(57)【要約】【課題】着用時の不快感を軽減する。【解決手段】ウェアラブルデバイスは、衣服１と、着用者の身体と接触する衣服１の面に固定された電極２，３と、衣服１に固定された、生体信号取得端末１０との接続のためのコネクタ４と、着用者の身体と接触する衣服１の面に固定され、電極２，３とコネクタ４とを電気的に接続する配線５，６と、配線５，６の表面のうち、着用者の身体と接触する部分を被覆する絶縁部材８，９とを備える。配線５，６と絶縁部材８，９との少なくとも一部は、衣服１の縫合部に配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣服と、
着用者の身体と接触する前記衣服の面に固定された電極と、
前記衣服に固定された、生体信号取得端末との接続のためのコネクタと、
着用者の身体と接触する前記衣服の面に固定され、前記電極と前記コネクタとを電気的に接続する配線と、
前記配線の表面のうち、着用者の身体と接触する部分を被覆する絶縁部材とを備え、
前記配線と前記絶縁部材との少なくとも一部は、前記衣服の縫合部に配置されることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記電極は、前記衣服の着用者の腋窩部と側胸部と下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように前記衣服に固定されることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記衣服は、袖あり型の上衣であることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項４】
請求項１または２記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記衣服は、袖なし型の上衣であることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項５】
請求項１または２記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記衣服は、袖あり型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服であることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項６】
請求項１または２記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記衣服は、袖なし型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服であることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記配線の進行方向に対して直角な方向の前記絶縁部材の幅は、少なくとも前記配線の高さの２倍と前記配線の幅との和よりも大きいことを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のウェアラブルデバイスにおいて、
前記配線の進行方向に対して直角な方向の前記絶縁部材の幅は、前記衣服の縫い目の幅程度であることを特徴とするウェアラブルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、日常的に電気的な生体信号を取得するために用いられる衣服型のウェアラブルデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ選手にとっては、試合での結果を出すこともさることながら、トレーニングを行うことが日常的な行為となっている。したがって、競技力の向上や選手の体調管理のため、試合やトレーニングにおいて、選手のワークロード（運動負荷）を適切に管理し、設定することが重要となる。ワークロードを適切に管理、設定するにあたって、ＲＰＥ（Rate of Perceived Exertion：主観的運動強度）単位に時間をかけた値を用いることが一般的である（非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、ＲＰＥを用いる方法はワークロードの大まかな目安を提供するものなので、ワークロードの推定精度を高める方法として、選手の心拍数から、ワークロードを推定する方法が提案されている（非特許文献２、非特許文献３参照）。
非特許文献２、非特許文献３に開示された方法で選手の正確なワークロードを推定するには、正確な心拍数を、選手の負担にならないように随時計測する手段が必要である。
【０００４】
従来、心拍数を計測する方法としては、光学式の脈波センサを備えた装置を選手の腕などに装着し、脈波センサを用いて心拍数を計測する方法がある。しかしながら、脈波センサは例えば選手の動きに起因するノイズの影響を受け易いため、選手の運動時における脈波を精度良く計測することが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、別の方法として、生体信号（心電波形）を収集するための電極を、選手が着用するバンドや衣服に取り付けたウェアラブルデバイスを用いて選手の心電波形を計測し、この心電波形から心拍数を求める方法がある。
しかしながら、バンド型のウェアラブルデバイスの場合、選手がウェアラブルデバイスを装着していることを意識してしまい、運動に集中しづらいという問題点があった。
【０００６】
一方、発明者らは、人体への装着感をより軽減することができる衣服型のウェアラブルデバイスを提案した（例えば非特許文献４参照）。衣服型のウェアラブルデバイスでは、人体への密着性および柔軟性に優れた素材を衣服として用いることで、快適性を実現しつつ、長時間、かつ運動時でも選手の心電波形を計測することが可能になる。
【０００７】
