(57)【要約】【課題】ニットが備えた快適な装着感を有しながら、抵抗値変化を検出でき、ニットが伸張しても導電層が断線し難い導電層付きニットを提供すること。【解決手段】ニット１２に導電層１３が積層した導電層付きニット１０について、前記ニット１２は、複数の単糸で撚られた撚糸で編立されたものであり、前記導電層１３は、伸張可能であって伸張によって抵抗値変化を起こすものであり、前記導電層１３の長手方向がニット１２の表層部Ｆが連続する方向に沿って形成されているものとした。【選択図】図１
2018183964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニットに導電層が積層した導電層付きニットであって、
前記ニットは、複数の単糸で撚られた撚糸で編立されたものであり、
前記導電層は、伸張可能であって伸張によって抵抗値変化を起こすものであり、
前記導電層の長手方向がニットの表層部が連続する方向に沿って形成されている導電層付きニット。
【請求項２】
前記導電層は、前記ニットの表層部の撚糸上に当該撚糸の厚みの１０〜５０％の深さで浸透している請求項１記載の導電層付きニット。
【請求項３】
前記導電層は、架橋ゴムまたは熱可塑性エラストマに導電性粉末が分散した導電性ペーストの硬化体である請求項１または請求項２記載の導電層付きニット。
【請求項４】
前記ニットが平編み、ゴム編み、若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層の長手方向が、前記ニットのウェール方向である請求項１〜請求項３何れか１項記載の導電層付きニット。
【請求項５】
前記ニットがパール編み若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層の長手方向が、前記ニットのコース方向である請求項１〜請求項３何れか１項記載の導電層付きニット。
【請求項６】
前記ニットが２ｗａｙトリコット若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層がシンカー面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのウェール方向であるか、または前記導電層がニードル面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのコース方向である請求項１〜請求項３何れか１項記載の導電層付きニット。
【請求項７】
請求項１〜請求項６何れか１項記載の導電層付きニットを有してなり前記導電層の伸縮により抵抗値変化を起こす歪みセンサ。
【請求項８】
請求項７記載の歪みセンサを有するウェアラブルセンサ。
【請求項９】
前記ニットでコンプレッションウェアやタイツ、サポータ、グローブ、ソックスの少なくとも何れかを形成している請求項８記載のウェアラブルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電層を備えたニット（編み物）である導電層付きニットおよびその導電層付きニットを用いた歪みセンサ、ウェアラブルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脈拍などの体の状態や動きを計測するためのセンサが搭載されスマートウォッチや活量計、脈拍計などのウェアラブルデバイスの開発が盛んになっているが、従来のウェアラブルデバイスは、リジット基板に半導体素子が配置され導電回路が形成されたユニットを用いることが多かった。しかし、リジット基板を用いたウェアラブルデバイスは硬く身体の動きに追従しないため快適な装着感が得られなかった。そこで、弾性体や衣類に導電回路を形成することでフレキシブルなウェアラブルデバイスを得る技術が開発されている。こうした技術は、例えば、特開２０１６−０７６５３１号公報（特許文献１）や、特開２００５−１３７４５６号公報（特許文献２）、特開２０００−１４８２９０号公報（特許文献３）、国際公開２０１６／１１４３３９号（特許文献４）などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０７６５３１号公報
【特許文献２】特開２００５−１３７４５６号公報
【特許文献３】特開２０００−１４８２９０号公報
【特許文献４】国際公開２０１６／１１４３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１６−０７６５３１号公報（特許文献１）によれば、配線層が配設されたエラストマからなるウェアラブル筐体が開示され、「簡易な構造で、ウェアラブル端末等に適用可能な伸縮性及び耐衝撃性に優れ、信頼性の高い複合モジュール」（段落［0018］参照）が得られる。また、特開２００５−１３７４５６号公報（特許文献２）によれば、開裂誘導部を備えた基材フィルムの一面に回路が印刷された身体装着用電極装置が開示され、「患者の体型に合わせて電極の装着位置を容易かつ正確に調整することができ、しかも患者が長時間装着していても違和感が少ない」（段落［0020］参照）という効果が得られる。ところが、エラストマや樹脂フィルムを基材として構成されたウェアラブルデバイスは、基材が汗を吸収しないことや、通気性を備えないため、長時間の利用では必ずしも快適とは言えない。
【０００５】
それに対して特開２０００−１４８２９０号公報（特許文献３）では、「縫い糸に複数の超極細導体を撚り込むことや、生地自体に超極細導体を織り込むこと」（段落［0033］参照）でシャツやズボンなどの衣服にネットワーク用配線を形成することが記載されている。このように導電糸を用いて生地に回路を形成する場合には、生地が吸汗性や通気性を備えるため、長時間の利用でも快適と考えられる。
【０００６】
しかしながら、特開２０００−１４８２９０号公報（特許文献３）に記載の技術にも次の課題があった。第１に複雑な回路の形成には、回路縫付け工程に長時間かかるためコスト高になる。第２に導電糸は比較的高い導電性を有しているが、糸自体の伸張性に課題があるため、伸張させる用途では千鳥がけ（ジグザグ縫い）やオーバーロックミシンを用いた伸張可能な縫い目を形成しなければならない。このような縫い目は、ある程度の縫い幅（面積）を必要とするため、複雑な回路形成には不向きである。加えて、糸自体を伸ばすわけではないため、伸張によって抵抗値変化を示さず、センサとして用いることができない。
【０００７】
