(57)【要約】【課題】バイタルサインを安定して取得可能な電極体および衣類、並びに電極体の形成方法を提供する。【解決手段】電極体１０は、伸縮性を有する基材１１の表面に設けられた可撓性を有する本体部１２と、本体部１２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１３を有する電極部２０と、本体部１２の内部に配置された増幅回路３４を有する回路部３０と、電極部２０と回路部３０とを電気的に接続する配線４１，４２と、を備える。電極体１０の形成方法および電極体を有する衣類についても開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有するシート体の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、
前記凸状体の表面に設けられ、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、
前記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続する接続手段と、
を備える電極体。
【請求項２】
前記凸状体の内部に配置されたセンサをさらに備える、請求項１記載の電極体。
【請求項３】
前記センサが圧力センサである、請求項２記載の電極体。
【請求項４】
前記回路部は、増幅回路が設けられた可撓性基板、複数の電極パッド、および、該可撓性基板と該複数の電極パッドをそれぞれ接続する可撓性の配線とを有し、
前記電極パッドは可撓性を有し、
前記配線は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板を弾性的に支持する構造を有する、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の電極体。
【請求項５】
前記増幅回路が設けられた可撓性基板とこれに対向する前記シート体の部分との間は固定されていない、請求項４記載の電極体。
【請求項６】
前記凸状体は、前記回路部を覆う可撓性の封止部を有する、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の電極体。
【請求項７】
前記電極部は、前記凸状体の表面に伸縮可能な樹脂層を有し、
前記複数の導電性繊維は、それぞれ、その一端部が前記樹脂層に保持され、その他端部が表面から外側に延在してなる、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の電極体。
【請求項８】
前記接続手段は、シート体の表面に伸縮可能に配置された他の樹脂層と、該他の樹脂層にそれぞれの一端部が保持されてなる他の複数の導電性繊維と、該他の複数の導電性繊維を覆う電気的に絶縁性の保護膜とを有する配線部を備える、請求項１〜７のうちいずれか一項記載の電極体。
【請求項９】
前記接続手段は、前記シート体を貫通する複数の導電体を備え、
前記シート体の両面に設けられた配線部が前記複数の導電体により電気的に接続されてなる、請求項８記載の電極体。
【請求項１０】
電極体を形成する方法であって、
シート体の一方の面に増幅回路が配置された回路部を固着するステップと、
前記回路部を覆う封止部を形成するステップと、
前記封止部の外側の表面に接着層を形成するステップと、
前記接着層に複数の導電性繊維を植毛しその表面に露出させて電極部を形成するステップと、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１１】
前記封止部を形成するステップは、前記回路部を囲む型枠の内面に樹脂を注入するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記接着層を形成するステップにおいて、前記シート体の前記一方の面側の表面に他の接着層をさらに形成し、
前記電極部を形成するステップにおいて、前記他の接着層に複数の導電性繊維を植毛して第１の配線部を形成する、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
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と、
前記電極体の出力部と電気的に接続され、出力信号を伝送する配線部と、
前記配線部と接続され、前記出力信号を送信する通信部と、
を備え、
前記電極体は、
当該衣類の布地の前記測定対象側の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、
前記凸状体の表面に設けられ、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、
前記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続する接続手段と、
を有する、前記衣類。
【請求項１４】
前記回路部は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板、複数の電極パッド、および、該可撓性基板と該複数の電極パッドをそれぞれ接続する可撓性の配線とを有し、
