JP6986667B2 - Wearing device for detecting human body movement - Google Patents
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Description
本発明は、人体動作検出用装着具に関する。
The present invention is mounted again and again relates for human motion detection.
従来、布帛本体を下地にしてその一面に歪センサと配線部とを積層状に配置させた布帛が提案されている（特許文献１）。この布帛が備える歪センサは、ゴムなどの伸縮性を有する基板に対し、短く切断したＣＮＴ繊維（カーボンナノチューブ）を相互並行状に並べてその並べ方向を延長させることによる直線状の配置とし、この直線状配置の両端部に電極を設けたものとされている。これら両端部の電極が前記した配線部と導通接続される。 Conventionally, there has been proposed a cloth in which a strain sensor and a wiring portion are arranged in a laminated manner on one surface of the cloth body as a base (Patent Document 1). The strain sensor included in this cloth is arranged in a straight line by arranging shortly cut CNT fibers (carbon nanotubes) in parallel with each other on a stretchable substrate such as rubber and extending the arrangement direction. It is assumed that electrodes are provided at both ends of the arrangement. The electrodes at both ends are electrically connected to the wiring portion described above.
この布帛は、両端部の電極間を離反させたり接近させたりする方向で伸縮させると、歪センサを構成するＣＮＴ繊維の相互間隔も拡縮変動するので、これによって両電極間の電気抵抗も変化するというものであった。 When this fabric expands and contracts in the direction of separating or approaching the electrodes at both ends, the mutual spacing of the CNT fibers constituting the strain sensor also fluctuates, so that the electrical resistance between both electrodes also changes. It was that.
この構成から明らかなように、歪センサの基板が伸縮性を備えたゴムとされている理由は、布帛の伸縮に付随させてＣＮＴ繊維の並び間隔が拡縮変動するのを許容させ、また伸長後には元の長さへ確実且つ俊敏に復元させるためであった。 As is clear from this configuration, the reason why the substrate of the strain sensor is made of elastic rubber is that the CNT fiber arrangement interval is allowed to fluctuate with the expansion and contraction of the fabric, and after expansion, it is allowed to expand and contract. Was to restore the original length reliably and agilely.
上述した特許文献１に開示された技術に基づいて、ＣＮＴ歪みセンサが手袋の関節相当部位に付設された歪みセンサ付き手袋を特許文献２は開示する。この歪みセンサ付き手袋における手袋本体は可撓性を有する布が縫製されて形成されており、着用した際に着用者にフィット感を与えている。歪みセンサは伸縮性を備えたシート状の形状を備え、手袋本体の外面に貼着されて手袋本体を形成する布に一体的に付設されている。この歪みセンサの貼着は、弾性接着剤によってなされていることが好ましく、歪みセンサは伸縮性を有し伸縮性を有する手袋本体に一体的に付設されることにより、手袋本体の伸縮に伴って歪み
センサが伸縮するように設けられている。Based on the technique disclosed in
ＣＮＴ繊維は、繊維方向の引っ張りに対して極めて強靱な機械的強度を有していることは周知である。しかしながら、特許文献１の布帛において、歪センサの伸縮はＣＮＴ繊維の並び間隔を拡縮変動させるように作用するものである。すなわち、ＣＮＴ繊維は繊維方向に引っ張られるわけではないので、このＣＮＴ繊維の機械的強度がそのまま布帛の機械的強度として活かされるわけではない。
It is well known that CNT fibers have extremely tough mechanical strength against tension in the fiber direction. However, in the fabric of
結局のところ、布帛の機械的強度は、歪センサにおける基板のゴム強度に支配されることになる。そのため、この機械的強度を高めるには基板に採用するゴムを硬質化したりゴム厚さを分厚くしたりするなどの対策が必要となる。しかし、これらの対策は、歪センサの伸縮性（豊富な伸長度や伸長に対する復元性、復元俊敏性、繰り返し挙動に対する耐性など）を高めようとする場合の対策とは相反することになり、これら全ての要請を満足させることは困難であった。 After all, the mechanical strength of the fabric will be dominated by the rubber strength of the substrate in the strain sensor. Therefore, in order to increase this mechanical strength, it is necessary to take measures such as hardening the rubber used for the substrate and increasing the thickness of the rubber. However, these measures are in conflict with the measures when trying to increase the elasticity of the strain sensor (abundant elongation, resilience to elongation, stability agility, resistance to repeated behavior, etc.). It was difficult to satisfy all the requests.
一方で、歪センサは、基板をゴム製としているために通気性や透湿性、吸水性などを得ることができない。そのため、この歪センサを被服などへ取り付けるようなことをした場合、着衣者に熱や湿度等のこもった不快環境を強いることになるのは必定である。このようなことから、この歪センサを実用上のウエアラブル素材として用いるのは難しい一面がある。 On the other hand, since the strain sensor is made of rubber, it cannot obtain air permeability, moisture permeability, water absorption, and the like. Therefore, if this strain sensor is attached to clothing or the like, it is inevitable that the wearer will be forced into an unpleasant environment such as heat and humidity. Therefore, it is difficult to use this strain sensor as a practical wearable material.
なお、特許文献２においては、歪みセンサは、手袋本体の外面に弾性接着剤により貼着されて手袋本体を形成する布に一体的に付設されているが、ＣＮＴ歪みセンサの伸縮性と手袋本体を形成する布の伸縮性との関係については何ら記載も示唆もなく（手袋本体は可撓性を有する布としか記載されておらず）、手指関節の屈伸に対してこれらの部材（ＣＮＴ歪みセンサおよび手袋本体）が着用者に違和感なく一体的に形状を変化させて、かつ、歪みセンサが応答性良く反応するとは考えにくい。
In
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、人体の関節や背中などの屈曲可能な部位を含む部位における人体動作、或いは、呼吸の有無や呼吸サイクル等の呼吸情報を含む体動情報を簡便な構成で精度高く検出することが可能な人体動作検出用装着具を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a human body movement in a part including a flexible part such as a joint or a back of the human body, or a body movement including breathing information such as the presence or absence of breathing and a respiratory cycle. It is an object of the present invention to provide a wearing tool for detecting human body motion, which can detect information with a simple configuration and with high accuracy.
本発明の上記目的は、人体の一部に装着して、装着した人体の動作を検出する装着具であって、導電糸を含み、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部を備え、前記動作検出センサ部は、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する導電性伸縮編地と、前記導電性伸縮編地が取り付けられた、伸縮性を備えた生地とを含み、伸長抵抗が前記導電性伸縮編地よりも前記生地のほうが大きいことを特徴とする人体動作検出用装着具により達成される。
The above object of the present invention is a mounting tool that is mounted on a part of a human body and detects the movement of the mounted human body. The motion detection sensor unit is provided with a detection sensor unit, and the motion detection sensor unit is provided with a conductive stretchable knitted fabric whose electrical characteristics change between when it is stretched and when it is not stretched, and a stretchable knitted fabric to which the conductive stretchable knitted fabric is attached. It is achieved by a wearer for detecting human body motion , which includes and includes a fabric, and the elongation resistance of the fabric is larger than that of the conductive stretchable knitted fabric.
好ましくは、前記生地が、人体に接して装着される身生地であるように構成することができる。 Preferably, the fabric can be configured to be a body fabric that is worn in contact with the human body.
さらに好ましくは、前記導電性伸縮編地および前記生地の少なくともいずれかが、人体の一部に接して装着される身生地に取り付けられているように構成することができる。 More preferably, at least one of the conductive stretchable knitted fabric and the fabric can be configured to be attached to the body fabric to be worn in contact with a part of the human body.
ここで「生地」とは、編地や織地を含む繊維構造物であり、その素材は天然繊維（植物繊維、動物繊維）、化学繊維など特に限定されない。「身生地」とは、人体動作検出用装着具を構成するベースとなる生地であり、人体に直接的または間接的に接して覆うものである。「伸長抵抗」とは、引張り力が作用して生地が伸張した状態で生地が定常状態（伸長が無い状態）に戻ろうとする力であり、例えば定伸長荷重などで示すことができる。 Here, the "fabric" is a fiber structure including a knitted fabric and a woven fabric, and the material thereof is not particularly limited to natural fibers (plant fibers, animal fibers), chemical fibers and the like. The "body cloth" is a cloth that is a base that constitutes a wearer for detecting human body movement, and covers the body by directly or indirectly contacting the human body. The "elongation resistance" is a force that causes the dough to return to a steady state (a state without elongation) in a state where the dough is stretched by the action of a tensile force, and can be shown by, for example, a constant elongation load.
ここで、上述した導電性伸縮編地は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備え、更には通気性や透湿性、吸水性などを得ることも可能であることから、ウエアラブル素材として好適に使用できるようになっている。また、上述した導電性伸縮編地は、簡単な構成でありながら伸長率に応じて電気抵抗が変化する導電性伸縮糸を提供するとともに、手間を要することなく実現できる導電性伸縮編地を提供することができるようになっている。 Here, the above-mentioned conductive stretchable knitted fabric is a knitted fabric that has abundant elasticity and flexibility and also has resilience when repeatedly stretched, but the electrical resistance changes between stretching and non-stretching. Further, it is possible to obtain breathability, moisture permeability, water absorption, etc., so that it can be suitably used as a wearable material. Further, the above-mentioned conductive stretchable knitted fabric provides a conductive stretchable yarn having a simple structure and whose electric resistance changes according to an elongation rate, and also provides a conductive stretchable knitted fabric that can be realized without any trouble. You can do it.
また、この人体動作検出用装着具において、人体の下半身に着用される非導電性素材で形成される下衣本体を更に備えており、前記動作検出センサ部は、前記下衣本体に設けられるように構成してもよい。 Further, the human body motion detection wearing tool further includes a lower garment body made of a non-conductive material to be worn on the lower body of the human body, and the motion detection sensor unit is provided on the lower garment body. It may be configured in.
また、前記下衣本体に設けられる前記動作検出センサ部は、帯状に形成されており、一方の端部は、腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置されるように構成してもよい。 Further, the motion detection sensor portion provided on the lower garment main body is formed in a band shape, and one end thereof may be configured to be arranged in a region corresponding to the vicinity of the upper edge portion of the ilium. good.
また、前記下衣本体は、その腰回りにウエストバンド部を備えており、前記動作検出センサ部は、前記ウエストバンド部の周方向に沿って設けられるように構成してもよい。 Further, the lower garment main body may be provided with a waistband portion around the waist thereof, and the motion detection sensor portion may be configured to be provided along the circumferential direction of the waistband portion.
また、前記動作検出センサ部は、前記ウエストバンド部と一体に形成されるように構成してもよい。 Further, the motion detection sensor unit may be configured to be integrally formed with the waistband portion.
また、前記下衣本体に設けられる前記動作検出センサ部は、導電性繊維から構成することができる。 Further, the motion detection sensor unit provided on the lower garment main body can be made of conductive fibers.
前記下衣本体は、パンツ、スパッツ、タイツ、ガードル、ステテコ、パジャマのズボンのいずれかの形態として構成することができる。 The undergarment body can be configured as any of pants, spats, tights, girdles, steteco, and pajamas trousers.
また、この人体動作検出用装着具において、前記動作検出センサ部は、伸縮性を有する誘電体層と、前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、前記第１導電層は、導電糸導から形成される帯状の第１電極部を備えており、５０％伸長時の前記第１電極部の抵抗変化率が２０％以下であり、伸縮に伴う前記第１導電層と前記第２導電層との間における容量変化を検出可能な短冊状の人体動作検出用装着具として構成することができる。 Further, in this attachment for detecting human body motion, the motion detection sensor unit includes a dielectric layer having elasticity and a first conductive layer having elasticity provided on one surface and the other surface of the dielectric layer. The first conductive layer is provided with a band-shaped first electrode portion formed from the conductive thread conductor, and the resistance change rate of the first electrode portion at the time of 50% elongation is 20. % Or less, and can be configured as a strip-shaped mounting tool for detecting human body motion, which can detect a change in capacitance between the first conductive layer and the second conductive layer due to expansion and contraction.
また、前記第２導電層は、導電糸から形成される帯状の第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されるように構成してもよい。 Further, the second conductive layer includes a band-shaped second electrode portion formed of a conductive thread, and the second electrode portion is located at a position facing the first electrode portion via the dielectric layer. It may be configured to be arranged.
また、前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備えており、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、前記第２導電層は、第２電極部を複数備えており、前記各第２電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、前記各第１電極部と前記各第２電極部とは、前記誘電体層を介して対向配置されるように構成してもよい。
Further, the first conductive layer includes a plurality of the first electrode portions, the first electrode portions are arranged in parallel with each other at predetermined intervals, and the second conductive layer has a second electrode portion. The second electrode portions are arranged in parallel with each other at predetermined intervals, and the first electrode portions and the second electrode portions are arranged to face each other via the dielectric layer. It may be configured to be.
また、前記第２導電層は、前記第１電極部の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されるように構成してもよい。 Further, the second conductive layer includes a second electrode portion having an area larger than the area of the first electrode portion, and the second electrode portion has the first electrode portion via the dielectric layer. It may be configured to be arranged at a position facing the.
また、前記動作検出センサ部は、伸縮性を有する誘電体層と、前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、前記第１導電層は、導電糸から形成される帯状の第１電極部を備えており、前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備え、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置されており、前記第２導電層は、前記複数の第１電極部が配置される領域の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記複数の第１電極部が配置される領域に対向する位置に配置されるように構成してもよい。
Further, the motion detection sensor unit includes a dielectric layer having elasticity and a first conductive layer and a second conductive layer having elasticity provided on one surface and the other surface of the dielectric layer, respectively. The first conductive layer includes a band-shaped first electrode portion formed of a conductive thread, the first conductive layer includes a plurality of the first electrode portions, and the first electrode portions are predetermined to each other. The second conductive layer is arranged in parallel at intervals, and the second conductive layer includes a second electrode portion having an area larger than the area of a region in which the plurality of first electrode portions are arranged. The electrode portion may be configured to be arranged at a position facing the region where the plurality of first electrode portions are arranged via the dielectric layer.
また、前記導電糸は、絶縁被覆層により被覆されるように構成してもよい。 Further, the conductive yarn may be configured to be covered with an insulating coating layer.
また、前記絶縁被覆層は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラール）の群から選ばれる少なくとも１つから形成されるように構成してもよい。 The insulating coating layer includes polyurethane, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene, nylon, polyester, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyvinylidene sulfide, polyether ether ketone, PFA, PVDF, ETFE and other fluororesins, and polystyrene. It may be configured to be formed from at least one selected from the group of polycarbonate, polysulphon, polyethersulphon, formal (polyvinyl formal), butyral (polyvinyl butyral).
また、前記誘電体層は、伸縮性の布帛を含むように構成してもよい。 Further, the dielectric layer may be configured to include a stretchable fabric.
また、前記第１電極部は、伸縮異方性を有するように構成してもよい。 Further, the first electrode portion may be configured to have stretch anisotropy.
また、前記第１電極部は、長手方向５０％伸長時の短手方向の寸法変化率が、５％未満となるように構成してもよい。 Further, the first electrode portion may be configured so that the dimensional change rate in the lateral direction when extended by 50% in the longitudinal direction is less than 5%.
また、前記動作検出センサ部からの検出情報に基づいて警告に関する情報を生成する警告情報生成部を備え、前記生地は長尺状に形成され、その長手方向に沿って、前記警告情報生成部が配置される第１ベース領域と、前記導電性伸縮編地が取り付けらる第２ベース領域とに分離可能に構成されており、前記第１ベース領域及び前記第２ベース領域とは、接続手段により着脱自在に構成されるように構成してもよい。
Further, a warning information generation unit for generating warning information based on the detection information from the motion detection sensor unit is provided, the fabric is formed in a long shape, and the warning information generation unit is formed along the longitudinal direction thereof. The first base region to be arranged and the second base region to which the conductive stretchable knitted fabric is attached are separably configured, and the first base region and the second base region are connected by a connecting means. It may be configured to be detachably configured.
また、前記生地は、生体における腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態を維持する固定手段を備えており、
前記動作検出センサ部は、前記警告情報生成部と電気的に接続される状態で前記伸縮性を有する領域に配置されるように構成してもよい。
Furthermore, the dough has a fixing means for maintaining a state of winding along the abdomen around or chest around in living body,
The motion detection sensor unit may be configured to be arranged in the stretchable region while being electrically connected to the warning information generation unit.
また、前記生地の長手方向に沿って前記導電性伸縮編地が配置されるように構成してもよい。
Further, the conductive stretchable knitted fabric may be arranged so as to be arranged along the longitudinal direction of the fabric.
前記警告情報生成部は、係着手段により前記生地に着脱自在となるように構成してもよい。
The warning information generation unit may be configured to be detachable from the fabric by an engagement means.
前記動作検出センサ部は、互いに略平行となる複数の平行センサ領域と、各平行センサ領域の端部同士を接続する方向転換センサ領域とを備える蛇行状に形成してもよい。 The motion detection sensor unit may be formed in a meandering shape including a plurality of parallel sensor regions that are substantially parallel to each other and a direction change sensor region that connects the ends of the parallel sensor regions.
本発明によれば、人体の関節や背中などの屈曲可能な部位を含む部位（以下において「関節等」と記載する場合がある）における人体動作、或いは、呼吸の有無や呼吸サイクル等の呼吸情報を含む体動情報を精度高く検出することが可能な人体動作検出用装着具を提供できる。
According to the present invention, the human body movements in a part including a flexible part such as a joint or the back of the human body (hereinafter, may be referred to as "joint or the like"), or breathing information such as the presence or absence of breathing and the breathing cycle. It is possible to provide a wearer for detecting human body motion that can detect body motion information including the above with high accuracy.
本発明に係る人体動作検出用装着具は、人体の一部に装着して、装着した人体の動作を検出する装着具であって、導電糸を含み、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部を備える人体動作検出用装着具である。また、本発明に係る人体動作監視装置は、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部を備え、当該動作検出センサ部が検出する装着者（被験者）の体動情報（例えば、呼吸情報；呼吸の有無、呼吸サイクル等）に基づいて、装着者の呼吸状態の異常の有無を検知し、異常が発生している場合に周囲の者に知らせることができる装置である。ここで、上記“電気的特性の変化”とは、“電気抵抗の変化”や“静電容量の変化”を含む概念である。 The attachment for detecting the movement of the human body according to the present invention is a attachment that is attached to a part of the human body to detect the movement of the attached human body, includes a conductive thread, and is electrically electrically attached during extension and non-extension. It is a wearer for detecting human body motion, which is provided with a motion detection sensor unit whose characteristics change. Further, the human body motion monitoring device according to the present invention includes a motion detection sensor unit whose electrical characteristics change between extended and non-extended times, and body motion information of the wearer (subject) detected by the motion detection sensor unit. Based on (for example, breathing information; presence / absence of breathing, breathing cycle, etc.), it is a device that can detect the presence / absence of abnormalities in the wearer's respiratory condition and notify the surrounding persons when any abnormality has occurred. .. Here, the above-mentioned "change in electrical characteristics" is a concept including "change in electrical resistance" and "change in capacitance".
以下、本発明に係る人体動作検出用装着具に関する第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態について説明すると共に、本発明に係る人体動作監視装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment of the human body motion detection wearing device according to the present invention will be described, and the embodiment of the human body motion monitoring device according to the present invention will be described.
［人体動作検出用装着具に関する第１実施形態］
まず、本発明に係る人体動作検出用装着具の第１実施形態の一例について、図面に基づき説明する。なお、以下においては、本発明に係る人体動作検出用装着具に好適に適用される導電性伸縮編地（導電パーツ、導電性伸縮糸、導電性伸縮布帛）について、まず説明して、その後に、本発明に係る人体動作検出用装着具について説明する。また、以下の説明において、「抵抗」には「抵抗値」の概念を含み、「電圧」には「電圧値」の概念を含むものとする。さらに、「伸長」と「伸張」とは同義であるものとする。[First Embodiment of a device for detecting human body movement]
First, an example of the first embodiment of the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the conductive stretchable knitted fabric (conductive parts, conductive stretchable yarn, conductive stretchable cloth) suitably applied to the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described first, and then. , The wearing tool for detecting human body motion according to the present invention will be described. Further, in the following description, "resistance" includes the concept of "resistance value", and "voltage" includes the concept of "voltage value". Furthermore, "elongation" and "elongation" shall be synonymous.
＜導電性伸縮編地（その１）＞
以下、本発明に係る人体動作検出用装着具に好適に適用される導電性伸縮編地（その１）について、図面に基づき説明する。なお、本発明に係る導電性伸縮編地等と記載する場合がある。<Conductive elastic knitted fabric (1)>
Hereinafter, the conductive stretchable knitted fabric (No. 1) suitably applied to the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, it may be described as a conductive stretchable knitted fabric or the like according to the present invention.
図１及び図２は、本発明に係る導電性伸縮編地２１を示している。この導電性伸縮編地２１は、例えば図３に示すような導電パーツ２２を製造する際において、その構成要素の一つとして使用することができる。
1 and 2 show the conductive stretchable knitted
この導電パーツ２２は偏平のテープ状に形成され、幅方向の両側縁部に細帯状の非導電部２３が設けられ、これら両側の非導電部２３に挟まれる配置（幅方向の中央部）で、細帯状の導電部が設けられている。この導電部が本発明に係る導電性伸縮編地２１（以下、「本発明編地２１」と記載する場合がある）である。
The
この導電パーツ２２は、本発明編地２１及び非導電部２３が一体となって長手方向に沿った豊富な伸縮性を有していると共に、表裏方向へ向けた反りや曲がり、面方向に沿った左右への曲がり、更には捻りなどに自由に対応できるだけの豊富な柔軟性を有している。そして、本発明編地２１は長手方向に離れた任意の２箇所間で導通性を示すものとされているが、導電パーツ２２を長手方向に伸縮させたときには、本発明編地２１における上記２箇所間の電気抵抗が伸長度に合わせて変化する特性を有している。
The
なお、この導電パーツ２２は、その幅方向で複数本の本発明編地２１を設けて、それらを非導電部２３で区分けした構成としてもよい。また本発明編地２１は、細帯状とせず広幅の帯状としたり線状としたりすることも可能である。要は、本発明編地２１の配置や形成数は何ら限定されるものではない。また導電パーツ２２自体、そもそもテープ状に形成することが限定されるものではなく、正方形や長方形などの四角形に形成すること等も可能である。
The
また、本発明編地２１は、後述するようにそれ自体が伸長からの復元性（収縮性）を有している。そのため非導電部２３は全く設けないものとしてもよい。すなわち、本発明編地２１は導電パーツ２２への使用が限定されるわけではない。ただ、非導電部２３は、導電パーツ２２の側縁部が他物と接触したときに本発明編地２１による短絡や漏電等を防止する作用を奏することになるから、設けることが推奨される。また、非導電部２３には、本発明編地２１における伸縮性を補助したり、曲げや捻りなどを補強したりする効果もある。
Further, the knitted
この導電パーツ２２において、本発明編地２１及び非導電部２３は、いずれも編組織を有したものとされており、当該導電パーツ２２の表裏面に露出する状態に形成されている（本発明編地２１の肉厚や非導電部２３の肉厚によって導電パーツ２２の肉厚が形成されている）。このうち非導電部２３は、合成繊維（例えばナイロン、ポリエステル）や天然繊維、合成繊維と弾性糸とを混用した素材等の非導電糸のみによって製編されている。
In the
これに対して本発明編地２１は、導電糸１０と弾性糸１１とを混用させて製編されている。ここで「導電糸」とは、金属成分が糸表面に露出した裸素材を言う。また「弾性糸」とは、引っ張り力の無負荷時（非伸長時＝常態）では収縮状態を維持し、引っ張り力が負荷されたときには引っ張り力に応じて自由に伸長するものであって、且つ、この引っ張り力を解除して無負荷時に戻せば、伸長状態から元の収縮状態に復元する（収縮する）素材を言う。
On the other hand, the knitted
導電糸１０には、樹脂繊維や天然繊維、或いは金属線等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着線（メッキ線）を使用するのが好適である。芯には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりもマルチフィラメントや紡績糸のほうが好ましく、更にはウーリー加工糸やＳＣＹ、ＤＣＹなどのカバリング糸、毛羽加工糸などの嵩高加工糸がより好ましい。
The
芯に被着させる金属成分には、例えばアルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等を使用することができる。 The metal components to be adhered to the core include pure metals such as aluminum, nickel, copper, titanium, magnesium, tin, zinc, iron, silver, gold, platinum, vanadium, molybdenum, tungsten and cobalt, their alloys, and stainless steel. , Brass, etc. can be used.