衣服型のウェアラブルデバイスの場合、取得した心電波形を外部に送信する端末と電極との間を配線によって電気的に接続している。心電波形を適切に取得するため、配線には、（I）信号伝送のための適切な導電性を有すること、（II）電極以外の部分で検出された信号が電極で取得した信号に混入したり、複数の電極間が短絡したりすることを避けるため、配線と外部との電気的絶縁性・防水性が確保されていること、が必要となる。
【０００８】
従来の衣服型のウェアラブルデバイスでは、上記の（I）、（II）の条件を満たすため、導電体からなる配線を、絶縁体（例えば防水テープ）で覆うようにしていた。配線と防水テープとは、電極と端末との間の最短経路を取るように配置されている。また、衣服の美観を損ねることを避けるため、配線と防水テープとは衣服の内側に配置されている。
しかしながら、従来の衣服型のウェアラブルデバイスでは、衣服の内側にある配線と防水テープとが人体に接触することによって人が不快感を感じる可能性があり、更なる改善が求められていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Gabbett,Tim J.，“The training-injury prevention paradox:should athletes be training smarter and harder?”，Br J Sports Med，2016，bjsports-2015
【非特許文献２】大島道太他，“心拍数と主観的運動強度から見た７人制ラグビーの運動強度”，日本コーチング学会，コーチング学研究，第２７巻第１号，ｐ．３３−４３，平成２５年１１月
【非特許文献３】伊与田康雄他，“ラグビー練習中の心拍数の変動と運動強度の推定”，筑波大学体育科学系紀要，１０：９１−９９，１９８７
【非特許文献４】小笠原隆行他，“ウェアラブル電極インナー技術の応用展開”，ＮＴＴ技術ジャーナル，２０１４年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、着用時の不快感を軽減することができる衣服型のウェアラブルデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のウェアラブルデバイスは、衣服と、着用者の身体と接触する前記衣服の面に固定された電極と、前記衣服に固定された、生体信号取得端末との接続のためのコネクタと、着用者の身体と接触する前記衣服の面に固定され、前記電極と前記コネクタとを電気的に接続する配線と、前記配線の表面のうち、着用者の身体と接触する部分を被覆する絶縁部材とを備え、前記配線と前記絶縁部材との少なくとも一部は、前記衣服の縫合部に配置されることを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記電極は、前記衣服の着用者の腋窩部と側胸部と下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように前記衣服に固定されることを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記衣服は、袖あり型の上衣である。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記衣服は、袖なし型の上衣である。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記衣服は、袖あり型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服である。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記衣服は、袖なし型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服である。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記配線の進行方向に対して直角な方向の前記絶縁部材の幅は、少なくとも前記配線の高さの２倍と前記配線の幅との和よりも大きいことを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブルデバイスの１構成例において、前記配線の進行方向に対して直角な方向の前記絶縁部材の幅は、前記衣服の縫い目の幅程度であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、着用者の身体と接触する衣服の面に固定される配線と絶縁部材の少なくとも一部を、衣服の縫合部に配置することにより、従来の衣服型のウェアラブルデバイスのように縫合部以外の領域に配線を設置した場合による不快感の発生を防ぐことが可能となり、ウェアラブルデバイスの着用時の不快感を軽減することができる。
【００１３】
また、本発明では、配線の進行方向に対して直角な方向の絶縁部材の幅を、衣服の縫い目の幅程度とすることにより、ウェアラブルデバイスの着用時の不快感をさらに軽減することができる。
【００１４】
また、本発明では、電極を、衣服の着用者の腋窩部と側胸部と下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように衣服に固定することにより、着用者の筋肉の発達度合いや体形の違いによる影響を受け難くすることができ、長時間、かつ運動時でも着用者の生体信号を安定的に取得することが可能となる。
【００１５】