前記電極パッドは可撓性を有し、
前記配線は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板を弾性的に支持する構造を有する、請求項１３記載の衣類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体、その形成方法および衣類に係り、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、バイタルサイン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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ウェアラブルデバイスは、バイタルサインが微弱な電気信号であるため、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（体動に伴うノイズや信号電圧変動）や配線の伸び縮みによる配線ノイズにより測定が不安定になり易いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、バイタルサインを安定して取得可能な電極体および衣類、並びに電極体の形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、伸縮性を有するシート体の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、上記凸状体の表面に設けられ、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、上記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、上記電極部と上記回路部とを電気的に接続する接続手段と、を備える電極体が提供される。
【０００７】
上記態様によれば、電極体は、凸状体が可撓性を有しており、凸状体の表面に外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部を有しているので、被検者の皮膚に一定の接触圧で接触でき、被検者の動きがあっても、モーションアーティファクトを低減できる。さらに、増幅回路は、凸状体の内部に配置されているので電極部に近接しており、外部からのノイズの混入を抑制するとともに微弱な生体信号の減衰を低減して増幅できるので、良好なＳＮ比の信号が得られる。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、電極体を形成する方法であって、シート体の一方の面に増幅回路が配置された回路部を固着するステップと、上記回路部を覆う封止部を形成するステップと、上記封止部の外側の表面に接着層を形成するステップと、上記接着層に複数の導電性繊維を植毛しその表面に露出させて電極部を形成するステップと、上記電極部と上記回路部とを電気的に接続するステップと、を含む、上記方法が提供される。
【０００９】
上記態様によれば、増幅回路が配置された回路部を覆う凸状の封止部と、封止部の表面に外側に延びる導電性繊維を有する電極部と、電極部と回路部とを電気的に接続する配線部とを有する電極体１０が形成できる。
【００１０】
本発明のその他の態様によれば、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と、上記電極体の出力部と電気的に接続され、出力信号を伝送する配線部と、上記配線部と接続され、上記出力信号を送信する通信部と、を備え、上記電極体は、当該衣類の布地の上記測定対象側の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、上記凸状体の表面に設けられ、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、上記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、上記電極部と上記回路部とを電気的に接続する接続手段と、を有する、上記衣類が提供される。
【００１１】
上記態様によれば、衣類の布地設けられた電極体は、測定対象に向かって凸状を有し、凸状体が可撓性を有しており、凸状体の表面に外側に延びる複数の導電性繊維を有する電極部を有しているので、被検者の皮膚に一定の接触圧で接触でき、被検者の動きがあっても、モーションアーティファクトを低減できる。さらに、増幅回路は、凸状体の内部に配置されているので電極部に近接しており、外部からのノイズの混入を抑制するとともに微弱な生体信号の減衰を低減して増幅できるので、良好なＳＮ比の信号が得られる。そのため、衣類の配線部が外部からノイズを拾っても十分なＳＮ比を確保でき、正確な測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電極体の概要構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る回路部を示す平面図および断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電極体の使用状態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形成方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る電極体の形成工程図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電極体の形成工程図（その２）である。
