(57)【要約】【課題】  本発明は、被験者に負担をかけることなく脈波などの微弱な生体信号を精度良く測定することができる生体情報取得衣類を提供する。【解決手段】  本発明の生体情報取得衣類は、衣類に生体情報取得用センサ１を装着してなる生体情報取得衣類であって、上記生体情報取得用センサ１は、ポリオレフィン系樹脂発泡シートを含む圧電シート11と、上記圧電シート11の一面に積層一体化されたシグナル電極12と、上記圧電シート11の他面に積層一体化された第一グランド電極13と、上記シグナル電極12上に電気的に絶縁した状態で積層一体化された第二グランド電極14とを有しており、上記シグナル電極12の面積が５０〜１０００ｃｍ2であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣類に生体情報取得用センサを装着してなる生体情報取得衣類であって、上記生体情報取得用センサは、ポリオレフィン系樹脂発泡シートを含む圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層一体化されたシグナル電極と、上記圧電シートの他面に積層一体化された第一グランド電極と、上記シグナル電極上に電気的に絶縁した状態で積層一体化された第二グランド電極とを有しており、上記シグナル電極の面積が５０〜１０００ｃｍ2であることを特徴とする生体情報取得衣類。
【請求項２】
シグナル電極と第二グランド電極との間には第一電気絶縁シートが介在しており、第一電気絶縁シートの厚みが１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得衣類。
【請求項３】
第一電気絶縁シートがポリエチレンテレフタレートシートを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体情報取得衣類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者を拘束することなく被験者からの生体信号を検出することができる生体情報取得衣類に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢化や健康意識の高まりに伴って日常生活において、脈波、呼吸などの生体信号を生体信号センサによって測定し、健康状態を把握することが行われるようになってきている。
【０００３】
特許文献１には、パジャマに、信号処理部と、着衣者の皮膚温もしくは発汗の状態を検出する複数の温度センサと湿度センサの少なくとも１種類を付加したセンサを付加したパジャマが開示されている。
【０００４】
パジャマなどの衣類に装着する生体情報取得用センサとしては、例えば、光電計、静電容量型センサなどが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、光電計は、指に巻回する必要があるなど心電計と同様に被験者にかかる負担が大きいという問題を有する。
【０００６】
又、静電容量型センサは、可撓性に劣るために柔軟な変形が要求される衣類への装着には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、被験者に負担をかけることなく脈波などの微弱な生体信号を精度良く測定することができる生体情報取得衣類を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の生体情報取得衣類は、衣類に生体情報取得用センサを装着してなる生体情報取得衣類であって、上記生体情報取得用センサは、ポリオレフィン系樹脂発泡シートを含む圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層一体化されたシグナル電極と、上記圧電シートの他面に積層一体化された第一グランド電極と、上記シグナル電極上に電気的に絶縁した状態で積層一体化された第二グランド電極とを有しており、上記シグナル電極の面積が５０〜１０００ｃｍ2であることを特徴とする。
【００１０】
上記生体情報取得衣類において、シグナル電極と第二グランド電極との間には第一電気絶縁シートが介在しており、上記第一電気絶縁シート上にシグナル電極が積層一体化されていると共に、第一グランド電極の外面には第二電気絶縁シートが、第二グランド電極の外面には第三電気絶縁シートが積層一体化されており、第一〜三電気絶縁シートの厚みが５０〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
上記生体情報取得衣類において、第一電気絶縁シートがポリエチレンテレフタレートシートを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の生体情報取得衣類は、上述の如き構成を有していることから、生体情報取得衣類を装着する被験者に負担をかけることなく、被験者の生体信号を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の衣類に装着される生体情報取得用センサを示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の生体情報取得衣類の一例を図面を参照しながら説明する。本発明の生体情報取得衣類の衣類に装着される生体情報取得センサ１は、ポリオレフィン系樹脂発泡シートを含む圧電シート11を有している。
【００１５】
圧電シート11を構成しているポリオレフィン系樹脂発泡シートとしては、外力が加えられることによって電荷を発生させることができるシートであれば、特に限定されない。
【００１６】
ポリオレフィン系樹脂発泡シートを構成しているポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、無水マレイン酸変性ポリプロピレンなどの酸変性ポリオレフィン、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマーなどが挙げられ、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、又は、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との混合物が、圧電性及び成形性に優れているので好ましい。