一方、弾性糸１１には、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を単独で用いてもよいし、「芯」にポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。このようなカバリング糸を採用することで、本発明編地２１に親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を付与させることができる。また触感（肌触り）の向上や伸びの制御にも有用である。なお、弾性糸１１として、導電性素材を含んだものを使用することも可能である。
On the other hand, for the
この弾性糸１１は、導電糸１０がその引張強度限界となる伸長度を超えて伸長することがないように（導電糸１０の伸長を制限する目的で）、素材選びすることが推奨される。弾性糸１１としてカバリング糸を採用する場合は、「カバー」において、導電糸１０の伸長制限作用を持たせるような素材選びをすることも可能である。またこのような、弾性糸１１自体、或いは「カバー」の素材選びは、本発明編地２１に要求される伸縮挙動に適応させる目的で行うものとしてもよい。なお、導電糸１０の伸長（負荷）を制限する目的では非導電部２３で制御することもあり得る。
It is recommended to select the material of the
本発明編地２１を製編するにあたり、導電糸１０と弾性糸１１とを混用させる具体的な手段として、本実施形態では、図１及び図２に示すように導電糸１０を平編（天竺やシングル等とも言う）で製編し、この導電糸１０の平編地に対して弾性糸１１をインレイによってコース方向に挿入することで得られる編組織とした。
In the present embodiment, as a specific means for mixing the
図１及び図２で例示したインレイのパターンでは、導電糸１０の１コース毎に弾性糸１１を１コース挿入してあり、弾性糸１１は、導電糸１０に沿わせつつ導電糸１０のループに絡ませるようにしている。
In the inlay pattern illustrated in FIGS. 1 and 2, one course of the
しかし、このような平編の採用やインレイの採用、及びそれらの組み合わせが限定されるものではない。また、導電糸１０と弾性糸１１とが含まれていれば、その他に別種の糸（別種の糸が弾性糸である場合を含む）を混用させることは任意である。
However, the adoption of such flat knitting, the adoption of inlays, and their combinations are not limited. Further, if the
例えば、図４に示すように、導電糸１０に対する絡ませ頻度を少なくさせて弾性糸１１を挿入することも可能である。付言すれば、図１、図２、図４などはあくまでも模式図であって、図示したような整然としたパターンは現実的なものではなく、実際には弾性糸１１は図示状態よりも直線状に近い（緩い）ジグザグパターンを呈することになる。場合によっては、図５に示すように弾性糸１１を意図的に直線状に挿入するパターンとすることも可能である。
For example, as shown in FIG. 4, it is possible to insert the
なお、「コース方向」は編組織において繋がったループを形成しつつ進む方向であって「コース」と同じ方向とおく。編地地面上でコース方向と垂直に交差する方向は「ウエール」又は「ウエール方向」とおく。また「コース数」はウエール方向で隣接するコースの本数である。 The "course direction" is the direction in which the knitting structure is formed while forming a connected loop, and is the same as the "course". The direction that intersects the course direction perpendicularly on the knitted fabric ground is set as "wale" or "wale direction". The "number of courses" is the number of adjacent courses in the wale direction.
このような構成を備えた導電パーツ２２（図３参照）は、例えば特開平１１−２７９９３７号に記載の方法（筒状生地からテープ生地を取り出す方法）等を採用して製造することができる。すなわち、丸編機を用いた筒状生地の製編を行うに際して、非導電部２３、本発明編地２１、非導電部２３の合計３区分を複数の給糸口から同時進行で製編する編みを行うと共に、ピース間に熱、水、溶剤などで溶ける繋ぎの糸を入れ、製編後に得られた筒状生地からこの繋ぎの糸を溶かす処理を行うことにより、導電パーツ２２を螺旋状に分離しつつ取り出すという方法である。
The conductive part 22 (see FIG. 3) having such a configuration can be manufactured by adopting, for example, the method described in JP-A-11-279937 (a method of taking out a tape cloth from a tubular cloth). That is, when knitting a tubular fabric using a circular knitting machine, a total of three categories of the
この導電パーツ２２（非導電部２３を備えずに本発明編地２１単体で構成されている場合も以下同じとする）は、コース方向へ向けて引っ張り力を負荷させたりこの引っ張り力を解除したりすることで、次のような特有の作用が得られる。
The conductive part 22 (the same shall apply hereinafter when the knitted
すなわち、導電パーツ２２における本発明編地２１の部分では、弾性糸１１が、導電糸１０による平編地に対してコース方向に挿入されている。そのため、この弾性糸１１が導電糸１０による平編地をコース方向で引き締めさせるように作用する。
That is, in the portion of the knitted
これにより、導電パーツ２２に対して引っ張り力を負荷させていない非伸長時（常態）には、図１に示すように、弾性糸１１の引き締め力によってコース方向で隣接する導電糸１０のループ同士が接触状態を保持するようになっている。加えて、導電糸１０の個々のループは、コース方向で押し縮められた（しぼんだ）形状に変形され、この変形形状を保持するようになっている。
As a result, as shown in FIG. 1, when the
導電糸１０は導電性の裸素材であるから、ループによる接触箇所数が多ければ多いほど、またコース方向で押し縮められることで接触面積が増大すればするほど、導通接点の数、すなわち、導通面積が多く、通電経路がショートカットできることを意味する。その結果、本発明編地２１におけるコース方向に離れた２箇所間での電気抵抗は小さく抑えられる。
Since the
しかし、図２に示すように導電パーツ２２をコース方向へ引っ張ると、本発明編地２１ではそれまで接触していた導電糸１０のループ同士が、弾性糸１１による引き締め力に抗して離反するようになる。このときの導電糸１０のループの離反挙動は、全ループが一気呵成に離反するのではなく、本発明編地２１の伸長度合いに比例して接触圧が徐々に低下しながらも未だ接触状態を維持するもの（非伸長時よりも接触面積が減少したもの）や、接触を解除して隙間を徐々に広げるもの、或いは非伸長時の接触状態を維持するもの等が混在する状況を経ることになる。
However, when the
そのため、本発明編地２１は、非伸長時から伸長を開始してその伸長度が大きくなればなるほど、導通面積が減少し、通電経路が長くなり、電気抵抗は徐々に大きくなる傾向を示す。
Therefore, the knitted
当然に、導電パーツ２２に対する引っ張り力を解除すれば、弾性糸１１によるコース方向の引き締め力によって導電パーツ２２はコース方向で収縮し、非伸長時の状態に復元するので、本発明編地２１では導通面積の増加に伴って電気抵抗は小さくなる傾向を示す。
As a matter of course, if the tensile force on the
なお、導電パーツ２２のコース方向の収縮は、本発明編地２１自体の収縮力のみによって生起されるものとしてもよいし、或いは本発明編地２１の収縮力と非導電部２３の収縮力との共同作用として生起されるものとしてもよい。
The contraction of the
このようなことから、この導電パーツ２２は上記特性を利用した歪みセンサなどとして好適に使用できる。殊に、本発明編地２１や非導電部２３は、いずれも編組織を有して形成されているので、通気性や透湿性、吸水性などが得られものとなっている。そのため、この導電パーツ２２を被服などに取り付けて着用させたとしても、着用者に、蒸れや暑苦しさなどの不快感を覚えさせることはない。よって、この導電パーツ２２（及び本発明編地２１）は、ウエアラブル素材としての使用に適したものと言うことができる。
Therefore, the
図６は、導電糸１０と弾性糸１１とを混用させる手段として、プレーティング編を採用した場合を示している。プレーティング編では、導電糸１０と弾性糸１１とが編地表面と編地裏面とに明確に振り分けられて表出するので、導電糸１０が表出した方向から図示したものとしてあり、導電糸１０に隠れて図面上に現れない弾性糸１１については断面のみが現れた状態として図示している。図６（ａ）は非伸長時（常態＝無負荷状態）を示し、図６（ｂ）はコース方向への伸長時を示している。
FIG. 6 shows a case where a plating knitting is adopted as a means for mixing the
なお、プレーティング編の他、引き揃えや同給糸を採用することもできる。また、導電糸１０の編組織はシングル（平編）で図示してあるが、フライス（ゴム編）をはじめ、その他の編組織を採用可能であることは言うまでもない。
In addition to the plating edition, it is also possible to use pulling alignment and the same yarn feeding. Further, although the knitting structure of the
プレーティング編を採用するうえでは、製編後の編地をコース方向で収縮させて隣接ループ同士が接触した状態に保ち（拡張力を無負荷とする静置状態を含む）、熱セット処理を施すようにするのが、本発明編地２１における非伸長時の低抵抗性能を確実に得るうえで一層好適であることを確認している。
In adopting the plating knitting, the knitted fabric after knitting is contracted in the course direction to keep the adjacent loops in contact with each other (including the static state where the expanding force is not loaded), and the heat setting process is performed. It has been confirmed that the application is more suitable for surely obtaining the low resistance performance at the time of non-stretching in the knitted
付言すれば、一般的な編地に熱セット処理を施す場合には、編地をコース方向で定寸固定させたり、或いは積極的に拡張させたりするのが常套手段であることから鑑みれば、熱セット処理時に編地をコース方向で収縮させた状態に保持するというのは、特徴のある製造方法であると言える。とは言え、プレーティング編を採用しつつ本発明編地２１を製造する過程において、熱セット処理を施すことは限定されるものではない。
In addition, when heat setting treatment is applied to a general knitted fabric, it is a common practice to fix the knitted fabric to a fixed size in the course direction or to actively expand it. It can be said that holding the knitted fabric in a contracted state in the course direction during the heat setting process is a characteristic manufacturing method. However, in the process of manufacturing the knitted
ところで、本発明編地２１における電気抵抗の大小は、導電性を取り出す２箇所間の長短や幅方向（コース数）の大小によって適宜設定することができる。また、１コースの電気抵抗値を小さくするには、１コースに用いる導電糸１０について、Ｓ撚りやＺ撚り、引き揃えやプレーティング等により本数を多くしたり、或いは低電気抵抗の素材を選んだり、太くしたり、メッキ量を増やしたりすればよいことになる。更に、曲げ剛性が小さいほど伸縮特性に優れるため、繊維径の小さな繊維を束ねることが推奨される。
By the way, the magnitude of the electric resistance in the knitted
また、本発明編地２１における伸縮性の大小は、例えば、伸長からの復元（戻り）が急峻で勢いの強い挙動となるように要求される場合であれば、比較的太くて強弾性の弾性糸１１を選択することで対処できる。反対に、伸長からの復元がじわじわとゆっくりした挙動となるように要求される場合であれば、比較的細くて弱弾性の弾性糸１１を選択することで対処できる。
Further, the magnitude of the elasticity in the knitted
なお、この「伸縮性」とは、非伸長時（常態）からの伸長と、この伸長状態からの解放による即時復元との両方を備えた特性を言う。本発明編地２１と非導電部２３とで、伸縮性を同じ強度にするか強弱の差をつけるかは適宜変更可能である。例えば、編地全体としてシワや波打ち等が目立たないようにしたり、伸張負荷時に導電糸１０がダメージを受けないように伸縮性を抑えたりすることを目標として、それぞれの伸縮性を設定すればよい。
In addition, this "stretchability" refers to a characteristic having both elongation from a non-stretched state (normal state) and immediate restoration by release from this stretched state. It is possible to appropriately change whether the knitted
非伸長状態からどれだけ伸長するかの度合い（伸長度）については、製編に用いる材料（糸）の材質や太さ、製編材料の混用の有無や混用方法（カバリング、プレーティング、引き揃え等）、混用数、導電パーツ２２としての帯幅や帯長さ等といった様々なファクターを、所望されるところに応じて適宜変更することで対応することができる。
Regarding the degree of elongation (elongation degree) from the non-stretched state, the material and thickness of the material (yarn) used for knitting, the presence or absence of mixing of knitting materials, and the mixing method (covering, plating, alignment). Etc.), various factors such as the number of mixed parts, the band width and the band length as the
また組成組織の選択によっても伸長度を適宜変更することができることは言うまでもない。この場合、殊に本発明編地２１の編みを設計する際には、導電糸１０のループ長と弾性糸１１の弾性率、ドラフト（繊維を引き伸ばして細くすること）との調整が大きな要因となる。
Needless to say, the degree of elongation can be appropriately changed by selecting the compositional structure. In this case, especially when designing the knitting of the knitted
なお、復元に関しては非伸長時の長さに１００％回復することが理想である。しかし、必ずしも１００％回復が限定されるものではなく、伸長と復元との繰り返し数を規定したうえで、この規定数以内のときは９０％以上回復するような特性を備えるものであれば「良」と見なすなど、用途に応じた性能を設定すればよい。この「伸長−復元繰り返し数」が１００回に満たない場合は、実質上、実用に向かないと言わざるを得ない。 For restoration, it is ideal to recover 100% to the length at the time of non-elongation. However, 100% recovery is not always limited, and if the number of repetitions of elongation and restoration is specified and the characteristic is such that recovery is 90% or more when the number is within this specified number, it is "good". You can set the performance according to the application, such as. If this "extension-restoration repetition number" is less than 100 times, it must be said that it is practically unsuitable for practical use.
「伸長−復元繰り返し数」は、デマッチャ式繰返疲労試験機を用いた繰返し引っ張り疲労試験により、計数することができる。この場合、導電パーツ２２（又は本発明編地２１）としての試験片にはコース方向を長辺とする長方形のものを用いる。本実施形態では試験片の寸法を長辺５ｃｍ、短辺２ｃｍとした。また、導電パーツ２２を試験片とする場合、非導電部２３にはそれぞれナイロンのＳＣＹを用いるものとし、これによって本発明編地２１に伸びの影響（外乱）を与えないように配慮した。また更に、試験片中に挿入した弾性糸１１が繰り返し伸長時に抜けてしまわないように、試験片のコース方向端部（１．５ｃｍ程度）を適宜固定手段により固定した。固定手段の具体例としては、ポリウレタンを用いたホットメルトフィルムにて、生地に含浸させるようにラミネートする方法を例示することができる。
The "extension-restoration repetition number" can be counted by a repeated tensile fatigue test using a dematcher type repeated fatigue tester. In this case, the test piece as the conductive part 22 (or the knitted
本発明編地２１は、弾性糸１１による引き締め力（収縮力）に付随させることにより、編地の伸長状態と非伸長状態との間で導電糸１０の接触面積及び接圧を挙動させるものである。そのため本発明編地２１では、非伸長時にできるだけ縮めておくことで、豊富な伸縮性（例えば１５０％）を発現させながらも導電糸１０の接触面積及び接圧を変化させることができる。
The knitted
伸縮性をより豊富なものとさせるには、太いポリウレタン糸、伸長に対する復元力（キックバック）の強い高弾性率のポリウレタン糸をドラフト高く（糸長を短く）使用する方法もある。更に、導電糸１０の経路に補助的に（インレイとは別に）比較的細い弾性糸１１（ポリウレタン等）を同給糸するなどの方法も採用可能である。導電糸１０が弛みを持ち、隣接するループと接触しやすくなることを期待できる。
In order to make the elasticity more abundant, there is also a method of using a thick polyurethane yarn or a polyurethane yarn having a high elastic modulus with a strong restoring force (kickback) against elongation (shortening the yarn length). Further, a method of supplementarily feeding a relatively thin elastic thread 11 (polyurethane or the like) to the path of the conductive thread 10 (apart from the inlay) can also be adopted. It can be expected that the
その他、導電糸１０同士を接触しやすくするには、ウーリー加工のメッキ糸や、メッキ糸をカバーに用いたカバリング糸などが適している。
［実施例］
以下に、本発明編地２１の実施例を例示するが、これらは技術的な理解を助けるために開示するものであり、本発明の技術的範囲は以下の例示に限定されるものではない。
（実施例１）
導電糸１０として銀メッキ繊維（三ツ冨士繊維工業株式会社製のナイロンマルチフィラメント［商品名：ＡＧｐｏｓｓ］）の７８ｄｔ／３４ｆを使用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタンの２３５ｄｔを使用し、シングル（平編）の製編を行った。弾性糸１１の挿入形態は、図２に示したインレイ（図７では［Ａ］と表記）を採用し、高ドラフトで挿入した。In addition, in order to facilitate contact between the
[Example]
Hereinafter, examples of the knitted
(Example 1)
As the
なお、ここにおいて「高ドラフト」は、製編時にポリウレタン糸を伸長状態で給糸することを言う。高ドラフトでポリウレタン糸を給糸すると、製編後の編地には、自由状態下においてポリウレタン糸による引き締め力が効果的に作用するようになり、その結果、コース方向で隣接する導電糸１０のループ同士が接触状態を保持する、といった特性が得られるようになる。
（実施例２）
導電糸１０として銀メッキ繊維（ＡＧｐｏｓｓ）の７８ｄｔ／３４ｆを使用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の２３５ｄｔを使用し、シングルの製編を行った。弾性糸１１の挿入形態は、図４に示したインレイ（図７では［Ｂ］と表記）を採用し、高ドラフトで挿入した。
（実施例３）
導電糸１０として銀メッキ繊維（ＡＧｐｏｓｓ）の７８ｄｔ／３４ｆを使用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の２３５ｄｔを使用し、フライス（ゴム編）の製編を行った。弾性糸１１の挿入形態は、図５に示したインレイ（図７では［Ｃ］と表記）を採用し、高ドラフトで挿入した。
（実施例４）
導電糸１０として銀メッキ繊維（ＡＧｐｏｓｓ）の７８ｄｔ／３４ｆを使用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の１１０ｄｔを使用し、シングルのプレーティング編の製編を行った。すなわち、弾性糸１１の挿入形態にはプレーティング編を採用したことになる。またポリウレタン糸は高ドラフトで挿入した。
（実施例５）
導電糸１０として、銀メッキ繊維（ＡＧｐｏｓｓ）の７８ｄｔ／３４ｆを使用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の１１０ｄｔを使用し、フライスのプレーティング編の製編を行った。すなわち、弾性糸１１の挿入形態にはプレーティング編を採用したことになる。またポリウレタン糸は高ドラフトで挿入した。Here, "high draft" means that the polyurethane yarn is fed in an elongated state at the time of knitting. When the polyurethane yarn is fed at a high draft, the tightening force of the polyurethane yarn effectively acts on the knitted fabric after knitting under a free state, and as a result, the
(Example 2)
A single knitting was performed using 78 dt / 34f of silver-plated fiber (AGposs) as the
(Example 3)
A milling cutter (rubber knitting) was knitted using 78 dt / 34f of silver-plated fiber (AGposs) as the
(Example 4)
78 dt / 34f of silver-plated fiber (AGposs) was used as the
(Example 5)
As the
図７中の「伸長−抵抗値」は以下の試験方法により取得した。 The "elongation-resistance value" in FIG. 7 was obtained by the following test method.
すなわち、この試験では長辺５ｃｍ、短辺２ｃｍの試験片（導電部１ｃｍ、両側非導電部０．５ｃｍずつ）を準備し、この試験片の長手方向両端部に、それぞれ１ｃｍのチャック部を設けた。チャック部は、ポリウレタンベア糸の抜けを防止するためにポリウレタンホットメルトフィルムにて熱ラミネートしたものである。
That is, in this test, test pieces having a long side of 5 cm and a short side of 2 cm (
この試験片を、両端のチャック部をつかむようにして非伸長状態（無負荷）のスパン３ｃｍが得られるように張り渡す。そして、この張り渡し状態から試験長を３ｃｍ〜５．５ｃｍにわたり０．５ｃｍ単位で伸長させ、伸長後の各抵抗値を測定するものである。 This test piece is stretched so that a span of 3 cm in a non-extended state (no load) can be obtained by grasping the chuck portions at both ends. Then, the test length is extended in 0.5 cm increments over 3 cm to 5.5 cm from this stretched state, and each resistance value after the extension is measured.
この図７から明らかなように、本発明編地２１（実施例１〜３）では、「伸長−抵抗値」において、伸長させる程度に応じて、顕著な抵抗の変化が得られるものであることが確かめられた。
As is clear from FIG. 7, in the knitted
ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified depending on the embodiment.
例えば、本発明編地２１は筒状生地として製編する製造過程が限定されるものではなく、非筒のシート状として製編してもよい。従って、丸編機や横編機など、汎用の編機によって製編することができる。
For example, the knitted
本発明編地２１において、導電糸１０は、前記した平編やゴム編の他、スムース編又はそれらの変形組織などにより製編することもできる。例えば、エイトロック、コードレーン、鹿の子等に挿入糸を適用した生地などを例示することができる。要するに、ポリウレタン等の弾性糸１１をインレイ、プレーティング編、同給糸等により導電糸１０と混用させることによって、隣接するループ同士が接触する状況が得られればよい。
In the knitted
本発明編地２１は、伸長度に応じて電気抵抗が変わる特性を活かして、前記した歪みセンサとして使用する他にも多くの利用分野を有する（例えば、給電用、信号用、医療用等）。
The knitted
その他、導電糸１０及び弾性糸１１とは別に、伸び止め用の編糸（非弾性糸とすることが好ましいが撚りや編組織により伸長を制限させた糸としてもよい）を混用することも可能である。非導電部２３の編糸、編設計で伸び止めをするのがよい。
In addition to the
導電糸１０には金属線を使用することもできる。金属線としては、アルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等により形成されたものを例示することができる。場合によっては、金属線の代わりに炭素繊維を採用することも可能である。
A metal wire can also be used for the
金属線等の線径は、１０〜２００μｍのものとするのが好適である。細径の繊維を束ねて使うことも可能である。このように金属線等に関しては、塑性変形しやすいものであるか否か、或いは、顕著な弾性復元力（バネ性）を備えたものであるか否かなどについて、特に限定されるものではない。 The wire diameter of the metal wire or the like is preferably 10 to 200 μm. It is also possible to bundle and use fibers with a small diameter. As described above, the metal wire or the like is not particularly limited as to whether or not it is easily plastically deformed or whether or not it has a remarkable elastic restoring force (springiness). ..
＜導電性伸縮編地（その２）＞
以下、本発明に係る人体動作検出用装着具に好適に適用される導電性伸縮編地（その２）について、図面に基づき説明する。なお、以下において説明する導電性伸縮編地（その２）と上記で説明した導電性伸縮編地（その１）とにおいて同じ符号を付している構成については同じ構造および同じ作用効果を備える。このため、それらについての説明は、上述した説明と重複するために、ここでは繰り返して説明しない場合がある。また、同じ符号を付している構成についての詳細な説明が相違することがあるが、同じ符号を付している構成については本質的に同じである。<Conductive elastic knitted fabric (2)>
Hereinafter, the conductive stretchable knitted fabric (No. 2) suitably applied to the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the configurations of the conductive stretchable knitted fabric (No. 2) described below and the conductive stretchable knitted fabric (No. 1) described above having the same reference numerals have the same structure and the same action and effect. Therefore, the description thereof may not be repeated here because it overlaps with the above description. Further, although the detailed description of the configurations with the same reference numerals may differ, the configurations with the same reference numerals are essentially the same.
図８（ａ），（ｂ）に示すように、体動作検出用装着具に好適に適用される導電性伸縮編地（その２）に使用される導電性伸縮糸１は、芯部に弾性糸１１を用い、芯部を被覆する被覆部に導電糸１０Ａ，１０Ｂを用いたカバリング糸で、導電糸１０Ａ，１０Ｂを用いて芯部を二重に被覆したＤＣＹで構成されている。図８（ａ）には引っ張り力が作用していない無負荷時の収縮状態の導電性伸縮糸１が示され、図８（ｂ）には引っ張り力が作用している負荷時の伸張状態の導電性伸縮糸１が示されている。
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the conductive
以下の説明で「弾性糸」とは、無負荷時つまり非伸長時（常態となる）に収縮状態が維持され、負荷時には引っ張り力に応じて伸長する特性を備え、引っ張り力を解除すると伸長状態から元の収縮状態に復元（収縮）する素材を意味し、導電糸とは、金属成分が糸表面に露出した裸素材を意味する。 In the following explanation, the "elastic yarn" has the property that the contracted state is maintained when there is no load, that is, when it is not stretched (normal), and when it is loaded, it stretches according to the tensile force, and when the tensile force is released, it is in the stretched state. It means a material that recovers (shrinks) from the original contracted state, and the conductive yarn means a bare material in which a metal component is exposed on the yarn surface.
一般的に、線状体の電気抵抗率をρとすると、抵抗値Ｒ＝ρ×（ｌ／Ａ）と表すことができる。つまり、抵抗値Ｒは、長さｌに比例し、断面積Ａに反比例する。 Generally, if the electrical resistivity of the linear body is ρ, the resistance value R = ρ × (l / A) can be expressed. That is, the resistance value R is proportional to the length l and inversely proportional to the cross-sectional area A.
図８（ａ）に示すように、導電性伸縮糸１が収縮状態にあるときには、被覆部を構成する導電糸１０Ａ，１０Ｂが芯部となる弾性糸１１の周りに密に巻回された状態となり、隣接する導電糸の表面同士が密に接触することで、上式の長さｌが短くなるとともに断面積Ａが大きくなり、抵抗値が小さくなる。
As shown in FIG. 8A, when the conductive
図８（ｂ）に示すように、導電性伸縮糸１が伸長すると、伸張の程度に応じて弾性糸１１の径方向及び長さ方向に隣接する導電糸１０Ａ，１０Ｂの表面同士が次第に離隔するため、上式の長さｌが長くなるとともに断面積Ａが小さくなり、抵抗値が次第に大きくなる。従って、伸張の程度が大きくなるほど抵抗値が大きくなる。つまり、カバリング糸の所定長さ当たりの電気抵抗値がカバリング糸の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性を示すようになる。
As shown in FIG. 8B, when the conductive
芯部を構成する弾性糸１１として、ポリウレタン系やゴム系のエラストマー材料を単独で用いた弾性糸を採用することができ、「芯」にポリウレタン系やゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することも可能である。
As the
被覆部を構成する導電糸１０Ａ，１０Ｂとして、樹脂繊維や天然繊維、或いは金属線等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着線（メッキ線）を使用することができる。
As the
導電糸１０Ａ，１０Ｂを構成する糸の芯として、モノフィラメントを採用することも可能であるが、モノフィラメントよりもマルチフィラメントや紡績糸を採用する方が好ましい可変抵抗特性が得られる。更にはポリウレタン繊維のような伸縮性を備えた繊維を用いることも可能である。被覆部としてウーリー加工糸やＳＣＹ、ＤＣＹなどのカバリング糸、毛羽加工糸などの嵩高加工糸を採用するのがより好ましい可変抵抗特性が得られる。
Although it is possible to use a monofilament as the core of the yarns constituting the
芯に被着させる金属成分として、例えばアルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等を使用することができる。 As metal components to be adhered to the core, for example, pure metals such as aluminum, nickel, copper, titanium, magnesium, tin, zinc, iron, silver, gold, platinum, vanadium, molybdenum, tungsten, cobalt, alloys thereof, stainless steel, etc. Brass or the like can be used.