【図７】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。
【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電極体の概要構成を示す断面図である。
【００１５】
図１を参照するに、本発明の一実施形態に係る電極体１０は、伸縮性を有するシート体からなる基材１１と、基材１１の表面に設けられた可撓性を有する凸状の本体部１２と、本体部１２の外側の表面に設けられた、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１３を有する電極部２０と、本体部１２内に配置された増幅回路３４を有する回路部３０と、電極部２０と回路部３０とを電気的に接続する配線部４０とを含む。凸状の本体部１２の表面に設けられた電極部２０の導電性繊維１３が、例えば被検者の生体に接触することで、バイタルサイン、例えば、心電信号等の生体信号を電極部２０が受けて配線部４０を介して回路部３０の増幅回路３４に送り、増幅回路３４で生体信号を増幅する。電極体１０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。
【００１６】
基材１１は、伸縮性を有するシート体であれば特に制限はなく、例えば、ナイロンやポリエステルなどの合成繊維による織物、ウレタンなどの熱硬化性樹脂系のエラストマーによるシート、ブチルゴムなどの合成ゴムによるシート、シリコーンなどの合成高分子化合物によるシートなどを用いることができる。
【００１７】
本体部１２は、基材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、真円の形状を有する。本体部１２は、封止部１４と回路部３０とを含む。封止部１４は、回路部３０を覆って封止するように形成されている。封止部１４は、例えば、固化した樹脂であり、可撓性を有する。封止部１４は、液状シリコーンゴム、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を用いることが好ましい。
【００１８】
電極部２０は、本体部１２の表面を覆う樹脂層２１と、一方の先端が樹脂層２１中に挿入されて保持され他の部分が樹脂層２１から露出して互いに接触する複数の導電性繊維１３からなる。
【００１９】
樹脂層２１は、本体部１２の表面に導電性繊維１３を上記した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２１は導電性材料でもよく、絶縁性材料でもよい。樹脂層２１は本体部１２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。
【００２０】
導電性繊維１３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１３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１３は、電極部２０の導電率や電極体１０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、導電性繊維１３は、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１３は、電極体１０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１２の表面に対する角度が設定される。
【００２１】
導電性繊維１３は、本体部１２の表面全体を覆うように配置することが被験者の生体背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１３は、互いに導通を確保可能な限りにおいて、本体部１２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１３は、例えば、本体部１２の表面に格子状の態様としてもよい。本体部１２が、平面視した場合円形である場合は、導電性繊維１３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１３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１３とを組み合わせたバターンでもよい。
【００２２】
回路部３０は、差動増幅器が内蔵されたＩＣチップ３１と抵抗素子およびコンデンサー等の受動素子３２とが実装されたフレキシブル基板３３と有する増幅回路３４と、電極パッド３７，３８と、フレキシブル基板３３と電極パッド３７，３８を接続するフレキシブル配線３６を有する。
【００２３】