【００１７】
ポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン系樹脂、中密度ポリエチレン系樹脂、高密度ポリエチレン系樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂などが挙げられる。
【００１８】
ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン成分を５０重量％を以上含有していれば、特に限定されず、例えば、プロピレン単独重合体（ホモポリプロピレン）、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数２〜２０のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられる。なお、ポリプロピレン系樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。又、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数３〜２０のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体の何れであってもよい。
【００１９】
なお、プロピレンと共重合されるα−オレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどが挙げられる。
【００２０】
ポリプロピレン系樹脂としては、電荷注入量が高くて帯電性に優れた圧電シートを得ることができることから、ホモポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体が好ましい。
【００２１】
圧電シートを構成しているポリオレフィン系樹脂発泡シートは、その圧電性が阻害されない範囲内において、汎用の要領で一軸延伸又は二軸延伸されていてもよい。
【００２２】
ポリオレフィン系樹脂発泡シートの厚みは、薄すぎると、生体情報取得センサの機械的強度が低下する虞があり、厚すぎると、圧電シートの圧電性が低下することがあるので、１０〜３０００μｍが好ましい。
【００２３】
圧電シート11を構成しているポリオレフィン系樹脂発泡シートには、その物性を損なわない範囲内において、酸化防止剤、金属害防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、ブロッキング防止剤及び滑剤などの添加剤が含有されていてもよい。
【００２４】
ポリオレフィン系樹脂発泡シートの製造方法としては、特に限定されず、例えば、ポリオレフィンと熱分解型発泡剤とを押出機に供給して熱分解型発泡剤の分解温度未満の温度にて溶融混練し押出機に取り付けたＴダイから発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを押出し、この発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを必要に応じて架橋した上で、発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを熱分解型発泡剤の分解温度以上に加熱して発泡させてポリオレフィン系樹脂発泡シートを製造する方法が挙げられる。なお、熱分解型発泡剤としては、分解によってガスを発生させればよく、例えば、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）などが挙げられる。
【００２５】
ポリオレフィン系樹脂発泡シートに汎用の要領で電荷を注入することによってポリオレフィン系樹脂発泡シートを帯電させて圧電シートとすることができる。ポリオレフィン系樹脂発泡シートに電荷を注入する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）ポリオレフィン系樹脂発泡シートを一対の平板電極で挟持し、一方の平板電極をアースすると共に他方の平板電極を高圧直流電源に接続して、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに直流又はパルス状の高電圧を印加してポリオレフィン系樹脂発泡シートに電荷を注入してポリオレフィン系樹脂発泡シートを帯電させる方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線をポリオレフィン系樹脂発泡シートに照射して、ポリオレフィン系樹脂発泡シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって樹脂に電荷を注入してポリオレフィン系樹脂発泡シートを帯電させる方法、（３）ポリオレフィン系樹脂発泡シートの一面にアースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、ポリオレフィン系樹脂発泡シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させてポリオレフィン系樹脂発泡シートに電荷を注入してポリオレフィン系樹脂発泡シートを帯電させる方法などが挙げられる。上記方法の中でポリオレフィン系樹脂発泡シートに容易に電荷を注入することができるので、上記（２）（３）の方法が好ましく、上記（３）の方法がより好ましい。
【００２６】
