(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェアラブルデバイスは、生体信号が微弱な電気信号であるため、呼吸運動等により電極と皮膚との間の接触圧変化により生じるモーションアーティファクトにより測定が不安定になり易く、特に測定対象部位全体に亘って安定して測定することが困難であるという問題がある。【解決手段】衣類１０に配置可能な電極体アレイであって、複数の電極体２０を備え、上記複数の電極体の各々は、本体部と該本体部の表面に設けられ該表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部とを含み、上記電極体が接触する測定対象の部位の表面形状に応じた立体形状およびその接触する部位に応じた硬さの少なくとも一つを有する、上記電極体アレイが提供される。【選択図】図１
2020121008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣類に配置可能な電極体アレイあって、
複数の電極体を備え、
前記複数の電極体の各々は、本体部と該本体部の表面に設けられ該表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部とを含み、該電極体が接触する測定対象の部位の表面形状に応じた立体形状および該接触する部位に応じた硬さの少なくとも一つを有する、前記電極体アレイ。
【請求項２】
前記複数の電極体の各々の立体形状または硬さは、前記電極体が受信した測定対象の生体信号に基づいて決定される、請求項１記載の電極体アレイ。
【請求項３】
前記複数の電極体の各々の立体形状または硬さは、前記電極体が配置される位置に設けた圧力センサの測定値に基づいて決定される、請求項１記載の電極体アレイ。
【請求項４】
前記立体形状は、前記衣類の布地に接する前記電極体の底面からの高さおよび測定対象に接する表面形状の少なくとも一つで規定される、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項５】
前記立体形状は、立方体、直方体、半球体、円錐体、角錐体、多面体およびトーラス体のうち少なくとも一つである、請求項１〜４のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項６】
前記接触する部位に応じた硬さは、該部位の硬さに応じた硬さである、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項７】
前記本体部は、その内部に空間が形成され、その空間にバネが測定対象に接触する方向に力が作用するように配置されてなる、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項８】
前記本体部は、その内部に気体および液体のうち少なくとも一つが封入されてなる、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項９】
前記複数の電極体の少なくとも一つが、前記本体部内に、センサ、アクチュエータ、アンテナ、集積回路チップ、電気回路およびバッテリのうち少なくとも一つが配置されてなる、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の電極体アレイ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項記載の電極体アレイを備える衣類。
【請求項１１】
前記電極体アレイの電極体の各々は導電性の嵌合部材または接合部材の端子により脱着可能に構成されており、該端子が該電極体の信号の入出力部として機能する、請求項１０記載の衣類。
【請求項１２】
衣類であって、
当該衣類に設けられ、測定対象から信号を受信する電極体であって、当該衣類の布地の測定対象側の表面に設けられた可撓性を有する第１の本体部と該第１の本体部の表面に設けられ該表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部とを有する、該電極体と、
機能素子または回路と該機能素子または回路を覆う第２の本体部とを有する機能回路体と、
前記電極体または前記機能回路体の入出力部と電気的に接続される配線部と、
を備える、前記衣類。
【請求項１３】
前記機能回路体は、該第２の本体部の表面に設けられ該表面から少なくとも外側に延びる複数の繊維を有する繊維層をさらに有する、請求項１２記載の衣類。
