モジュール５０を導通接続するものであるからである。

複合モジュール５０は、サーバー又はＰＣ、スマートフォン等の外部機器へデータを送ることができる電子部品複合体であり、制御モジュール５１、通信モジュール５２、アンテナ、及び電池又は電源を含むものとして構成できる。制御モジュール５１は、導電帯３０に電圧を印加して電流を読み取ることで導電帯３０の伸縮の程度を検出し、出力する機能を持たせることができる。通信モジュール５２は、制御モジュール５１の出力を外部機器に無線で送信することができる。

本実施形態のセンサ付き衣類１１では、胸部センサ３１と腹部センサ３２とを有するため、奇異性呼吸の判別を行うことができる。胸囲の長さ変化、又は腹囲の長さ変化をそれぞれ単独で計測すると、呼吸の有無、呼吸の周期、呼吸の深さなどは検出できるものの、それが正常な呼吸であるのか、奇異性の呼吸であるのかを必ずしも判別できなかった。しかしながら、胸部センサ３１及び腹部センサ３２から個体の胸囲及び腹囲の変化の大きさとタイミングを計測できるため、それらを解析することで、正常な呼吸であるか、奇異性呼吸であるかを判別することができる。より具体的には、センサ付き衣類１１では、胸部センサ３１と腹部センサ３２のそれぞれの伸び率や伸びの周期の違いから、胸部と腹部の動きが同調していない頸髄損傷の存在等を疑うことができる。また、胸部センサ３１及び腹部センサ３２が小さく、個体が衣類を着用した際に個体を過度に圧迫することがないため、個体にとって快適であり、着心地が良い。

変形例［図３〜図５］：

導電帯３０は、衣類２０の表面のみに設ける場合に限らず、衣類２０の裏面又は内部、あるいは衣類２０の表裏両面に設けても良い。図３（ａ）には、衣類の裏面に導電帯３０を設けた変形例１のセンサ付き衣類１１ａの部分拡大断面図を、図３（ｂ）には、衣類の内部に導電帯３０を設けた変形例２のセンサ付き衣類１１ｂの部分拡大断面図を、図３（ｃ）には、衣類の表裏両面に導電帯３０を設けた変形例３のセンサ付き衣類１１ｃの部分拡大断面図をそれぞれ示す。

センサ付き衣類１１の表面（裏面）には、必要に応じて種々の機能層を積層することも可能である。例えば、図４で示す変形例４のセンサ付き衣類１１ｄでは、導電帯３０を設けた側の衣類２０の表面に、導電帯３０とその周囲の衣類２０の表面を覆うような保護層７０を設けている。保護層７０は、透明な可撓性のある樹脂材や柔軟なゴム材で形成することが好ましく、導電帯３０の表面を保護し、導電帯３０の衣類２０への固着をより確実にすることができる。また、導電帯３０の端部近傍における衣類２０の内側（肌と接する側）に滑り止め（図示せず）を備えることができる。滑りを低減して、導電帯３０が個体に追従して伸びることを促進する。

導電帯３０の別の態様として、図５で示す変形例５のセンサ付き衣類１１ｅのように、導電層の伸張性が十分でない場合は、下地層６０を設けることが好ましい。下地層６０は導電層と衣類の間に介在し、導電層と衣類２０の密着性を高めるための層であり、導電層と衣類２０の双方に対する接着性に優れた樹脂材やゴム材等を用いることができる。下地層６０を設ける場合には、導電層と下地層６０との積層体を導電帯３０とすることができる。

第２実施形態［図６］：

本発明の第２実施形態に係るセンサ付き衣類１２について、図面を用いながら説明する。図６には、第２実施形態となるセンサ付き衣類１２の正面図と背面図を示す。このセンサ付き衣類１２は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、第１実施形態のセンサ付き衣類１１と同じであるが、胸部に複数の導電帯３０を設けた胸部センサ３１とした点で、第１実施形態のセンサ付き衣類１１と異なる。即ち、本実施形態のセンサ付き衣類１２では、衣類２０の胸部の複数位置に導電帯３０を配置して複数の導電帯３０からなる胸部センサ３１としている。また、腹部センサ３２についても、衣類２０の腹部の複数位置に導電帯３０を配置して複数の導電帯３０からなる腹部センサ３２としている。なお、複数の導電帯３０を設ける場合、例えば、胸部については、胸囲の周内に配置した導電帯３０の合計の長さを、体変位の１０〜２０００％とすることが好ましい。また、腹部についても同様とすることができる。