図９（ａ），（ｂ）には、導電性伸縮糸１の他の態様が示されている。当該導電性伸縮糸１は、芯部に弾性糸１１を用い、芯部を被覆する被覆部に導電糸１０を用いたカバリング糸で、導電糸１０を用いて芯部を一重に被覆したＳＣＹで構成されている。図９（ａ）には無負荷時の収縮状態の導電性伸縮糸１が示され、図９（ｂ）には負荷時の伸張状態の導電性伸縮糸１が示されている。
9 (a) and 9 (b) show another aspect of the conductive
ＤＣＹと同様に、導電糸１０として、樹脂繊維や天然繊維、或いは金属線等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着線（メッキ線）を使用することができる。
Similar to DCY, the
弾性糸１１の伸長の程度によって隣接する導電糸１０の接触面積が次第に小さくなるように、導電糸１０を構成する糸の芯として、マルチフィラメントや紡績糸を採用するのが好ましく、被覆部としてウーリー加工糸やＳＣＹ、ＤＣＹなどのカバリング糸、毛羽加工糸などの嵩高加工糸を採用するのがより好ましい。
It is preferable to use a multifilament or a spun yarn as the core of the yarn constituting the
図９（ａ）に示すように、導電性伸縮糸１が収縮状態にあるときには、被覆部を構成する導電糸１０が芯部となる弾性糸１１の周りに密に巻回された状態となり、隣接する導電糸１０の表面同士が密に接触することで、上式の長さｌが短くなるとともに断面積Ａが大きくなり、抵抗値が小さくなる。
As shown in FIG. 9A, when the conductive
図９（ｂ）に示すように、導電性伸縮糸１が伸長すると、伸張の程度に応じて弾性糸１１の長さ方向に隣接する導電糸１０の表面同士が次第に離隔するため、上式の長さｌが長くなるとともに断面積Ａが小さくなり、抵抗値が次第に大きくなり、伸張の程度が大きくなるほど抵抗値が大きくなる。
As shown in FIG. 9B, when the conductive
図１０には、このような導電性伸縮糸１を用いた導電性伸縮編地２として、平編地が例示されている。導電性伸縮糸１としてＳＣＹとＤＣＹのどちらを用いても良いが、ＤＣＹは導電糸１０Ａ，１０Ｂ同士の交差部があり導通が確保できる上に被覆密度が上がりやすく、初期抵抗値を下げる効果が得られるのでより好ましい。
In FIG. 10, a flat knitted fabric is exemplified as the conductive stretchable knitted
弾性糸１１のドラフト率と導電糸１０の撚り数は肌着用に通常用いられるカバリング糸と同程度（例えばドラフト率１．０〜５．０倍程度、撚り数５０〜２０００Ｔ／ｍ程度）であればよい。
The draft ratio of the
この例のように、少なくとも一部に導電性伸縮糸１を用いて編成して構成される導電性伸縮編地２であれば、編地の所定長さ当たりの電気抵抗値が編地の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性が発現するようになる。
As in this example, in the case of the conductive stretchable knitted
導電性伸縮編地２を、導電性伸縮糸１を用いて平編で編成する例を説明したが、導電性伸縮編地２の編組織は平編に限るものではなく、伸縮性に富んだゴム編（フライス編）や、両面編（スムース編）を採用してもよく、他の任意の編組織のヨコ編地を採用することも可能である。導電性伸縮編地２として、フライス編を採用する場合には、編地の端縁でカールすることなく安定した平坦な姿勢に維持できる。更に、タテ編地で構成することも可能である。
An example of knitting the conductive stretchable knitted
長手方向がコース方向に沿う帯状の導電性伸縮編地２、或いは長手方向がウエール方向に沿う帯状の導電性伸縮編地２を構成すれば、長手方向への伸長率に相関を示す抵抗特性を備えた導電性伸縮編地２が得られる。
If a strip-shaped conductive stretchable knitted
サイズの大きなヨコ編地を構成する場合に、コース単位或いは数コース単位で導電性伸縮糸１と絶縁性伸縮糸とを切り替えて編成することにより、導電性伸縮糸１を用いたコース方向で電気抵抗値が編地の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性が発現するようになる。絶縁性伸縮糸として、例えばポリウレタン系やゴム系のエラストマー材料を用いた弾性糸を芯糸として絶縁性の糸を被覆したＳＣＹやＤＣＹを用いることができる。
When constructing a large-sized horizontal knitted fabric, the conductive
同様に、サイズの大きなヨコ編地を構成する場合に、コースの一部に導電性伸縮糸１を用い、当該導電性伸縮糸１を用いた部位をウエール方向に沿って編成するように構成すれば、導電性伸縮糸１を用いたウエール方向で電気抵抗値が編地の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性が発現するようになる。
Similarly, when constructing a large-sized horizontal knitted fabric, the conductive
さらに、少なくとも一部に上述の特徴構成を備えた導電性伸縮糸１を用いて織成することにより導電性伸縮布帛を構成することも可能である。縦糸と横糸の何れか一方に導電性伸縮糸を用いて織成した導電性伸縮布帛を伸張すると、導電性伸縮糸の可変抵抗特性に従って抵抗値が変化するようになり、抵抗値を検知することにより布帛の伸長率が把握できるようになる。
Further, it is also possible to form a conductive stretchable fabric by weaving at least a part of the conductive
この場合、縦糸と横糸の何れか一方に導電性伸縮糸を複数本連続配置すると、隣接する導電性伸縮糸同士での電気的接触が確保されるので、仮に１本の導電性伸縮糸が破断しても補完されるようになる。 In this case, if a plurality of conductive elastic yarns are continuously arranged on either the warp yarn or the weft yarn, electrical contact between the adjacent conductive elastic yarns is ensured, so that one conductive elastic yarn is tentatively broken. Even so, it will be complemented.
縦糸と横糸の双方に導電性伸縮糸１を用いて導電性伸縮布帛を構成すると、電気抵抗値が導電性伸縮布帛の縦横二方向のそれぞれの伸長率と相関して変化する可変抵抗特性が発現するようになり、抵抗値を検知することにより布帛の二方向に対応した伸長率が把握できるようになる。
When the conductive stretchable fabric is constructed by using the conductive
織組織として、平織、綾織、朱子織の三原組織を採用することができ、これらを元にした変化組織を用いることが可能である。 As the weave structure, a plain weave, a twill weave, and a satin weave can be adopted, and a change structure based on these can be used.
本発明による編地や布帛を衣服の一部に用いれば、生地の伸張による抵抗値の変化に基づいて着用者の姿勢変化を検知することができるようになる。衣服を構成する身生地の一部に本発明による編地や布帛を重畳配置するばかりでなく、身生地の一部を本発明による編地や布帛で構成することも可能である。 If the knitted fabric or fabric according to the present invention is used as a part of the garment, it becomes possible to detect the change in the posture of the wearer based on the change in the resistance value due to the stretching of the fabric. It is possible not only to superimpose the knitted fabric or cloth according to the present invention on a part of the body cloth constituting the garment, but also to construct a part of the body cloth with the knitted fabric or cloth according to the present invention.
衣服以外に、伸縮作動する対象物の伸縮の程度や回数、さらには伸縮周期等を計測するセンサとして活用することができる。
［実施例］
以下、本発明による編地の可変抵抗特性を確認した実験結果を説明する。In addition to clothing, it can be used as a sensor to measure the degree and number of expansions and contractions of an object that expands and contracts, as well as the expansion and contraction cycle.
[Example]
Hereinafter, the experimental results for confirming the variable resistance characteristics of the knitted fabric according to the present invention will be described.
被覆部となる導電糸１０として銀メッキ繊維の３０ｄｔｅｘを採用し、芯部となる弾性糸１１としてポリウレタン糸の１５５ｄｔｅｘを採用したＤＣＹを用いてフライス編地を製作し、当該フライス編地を実施例１とする。弾性糸のドラフト率は２．６倍、導電糸の撚り数は４７７Ｔ／Ｍである。
An example is to manufacture a milling knitted fabric using DCY which uses 30 dtex of silver-plated fiber as the
導電糸１０として銀メッキ繊維の７８ｄｔｅｘを２本採用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の１１０ｄｔｅｘを採用して、プレーティング編みでフライス編地を製作し、当該フライス編地を比較例１とする。
Two 78 dtex silver-plated fibers are used as the
比較例２として、導電糸１０として銀メッキ繊維の７８ｄｔｅｘを３本採用すると共に、弾性糸１１としてポリウレタン糸の１１０ｄｔｅｘを採用して、プレーティング編みでフライス編地を製作し、当該フライス編地を比較例２とする。
As Comparative Example 2, three 78 dtex silver-plated fibers were adopted as the
長辺１２ｃｍ、短辺２ｃｍの試験片（導電部１ｃｍ、両側非導電部０．５ｃｍずつ）を夫々準備し、各試験片の長手方向両端部に、それぞれ１ｃｍのチャック部を設けた。チャック部は、導電糸または弾性糸の抜けを防止するためにポリウレタンホットメルトフィルムを用いて熱ラミネートしたものである。
Test pieces having a long side of 12 cm and a short side of 2 cm (
各試験片の両端のチャック部を掴むようにして非伸長状態（無負荷）のスパン１０ｃｍ（伸長率０％）が得られるように試験装置に張り渡し、この張り渡し状態から試験長を１０ｃｍ〜２０ｃｍにわたり所定の伸長率で伸長させ、伸長後の各抵抗値を測定した。
The test piece is stretched to a test device so that a non-stretched (no load) span of 10 cm (stretching
図１１には実験結果が示されている。実施例１では、伸長程度に応じて顕著な抵抗の変化が現れ、編地の所定長さ当たりの電気抵抗値が編地の伸長率と相関して変化する可変抵抗特性を備えていることが判明した。 FIG. 11 shows the experimental results. In the first embodiment, a remarkable change in resistance appears depending on the degree of elongation, and the electric resistance value per predetermined length of the knitted fabric has a variable resistance characteristic that changes in correlation with the elongation rate of the knitted fabric. found.
しかし、比較例１，２では、編地の所定長さ当たりの電気抵抗値と編地の伸長率との間に相関が示されることはなかった。 However, in Comparative Examples 1 and 2, no correlation was shown between the electric resistance value per predetermined length of the knitted fabric and the elongation rate of the knitted fabric.
＜導電性伸縮編地を適用した人体動作検出用装着具＞
上述した導電性伸縮編地（その１）または導電性伸縮編地（その２）を好適に適用した、本発明の第１実施形態に係る人体動作検出用装着具を、以下において説明する。なお、本発明に係る人体動作検出用装着具は、人体の一部に装着して、装着した人体の動作を検出する装着具であって、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備えた導電性伸縮編地と、導電性伸縮編地が取り付けられた、伸縮性を備えた生地とを含み、伸長抵抗が導電性伸縮編地よりも生地のほうが大きいという特徴を備えればよい。ここで、この人体動作検出用装着具は（後述する変形例のように）導電性伸縮編地および生地の少なくともいずれかが、人体の一部に接して装着される身生地に取り付けられていても構わないが（この点ではこの生地はベース生地、中間生地、補強生地とも言える）、以下においては、この生地が人体に接して装着される身生地であるものとして説明する。さらに、本発明に係る人体動作検出用装着具は上述した導電性伸縮編地（その１）を適用したものとして説明するが、導電性伸縮編地（その１）に限定されるものではなく、上述した導電性伸縮編地（その２）やその他伸縮性を有する導電性生地（生地には編地以外を含む）を本発明に係る人体動作検出用装着具に適用したものであっても構わない。<Attachment for detecting human body movement using conductive elastic knitted fabric>
The human body motion detection fitting according to the first embodiment of the present invention to which the above-mentioned conductive stretchable knitted fabric (No. 1) or conductive stretchable knitted fabric (No. 2) is preferably applied will be described below. The wearing tool for detecting human body motion according to the present invention is a mounting tool that is attached to a part of the human body to detect the movement of the worn human body, and the electrical resistance changes between when it is extended and when it is not extended. It includes a conductive stretchable knitted fabric with characteristics and a stretchable fabric with a conductive stretchable knitted fabric attached, and has the feature that the stretch resistance of the fabric is larger than that of the conductive stretchable knitted fabric. Just do it. Here, in this human body motion detection wearing tool, at least one of the conductive stretchable knitted fabric and the fabric (as in the modification described later) is attached to the body fabric to be attached in contact with a part of the human body. It does not matter (in this respect, this fabric can be said to be a base fabric, an intermediate fabric, or a reinforcing fabric), but in the following, this fabric will be described as a body fabric that is worn in contact with the human body. Further, the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described as applying the above-mentioned conductive stretchable knitted fabric (No. 1), but the present invention is not limited to the conductive stretchable knitted fabric (No. 1). The above-mentioned conductive stretchable knitted fabric (No. 2) or other conductive fabric having elasticity (the fabric includes other than the knitted fabric) may be applied to the attachment for detecting human body motion according to the present invention. No.
本発明の第１実施形態に係る人体動作検出用装着具は、人体の一部に装着して、装着した人体の動作を検出する装着具として機能する。このような人体動作検出用装着具としては、図１２（ａ）に示す上半身用衣類１１０、下半身用衣類１２０、図１２（ｂ）に示す、肩用着用具の一例である肩用サポータ１３０、肘用着用具の一例である肘用サポータ１４０、手袋１５０、膝用着用具の一例である膝用サポータ１６０、靴下１７０等がある。いずれの人体動作検出用装着具においても、少なくとも１つの関節や背中などの屈曲可能な部位が含まれるように、人体の一部を覆う衣類または人体の一部に装着する装着具の形状を備える。より詳しくは、関節等の曲げ伸ばしにより、人体動作検出用装着具を構成する上述した導電性伸縮編地の電気的特性が、変化するように装着具が構成されている。ここで、“電気的特性の変化”とは、“電気抵抗の変化”や“静電容量の変化”を含む概念であり、人体動作検出用装着具を構成する導電性伸縮編地については、伸長時と非伸長時とで電気抵抗値が変化するように構成されるが、このような構成に限定されず、本願の開示に従って静電容量の変化を検出する方式に置換することができる。
The attachment for detecting human body motion according to the first embodiment of the present invention functions as an attachment tool that is attached to a part of the human body and detects the movement of the attached human body. As such a wearer for detecting human body motion, the
なお、本発明の第１実施形態に係る人体動作検出用装着具を長時間着用して人体動作（たとえば数時間のスクワット動作）を検出する場合もあるので、身生地の生地種（ウレタン等の弾性素材を含む生地等）、身生地および導電性伸縮編地の伸長抵抗ならびにその伸長抵抗の差が、適宜選択されて、後述するセンサ２００が取り付けられていない装着具または衣類と比較して、着用者にとって違和感がないまたは違和感が少ない程度の着心地および／または着用感（フィット性、タック性、ストレッチ性、着用圧等）を実現している。
In addition, since the human body movement detection wearing tool according to the first embodiment of the present invention may be worn for a long time to detect human body movement (for example, squat movement for several hours), the fabric type (urethane, etc.) of the body cloth may be detected. The difference in elongation resistance and extension resistance of the fabric including elastic material), the body fabric and the conductive stretchable knitted fabric is appropriately selected, and compared with the fitting or clothing to which the
さらに詳しくは、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、上半身用衣類１１０の身生地１１２には、導電性伸縮編地（その１）または導電性伸縮編地（その２）を適用したセンサ２００が取り付けられている。上半身用衣類１１０が肌着等であっても構わず、その場合には身生地１１２は薄手の伸縮性編地（メリヤス編地）等である。図１３（ａ）は正面図（腹側）であって図１３（ｂ）は背面図（背中側）であって、センサ２００は身生地１１２の肌接触面であって背中側に取り付けられているため、図１３（ａ）では身生地１１２を一部破断した部分にセンサ２００が表され、図１３（ｂ）では隠れ線（点線）でセンサ２００が表されている。ここで、この上半身用衣類１１０により覆われる人体の部位としては、少なくとも１つの関節（ここでは両肩部の関節および両肘部の関節の４つの関節）が含まれ、それらに対応して複数の部位にセンサ２００が取り付けられている。
More specifically, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), the
なお、人体動作検出用装着具により覆われる関節等の個数および種類（特に関節等の自由度）、検出したい動作の種類（関節より人体末端側で実現される人体動作の種類）等により、身生地１１２に対するセンサ２００の長手方向、人体の動作を判定する制御部における処理等が適宜選択される。このため、たとえば肩関節については２以上の自由度を備えるために図１３において肩部に取り付けられたセンサ２００の長手方向は一例でしかない。また、上述した図１２および図１３の説明においては、本発明に係る人体動作検出用装着具を、人が着用する観点において衣類と記載している。この点で、本発明に係る人体動作検出用装着具には人が着用する衣類が含まれる。
Depending on the number and type of joints, etc. covered by the human body motion detection device (particularly the degree of freedom of the joints, etc.), the type of motion to be detected (the type of human body motion realized on the terminal side of the human body from the joint), etc. The longitudinal direction of the
以下においては、さらに具体的に、本発明の第１実施形態に係る人体動作検出用装着具の一例である本発明の実施の形態に係る膝用サポータ１６０について説明する。図１２および図１４に示すように、この膝用サポータ１６０は、下肢の膝部分を必ず含むように着用される膝用のサポータ（サポータは一例であって伸縮性を備える生地（身生地）であれば肌着等の薄手の生地等であっても構わない）にセンサ２００が（より詳しくは図１５に示すように膝用サポータ１６０の身生地１６２の裏面側に）取り付けられている。ここで、図１４（ａ）に示す膝の非屈伸時（膝関節が伸びている時）には導電性伸縮編地２１が非伸長状態であって、図１４（ｂ）に示す膝の屈伸時（膝関節が曲がっている時）には導電性伸縮編地２１が伸長状態である。そして、後述する制御部（コントローラ）３００に含まれる検出回路３４０は、導電性伸縮編地２１が非伸長時から伸長時に変化することに伴う人体の第１の動作（図１４（ａ）に示す状態から図１４（ｂ）に示す状態へ遷移する動作）を判定したり、この第１の動作の逆の動作であって導電性伸縮編地が伸長時から非伸長時に変化することに伴う人体の第２の動作（図１４（ｂ）に示す状態から図１４（ａ）に示す状態へ遷移する動作）を判定したりする。
In the following, more specifically, the
図１４および図１５に示すように、センサ２００は、上述した伸長状態と非伸張状態とで電気抵抗が変化する導電性伸縮編地２１０（導電性伸縮編地２１）を含むセンサ本体２２０と、センサ本体２２０の一端（ここでは着用時における上側）に設けられ２本の導電性伸縮編地２１０のそれぞれに電気的に接続された２個の信号取り出し部２５０と、信号取り出し部２５０を身生地１６２に取り付けるための補強布２６０とで構成されている。センサ本体２２０は、図３に示した導電パーツ２２において２本の導電性伸縮編地２１（導電性伸縮編地２１０）を平行に編成するとともに、平行に編成された２本の導電性伸縮編地２１０を電気的に絶縁するための３本の非導電部２３０が平行に編成され、２本の導電性伸縮編地２１０の一端（ここでは着用時における下側）において短絡部２４０により２本の導電性伸縮編地２１０を電気的に短絡させて、２本の導電性伸縮編地２１０の一端（ここでは着用時における上側）において、導電性伸縮編地２１０のそれぞれに信号取り出し部２５０が電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
この信号取り出し部２５０は、制御部３００の信号接続部３５０に電気的に接続される。ここでは、この膝用サポータ１６０を着用するときに（コントロールボックス（小箱）に収納された）制御部３００が邪魔にならないように、信号取り出し部２５０および信号接続部３５０として、金属製のスナップボタンのオス側（オススナップ）およびメス側（メススナップ）で一対の金属製のスナップボタンのいずれか一方側が取り付けられており（スナップボタンのオス側とメス側とは逆でも構わない）、この膝用サポータ１６０を着用した後に制御部３００をセンサ２００に取り付ける。
The
ここで、スナップボタンとは、オス側のゲンコ（凸）側とメス側のバネ（凹）側とで構成される衣料等に用いられる保持具（いわゆるボタン）であって、弾性部材（ここではバネ）を含む凹部とその凹部へ嵌合され弾性部材により嵌合状態が保持される凸部とを備えた嵌合部材であれば、スナップボタンに限定されるものではない。さらに、このようなスナップボタンおよび上述した嵌合部材に限定されるものではなく、信号検出時に検出可能に保持できて信号非検出時に容易に取り外しできる面ファスナー等であっても構わない。 Here, the snap button is a holder (so-called button) used for clothing or the like composed of a male side genko (convex) side and a female side spring (concave) side, and is an elastic member (here, here). The fitting member is not limited to the snap button as long as it has a concave portion including a spring) and a convex portion that is fitted into the concave portion and is held in a fitted state by the elastic member. Further, the snap button and the above-mentioned fitting member are not limited to the above-mentioned hook-and-loop fastener, and a surface fastener or the like that can be detected and held at the time of signal detection and can be easily removed at the time of no signal detection may be used.