【請求項１４】
前記機能回路体は、前記繊維層の繊維が導電性を有し、電極部として機能する、請求項１３記載の衣類。
【請求項１５】
前記機能素子は光信号を用いるセンサであり、前記第２の本体部の表面の前記繊維層のない部分を光学窓として該光信号を通過させる、請求項１３または１４記載の衣類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類に配置可能な電極体アレイおよび衣類に係り、特に、衣類型ウェアラブルデバイス用の電極体アレイおよび衣類に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体に装着可能なセンサデバイスが注目を集めており、生体信号を取得可能な衣類型ウェアラブルデバイスが新たなエレクトロニクス市場を牽引していくことが期待されている。特に心電測定可能なウェアラブルデバイスは皮膚に電極を装着するだけで測定可能という簡便な測定方法のため、すでに様々な形態のウェアラブル心電ウェアの研究開発がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
本願発明者等は、身体に押し当てられて生体信号を収集するための生体電極などに使用される伸縮性を有するシート体の表面に導電性繊維を起毛させた起毛電極の研究開発を行っている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７０９１７号公報
【特許文献２】国際公開２０１８／１３９４８３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウェアラブルデバイスは、生体信号が微弱な電気信号であるため、呼吸運動等により電極と皮膚との間の接触圧変化により生じるモーションアーティファクトにより測定が不安定になり易く、特に測定対象部位全体に亘って安定して測定することが困難であるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、生体信号を安定して取得可能な電極体アレイおよび衣類を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、衣類に配置可能な電極体アレイあって、複数の電極体を備え、上記複数の電極体の各々は、本体部と該本体部の表面に設けられ該表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部とを含み、上記電極体が接触する測定対象の部位の表面形状に応じた立体形状およびその接触する部位に応じた硬さの少なくとも一つを有する、上記電極体アレイが提供される。
【０００８】
上記態様によれば、衣類にアレイ状に配置された複数の電極体は、その各々が、電極体が接触する測定対象の部位の表面形状に応じた立体形状およびその接触する部位に応じた硬さの少なくとも一つを有することにより、電極体による着圧を所定の範囲内に設定することができ、これにより、各々の電極体と測定対象の表面との接触性が良好となり、アレイ状の複数の電極体から受信した生体信号のモーションアーティファクトが抑制され、安定して良好な生体信号を取得することが可能となる。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、上記態様の電極体アレイを備える衣類が提供される。
【００１０】
本発明のその他の態様によれば、衣類であって、上記衣類に設けられ、測定対象から信号を受信する電極体であって、上記衣類の布地の測定対象側の表面に設けられた可撓性を有する第１の本体部とその第１の本体部の表面に設けられその表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部とを有する、上記電極体と、機能素子または回路とその機能素子または回路を覆う第２の本体部とを有する機能回路体と、上記電極体または上記機能回路体の入出力部と電気的に接続される配線部と、を備える、上記衣類が提供される。
【００１１】