一方、国際公開２０１６／１１４３３９号（特許文献４）には、導電性高分子や銀ペーストで配線を形成した衣服が伸張した際に配線にクラックが入る課題を解決するために、伸び止めの役割を果たす層が記載されている（段落［0017］［0021］参照）。しかしながら、伸びを抑制することで、伸張するための応力が大きくなり装着感も損なわれるだけではなく、センサとして利用範囲が限定される。加えて、伸びを抑制する技術は、クラックが生じる伸張率を改善するものではなかった。
【０００８】
即ち、フレキシブルなウェアラブルデバイスの中でもエラストマや樹脂フィルムなどの弾性体を基材として構成されたウェアラブルデバイスに比べ、衣類などの布地は通気性がよく着用感が良好であるが、布地の表面には凹凸や空孔があるため、導電層の形成が困難であり、また布地の伸張時に導電層が断線し易く、これを解決するために好適な技術は得られていない。
【０００９】
そこで本発明は、ニットが備えた快適な装着感を有しながら、抵抗値変化を検出でき、ニットが伸張しても導電層が断線し難い導電層付きニットと、これを用いた歪みセンサやウェアラブルセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は以下のように構成される。即ち本発明は、ニットに導電層が積層した導電層付きニットであって、前記ニットは、複数の単糸で撚られた撚糸で編立されたものであり、前記導電層は、伸張可能であって伸張によって抵抗値変化を起こすものであり、前記導電層の長手方向がニットの表層部が連続する方向に沿って形成されている導電層付きニットを提供する。
【００１１】
ニットに導電層が積層した導電層付きニットであるため、基材としてのニットを利用することでニット特有の伸縮性や柔軟性、保湿性を備える肌触りの良い製品とすることができる。また、前記ニットは複数の単糸で撚られた撚糸で編立されているため、単糸間の間隙に導電層が浸漬することができ、ニットに対する固着性に優れた導電層とすることができる。
【００１２】
前記導電層は、伸張可能であって伸張によって抵抗値変化を起こすものであるため、導電層の抵抗値を検出し、その抵抗値の変化から導電層の伸張程度を推し量ることができる。また、前記導電層の長手方向がニットの表層部が連続する方向に沿って形成されているため、ニットの伸張によって導電層が破断し難い。
【００１３】
前記導電層は、前記ニットの表層部の撚糸上に当該撚糸の厚みの１０〜５０％の深さで浸透している導電層付きニットとすることができる。ニットの表層部の撚糸上に当該撚糸の厚みの１０〜５０％の深さで導電層を浸透させたため、ニットから簡単には剥離せず、ニットの伸張に対して破断し難い導電層とすることができる。
【００１４】
前記導電層は、架橋ゴムまたは熱可塑性エラストマに導電性粉末が分散した導電性ペーストの硬化体である導電層付きニットとすることができる。前記導電層を架橋ゴムまたは熱可塑性エラストマに導電性粉末が分散した導電性ペーストの硬化体としたため、ニット表面にこの導電性ペーストを印刷することで導電層付きニットを形成することができる。また、伸ばすことで抵抗値が変化する導電層とすることができる。
【００１５】
前記ニットが平編み、ゴム編み、若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層の長手方向が、前記ニットのウェール方向である導電層付きニットとすることができる。前記ニットを平編み、ゴム編み、若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットとし、そのニットのウェール方向を前記導電層の長手方向として形成したため、こうした種類のニット上に伸張しても破断し難い導電層を有する導電層付きニットとすることができる。
【００１６】
前記ニットがパール編み若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層の長手方向が、前記ニットのコース方向である導電層付きニットとすることができる。前記ニットをパール編み若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットとし、そのニットのコース方向を前記導電層の長手方向として形成したため、こうした種類のニット上に伸張しても破断し難い導電層を有する導電層付きニットとすることができる。
【００１７】
前記ニットが２ｗａｙトリコット若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットであり、前記導電層がシンカー面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのウェール方向であるか、または前記導電層がニードル面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのコース方向である導電層付きニットとすることができる。前記ニットを２ｗａｙトリコット若しくはその変化組織のいずれか一種または組合せから選択される少なくとも一のニットとし、前記導電層がシンカー面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのウェール方向であるか、または前記導電層がニードル面に設けられたものであってその長手方向が前記ニットのコース方向であるものとしたため、２ｗａｙトリコット上に伸張しても破断し難い導電層を有する導電層付きニットとすることができる。
【００１８】
前記何れかの導電層付きニットを有してなり前記導電層の伸縮により抵抗値変化を起こす歪みセンサとすることができる。前記何れかの導電層付きニットを有してなり前記導電層の伸縮により抵抗値変化を起こす歪みセンサとしたため、ニットの伸張を計測するセンサとして利用することができる。
【００１９】
前記歪みセンサを有するウェアラブルセンサとすることができる。前記歪みセンサを有するウェアラブルセンサとしたため、ニットで衣類を形成し、身体の動きを計測するセンサとして利用することができる。
【００２０】