より具体的に図６で示した例では、複数の導電帯３０からなる胸部センサ３１の例として、衣類２０の前側の胸部内には、その中央に中央導電帯３１ａ、その左右両側に右側導電帯３１ｂと左側導電帯３１ｃの合計３つの導電帯３０を設け、衣類２０の後側の胸部内には、その中央に中央導電帯３１ｄ、その左右両側に右側導電帯３１ｅと左側導電帯３１ｆの合計３つの導電帯３０を設けている。また、複数の導電帯３０からなる腹部センサ３２の例として、衣類２０の前側の腹部内には、その中央に中央導電帯３２ａ、その左右両側に右側導電帯３２ｂと左側導電帯３２ｃの合計３つの導電帯３０を設け、衣類２０の後側の腹部内には、その中央に中央導電帯３２ｄ、その左右両側に右側導電帯３２ｅと左側導電帯３２ｆの合計３つの導電帯３０を設けている。なお、衣類の後側の配線４０は、その導電帯３０側と反対側が衣類２０の内側に回り込み、衣類２０の裏面に沿って配置されて複合モジュール５０に接続するようになっている。

センサ付き衣類１２では、胸囲や腹囲の全体の伸長ではなく、導電帯３０を配置した部分における部分的な伸張を測定することができ、複数の導電帯３０のそれぞれの伸び率や伸びの周期の違いから、従来判別できなかった事象の違いを判別することができる。したがって、呼吸状態に対応した体表の３次元的な伸縮変位を検出することができる。より具体的には、胸部センサ３１となる中央導電帯３１ａ、右側導電帯３１ｂ、及び左側導電帯３１ｃの間で胸部伸縮の周期がずれ、伸縮長さが異なるといったデータを検出することができ、左右の肺が対象的な動きではないことが判定でき、無気肺又は気胸、血胸等の存在、気道内異物の存在等を疑うことができる。

第３実施形態［図７］：

本発明の第３実施形態に係るセンサ付き衣類１３について、図面を用いながら説明する。図７には、第３実施形態となるセンサ付き衣類１３の正面図と背面図を示す。このセンサ付き衣類１３は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、第１実施形態及び第２実施形態のセンサ付き衣類１１，１２と同じであるが、腹部に垂直方向に配置した垂直センサ３３を設けた点で、第１実施形態及び第２実施形態のセンサ付き衣類１１，１２と異なる。すなわち、センサ付き衣類１３は、センサとなる導電帯３０として、垂直センサ３３を衣類２０における個体の胴囲方向に対して交差する交差方向に配置して、当該交差方向の衣類２０の伸縮を検知するものとなっている。また、センサ付き衣類１３における配線４０は、衣類２０の裏面を通じて複合モジュール５０に接続するようにしている。

センサ付き衣類１３では、胴周（胸囲）方向の伸縮によって得られる情報と、胴周（腹囲））に対して垂直方向の伸縮によって得られる垂直センサ３３からの情報から、個体の２次元的な動きを検出できる。すなわち、センサ付き衣類１３では、垂直センサ３３を衣類２０における個体の胴囲方向とは交差方向に配置して、交差方向の衣類２０の伸縮を検知するため、胴囲方向に対する垂直方向を含む交差方向の個体の体変位を効果的に計測することができる。また、胴囲方向との組合せで、胴囲方向をｘ方向とすれば、胴囲に対する垂直方向となるｙ方向への２次元的な動きを検出できる。

第４実施形態［図８］：

本発明の第４実施形態に係るセンサ付き衣類１４について、図面を用いながら説明する。図８には、第４実施形態となるセンサ付き衣類１４の正面図と背面図を示す。このセンサ付き衣類１４は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、これまでの各実施形態で示したセンサ付き衣類１１〜１３と同じであるが、肩部に４つの肩部センサ３４ａ〜３４ｄ（３４）を設け、袖の肘部に２つの肘部センサ３５ａ，３５ｂ（３５）を設けた点で、これまでの実施形態で示したセンサ付き衣類１１〜１３と異なる。