上記態様によれば、衣類の布地に、増幅器を有する電極体と、機能素子または回路を有する機能回路体とが配置されており、多機能なウェアラブルデバイスを実現できるとともに、電極体および機能回路体が可撓性を有するので衣類の装着感が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る衣類の概要構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る衣類の電極体アレイが生体に接触する様子を説明するための概要断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電極体の立体形状を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る他の電極体の概要構成を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るその他の電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るその他の電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る衣類の概要構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例に係る衣類の（ａ）概要構成を示す図および（ｂ）断面図である。
【図１０】本発明の実施例の電極体アレイが接触する生体の位置を示す図である。
【図１１】本発明の（ａ）実施例の心電図および（ｂ）比較例の心電図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。なお、複数の図面間において共通する要素については同じ符号を付し、その要素の詳細な説明の繰り返しを省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る衣類の概要構成を示す図である。図１を参照するに、本発明の一実施形態に係る衣類１０は、その布地１１にアレイ状に配置された複数の電極体２０と、電極体２０の入出力部と電気的に接続された配線部３０と、配線部３０と電気的に接続され、出力信号を送信する通信部４０を有している。通信部４０は信号処理部４１、無線モジュール４２、バッテリ４３を有している。
【００１５】
電極体２０は、衣類１０の布地１１の被検者の生体側に設けられている。電極体２０は、布地１１に対して凸状に形成されている。電極体２０は、表面に設けられた電極部２１の導電性繊維２４が、例えば被検者の生体の表面に接触することで、バイタルサイン、例えば、心電信号等の生体信号を受け取ることができる。導電性繊維２４の集合である電極部２１がその生体信号を、配線部３０を介して通信部４０に送る。通信部４０では、信号処理部４１で生体信号の処理、例えば増幅、アナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）等を行う。無線モジュール４２は、デジタル化された生体信号や電極体の位置を示す識別情報を送信インタフェースおよびアンテナ（いずれも不図示）により、計測・分析装置１００に無線送信する。バッテリ４３は、信号処理部４１、無線モジュール４２への給電を行い、さらに電極体２０が内蔵する増幅回路等の電気回路へ給電を行うことができる。バッテリ４３が二次電池の場合、バッテリ４３への充電は、導電性繊維２４から給電して行えるように構成してもよく、上記アンテナを用いて無線充電により給電できるように構成してもよい。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る衣類の電極体アレイが生体に接触する様子を説明するための概要断面図であり、人体の胸部付近の横断面図である。図２を図１と合わせて参照するに、アレイ状の複数の電極体２０1〜２０5は、被検者が衣類１０を着用した状態で、被検者の生体１１０の皮膚１１１に接触する。具体的には、電極体２０1〜２０5の表面の電極部２１が皮膚１１１に接触する。電極体２０は、電極部２１が接触する生体１１０の部位の表面形状に応じた立体形状を有している。図２に示すように、胸骨の体表面１１０ａや肋骨（不図示）と肋骨との間の皮膚１１１の窪みに接触する電極体２０2、２０3，２０4では、例えば、断面形状が半球状や台形状になっている。このように接触する部位に応じて電極体２０の立体形状を決定することで、各々の電極体２０1〜２０5が部位にかかる圧力（着圧）を所定の範囲内に設定することができる。これにより、電極体２０は、生体の動き、例えば呼吸運動による皮膚１１１の動きがあっても良好な接触状態を維持でき、電極部２１と皮膚表面の接触状態が変化して生体信号の波形が乱れるモーションアーティファクトを抑制でき、安定して良好な生体信号を取得することが可能となる。着圧は、後述するが、５００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下であることが好ましい。５００Ｐａよりも小さいとモーションアーティファクトが発生し易くなり、２０００Ｐａよりも大きいと電極体２０による圧迫感が過大になり不快に感じる。