回路部３０は、変形例として、さらにセンサ（不図示）を有してもよい。センサは、例えば、ＩＣチップ３１と同様の態様でフレキシブル基板３３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１０の動きおよび姿勢を検出可能であるので、電極体１０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１０と被試験体との接触圧を検出可能であるので、電極体１０の被検者の生体への接触の度合いを検出して、電極部２０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。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態に係る回路部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図２（ａ）および（ｂ）を参照するに、ＩＣチップ３１等が実装されたフレキシブル基板３３は、下面（基材１１側）に膜体３５が設けられており、膜体３５は基材１１とは接着されていない。これにより、フレキシブル基板３３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３３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。
【００２５】
電極パッド３７，３８は、可撓性の材料から形成され、その下面が基材１１と接着されている。電極パッド３７，３８の下面に設けられた端子３７ａ，３８ａが、導電性ペースト等により接着されており、基材１１の貫通配線４５，４６と電気的に接続される。
【００２６】
フレキシブル配線３６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、配線膜の一端部３６ａが電極パッド３７，３８の端子３７ｂ，３８ｂ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、他端部３６ｂがフレキシブル基板３３の端子３３ａと同様にして電気的に接続されている。フレキシブル配線３６は、基材１１に固定されておらず、弾性的に変形可能である。
【００２７】
フレキシブル配線３６は、図２に示すように、「コ」の字型を結合した形状を有しているがこの形状に限定されず、ジグザグ状の形状を有してもよい。これにより、フレキシブル配線３６は、構造的に可撓性を有する。また、フレキシブル配線３６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。
【００２８】
このように、フレキシブル配線３６は、一端部３６ａが基材１１に固定された電極パッド３７，３８の端子３７ｂ，３８ｂに固定されており、他端部３６ｂがフレキシブル基板３３の端子３３ａに固定されているので、電極パッド３７，３８およびフレキシブル配線３６によりフレキシブル基板３３が弾性的に支持されている。これにより、電極体１０に様々な方向に応力がかかってもＩＣチップ３１や受動素子３２にかかる応力を緩和することができる。
【００２９】
図１に戻り、配線部４０は、電極部２０と回路部３０とを電気的に接続する。配線部４０は、電極部２０から基材１１の表面に延在する配線４１と、基材１１の電極部２０と反対の側の表面に延在する配線４２，４３と、基材１１を貫通する貫通配線４４〜４６とを有する。
【００３０】
配線４１〜４３は、例えば、上述した電極部２０と同様に、樹脂層２１に導電性繊維１３の一端が保持され、他端が互いに接触することで導電性を有する形態でもよく、導電性部材として、白金、金、銀等の金属製の薄板、カーボン繊維、金属繊維、合成樹脂繊維などを用いることができる。また、配線４１〜４３は、上述したフレキシブル配線３６の形態を有してもよい。これにより、配線４１〜４３が構造的に可撓性を有するので、基材１１の伸縮に追従可能であり、柔軟性を有する。
【００３１】
配線４１〜４３はそれぞれその表面に電気的に絶縁性を有する保護膜４８を有する。保護膜４８は、基材１１および上記の導電性材料に接着可能であり、かつ絶縁性材料であれば適宜選択できるが、例えば、ウレタン系弾性材料、ブチルゴム系材料、シリコーン系材料の絶縁シートや接着剤を用いることができる。
【００３２】
貫通配線４４〜４６は、基材１１に形成した貫通孔に導電体を設けたもので、例えば、導電性ペーストを充填してもよく、金属の薄板や金属棒を用いてもよい。貫通配線４４は、配線４１と配線４２とを電気的に接続する。貫通配線４５は、配線４２と回路部３０とを電気的に接続し、回路部３０の信号入力部として機能する。貫通配線４５は回路部３０と配線４３とを電気的に接続し、回路部３０の増幅回路３４の出力信号の出力部として機能するとともに、配線４３から供給される電力の入力部として機能する。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態に係る電極体の使用状態を示す断面図である。図３を参照するに、電極体１０は、生体の重量あるいは電極体１０の重量等により被検者の生体に電極部２０の導電性繊維１３が接触し、被検者の生体信号が電極部２０に流れる。生体信号は、電極部２０から、配線４１、貫通配線４４、配線４２、および貫通配線４５をこの順に流れ、回路部３０に供給される。生体信号は、回路部３０の増幅回路３４で増幅され、回路部３０の増幅回路３４の出力部である貫通配線４６および配線４３を流れて出力される。電極部２０から回路部３０までの径路が短いので、外部からのノイズの混入を抑制するともに、生体信号の減衰を低減して、生体信号のＳＮ比を改善できる。また、回路部３０にセンサ（不図示）を有する変形例では、センサが圧力センサを含んでいる場合、圧力センサが被検者の生体への接触の度合いを検出して貫通配線４６から出力することで、電極部２０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。