上記（１）（３）の方法において、ポリオレフィン発泡体に印加する電圧の絶対値は、低すぎると、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに十分に電荷を注入することができず、高い帯電性を有する圧電シートを得ることができないことがあり、大きすぎると、アーク放電してしまい、却って、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに十分に電荷を注入することができず、高い帯電性を有する圧電シートを得ることができないことがあるので、３〜１００ｋＶが好ましく、５〜５０ｋＶより好ましい。
【００２７】
上記（２）の方法において、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに照射する電離性放射線の加速電圧の絶対値は、小さすぎると、空気中の分子を十分に電離することができず、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに十分な電荷を注入することができず、帯電性の高いポリオレフィン系樹脂発泡シートを得ることができないことがあり、大きすぎると、電離性放射線が空気を透過し、空気中の分子を電離させることができず、帯電性の高いポリオレフィン系樹脂発泡シートを得ることができないことがあるので、５〜１５ｋＶが好ましい。
【００２８】
得られたポリオレフィン系樹脂発泡シートは、このポリオレフィン系樹脂発泡シートに外力が加わると、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに注入されて見かけ上、分極した状態でためられた正電荷と負電荷とが相対変位を生じ、この相対変位に伴って良好な電気応答を生じ、該電気応答を測定することにより、生体情報取得センサに用いることができる。
【００２９】
図１に示したように、生体情報取得センサ１は、圧電シート11と、この圧電シート11の一面に積層一体化されたシグナル電極12と、上記圧電シート11の他面に積層一体化された第一グランド電極13と、上記シグナル電極12上に第一電気絶縁シート２を介して積層一体化された第二グランド電極14とを有している。
【００３０】
圧電シート11の両面にはその全面を被覆するように固定剤層（図示せず）を介して第一、第二電気絶縁シート２、３が積層一体化されており、第一電気絶縁シート２上には更に固定剤層（図示せず）を介して第三電気絶縁シート４が積層一体化されている。なお、第一〜第三電気絶縁シート２〜４は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートなどが挙げられ、ポリエチレンテレフタレートシートが好ましい。
【００３１】
固定剤層を構成している固定剤は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。
【００３２】
第一電気絶縁シート２における圧電シート11に対向する面21には所定の面積を有するシグナル電極12が一体的に形成され、第二電気絶縁シート３における圧電シート11に対向する面31の全面には第一グランド電極13が一体的に形成され、第三電気絶縁シート４における圧電シート11に対向する面41の全面には第二グランド電極14が一体的に形成されている。従って、圧電シート11の一面にシグナル電極12が固定剤層を介して積層一体化されていると共に、圧電シート11の他面に固定剤層を介して第一グランド電極13が積層一体化されており、更に、シグナル電極12上に、電気絶縁シート２及び固定剤層を介して第二グランド電極14が積層一体化されている。なお、第二グランド電極14は、シグナル電極12が外部の電磁波の影響を受けることを防止するために設けられている。
【００３３】
電気絶縁シート上に電極（グランド電極及びシグナル電極）を形成する方法としては、例えば、（１）電気絶縁シート上に、バインダー中に導電性微粒子を含有させてなる導電ペーストを塗布、乾燥させる方法、（２）電気絶縁シート上に蒸着によって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート上に、銅シートなどの金属シートを積層一体化する方法などが挙げられる。
【００３４】
シグナル電極12の面積は、小さくても大きくても、生体情報取得センサの感度が低下するので、５０〜１０００ｃｍ2が好ましく、１００〜７００ｃｍ2がより好ましく、１００〜４００ｃｍ2が特に好ましい。
【００３５】
又、第一電気絶縁シート２の厚みは、薄すぎると、生体情報取得センサの感度が低下することがあり、厚すぎると、生体情報取得センサの柔軟性が低下して、被験者の生体信号の測定感度が低下することがあるので、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜１００μｍがより好ましく、６０〜９０μｍが特に好ましい。
【００３６】
第二電気絶縁シート３の厚みは、薄すぎると、生体情報取得センサの感度が低下することがあり、厚すぎると、生体情報取得センサの柔軟性が低下して、被験者の生体信号の測定感度が低下することがあるので、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜１００μｍがより好ましく、６０〜９０μｍが特に好ましい。
【００３７】
第三電気絶縁シート４の厚みは、薄すぎると、生体情報取得センサの感度が低下することがあり、厚すぎると、生体情報取得センサの柔軟性が低下して、被験者の生体信号の測定感度が低下することがあるので、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜１００μｍがより好ましく、６０〜９０μｍが特に好ましい。
【００３８】
そして、シグナル電極12に導電線（図示せず）を電気的に接続すると共に、導電線（図示せず）を途中で二つに分岐させて、一方の分岐した導電線部を第一グランド電極13に、他方の分岐した導電線部を第二グランド電極14に電気的に接続させており、第一、第二グランド電極13、14に接続させた導電線にアースをとっており、圧電シート11で発生した電位を第一グランド電極13を基準としてシグナル電極12を通じて取り出すことができる。
【００３９】