【００１７】
図３は、本発明の一実施形態に係る電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。図３を参照するに、電極体２０は、布地１１の表面に設けられ、電極部２１と本体部２２を有している。電極部２１は、本体部２２の表面を覆う樹脂層２３とその外側の表面に複数の導電性繊維２４を有する。複数の導電性繊維２４は、樹脂層２３の表面から少なくとも外側に延び、表面の外側において互いに接触している。電極部２１は、配線部３０に電気的に接続される。配線部３０は、布地１１に接合、例えば縫合される。
【００１８】
電極体２０は、布地１１に対して凸状であり、平面視において例えば、四角形、楕円形、真円の形状を有し、さらに他の形状を有してもよい。電極体２０は、サイズが、平面視した場合、特に限定されないが、例えば縦横２ｃｍ〜１０ｃｍである。
【００１９】
本体部２２は、スポンジ、液状シリコーンゴム例えばポリジメチルシロキサン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴムおよび金属のうち少なくとも一つの材料を用いることができる。これらの材料を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
樹脂層２３は、本体部２２の表面に導電性繊維２４を上記の形態とし得る接着剤による層であり、例えば、シリル化ウレタン系の弾性接着剤、アクリルエマルジョンなどのエマルジョン系接着剤などを用いることができる。樹脂層２３は導電性材料でもよく、絶縁性材料でもよい。樹脂層２３は本体部２２に対して接着性の高い材料が好ましく、その材料選択の幅が広い点で、導電性材料よりも絶縁性材料が好ましい。
【００２１】
導電性繊維２４は、その一端部が樹脂層２３に挿入されて固定されており、その他端部が樹脂層２３の外側に延びて、他の導電性繊維２４の他端部と互いに接触して、電気的に接続されている。
【００２２】
導電性繊維２４は、例えば、カーボンナノファイバー、金属繊維、導電性高分子を被着した化学繊維、金属めっき膜を形成した金属繊維あるいは化学繊維を用いることができる。金属めっき膜の金属材料としては、銅、銀、金等の導電性の高い金属が用いることができる。導電性繊維２４は、その線径及び繊維長は適宜選択することができる。導電性繊維２４は、電極部２１の導電率や電極体２０の変形に対する追従性、生体電極として身体に接触させる場合の柔軟性や快適性等を考慮して、例えば線径を２０μｍ以下、繊維長を０.１ｍｍ以上０.５ｍｍ以下とする針状体となる短繊維であることが好ましい。導電性繊維２４は、電極体２０に必要とされる伸縮や変形に対して安定して電極として機能するよう、その線径や繊維長に合せて単位面積当たりの本数や本体部２２の表面に対する角度が設定される。
【００２３】
導電性繊維２４は、本体部２２の表面全体を覆うように配置することが被検者の生体信号を良好に受けることができる点で好ましい。ただし、導電性繊維２４は、互いに導通を確保可能な限りにおいて、本体部２２の表面のほぼ全面あるいは一部を覆う態様でもよい。導電性繊維２４は、例えば、本体部２２の表面に格子状の態様としてもよい。本体部２２が、平面視した場合円形である場合は、導電性繊維２４は、例えば、渦巻き状でもよく、同心円状の円環の導電性繊維２４とそれらを互いに電気的に接続する半径方向の導電性繊維２４とを組み合わせたバターンでもよい。
【００２４】
電極体２０は、公知の手法、例えば、本願発明者等が国際公開２０１８／１３９４８３公報に開示した手法を用いて形成することができる。具体的には、本体部２２を形成し、その表面に接着層を形成して静電スプレーガンにより帯電した導電性繊維２４の一端部を接着層に挿入する。次いで、接着層を硬化して樹脂層２３を形成するとともに導電性繊維２４の一端部を樹脂層２３に固定する。次いで、電極部２１に配線部３０例えば導電糸を縫合する等して接続し、電極部２１が配線部３０と電気的に接続される。以上により、電極体２０が形成される。導電糸は布地１１に縫合することで容易に固定できるので好適に用いることができる。なお、導電糸としは、ポリエステルやナイロンの糸に、金線、銀線、ステンレス線等の金属線を巻き付けたものや金属メッキしたものを用いることができる。