前記ニットでコンプレッションウェアやタイツ、サポータ、グローブ、ソックスの少なくとも何れかを形成しているウェアラブルセンサとすることができる。前記ニットでコンプレッションウェアやタイツ、サポータ、グローブ、ソックスの少なくとも何れかを形成したため、これらの衣類によって被覆された身体の部分の動きを捉えるウェアラブルセンサとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の導電層付きニット、歪みセンサおよびウェアラブルセンサによれば、ニットが備えた快適な装着感を有しており、また、導電層が抵抗値変化を検出できる。また、ニットが伸張しても導電層の断線が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】平編みの模式図であり、分図１（ａ）はその平面相当図、分図１（ｂ）は分図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面相当図である。
【図２】図１（ａ）の編地を上下方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図３】図１（ａ）の編地を左右方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図４】ゴム編みの模式図であり、分図４（ａ）はその平面相当図、分図４（ｂ）は分図４（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線断面相当図である。
【図５】図４（ａ）の編地を上下方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図６】図４（ａ）の編地を左右方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図７】パール編みの模式図であり、分図７（ａ）はその平面相当図、分図７（ｂ）は分図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線断面相当図である。
【図８】図７（ａ）の編地を上下方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図９】図７（ａ）の編地を左右方向に伸ばしたときの平面相当図である。
【図１０】導電層付きニットの模式図であり、分図１０（ａ）はその平面相当図、分図１０（ｂ）は分図１０（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線断面相当図である。
【図１１】導電層付きニットの別の実施形態であり図１０（ａ）相当の断面図である。
【図１２】導電層付きニットのまた別の実施形態であり図１０（ａ）相当の断面図である。
【図１３】導電層付きニットのさらに別の実施形態であり図１０（ａ）相当の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の導電層付きニットについてその実施形態に基づいて説明する。本発明の導電層付きニットは、ニットに導電層が積層したものであって、前記ニットは、複数の単糸で撚られた撚糸で編立されたものであり、前記導電層は、伸張可能であって伸張によって抵抗値変化を起こすものであり、さらに前記導電層の長手方向がニットの表層部が連続する方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００２４】
＜ニット＞
一般に布は、織物とニット（編み物）とに分類される。この中で、縦糸と横糸を交差させて織った織物は、伸縮する糸を用いた場合を除いて、糸目方向への伸縮性に乏しいが、ニットに比べてハリや腰があり、型崩れしにくく引っ張りに強いなどの特徴があるため、ジャケットやズボンなどの衣類や、敷物などの生活用品など、多くの繊維製品に用いられている。
【００２５】
一方、ニットは繊維でループ（編み目）を作り、このループどうしの絡まりでなる連続した生地（編地）で形成されている。このループどうしの絡まり部分では、繊維が比較的自由に動くことができることに加え、編み目が形成する立体的な構成によって、生地は大きく伸張することができる。このためニットは織物と比べて伸張性が大きく、しなやかで柔らかい質感、立体的な編み目に起因する保温性や通気性の高さなどの特徴を備える。そのため、防寒具や肌着、フィット感が必要となる靴下、しなやかさを生かした運動着などに好適に利用されている。
【００２６】
ニットは、横編と縦編に分類でき、ループが横方向に進んで編地を作るのが横編みで、ループを縦方向に編み上げていくのが縦編である。またニットでは、生地の縦方向に並んだループの列を「ウェール」、横方向に並んだループの列を「コース」と言い、１インチ間におけるループの数をゲージで表す。換言すれば、ウェール方向のゲージ数は１インチ当たりのコース方向の糸の本数であり、コース方向のゲージ数は、１インチ当りのループの数とすることができる。例えば、１インチ四方に後述の図１（ａ）のパターンがある場合には、ウェール方向が４ゲージ、コース方向が３ゲージとなる。このゲージ数は、目視または光学顕微鏡で観察して計測することができる。
【００２７】
ニットには種々の編み方により、種々の立体的に交差した編み目が形成されるため、そのうちの代表的ないくつかの編地の例について説明する。
【００２８】
平編み：
図１にニットの代表的な編み目である平編み１の模式図を示す。図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）はその断面図である。図１では便宜的に横方向に延びる４本の繊維について、３ループ分の繰り返しの様子を示しているが、実際には、このようなパターンが上下左右に繰り返されることで編地を形成している。図１（ａ）では、その横方向（図１（ａ）のＸ方向）に向かう繊維方向が、ループどうしが絡み合うコース方向になり、コース方向に対して垂直な方向（図１（ａ）のＹ方向）がウェール方向になる。
【００２９】
図２及び図３は、平編み１の繊維を伸ばした様子を示す模式図である。図１（ａ）を初期状態として、ウェール方向に伸ばしたときの状態を図２に、コース方向に伸ばしたときの状態を図３に示す。図２及び図３で示すように、平編み１ではウェール方向よりもコース方向への伸張が大きくなる。なお、平編み１の裏面は、表面とは異なる形状となる。
【００３０】
ゴム編み：