上述のように構成された生体情報取得センサ１が衣類に装着されて生体情報取得衣類が構成されている。生体情報取得センサ１は衣類に一個ではなく複数個、装着されてもよい。
【００４０】
生体情報取得センサ１は、衣類の何れの箇所に装着されてもよい。生体情報取得センサ１を衣類に装着させる部位としては、例えば、胸部、背部、頚部、頭部、腹部、臀部、大腿部、下腿部、手首、手、上腕部、前腕部、腰部、足首、足裏などが挙げられる。衣類への生体情報取得センサ１の装着は公知の要領で行えばよい。
【００４１】
次に、生体情報取得衣類の使用要領を説明する。生体情報取得衣類を被験者に通常の衣類と同様に装着する。被験者の生体信号を取得しやすいように、生体信号を取得する部位に生体情報取得センサ１ができるだけ密着した状態となるようにすることが好ましい。
【００４２】
そして、被験者の生体信号、具体的には、脈拍、脈波、呼吸、体動などによって生体情報取得センサ１の圧電シート11が押圧力を受け、この押圧力によって圧電シート11に発生した電位をシグナル電極12を通じて取り出すことによって、被験者の生体信号を精度良く測定することができる。
【００４３】
（実施例１〜７）
ホモポリプロピレンＡ（日本ポリプロ社製  商品名「ノバテックＰＰ  ＥＡ９」）５０重量部及び直鎖状低密度ポリエチレン（プライムポリマー社製  商品名「モアテック０１３８Ｎ」）５０重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート３．５重量部、アゾジカルボンアミド３．３重量部、酸化防止剤として２，６−ジブチル−ｐ−クレゾール０．３重量部、及び、ジラウリルチオプロピオネート０．３重量部、金属防止剤としてメチルベンゾトリアゾール０．５重量部を含む組成物をバレル温度が１７０℃に調整された二軸押出機を用いて十分に溶融混練してＴダイから押出て厚さ０．３ｍｍの発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを製造した。
【００４４】
得られた発泡性ポリオレフィン系樹脂シートに電子線を加速電圧３００ｋＶの条件下にて２５ｋＧｙ照射して発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを架橋した。この発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを２９０℃の熱風オーブンに投入してアゾジカルボンアミドを分解させることにより発泡性ポリオレフィン系樹脂シートを発泡させて、見掛け密度が０．２ｇ／ｃｍ3で且つ厚みが０．５ｍｍのポリオレフィン系樹脂発泡シートを製造した。
【００４５】
得られたポリオレフィン系樹脂発泡シートを１５０℃の雰囲気下にて一軸延伸することによって厚みが０．１５μｍのポリオレフィン系樹脂発泡シートとした。このポリオレフィン系樹脂発泡シートに電圧−１０ｋＶ、放電距離１０ｍｍ及び電圧印加時間１分の条件下にてコロナ放電処理を施すことによってポリオレフィン系樹脂発泡シートに電荷を注入してポリオレフィン系樹脂発泡シートを帯電させて圧電シートを作製した。
【００４６】
この圧電シートを用いて図１に示した生体情報取得センサ１を作製した。シグナル電極の面積及び第一〜第三電気絶縁シートの厚みを表１の通りに調整した。なお、第一〜第三電気絶縁シートの厚みは全て同一厚みであった。
【００４７】
得られた生体情報取得センサ１をＴシャツの内面に装着一体化して生体情報取得Ｔシャツを作製した。生体情報取得センサ１は、生体情報取得Ｔシャツを装着した被験者の胸部心臓付近となるように生体情報取得Ｔシャツの内面に装着した。生体情報取得Ｔシャツは伸縮性を有する布地から形成されており、被験者が生体情報取得Ｔシャツを装着した状態において、生体情報取得センサ１は被験者の胸部心臓付近に密着した状態となっていた。
【００４８】
生体情報取得センサ１に接続した導電線をアンプ（東京センサー製）及びオシロスコープ（ＧＷｉｎｓｔｅｋ社製  商品名「ＧＤＳ−１０６２Ａ」）にこの順序で接続し、生体情報取得センサ１が検出した生体信号を電気信号として取得できるようにした。
【００４９】
（比較例１）
圧電シートとして、ポリフッ化ビニリデン発泡シートに電荷を注入して得られた圧電シートを用いたこと、シグナル電極の面積及び第一〜第三電気絶縁シートの厚みを表１の通りに調整したこと以外は実施例１と同様にして生体情報取得Ｔシャツを得た。
【００５０】
得られた生体情報取得センサ１の圧電シートの帯電性及び生体情報取得Ｔシャツのセンサ感度を下記の要領で測定し、その結果を表１に示した。
【００５１】
（圧電シートの帯電性）
圧電シートの両面に金蒸着を施して試験体を作製した。試験体に加振機を用いて荷重Ｆが２Ｎ、動的荷重が±０．２５Ｎ、周波数が１１０Ｈｚの条件下にて押圧力（１ｃｍ×１ｃｍの治具使用）を加え、押圧時に発生する電荷Ｑ（クーロン）を計測した。電荷Ｑ（クーロン）を荷重Ｆ（Ｎ）で除することによって算出される発生電荷（Ｑ／Ｎ）を圧電シートの帯電性として評価した。
【００５２】
（センサ感度）
生体情報取得Ｔシャツを３０人の被験者に装着させた。被験者をマットレス上に仰向で寝させた。被験者が口と鼻による呼吸を１５秒間止めた状態にて、生体情報取得センサにより脈波を測定した。脈波はオシロスコープにて波形で表示され、波形の最上部と最下部との電位差をセンサ感度とした。なお、センサ感度は、各脈波によって変動するため、１０個の波形の平均値とした。各人について得られたセンサ感度の相加平均値を生体情報取得Ｔシャツのセンサ感度とした。
【００５３】
【表１】
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【符号の説明】
【００５４】
１     圧電センサ
11     圧電シート
12     シグナル電極
13     第一グランド電極
14     第二グランド電極
２〜４ 電気絶縁シート
【図１】
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