【００２５】
図４は、本発明の一実施形態に係る電極体の立体形状を説明するための断面図であり、縦（厚さ）方向の断面形状を示す。図４（ａ）を参照するに、電極体２０Ａは、断面形状が長方形で底面から高さｈ１の立体形状を有している。図４（ｂ）を参照するに電極体２０Ｂは、断面形状が長方形で底面から高さｈ2の立体形状を有している。高さｈ2は図４（ａ）に示す電極体２０Ａの高さｈ1よりも小さい。電極部２１が接触する生体１１０の部位の表面形状に応じて、高さが異なる電極体２０Ａ、２０Ｂを用いことができる。例えば、電極部２１が接触する部位が周囲よりも窪んでいる場合は、周囲の電極体２０よりも高さの高い電極体２０を用いる方が皮膚への接触状態が良好となり、モーションアーティファクトを低減できる。
【００２６】
図４（ｃ）を参照するに、電極体２０Ｃは、断面形状が一方の側が他方の側よりも高い台形形状を有している。電極体２０Ｃは、布地（不図示）に対して電極部２１が接触する部位が傾斜している場合に好適であり、例えば、肋骨から胸骨に向かう部位に好適に用いることができる。
【００２７】
図４（ｄ）を参照するに、電極体２０Ｄは、断面形状が中央が盛り上がっており、上部が半球状（あるいはドーム状）の形状を有している。電極体２０Ｄは、電極部２１が接触する部位が窪んでいる場合に好適であり、例えば、胸骨や背骨の部位に好適に用いることができる。
【００２８】
電極体２０の断面形状は上記した電極体２０Ａ〜２０Ｄの断面形状に限定されない。電極体２０の立体形状は、立方体、直方体、半球体、円錐体、角錐体、多面体およびトーラス体のうち少なくとも一つでもよい。電極体２０は、生体に接触する電極部２１が、生体の部位の表面形状に応じて、凸状でもよく凹状でもよい。
【００２９】
電極体２０は、電極体２０が接触する生体の部位に応じた硬さを有するようにしてもよい。電極体２０は、例えば、その生体の部位の硬さや動きに応じた硬さを有するようにしてもよい。生体の表面は、骨が表面に近くにある部位、例えば、肋骨、胸骨および背骨付近では最も硬く、筋肉の部位、例えば上腕二頭筋および大腿四頭筋では比較的硬く、腹部では比較的柔らかい。電極体２０は、硬い部位に用いる場合は柔らかい（硬度が小さい）材料の本体部２２を用い、柔らかい部位に用いる場合は硬い（硬度が大きい）材料を用いることが好ましい。これにより、各々の電極体２０の着圧を所定の範囲に設定することができ、皮膚表面との接触性を良好に維持することができ、生体信号のモーションアーティファクトを抑制できる。また、一例としては、動きが激しい部位については、柔らかい材料の本体部２２を用いて本体部２２の変形により動きに追従して接触性を良好に維持し、動きの少ない部位では比較的硬い材料の本体部２２を用いる。
【００３０】
電極体２０の立体形状または硬さは、電極体２０が受信した測定対象の生体信号に基づいて決定してもよい。より具体的には、電極体２０の電極部２１の皮膚表面との接触性は受信した生体信号の波形が適正であるかの評価や所定の時間（期間）の生体信号の波形を観察して、モーションアーティファクトが発生するかの評価を行って決定してもよい。この評価によって、電極体２０の立体形状、例えば底面から電極部２１の表面の高さまたは／および接触する表面形状を調整して決定する。また、この評価によって、電極体２０の硬さを調整して決定する。
【００３１】
電極体２０の立体形状または硬さは、電極体２０が配置される位置に設けた圧力センサの測定値に基づいて決定してもよい。より具体的には、電極体２０の電極部２１の表面に圧力センサを設置して、衣類１０を着衣した状態で、電極部２１の着圧を測定する。着圧は、発明者等の検討では、上記したように、５００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下であることが好ましい。５００Ｐａよりも小さいとモーションアーティファクトが発生し易くなり、２０００Ｐａよりも大きいと電極体２０による圧迫感が過大になり不快に感じる。着圧の測定には、エイエムアイ・テクノ社接触圧測定器（モデルＡＭＩ３０３７−２）を用いた。圧力測定によって、上記と同様に電極体２０の立体形状および／または硬さを調整して決定する。
【００３２】