図４にはゴム編み２の模式図を示す。図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）はその断面図である。ゴム編み２はコース方向への伸縮性が大きいことが特徴の編み目である。図５及び図６は、ゴム編み２の繊維を伸ばした様子を示す模式図である。図４（ａ）を初期状態として、ウェール方向に伸ばしたときの状態を図５に、コース方向に伸ばしたときの状態を図６に示す。図５及び図６で示すように、ゴム編み２では平編みと同様にウェール方向よりもコース方向への伸張が大きくなるが、平編み１以上にコース方向の伸張が大きい。図４から図６へのコース方向の変化では、生地全体の伸張が１３０％（横方向に初期の１．３倍の長さ）であり、図４（ａ）に示す隙間Ｔ１から図６に示す隙間Ｔ２への変化は、Ｔ１を１００％とするとＴ２は２５０％にも及ぶ。他方、ウェール方向の伸張は、図５に示すように生地全体が概ね均一に伸張する。また、このときコース方向の寸法は小さくなる傾向がある。ゴム編み２では表裏で同じパターンを形成する。
【００３１】
パール編み：
図７にはパール編み３の模式図を示す。図７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）はその断面図である。パール編み３ではウェール方向への伸縮性が大きいことが特徴の編み目である。図８及び図９は、パール編み３の繊維を伸ばした様子を示す模式図である。図７（ａ）を初期状態として、ウェール方向に伸ばしたときの状態を図８に、コース方向に伸ばしたときの状態を図９に示す。図８及び図９で示すように、パール編み３では平編み１やゴム編み２と異なり、コース方向よりもウェール方向への伸張が大きくなる。パール編み３では表裏で同じパターンを形成する。
【００３２】
２ｗａｙトリコット：
２ｗａｙトリコットについては図示しないが、その表裏面のうちの一方面をシンカー面、他方面をニードル面といい、要求に応じて、どちらかの面も表面として利用できる編み目である。
【００３３】
スムース編み：
ゴム編みの変形としてスムース編みがある。スムース編みについては図示しないが、２つのゴム編みの裏面どうしを合せたような生地であり、生地の両面がゴム編みの表面と略同じ編み目となる編み方である。そのため、表裏両面が同様に表れる。この生地を用いれば、生地の両面にウェール方向の導電層を形成することができる。例えば、所定の厚みのこの生地を用い、生地の両面にウェール方向の導電層を形成すれば、生地の表裏の導電層の伸びの差によって湾曲度合いの違いを検出することができる。
【００３４】
こうした編地の他にもデンビー編みやバンダイク編み、コード編みなど、その他種々の編地があり、種々の変化組織を含むものも存在する。
【００３５】
次に、ニットに表れる表面形状について説明する。ニットは、繊維（撚糸）のループ（編み目）によって形成されているが、繊維どうしの重なり部分で、表面に表れる繊維と裏面に隠れる繊維とで積層構造を形成している。例えば図１〜図３で示す平編み１では、図１（ｂ）の左側を編地の表とすると、表側が第１層１ａとなり裏側が第２層１ｂとなる２つの層を有する。また、図４〜図６で示すゴム編み２では、図４（ｂ）に示される表側の第１層２ａと中間の第２層２ｂ、そして裏側の第３層２ｃの３つの層を有する。図７〜図９で示すパール編み３では、図７（ｂ）に示される表側の第１層３ａと中間の第２層３ｂ、そして裏側の第３層３ｃの３つの層を有する。これらの中で表側の第１層１ａ，２ａ，３ａで構成される部分を表層部Ｆと呼び、表層部Ｆに対して裏側に位置する第２層以下１ｂ，２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃで構成される部分を内層部Ｉと呼ぶこととする。また、こうした表層部Ｆと内層部Ｉの積層構造によって、編地ごとに特有のパターンを形成しているが、表層部Ｆに着目すると、編地を何れかの方向に伸ばしてもこの表層部Ｆが連続する部分が存在し、この表層部Ｆが連続する方向を表層部Ｆの連続方向というものとする。
【００３６】
平編み１は、図１で示すように、編地を伸ばさない状態では表層部Ｆがその表面のほぼ全面に表れ、表層部Ｆが上下左右の何れの方向にも連続する一方で、図３で示すように、コース方向に生地を伸ばすと表層部Ｆどうしの間に内層部Ｉが表出する。このため、上下方向には表層部Ｆが連続しても、コース方向には表層部Ｆが連続しない。換言すれば、図３で示す状態では、「ノ」字状と逆「ノ」字状に表面に表れて上下方向に連続する表層部Ｆが形成される一方で、その左右には表層部Ｆを分断する内層部Ｉが表出する。図２で示すウェール方向に編地を伸ばした状態でも表層部Ｆが上下方向に連続する。こうした平編み１の性質から、平編み１では、図１（ａ）の上下方向であるウェール方向が、表層部Ｆの連続方向と一致する。
【００３７】
一方、ゴム編み２でも図４〜図６で示すように、繊維の表側に表れる「ノ」字状のパターンが上下方向に連続する表層部Ｆと、逆「ノ」字状のパターンが上下方向に連続する表層部Ｆとが左右方向に繰り返し形成されるが、「ノ」字状と逆「ノ」字状で形成される一組の表層部Ｆとそれに隣接する別の一組の表層部Ｆとの間に内層部Ｉが表出し、谷となる部分が構成される。そのため、ゴム編み２では、編地を伸ばしても伸ばさなくても、表面が浮き上がった部分と凹んだ部分がコース方向に交互に表れる表面凹凸模様を形成する。ゴム編み２では図４（ａ）のウェール方向が表層部Ｆの連続方向となる。
【００３８】
パール編み３では図７（ａ）で示されるように、繊維の表側には「ワ」字状と逆「ワ」字状のパターンが左右方向に連続する表層部Ｆが形成され、この表層部Ｆとそれに隣接する別の表層部Ｆとの間に内層部Ｉが表出し、谷となる部分が形成される。そのため、パール編み３では表面が浮き上がった部分と凹んだ部分が交互に表れる点でゴム編み２と同一であり、表層部Ｆと谷となる内層部Ｉがウェール方向に交互に表れる点でゴム編み２と異なる。パール編み３では図７（ａ）のコース方向が表層部Ｆの連続方向となる。
【００３９】
ニットの種類については、前述のように種々の編地がある中でどのような編地を用いても良いが、編み目の大きさについては好適な大きさがある。後述する導電層を導電性ペーストで形成する場合には、１０ゲージ以上のいわゆるハイゲージと呼ばれる比較的目の細かい編み目を備えたニットを用いることが好ましい。１０ゲージよりも粗い編み目のニットを用いた場合には、以下の不具合が生じるおそれがあるからである。
【００４０】