肩関節、親指関節、股関節、足首など３次元的に可動できる関節の動きは単一方向の伸縮では把握が難しい。しかしながら、２方向の伸縮を同時に測定して、動きの方向性や連動を解析することで、前記関節の３次元的な動きを把握することができる。本実施形態で示すセンサ付き衣類１３では、肩部に肩部センサ３４を設けたことで、肩関節の曲げ角度（垂直方向）に加え、筋肉の使用率（周方向）も計測でき、肩関節付近における動きの方向性を解析することができる。また、肘部センサ３５を設けたことで、肘関節の曲げ角度を計測できる。したがって、これらの基礎データを習得し解析を行うことで、投球動作などにおける効果的な肩の使い方を導く用途等に利用することができる。

第５実施形態［図９］：

本発明の第５実施形態に係るセンサ付き衣類１５について、図面を用いながら説明する。図９（ａ）には、第５実施形態となるセンサ付き衣類１５の正面図の要部拡大図を示し、図９（ｂ）には、本実施形態の一変形例となるセンサ付き衣類１５ａの正面図の要部拡大図を示し、図９（ｃ）には、本実施形態の他の変形例となるセンサ付き衣類１５ｂの正面図の要部拡大図を示す。なお、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）では、衣類２０の首部センサ３６が設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１５、１５ａ、１５ｂの首部センサ３６のみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１５は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４と同じであるが、衣類２０の首部に首部センサ３６（３６ａ）を設けた点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４と異なる。また、センサ付き衣類１５における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４と同様に、首部センサ３６（３６ａ）の長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１５では、図９（ａ）に示すように、衣類２０の首部の中央側に沿って首部センサ３６ａが配置されている。このため、食べ物や唾液が喉元を通過すると喉仏の動きが衣類２０の首部に伝わって、衣類２０の首部に設けられた首部センサ３６ａの長辺方向の伸縮によって、首部センサ３６ａが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる首部センサ３６ａからの情報から、個体の２次元的な動きを体変位変化として検出できる。

また、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、センサ付き衣類１５ａは、衣類２０の首部センサ３６として、衣類２０の首部の左右の側部前方側に沿って一対の首部センサ３６ｂを配置してもよい。このように衣類２０の首部に首部センサ３６ｂを配置することによって、あご骨の動きから首部センサ３６ｂが咀嚼回数を体変位変化として検出したり、首部センサ３６ｂを左右に配置することで噛む力のバランスを体変位変化として検出することができる。また、本実施形態では、首部センサ３６ｂを衣類２０の首部の左右の側部前方側に沿って一対設けることによって、首部センサ３６ｂが呼吸音や声帯振動を検出できるようになるので、センサ付き衣類１５ａを着用した個体の窒息の確認を取ることもできる。

さらに、本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、センサ付き衣類１５ｂは、衣類２０の首部センサ３６として、衣類２０の首部の前方側の周方向に沿って複数の首部センサ３６ｃを配置してもよい。このように衣類２０の首部に首部センサ３６ｃを配置することによって、センサ付き衣類１５ｂを着用した個体の飲食した際の飲食の流れが段階的に検出することができる。

このように、本実施形態では、衣類２０の首部に首部センサ３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）を設けることによって、体変位変化としてセンサ付き衣類１５（１５ａ、１５ｂ）を着用した個体の喉元への飲食物の通過や咀嚼回数、噛む力のバランス等を検出できる。このため、飲食物の通過や咀嚼回数、噛む力のバランス等の体変位変化の検出結果を分析して嚥下解析方法に適用することができる。