図５は、本発明の一実施形態に係る他の電極体の概要構成を説明するための断面図である。図５（ａ）を参照するに、電極体２０Ｅは、本体部２２の内部の空間２２ａに気体および液体のうち少なくとも一つが封入されている。例えば、本体部２２がポリジメチルシロキサンで形成され、その内部に空気を封入することで、本体部２２の弾性を調整し易くなり、生体の表面へ着圧を良好に調整できる。また、液体、例えば水を封入することでも同様の効果が得られる。
【００３３】
図５（ｂ）を参照するに、電極体２０Ｆは、本体部２２の内部に空間２２ｂが設けられ、３本の円筒形のコイルバネ２５が設けられている。コイルバネ２５の両端は、それぞれ本体部２２の底面側と天面側に固定されている。コイルバネ２５は、生体の表面（図５（ｂ）の紙面の上）からの電極体２０Ｆへの圧縮に対して反発する方向の力を作用するように配置されており、つまり生体の表面に接触する方向に力が作用する。これにより、着圧が調整可能であり、生体の動きにより動的な力が電極体２０Ｆに作用してもコイルバネ２５が伸縮することで電極部２１が生体の表面に良好に接触可能である。なお、コイルバネ２５は３つに限定されず、２つ以下でもよく４つ以上でもよい。また、コイルバネ２５の代わりバネの力の方向がコイルバネ２５と同様であれば他のタイプのバネ、例えば板バネでもよい。
【００３４】
図６は、本発明の一実施形態に係るその他の電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。図６を参照するに、電極体２０Ｇは、布地１１の表面に設けられ、電極部２１と本体部２２Ｇを有している。本体部２２Ｇは、その内部に増幅回路６４を有する回路部６０と、電極部２１と回路部６０とを電気的に接続する配線３１とを含む。電極部２１の導電性繊維２４が例えば被検者の生体の表面に接触することで、生体信号を電極部２１が受けて配線３１を介して回路部６０の増幅回路６４に送り、増幅回路６４で生体信号を増幅する。増幅回路６４は心電信号を増幅する心電用増幅回路として機能する。
【００３５】
回路部６０には、電気刺激用回路を設けてもよい。これにより、電極部２１から電気信号により生体の筋肉に電気刺激を与えて、その刺激による測定部に生じる歪みを回路部６０に設ける歪検出素子（不図示）によって検出することで筋肉の活動状況の検出を行うことが可能となる。
【００３６】
回路部６０は、差動増幅器が内蔵されたＩＣチップ６１と抵抗素子およびコンデンサー等の受動素子６２とが実装されたフレキシブル基板６３と有する増幅回路６４と、電極パッド６７と、フレキシブル基板６３と電極パッド６７を接続するフレキシブル配線６６を有する。
【００３７】
回路部６０は、変形例として、増幅回路６４に加えて、または増幅回路６４の代わりにセンサを有してもよい。センサは、例えば、ＩＣチップ６１と同様の態様でフレキシブル基板６３上に実装されてもよい。センサは、例えば、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、温度センサ等である。加速度センサおよび角速度センサは、電極体２０Ｇの動きおよび姿勢を検出可能であるので、電極体２０Ｇを有する衣服を着用した被検者の動きおよび姿勢を検出可能である。また、圧力センサは、電極体２０Ｇと被試験体との接触圧を検出可能であるので、電極体２０Ｇの被検者の生体への接触の度合いを検出して、電極部２１が受けた生体信号（例えば、心電図）のノイズがモーションアーティファクトに起因するものであるかどうかを判断するために使用できる。センサは、小型（数ミリメートル角の大きさ）で軽量である点で、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサであることが好ましい。
【００３８】
回路部６０は、他の変形例として、増幅回路６４に加えて、または増幅回路６４の代わりに、機能素子または機能回路として、アクチュエータ、アンテナ、集積回路チップ、電気回路、バッテリおよび表示デバイス等を設けてもよく、マイクロフォン、磁石、ヒータ、モータ、ポンプ等を設けてもよい。
【００３９】
フレキシブル基板６３は、下面に膜体６５が設けられており、膜体６５は布地１１とは接着されていない。これにより、フレキシブル基板６３は可撓性を有するので、外部から応力がかかっても変形可能なので、応力を緩和できる。フレキシブル基板６３は、例えば、両面に銅箔が形成されたポリイミドフィルムやポリイミド薄板を用いることができる。
【００４０】