また、本発明では、衣服として袖なし型の上衣、袖あり型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服、または袖なし型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服を用いることにより、ウェアラブルデバイスを、他の選手との接触プレーがある団体競技等で使用する場合であっても、着用者の身体と電極との密着性が損なわれる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係るウェアラブルデバイスの正面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係るウェアラブルデバイスを構成する衣服の腹側および背側を人体側から見た図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施例に係るウェアラブルデバイスの正面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施例に係るウェアラブルデバイスを人体に装着した様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るウェアラブルデバイスの正面図である。本実施例のウェアラブルデバイスは、基材となるシャツ型の衣服１と、着用者の身体と接触する衣服１の面に固定された２つ以上の電極２，３と、衣服１に取り付けられ、生体信号取得端末１０を機械的に固定すると共に、電極２，３と生体信号取得端末１０とを電気的に接続するためのコネクタ４と、着用者の身体と接触する衣服１の面に固定され、電極２，３とコネクタ４とを電気的に接続する配線５，６と、コネクタ４の、人体に接触する面を被覆する防水性かつ電気絶縁性の絶縁部材７と、配線５，６の、人体に接触する面を被覆する防水性かつ電気絶縁性の絶縁部材８，９とから構成される。
【００１８】
図２（Ａ）は衣服１の腹側を人体側から見た図、図２（Ｂ）は衣服１の背側を人体側から見た図である。
衣服１の素材は通常の衣料品で用いられる綿、羊毛等の天然繊維素材、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維素材を何ら制限なく用いることができるが、本発明はかかる衣服１の素材に限定されるものではない。
【００１９】
電極２を構成する導電体は、特に限定されないが、銀、銅、金、ステンレス等の金属を細線に加工して柔軟性を付与し、布帛として構成したものや、上記金属を繊維素材にメッキしたもの、あるいはカーボンファイバーや導電性高分子を繊維素材に含浸したものなどを用いることができる。特に、導電性高分子としてポリ３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ポリ４−スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用い、この導電性高分子を繊維素材に含浸したものは、安全性、加工性の観点から電極として特に好適である。
【００２０】
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、電極２は、衣服１の着用者（人体）の右の腋窩部と右の側胸部と右の下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように衣服１の裏面（着用者の皮膚と接触する面）に固定されている。同様に、電極３は、衣服１の着用者の左の腋窩部と左の側胸部と左の下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように衣服１の裏面に固定されている。
【００２１】
なお、腋窩部はいわゆる脇の下の領域を意味し、側胸部は腋窩部よりも下方の領域を意味し、下肋部は側胸部よりも更に下方の領域を意味する。人体の各部の名称については、例えば参考文献「橋本 尚詞，“看護学入門  １  人体のしくみと働き”，ｐｐ．３−８，２０１３年」に開示されている。
【００２２】
電極２，３の衣服１への固定方法としては、例えば電極２，３を衣服１に縫い付ける方法、電極２，３を衣服１に接着する方法、電極２，３を衣服１に含浸させる方法などがある。
【００２３】
従来の衣服型のウェアラブルデバイスでは、電極を胸部に固定していた。しかしながら、電極を胸部に固定した場合、胸部筋肉が発達した着用者の場合に筋電を拾ってしまう可能性や、胸部の動きによるノイズを拾ってしまう可能性があり、心電波形の正確な計測ができない場合があった。
【００２４】
そこで、本実施例では、腋窩部と側胸部と下肋部とのうち少なくとも１つの部位の皮膚と接触し得るように電極２，３を衣服１の裏面に固定することにより、着用者の筋肉の発達度合いや体形の違いによる影響を受け難くなり、電極２，３と着用者の皮膚との密着性を向上させることができる。その結果、本実施例では、長時間、かつ運動時でも着用者の心電波形を安定的に取得することが可能となる。
【００２５】
配線５，６は、電極２，３とコネクタ４とを電気的に接続する。配線５，６としては、衣服１の裏面に導電性高分子を印刷したものや、衣服１の裏面に導電性樹脂のフィルムを貼り付けたもの、衣服１の裏面に導電性繊維構造物を縫い付けたもの、衣服１の裏面に導電性繊維構造物を接着したもの等を用いることができる。
【００２６】
コネクタ４は、電極２，３と生体信号取得端末１０とを接続するための機能部である。コネクタ４は、生体信号取得端末１０と接続する部分が、人体と接触する面と反対側の面に露出するように衣服１に実装されている。コネクタ４は、縫製や接着材等によって衣服１に固定されている。なお、本実施例では、コネクタ４が衣服１の胸側（前身頃）と背側（後ろ身頃）に１つずつ設けられている。このようにコネクタ４を２つ設けている理由は、着用者にとって都合の良い側に生体信号取得端末１０を装着できるようにするためである。
【００２７】
生体信号取得端末１０の筐体表面には、コネクタ４と嵌合するように配置されたコネクタ（不図示）が設けられている。衣服１におけるコネクタ４の露出部分と生体信号取得端末１０に設けられたコネクタとを嵌合させることにより、生体信号取得端末１０が衣服１に機械的に固定される同時に、電極２，３と生体信号取得端末１０とが、コネクタ４および配線５，６を介して電気的に接続される。