第１に、繊維が太い場合にはニット表面の凹凸が大きくなりすぎ、印刷がし難くなるおそれがある。また、編み目の繰り返し単位が大きくなることで、伸張における伸びの不均一性が大きくなるおそれがある。第２に、繊維が細い場合には、繊維間の隙間が大きくなることから、導電性ペーストが浸透し易くなり、非浸透部を形成することが困難になる。加えて導電性ペーストがニットの肉厚を貫通して印刷機の定盤を汚し、連続印刷が困難になるおそれがある。一方、１０ゲージ以上のニットに所定の導電性ペーストを印刷すれば、上記のような不具合が生じ難く、伸張しても断線し難い導電層を形成することができる。
【００４１】
ニットに用いる繊維の種類は特に限定されず、一般的な天然繊維や合成繊維を用いることができ、また、ガラス繊維のような無機繊維を用いることができるが、絶縁性があり、しなやかな性質を持つ綿、ウール、レーヨン、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維等が好ましい。但し、複数の単糸で撚られた撚糸で形成されたものであることが必要である。単糸で形成されると導電層となる液状塗布物の染み込みが不十分となり、繊維の伸縮時に繊維との密着が保てなくなるからである。撚糸の直径は、０．０１〜１．０ｍｍ程度が好ましい。１．０ｍｍよりも太ければ生じる編み目の空隙が大きくなりすぎ導電層を形成し難くなるからであり、０．０１ｍｍよりも細ければ、導電層付きニットを形成する点で問題は生じないが、編み目の空隙が小さくなりすぎることからニットとしての特徴が得られにくく、ニットを採用する用途に使い難いからである。
【００４２】
＜導電層＞
導電層は、前記ニットの表面に形成される導電性の部位である。また、導電層の長手方向がニットの表層部の連続方向に沿った方向に形成される。こうした導電層は、主として導電性を発現させる導電性充填材と、導電性充填材を保持する高分子マトリクスとからなるものであり、伸張性を備えたバインダー樹脂に導電性材料が分散した液状導電性組成物をニット上に塗布して形成することができる。
【００４３】
図１０には、ニット上に導電層を設けた模式図を示す。図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は断面図である。導電層付きニット１０では、ニット１２の表面１２ａに、ニット１２の表層部Ｆが連続する方向であるＸ方向に導電層１３の長手方向が沿うように導電層１３を５組設けている例である。
【００４４】
導電層を形成する材質について説明する。伸張性を備えた前記マトリクスとしては、架橋ゴムや熱可塑性エラストマを用いることができる。例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の架橋ゴムや、スチレン系熱可塑性エラストマ、オレフィン系熱可塑性エラストマ、エステル系熱可塑性エラストマ、ウレタン系熱可塑性エラストマ、アミド系熱可塑性エラストマ、塩化ビニル系熱可塑性エラストマ、フッ素系熱可塑性エラストマなどの熱可塑性エラストマが挙げられる。これらの材質の中でも、シリコーンゴムは極めて柔軟な導電層を形成することができ、比較的耐候性が高いため、ウェアラブルセンサの用途に好適である。
【００４５】
マトリクスの硬さは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３で規定されるＡ硬度で５〜８０の範囲が好ましい。Ａ５未満では、柔軟すぎるため耐久性の点で懸念が生じる。一方、Ａ８０を越えると、硬すぎてほとんど伸張することができず伸縮させる用途として好適ではない。なお、近年では人にやさしい触感が求められていることから、この好ましい範囲内でも柔軟な素材を用いることがより好ましい。
【００４６】
導電性充填材としては、カーボンや金属等の導電性粉末を用いることできるが、電力や信号を伝える配線とする場合には、低抵抗の金属粉末を用いることが好ましい。また、金属粉末の中でも、ある程度の耐候性と極めて低い抵抗値を有する銀粉末が特に好適である。導電性充填材の形状は特に限定されないが、繊維状のものは比較的少ない充填量で低抵抗にすることができる。また、フレーク状粉末の導電性充填材は比較的少ない充填量で低抵抗にすることができるとともに、伸縮したときの抵抗率変化が小さくなる。
【００４７】
こうした導電性充填材は、導電層中で１５〜５０体積％を占めるように配合することが好ましい。１５体積％未満では、抵抗値が高くなりすぎるおそれがあり、５０体積％を超えると、導電性充填材を保持するマトリクスの割合が少なくなりすぎ、伸張したときに導電層に亀裂等が生じて断線するおそれが高まる。
【００４８】
一方、伸縮による抵抗値変化の大きな導電層の形成を欲する場合には、カーボン粉末を用いることが好ましい。伸縮による抵抗値変化の大きな導電層の一例としては、シリコーン１００質量部に対して、ケッチェンブラックを３．８〜１５質量部（導電層中で３．６〜２３体積％）、黒鉛を０〜４５質量部（導電層中で０〜４８体積％）含む導電性樹脂からなる導電層が好ましい一形態である。ケッチェンブラックの添加量が３．８質量部よりも少ないと所望の導電性や耐久性が得られ難い。また１５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また導電層を伸張したときにクラックが生じ易くなる。また、黒鉛の添加量が３０質量部よりも少ないと導電層の伸張に伴う適度な抵抗変化率が得られ難い。また４５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また導電層の伸張に対する耐久性が悪くなる。
【００４９】
導電層は、液状の導電性ペーストを用いて印刷形成することが好ましい。この導電性ペーストには、前記マトリクスとなるバインダーと導電性充填材を含む液状組成物を用いることができる。液状組成物の具体例としては、前述の導電性粉末を、硬化可能な液状樹脂であるアルケニル基含有ポリオルガノシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンの組合せや、ポリウレタンポリオールとイソシアネートの組合せたもの、各種ゴムやエラストマを溶剤に溶かしたものに分散したものとすることができる。また、導電性ペーストには溶剤を含むことができる。溶剤を用いることで黒鉛やケッチェンブラックの分散性、基材表面への塗布性、そして粘度を調整することができる。
【００５０】