電極パッド６７は、可撓性の材料から形成され、その下面に、接続端子６８ａが、例えば導電性ペーストにより接着され、電気的に接続されている。接続端子６８ａは、布地１１に設けられた接続端子６８ｂと脱着可能に嵌合または接合しており、電気的に接続されている。接続端子６８ａ、６８ｂは、導電性を有しており、例えば、衣料に用いられる金属製のホック、導電性の面ファスナー等を用いることができる。接続端子６８ａ、６８ｂは、電極部２１が受けた生体信号あるいは回路部６０によって信号処理された信号を配線部３０に出力する。接続端子６８ａ、６８ｂは、配線部３０からの信号や電源を回路部６０に供給する。
【００４１】
フレキシブル配線６６は、可撓性の絶縁性材料からなる基材とその内部あるいは表面に配線膜（不図示）を有し、平面視で例えばジグザグ状、複数の「コ」の字型を結合した形状等に形成されている。配線膜の一端が電極パッド６７と導電性ペースト、半田等の導電性部材により電気的に接続され、他端がフレキシブル基板６３の端子に電気的に接続されている。フレキシブル配線６６は、上述した構造から弾性的に変形可能である。また、フレキシブル配線６６は、その材料自体の可撓性が十分な場合は、薄帯状でもよい。
【００４２】
図７は、本発明の一実施形態に係るその他の電極体および配線部の概要構成を示す断面図である。図７を参照するに、電極体２０Ｈは、布地１１の表面に設けられ、電極部２１と本体部２２Ｈを有している。電極体２０Ｈは、図６に示した電極体２０Ｇの変形例であり、共通する構成要素には同じ符号を用いてその説明を省略する。本体部２２Ｈは、その内部に光学センサ７４を含む回路部７０を有する。電極部２１は、その表面の一部が光を透過するように導電性繊維２４が配置されてないようになっており、いわゆる光学センサ７４のための窓２１ａが設けられている。これにより、光学センサ７４は、生体に光を照射することができると共に、生体からの光信号を受信することができる。光学センサ７４としては、例えば、光電脈波センサ、血中酸素飽和度センサ、血糖値センサを用いることができる。また、電極体２０Ｈは、回路部７０に、プローブ７２を電極体２０Ｈから露出するように設けることで、生体の表面と衣類との間の空間の温度や湿度を測定する温湿度センサを設けることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、衣類１０の布地１１にアレイ状に配置された複数の電極体２０は、その各々が、本体部２２と、本体部２２の表面に設けられその表面から少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維２４を有する電極部２１とを含み、電極体２０の電極部２１が接触する生体１１０の部位の表面形状に応じた立体形状を有することで、各々の電極体２０は、着圧を所定の範囲内に設定することができる。これにより、各々の電極体２０と皮膚表面との接触性が良好となり、アレイ状の複数の電極体２０から受信した生体信号のモーションアーティファクトが抑制され、安定して良好な生体信号を測定することが可能となる。また、複数の電極体２０の各々が、電極部２１が接触する生体１１０の部位に応じた硬さ、例えば、部位の硬さに応じた硬さを有することで、着圧を所定の範囲内に設定することができ、生体信号のモーションアーティファクトが抑制され、安定して良好な生体信号を取得することが可能となる。
【００４４】
図８は、本発明の他の実施形態に係る衣類の概要構成を示す図である。図８を参照するに、本発明の他の実施形態に係る衣類８０は、布地１１上に、増幅器を有する電極体２０Ｇと、機能回路体であるセンサ部８１、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）部８２、アクチュエータ部８３、バッテリ部８４および外部の携帯端末１２０にデータを送信するための無線モジュール部８５と、これらの信号および給電のための配線部３０を有している。
【００４５】
電極体２０Ｇは、先の図６に示した増幅回路を有する電極体であり、生体信号を電極部２１が受けて内部の増幅回路６４で生体信号を増幅し、配線部３０を介して出力する。
【００４６】
上記の機能回路体８１〜８５は、先の図６または図７の構造を有しており、本体部２２に各機能素子を有している。機能回路体８１〜８５は、表面に導電性繊維２４を有しなくてもよく、すなわち、図６に示す電極体２０Ｇにおいて可撓性の本体部２２Ｇと回路部６０、接続端子６８を有し、電極部２１（樹脂層２３および導電性繊維２４）を有しない構成でもよい。このような構成により、従来、硬いプラスチックケースに実装されていた機能回路が、可撓性のある本体部２２Ｇに覆われ、本体部２２Ｇが生体に接触するので、衣類８０の装着感が向上する。