このように構成されているので、図１６に示す検出回路３４０のように、基準抵抗Ｒを設け、その基準抵抗Ｒ、および、信号接続部３５０を経由して信号取り出し部２５０、に所定の電圧を印加しておいて、導電性伸縮編地２１の電気抵抗が変化することによりこの信号取り出し部２５０間の端子電圧が変化する。その端子電圧の変化を制御部３００の検出回路３４０を経由して演算ユニット（マイコン）３１０で検出することにより、導電性伸縮編地２１の伸長状態および非伸張状態を検出することができる。なお、導電性伸縮編地２１の伸長状態および非伸張状態を検出することができる回路であれば、図１６に示す基準抵抗を備えた検出回路３４０に限定されるものではなく、たとえば、ブリッジ回路であっても構わない。
Since it is configured in this way, as in the
図１６に示すように、この制御部３００は、上述した検出回路３４０、検出結果を送信する無線通信ユニット３２０、および、これらのユニットを制御する演算ユニット３１０を含み、さらに、これらに電力を供給する電源ユニット（たとえばリチウムイオン充電池）３３０を備える。なお、この図１６に示す制御部３００の制御ブロック図は、必要最小限の構成を表しているに過ぎない。
As shown in FIG. 16, the
このような構成を備えた本発明の第１実施形態に係る人体動作検出用装着具の一例である本実施の形態に係る膝用サポータ１６０においては（図１２および図１３に示した他の人体動作検出用装着具でも同じ）、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備えた導電性伸縮編地２１を含むセンサ本体２２０が、伸縮性を備えた身生地１６２に接着されて取り付けられている。接着は、作業性等から熱接着性または熱融着性の接着材料を用いることが好ましいが、これに限定されず、導電性伸縮編地２１を含むセンサ本体２２０が身生地１６２に、他の接着材料により接着されて取り付けられていても、糸で縫い合わせられて（縫着されて）取り付けられていても、構わない。この場合において、伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいという特徴を備える。膝用サポータ１６０の実施例として、着用時の縦方向への３０％伸長時の定伸長荷重が５３.０Ｎのダブルラッセル編(経編)地からなる身生地１６２に、着用時の縦方向（長手方向）への３０％伸長時の定伸長荷重が４４．２Ｎのセンサ本体２２０を、ウレタン樹脂系の熱接着剤で接着した。センサ本体２２０は上述した導電性伸縮編地（その２）を採用して、導電性伸縮編地２１０として、１５５ｄｔｅｘのポリウレタン弾性糸を芯糸とし、３０ｄｔｅｘの銀メッキ繊維で被覆したＤＣＹを用い、非導電部２３０として、１００ｄｔｅｘのポリエステル糸と１５５ｄｔｅｘのポリウレタン弾性糸（インレイにより挿入）を用いたフライス編により、幅８ｍｍのセンサ本体２２０を製作した。定伸長荷重は、上記センサ本体２２０と、身生地１６２の幅８ｍｍ生地片を、間隔１００ｃｍでチャックし、島津製作所株式会社製オートグラフ装置（型番AGS-J）を用いてＪＩＳ Ｌ１０９６ Ｅ法に準拠して測定した。
In the
このように、伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいという特徴を備えるために、すなわち、導電性伸縮編地２１のほうが身生地１６２よりも容易に伸長するために（導電性伸縮編地２１のほうが伸びやすく縮みにくく、身生地１６２のほうが伸びにくく縮みやすいために）、
・非伸張時から伸張時における遷移時（曲げていなかった膝を曲げるとき）に膝が曲げられてその動作により導電性伸縮編地２１が身生地１６２よりも弱い力で伸びるので（先に導電性伸縮編地２１が伸びるので）、応答性良く導電性伸縮編地２１を伸ばすことができ、
・伸張時から非伸張時における遷移時（曲げていた膝を伸ばすとき）に膝が伸ばされてその動作により導電性伸縮編地２１が応答性良く縮んで欲しい場合に、伸びやすいが縮みにくい導電性伸縮編地２１が身生地１６２のより強い収縮力（伸ばしにくく縮みやすい）によりサポートされて応答性良く縮ませることができる。As described above, in order to have the feature that the stretch resistance of the
-Since the knee is bent during the transition from non-stretching to stretching (when bending the knee that was not bent), the conductive stretchable knitted
-If the knee is stretched during the transition from stretched to non-stretched (when the bent knee is stretched) and the operation causes the conductive stretchable knitted
これが、仮に逆であるとすると（伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが小さいとすると）、すなわち、身生地１６２のほうが導電性伸縮編地２１よりも容易に伸長するために（身生地１６２のほうが伸びやすく縮みにくく、導電性伸縮編地２１のほうが伸びにくく縮みやすいために）、
・非伸張時から伸張時における遷移時（曲げていなかった膝を曲げるとき）に膝が曲げられてその動作により身生地１６２が導電性伸縮編地２１よりも弱い力で伸びるので（先に身生地１６２が伸びるので）、身生地１６２が伸びても導電性伸縮編地２１が伸びず、導電性伸縮編地２１の応答性が悪くなる。If this is the opposite (assuming that the stretch resistance of the
-Since the knee is bent during the transition from non-stretching to stretching (when bending the knee that was not bent), the
特に、繰り返される屈伸動作（この膝用サポータ１６０を着用して行うスクワット動作等）を検出する場合には、このような応答性の悪さにより、屈伸回数を正しくカウントすることができない可能性が高くなるので好ましくない。
In particular, when detecting repeated bending and stretching movements (squat movements performed by wearing this
さらに、このような繰り返される屈伸動作を検出する場合については、以下の問題が生じる。導電性伸縮編地２１および身生地１６２を含む編地は（さらに一般的に繊維は）、伸ばしやすく縮みにくいヒステリシス性を備える。上述のように、仮に逆であって膝の曲げ伸ばしを繰り返す場合（伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが小さく膝を繰り返し屈伸する動作を検出する場合）、曲げていなかった（伸ばしていた)膝を曲げると編地で形成された導電性伸縮編地２１が伸長して抵抗値が大きく変化した後（伸ばしやすいので抵抗値が大きく変化しやすい）、曲げていた膝を伸ばすと徐々に抵抗値が戻っていくため、もとの姿勢（膝が伸びている姿勢）に戻す時の時間変化が（逆の動作に比べて）あまり大きくないという現象が発生する。このような場合には、定常状態（膝を伸ばした状態）→伸長状態（膝を曲げた状態）→定常状態（膝を伸ばした状態）と変化させた場合に、上述したヒステリシス性の影響を大きく受けてしまう。この影響を排除するために、たとえば、膝が曲げられたと判定するための第１のしきい値を大きく（感度低く）設定し、膝が伸ばされたと判定するための第２のしきい値を小さく（感度高く）設定する必要がある。すなわち、伸長抵抗が導電性伸縮編地２１＞身生地１６２である場合、膝を曲げた瞬間は大きく抵抗値が変化するのに対して、膝を伸ばす瞬間は（主として）導電性伸縮編地２１自体の伸縮力で縮むために（伸長抵抗が導電性伸縮編地２１＞身生地１６２であるので）抵抗値が徐々に戻っていく。このため、曲げていた膝を伸ばすときの抵抗変化は、伸ばしていた膝を曲げるときの抵抗変化よりも、小さくなっていると考えられ、膝を曲げたときの変化をとるためには上述のような２種類のしきい値を用いる必要が生じる。
Further, in the case of detecting such repeated bending and stretching motions, the following problems arise. The knitted fabric (more generally, the fibers) including the conductive stretchable knitted
これに対して、本実施の形態に係る膝用サポータ１６０は、上述したような伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいという特徴を備えるために、膝の曲げ伸ばしを繰り返しても、伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいために（膝を曲げた瞬間は大きく抵抗値が変化するのに対して（これについては同じ））、膝を伸ばす瞬間は導電性伸縮編地２１自体の伸縮力ではなく伸縮力の大きい身生地１６２の伸縮力で速やかに導電性伸縮編地２１も縮むために（伸長抵抗が導電性伸縮編地２１＜身生地１６２であるので）抵抗値が速やかに戻り、また膝を曲げている間の抵抗変化も少ない。このため、曲げていた膝を伸ばすときの抵抗変化も、伸ばしていた膝を曲げるときの抵抗変化も、同等となっていると考えられ、２種類のしきい値を用いる必要が生じない。
On the other hand, the
上述したような伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいという特徴を備えた本実施の形態に係る膝用サポータ１６０について、さらに具体的に説明する。この膝用サポータ１６０は、導電性伸縮編地２１に電気的に接続され（より詳しくは信号取り出し部２５０と信号接続部３５０とが電気的に接続され）、図１６に示す検出回路３４０により導電性伸縮編地２１の電気抵抗の変化を検出して人体の動作を判定する制御部３００をさらに備える点については、上述した通りである。この制御部３００の演算ユニット３１０には、導電性伸縮編地２１が非伸長時から伸長時に変化することに伴う人体の第１の動作（曲げていなかった膝を曲げる動作）を判定するために電気抵抗の変化を判定する第１の基準と、第１の動作の逆の動作であって導電性伸縮編地２１が伸長時から非伸長時に変化することに伴う人体の第２の動作（曲げていた膝を伸ばすとき）を判定するために電気抵抗の変化を判定する第２の基準とが設定されている。ここで、第１の基準および第２の基準とは、検出した電圧値に対するしきい値（結果的には電気抵抗に対するしきい値）であって、これらの第１の基準と第２の基準とを、同等に設定することができる。
The
すなわち、曲げていなかった膝を曲げる第１の動作においては導電性伸縮編地２１の電気抵抗が増加して検出される信号取り出し部２５０端子間電圧が低下する場合に、どの程度まで電圧値が低下したら膝が曲げられたと判定するのかについて第１のしきい値が設定され、曲げていた膝を伸ばす第２の動作においては導電性伸縮編地２１の電気抵抗が減少して検出される信号取り出し部２５０端子間電圧が上昇する場合に、どの程度まで電圧値が上昇したら膝が伸ばされたと判定するのかについて第２のしきい値が設定されている。そして、導電性伸縮編地２１および身生地１６２を含む編地のヒステリシス性があるものの（導電性伸縮編地２１自体の電気抵抗は増加しやすく減少しにくいので信号取り出し部２５０端子間電圧が低下しやすく上昇しにくいものの）、本実施の形態に係る膝用サポータ１６０は、上述したような伸長抵抗が導電性伸縮編地２１よりも身生地１６２のほうが大きいという特徴を備えるために、上述したように、曲げていた膝を伸ばすときの抵抗変化と伸ばしていた膝を曲げるときの抵抗変化とが同程度となり、第１のしきい値と第２のしきい値とを同等に設定することができる（図１７における水平方向の白抜き両矢印）。ここで、同等とは、しきい値が等しい場合を含み、第１のしきい値に対して第２のしきい
値を異なる値に設定する必要がないことを意味する。なお、本願の膝用サポータ１６０の屈伸動作を検出するにあたり、第１のしきい値と第２のしきい値を異なる値に設定してもかまわない。That is, in the first operation of bending the unbent knee, the voltage value increases to what extent when the electric resistance of the conductive stretchable knitted
図１７に、本実施の形態に係る膝用サポータ１６０の信号取り出し部２５０端子間電圧の検出結果を示す。図１７は、膝用サポータ１６０を膝部に装着したユーザが繰り返し膝の屈伸運動を実施した場合の信号取り出し部２５０端子間電圧の時間的変化を示している。なお、図１７は検出データに所望のフィルタ処理（ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の処理）を行った後のデータである。このような信号に対して、第１のしきい値を超えて電圧値が低下すると（図１７における下方向の白抜き矢印）伸ばされていた膝が曲げられたと判定して、第２のしきい値を超えて低下していた電圧値が上昇すると（図１７における上方向の白抜き矢印）曲げられていた膝が伸ばされたと判定する。このように処理することにより、膝が曲げられたと判定された後に膝が伸ばされたと判定されると、曲げて伸ばす動作である屈伸動作が１回とカウントされる。なお、第１のしきい値（およびこれと同等の第２のしきい値）は、図１７に上下方向両矢印で示すように、定常状態（膝が伸びている状態）を基準として設定される。
FIG. 17 shows the detection result of the voltage between the terminals of the
以上のようにして、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備え、更には通気性や透湿性、吸水性などを得ることも可能である導電性伸縮編地を好適に適用した一例としての人体動作検出用装着具を実現することができ、人体の関節等を含む部位における人体動作を精度高く検出することができる。 As described above, although the knitted fabric has abundant elasticity and flexibility and has resilience when it is repeatedly stretched, it has the characteristic that the electric resistance changes between when it is stretched and when it is not stretched. Can realize a wearer for detecting human body movement as an example by preferably applying a conductive stretchable knitted fabric that can obtain breathability, moisture permeability, water absorption, etc., and a part including joints of the human body, etc. It is possible to detect the human body movement in the above with high accuracy.
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。たとえば、以下のような変形例が考えられる。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. For example, the following modification can be considered.
＜変形例＞
上述した実施の形態においては、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備えた導電性伸縮編地と、導電性伸縮編地が取り付けられた、伸縮性を備えた生地とを含む人体動作検出用装着具の一例として、この人体動作検出用装着具を構成する生地が人体に接して装着される身生地であるとものとして説明した。変形例としては、導電性伸縮編地および生地の少なくともいずれかが、人体の一部に接して装着される身生地に取り付けられている人体動作検出用装着具が考えられる。<Modification example>
In the above-described embodiment, the conductive stretchable knitted fabric having the characteristic that the electric resistance changes between the stretched state and the non-stretched state, and the stretchable fabric to which the conductive stretchable knitted fabric is attached are provided. As an example of the wearing tool for detecting human body motion, it has been described that the cloth constituting the wearing tool for detecting human body motion is a body cloth worn in contact with the human body. As a modification, a wearing tool for detecting human body motion, in which at least one of the conductive stretchable knitted fabric and the fabric is attached to the body fabric which is attached in contact with a part of the human body, can be considered.
このような変形例に係る人体動作検出用装着具としては、導電性伸縮編地と生地（この変形例においては中間生地と記載する）と身生地（人体に接する生地）の３層で形成され、以下のように層順により規定される３つの変形例がある。
・第１の変形例：導電性伸縮編地（伸縮抵抗：中）、中間生地（伸縮抵抗：大）、身生地（伸縮抵抗：小）
・第２の変形例：導電性伸縮編地（伸縮抵抗：中）、身生地（伸縮抵抗：小）、中間生地（伸縮抵抗：大）
・第３の変形例：中間生地（伸縮抵抗：大）、導電性伸縮編地（伸縮抵抗：中）、身生地（伸縮抵抗：小）
さらに、２層で形成される変形例として、以下の１つの変形例がある。
・第４の変形例：導電性伸縮編地（伸縮抵抗：中）、中間生地（伸縮抵抗：大）と身生地（伸縮抵抗：小）とが同層（たとえば、伸縮抵抗の小さい身生地の一部に、伸縮抵抗の大きな中間生地に対応する編み組織を編成）
なお、いずれの変形例も、肌が当接するのは、導電性伸縮編地、中間生地、身生地のいずれもあっても構わない（上述した実施の形態においても同様に肌に当接する面がいずれかの生地または編地に限定されるものではない）。さらに、２層または３層に限定されるものではなく、さらに別の層を備えていても構わない。The attachment for detecting human body motion according to such a modified example is formed of three layers of a conductive stretchable knitted fabric, a fabric (referred to as an intermediate fabric in this modified example), and a body fabric (fabric in contact with the human body). , There are three variants defined by the layer order as follows.
-First modification: Conductive stretchable knitted fabric (stretch resistance: medium), intermediate fabric (stretch resistance: large), body fabric (stretch resistance: small)
-Second modification: Conductive stretchable knitted fabric (stretch resistance: medium), body fabric (stretch resistance: small), intermediate fabric (stretch resistance: large)
-Third modification example: Intermediate fabric (stretch resistance: large), conductive stretchable knitted fabric (stretch resistance: medium), body fabric (stretch resistance: small)
Further, as a modification formed by two layers, there is the following one modification.
-Fourth modification: Conductive stretchable knitted fabric (stretch resistance: medium), intermediate fabric (stretch resistance: large) and body fabric (stretch resistance: small) are in the same layer (for example, body fabric with low stretch resistance) Knitting structure corresponding to the intermediate fabric with large expansion and contraction resistance is knitted in part)
In any of the modified examples, the skin may come into contact with any of the conductive stretchable knitted fabric, the intermediate cloth, and the body cloth (also in the above-described embodiment, the surface that comes into contact with the skin is similarly provided. Not limited to any fabric or knitted fabric). Further, the layer is not limited to two or three layers, and another layer may be provided.
その他、第１実施形態に係る人体動作検出用装着具の発明の効果を奏する範囲であれば、伸縮性を備えた生地が部分的に導電性伸縮編地の伸長抵抗よりも小さくなってもよい。例えば、膝用サポータ１６０において、屈伸動作がし易いように膝頭部分のみを伸長抵抗の小さい生地で形成してもよい。
In addition, the stretchable fabric may be partially smaller than the stretch resistance of the conductive stretchable knitted fabric as long as the invention of the attachment for detecting human body motion according to the first embodiment is effective. .. For example, in the
第１実施形態に係る人体動作検出用装着具の発明は、伸縮性及び柔軟性が豊富で伸長を繰り返した際の復元性をも備えた編地でありながら、伸長時と非伸長時とで電気抵抗が変化する特性を備え、更には通気性や透湿性、吸水性などを得ることも可能である導電性伸縮編地を好適に適用した一例としての人体動作検出用装着具に好ましく、人体の関節等を含む部位における人体動作を精度高く検出できる点で特に好ましい。 The invention of the fitting for detecting human body motion according to the first embodiment is a knitted fabric having abundant elasticity and flexibility and also having resilience when repeatedly stretched, but at the time of stretching and at the time of non-stretching. It is preferable for a human body motion detection fitting as an example to which a conductive stretchable knitted fabric which has a characteristic of changing electric resistance and can also obtain breathability, moisture permeability, water absorption, etc. is preferably applied. It is particularly preferable in that it can detect the movement of the human body in a part including a joint or the like with high accuracy.
［人体動作検出用装着具に関する第２実施形態］
次に、本発明に係る人体動作検出用装着具の第２実施形態の一例について、図面に基づき説明する。なお、図面においては、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。この第２実施形態に係る人体動作検出用装着具は、人が下半身に着用する下衣として構成されるものであり、着用者の呼吸情報（例えば、呼吸の有無、呼吸サイクル等）や、心拍情報、温度情報といった生体情報を取得するものである。また、この第２実施形態に係る人体動作検出用装着具は、着用者が簡単に脱いでしまうことを効果的に抑制して生体情報を精度よく取得することを目的の一つとするものである。
この人体動作検出用装着具（下衣）３は、図１８に示す概略構成図に示すように、下衣本体３１と、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部３３と、心拍検出センサ３４、端子部３５とを備えている。なお、上記“電気的特性の変化”とは、“電気抵抗の変化”や“静電容量の変化”を含む概念であり、以下、人体動作検出用装着具（下衣）３が有する動作検出センサ部３３については、伸長時と非伸長時とで電気抵抗値が変化する構成を主に例にとり説明するが、このような構成に限定されず、本願の開示に従って静電容量の変化を検出する方式に置換することができる。[Second Embodiment of Wearing Equipment for Human Body Motion Detection]
Next, an example of the second embodiment of the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings are partially enlarged or reduced to facilitate understanding of the configuration. The wearing device for detecting human body motion according to the second embodiment is configured as a lower garment worn by a person on the lower body, and includes the wearer's breathing information (for example, presence / absence of breathing, breathing cycle, etc.) and heartbeat. It acquires biological information such as information and temperature information. Further, one of the objects of the human body motion detection wearing tool according to the second embodiment is to effectively suppress the wearer from easily taking it off and to acquire biometric information accurately. ..
As shown in the schematic configuration diagram shown in FIG. 18, the human body motion detection fitting (lower garment) 3 has a lower garment
下衣本体３１は、非導電性繊維によって構成される伸縮性のある衣類が好ましく、その具体例としては、例えば、パンツ、スパッツ、タイツ、ガードル、ステテコ、パジャマのズボン等を挙げることができる。この下衣本体３１は、その腰回りにずり落ち防止用のウエストバンド部３２を備えて構成されている。下衣本体３１は、生体情報を精度よく検出するという観点から、特に、パンツやスパッツ、タイツ、ガードルといった肌に密着する肌着構成を採用することが好ましい。なお、図１８に示す下衣本体３１は、パンツとして構成している。
The
下衣本体３１を形成する非導電性繊維としては、特に限定されないが、綿、麻、絹、毛等の天然繊維や、キュプラ、ビスコースレーヨン等の再生セルロース繊維である半合成繊維、或いは、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の合成繊維を例示することができる。また、これら天然繊維、半合成繊維、合成繊維を適宜組み合わせた繊維等も非導電性繊維として採用することができる。なお、下衣本体３１を形成する非導電性繊維としては、伸縮性を有する繊維を用いるのは好ましいが、編組織を形成することにより伸縮性が発現するため、伸縮性に乏しい繊維を用いることもできる。また、下衣本体３１に伸縮性を持たせるためには、例えば、上記の非導電性繊維を、ゴム編み（フライス編み、リブ編み）、スムース編み、パール編、天竺編み（平編み）等（以下ゴム編み等ともいう。）の編み方によって下衣本体３１を形成すればよい。なお、ウエストバンド部３２を除く下衣本体３１は、伸縮性を有するものに限らず、伸縮性のない（または伸縮性が低い）構成として形成してもよい。
The non-conductive fibers forming the
動作検出センサ部３３は、本発明の第２実施形態に係る人体動作検出用装着具（下衣）３の着用者の呼吸に関する情報（例えば、呼吸の有無、呼吸サイクル等）を検出するための検出手段として構成されており、伸縮によって電気抵抗値が変化する特性を有している。つまり、着用者の呼吸動作による体格変動に伴う伸縮を通じてセンサの断面積または長さが変化することによって電気抵抗値が変化し、この変化した電気抵抗値を検出することにより、着用者の呼吸動作による腹回り（胴回り）の周長の物理的変化を直接検知することができ、着用者が呼吸をしているか否か、呼吸サイクルが速いか遅いかといった情報を取得することができる。この呼吸情報を検出する動作検出センサ部３３は、着用者の呼吸動作によって伸縮が大きくなる箇所に配置されるのが好ましいため、下衣本体３１の腹部に配設することが好ましい。動作検出センサ部３３としては、伸縮によって電気抵抗値が変化する構成のものであれば特に限定されないが、例えば、導電性繊維（導電糸）をゴム編み等することにより伸縮性を持たせた帯状のものや、導電性ポリマー素材を帯状に形成したものを好適に用いることができる。また、ウレタンゴムシートの表面に電極を印刷したものを下衣本体３１表面に転写することにより動作検出センサ部３３を構成することもできる。
The motion
動作検出センサ部３３の構造についての具体例としては、上述の第１実施形態において説明した図１や図２に示すような編組織構成のものを好適に採用することができる。
As a specific example of the structure of the motion
また、動作検出センサ部３３は、長手方向がコース方向に沿うように帯状に形成されている。尚、長手方向に直交する幅方向の全域が導電糸１０による平編地で構成されている必要はなく、少なくとも幅方向中央部のみが導電糸１０による平編地で構成され、両側部が絶縁糸による平編地で構成されていてもよい。
Further, the motion
また、上述の第１実施形態において説明した図８（ａ），図９（ａ）に示すように、動作検出センサ部３３として、弾性糸１１を芯部として、導電糸１０を一重に被覆したＳＣＹまたは二重に被覆したＤＣＹとしたカバリング糸により編成された生地を用いることも可能である。
Further, as shown in FIGS. 8 (a) and 9 (a) described in the first embodiment described above, the motion
このようなカバリング糸を用いた場合、例えば、図９（ｂ）に示すように、生地の伸長時に、弾性糸１１そのものが伸長することにより巻き付けられた導電糸１０の隙間が広がり、隣り合ったコース同士での導電糸の接点が減少することにより抵抗値が変化する。
When such covering yarns are used, for example, as shown in FIG. 9B, when the fabric is stretched, the
本実施形態においては、帯状に構成された動作検出センサ部３３を、下衣本体３１が備えるウエストバンド部３２の周方向に沿って（腹回りに沿って）、下衣本体３１の腹側に配置している。なお、この帯状の構成された動作検出センサ部３３は、その長手方向に沿って伸縮して電気抵抗値が変化するように構成されている。腹側に配置される動作検出センサ部３３の具体的な設置位置については、特に限定されず、例えば、ウエストバンド部３２の表面側、若しくは、裏面側に設置してウエストバンド部３２と一体的に構成してもよく、或いは、ウエストバンド部３２の直下において、このウエストバンド部３２に平行となるように設置してもよい。動作検出センサ部３３の配置位置は、下衣本体３１の腹側に限定されず、例えば、下衣本体３１の背側に動作検出センサ部３３を配置してもよく、或いは、腹側及び背側に亘って配置してもよい。或いは、胴回りの全周に対応する下衣本体３１の領域に動作検出センサ部３３を配置してもよい。なお、呼吸情報や心拍情報をより正確に検出するためには、センサを生地の伸縮性に基づく緊締力で体の定位置、肌側方向に付勢し、好ましくは密着させることが望まれる。シャツなどの上衣の形態の場合、特に就寝中などリラックス状態が望まれる生活シーンにおいて、緊締力によるセンサや生地の密着状態は快適性を損なう可能性がある。それに対して下衣におけるウエストバンド部、股ぐり、又は脚ぐりのような、下衣の通常の設計において緊締力や密着性が付与される部分にセンサを配置すれば、着用者の快適性を損なわず、違和感なく必要な情報をより正確に検出し取得することができ好ましい。また、下衣本体３１には、動作検出センサ部３３と電気的に接続され端子部３５に集約される配線（図示せず）が形成されている。この配線は、例えば、下衣本体３１上に導電性インクを印刷して形成してもよく、或いは、導電性繊維を下衣本体３１に対して編み込むことにより形成してもよい。
In the present embodiment, the motion
また、心拍検出センサ３４は、人体動作検出用装着具（下衣）３の着用者の心拍情報を検出するための検出手段である。心拍検出センサ３４は、一対の電極３４ａ，３４ｂを備えて構成されており、各電極３４ａ，３４ｂの電位差から心拍信号を検出するセンサである。心拍検出センサ３４を構成する各電極３４ａ，３４ｂは、図１８に示すように、各太ももの付け根あたりに対応する領域にそれぞれ配置されている。また、各電極３４ａ，３４ｂは、着用者の肌に密着させて配置されることが好ましいため、着用者の肌に密着する下衣本体３１の内側に配置することが好ましい。なお、心拍検出センサ３４を構成する各電極３４ａ，３４ｂの配置位置は特に限定されず、下衣本体３１の腹部や、ウエストバンド部３２に配置してもよい。腹部やウエストバンド部３２に各電極３４ａ，３４ｂを配置する場合、各電極３４ａ，３４ｂを左右の腰近傍部分にそれぞれ配置することが好ましい。また、心拍信号の検出精度を高めるために、例えば、腹部領域に第３の電極（中間極）を設けるようにしてもよい。また、下衣本体３１には、心拍検出センサ３４の各電極３４ａ，３４ｂに電気的に接続され端子部３５に集約される配線（図示せず）が形成されている。この配線は、例えば、下衣本体３１上に導電性インクを印刷して形成してもよく、或いは、導電性繊維を下衣本体３１に対して編み込むことにより形成してもよい。
Further, the heart