導電層を導電性ペーストで印刷形成する場合には、微粒子導電性粉末、繊維状導電性粉末、鱗片状導電性粉末のうち少なくとも１種の導電性粉末を含むことが好ましい。この理由は、これらのいずれか１種を含むことで、所定の導電性ペーストのチキソ比を３〜３０に調整することができ、しかも固化後には所定の抵抗値範囲の導電層が得られるためである。特に、チキソ比をこの範囲にすることで、導電性ペーストが必要以上にニットに浸み込むことを抑制できるため、高品位なパターニングが可能となる。
【００５１】
なお、本発明における粘度は、別途説明がない限り、粘度計（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ回転粘度計ＤＶ−Ｅ）でスピンドルＳＣ４−１４の回転子を用い、回転速度１０ｒｐｍで測定した２５℃における粘度を示すものとする。また、上記チキソ比は、粘度計の回転速度１０ｒｐｍにおける測定値μ１０ｒｐｍと、回転速度１００ｒｐｍにおける測定値μ１００ｒｐｍの比（μ１０ｒｐｍ／μ１００ｒｐｍ）である。
【００５２】
導電性ペーストまたは導電層には、生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含むことができる。そうした添加材を例示すれば、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、難燃剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤など、種々の機能性向上剤が挙げられる。
【００５３】
＜導電層のニットへの染み込み＞
ニット表面への導電層の積層は、導電層の一部がニットに浸み込むことでなされている。導電層がニットに浸み込まず、導電層とニットとが互いの表面で固着している場合には、ニットに対する導電層の密着性が劣り、導電層が簡単に剥離するか、導電層が切断され易いからである。しかし、導電層のニットへの浸み込みは、導電層のニットに対する密着性を高めるとういうメリットがある一方で、ニットに浸み込んだ導電層は、導電層中の導電性材料どうしの接触がニットの繊維によって阻害され導電層の抵抗値が高まるおそれある。
【００５４】
図１０（ｂ）で示すように、導電層１３のうち、ニット１２に浸み込んだ部分である浸透部１３ａと、ニット１２の表面にある部分である非浸透部１３ｂとに区別すると、非浸透部１３ｂの厚みは、５０〜１０００μｍであることが好ましい。５０μｍ未満の場合には、ニット１２の種類にもよるが導電層１３にクラックが生じ易くなるおそれがある。また、１０００μｍを超えると、導電層１３に柔軟な材質を用いた場合でも、伸縮の応力が大きくなり、装着感を損ねるおそれがある。一方、浸透部１３ａの厚みは、表層部Ｆの撚糸上にその撚糸の厚みの１０〜５０％の深さで浸透していることが好ましい。１０％未満の場合は導電層１３の切断や剥離を起こし易くなるおそれがある。また５０％を超えると、導電層１３の断線に対する補強効果は既に十分であるのに対し、ニット１２の柔らかな風合いを損ね、ニット１２を拘束してその伸縮が起こり難くなるからである。
【００５５】
導電層の幅は、必要に応じて適切な大きさに形成できるが、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、導電層の幅が細すぎ、所望の導電性が得られにくいだけでなく、破断する可能性が高まるからである。導電層の幅の上限は制限されない。
【００５６】
導電層は、ニットの表面のみに設ける場合に限らず、そのニットの表面とともに裏面にも設ける態様を採ることができる。表面と裏面とで表層部の連続方向が異なる生地の場合には、それぞれの面の表層部の連続方向に沿った方向の導電層を形成することで、単一方向だけではない平面内の変位を検出するセンサとすることができる。平編みで見ると、生地の一方面では表層部の連続方向であるウェール方向（縦方向）に沿って導電層を形成し、生地の他方面では表層部の連続方向であるコース方向（横方向）に沿って導電層を形成することができる。このように生地の表裏両面に平面視で見ると垂直に交差する導電層を構成することで、この表裏両面に設けた導電層の抵抗値変化の比から、伸びの方向まで検出することができる。
【００５７】
導電層付きニットの表面には必要に応じて種々の機能層を積層することも可能である。例えば図１１で示す導電層付きニット２０では、導電層１３を設けた側のニット１２の表面に導電層１３とその周囲のニット１２表面を覆うような保護層１４を設けることができる。保護層１４は透明な可撓性のある樹脂材で形成することが好ましく、導電層１３表面を保護し、導電層１３のニット１２への固着をより確実にすることができる。
【００５８】
また、図１２や図１３で示すように、導電層付きニット３０の表裏少なくとも何れかの面に粘着層１５を設けることができる。図１２で示す導電層付きニット３０ａは、粘着層１５ａを、導電層１３を設けた側の表面に形成している。粘着層１５ａが保護層１４を兼ねることができ、粘着層１５ａ側を皮膚に付着させるように用いることで、導電層１３をニット１２の表面から見えなくすることができる。そのため、ニット１２の装飾性を損なわず、導電性付きニット３０ａを利用することができる。また、粘着層１５ａを介して身体と導電層１３とを密に接触させるため、身体の曲げ等による体表面の伸張と導電層の伸びのズレを少なくして、正確なセンシングを可能にすることができる。加えて、粘着層１５ａによって汗の浸透を抑制することができる。そのため、粘着層１５ａがない場合と比較して、導電層１５ａ近傍の水分量の変化を少なくすることができ、汗によるセンサ感度の変化を小さなものとすることができる。
【００５９】
また、図１３で示す導電層付きニット３０ｂは、粘着層１５ｂを、導電層１３を設けた側とは反対の表面に形成している。粘着層１５ｂ側を皮膚に付着させるように用いることで、身体から見て導電層１３をニット１２の外側に出すことができ、導電部１３がヒトから生じる汗の影響を受け難くすることができる。また、身体との擦れによる導電層１３の劣化を防止でき、更には身体との接触によるノイズの混入を防止し、より正確な抵抗値変化を検出し易くすることができる。
【００６０】
粘着層１５には、絆創膏やシップに用いる材質と同様の材質を用いることができ、アクリル系の粘着剤や高分子ゲルなどを利用することができる。このように粘着層１５を設けることで、導電層付きニット３０を皮膚に付着させて、身体への密着性を高める用途に好適に利用することができる。
【００６１】
＜導電層付きニットの製造方法＞