第６実施形態［図１０］：

本発明の第６実施形態に係るセンサ付き衣類１６について、図面を用いながら説明する。図１０には、第６実施形態となるセンサ付き衣類１６の正面図と背面図を示す。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）では、衣類２０の胸部センサ３１が設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１６の胸部センサ３１のみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１６は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂと同じであるが、衣類２０の前面側の胸部に沿って一対の胸部センサ３１（３１ｂ、３１ｈ）を設けた点で、各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂと異なる。また、センサ付き衣類１６における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂと同様に、各センサの長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１６では、図１０（ａ）に示すように、衣類２０の胸部に沿って一対の胸部センサ３１ｇ、３１ｈが配置されている。センサ付き衣類１６を着用する個体から見て右側の胸部センサ３１ｇは、着用した個体の右側の肺の呼吸数を測定して検出し、左側の胸部センサ３１ｈは、着用した個体の左側の肺の呼吸数と心拍数を測定して検出する。このため、本実施形態では、センサ付き衣類１６を着用した個体が呼吸したり、心拍を打つと、衣類２０に設けた胸部センサ３１ｇ、３１ｈが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる胸部センサ３１ｇ、３１ｈからの情報から、心拍数や呼吸数を体変位変化として検出できる。また、心拍数や呼吸数を体変位変化として検出して分析することによって、心拍解析方法に適用することができる。

第７実施形態［図１１］：

本発明の第７実施形態に係るセンサ付き衣類１７について、図面を用いながら説明する。図１１には、第７実施形態となるセンサ付き衣類１７の正面図を示す。なお、図１１では、衣類２０の脇下部センサ３７が設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１７の脇下部センサ３７のみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１７は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６と同じであるが、衣類２０の袖の脇下部に沿って一対の脇下部センサ３７（３７ａ、３７ｂ）を設けた点で、各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６と異なる。また、センサ付き衣類１７における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６と同様に、各センサの長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１７では、図１１に示すように、衣類２０の袖部の脇下部に沿って一対の脇下部センサ３７ａ、３７ｂが配置されている。このため、本実施形態では、センサ付き衣類１７を着用した個体が腕を動かすと、衣類２０に設けた脇下部センサ３７ａ、３７ｂが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる脇下部センサ３７ａ、３７ｂからの情報から、体動として腕の動きを体変位変化として検出できる。特に、センサ付き衣類１７を個体に着用させることによって、着用した個体の睡眠時の動作を解析し、熟睡度の分析することによって、体動解析方法に適用することができる。

第８実施形態［図１２］：

本発明の第８実施形態に係るセンサ付き衣類１８について、図面を用いながら説明する。図１２には、第８実施形態となるセンサ付き衣類１８の正面図と背面図を示す。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、衣類２０の腹部センサ３２となる脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈが設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１８の脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈのみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１８は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７と同じであるが、衣類２０の脇腹部の周囲方向に沿って一対の脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈを設けた点で、各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７と異なる。また、センサ付き衣類１８における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７と同様に、各センサの長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１８では、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、衣類２０の脇腹部に沿って一対の脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈが脇腹部の上下方向に沿って配置されている。このため、本実施形態では、センサ付き衣類１８を着用した個体が上半身を動かすと、衣類２０に設けた脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈからの情報から、体動として上半身の動きを体変位変化として検出できる。特に、センサ付き衣類１８を個体に着用させることによって、着用した個体の睡眠時の動作を解析し、熟睡度の分析することによって、体動解析方法に適用することができる。

第９実施形態［図１３］：

本発明の第９実施形態に係るセンサ付き衣類１９について、図面を用いながら説明する。図１３には、第９実施形態となるセンサ付き衣類１９の正面図と背面図を示す。なお、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、衣類２０の肩部センサ３４となる背面側肩部センサ３４ｅ、３４ｆ、背部側の腹部センサ３２となる中央導電帯３２ｊ、その左右両側に左側導電帯３２ｉと右側導電帯３２ｋが設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１９の各センサ３２ｉ、３２ｊ、３２ｋ、３４ｅ、３４ｆのみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１９は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８と同じであるが、衣類２０の背部側の肩部と腹部に複数のセンサ３２ｉ、３２ｊ、３２ｋ、３４ｅ、３４ｆを設けた点で、各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８と異なる。また、センサ付き衣類１９における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８と同様に、各センサの長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１９では、図１３（ｂ）に示すように、衣類２０の肩部の背面側に一対の背面側肩部センサ３４ｅ、３４ｆが肩甲骨部に沿って配置されている。このため、本実施形態では、センサ付き衣類１９を着用した個体が猫背になっていく状況を分析できるようになる。また、本実施形態では、センサ付き衣類１９では、図１３（ｂ）に示すように、衣類２０の腹部の背面側の中央に腹部センサ３２となる中央導電帯３２ｊ、その左右両側に左側導電帯３２ｉと右側導電帯３２ｋが背骨に沿って配置されている。このため、本実施形態では、中央導電帯３２ｊ、左側導電帯３２ｉ及び右側導電帯３２ｋを介してセンサ付き衣類１９を着用した個体の姿勢や落ち着き度等を分析できるようになる。このように、本実施形態では、体変位変化として、主にセンサ付き衣類１９を着用した個体の姿勢の変化を検出できるので、着用した個体の姿勢を計測して、解析することによって、姿勢計測の体動解析方法に適用することができる。