【００４７】
また、機能回路体８１〜８５は、導電性繊維２４に代えて絶縁性繊維が設けられてもよい。絶縁性繊維が皮膚に接触することで、肌触りを良好にすることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、衣類８０の布地１１に、増幅器を有する電極体２０Ｇと機能回路体８１〜８５とが配置されており、多機能なウェアラブルデバイスを実現できるとともに、電極体２０Ｇおよび機能回路体８１〜８５が可撓性を有するので、衣類８０の装着感を向上できる。
【００４９】
図９は、本発明の実施例に係る衣類の（ａ）概要構成を示す図および（ｂ）断面図である。図１０は、本発明の実施例の電極体アレイが接触する生体の位置を示す図である。図９（ａ）、（ｂ）および図１０を参照する。図９（ａ）に示す実施例の衣類は、生体に接触する側から視た図である。衣類には表面に横６個、縦３個、計１８個の電極体を有する電極体アレイが配置されている。図９（ａ）に示すＡ１−Ａ２に沿って配置された６個の電極体は、図１０に示すように生体の第四肋骨の胸骨右縁から左第五肋間で中腋窩線に亘る部位（Ｖ１〜Ｖ６）に接触するように配置されている。実施例の電極体は、図９（ｂ）にその断面図を示すように、布地に対して電極体が部位Ｖ１〜Ｖ６の順に高さが、それぞれ、８ｍｍ、８ｍｍ、２ｍｍ、２ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍに設定した。一方、比較例の電極体アレイは、部位Ｖ１〜Ｖ６の全てに対して高さが０．５ｍｍに設定した。
【００５０】
図１１は、本発明の（ａ）実施例の心電図および（ｂ）比較例の心電図である。各図の横軸は時間（秒）であり、縦軸は心電信号の電圧（任意単位）である。部位Ｖ１〜Ｖ６において同じタイミングで約３心拍分の心電信号を測定した。
【００５１】
図１１（ａ）を参照するに、実施例の心電図の心電信号は、部位Ｖ１〜Ｖ６における波形のいずれもが、心房の興奮を示すＰ波の小さいピークと、それに続く心室の興奮によるＱＲＳ波のＲ部の正側の高いピークとＳ部の負側のピークと、それに続くＴ波の正側のやや高いピークが示されており、適正に測定できていることが分かった。一方、図１１（ｂ）を参照するに、比較例の心電図の心電信号は、部位Ｖ６においては心電信号が得られず、部位Ｖ１においては波形が乱れて第１および第２の心拍に対する心電信号が得られなかった。部位Ｖ２〜Ｖ５では３心拍分の心電信号は得られているが、心電信号の波形は実施例と比較して歪みが大きく適正な心電信号の波形は得られなかった。
【００５２】
実施例のＶ１〜Ｖ６の各部位に対応する電極体の高さは心電図の測定に基づいてモーションアーティファクトが抑制されるように決定した。実施例および比較例の心電図の測定には、心電測定用アンプチップ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社製モデルＡＤ８２３３）およびＭＣＵ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｕｒｕｍｅｎｔｓ社製モデルＭＳＰ４３０Ｆ５５２９）を使用した。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０，８０    衣類
１１    布地
２０，２０Ａ〜２０Ｈ    電極体
２１    電極部
２２，２２Ｇ，２２Ｈ    本体部
２４    導電性繊維
３０    配線部
６０，７０    回路部
８１〜８５    機能回路体
【図１】
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【図２】
2020121008.tif 000004
【図３】
2020121008.tif 000005
【図４】
2020121008.tif 000006
【図５】
2020121008.tif 000007
【図６】
2020121008.tif 000008
【図７】
2020121008.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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