【００３４】
本実施形態によれば、電極体１０は、凸状の本体部１２の封止部１４が可撓性を有しており、本体部１２の表面に外側に延びる複数の導電性繊維１３を有する電極部２０を有しているので、被検者の皮膚に一定の接触圧で接触でき、被検者の動きがあっても、モーションアーティファクトを低減できる。さらに、電極部２０に近接して増幅回路３４が設けられているので、外部からのノイズの混入を抑制するとともに微弱な生体信号の減衰を低減して増幅できるので、良好なＳＮ比の信号が得られる。さらに、増幅回路３４がフレキシブル基板３３に実装され、これらがフレキシブル配線３６によって弾性的に支持されているので、電極体１０にかかる応力が過大になっても増幅回路３４にかかる応力を緩和できる。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態に係る電極体の形成方法を示すフローチャートである。図５および図６は、本発明の一実施形態に係る電極体の形成工程図である。以下、図４、図５および図６を参照しつつ本発明の一実施形態に電極体の形成方法を説明する。
【００３６】
最初に、シート体である基材１１の一方の面に増幅回路が配置された回路部３０を固着する（Ｓ１００）。ステップＳ１００では、図５（Ａ）に示すように、シート体である基材１１を貫通する孔４４ａ〜４６ａを形成し、その孔中に、例えば導電性ペーストを充填して、貫通配線４４〜４６を形成する。
【００３７】
さらに、図５（Ｂ）に示すように、回路部３０の電極パッド３７，３８をそれぞれ貫通配線４５，４６に、例えば導電性接着剤を用いて固着して電気的に接続する。電極パッド３７，３８の下面は基材１１にも固着する。回路部３０の増幅回路３４は、先に示した図２の構造を有しており、予め、ＩＣチップ３１および受動素子３２をフレキシブル基板３３に実装し、フレキシブル基板３３にフレキシブル配線３６を接続しさらに電極パッド３７，３８を接続する。
【００３８】
次いで、回路部３０を覆う封止部１４を形成する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０では、図５（Ｃ）に示すように、回路部３０を囲むように型枠５１を形成する。その際、フレキシブル基板３３の下面（基材１１側）に膜体３５を貼り付け、膜体３５の他方の面を基材１１に接着する。この接着の強度は、封止部１４を形成後に基材１１に応力、例えば、基材１１の長手方向に引っ張り応力をかけることで外れる程度にする。これにより、回路部３０と基材１１との間に封止部となる樹脂１４ａが侵入することを回避する。その結果、回路部３０と基材１１とが封止部の樹脂１４ａにより接着されないようにすることができる。回路部３０は、上述した変形例のように、センサ（不図示）を有してもよい。
【００３９】
さらに、型枠内に樹脂１４ａを回路部３０を覆うように注入して、乾燥等により硬化させる。樹脂１４ａは、硬化した後に柔軟性を有する樹脂が好ましく、例えば、液状シリコーンゴム、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を用いることが好ましい。これにより、回路部３０、特にフレキシブル基板３３およびフレキシブル配線３６は、封止部の樹脂１４ａに覆われるが、樹脂１４ａが硬化した後でも封止部１４の材料が良好な柔軟性を有しているので、フレキシブル基板３３およびフレキシブル配線３６の可撓性と相まって柔軟な構造を形成できる。
【００４０】
次いで、樹脂１４ａが硬化した後に、封止部１４の表面に接着層２１ａを形成する（Ｓ１２０）。ステップＳ１２０では、図５（Ｄ）に示すように、型枠５１を取り除き、封止部１４の表面に樹脂層を形成させるための接着剤を塗布して接着層２１ａを形成する。塗布する領域のパターニングは、マスクを使用してもよい。接着剤の基材１１への滲みを抑制するために、粘度を例えば１０〜４００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。接着層２１ａの厚さは、導電性繊維を植設し易い点で、例えば、１０〜１０００μｍが好ましい。なお、接着層２１ａの形成には、スクリーン印刷法、ステンシル印刷法、ディスペンシング法、スプレーコート法、およびインクジェット法等の方法を用いることができる。なお、樹脂１４ａが硬化した後に、例えば、Ｓ１２０において、基材１１に応力、例えば、基材１１の長手方向に引っ張り応力をかけて膜体３５と基材１１との接着を外してもよい。これにより膜体３５つまり増幅回路３４が基材１１の伸縮等の動きに連動しなくなり、増幅回路にかかる応力を緩和できる。
【００４１】