端子部３５は、動作検出センサ部３３、心拍検出センサ３４にそれぞれ接続される各配線が集約される領域であり、この端子部３５に接続されるコネクタ部３６を介して、呼吸情報信号や心拍信号を外部の処理装置に出力される。なお、端子部３５の配置位置は特に限定されないが、図１８の構成においては、下衣本体３１の腹部領域に形成するように構成されている。
The
コネクタ部３６は、図１９の概略平面図に示すように、シート状の回路基板３６１上に配置される温度検出センサ３６２、位置情報検出センサ３６３、呼吸情報検出用回路３６４、心拍検出用回路３６５、通信回路３６６、バッテリー３６７及び制御部３６８を備えて構成されている。回路基板３６１は、ガラス・エポキシ、ガラス・コンポジットなどの汎用的な基板を用いることができる。回路基板３６１はABSなどの樹脂製のケースに入れることが好ましい。
As shown in the schematic plan view of FIG. 19, the
温度検出センサ３６２は、人体動作検出用装着具（下衣）３の着用者の体温や、着用者の周辺雰囲気温度（環境温度）を検出するための検出手段である。温度検出センサ３６２としては、従来からある様々なセンサ、例えばサーミスタ等各種センサを採用することができる。
The
位置情報検出センサ３６３は、人体動作検出用装着具（下衣）３の着用者の位置を検出するための検出手段であり、ＧＰＳセンサやビーコンセンサを例示することができる。
The position
呼吸情報検出用回路３６４は、動作検出センサ部３３と電気的に接続されており、動作検出センサ部３３の伸縮に伴う抵抗値の変化を検出するための回路である。また、心拍検出用回路３６５は、心拍検出センサと電気的に接続されており、心拍検出センサが検出する電気信号を検出するための回路である。
The respiration
通信回路３６６は、スマートホン等の携帯端末やパーソナルコンピューターといった外部の処理装置に対して、取得された呼吸情報信号や心拍信号、温度情報を送信する機能を有する回路である。なお、外部の処理装置と通信回路３６６との接続は、無線接続の他、有線接続を採用してもよい。また、バッテリー３６７は、各種センサや通信回路３６６等の電源であり、例えば、リチウムポリマー電池などのリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等を用いることができる。
The
制御部３６８は、温度検出センサ３６２、位置情報検出センサ３６３、呼吸情報検出用回路３６４、心拍検出用回路３６５、通信回路３６６及びバッテリー３６７に電気的に接続しており、各種センサや通信回路３６６の作動をコントロールすると共に、各種センサから取得された信号を処理する機能を有している。
The
また、端子部３５とコネクタ部３６との接続方法は、特に限定されないが、例えば、図２０（ａ）の概略構成断面図に示すように、導電性材料からなるスナップボタン３７を介して接続することができる。このような構成の場合、動作検出センサ部３３や心拍検出センサ３４に接続される配線の端部を雄型スナップボタン３７１に接続するように構成し、更に、コネクタ部３６における呼吸情報検出用回路３６４及び心拍検出用回路３６５を雌型スナップボタン３７２に電気的に接続するように構成することにより、動作検出センサ部３３や心拍検出センサ３４が取得した各信号を、コネクタ部３６７における呼吸情報検出用回路３６４や心拍検出用回路３６５に入力することが可能となり、制御部３６８や通信回路３６６を介して、外部の処理装置に各センサ取得信号を出力することができる。また、このような構成を採用することにより、端子部３５及びコネクタ部３６の構造を簡略化することができる。また、温度検出センサ３６２や位置情報検出センサ３６３等が配置される回路基板３６１をケースに収納する場合には、図２０（ｂ）に示すように、回路基板３６１上にスナップボタン３７２を設け、該スナップボタン３７２がケース３６９から露出するように構成してもよく、或いは、図２０（ｃ）に示すように、スナップボタン３７２をケース３６９上に配置し、回路基板３６１とはリード線Ｒ等で電気的に接続しても良い。また、ケースを隠せるポケット、布カバーを設けてもよい。このようなポケットや布カバーを設けることにより、端子部３５に接続されるコネクタ部３６に手指が引っ掛かって、予期せずコネクタ部３６が脱落してしまうことを効果的に防止することができる。また、認知症患者が、下衣本体３１に接続しているコネクタ部３６に気付きにくくすることができ、コネクタ部３６を取り外してしまうことを効果的に抑制することができる。また、回路基板３６１は機能単位で分割し、分割した回路基板同士をフレキシブルなケーブル等で接続するようにしても良い。
The method of connecting the
なお、本実施形態においては、上記コネクタ部３６が、温度検出センサ３６２及び位置情報検出センサ３６３を備える構成を採用しているが、このような構成に特に限定されず、本発明に係る人体動作検出用装着具（下衣）３の下衣本体３１上に、温度検出センサ３６２や位置情報検出センサ３６３を直接配置してもよい。例えば、下衣本体３１における腰部に対応する領域に配置してもよい。
In the present embodiment, the
上述したように、本発明の第２実施形態に係る人体動作検出用装着具３は、呼吸情報等の生体情報を取得する衣服として、パンツ、スパッツ、タイツ等といった下衣構成を採用している。ここで、例えば、生体情報取得用のセンサをＴシャツに設けた場合（上衣タイプの場合）着用者が就寝中のときに無意識に当該上衣を脱いでしまうという問題があり、また、着用者が認知症患者である場合、就寝中か否かに関わらず意識せずに脱いでしまうという問題があった。このように、所定のセンサが設けられたＴシャツが脱がれてしまうと、着用者の呼吸動作による体格変動に伴うセンサの伸縮を検出できなくなる結果、何らかの異常が着用者に発生したものであると認識されてしまう。つまり、着用者が本当に助けを必要としている状況なのか、或いは、特に問題が発生しているわけではない状況なのかを判別できなくなってしまう。しかしながら、就寝中であっても、また、認知症患者であっても、パンツ、スパッツ、タイツ等の下衣を無意識に脱いでしまう可能性は、上衣に比較して格段に低いと考えられる。したがって、本発明の第２実施形態に係る人体動作検出用装着具（下衣）３を着用した場合、着用者が当該下衣を脱いでしまい、呼吸情報等の生体情報の取得ができなくなってしまうという事態が発生することを格段に低減させることが可能となる。
As described above, the human body motion
また、特に、パンツ、スパッツ、タイツ、ガードルといった肌に密着する肌着を下衣本体３１として人体動作検出用装着具を構成する場合、これらは、通常、ズボンやスカートの内側に着用されるものであることから、着用者が無意識に下衣を脱ぐとしても、脱いでしまうのはズボンやスカートに留まり、肌着まで脱いでしまう可能性はより一層低くなり、呼吸情報等の生体情報の取得ができなくなってしまうという事態が発生することをより一層格段に低減させることが可能となる。
In particular, when the
また、上記実施形態において、動作検出センサ部３３をウエストバンド部３２の表面側若しくは裏面側に設置して、動作検出センサ部３３とウエストバンド部３２とが一体的になるように構成する場合、ウエストバンド部３２に対して、着用者の下半身から下衣本体３１がずり落ちることを防止するという機能に加えて、呼吸情報を取得できるという機能を直接的に付与することができる。また、動作検出センサ部３３をウエストバンド部３２に配置することにより、ウエストバンド部３２以外の下衣本体３１の領域に対するデザイン上の自由度を向上させることができ、また、外観上の審美性を向上させることができる。
Further, in the above embodiment, when the motion
また、上記実施形態に係る人体動作検出用装着具（下衣）３は、心拍検出センサ３４を備えているため、着用者の心臓の働きを確認することができ、心臓に負担がかかった状態であるか否かを認識することができる。また、温度検出センサ３６２を備えているため、着用者が酷暑にさらされている状態であるか否か、熱中症のおそれがある状態であるか否か等を認識することが可能となる。また、位置情報検出センサ３６３を備えているため、着用者がどこにいるのかを認識することができ、特に、着用者が認知症患者である場合に、徘徊しているか否かを確認することができ、又は、徘徊している場所を特定することが可能となる。
Further, since the human body motion detection wearing device (undergarment) 3 according to the above embodiment is provided with the
以上、本発明の第２実施形態に係る人体動作検出用装着具について説明したが、人体動作検出用装着具（下衣）３の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記第２実施形態において、湿度検出センサや筋電検出センサ等を別途備えるように構成してもよい。湿度検出センサとしては、例えば、抵抗変化型、静電変化型等種々のものを採用することができる。また、筋電検出センサは、例えば、一対の電極を備え、各電極の電位差から筋電信号を検出するセンサであり、各電極は、測定したい筋肉に沿った下衣本体３１の所定の２カ所に、導電性繊維を編み込むことにより形成することができる。なお、これら湿度検出センサや筋電検出センサの配置位置は特に限定されず、その目的に応じて適宜設定すればよい。また、例えば、ＬＥＤとフォトダイオードとの組み合わせによって構成されている光方式のセンサを大腿部付近に配置し、ＬＥＤからの赤外光を生体に入射し反射光をフォトダイオードで受光することで脈波を検知するようにしても良い。
Although the human body motion detection wearing tool according to the second embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of the human body motion detecting wearing tool (undergarment) 3 is not limited to the above embodiment. For example, in the second embodiment, the humidity detection sensor, the myoelectric detection sensor, and the like may be separately provided. As the humidity detection sensor, for example, various types such as a resistance change type and an electrostatic change type can be adopted. Further, the myoelectric detection sensor is, for example, a sensor provided with a pair of electrodes and detecting a myoelectric signal from the potential difference of each electrode, and each electrode is provided at two predetermined locations on the
また、上記第２実施形態においては、動作検出センサ部３３は帯状に形成されているが、このような形態に限定されず、着用者の呼吸動作を検出することができる限りにおいて、どのような形態を採用してもよい。
Further, in the second embodiment, the motion
また、上記第２実施形態においては、動作検出センサ部３３を帯状の形態に形成し、下衣本体３１が備えるウエストバンド部３２の周方向に沿って配置するようにして構成しているが、例えば、導電性繊維をウエストバンド部３２に対して編み込むことにより、動作検出センサ部３３をウエストバンド部３２と一体化して構成してもよい。このような構成を採用することにより、ウエストバンド部３２と動作検出センサ部３３との一体性がより一層向上し、呼吸情報の取得を精度よく行うことが可能となる。また、外観デザイン上の違和感を低減させることができることができる。
Further, in the second embodiment, the motion
また、例えば、ウエストバンド部３２をゴム編み等で形成する途中段階において、ゴム編み等される繊維を導電性繊維に変更して、所定領域（例えば、腹部相当領域）に動作検出センサ部３３を形成するようにしてもよい。このような構成を採用する場合であっても、上記と同様、ウエストバンド部３２と動作検出センサ部３３との一体性がより一層向上し、呼吸情報の取得を精度よく行うことが可能になると共に、外観デザイン上の違和感を低減させることができることができる。
Further, for example, in the middle stage of forming the
また、上記第２実施形態においては、帯状に形成される動作検出センサ部３３は、下衣本体３１の腹側に配置して構成されているが、この動作検出センサ部３３における両端部は、骨盤における腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置するように構成してもよい。つまり、動作検出センサ部３３における一方の端部を、骨盤における左側の腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置し、他方の端部を骨盤における右側の腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置して構成してもよい。下半身に着用されるパンツやスパッツ等の下衣は、骨盤における腸骨の上縁部辺りで、ウエストバンド部３２がしっかりと固定される傾向にあるため、骨盤における腸骨の左右の上縁部辺りに、動作検出センサ部３３における両端部がそれぞれ配置されるように構成することにより、動作検出センサ部３３における両端部が身体に対して固定され、呼吸動作に伴う腹囲長の変動を動作検出センサ部３３が精度よく検出することが可能となる。なお、動作検出センサ部３３における両端部を、それぞれ骨盤における腸骨の左右の上縁部辺りに対応する領域に配置するのではなく、動作検出センサ部３３における一方の端部のみを腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置して構成してもよい。
Further, in the second embodiment, the motion
また、本第２実施形態においては、単一の動作検出センサ部３３を備えるように構成しているが、このような構成に特に限定されず、動作検出センサ部３３と同一構成の第２動作検出センサ部３３ｂを備えるように構成してもよい。このように複数の呼吸情報検出センサを備えるように構成することにより、検出される呼吸情報信号におけるノイズを効果的に除去して呼吸情報の検出精度を向上させることができる。
Further, in the second embodiment, the configuration is such that a single motion
また、複数の動作検出センサ部３３を備えるように構成する場合、例えば、図２１７に示すように、第２動作検出センサ部３３ｂを、動作検出センサ部３３の伸縮方向とは異なる方向に伸縮可能となる位置に配置するように構成してもよい。図２１においては、帯状の第２動作検出センサ部３３ｂの一方端を、骨盤における腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置しつつ、第２動作検出センサ部３３ｂを太ももの側面に沿うような形態で配置している。このような構成を採用することにより、動作検出センサ部３３が、主に呼吸情報を取得する一方、第２動作検出センサ部３３ｂが、呼吸情報を取得しつつも、呼吸動作以外の身体の動き（例えば、立ち上がったり、座ったりする動作）を検出することが可能となる。なお、呼吸動作は、略一定の周期で繰り返し連続して行われるものであることから、その周期性を検出することにより、第２動作検出センサ部３３ｂで取得した検出情報を、呼吸動作に関連する情報と呼吸動作以外の身体の動きに関する情報とに分けて認識することが可能となる。なお、第２動作検出センサ部３３ｂを、動作検出センサ部３３の伸縮方向とは異なる方向に伸縮可能となる位置に配置するように構成する場合、図２１７に示すような形態に限らず、第２動作検出センサ部３３ｂを太ももの前面に配置してもよく、或いは、第２動作検出センサ部３３ｂの一方端を、骨盤における腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置しつつ、第２動作検出センサ部３３ｂの他方端を太ももの内側近傍位置に配置し、人体動作検出用装着具（下衣）３を正面から見た場合に、第２動作検出センサ部３３ｂの長手方向が斜め方向に伸びるように配置してもよい。
Further, when a plurality of motion
また、上記第２実施形態においては、心拍検出センサ３４、温度検出センサ３６２、位置情報検出センサ３６３を備えるように構成しているが、このような構成に特に限定されず、心拍検出センサ３４、温度検出センサ３６２及び位置情報検出センサ３６３の全てのセンサを省略するようにして構成してもよく、或いは、一部のセンサを省略して構成してもよい。
Further, in the second embodiment, the
［人体動作検出用装着具に関する第３実施形態］
次に、本発明に係る人体動作検出用装着具の第３実施形態の一例について、図面に基づき説明する。なお、図面においては、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。図２２（ａ）は、第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５の概略構成平面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す概略構成断面図である。また、図２２（ｃ）は、（ｂ）における矢視Ｂ方向から見た概略構成裏面図である。第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５は、例えば、生体の呼吸情報（例えば、呼吸の有無、呼吸サイクル等）や体動情報（例えば、四肢の動作に関する情報）を取得する生体センサとして利用可能な引張センサであり、当該動作検出用装着具５自体が、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部を構成している。ここで、上記“電気的特性の変化”とは、“電気抵抗の変化”や“静電容量の変化”を含む概念であり、以下、第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５については、伸長時と非伸長時とで静電容量が変化する構成を主に例にとり説明するが、このような構成に限定されず、本願の開示に従って電気抵抗値の変化を検出する方式に置換することができる。この人体動作検出用装着具５は、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、短冊状の形態を有しており、誘電体層５１と、当該誘電体層５１の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる第１導電層５２及び第２導電層５３を備えている。この動作検出用装着具５は、誘電体層５１と、当該誘電体層５１を間に挟んだ第１導電層５２及び第２導電層５３とによりコンデンサを構成するものであり、伸縮に伴う第１導電層５２と第２導電層５３との間における容量変化を検出可能なセンサである。[Third Embodiment of a fitting for detecting human body movement]
Next, an example of the third embodiment of the attachment for detecting human body motion according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings are partially enlarged or reduced to facilitate understanding of the configuration. 22 (a) is a schematic configuration plan view of the human body motion detection fitting 5 according to the third embodiment, and FIG. 22 (b) is a schematic configuration cross section showing the AA cross section of FIG. 22 (a). It is a figure. Further, FIG. 22 (c) is a schematic configuration back view seen from the direction of arrow B in (b). The human body motion detection fitting 5 according to the third embodiment is, for example, a biological sensor that acquires breathing information (for example, presence / absence of breathing, breathing cycle, etc.) and body motion information (for example, information on limb movements) of a living body. The
誘電体層５１は、伸縮性を有するように構成されており、また、第１導電層５２及び第２導電層５３が接触した状態であってもそれらを通電させることのない絶縁性を備えるように構成されている。この誘電体層５１の電気抵抗率は、１０６Ω・ｃｍ以上、１０１８Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また、誘電体層５１の形態は、特に限定されず、シート化したフィルム状に構成してもよく、或いは、編布、織布、不織布等の布帛状に構成してもよい。The
また、誘電体層５１の材料としては、熱可塑性エラストマーを例示することができる。特に、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、エピクロロヒドリンゴムの如くの各種ゴム材料が挙げられる。また、上記材料に添加剤を加えてもよい。例えば、誘電率調整、柔らかくする可塑剤、伸びやすくする添加剤等が挙げられる。なお、添加剤は誘電体層５１を絶縁破壊しない材料を選択する必要がある。
Further, as the material of the
また、誘電体層５１を形成する材料として、例えば、発泡ウレタンゴムを採用し、内部に微小な空隙を備えるスポンジ状として誘電体層５１を構成してもよい。このようなスポンジ状に構成することにより、引っ張り状態が解放された際に、誘電体層５１が初期形態（伸長する前の形態）に戻り易くすることができる。
Further, for example, urethane foam rubber may be used as the material for forming the
ここで、誘電体層５１の厚みは、特に限定されないが、５μｍ〜１０００μｍの範囲に設定することが好ましく、１０μｍ〜７５０μｍの範囲に設定することがより好ましい。更に、２０μｍ〜５００μｍの範囲に設定することがより好ましい。このような数値範囲に設定することにより、引張によって簡単に破断されることを効果的に防止しつつ、好ましい伸縮性を得ることが可能となる。
Here, the thickness of the
第１導電層５２は、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、帯状の第１電極部５２１を備えると共に、第１電極部５２１の両側に帯状の第１非導電部５２２を備えて構成されている。第２導電層５３は、第１導電層５２と同一の構成を有しており、帯状の第２電極部５３１を備えると共に、第２電極部５３１の両側に帯状の第２非導電部５３２を備えて構成されている。なお、第１導電層５２が有する第１電極部５２１及び第１非導電部５２２の長手方向や、第２導電層５３４が有する第２電極部５３１や第２非導電部５３２の長手方向は、短冊状の動作検出用装着具５の長手方向に沿う方向となるように設定している。また、短冊状の動作検出用装着具５の伸長方向は特に限定されないが、少なくとも動作検出用装着具５の長手方向に沿って伸長可能となるように構成することが好ましい。
As shown in FIGS. 22 (a), 22 (b), and 22 (c), the first
このような第１導電層５２は、伸縮性を有するように構成されており、例えば、第１電極部５２１を構成するための導電糸と、各第１非導電部５２２を構成するための非導電糸とを用いて製編或いは製織された生地（編織された生地）として構成することが好ましい。第２導電層５３についても同様であり、第２電極部５３１を構成するための導電糸と、各第２非導電部５３２を構成するための非導電糸とを用いて製編或いは製織された生地として構成することが好ましい。本実施形態においては、編成することにより構成された編地構造を有する生地として第１導電層５２（第１電極部５２１及び第１非導電部５２２）及び第２導電層５３（第２電極部５３１及び第２非導電部５３２）が形成されている。なお、編地構造は特に限定されず、例えば、フライス編、スムース編、パール編、平編又はそれらの変化組織(例えば、ミラノリブや段ボールニットなど)や、トリコット編、ラッシェル編、ミラニーズ編等の各種編地構造を採用することができる。また、第１導電層５２及び第２導電層５３を織地として構成する場合、織地構造としては、平織、綾織、朱子織等の織り方を例示できる。なお、第１導電層５２及び第２導電層５３の製造方法は、上記方法に限定されず、例えば、非導電繊維によってまず生地本体を製編或いは製織した後、所定部分に導電糸を編み込み、或いは、刺繍等して第１電極部５２１（或い第２電極部５３１）を形成し製造することもできる。
Such a first
ここで、第１電極部５２１や第２電極部５３１を構成するための導電糸としては、例えば、アルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等により形成された糸状或いは細短冊状の金属線や、炭素繊維等の導電性繊維から形成した糸を使用することができる。また、合成繊維(例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等)や天然繊維等を芯として、この芯に金属繊維を巻回したカバリングヤーンを導電糸として使用してもよい。また、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着糸(メッキ糸)を導電糸として使用することができる。芯には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりも、複数の単繊維の集合体であるマルチフィラメントや紡績糸のほうが好ましく、更にはウーリー加工糸やＳＣＹ、ＤＣＹなどのカバリング糸、毛羽加工糸などの嵩高加工糸がより好ましい。芯に被着させる金属成分には、例えばアルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等を使用することができる。
Here, the conductive threads for forming the
導電糸の太さは、特に限定されるものではないが、その単線一本あたりの線径は、例えば、１０〜１００μｍのものとするのが好適である。中でも１０〜５０μｍとすることで、第１導電層５２や第２導電層５３自体（第１電極部５２１や第２電極部５３１自体）のフレキシブル性と耐久性が両立しやすく、特に好ましい。
The thickness of the conductive yarn is not particularly limited, but the wire diameter per single wire is preferably, for example, 10 to 100 μm. Above all, when it is set to 10 to 50 μm, the flexibility and durability of the first
また、導電糸として金属線を用いる場合、絶縁被覆層によりその表面を被覆してもよい。絶縁被覆層により被覆された金属線は、モノフィラメントでもよいし、マルチフィラメントでもよく、特に２〜９本、より好ましくは３〜７本を束ねて１本の糸条として用いるのが好ましい。このように絶縁被覆層によって金属線を被覆することにより、動作検出用装着具５が伸縮する際の抵抗変化が小さくなり、伸縮に伴う容量変化を精度よく検出することが可能となる。また、防水性、耐久性が向上し、長期間使用可能な動作検出用装着具５を得ることができる。
When a metal wire is used as the conductive thread, the surface thereof may be covered with an insulating coating layer. The metal wire coated with the insulating coating layer may be a monofilament or a multifilament, and it is particularly preferable to bundle 2 to 9 wires, more preferably 3 to 7 wires, and use them as one thread. By covering the metal wire with the insulating coating layer in this way, the change in resistance when the motion
絶縁被覆層として使用可能な材料の具体名を挙げれば枚挙に暇がないが、その一例を列挙すれば次の通りである。すなわち、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（ナイロン６やナイロン６６等であって、アミド結合により長く連続した鎖状の合成高分子を紡糸して繊維化したポリアミド系の合成繊維の総称）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラール）などである。なお、絶縁被覆層として使用可能な材料は、これらの樹脂種に限定されない。また、例示したような樹脂で絶縁コーティングした金属線はエナメル被覆の金属線とも呼ばれる。
There is no time to list the specific names of materials that can be used as the insulating coating layer, but one example is as follows. That is, it is a general term for polyamide-based synthetic fibers such as polyurethane, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene, and nylon (
絶縁被覆層で金属線を被覆する方法としては、溶融素材の塗布から乾燥に至る一般的な被覆法を採用すればよい。その他、金属線を芯材とし、繊維状（糸状）の絶縁被覆材（例えば、上記の絶縁被覆層として使用可能な材料から形成した糸や綿糸）をカバー材としてカバリング糸（ＳＣＹやＤＣＹ）を構成させる方法、さらには前記カバリング糸を加熱溶融して塗膜化する方法などを採用することも可能である。 As a method of covering the metal wire with the insulating coating layer, a general coating method from application of the molten material to drying may be adopted. In addition, covering yarn (SCY or DCY) using a metal wire as a core material and a fibrous (thread-like) insulating coating material (for example, a thread or cotton thread formed from a material that can be used as the above-mentioned insulating coating layer) as a covering material. It is also possible to adopt a method of forming the coating, a method of heating and melting the covering yarn to form a coating film, and the like.
また、絶縁被覆層により被覆された導電糸において、絶縁被覆層を形成する材料は、半田の溶融温度（おおよそ１７０℃〜２５０℃）で溶融することに加え、柔軟性や伸縮牲を備えているものが推奨される。すなわち、絶縁被覆層には、半田の溶融温度に比べて同等以下の融点を有する熱可塑性樹脂を使用するのが好適である。半田付けが短時間で行え、しかも溶融した絶縁被覆層が確実に焼失又は収縮して半田箇所を邪魔することなく、確実な導通が得られるようにするうえでは、半田の溶融温度の範囲内において、低温域に融点があるもの（目安の一例として「１５０℃以下」を挙げることができる）が好適と言える。 Further, in the conductive yarn coated with the insulating coating layer, the material forming the insulating coating layer has flexibility and elasticity in addition to melting at the melting temperature of the solder (approximately 170 ° C to 250 ° C). The one is recommended. That is, it is preferable to use a thermoplastic resin having a melting point equal to or lower than the melting temperature of the solder for the insulating coating layer. In order to ensure that soldering can be performed in a short time and that the molten insulating coating layer does not burn out or shrink and interfere with the soldered parts, reliable conduction can be obtained within the range of the solder melting temperature. It can be said that those having a melting point in the low temperature range (“150 ° C. or lower” can be mentioned as an example of a guideline) are suitable.
ここで、絶縁被覆層の選出には融点だけが条件とされるものではなく、絶縁被覆層が導電糸を被覆する厚さ等についても条件の一つとされる。例えば、絶縁被覆層の融点が高め（目安を１５０℃とした場合それを超える温度を言う）であったとしても、被覆厚が薄ければ、半田付け時に比較的容易に溶融することになるので、絶縁被覆層として使用可能となる。 Here, not only the melting point is a condition for selecting the insulating coating layer, but also the thickness of the insulating coating layer covering the conductive thread and the like. For example, even if the melting point of the insulating coating layer is high (the temperature exceeds that when the standard is 150 ° C), if the coating thickness is thin, it will melt relatively easily during soldering. , Can be used as an insulating coating layer.
なお、前記説明では、半田の溶融温度における目安の一例として１５０℃を挙げたが、この溶融温度は絶縁被覆層に選出する樹脂によって変動する。例えば、ポリエステルや変性ポリエステル、ポリエステル−ナイロンなどでは１５５℃とすべきであり、ホルマールでは１０５℃、ポリウレタンでは１３０℃、ポリエステルイミドでは１８０℃とするのがよい、といった具合である。 In the above description, 150 ° C. is given as an example of the guideline for the melting temperature of the solder, but the melting temperature varies depending on the resin selected for the insulating coating layer. For example, it should be 155 ° C for polyester, modified polyester, polyester-nylon, etc., 105 ° C for formal, 130 ° C for polyurethane, 180 ° C for polyesterimide, and so on.