第１０実施形態［図１４］：

本発明の第１０実施形態に係るセンサ付き衣類１０について、図面を用いながら説明する。図１４には、第１０実施形態となるセンサ付き衣類１０の正面図と背面図を示す。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）では、衣類２０の各センサ３２、３４、３７が設けられている部位を説明するために、センサ付き衣類１９の各センサ３２、３４、３７のみを表示し、配線４０と複合モジュール５０の表示を省略している。

このセンサ付き衣類１０は、導電層からなりセンサとなる導電帯３０を衣類２０に備えるものである点で、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８、１９と同じであり、第７実施形態、第８実施形態、及び第９実施形態のセンサ付き衣類１７、１８、１９を合わせた構成となっている。また、センサ付き衣類１９における不図示の配線は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１１，１２、１３、１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８、１９と同様に、各センサの長辺の端部から衣類２０の裏面を通じて不図示の複合モジュールに接続するようにしている。

センサ付き衣類１０では、図１４に示すように、衣類２０の袖部の脇下部に沿って一対の脇下部センサ３７ａ、３７ｂが配置されている。また、センサ付き衣類１０では、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、衣類２０の脇腹部に沿って一対の脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈが脇腹部の上下方向に沿って配置されている。さらに、センサ付き衣類１０では、図１４（ｂ）に示すように、衣類２０の肩部の背面側に一対の背面側肩部センサ３４ｅ、３４ｆが肩甲骨部に沿って配置され、衣類２０の腹部の背部側の中央に腹部センサ３２となる中央導電帯３２ｍ、その左右両側に左側導電帯３２ｌと右側導電帯３２ｎが背骨に沿って配置されている。

このため、本実施形態では、センサ付き衣類１０を着用した個体が腕を動かすと、衣類２０に設けた脇下部センサ３７ａ、３７ｂが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる脇下部センサ３７ａ、３７ｂからの情報から、体動として腕の動きを体変位変化として検出できる。また、本実施形態では、センサ付き衣類１０を着用した個体が上半身を動かすと、衣類２０に設けた脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈが長辺方向に伸縮して、長辺方向の伸縮によって得られる脇腹部センサ３２ｇ、３２ｈからの情報から、体動として上半身の動きを体変位変化として検出できる。さらに、本実施形態では、中央導電帯３２ｍ、左側導電帯３２ｌ及び右側導電帯３２ｎを介してセンサ付き衣類１０を着用した個体の姿勢や落ち着き度等を分析できるようになる。このように、本実施形態では、腹部（背部）、脇腹部、脇下部、肩甲骨部にそれぞれセンサ３２ｌ、３２ｍ、３２ｎ、３２ｇ、３２ｈ、３７ａ、３７ｂ、３４ｅ、３４ｆを配置しているので、より多面的に体変位変化を検出して、より精密に分析する体動解析方法に適用することができる。

以上説明したように、本発明の各実施形態のセンサ付き衣類１０〜１９は、医療診断等に用いることのできる平静時の個体の心肺機能に関わるパラメータ（負荷の大きさ）の測定、あるいはまた運動時、日常生活での動作時におけるこれらのパラメータの測定を行うことができる。