導電層付きニットを製造するには、ニットを準備し、その表層部の連続方向と導電層の長手方向が一致するように、ニット上に導電層となる導電性ペースト等の原料組成物を印刷等の方法で塗布する。そして、その塗布した原料組成物を硬化させる。保護層や粘着層等の機能層を設ける際は、さらにこれらの機能層を所望のニット表面にこれらの機能層となる原料組成物を塗布、硬化させることで導電層付きニットが得られる。
【００６２】
＜導電層付きニットの利用＞
コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類：
導電層付きニットは、コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類の一部として利用することができる。こうした衣類は、日常で使用する以外にも、特にスポーツの分野では関節のサポートやパフォーマンスを高めるために用いられるものである。この種の衣類は、特定の方向の伸縮性を所定範囲にすることで体の動きを制限するものや、優れた伸縮性を備え体の動き妨げないものがあるが、ともに人体に密着する程度に伸縮性のある生地が用いられる。そして、身体表面の動きに追従して伸縮することで常に身体に密着した状態で着用される。
【００６３】
こうした衣類において、人体の関節や筋肉の動きに対応する箇所に導電層を配置する。より具体的に肘関節や膝関節を例に挙げると、これらの関節の伸ばされる側の表面に手足の長さ方向に沿って導電層を配置する。こうした導電層を形成することで、関節の動きに伴って抵抗値が変化するウェアラブルセンサを構成することができる。
【００６４】
この場合の好適な態様としては、手足の長さ方向（伸縮の大きい方向）にニットの表層部が連続する方向が向くように衣類を縫製し、そのニットの表層部が連続する方向と略平行にセンサ電極としての導電層を形成する。例えばスムース編みを例にとると、ニットのウェール方向を腕や足の長手方向とし、コース方向を腕や足の周方向として縫製する。そして、前記ニットの関節の外側となる部分に、センサ電極としての導電層をニットのウェール方向と略平行に形成することで、関節の動きに対応する伸縮によって抵抗値が変化するウェアラブルセンサを構成することができる。
【００６５】
このような、コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類として構成したウェアラブルセンサを用いれば、例えばスポーツ時の体の動きをモニタすることができる。また、逆に関節の動きをモニタリングして所定時間動きがない場合に通知することでエコノミークラス症候群の予防などに用いることもできる。
【００６６】
グローブやソックス：
導電層付きニットをグローブやソックスに利用することができる。この場合は、手首や足首、または手や足の関節の動きを検出するセンサ電極としての導電層を形成する。具体的には、手首や足首、それぞれの指に対応するか所に、手足の長さ方向と導電層の長さ方向が一致するように導電層を形成する。好ましい一態様としては、手足の長手方向がニットの表層部が連続する方向となるように縫製したグローブやソックスを作製し、それらの関節の外側となる部分に、ニットの表層部が連続する方向と略平行に導電層を形成することで、この導電層が関節の動きに追従して伸縮し、抵抗値が変化するウェアラブルセンサを構成することができる。
【００６７】
このウェアラブルセンサによって、手や足の関節の動きを検知することによって、例えばＶＲシステムやゲーム機の入力インターフェイスとして利用することができる。また、前記コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類と合せて、スポーツ時の体の動きをモニタするセンサとして有用である。
【００６８】
導電層付きニットのウェアラブルセンサとして利用する場合に、導電層の両端に配線を接続し、その配線を制御モジュールに接続することができる。制御モジュールは電池や無線通信部、制御部を有し、導電層の伸縮によって変化する抵抗値変化を検知して別途備えるウェアラブルウオッチなどのウェアラブル操作端末やパーソナルコンピュータ等にその信号を送信するものである。コンパクトな制御モジュールや配線をニットに組み付けて用いることができる。
【実施例】
【００６９】
＜試料の作製＞
以下に説明する試料１〜５の導電層付きニットの試験片を作製し、これを伸張したときの抵抗値変化と導電層が破断した際の伸張率を測定した。各試料は表１に記載したとおり、生地の種類と、導電層を形成する向きを変更したものである。
【００７０】
試料１に用いた生地（ニット１）は、ポリエステル繊維の撚糸からなり、ウェール方向３０ゲージ、コース方向３０ゲージのスムース編みの生地である。試料２に用いた生地（ニット２）は、繊維の撚糸の材質は綿で、ウェール方向２０ゲージ、コース方向２０ゲージのゴム編み（２目ゴム編み）の生地である。試料３および試料４に用いた生地（ニット３）は、ナイロン８５％、ポリウレタン１５％の繊維の撚糸でなり、ウェール方向４０ゲージ、コース方向７０ゲージの２ｗａｙトリコットの生地である。試料５は、生地以外の例として、厚さ１ｍｍのシリコーンゴムシートである。
【００７１】
試料１〜４の生地については、ウェール方向７０ｍｍ×コース方向２０ｍｍの大きさとしたもの（試料１ａ〜４ａ）と、ウェール方向２０ｍｍ×コース方向７０ｍｍとしたもの（試料１ｂ〜４ｂ）を準備した。試料５のシリコーンゴムシートについては、７０ｍｍ×２０ｍｍの大きさとしたものを準備した。
【００７２】
導電層となる導電性ペーストは、付加反応型液状シリコーン（粘度１００Ｐａ・ｓ、硬度後の硬さＡ２５）１００質量部に対して、ケッチェンブラック（粒径４０ｎｍ）１５質量部を混合し、２５℃における粘度１００Ｐａ・ｓ（回転速度１０ｒｐｍ）、チキソ比２９となるものを作製した。
【００７３】
各試料の試験片への導電層の形成は、各試料の生地を印刷台の上に固定し、その生地の中央に幅１．０ｍｍ、長さ２５ｍｍの大きさのセンサパターンとなるように前述の導電性ペーストを、メタルマスクを用いてスクリーン印刷し、１２０℃で３０分加熱して行った。
【００７４】
＜各試料の伸長と抵抗値の測定＞
導電層の両端をデジタルマルチメータ（横河メータ＆インスツルメンツ社製７３２０１）に接続した後に、各試験片の長手方向両端部を治具に固定し、一方端をロードセルでその長手方向に引っ張りながら表１に示す各伸張状態のときの抵抗値を読み取った。
【００７５】