なお、導電糸に弾性糸を混用して第１電極部５２１や第２電極部５３１を構成してもよい。弾性糸を混用することで、第１電極部５２１や第２電極部５３１の伸縮性を向上させることができる。また、弾性糸は非導電糸であることが好ましい。弾性糸には、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を単独で用いてもよいし、「芯」にポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。このようなカバリング糸を採用することで、親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を付与させることができる。また肌触りの向上や伸びの制御にも有用である。
An elastic thread may be mixed with the conductive thread to form the
ここで、静電容量の変化を正確に検出するという観点から、第１電極部５２１は、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）が、２０％以下となるように構成することが好ましく、１０％以下となるように構成することがより好ましい。更に、５％以下となるように構成することがより一層好ましい。同様に、第２電極部５３１も、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率が、２０％以下となるように構成することが好ましく、１０％以下となるように構成することがより好ましい。更に、５％以下となるように構成することがより一層好ましい。ここで、抵抗変化率（％）は、［（５０％伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出される。
Here, from the viewpoint of accurately detecting the change in capacitance, the
上述のように、第１電極部５２１や第２電極部５３１について、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）を低く抑えるためには、導電糸として、上述の絶縁被覆層をその外層に設ける構成を採用することが好ましい。なお、絶縁被覆層を外層に形成する場合、絶縁被覆層にて被覆される導電糸としては、上述のような金属線に特に限定されない。例えば、上述した炭素繊維等の導電性繊維から形成した導電糸や、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に金属繊維を巻回した導電糸、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に金属成分を被着させた金属被着糸（メッキ糸）等の外層に絶縁被覆層を備えるように構成してもよい。
As described above, with respect to the
また、第１電極部５２１や第２電極部５３１について、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）を低く抑えるために、図２３（ａ）（ｂ）に示すような編地構造を採用することもできる。この図２３（ａ）（ｂ）にて示される編地構造は、スムース編（両面編又はインターロックとも言う）であり、フライス編を２枚重ね合わせてお互いの凹凸の溝を埋め合ったような編組織であり、導電糸１０と弾性糸１１とにより構成している。なお、導電糸１０と弾性糸１１とが含まれていれば、その他に別種の糸を混用させることは任意である。図２３（ａ）の上面側を編地表面側とし、同下面側を編地裏面側として説明すると、導電糸１０は、編地表面側の導電糸オールドループ１０ａと絡んで第１ループＰ１を形成し、編地裏面側へ移行する。そして編地裏面側の導電糸オールドループ１０ｂと絡んで第２ループＰ２を形成し、以後同様に編地表面側で第３ループＰ３を形成し、編地裏面側で第４ループＰ４を形成するといったことを繰り返す。従って導電糸１０は、編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
Further, with respect to the
これに対して弾性糸１１は、編地裏面側の弾性糸オールドループ１１ａと絡んで第１ループＲ１を形成し、編地表面側へ移行する。そして、編地表面側の弾性糸オールドループ１１ｂと絡んで第２ループＲ２を形成し、以後同様に編地裏面側で第３ループＲ３を形成し、編地表面側で第４ループＲ４を形成するといったことを繰り返す。従って弾性糸１１も、編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。その結果、編地中には、導電糸１０と弾性糸１１とのクロス部１３がループ毎に交互配置で形成されることになる。
On the other hand, the
ここで、弾性糸１１は豊富な伸縮性を有しているのに対して導電糸１０は殆ど伸縮しない。そのため、編地構造をその表裏面の面方向（図２３の左右方向）に沿って伸長させると、クロス部１３では、弾性糸１１が導電糸１０と交差することで編地の表裏面側に生じさせているクロス角θを徐々に拡大させ、鈍角となる状況を経て、次第に弾性糸１１だけがよく伸びてゆくようになる。次に、この弾性糸１１の伸びに引っ張られるようにして導電糸１０がそのループからクロス部１３へと繰り出される挙動が生じる。また、伸長を解除すると、クロス部１３では弾性糸１１だけが収縮による引き締め力を生じ、この引き締め力を受けて導電糸１０がクロス部１３からその両外側のループへと押し込める挙動が生じる。このときの弾性糸１１による引き締め力が、非伸縮時の編地構造において、導電糸１０のジグザグ状配置を保形させる作用を奏することになる。
Here, the
このように導電糸１０は、ループからクロス部１３への繰り出しや押し込みによってループを小さくさせたり大きくさせたりするだけでありながら、弾性糸１１の伸縮に合わせて一緒に伸び縮みをしているかのようになり、編地構造は、図２３（ｂ）に示すような伸縮性を有するものとなっている。この説明から明らかなように、導電糸１０は実質的に伸縮するものではないので、コース方向で使用された全長は変化せず、もとよりその外径も変化しない。のみならず、導電糸１０はコース方向に並ぶループ同士が接触することがなく、複数のコース間で絡まったり接触したりすることもなく、電気抵抗は不変となる。
In this way, the
また、第１電極部５２１は、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成することが好ましく、１０Ω以下となるように構成することがより好ましい。更に、５Ω以下となるように構成することがより一層好ましい。同様に、第２電極部５３１は、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成することが好ましく、１０Ω以下となるように構成することがより好ましい。更に、５Ω以下となるように構成することがより一層好ましい。
Further, the
また、第１電極部５２１は、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。つまり、第１電極部５２１は、その長手方向に伸びやすく、短手方向に伸びにくい特性を有するように構成されることが好ましい。このように、伸長に伴う第１電極部５２１の短手方向の寸法変化が、長手方向に比べて小さくなるように構成する場合、第１電極部５２１を長手方向に５０％伸長させた際、その短手方向の寸法変化率（０％伸長時の短手方向の寸法に対する変化率）が５％未満となるように構成することが好ましい。このような構成は、例えば、第１電極部５２１を、ダブル編地として形成することにより得られる。なお、ダブル編地とは、フライス編やパール編、スムース編等の編地をいう。ダブル編地は、その厚み方向にジグザグのアコーディオン構造が形成されるため、このアコーディオン構造によって、伸縮時の第１電極部５２１の短手方向の寸法変化が効果的に抑制されることになる。第２電極部５３１についても同様に、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。
Further, it is preferable that the
第１非導電部５２２や第２非導電部５３２を構成するための非導電糸には、合成繊維(例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等)や天然繊維、合成繊維と弾性糸とを混用した素材等を使用することができる。弾性糸を混用することにより、第１非導電部５２２や第２非導電部５３２の伸縮性を向上させることができる。弾性糸には、例えば、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を単独で用いてもよいし、「芯」にポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。このようなカバリング糸を採用することで、親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を付与させることができる。また肌触りの向上や伸びの制御にも有用である。また、非導電糸には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりも、複数の単繊維の集合体であるマルチフィラメントや紡績糸のほうを好ましく用いることができる。
The non-conductive yarn for forming the first
また、第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２は、半田の溶融温度に対する耐熱性を備えた非導電糸により形成されるのが好ましい。ここで、第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２を形成する非導電糸に要求される耐熱性は、溶融した半田（又は加熱状態の半田鏝）との接触によっても発火や溶損などを起こさず、また簡単に焼失しないことを言う。但し、焦げが生じる程度は許容範囲（非導電部の形成用に採用可能）とする。つまり、半田付けをすることでも形体が残る程度の耐熱性を有するものであれば、機能としては十分である。溶融した半田を第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２へ浸透させない作用を補助するうえで、第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２の編組織を緻密構造にする等の対策を加えるとなお一層好ましい。なお、このような第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２に要求される耐熱性は、第１電極部５２１や第２電極部５３１との接触位置において必要とされるものであり、第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２の帯幅方向全体を必ずしも同じ構成としなければならないわけではない。例えば、第１非導電部５２２に関し、第１電極部５２１と接触する１コース又は数コースだけに耐熱性を備えさせ、第１電極部５２１とは直接的に接触しないコース部分（非導電部の帯幅方向中央部など）は一般的な編組織や一般的な素材（溶融半田に対する耐熱性を備えないもの）を採用して製編させるといったことも可能である。第２非導電部５３２に関しても同様である。
Further, the first
第１非導電部５２２及び第２非導電部５３２を形成するのに好ましい耐熱性の非導電糸の具体例としては、綿やウール等をはじめとする各種天然繊維の他、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、更には種々様々な合成繊維（例えば、アラミド繊維、フェノール繊維、ＰＢＯ、ポリアリレート、ポリイミド、メラミン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、セルロース繊維（難燃加工）、ナイロン（難燃加工）、アクリル系繊維など）等を例示することができる。
Specific examples of the heat-resistant non-conductive yarn preferable for forming the first
上記のように構成される第１導電層５２及び第２導電層５３は、誘電体層５１にヒートプレス等されて一体的に固定されている。誘電体層５１をウレタンゴム等の熱可塑性エラストマーから形成する場合、ヒートプレス時の熱により溶融した誘電体層形成材料が、第１導電層５２や第２導電層５３の生地内（編目や繊維同士の隙間）に進入して固化するため、第１導電層５２及び第２導電層５３は強固に誘電体層５１に固定されることになる。ここで、第１導電層５２が備える第１電極部５２１と、第２導電層５３が備える第２電極部５３１とは、図２２（ｂ）に示すように、誘電体層５１を介して対向配置されて構成されている。このように、誘電体層５１を介して第１電極部５２１及び第２電極部５３１を対向配置するように構成することにより、動作検出用装着具５の伸縮に伴う第１導電層５２と第２導電層５３との間における容量変化の情報にノイズが侵入することを効果的に抑制することができ、動作検出用装着具５の検出精度を向上させることが可能となる。
The first
このような構成の第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５の作動について以下説明する。まず、第１導電層５２及び第２導電層５３がそれぞれ備える第１電極部５２１及び第２電極部５３１の個々に電圧を印加する。この状態において、例えば、長手方向に動作検出用装着具５が伸長すると、第１電極部５２１及び第２電極部５３１の間隔が小さくなり、第１電極部５２１と第２電極部５３１との間の静電容量は大きくなる。また、伸長することにより動作検出用装着具５の面積も増大することになり、第１電極部５２１と第２電極部５３１との間の静電容量は大きくなる。次に、伸長状態を解除し動作検出用装着具５が縮むと（伸長率が０％の状態）、第１電極部５２１及び第２電極部５３１の間隔が大きくなると共に、動作検出用装着具５の面積も小さくなる為、第１電極部５２１３１と第２電極部５３１との間の静電容量は小さくなる。つまり、動作検出用装着具５によって検知対象物の変形を検知する際、検出される静電容量が大きくなったときは、変形が大きくなったと検知することができる。より具体的に説明すると、例えば、人が着用している上着の肘部分や膝部分に動作検出用装着具５を取り付けた場合、腕や脚の屈曲により、引張センサ１が伸長して検出される静電容量の値が大きく変化する。この時の静電容量の値を検出することによって、人体の肘や膝の動きを明確に検出することができる。また、例えば、人が着用している上着の胸部分や腹部分に動作検出用装着具５を取り付けることにより、或いは、胸回りや胴回りに巻回するようにして動作検出用装着具５を取り付けることにより、着用者の呼吸動作による体格変動に基づいて動作検出用装着具５が伸縮する、この伸縮に伴う静電容量の変化を検出することによって、着用者が呼吸をしているか否か、呼吸サイクルが速いか遅いかといった情報を取得することができる。
The operation of the human body motion detection fitting 5 according to the third embodiment having such a configuration will be described below. First, a voltage is applied to each of the
本発明における第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５は、上述のように、伸長及び収縮に伴う第１電極部５２１及び第２電極部５３１の間隔の変化に加えて、動作検出用装着具５の面積の変化に基づいて静電容量の変化を検出できるように構成されているため、静電容量の変化について検出感度を向上させることが可能となる。また、第１導電層５２及び第２導電層５３の間に伸縮性を有する誘電体層５１を備えるように構成しているため、伸長状態から伸長前の状態（伸長率が０％の状態）に戻りやすいという特性を有すると共に、使用を継続して伸縮が繰り返されても、その伸縮性が損なわれにくいという効果を奏する。更に、誘電体層５１が介在していることによって、第１電極部５２１や第２電極部５３１を形成する導電糸が破断等してしまう程に、第１導電層５２や第２導電層５３が限度を超えて伸長することを効果的に抑制することが可能となる。
As described above, the human body motion detection fitting 5 according to the third embodiment of the present invention is for motion detection in addition to the change in the distance between the
また、第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５は、５０％伸長時の第１電極部５２１の抵抗変化率が２０％以下となるように構成され、同様に、５０％伸長時の第２電極部５３１の抵抗変化率が２０％以下となるように構成されているため、検出される静電容量の変化を精度よく捉えることが可能となる。また、第１電極部５２１の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成されており、同様に、第２電極部５３１の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成されているため、検出される静電容量の変化をより一層精度よく捉えることが可能となる。
Further, the
また、第１電極部５２１及び第２電極部５３１は、編地構造を備えるように構成されているため、動作検出用装着具５の伸長によって、第１電極部５２１や第２電極部５３１を形成する導電糸が破断しにくい構造とすることが可能となる。
Further, since the
ここで、編地構造を備えるように構成される第１電極部５２１及び第２電極部５３１は、平編等のシングル編地で構成される場合よりも、例えば、フライス編やパール編、スムース編等のダブル編地として構成される場合の方が、より一層高精度で静電容量の変化を検出することが可能となる。ダブル編地の場合、厚み方向にジグザグのアコーディオン構造が形成されるため、第１電極部５２１及び第２電極部５３１の短手方向の寸法変化が効果的に抑制され、伸長に伴う第１電極部５２１及び第２電極部５３１の面積増加比率を略一定とすることが可能となる結果、高精度で静電容量の変化を検出することができる。
Here, the
以上、本発明の第３実施形態に係る人体動作検出用装着具５について説明したが、この動作検出用装着具５の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記第３実施形態においては、第１電極部５２１及び第２電極部５３１を、図２２（ａ）（ｃ）に示すように、短冊状の動作検出用装着具５の長手方向に沿って伸びる直線状の帯状に構成しているが、第１電極部５２１及び第２電極部５３１の具体的形態については特に限定されず、例えば、平面視において、動作検出用装着具５の長手方向に沿って伸びる波型状やジグザグ状等、種々の形態として構成することができる。
Although the human body
また、上記第３実施形態においては、第１導電層５２が、第１非導電部５２２を備えるように構成されているが、この第１非導電部５２２を省略し、第１電極部５２１のみにより第１導電層５２を構成してもよい。同様に、第２電極部５３１のみにより第２導電層５３を構成してもよい。
Further, in the third embodiment, the first
また、第１導電層５２や第２導電層５３の露出面（誘電体層５１に接していない側の面）の表面を被覆する被覆層を設けるように構成してもよい。このような被覆層を設けることにより、第１電極部５２１や第２電極部５３１を保護することができ、動作検出用装着具５の耐久性を向上させることができる。なお、被覆層は、第１導電層５２側、或いは、第２導電層５３側の一方のみに設けてもよい。被覆層を形成する材料としては、例えば、上述の誘電体層５１を形成する材料や、伸縮性を有する布生地等を用いることができる。
Further, a coating layer may be provided to cover the surface of the exposed surface (the surface on the side not in contact with the dielectric layer 51) of the first
また、上記第３実施形態においては、第１導電層５２及び第２導電層５３４は、図２２に示すように、それぞれ、単一の第１電極部５２１及び複数の第２電極部５３１を備えるように構成しているが、第１電極部５２１や第２電極部５３１の数は、特に限定されず、例えば、図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、誘電体層５１を介して、その両面側に複数の第１電極部５２１及び複数の第２電極部５３１を配設するようにして、動作検出用装着具５を構成してもよい。図２４に示す構成においては、各第１電極部５２１は、互いに所定間隔を空けて平行となるように配置されており、各第２電極部５３１も同様に、互いに所定間隔を空けて平行となるように配置されている。なお、各第１電極部５２１同士の間には、第１非導電部５２２が配置されており、各第２電極部５３１同士の間には、第２非導電部５３２が配置されている。また、このような構成を採用する場合、各第１電極部５２１と各第２電極部５３１とは、誘電体層５１を介して対向する位置に配置するように構成することが好ましい。なお、図２４（ａ）は、動作検出用装着具５の概略構成平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＡ’−Ａ’断面を示す概略構成断面図である。また、図２４３（ｃ）は、概略構成裏面図である。
Further, in the third embodiment, the first
また、図２４に示す構成においては、複数の第１電極部５２１の集合体を一つの電極として構成するために、各第１電極部５２１の一方側の端部同士を短絡させると共に、各第１電極部５２１の他方側の端部同士を短絡させて構成してもよく、同様に、複数の第２電極部５３１の集合体を一つの電極として構成するために、各第２電極部５３１の一方側の端部同士を短絡させると共に、各第１電極部５２１の他方側の端部同士を短絡させて構成してもよい。
Further, in the configuration shown in FIG. 24, in order to configure the aggregate of the plurality of
また、図２４に示す構成においては、誘電体層５１を介して対向配置される各第１電極部５２１及び各第２電極部５３１のそれぞれの組み合わせ（第１電極部５２１ａと第２電極部５３１ａとの組み合わせ、第１電極部５２１ｂと第２電極部５３１ｂとの組み合わせ、第１電極部５２１ｃと第２電極部５３１ｃと組み合わせ）を独立したコンデンサとして構成してもよい。このような構成を採用する場合、動作検出用装着具５は、その長手方向の引っ張りを検出できるだけでなく、長手方向を軸とする捻じりも検出することが可能となる。具体的に説明すると、動作検出用装着具５に対して、その長手方向を軸として捻じりを加えた場合、動作検出用装着具５の中央部は、側縁部よりも大きく変形することから、中央に配置される第１電極部５２１ｂと第２電極部５３１ｂとで構成されるコンデンサにて検出される容量変化の値と、側縁部に配置される第１電極部５２１ａ（５２１ｃ）と第２電極部５３１ａ（５３１ｃ）とで構成されるコンデンサにて検出される容量変化の値との間に差が生じる。この差を検出することにより、動作検出用装着具５に対して捻じりが加えられてか否かを判別することが可能となる。
Further, in the configuration shown in FIG. 24, each combination of each of the
また、上記第３実施形態においては、第１電極部５２１及び第２電極部５３１の幅（長手方向に対して垂直な方向の寸法）を同一寸法となるように構成されているが、このような構成に特に限定されない。例えば、図２５の概略構成断面図に示すように、第２電極部５３１の幅を第１電極部５２１の幅よりも大きくする等して、平面視における第２電極部５３１の面積が、第１電極部５２１の面積よりも広い面積を有するように構成し、第２電極部５３１が、誘電体層５１を介して第１電極部５２１に対向する位置に配置してもよい。つまり、仮想的に第１電極部５２１を第２導電層５３に投影した場合に、当該第１電極部５２１が、第２電極部５３１形成領域内に配置されるように、第１電極部５２１及び第２電極部５３１を構成してもよい。このような構成を採用することにより、例えば、第２導電層５３が人体側となるように、衣服等に動作検出用装着具５を取り付けるような場合に、第２電極部５３１がシールドの役割を発揮して、人体と第１電極部５２１との間での容量結合が発生することを効果的に抑制することが可能となる。また、図２２に示すような構成では、第１電極部５２１と第２電極部５３１とが誘電体層５１を介して対向配置されるように、第１導電層５２と第２導電層５３との位置決めを精度よく行う必要があるが、図２５に示すように、第２電極部５３１の面積が、第１電極部５２１の面積よりも広い面積を有するように構成する場合、誘電体層５１に対する第１導電層５２及び第２導電層５３の位置合わせを厳格に行う必要が無くなり、効率よく動作検出用装着具５を製造することが可能となる。
Further, in the third embodiment, the widths (dimensions in the direction perpendicular to the longitudinal direction) of the
また、複数の第１電極部５２１を第１導電層５２が備える様な構成を採用する場合、図２６の概略構成断面図に示すように、複数の第１電極部５２１が配置される領域の面積よりも広い面積を有するように第２電極部５３１を構成し、当該第２電極部５３１が、誘電体層５１を介して複数の第１電極部５２１が配置される領域に対向する位置に配置するように構成してもよい。つまり、仮想的に複数の第１電極部５２１の全てを第２導電層５３に投影した場合に、当該複数の第１電極部５２１の全てが、単一の第２電極部５３１と重なり合うように、各第１電極部５２１及び第２電極部５３１を構成してもよい。このような構成を採用することにより、上記と同様に、例えば、第２導電層５３が人体側となるように、衣服等に動作検出用装着具５を取り付けるような場合に、第２電極部５３１がシールドの役割を発揮して、人体と各第１電極部５２１との間での容量結合が発生することを効果的に抑制することが可能となる。また、図２４に示すような構成では、各第１電極部５２１と各第２電極部５３１とが、誘電体層５１を介して対向配置されるように、第１導電層５２と第２導電層５３との位置決めを精度よく行う必要があるが、平面視における第２電極部５３１の面積が、複数の第１電極部５２１が配置される領域の面積よりも大きくなるように構成することにより、誘電体層５１に対する第１導電層５２及び第２導電層５３の位置合わせを厳格に行う必要が無くなり、効率よく動作検出用装着具５を製造することが可能となる。
Further, when adopting a configuration in which the first
また、上記第３実施形態においては、第１導電層５２及び第２導電層５３の両方を、導電糸と非導電糸とを用いて製編或いは製織された生地として構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、図２７（ａ）や（ｂ）の概略構成断面図に示すように、第２導電層５３として、エラストマー基材５４の一方面に第２電極部５３１を印刷により形成した構造を採用してもよい。ここで、図２７（ａ）は、第１電極部５２１及び第２電極部５３１を単一構成とし、第２電極部５３１の幅を第１電極部５２１の幅と同一寸法に形成した構造を示しており、図２７（ｂ）は、複数の第１電極部５２１が配置される領域の面積よりも広い面積を有するように単一の第２電極部５３１を形成した構造を示している。
Further, in the third embodiment, both the first
エラストマー基材５４の材料としては、誘電体層５１を形成する上述の材料を用いることができる。また、印刷形成される第２電極部５３１を構成する導電性材料としては、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの如くの各種カーボン材料、金、白金、パラジウム、ルテニウム、銀、鉄、コバルト、ニッケル、銅、チタンの如くの各種金属材料、導電性高分子材料が挙げられる。これら材料の粉末を有機溶媒や樹脂バインダと混練して作製した導電性のスラリーをエラストマー基材５４上に塗布乾燥して形成しても良く、また、プラズマＣＶＤ法、イオンスパッタ被覆法、真空蒸着法、スクリーン印刷などで形成してもよい。なお、印刷形成される第２電極部５３１は、動作検出用装着具５の伸縮に対してスムーズに追従できるような柔軟性を有することが好ましいため、上述の導電性材料と樹脂バインダとが混練された高分子材料や、導電性高分子材料を用いて形成することがより好ましい。
As the material of the
また、上記第３実施形態においては、誘電体層５１をウレタンゴム等の熱可塑性エラストマーから形成し、ヒートプレス時の熱により溶融した熱可塑性エラストマー（誘電体層形成材料）を介して、第１導電層５２や第２導電層５３が、誘電体層５１に固定される構成について説明したが、このような構成に特に限定されず、例えば、図２８の断面図に示すように、接着層５５を介して、誘電体層５１に第１導電層５２及び第２導電層５３を貼り合わせて動作検出用装着具５を構成してもよい。ここで、接着層５５を形成する接着剤としては、アクリル系やエポキシ系などの一般的な接着剤を用いることができる。
Further, in the third embodiment, the
また、上記第３実施形態においては、誘電体層５１を構成する材料として、熱可塑性エラストマーを例示しているが、このような材料に特に限定されず、例えば、誘電体層５１が、伸縮性を有する布帛（生地）を含むように構成してもよい。布帛を含むように誘電体層５１を構成する場合、上記図２８に示すように、接着層を介して布帛の両面にそれぞれ第１導電層５２及び第２導電層５３を配置固定することにより、動作検出用装着具５を形成することができる。ここで、伸縮性を有する布帛としては、ウエストバンドやサポーター、Ｔシャツ用等の伸縮性生地を例示することができる。なお、布帛は、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。つまり、布帛を含むように構成した誘電体層５１は、その長手方向に伸びやすく、短手方向に伸びにくい特性を有するように構成されることが好ましい。
Further, in the third embodiment, the thermoplastic elastomer is exemplified as the material constituting the
本発明の発明者らは、第３実施形態に係る動作検出用装着具５のサンプル（センササンプルＡ及びセンササンプルＢ）を作成して、伸長させた際の性能評価を行ったので、以下、説明する。なお、センササンプルＡは、エナメル被覆された金属線を導電糸として採用して、第１電極部５２１及び第２電極部５３１を形成したものであり、センササンプルＢは、銀メッキ糸を導電糸として採用して、第１電極部５２１及び第２電極部５３１を形成したものである。
The inventors of the present invention prepared a sample (sensor sample A and sensor sample B) of the motion
まず、センササンプルＡについて以下説明する。このセンササンプルＡは、図２９に示すような構造を有している。つまり、４本の第１電極部５２１が互いに平行となるように配置された第１導電層５２と、４本の第２電極部５３１が互いに平行となるように配置された第２導電層５３と、第１導電層５２及び第２導電層５３の間に介在される誘電体層５１とを備える構造を有している。なお、図２９（ａ）は、センササンプルＡの概略構成平面図であり、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）のＡ”−Ａ”断面を示す概略構成断面図である。また、図２９（ｃ）は、概略構成裏面図である。
First, the sensor sample A will be described below. This sensor sample A has a structure as shown in FIG. 29. That is, the first
第１導電層５２及び第２導電層５３のそれぞれは、その組織が、フライス編み構造を備えるように構成されている。より具体的には、３２の給糸口からなる３２コースを１単位として帯状に編成されて形成されている（３２コースからなる編組織中に４本の第１電極部５２１（第２電極部５３１）が含まれるように編成されている）。編成後、編地は製造段階で通常行われる熱セット工程を経てサンプル１に係る第１導電層５２及び第２導電層５３が形成されている。ここで、３２の給糸口からそれぞれ供給される糸の詳細を表１に示す。
Each of the first
また、誘電体層５１として、日本マタイ株式会社製のエスマーＵＲＳ＃１０（熱可塑性エラストマーフィルム、厚み：１００μｍ）を用い、該フィルム（誘電体層５１）の両面に、上述の第１導電層５２及び第２導電層５３を貼り合わせ温度１８０℃にて接着し、センササンプルＡを形成した。
Further, as the
作成したセンササンプルＡをチャック付きスタンドで挟んだうえ、第１導電層５２（第１電極部５２１）及び第２導電層５３（第２電極部５３１）のそれぞれに電圧を印加しつつ、スタンドを移動させて伸張させ、該伸長に伴う静電容量の変化を測定した。なお、伸長に伴う静電容量値の測定は、合計２回行った。 The created sensor sample A is sandwiched between a stand with a chuck, and the stand is placed while applying a voltage to each of the first conductive layer 52 (first electrode portion 521) and the second conductive layer 53 (second electrode portion 531). It was moved and stretched, and the change in capacitance associated with the stretching was measured. The measurement of the capacitance value due to the elongation was performed twice in total.