また、本発明の各実施形態のセンサ付き衣類１０〜１９では、伸縮性を有する導電性物質を含む導電層を形成することによって構成される導電帯３０からなるセンサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７を衣類２０の胸部、腹部、肩部、肘部、首部、脇下部、脇腹部、及び背部の少なくとも何れかに取り付けている。このため、センサ付き衣類１０〜１９の着用時の快適性を確保した上で個体から生理的、動的な指標として、導電帯３０からなるセンサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７が個体における検出対象とする体変位を検出できる。従って、個体となる被験者の心理的な負担を軽減して、身に着けていても快適に拘束力の少ない状態で体変位を検出して、医療診断等における呼吸解析や嚥下解析、心拍解析、体動解析に適用できる。なお、導電帯３０からなるセンサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７は、衣類２０の胸部、腹部、肩部、肘部、首部、脇下部、脇腹部、及び背部の少なくとも何れかに取り付けられていればよいので、センサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７の設置部位は、前述した各実施形態のセンサ付き衣類１０〜１９の態様に限定されない。

実施例１（導電帯の抵抗値変化）： 導電帯の抵抗値変化を測定するための試験片を作製した。試験片は、衣類となる生地に導電性ペーストを印刷して導電帯を形成したものである。生地としてはスムース編みのニット（８９％ポリエステル、１１％ポリウレタン）を準備した。また、導電性ペーストは、付加反応型液状シリコーン（粘度１００Ｐａ・ｓ、硬度後の硬さＡ２５）１００質量部に対して、ケッチェンブラック（粒径４０ｎｍ）１５質量部を混合し、２５℃における粘度１００Ｐａ・ｓ（回転速度１０ｒｐｍ）、チキソ比２９となるものを作製した。試験片の作製は、上記生地に幅１．０ｍｍ、長さ２５ｍｍの大きさとなるようにメタルマスクを用いて導電性ペーストをスクリーン印刷し、１２０℃で３０分加熱することで生地の表面に所定の大きさの導電帯を形成した。そして導電帯が生地の中央部分に配置されるように、生地を７０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切断して試験片とした。

導電帯の両端をデジタルマルチメータ（横河メータ＆インスツルメンツ社製７３２０１）に接続した後に、試験片の長手方向両端部を治具に固定し、一方端をロードセルでその長手方向に引っ張りながら所定の伸張状態のときの抵抗値を読み取った。

次の表１において、試験片の初期状態の抵抗値（試験片を伸張せずに測定した抵抗値）を「初期」欄に示した。また、導電帯の初期状態の長さ２５ｍｍを１．２倍に伸ばして３０ｍｍとしたときの抵抗値を「１２０％」の欄に、１．５倍に伸ばして３７．５ｍｍとしたときの抵抗値を「１５０％」の欄に、２倍に伸ばして５０ｍｍとしたときの抵抗値を「２００％」の欄にそれぞれ示した。

また、上記試験片の伸長荷重（Ｆｓ）を測定したところ４．８Ｎであり、生地のみの伸長荷重（Ｆｂ）は２．５Ｎだった。したがってＦｓ／Ｆｂの値は１．９となった。

実施例２（センサ付き衣類）： 以下に説明する２人の被験者がそれぞれ着用してフィット感のあるスムース編みのニットのＴシャツ（８９％ポリエステル、１１％ポリウレタン）を準備した。そして、そのＴシャツに対して、実施例１で用いた導電性ペーストをここでも用い、導電帯を表２に記載した位置及び長さ（幅は１．０ｍｍ）で形成して試料１〜試料５のセンサ付き衣類を作製した。なおここで試料１〜試料４は導電性ペーストを１回印刷して導電帯を形成したのに対し、試料５は導電性ペーストを２回印刷して導電帯の厚みを厚くしたものである。

こうして得た試料１〜試料５のセンサ付き衣類を２人の被験者（成人男性、胸囲の平均８９ｃｍ、腹囲の平均８１ｃｍ）に着用させ、呼吸時の体変位の大きさを測定した。その結果、安静時の腹式呼吸で胸部の体変位は２人の平均で７．５ｍｍ、腹部の体変位は２人の平均で１３．５ｍｍとなった。また、腹式呼吸の深呼吸では胸部の体変位は２人の平均で１３ｍｍ、腹部の体変位は２人の平均で５１ｍｍとなった。また参考に安静時の胸式呼吸では、胸部の体変位は同平均で１９ｍｍ、腹部の体変位は同平均で３．５ｍｍとなり、胸式呼吸による深呼吸では胸部の体変位は同平均で５０ｍｍ、腹部の体変位は同平均で１１．５ｍｍとなった。