表１において、各試験片の初期状態の抵抗値（各試験片を伸張せずに測定した抵抗値）を「初期」欄に示した。また、導電層の初期状態の長さ２５ｍｍを１．２倍に伸ばして３０ｍｍとしたときの抵抗値を「１２０％」の欄に、１．５倍に伸ばして３７．５ｍｍとしたときの抵抗値を「１５０％」の欄に、２倍に伸ばして５００ｍｍとしたときの抵抗値を「２００％」の欄にそれぞれ示した。このとき、導電層の抵抗値がデジタルマルチメータの測定限界を超えたものは「断線」と示した。ただし、導電層の断線が、生地の破損（やぶれたり、ちぎれたりしたもの）と同時のものは「材破」と示した。
【００７６】
また、前記所定の伸張率における抵抗値の測定とは別に導電層の伸張長さの限界を評価した。これは抵抗値がデジタルマルチメータの測定限界である４０ＭΩを超えたときにおける導電層の伸張率（導電層の初期長さ１００％に対する測定限界を超えたときの導電層の長さの百分率）を「断線時の長さ（％）」として表１に記載した。ただし、その測定限界を超えたとき導電層の断線が、生地の破損と同時の場合は「材破」と補足している。生地の「材破」を区別した理由は、本発明は導電層の伸張性を高めることが特徴であるところ、生地の限界が小さい場合には、導電層の伸張性の限界を評価できないからである。なお、検討していない条件については表１中に「−」で示した。
【００７７】
例えば、ウェール方向７０ｍｍ×コース方向２０ｍｍの大きさとしたニット１（試料１ａ）をウェール方向に１．２倍に伸ばして３０ｍｍとしたときの抵抗値は、表１において試料１の「抵抗値（ｋΩ）」「ウェール方向」「１２０％」の欄に示し、１６．７ｋΩであることがわかる。また、コース方向７０ｍｍ×ウェール方向２０ｍｍの大きさとしたニット２（試料２ｂ）をコース方向に伸ばし、抵抗値がデジタルマルチメータの測定限界を超えたときの導電層の伸張率は、試料２の「断線時の長さ（％）」「コース方向」の欄に示し、１６０％、即ち、導電層が４０ｍｍまで伸びたときであることがわかる。
【００７８】
【表１】
2018183964.tif 000003
【００７９】
＜各試料の評価＞
ニット１について：
スムース編みによるニット１でウェール方向に導電層を設けた試料１ａの抵抗値は、シリコーンゴムシートに導電層を設けた試料５の抵抗値と同程度であり好ましい特性であった。また、導電層を２４０％伸張させたときにニットがちぎれてしまったが、ちぎれた箇所以外にクラックも生じておらず、導電層はそれ以上に伸張できるように見えた。一方、同じニット１でコース方向に導電層を設けた試料１ｂでは、導電層を１６０％伸張させたときにデジタルマルチメータの測定限界を超えた。したがって、表層部の連続方向となるウェール方向に導電層を形成した方が、導電層がより伸張し得ることが分かった。
【００８０】
ニット２について：
ゴム編みによるニット２でウェール方向に導電層を設けた試料２ａの抵抗値は、シリコーンゴムシートに導電層を設けた試料５と比較して、伸張率が１５０％までは同程度であったが、２００％に達するとニットがちぎれてしまった。また、同じニット２でコース方向に導電層を設けた試料２ｂの抵抗値は、ウェール方向に導電層を設けた試料２ａの抵抗値に比べてやや大きな値となり、また１６０％のときには導電層が断線してしまった。したがって、表層部の連続方向となるウェール方向に導電層を形成した方が、導電層がより伸張し得ることが分かった。
【００８１】
ニット３について：
２ｗａｙトリコット編みのシンカー面のウェール方向に導電層を設けた試料３ａでは、導電層の伸張率が２００％のときに導電層が断線した。一方で、コース方向に導電層を設けた試料３ｂでは１００％で断線しており、表層部の連続する方向となるウェール方向に導電層を形成した方が、クラックが生じ難いことが分かった。
【００８２】
また、２ｗａｙトリコット編みのシンカー面のコース方向に導電層を設けた試料３ｂにおいては初期状態から断線したが、導電層の様子を観察すると、うっすらと亀裂のようなものが生じていた。こうした亀裂が生じる理由は、繊維がナイロンであることから、導電性ペーストの濡れ性が悪いことに加え、連続する表層部と他の表層部の隙間が広いため、その部分に導電性ペーストが付着し難かったことが原因であると思われる。
【００８３】
２ｗａｙトリコット編みのニードル面のウェール方向に導電層を設けた試料４ａおよび同じくニードル面のコース方向に導電層を設けた試料４ｂとも２００％以上伸張可能であった。また、抵抗値も同程度だった。これらについて２００％を超えて伸張すると、ウェール方向に導電層を設けた試料４ａでは伸張率が２４０％になったときに導電層が断線し、コース方向に導電層を設けた試料４ｂでは伸張率が３４０％になったときに導電層が断線した。したがって、試料４においても表層部の連続する方向（コース方向）に導電層を形成した方が、導電層の伸張に対する許容性が高いことが分かった。
【００８４】
ゴムシートについて：
試料５では、導電層の伸張率が４００％の時点でシリコーンゴムシートが材破してしまったが、それまで導電層にクラックが生じた様子は見られなかった。したがって、導電層自体は少なくとも４００％までの伸張率に対しても破断しない性質を有しているものである。
【符号の説明】
【００８５】
１  平編み
１ａ  第１層
１ｂ  第２層
２    ゴム編み
２ａ  第１層
２ｂ  第２層
２ｃ  第３層
３    パール編み
３ａ  第１層
３ｂ  第２層
３ｃ  第３層
１０，２０，３０，３０ａ，３０ｂ  導電層付きニット
１２  ニット
１２ａ  表面
１３  導電層
１３ａ  浸透部
１３ｂ  非浸透部
１４  保護層
１５，１５ａ，１５ｂ  粘着層
Ｆ  表層部
Ｉ  内層部
【図１】
2018183964.tif 000004
【図２】
2018183964.tif 000005
【図３】
2018183964.tif 000006
【図４】
2018183964.tif 000007
【図５】
2018183964.tif 000008
【図６】
2018183964.tif 000009
【図７】
2018183964.tif 000010
【図８】
2018183964.tif 000011
【図９】
2018183964.tif 000012
【図１０】
2018183964.tif 000013
【図１１】
2018183964.tif 000014
【図１２】
2018183964.tif 000015
【図１３】
2018183964.tif 000016