動作検出用装着具５に係るセンササンプルＡの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を表２、及び図３０に示す。ここで、表２に示す静電容量の値は、２回行った測定結果の平均値である。この表２及び図３０の結果から、センササンプルＡは、伸縮に対して高精度且つ高感度で静電容量の変化を検知できることが分かる。特に、その伸長に伴って線型的に静電容量の値が増加する特性を有していることから、極めて高精度で検知対象物の変形状態や引張力を検知・測定することができることが分かる。
Table 2 and FIG. 30 show the relationship between the elongation rate of the sensor sample A according to the motion
次に、センササンプルＢについて説明する。このセンササンプルＢは、第１導電層５２を第１電極部５２１のみから構成すると共に、第２導電層５３も第２電極部５３１のみから構成する態様とした。第１電極部５２１及び第２電極部５３１のそれぞれは、同様にして形成されており、銀メッキ糸をフライス編みすることにより形成されている。なお、第１導電層５２（第１電極部５２１）及び第２導電層５３（第２電極部５３１）は、長さが１００ｍｍ、幅が１０ｍｍ、厚みが０．８５ｍｍの短冊状に形成されている。
Next, the sensor sample B will be described. In this sensor sample B, the first
また、誘電体層５１として、非導電糸から形成されたベアフライス生地（厚み：０．５ｍｍ）を用い、該生地（誘電体層５１）の両面に、上述の第１導電層５２及び第２導電層５３を接着し、センササンプルＢを形成した。
Further, as the
作成した短冊状のセンササンプルＢをチャック付きスタンドで挟んだうえ、第１導電層５２（第１電極部５２１）及び第２導電層５３（第２電極部５３１）のそれぞれに電圧を印加しつつ、スタンドを移動させて伸張させ、該伸長に伴う静電容量の変化を測定した。なお、伸長に伴う静電容量値の測定は、合計２回行った。 The created strip-shaped sensor sample B is sandwiched between stands with chucks, and voltage is applied to each of the first conductive layer 52 (first electrode portion 521) and the second conductive layer 53 (second electrode portion 531). , The stand was moved and stretched, and the change in capacitance accompanying the stretching was measured. The measurement of the capacitance value due to the elongation was performed twice in total.
センササンプルＢの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を表３及び図３１に示す。ここで、表３に示す静電容量の値は、２回行った測定結果の平均値である。この表３及び図３１の結果から、センササンプルＢもセンササンプルＡと同様に、伸縮に対して高精度且つ高感度で静電容量の変化を検知できることが分かる。また、このセンササンプルＢも、その伸長に伴って線型的に静電容量の値が増加する特性を有していることから、極めて高精度で検知対象物の変形状態や引張力を検知・測定することができることが分かる。 The relationship between the elongation rate of the sensor sample B and the detected capacitance value is shown in Table 3 and FIG. 31. Here, the value of the electrostatic capacity shown in Table 3 is an average value of the measurement results performed twice. From the results of Table 3 and FIG. 31, it can be seen that the sensor sample B, like the sensor sample A, can detect the change in capacitance with high accuracy and high sensitivity with respect to expansion and contraction. Further, since this sensor sample B also has a characteristic that the value of the capacitance linearly increases with its elongation, the deformed state and the tensile force of the object to be detected are detected and measured with extremely high accuracy. You can see that you can.
また、発明者らは、第１電極部５２１（第２電極部５３１）の伸長に伴う抵抗変化率を確認するため、電極部サンプルＡ及び電極部サンプルＢを作成し、当該各サンプルについて伸長に伴う抵抗変化率を測定した。以下、この測定結果について説明する。 Further, the inventors prepared an electrode portion sample A and an electrode portion sample B in order to confirm the resistance change rate accompanying the elongation of the first electrode portion 521 (second electrode portion 531), and stretched each of the samples. The accompanying resistance change rate was measured. Hereinafter, this measurement result will be described.
まず、伸長に伴う抵抗変化率の測定試験に供される電極部サンプルＡとして、表１に記載の糸使いで編成したもの（上記センササンプルＡに対応する編地）を作成し、当該編地が備える４本の電極部（第１電極部５２１或いは第２電極部５３１）の内、一つを選択し、伸長に伴う抵抗変化率を測定した。この電極部サンプルＡは、長さが１００ｍｍ、幅が１．２ｍｍ、厚みが０．８５ｍｍの形態を有している。測定方法は、チャック付きスタンドでサンプルを挟みつつ、該スタンドを移動させて所定の伸長率まで伸張させ、サンプルの両端間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から抵抗変化率を算出した。なお、電気抵抗値の測定は、合計４回行った。
First, as the electrode portion sample A to be subjected to the measurement test of the resistance change rate due to elongation, a knitted fabric knitted with the threads shown in Table 1 (knitted fabric corresponding to the above sensor sample A) was prepared, and the knitted fabric was prepared. One of the four electrode portions (
電極部サンプル１の伸長率と、計測された電気抵抗値との関係を表４に示す。また、表５に、電極部サンプルＡの伸長率と、抵抗変化率との関係を示す。ここで、抵抗変化率は、［（各伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出している。
Table 4 shows the relationship between the elongation rate of the
表４の結果から、電極部サンプルＡは、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．０５Ω程度と低いものであることが分かる。また、表５に示すように、１００％伸長率以下の範囲において、０％伸長時の電気抵抗値に対する抵抗変化率（％）が、略０（ゼロ）％となっており、伸長に伴って、その電気抵抗値が変化しないことが分かる。このことから、絶縁被覆層を表面に有する導電糸を用いて第１電極部５２１（第２電極部５３１）を構成する場合、インピーダンスにおける抵抗変化が極めて小さく、静電容量の変化を正確に検出できることが分かる。ここで、表４および表５の結果は、上述のように表１に記載の糸使いで編成したもの（上記センササンプルＡに対応する編地）を作成し、当該編地が備える４本の電極部（第１電極部５２１或いは第２電極部５３１）の内、一つを電極部サンプルＡとして選択して、抵抗変化率を測定したものであるが、仮に、４本の電極部の集合体を一つの電極として構成するために、各電極部の一方側の端部同士を短絡させると共に、各電極部の他方側の端部同士を短絡させたような場合、表４に示される電気抵抗値の値は、１／４の値となり、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．０１Ω程度となる。また、伸長に伴う抵抗変化率は、４本でも１本でも表５に示す結果と同様の結果になる。
From the results in Table 4, it can be seen that the electrode portion sample A has a low electrical resistance value of about 0.05 Ω per unit length (1 cm) at 0% elongation. Further, as shown in Table 5, in the range of 100% elongation or less, the resistance change rate (%) with respect to the electric resistance value at 0% elongation is approximately 0 (zero)%, which accompanies the elongation. , It can be seen that the electric resistance value does not change. From this, when the first electrode portion 521 (second electrode portion 531) is configured by using the conductive thread having the insulating coating layer on the surface, the resistance change in impedance is extremely small, and the change in capacitance is accurately detected. I know I can do it. Here, as for the results of Tables 4 and 5, a knitted fabric (knitted fabric corresponding to the sensor sample A) knitted by the thread usage shown in Table 1 is prepared as described above, and the four knitted fabrics are provided. One of the electrode portions (
次に、抵抗変化率の確認試験に供される電極部サンプルＢとして、上述のセンササンプルＢが有する第１導電層５２と同一のものを採用し、当該電極部サンプルＢについて、伸長時の抵抗変化率を測定した。測定方法は、チャック付きスタンドでサンプルを挟みつつ、該スタンドを移動させて所定の伸長率まで伸張させ、サンプルの両端間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から抵抗変化率を算出した。なお、電気抵抗値の測定は、合計４回行った。
Next, as the electrode portion sample B to be subjected to the resistance change rate confirmation test, the same one as the first
電極部サンプルＢの伸長率と、計測された電気抵抗値との関係を表６に示す。また、表７に、電極部サンプルＢの伸長率と、抵抗変化率との関係を示す。ここで、抵抗変化率は、［（各伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出している。 Table 6 shows the relationship between the elongation rate of the electrode portion sample B and the measured electrical resistance value. Further, Table 7 shows the relationship between the elongation rate of the electrode portion sample B and the resistance change rate. Here, the resistance change rate is calculated as [(electrical resistance value at each elongation rate)-(electrical resistance value at 0% elongation rate)] / (electrical resistance value at 0% elongation rate) × 100%. There is.
表６の結果から、電極部サンプルＢは、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．３Ω以下と低いものであることが分かる。また、表７に示すように、６０％伸長率以下の範囲において、０％伸長時の電気抵抗値に対する抵抗変化率（％）が、２０％以下となっており、伸長に伴う電気抵抗値の変化が小さいことが分かる。このことから、メッキ糸を用いて第１電極部５２１（第２電極部５３１）を構成する場合であっても、インピーダンスにおける抵抗変化が小さく、静電容量の変化を正確に検出することができることが分かる。 From the results in Table 6, it can be seen that the electrode portion sample B has a low electrical resistance value of 0.3 Ω or less per unit length (1 cm) at 0% elongation. Further, as shown in Table 7, in the range of 60% elongation or less, the resistance change rate (%) with respect to the electric resistance value at 0% elongation is 20% or less, and the electrical resistance value due to elongation is 20% or less. It can be seen that the change is small. From this, even when the first electrode portion 521 (second electrode portion 531) is configured by using the plated yarn, the resistance change in impedance is small and the change in capacitance can be accurately detected. I understand.
また、表６及び表７の結果から、電極部サンプルＢは、０％伸長（初期状態）から１０％伸長の間で、電気抵抗値が上昇し、その後、１０％伸長から６０％伸長の間では、電気抵抗値が略一定となることが分かる。０％伸長（初期状態）から１０％伸長の間で電気抵抗値が上昇する理由としては、０％伸長時における銀メッキ糸同士の接触状態（伸長していない銀メッキ糸同士の接触状態）と、引張力が僅かでも付加された際の銀メッキ糸同士の接触状態が大きく変化することが考えられる。これに対し、絶縁被覆層を有する電極部サンプルＡにおいては、電極部サンプルＢのように、引張力を付加した直後の電気抵抗値上昇が認められないため、第１電極部５２１（第２電極部５３１）を構成する導電性糸としては、その表面に絶縁被覆層を設けることがより好ましいことが分かる。 Further, from the results of Tables 6 and 7, the electrode portion sample B has an increased electrical resistance value between 0% elongation (initial state) and 10% elongation, and then between 10% elongation and 60% elongation. Then, it can be seen that the electric resistance value is substantially constant. The reason why the electric resistance value increases between 0% elongation (initial state) and 10% elongation is the contact state between the silver-plated yarns at the time of 0% elongation (contact state between the non-stretched silver-plated yarns). It is conceivable that the contact state between the silver-plated yarns will change significantly when even a small amount of tensile force is applied. On the other hand, in the electrode portion sample A having the insulating coating layer, unlike the electrode portion sample B, an increase in the electric resistance value immediately after the tensile force is applied is not observed, so that the first electrode portion 521 (second electrode) is not observed. It can be seen that it is more preferable to provide an insulating coating layer on the surface of the conductive yarn constituting the portion 531).
［人体動作監視装置に関する実施形態］
次に、本発明に係る人体動作監視装置の実施形態の一例について、図面に基づき説明する。なお、図面においては、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。この人体動作監視装置は、生体における腹回り又は胸回りに沿って配置されるベルト型の装置であり、着用者（被験者）の体動情報（例えば、呼吸情報；呼吸の有無、呼吸サイクル等）に基づいて、着用者の呼吸状態の異常の有無を検知し、異常が発生している場合に周囲の者に知らせることができる装置である。なお、本人体動作監視装置は、着用者の肌上にじかに装着してもよく、或いは、着用者の着ている衣服の上から装着してもよい。図３２の概略構成平面図に示すように、この人体動作監視装置７は、ベース部材７１と、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部７２と、警告情報生成部７３とを備えている。なお、上記“電気的特性の変化”とは、“電気抵抗の変化”や“静電容量の変化”を含む概念であり、以下、人体動作監視装置７が有する動作検出センサ部７２については、主に、伸長時と非伸長時とで電気抵抗値が変化する構成を例にとり説明するが、このような構成に限定されず、本願の開示に従って静電容量の変化を検出する方式に置換することができる。[Embodiment of Human Body Motion Monitoring Device]
Next, an example of the embodiment of the human body motion monitoring device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings are partially enlarged or reduced to facilitate understanding of the configuration. This human body movement monitoring device is a belt-type device arranged along the abdominal circumference or chest circumference in a living body, and body movement information of the wearer (subject) (for example, respiratory information; presence / absence of breathing, respiratory cycle, etc.). Based on the above, it is a device that can detect the presence or absence of an abnormality in the wearer's respiratory condition and notify the surrounding people when an abnormality has occurred. The human body motion monitoring device may be worn directly on the wearer's skin, or may be worn over the wearer's clothing. As shown in the schematic configuration plan view of FIG. 32, the human body
ベース部材７１は、非導電性繊維（非導電糸）から構成されており、その形態は長尺状（帯状）となるように構成されている。ベース部材７１の長手方向の長さは、生体の腹回り又は胸回りに沿って巻回した際に、両端部が所定寸法に亘って重なり合う程度の長さとなるように構成されている。また、ベース部材７１は、伸縮性を有するように構成されている。特にその長手方向に沿って伸縮するように構成することが好ましい。ベース部材７１を形成する非導電性繊維としては、特に限定されないが、綿、麻、絹、毛等の天然繊維や、キュプラ、ビスコースレーヨン等の再生セルロース繊維である半合成繊維、或いは、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の合成繊維を例示することができる。また、これら天然繊維、半合成繊維、合成繊維を適宜組み合わせた繊維等も非導電性繊維として採用することができる。なお、ベース部材７１を形成する非導電性繊維としては、伸縮性を有する繊維を用いるのは好ましいが、編組織を形成することにより伸縮性が発現するため、伸縮性に乏しい繊維を用いることもできる。また、ベース部材７１に伸縮性を持たせるためには、例えば、上記の非導電性繊維素材を、ゴム編み（フライス編み、リブ編み）、スムース編み、パール編、天竺編み（平編み）等（以下ゴム編み等ともいう。）の編み方によってベース部材７１を形成すればよい。なお、ベース部材７１は、全ての領域において伸縮性を有する必要はなく、少なくとも一部分において伸縮性を有するように構成してもよい。
The
また、ベース部材７１は、生体における腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態を維持する固定手段７４を備えている。本実施形態においては、固定手段７４として面ファスナーを使用している。具体的に説明すると、固定手段７４は、人体動作監視装置７を生体における腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態でベース部材７１の両端部同士を互いに固定できるように、ベース部材７１２の一方の端部領域７１１に配置される雄型面ファスナー７４１と、他方の端部領域７１２に配置される雌型面ファスナー７４２とを備えている。また、ベース部材７１を生体の腹回り又は胸回りに沿って巻回しつつ、その両端部７１１，７１２が重なった状態を維持させるため、雄型面ファスナー７４１及び雌型面ファスナー７４２は、ベース部材７１の一方面上及び他方面上にそれぞれ配置されている。ここで、固定手段７４としては、上記面ファスナーに特に限定されるものでは無く、ベース部材７１を生体の腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態を維持できるものであれば良く、例えば、スナップボタンや、クリップ、粘着テープを固定手段７４として使用することができる。
Further, the
動作検出センサ部７２は、本発明に係る人体動作監視装置７の着用者（被験者）の体動に関する情報（例えば、呼吸に関する情報；呼吸の有無、呼吸サイクル等）を検出するための検出手段であり、伸縮によって電気抵抗値が変化する特性を有している。つまり、着用者の呼吸動作による体格変動に伴う伸縮を通じてセンサの断面積または長さが変化することによって電気抵抗値が変化し、この変化した電気抵抗値を検出することにより、着用者の呼吸動作による腹回り（胴回り）や胸回りの周長の物理的変化を直接検知することができ、着用者が呼吸をしているか否か、呼吸サイクルが速いか遅いかといった情報を取得することができる。この動作検出センサ部７２は、図３２に示すように、ベース部材７１の両端部を除いた中央部に配置することが好ましい。動作検出センサ部７２としては、伸縮によって電気抵抗値が変化する構成のものであれば特に限定されないが、例えば、導電性繊維（導電糸）をゴム編み等することにより伸縮性を持たせた帯状のものや、導電性ポリマー素材を帯状に形成したものを好適に用いることができる。なお、導電性繊維（導電糸）を用いてゴム編み等することにより動作検出センサ部７２を形成する場合、ベース部材７１とは別体として形成した後、ベース部材７１の所定領域に積層固定してもよく、或いは、非導電性繊維を用いてゴム編み等してベース部材７１を形成する過程において、導電性繊維（導電糸）を同時に編み込むことにより、ベース部材７１と動作検出センサ部７２とを一体的に構成してもよい。また、ウレタンゴムシートの表面に電極を印刷したものをベース部材７１表面に転写することにより動作検出センサ部７２を構成することもできる。なお、電気抵抗値とは、交流回路におけるインピーダンスをも含む概念である。
The motion
動作検出センサ部７２の構造についての具体例としては、上述の第１実施形態において説明した図１や図２に示すような編組織構成のものを好適に採用することができる。
As a specific example of the structure of the motion
また、動作検出センサ部７２は、長手方向がコース方向に沿うように帯状に形成されている。尚、長手方向に直交する幅方向の全域が導電糸１０による平編地で構成されている必要はなく、少なくとも幅方向中央部のみが導電糸１０による平編地で構成され、両側部が絶縁糸による平編地で構成されていてもよい。
Further, the motion
また、上述の第１実施形態において説明した図８（ａ），図９（ａ）に示すように、動作検出センサ部７２として、弾性糸１１を芯部として、導電糸１０を一重に被覆したＳＣＹまたは二重に被覆したＤＣＹとしたカバリング糸により編成された生地を用いることも可能である。
Further, as shown in FIGS. 8 (a) and 9 (a) described in the first embodiment described above, as the motion
このようなカバリング糸を用いた場合、例えば、図９（ｂ）に示すように、生地の伸長時に、弾性糸１１そのものが伸長することにより巻き付けられた導電糸１０の隙間が広がり、隣り合ったコース同士での導電糸の接点が減少することにより抵抗値が変化する。
When such covering yarns are used, for example, as shown in FIG. 9B, when the fabric is stretched, the
人体動作監視装置７に係る本実施形態においては、帯状に構成された動作検出センサ部７２を、ベース部材７１の長手方向に沿って配置している。なお、この帯状に構成された動作検出センサ部７２は、その長手方向に沿って伸縮して電気抵抗値が変化するように構成されている。ここで、ベース部材７１が、一部分において伸縮性を有する領域を有するような構成の場合、動作検出センサ部７２は、伸縮性を有する領域に配置することが好ましい。
In the present embodiment according to the human body
警告情報生成部７３は、動作検出センサ部７２からの検出情報に基づいて、例えば、被験者が異常な呼吸状態に陥っていることを周囲の者に知らしめるための警告に関する情報を生成する機能を有するものであり、ベース部材７１の一方の端部領域７１１に配置されている。また、この警告情報生成部７３は、係着手段７５を介してベース部材７１に対して着脱自在となるように配置されている。この警告情報生成部７３は、配線部７６を介して動作検出センサ部７２と電気的に接続されており、シート状の回路基板７３１上に配置されるバッテリー７３２、体動情報検出用回路７３３、制御回路７３４を備えている。また、本実施形態においては、音による警告を発するように構成されていることから、警告情報生成部７３の回路基板７３１上には警告音を発するスピーカ７３５が配置されている。なお、動作検出センサ部７２と警告情報生成部７３とを接続する配線部７６は、例えば、ベース部材７１上に導電性インクを印刷して形成してもよく、或いは、導電性繊維をベース部材７１に対して編み込むことにより形成してもよい。また、警告に関する情報とは、例えば、異常を知らしめることに関する情報に限定されず、逆に、正常を知らしめることに関する情報でも代替可能であり、これをも含めた概念である。
The warning
回路基板７３１は、ガラス・エポキシ、ガラス・コンポジットなどの汎用的な基板を用いることができる。この回路基板７３１はＡＢＳなどの樹脂製ケース内に収納してもよい。バッテリー７３２は、動作検出センサ部７２や、各種回路の電源であり、例えば、リチウムポリマー電池などのリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等を用いることができる。体動情報検出用回路７３３は、動作検出センサ部７２と電気的に接続されており、動作検出センサ部７２の伸縮に伴う抵抗値の変化を検出するための回路である。制御回路７３４は、バッテリー７３２、体動情報検出用回路７３３及びスピーカ７３５に電気的に接続しており、体動情報検出用回路７３３の作動をコントロールすると共に、動作検出センサ部７２から取得された信号（検出情報）に基づいて、スピーカ７３５に警告音発生のための出力信号（警告に関する情報）を発する機能を有している。警告音発生のための出力信号は、例えば、所定時間（例えば、３０秒間）において、動作検出センサ部７２から入力されるべき信号が、全く検出されなかった場合（呼吸していることが検出できなかった場合に相当）や、動作検出センサ部７２からの信号は検出されるが、その信号レベルが所定の閾値よりも低い場合（呼吸が異常に浅い場合に相当）、或いは、所定時間における動作検出センサ部７２から入力される信号の回数が、所定の閾値よりも多い場合（呼吸のサイクルが異常に速い場合に相当）に発生させるように構成することができる。また、使用者に対して、バッテリー７３２の電池残量が少なくなりバッテリー７３２の交換時期が近づいたことを知らせるために、制御回路７３４の構成として、バッテリー７３２の電池残量をモニターし、電池残量が少なくなった場合に、電池残量が少なくなったことを知らせるための電気信号を生成して当該電気信号をスピーカ７３５に出力して警告音を発するように構成してもよい。なお、電池残量が少なくなったことを知らせる警告音は、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合に発せられる警告音と同一であってもよく、或いは、異なるように構成してもよい。
As the
また、警告情報生成部７３と配線部７６との接続方法は、特に限定されないが、例えば、導電性の係着手段７５を介して接続することが好ましい。導電性の係着手段７５としては、例えば、図３３（ａ）の概略構成断面図に示すように、導電性材料からなるスナップボタンを採用することができる。このような構成の場合、動作検出センサ部７２に接続される配線部の端部に接続する雄型スナップボタン７５１をベース部材７１上に設けるように構成し、更に、警告情報生成部７３における体動情報検出用回路７３３に接続する雌型スナップボタン７５２を回路基板７３１に設けるように構成することにより、動作検出センサ部７２が取得した各信号を、警告情報生成部７３における体動情報検出用回路７３３に入力することが可能となり、制御回路７３４及びスピーカ７３５を介して、警告音を発生させることができる。また、このような構成を採用することにより、警告情報生成部７３及び配線部との接続構造を簡略化することができる。また、回路基板７３１をケースに収納する場合には、図３３（ｂ）に示すように、回路基板７３１上に雌型スナップボタン７５２は設け、該雌型スナップボタン７５２がケース７３６から露出するように構成してもよく、或いは、図３３（ｃ）に示すように、雌型スナップボタン７５２をケース７３６上に配置し、回路基板７３１とはリード線Ｒ等で電気的に接続しても良い。また、ケースを隠せるポケット、布カバーをベース部材７１に設けてもよい。このようなポケットや布カバーを設けることにより、配線部７６に接続される警告情報生成部７３に手指が引っ掛かって、予期せず警告情報生成部７３が脱落してしまうことを効果的に防止することができる。また、回路基板７３１は機能単位で分割し、分割した回路基板７３１同士をフレキシブルなケーブル等で接続するようにしても良い。なお、導電性を有する係着手段７５としては、上述のスナップボタンに限定されるものでは無く、例えば、導電性を有する面ファスナーやクリップ、粘着テープを使用することもできる。