この結果より、呼吸の種類を問わずに深呼吸を測定対象とする場合には、胸部および腹部の体変位は約５０ｍｍといえる。一方、安静時の体変位のみを測定対象にする場合は、胸部および腹部の体変位は１０〜２０ｍｍ程度を想定すれば良いことがわかる。なお、これらの算出において、長さが２０ｍｍのセンサを５つ配置した試料４については、５つのセンサの合計の長さ（１００ｍｍ）で計算したものである。

各試料の快適性については、センサを設けなかったＴシャツに比べて、試料１および２は違いがまったく感じられず、試料３〜５についてはわずかに違いを感じる程度であり、いずれも快適な着心地であった。また、すべての試料において体変位が抵抗値の変化として検出可能だった。

深呼吸を測定対象とする場合において、胸部および腹部の体変位が５０ｍｍであるときに、例えば試料１を例に説明すると、試料１の導電帯はその長さは体変位の１０％であり、また、試料１の導電帯はその長さが胸囲の８９ｃｍに対し０．５６％である。こうした長さの導電帯を備えることで、導電帯は初期の長さに対して体変位後は０．２８ｍｍ伸張することから、初期状態の抵抗値に対して１．２４倍の抵抗値変化を導くことができ、容易に体変位の状態を検出することができる。

上記実施形態は本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態の変更又は公知技術の付加、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。例えば、第１実施形態の変形例として説明した変更形態は、他の実施形態の変形例としても適用することができる。

上記実施形態では、主に個体の生理的機能を計測したが、第４実施形態の応用として動的機能の計測ができる。例えば、衣類２０としてのシャツに、導電帯３０を背中に縦に配置し、また胸に縦に配置することで、上体の捩りや前屈の程度を測定することができる。シャツ以外の様々な衣類２０を対象とすることもでき、下着だけでなく、上衣、パンツ（ボトム）、手袋、帽子、靴下等にも利用することができる。パンツに導電帯３０を設けることで、腰関節又は膝の動きを測定することができ、手袋に導電帯３０を設けることで、指、又は手首の動きを測定することができる。靴下に導電帯３０を設ければ、足首、足指の曲げ角度を測定することができ、水着に導電帯３０を設ければ、水泳中の動作を読み取ることができる。

上記の個体の生理的機能や運動的機能を捉える用途に用いる他、センサ付き衣類は、個体にフィットする新たな衣類を作製するためのサイズ取り（サイズの検知）や、個体特有の身体的特徴を検出するために利用することができる。様々な向きに向けた複数の導電帯３０を、様々な箇所に設けた衣類２０を作製すれば、その衣類２０を装着したときに、各導電帯３０の伸び状態を計測することで、この衣類２０を着用した個体がきつく感じる箇所や、緩く感じる箇所等を検出することができる。さらには、身体にフィットする衣類の作製とは別に、和服に導電帯３０を設けることで、最適な帯の締め付け力を検知する場合などのように、身体にフィットする衣類以外の衣類への応用も可能である。

センサ付き衣類の他の用途への応用例としては、例えば、寝衣（パジャマ）に導電帯３０を設けることで呼吸数又は呼吸の異常など、就寝中の異常を検出する用途への利用が考えられる。また、呼吸以外のセンシングとしても、咳、くしゃみ、しゃっくりによる個体の動きを捉えることができるので、年間を通して着用し、咳やくしゃみのデータを蓄積することでどの季節にアレルギー（花粉症）が酷い等を検出し、その期間から原因植物を割り出すなどの利用が検討できる。また、各所のスギ花粉症持ちのヒトにセンサ付き衣類を着用してもらうことで、スギ（花粉）の分布をビッグデータで共有することも期待される。犬猫などの意思疎通が難しい動物（ペット）に着用させれば、これらの動物のアレルギー判別にも利用が期待される。さらには体表の部分的な動きから、内臓の状態を分析するなどの利用も検討している。今日的には病気や健康状態の見守りシステムとしての期待が大きい。睡眠時無呼吸症候群の検知への応用が期待でき、呼吸の状態から運動状態を把握できるので、睡眠時にも活動時にも見守り（監視）システムの一部として機能させることができる。