このステップＳ１２０において、基材１１の表面に、図１に示した配線４１を形成する領域４１ａに上述した手法で同様に接着剤を塗布して接着層２１ａを形成してもよい。
【００４２】
次いで、接着層２１ａに複数の導電性繊維１３を植毛しその表面に露出させて電極部２０を形成する（Ｓ１３０）。ステップＳ１３０では、図６（Ａ）に示すように、導電性繊維１３を接着層２１ａに植毛する。植毛する手法としては、静電スプレー法、スプレーコート法、静電植毛法等を用いることができる。静電スプレー法を用いる場合は、基材１１を接地電位の電極（不図示）に載置して電圧を印加した静電スプレーガン（不図示）から帯電した導電性繊維１３を接着層２１ａが形成された封止部１４および基材１１の上に噴霧する。導電性繊維１３は形成された電場と静電スプレーガンの噴射により作用する力によりその一端が接着層２１ａに対して角度をもって挿入される。その結果、導電性繊維１３はその一端部が接着層２１ａに挿入され、他端部が接着層２１ａから露出する。なお、封止部１４の側面の植毛は、例えば、接地電位の電極の大きさ、形状などを適宜選択することや、基材１１を傾けて導電性繊維１３の接着層２１ａへの入射角を調整してもよい。
【００４３】
さらに、図６（Ｂ）に示すように、接着層２１ａを乾燥等させて硬化させ、樹脂層２１として形成する。導電性繊維１３は樹脂層２１にその一端部が保持され、他端部が樹脂層２１から露出して互いに接触し、樹脂層２１の面方向に沿って導電性繊維１３が導電性を有する電極部２０と配線の導電部４１ｂとが形成される。なお、電極部２０は封止部の上面および側面に植毛された導電性繊維の部分である。配線の導電部４１ｂは基材１１の表面に形成された部分で、電極部２０と導通している。
【００４４】
基材１１の反対側の面にも、上記Ｓ１２０およびＳ１３０と同様にして配線の導電部４２ｂおよび４３ｂを形成する。
【００４５】
次いで、電極部２０と回路部３０とを電気的に接続する（Ｓ１４０）。ステップＳ１４０では、図６（Ｃ）に示すように、貫通配線４４〜４６と配線の導電部４１ｂ〜４３ｂを電気的に接続する。これにより、電極部２０から回路部３０までの配線が形成される。この接続は、超音波溶融により、導電性繊維１３と樹脂層２１とを超音波振動による摩擦熱で溶解して、導電性繊維１３と貫通配線４４〜４６とを接触させる。超音波溶融は、基材１１をステージ６０に載せ、接触させるホーン６１の形状、周波数および投入エネルギーを適宜選択して行う。
【００４６】
さらに、図６（Ｄ）に示すように、配線とする部分には導電性繊維の上から電気的に絶縁性の保護膜４８を形成する。保護膜４８は、絶縁シートを圧着したり、絶縁ペーストを塗布して乾燥させたりして形成する。かかる保護膜４８としては、伸縮性や柔軟性に富むウレタンエラストマーやシリコーン樹脂、ブチルゴム系材料が好ましい。これにより、配線４１〜４３が形成される。
【００４７】
本実施形態に係る電極体１０の形成方法によれば、回路部３０を覆う凸状の封止部１４と、封止部１４の表面に外側に延びる導電性繊維１３を有する電極部２０と、電極部２０と回路部３０とを電気的に接続する配線部４０とを有する電極体１０が形成できる。
【００４８】
図７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７を参照するに、本発明の一実施形態に係る衣類１００は、その布地１０１に電極体１０と、電極体１０の出力部である貫通配線４６と電気的に接続され、出力信号を伝送する配線部１０２と、配線部１０２と接続され、出力信号を送信する通信部１１０が設けられている。電極体１０は、先に示した実施形態に係る電極体１０と同様であり、例えば図１に示した電極体１０である。図１に示す本体部１２および電極部２０は、図７に示す衣類の布地１００の被検者の生体側の表面に設けられている。
【００４９】
衣類１００は、図１および図３も合わせて参照するに、被検者が着用した状態で、上述した電極体１０の特徴を有することで被検者の生体に電極部２０が良好に安定して接触し、生体からの生体信号を電極部２０が受け取って、回路部３０で増幅し、電極体１０の出力部である貫通配線４６から配線部１０２を介して通信部１１０に送られ、通信部１１０で処理された生体信号が、衣類とは独立して設けられる計測・分析装置２００に無線送信される。
【００５０】
衣類１００は、例えばＴシャツであり、布地１０１は、柔軟性および伸縮性のある素材であればどのようなものも用いることができる。布地１０１はナイロンやポリエステル材料が好ましい。
【００５１】
電極体１０は、予め、図１に示すように基材１１に形成した電極体１０を衣類１００の布地１０１にパッチのように縫い合わせてもよく、電極体１０を布地１０１に直接形成してもよい。
【００５２】
配線部１０２は、配線層１０３と、配線層１０３を電気的に絶縁する保護膜１０４を含む。配線層１０３は、図１に示す電極部２０と同様の植毛した導電性繊維により形成してもよい。保護膜１０４は、特に限定されないが、先の実施形態の電極体１０の保護膜４８と同様の材料を用いてもよい。配線部１０２は、電極体１０からの信号を伝送し、バッテリ１１３からの電力を伝送する。配線部１０２は、上述した変形例の回路部３０がセンサを有する場合は、センサからの信号あるいはデータを伝送するように構成してもよい。