The method of connecting the warning
上述したように、本発明に係る人体動作監視装置７は、着用者（被験者）の腹回り又は胸回りに沿って巻回固定するだけで、被験者の体動情報（例えば、呼吸情報；呼吸の有無、呼吸サイクル等）を検出することができ、かつ、当該体動情報（呼吸情報）に基づいて、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合のように被験者が異常な状態に陥った際に警告音を発するように構成されているため、極めて簡便に被験者の状態を監視することが可能となる。
As described above, the human body
また、本発明に係る人体動作監視装置７は、伸縮によって電気抵抗値が変化する特性を有する動作検出センサ部７２を備えているため、上述した呼吸の有無や呼吸のサイクルといった呼吸情報以外に、被験者の体動、例えば、寝返りや、手足を動かしたことに起因する体の動きも検出することが可能となる。ここで、着用者（被験者）の呼吸動作は、息を吸う動作と吐く動作を伴うため、動作検出センサ部７２によって検出される電気抵抗値の変動は、時系列的にみると周期性をもつものとなる。これに対し、着用者（被験者）が寝返りをした場合や手足を動かした場合に検出される体動情報は、動作検出センサ部７２が検出する呼吸動作に伴う電気抵抗値の周期的な変動にノイズとし混入されることとなる。したがって、周期的な変動とは異なる電気抵抗値の変動を捉えることにより、着用者（被験者）が呼吸以外の動作を行っている状態であるか否かを認識することができることになる。例えば、着用者（被験者）が就寝中、或いは安静に横臥しているような状況下で、上記ノイズの発生頻度やノイズとして検出される電気抵抗値自体の値を指標として、予め設定された閾値の範囲を超えるような場合に、警告音を発生させるように構成することにより、例えば、着用者に何らかの発作が発生し手足を激しく動かしている、或いは、身体を左右に動かしているような状態であることを周囲の者に知らせることが可能となる。
Further, since the human body
また、警告情報生成部７３は係着手段７５を介してベース部材７１に対して着脱自在の構成となっていることから、人体動作監視装置７を継続使用する際に、仮に動作検出センサ部７２が劣化した場合であっても、警告情報生成部７３を継続使用しつつ、動作検出センサ部７２が配置されるベース部材７１のみを新しいものと交換することが可能となり、本人体動作監視装置７の利用者の経済的負担を軽減することが可能となる。また、人体動作監視装置７から警告情報生成部７３を取り外して、ベース部材７１を洗濯することが可能となり、清潔な状態で人体動作監視装置７を使用することが可能となる。
Further, since the warning
以上、本発明の係る人体動作監視装置７について説明したが、その具体的構成は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態においては、両端部を有する帯状の形態としてベース部材７１を構成し、固定手段７４を介して人体動作監視装置７を被験者の腹回りや胸回りに沿って巻回固定できるように構成されているが、このような構成に特に限定されず、例えば、無端状の帯、つまり、腹巻状の形態を有するようにベース部材７１を構成してもよい。
Although the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態においては、警告情報生成部７３が、係着手段７５を介してベース部材７１に対して着脱自在となるように構成されているが、このような構成に限定されず、警告情報生成部７３が、ベース部材７１から着脱できないように構成してもよい。
Further, in the embodiment according to the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態においては、ベース部材７１が有する固定手段７４は、生体における腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態でベース部材７１の両端部同士を互いに固定できるよう構成されているが、このような構成に特に限定されず、例えば、着用者の腹回り又は胸回りに沿って帯状の人体動作監視装置７を配置し、ベース部材７１の両端部７１１，７１２のそれぞれを着用者が着ている衣服上に固定できるように構成してもよい。このような構成を採用する場合、固定手段７４として、粘着テープやクリップを採用することが好ましい。
Further, in the embodiment according to the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態において、例えば、図３４の概略平面図に示すように、ベース部材７１の構造として、その長手方向に沿って、警告情報生成部７３が配置される第１ベース領域７１ａと、動作検出センサ部７２が配置される第２ベース領域７１ｂとを分離可能に構成し、第１ベース領域７１ａ及び第２ベース領域７１ｂとが、接続手段７７により着脱自在となるように構成してもよい。第１ベース領域７１ａ及び第２ベース領域７１ｂとの接続方法としては、上述した警告情報生成部７３と配線部との接続と同様な手法を採用することができる。つまり、接続手段７７として、導電性材料からなるスナップボタンを採用し、例えば、第１ベース領域７１ａにおいて警告情報生成部７３における体動情報検出用回路７３３と電気的に接続する雌型スナップボタン７７１を配置し、更に、第２ベース領域７１ｂにおいて動作検出センサ部７２に接続される配線部７６の端部に電気的に接続する雄型スナップボタン７７２を配置するように構成することにより、雌型スナップボタン７７１と雄型スナップボタン７７２との作用によって、第１ベース領域７１ａ及び第２ベース領域７１ｂが互いに着脱自在に係着され、かつ、第１ベース領域７１ａ及び第２ベース領域７１ｂが互いに係着される際に、動作検出センサ部７２と警告情報生成部７３とが電気的に接続される状態を形成できるように構成する。なお、図３４に示す構成においては、雌型スナップボタン７７１は、第１ベース領域７１ａの裏面側に配置され、雄型スナップボタン７７２は、第２ベース領域７１ｂの表面側に配置されるように構成している。また、導電性を有する接続手段７７としては、上述のスナップボタンに限定されるものでは無く、例えば、導電性を有する面ファスナーやクリップ、粘着テープを接続手段７７として使用することもできる。このような構成を採用することにより、人体動作監視装置７を継続使用する際に、仮に動作検出センサ部７２が劣化した場合であっても、警告情報生成部７３が配置される第１ベース領域７１ａを継続使用しつつ、動作検出センサ部７２が配置されるベース部材７１の第２ベース領域７１ｂのみを新しいものと交換することが可能となり、本人体動作監視装置の利用者の経済的負担を軽減することが可能となる。また、動作検出センサ部７２が配置される第２ベース領域７１ｂのみを取り外して洗濯することが可能となり、清潔な状態で人体動作監視装置７を使用することが可能となる。
Further, in the embodiment of the human body
また、上述のようにベース部材７１を分割するような構成を採用する場合、図３４に示すように２分割構造に限定されるものでは無く、例えば、図３５に示すように、ベース部材７１の長手方向に沿って３分割に分離可能な構造とし、動作検出センサ部７２が配置される第２ベース領域７１ｂの両側に、それぞれ警告情報生成部７３が配置される第１ベース領域７１ａと、固定手段７４（雌型面ファスナー７４２）が配置される第３ベース領域７１ｃとを有するように構成してもよい。なお、第２ベース領域７１ｂと第３ベース領域７１ｃとの接続は、スナップボタンや、面ファスナー、クリップ、粘着テープといった接続手段を介して互いに接続することができる。
Further, when the configuration in which the
また、上述のように、ベース部材７１を複数の領域に分割できるように構成する場合、例えば、警告情報生成部７３が有する回路基板７３１をベース部材７１の第１ベース領域７１ａとして採用し、ベース部材７１の第２ベース領域７１ｂと警告情報生成部７３（回路基板７３１）とが直接的に互いに着脱自在に連結できるように構成し、かつ、第２ベース領域７１ｂと警告情報生成部７３（回路基板７３１）とが互いに連結される際に、第２ベース領域７１ｂ上の動作検出センサ部７２と警告情報生成部７３（回路基板７３１）が備える体動情報検出用回路７３３とが電気的に接続される状態を形成できるように構成してもよい。つまり、第２ベース領域７１ｂに設けられる導電性の接続手段７７（雄型スナップボタン７７２）と、回路基板７３１に設けられる導電性の係着手段７５（雌型スナップボタン７５２）とを介して、両者を接続するように構成してもよい。なお、このような構成を採用する場合、ベース部材７１の他方の端部領域７１２に配置される固定手段７４（例えば、面ファスナー、スナップボタン、クリップ、粘着テープ等）に対応する固定手段７４５を回路基板７３１に設けるように構成し、人体動作監視装置７を生体における腹回り又は胸回りに沿って巻回した状態で、回路基板７３１とベース部材７１の他方の端部領域７１２とを互いに固定できるように構成することが好ましい。
Further, as described above, when the
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態においては、ベース部材７１が帯状の形態となるように構成しているが、このような形態に特に限定されず、例えば、図３６に示すように、パンツ型の形態を有するように構成することもできる。ここで、パンツ型とは、おむつ、おむつカバー、パンツ、スパッツ、ガードルといった下着全般の形状を意味する概念である。ベース部材７１をパンツ型に構成する場合、動作検出センサ部７２は、パンツ型のベース部材７１における腹回りに沿って配置されている。特に、パンツ型のベース部材７１が、その腹回りにずり落ち防止用のウエストバンド部７１５を備える場合には、当該ウエストバンド部７１５の表面側、若しくは、裏面側に、動作検出センサ部７２を配置して、ウエストバンド部７１５と一体的に構成することが好ましい。なお、ウエストバンド部７１５に重ならない位置であって、該ウエストバンド部７１５と平行となるように動作検出センサ部７２を設置してもよい。また、動作検出センサ部７２の配置位置は、ベース部材７１の腹側に限定されず、例えば、パンツ型のベース部材７１の背側に動作検出センサ部７２を配置してもよく、或いは、腹側及び背側に亘って配置してもよい。或いは、腹回りの全周に対応する領域に動作検出センサ部７２を配置してもよい。なお、体動情報をより正確に検出するためには、動作検出センサ部７２を生地の伸縮性に基づく緊締力で体の定位置、肌側方向に付勢し、好ましくは密着させることが望まれる。シャツなどの上衣の形態の場合、特に就寝中などリラックス状態が望まれる生活シーンにおいて、緊締力によるセンサや生地の密着状態は快適性を損なう可能性がある。それに対してパンツ型のベース部材７１におけるウエストバンド部７１５のようなパンツ型のベース部材７１の通常の設計において緊締力や密着性が付与される部分に動作検出センサ部７２を配置すれば、着用者の快適性を損なわず、違和感なく必要な情報をより正確に検出し取得することができ好ましい。
Further, in the embodiment according to the human body
ここで、警告情報生成部７３は、パンツ型のベース部材７１のどの位置に配置してもよいが、例えば、図３６に示すように着用者の下腹部周辺に配置することが好ましい。また、ベース部材７１をパンツ型に構成する場合には、上述の係着手段７５を介して、警告情報生成部７３が、ベース部材７１に対して着脱自在に係着できるように構成することが好ましい。
Here, the warning
このようにパンツ型に構成される人体動作監視装置７は、被験者が着用するだけで、該被験者の体動情報（例えば、呼吸情報；呼吸の有無、呼吸サイクル等）を検出することができ、かつ、当該体動情報に基づいて、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合のように被験者が異常な状態に陥った際に警告音を発するように構成されているため、極めて簡便に被験者の状態を監視することが可能となる。
The human body
また、人体動作監視装置７をパンツ型に構成する場合、例えば、導電性繊維をウエストバンド部７１５に対して編み込むことにより、動作検出センサ部７２をウエストバンド部７１５と一体化して構成してもよい。このような構成を採用することにより、ウエストバンド部７１５と動作検出センサ部７２との一体性がより一層向上し、体動情報（呼吸情報）の取得を精度よく行うことが可能となる。また、外観デザイン上の違和感を低減させることができることができる。
Further, when the human body
また、例えば、ウエストバンド部７１５をゴム編み等で形成する途中段階において、ゴム編み等される繊維を導電性繊維に変更して、所定領域（例えば、腹部相当領域）に動作検出センサ部７２を形成するようにしてもよい。このような構成を採用する場合であっても、上記と同様、ウエストバンド部７１５と動作検出センサ部７２との一体性がより一層向上し、体動情報（呼吸情報）の取得を精度よく行うことが可能になると共に、外観デザイン上の違和感を低減させることができることができる。
Further, for example, in the middle stage of forming the
また、図３６に示す構成においては、帯状に形成される動作検出センサ部７２は、パンツ型のベース部材７１の腹側に配置して構成されているが、この動作検出センサ部７２における両端部は、骨盤における腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置するように構成してもよい。つまり、動作検出センサ部７２における一方の端部を、骨盤における左側の腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置し、他方の端部を骨盤における右側の腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置して構成してもよい。パンツ型の下着は、骨盤における腸骨の上縁部辺りで、ウエストバンド部７１５がしっかりと固定される傾向にあるため、骨盤における腸骨の左右の上縁部辺りに、動作検出センサ部７２における両端部がそれぞれ配置されるように構成することにより、動作検出センサ部７２における両端部が身体に対して固定され、呼吸動作に伴う腹囲長の変動を動作検出センサ部７２が精度よく検出することが可能となる。なお、動作検出センサ部７２における両端部を、それぞれ骨盤における腸骨の左右の上縁部辺りに対応する領域に配置するのではなく、動作検出センサ部７２における一方の端部のみを腸骨の上縁部辺りに対応する領域に配置して構成してもよい。
Further, in the configuration shown in FIG. 36, the motion
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態においては、図３２に示すように、動作検出センサ部７２の形状を直線状に構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、図３７（ａ）（ｂ）に示すように、動作検出センサ部７２が、互いに略平行となる複数の平行センサ領域７２１と、互いに隣接する平行センサ領域７２１の端部同士を接続する方向転換センサ領域７２２とを備える蛇行状となるように形成してもよい。このような形態として動作検出センサ部７２を構成することにより、ベース部材７１の長手方向に沿った伸縮が、複数の平行センサ領域７２１のそれぞれに発生することになる。つまり、動作検出センサ部７２の伸縮量を大きくすることができる結果、動作検出センサ部７２における電気抵抗値の変化量を増幅することが可能となり、動作検出センサ部７２の体動情報に関する検出感度を向上させることが可能となる。
Further, in the embodiment of the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態において、温度検出センサや湿度検出センサを備えるように構成してもよい。温度検出センサは、人体動作監視装置７の着用者の体温や、着用者の衣服内温度を検出するための検出手段であり、湿度検出センサは、着用者の衣服内湿度を検出するための検出手段である。温度検出センサとしては、従来からある様々なセンサ、例えばサーミスタ等各種センサを採用することができる。湿度検出センサとしては、例えば、抵抗変化型、静電変化型等種々のものを採用することができる。これら温度検出センサや湿度検出センサを備えるように構成することにより、被験者が快適な温度状況や湿度状況にいるのかを確認することが可能となる。なお、被験者が温度的に或いは湿度的に異常な状況下におかれている場合に、警告音を発するように構成してもよい。この警告音は、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合に発せられる警告音と同一であってもよく、或いは、異なるように構成してもよい。また、制御回路７３４が、温度検出センサや湿度検出センサからの信号（温度、湿度）に基づいて、熱中症指数を算出し、熱中症となる危険性が「大」となる場合に、警告音を発するように構成してもよい。この熱中症に関する警告音についても、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合に発せられる警告音と同一であってもよく、或いは、異なるように構成してもよい。ここで、熱中症指標とは、熱中症のかかりやすさを表す情報であり、制御回路７３４は、例えば、室内の温度が２５度未満かつ湿度が６０％未満であれば、熱中症の危険性「低」、室内の温度が２５度以上３０度未満且つ湿度が６０％以上８０％未満であれば、熱中症の危険性「中」、室内の温度が３０度以上且つ湿度が６０％以上８０％未満であれば、熱中症の危険性「大」を表す各熱中症指標を算出するように構成される。また、室内の温度に関係なく湿度が８０％以上であっても、熱中症の危険性「大」を表す熱中症指標を制御回路７３４が算出するように構成される。ここで、温度検出センサや湿度検出センサの設置位置は特に限定されないが、警告情報生成部７３が有する回路基板７３１上に配設することができる。
Further, in the embodiment of the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態において、加速度センサを備えるように構成してもよい。加速度センサを用いることで、被験者が就寝中(安静にしている)の状態であることや、活動中(例えば歩行)の状態であることなどを推定できる。また、例えば、加速度センサから推定した活動中は体動情報検出センサ３を用いた体動情報を取得せず、就寝中と推定されるときのみ体動情報検出センサ３を用いた体動情報を取得するといった制御も可能になる。この場合、体動情報検出センサ３の抵抗値を測定するために必要な電力を一定時間削減することができるため、この制御を行わないときにくらべ、長時間の連続動作を実現することができ、更に、呼吸情報以外の体動情報を考慮しない装置構成とすることもできる。
Further, in the embodiment of the human body
また、上記実施形態の人体動作監視装置７において、心拍検出センサを備えるように構成してもよい。心拍検出センサは、人体動作監視装置７の着用者の心拍情報を検出するための検出手段である。心拍検出センサとしては、例えば、２つの電極間における電位差から心拍信号を検出できるセンサを例示することができる。心拍検出センサを構成する各電極は、着用者の体に密着させて配置されることが好ましいため、ベース部材７１における着用者の体に密着する面（内側の面）に配置することが好ましい。ベース部材７１上における各電極の設置位置としては、例えば、人体動作監視装置７を着用した際に、各電極が左右の腰近傍部分にそれぞれ配置されるような位置に設置することが好ましい。なお、ベース部材７１をパンツ型に形成する場合には、左右の太ももの付け根あたりに対応するベース部材７１の位置にそれぞれ設置してもよい。なお、心拍信号の検出精度を高めるために、例えば、腹部領域に設置される第３の電極（中間極）を設けるようにして心拍検出センサを構成してもよい。また、心拍検出センサを設けるように構成する場合、当該心拍検出センサにて検出される心拍情報に異常がみられる場合、例えば、心拍数が異常に低い（例えば、成人の場合：心拍数が６０回／分未満、乳幼児の場合：心拍数が１００回／分未満）、或いは以上に高い（例えば、成人の場合：心拍数が１００回／分以上、乳幼児の場合：心拍数が１４０回／分以上）といったような場合に、警告音を発するように構成してもよい。この警告音は、被験者が呼吸をしていない場合や、呼吸サイクルが異常に速いような場合に発せられる警告音と同一であってもよく、或いは、異なるように構成してもよい。
Further, the human body
また、上記人体動作監視装置７に係る実施形態においては、ベース部材７１２上に、スピーカ７３５を有する警告情報生成部７３を配置するように構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、ベース部材７１上に配置される警告情報生成部７３からスピーカ７３５を省略すると共に、該警告情報生成部７３が通信回路を備えるように構成し、当該通信回路を介して、スマートホン等の携帯端末やパーソナルコンピューターといった外部の処理装置に警告に関する情報を送信し、外部の処理装置が有するスピーカ７３５から警告音を発生するように構成してもよい。また、上記実施形態において、警告情報生成部７３の構成として、制御回路７３４及びスピーカ７３５を、スマートホン等の携帯端末やパーソナルコンピューターといった外部の処理装置が備えるように構成すると共に、警告情報生成部７３が通信回路を備えるように構成し、当該通信回路を介して、体動情報検出用回路７３３に入力された信号を外部の処理装置が有する制御回路７３４に送信し、当該制御回路７３４にて警告音発生のための出力信号を生成して、スピーカ７３５から警告音を発するようにしてもよい。また、スマートホンなどの外部の処理装置において、体動情報の記録を残すように構成しても良い。なお、外部の処理装置と通信回路との接続は、無線接続の他、有線接続を採用してもよい。また、通信回路を介して外部の処理装置に警告に関する情報を送信するように構成する場合、スピーカ７３５から警告音を発生する構成に替えて、又は、スピーカ７３５から警告音を発生する構成と共に、外部の処理装置における表示部（モニター等）に、着用者（被験者）が異常な状態に陥ったことを示す警告表示を映し出すように構成してもよい。
Further, in the embodiment of the human body
１ 導電性伸縮糸
２ 導電性伸縮編地
２１，２１０ 導電性伸縮編地（本発明編地）
２２ 導電パーツ
２３，２３０ 非導電部
１０，１０Ａ，１０Ｂ 導電糸
１１ 弾性糸
２００ センサ
２２０ センサ本体
２４０ 短絡部
２５０ 信号取り出し部
２６０ 補強布
３００ 制御部（コントローラ）
３１０ 演算ユニット
３２０ 無線通信ユニット
３３０ 電源ユニット
３４０ 検出回路
３５０ 信号接続部
３ 人体動作検出用装着具
３１ 下衣本体
３２ ウエストバンド部
３３ 動作検出センサ部
３３ｂ 第２動作検出センサ部
３４ 心拍検出センサ
３５ 端子部
３６ コネクタ部
３６１ 回路基板
３６２ 温度検出センサ
３６３ 位置情報検出センサ
３６４ 呼吸情報検出用回路
３６５ 心拍検出用回路
３６６ 通信回路
３６７ バッテリー
３６８ 制御部
３７ スナップボタン
５ 人体動作検出用装着具
５１ 誘電体層
５２ 第１導電層
５２１ 第１電極部
５２２ 第１非導電部
５３ 第２導電層
５３１ 第２電極部
５３２ 第２非導電部
５４ エラストマー基材
５５ 接着層
７ 人体動作監視装置
７１ ベース部材
７１ａ 第１ベース領域
７１ｂ 第２ベース領域
７２ 動作検出センサ部
７３ 警告情報生成部
７４ 固定手段
７５ 係着手段
７７ 接続手段
1 Conductive
22
310 Calculation unit 320
Claims (19)
導電糸を含み、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部と、
前記動作検出センサ部からの検出情報に基づいて警告に関する情報を生成する警告情報生成部とを備え、
前記動作検出センサ部は、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する導電性伸縮編地と、前記導電性伸縮編地が取り付けられた、伸縮性を備えた生地とを含み、
伸長抵抗が前記導電性伸縮編地よりも前記生地のほうが大きく構成されており、
前記生地は長尺状に形成され、その長手方向に沿って、前記警告情報生成部が配置される第１ベース領域と、前記導電性伸縮編地が取り付けられる第２ベース領域とに分離可能に構成されており、前記第１ベース領域及び前記第２ベース領域とは、接続手段により着脱自在に構成されていることを特徴とする人体動作検出用装着具。 It is a fitting that is attached to a part of the human body and detects the movement of the attached human body.
A motion detection sensor unit that includes conductive threads and whose electrical characteristics change between stretched and non-stretched .
It is provided with a warning information generation unit that generates information related to the warning based on the detection information from the motion detection sensor unit.
The motion detection sensor unit includes a conductive stretchable knitted fabric whose electrical characteristics change between stretched and non-stretched, and a stretchable fabric to which the conductive stretchable knitted fabric is attached.
Elongation resistance are rather large structure towards the said fabric than the conductive stretchable knit fabric,
The fabric is formed in a long shape, and along the longitudinal direction thereof, the fabric can be separated into a first base region in which the warning information generation unit is arranged and a second base region in which the conductive stretchable knitted fabric is attached. The first base region and the second base region are configured to be detachably configured by a connecting means, and is a wearer for detecting human body movement.
前記動作検出センサ部は、前記警告情報生成部と電気的に接続される状態で伸縮性を有する領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の人体動作検出用装着具。The human body motion detection wearing tool according to claim 1, wherein the motion detection sensor unit is arranged in a region having elasticity in a state of being electrically connected to the warning information generation unit.
導電糸を含み、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する動作検出センサ部を備え、 Equipped with a motion detection sensor unit that includes conductive threads and whose electrical characteristics change between when stretched and when not stretched.
前記動作検出センサ部は、伸長時と非伸長時とで電気的特性が変化する導電性伸縮編地と、前記導電性伸縮編地が取り付けられた、伸縮性を備えた生地とを含み、 The motion detection sensor unit includes a conductive stretchable knitted fabric whose electrical characteristics change between stretched and non-stretched, and a stretchable fabric to which the conductive stretchable knitted fabric is attached.
伸長抵抗が前記導電性伸縮編地よりも前記生地のほうが大きく構成されており、 The fabric has a greater elongation resistance than the conductive stretchable knitted fabric.
前記動作検出センサ部は、The motion detection sensor unit is
伸縮性を有する誘電体層と、With an elastic dielectric layer,
前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、A first conductive layer and a second conductive layer having elasticity provided on one surface and the other surface of the dielectric layer are provided.
前記第１導電層は、導電糸から形成される帯状の第１電極部を備えており、The first conductive layer includes a band-shaped first electrode portion formed of conductive threads.
前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備え、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置されており、The first conductive layer includes a plurality of the first electrode portions, and the first electrode portions are arranged in parallel with each other at predetermined intervals.
前記第２導電層は、前記複数の第１電極部が配置される領域の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、The second conductive layer includes a second electrode portion having an area larger than the area of the region where the plurality of first electrode portions are arranged.
前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記複数の第１電極部が配置される領域に対向する位置に配置されている人体動作検出用装着具。The second electrode portion is a mounting tool for detecting human body motion, which is arranged at a position facing the region where the plurality of first electrode portions are arranged via the dielectric layer.
前記動作検出センサ部は、前記下衣本体に設けられている請求項６から８のいずれかに記載の人体動作検出用装着具。The human body motion detection wearing tool according to any one of claims 6 to 8, wherein the motion detection sensor unit is provided on the lower garment body.
前記動作検出センサ部は、前記ウエストバンド部の周方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項９又１０に記載の人体動作検出用装着具。 The attachment for human body motion detection according to claim 9 or 10, wherein the motion detection sensor unit is provided along the circumferential direction of the waistband portion.
The attachment for detecting human body motion according to claim 18, wherein the first electrode portion has a dimensional change rate of less than 5% in the lateral direction when extended by 50% in the longitudinal direction.
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