上記実施形態では導電３０の伸縮に基づく抵抗値変化を検出したが、伸縮に基づくインダクタンス変化や静電容量変化を検出するものとして構成することもできる。

１０、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１２，１３，１４、１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１８、１９ センサ付き衣類
２０ 衣類
３０ 導電帯
３１ 胸部センサ
３１ａ、３１ｄ 中央導電帯
３１ｂ、３１ｅ 右側導電帯
３１ｃ、３１ｆ 左側導電帯
３２ 腹部センサ
３２ａ、３２ｄ、３２ｊ、３２ｍ 中央導電帯
３２ｂ、３２ｅ、３２ｋ、３２ｎ 右側導電帯
３２ｃ、３２ｆ、３２ｉ、３２ｌ 左側導電帯
３２ｇ、３２ｈ 脇腹部センサ
３３ 垂直センサ
３４，３４ａ〜３４ｆ 肩部センサ
３５，３５ａ，３５ｂ 肘部センサ
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 首部センサ
３７、３７ａ、３７ｂ 脇下部センサ
４０ 配線
５０ 複合モジュール
５１ 制御モジュール
５２ 通信モジュール
６０ 下地層
７０ 保護層

Claims (11)

1. 個体に着用させる伸縮性を有する衣類と、
   前記衣類に積層して配置し前記衣類の伸縮を検知するセンサと、を備えるセンサ付き衣類において、
   前記センサの長さが、前記個体における検出対象とする体変位の１０〜２０００％の長さであることを特徴とするセンサ付き衣類。
   
2. 前記センサを前記衣類における前記個体の胸部、腹部、肩部、肘部、首部、脇下部、脇腹部、及び背部の少なくとも何れかに配置し、前記センサが前記個体における検出対象とする体変位を検出する請求項１記載のセンサ付き衣類。
   
3. 前記センサは、前記衣類の前記胸部、前記腹部、前記肩部、前記肘部、前記首部、前記脇下部、前記脇腹部、及び前記背部の少なくとも何れかに伸縮性を有する導電性物質を含む導電層を形成することによって構成される導電帯である請求項２記載のセンサ付き衣類。
   
4. 前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲の周内に配置し、胴囲の周長の変化を検出する請求項１〜請求項３何れか１項記載のセンサ付き衣類。
   
5. 前記センサを前記衣類における前記個体の前記周内の複数位置に配置する請求項４記載のセンサ付き衣類。
   
6. 前記センサを前記衣類における前記個体の胴囲方向とは交差方向に配置して、前記センサが前記交差方向の前記衣類の伸縮を検知する請求項１〜請求項５何れか１項記載のセンサ付き衣類。
   
7. 前記センサを前記衣類における前記個体の前記胸部に配置し、前記センサの長さが前記衣類の胸囲に対して０．５〜１３％の長さである請求項２〜請求項６何れか１項記載のセンサ付き衣類。
   
8. 前記センサを前記衣類における前記個体の前記腹部に配置し、前記センサの長さが前記衣類の腹囲に対して０．５〜１３％の長さである請求項２〜請求項７何れか１項記載のセンサ付き衣類。
   
9. 請求項１〜請求項８何れか１項記載のセンサ付き衣類と、
   前記センサに電圧を印加するとともに、前記センサの出力を検知する制御モジュールと、
   前記検知されたセンサ出力を外部に送信可能な通信モジュールと、
   を備える複合モジュール付き衣類。
   
10. 前記制御モジュールがセンサ付き衣類から着脱可能である請求項９記載の複合モジュール付き衣類。
    
11. 請求項１〜請求項８何れか１項記載のセンサ付き衣類における複数の前記センサごとに時間経過に伴う体変位データを検出し、
    前記体変位データを対比して呼吸波形を分析する呼吸解析方法。

Images