【００５３】
通信部１１０は、信号処理部１１１、無線モジュール１１２およびバッテリ１１３を含む。信号処理部１１１は、複数の電極体１０から配線部１０２を介して受け取った生体信号を無線伝送可能な信号に処理する。信号処理部１１１は、例えば、生体信号をＡＤ変換器（不図示）によりデジタル化して、プロセッサ（ＣＰＵ）（不図示）により電極体１０の識別情報を付与等して、無線モジュール１１２に送る。
【００５４】
無線モジュール１１２は、信号処理部１１１より受け取った識別情報、デジタル化された生体信号等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２００に無線送信する。
【００５５】
バッテリ１１３は、特に限定されないが、例えばリチウムイオン２次電池である。バッテリ１１３は、配線部１０２および貫通配線４６を介して電極体１０の回路部３０に給電すると共に、信号処理部１１１および無線モジュール１１２に給電する。
【００５６】
計測・分析装置２００は、例えば無線モジュールが接続されたコンピュータおよび表示装置（いずれも不図示）を含み、受信した生体信号の観察や異常判断を行う。
【００５７】
本実施形態によれば、衣類１００の布地１０１に設けられた電極体１０は、被検者の生体に向かって凸状を有し、その表面に電極部２０が外側に延びた態様で導電性繊維１３が形成されており、さらに本体部１２が可撓性を有しているので、被検者の動きがあっても、被検者の生体に良好で安定な接触圧で接触可能であるため、生体信号のモーションアーティファクトを低減できる。さらに、生体信号を受け取った電極部２０と本体部１２内に設けられた増幅回路３４とが近接して設けられているので、外部からのノイズを抑制するとともに微弱な生体信号の減衰を低減して生体信号を増幅できる。そのため、衣類１００の配線部１０２が外部からノイズを拾っても十分なＳＮ比を確保でき、正確な測定が可能になる。
【００５８】
上述した変形例の回路部３０がセンサを有する場合は、センサからの信号を測定に使用することが可能であり、センサが、例えば圧力センサの場合は、電極体１０と被試験体との接触圧を表す信号により、電極体１０の被検者の生体への接触の度合いを検出して、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、測定の信頼性を向上できる。
【００５９】
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。
【００６０】
なお、以上の説明に関してさらに以下の付記を開示する
（付記１）  伸縮性を有するシート体の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、
前記凸状体の表面に設けられ、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、
前記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続する接続手段と、
を備える電極体。
（付記２）  前記凸状体の内部に配置されたセンサをさらに備える、付記１記載の電極体。
（付記３）  前記センサがＭＥＭＳセンサである、付記２記載の電極体。
（付記４）  前記センサが圧力センサである、付記２または３記載の電極体。
（付記５）  前記回路部は、増幅回路が設けられた可撓性基板、複数の電極パッド、および、該可撓性基板と該複数の電極パッドをそれぞれ接続する可撓性の配線とを有し、
前記電極パッドは可撓性を有し、
前記配線は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板を弾性的に支持する構造を有する、付記１〜４のうちいずれか一項記載の電極体。
（付記６）  前記増幅回路が設けられた可撓性基板とこれに対向する前記シート体の部分との間は固定されていない、付記５記載の電極体。
（付記７）  前記凸状体は、前記回路部を覆う可撓性の封止部を有する、付記１〜６のうちいずれか一項記載の電極体。
（付記８）  前記電極部は、前記凸状体の表面に伸縮可能な樹脂層を有し、
前記複数の導電性繊維は、それぞれ、その一端部が前記樹脂層に保持され、その他端部が表面から外側に延在してなる、付記１〜７のうちいずれか一項記載の電極体。
（付記９）  前記接続手段は、シート体の表面に伸縮可能に配置された他の樹脂層と、該他の樹脂層にそれぞれの一端部が保持されてなる他の複数の導電性繊維と、該他の複数の導電性繊維を覆う電気的に絶縁性の保護膜とを有する配線部を備える、付記１〜８のうちいずれか一項記載の電極体。
（付記１０）  前記接続手段は、前記シート体を貫通する複数の導電体を備え、
前記シート体の両面に設けられた配線部が前記複数の導電体により電気的に接続されてなる、付記９記載の電極体。
（付記１１）  電極体を形成する方法であって、
シート体の一方の面に増幅回路が配置された回路部を固着するステップと、
前記回路部を覆う封止部を形成するステップと、
前記封止部の外側の表面に接着層を形成するステップと、
前記接着層に複数の導電性繊維を植毛しその表面に露出させて電極部を形成するステップと、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続するステップと、