生体信号取得端末１０は、２つ以上の電極２，３を介して取得した心電波形等の生体信号を外部機器へ無線送信する。なお、生体信号取得端末１０内で必要に応じて各種の信号処理を行ってもよい。
【００２８】
配線５，６が人体と接触すると、電極２，３で取得する生体信号の信号経路に対してシャント抵抗が挿入されることとなり、生体信号取得端末１０に入力される所望の生体信号が減衰してしまう。そのため、配線５，６を絶縁部材８，９で覆い、人体と接触しないようにする。
【００２９】
ここで、従来の衣服型のウェアラブルデバイスでは、配線と絶縁部材とを、電極と生体信号取得端末との間の最短経路を取るように配置していた。しかしながら、このような配置の場合、衣服の内側にある絶縁部材が人体に接触することによって人が不快感を感じる可能性があった。
【００３０】
そこで、本実施例では、配線５，６と絶縁部材８，９の少なくとも一部を、衣服１（本実施例ではシャツ）の縫合部に配置することで、ウェアラブルデバイスの着用時の不快感を軽減する。図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）の例では、電極２と電気的に接続された配線５と、この配線５を覆う絶縁部材８とが、衣服１の前身頃と後ろ身頃の縫合部、具体的には人体の右の腋窩部（側胸部、下肋部）に対応する箇所の縫合部を通って、右の肩甲部から右の肩甲上部に至り、衣服１の襟の右側の縫合部を通って胸側のコネクタ４と背側のコネクタ４へと至る経路を取るように配置されている。
【００３１】
同様に、電極３と電気的に接続された配線６と、この配線６を覆う絶縁部材９とが、衣服１の前身頃と後ろ身頃の縫合部、具体的には人体の左の腋窩部（側胸部、下肋部）に対応する箇所の縫合部を通って、左の肩甲部から左の肩甲上部に至り、衣服１の襟の左側の縫合部を通って胸側のコネクタ４と背側のコネクタ４へと至る経路を取るように配置されている。
【００３２】
さらに、本実施例では、配線５，６の進行方向に対して直角な方向の絶縁部材８，９の幅を、衣服１の縫い目の幅程度とし、人体と絶縁部材８，９との接触面積を小さくすることで、ウェアラブルデバイスの着用時の不快感をさらに軽減することができる。また、絶縁性を確保するため、配線５，６の進行方向に対して直角な方向の絶縁部材８，９の幅を、少なくとも配線５，６の高さの２倍と配線５，６の幅との和よりも大きくする。
【００３３】
絶縁部材８，９としては、例えばフッ素樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン等の樹脂からなるフィルム状の基材の片面にホットメルト等の接着材層を積層した防水テープが好適である。この絶縁部材８，９を、上記のとおり配線５，６の、人体に接触する面を被覆するように設ける。なお、防水テープからなる絶縁部材８，９を用いて、配線５，６の衣服１への固定と絶縁被覆とを同時に達成してもよい。
【００３４】
また、コネクタ４が衣服１を貫通して裏面に露出するタイプの場合には、人体と接触する裏面に露出したコネクタ４についても絶縁部材７で覆う必要がある。絶縁部材７としては、絶縁部材８，９と同様に例えば防水テープを用いることができる。ただし、着用者の不快感を軽減するため、絶縁部材７はなるべく小さいことが望ましい。
【００３５】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係るウェアラブルデバイスの正面図である。第１実施例では、ウェアラブルデバイスの基材となる衣服１として、袖あり型のシャツを例に挙げた。しかし、団体競技の場合、選手の体と電極２，３との密着性が、例えば他の選手との接触プレーによって損なわれる可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施例では、衣服１ａを袖なし型のシャツとし、衣服１ａの面積を小さくすることで、他の選手との接触プレーがある競技であっても、選手の体と電極２，３との密着性が損なわれる可能性を低減することができる。また、本実施例では、衣服１ａを袖なし型のシャツとすることで、袖および袖の部分の縫製を不要とすることができ、ウェアラブルデバイスのコストを低減することができる。衣服１ａ以外の構成は、第１実施例で説明したとおりである。
【００３７】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本発明の第３の実施例に係るウェアラブルデバイスを人体に装着した様子を示す模式図である。第１、第２の実施例では、ウェアラブルデバイスの基材となる衣服１，１ａとしてシャツ（上衣）を例に挙げた。
【００３８】
一方、本実施例は、図４（Ａ）に示すように、袖あり型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服１ｂを用いたものである。また、図４（Ｂ）に示すように、袖なし型の上衣と下衣とが一体のつなぎ型の衣服１ｃを用いてもよい。
つなぎ型の衣服１ｂ，１ｃを採用することで、他の選手との接触プレーがある競技であっても、選手の体と電極との密着性が損なわれる可能性を低減することができる。衣服１ｂ，１ｃ以外の構成は、第１実施例で説明したとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、生体信号を取得する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…衣服、２，３…電極、４…コネクタ、５，６…配線、７〜９…絶縁部材、１０…生体信号取得端末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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