を含む、前記方法。
（付記１２）  前記回路部がセンサを有する、付記１１記載の方法。
（付記１３）  前記センサがＭＥＭＳセンサである、付記１２記載の方法。
（付記１４）  前記センサが圧力センサである、付記１１または１２記載の方法。
（付記１５）  前記封止部を形成するステップは、前記回路部を囲む型枠の内面に樹脂を注入するステップを含む、付記１１〜１４のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１６）  前記回路部は、増幅回路が設けられた可撓性基板、複数の電極パッド、および、該可撓性基板と該複数の電極パッドをそれぞれ接続する可撓性の配線とを有し、
前記型枠の内面に樹脂を注入する前に、前記可撓性基板と前記シート体とを接着するとともに前記樹脂が固化した後に前記可撓性基板と前記シート体とを分離可能な膜体を設ける、付記１１〜１５のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１７）  前記封止部を形成するステップは、前記回路部を囲む封止部材を前記シート体に固着する、付記１１〜１６のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１８）  前記接着層を形成するステップにおいて、前記シート体の前記一方の面側の表面に他の接着層をさらに形成し、
前記電極部を形成するステップにおいて、前記他の接着層に複数の導電性繊維を植毛して第１の配線部を形成する、付記１１〜１７のいずれか一項記載の方法。
（付記１９）  前記固着するステップは、前記シート体を貫通する第１の導電体を形成するステップを含み、該第１の導電体と前記回路部の端子とを接続する、付記１１〜１８のうちいずれか一項記載の方法。
（付記２０）  前記シート体を貫通する第２の導電体を形成するステップと、
前記第１の配線部と前記第２の導電体とを接続するステップと、をさらに含む、付記１９記載の方法。
（付記２１）  前記シート体の他方の面側の表面に第２の配線部を形成するステップと、
前記第１の導電体と前記第２の配線部とを接続するステップと、
前記第２の導電体と前記第２の配線部とを接続するステップと、
をさらに備える、付記２０記載の方法。
（付記２２）  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と、
前記電極体の出力部と電気的に接続され、出力信号を伝送する配線部と、
前記配線部と接続され、前記出力信号を送信する通信部と、
を備え、
前記電極体は、
当該衣類の布地の前記測定対象側の表面に設けられた可撓性を有する凸状体と、
前記凸状体の表面に設けられ、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、
前記凸状体の内部に配置された増幅回路を有する回路部と、
前記電極部と前記回路部とを電気的に接続する接続手段と、
を有する、前記衣類。
（付記２３）  前記凸状体の内部に配置されたセンサをさらに備え、
前記出力部から前記センサからの出力が出力される、付記２２記載の衣類。
（付記２４）  前記センサがＭＥＭＳセンサである、付記２３記載の衣類。
（付記２５）  前記センサが圧力センサである、付記２３または２４記載の衣類。
（付記２６）  前記回路部は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板、複数の電極パッド、および、該可撓性基板と該複数の電極パッドをそれぞれ接続する可撓性の配線とを有し、
前記電極パッドは可撓性を有し、
前記配線は、前記増幅回路が設けられた可撓性基板を弾性的に支持する構造を有する、付記２２〜２５のうちいずれか一項記載の衣類。
（付記２７）  前記凸状体は、前記回路部を覆う可撓性の封止部を有する、付記２２〜２６のうちいずれか一項記載の衣類。
（付記２８）  前記電極部は、前記凸状体の表面に伸縮可能な樹脂層を有し、
前記複数の導電性繊維は、それぞれ、その一端部が前記樹脂層に保持され、その他端部が表面から外側に延在してなる、付記２２〜２７のうちいずれか一項記載の衣類。
【符号の説明】
【００６１】
１０    電極体
１１    基材
１２    本体部
１３    導電性繊維
１４    封止部
２０    電極部
２１    樹脂層
３０    回路部
３３    フレキシブル基板
３４    増幅回路
３６    フレキシブル配線
３７，３８    電極パッド
４０，１０２    配線部
４１〜４３    配線
４４〜４６    貫通配線
４８，１０４    保護膜
１００  衣類
【図１】
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【図２】
2019025133.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019025133.tif 000006
【図５】
2019025133.tif 000007
【図６】
2019025133.tif 000008
【図７】
2019025133.tif 000009